波导的改进制造技术

本发明专利技术涉及一种用于显示装置的波导，包括：用于引导待显示光的平面光波导部(20)；输入衍射光栅(21)，沿用于引导通过的光波导部来衍射所接收的光(7)；中间衍射光栅(22)，用于从输入衍射光栅接收所衍射的光并且通过衍射(8)在第一维度展开所接收的光；和输出衍射光栅(23)，用于接收所展开的光并通过衍射输出从上述光波导部接收的展开的光(10)用于显示。所述输入衍射光栅定位成以便全部位于所述中间光栅的地理区域内，并且所述输入衍射光栅和中间衍射光栅的光栅矢量在各自不同的方向进行取向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种波导(例如，但不限于用于显示器的光学波导)以及一种显示装置。特别地，本专利技术涉及一种显示装置，其中载像光入射到波导中，被展开以形成可见图像并且被从波导释放以供查看。
技术介绍
这种类型的现有技术的显示装置可以包括板状波导，其包含被布置成执行各自的三个连续功能之一的三个独立的衍射光栅。第一光栅用作沿板状波导的方向衍射所接收的光的光输入区域。第二光栅用于在第一维度展开来自第一光栅的光，以及第三光栅用于接收所展开的光，并进一步在正交于第一维度的第二维度展开所述光并且从波导输出结果。为了使第二衍射光栅能够在所需的方向中衍射所接收的光，该方向能够使该衍射的光到达第三衍射光栅，还需要使来自第一光栅的所述光相对于第二光栅的光栅线的方向以适当的方向被第二光栅接收。在第一(输入)光栅和第二光栅的光栅线的方向之间的光栅的错位会导致从第二光栅输出的光相对于第三(输出)光栅的光栅线的方向的错位。这具有降低从第三(输出)光栅输出的载像光中可再现图像的质量的整体效果。为了尝试减少第一和第二衍射光栅之间错位的光栅线的可能性，一些现有技术的方法包括：将第一和第二光栅压制或冲压为
具有光栅线贯穿的一个共同方向的一个整体光栅结构的不同部分。这可以是从一个共同的单个光栅压模冲压的两个分开的光栅区域的形式(例如图1A)或者从一个压模冲压的一个光栅图案的两个分开区域的形式(例如图1B)。然而，在这两种情况下，为了使第二光栅或光栅区域可以从第一光栅或光栅区域以适当的角度接收输入光，该适当的角度为入射到第二光栅的光栅线用于向前衍射到第三(输出)光栅的方向的角度，从第一光栅或光栅区域发出的光必须通过朝向第二光栅或光栅区域被反射返回而被重新取向。为了实现这些目的，沿着部分的板状波导的边缘必须提供高度反射面。如果要使用的话，必须以非常高的光学标准制造反射面。需要将反射板边缘抛光到非常平的表面。这是很难实现的并且制备这样的波导是昂贵的。本专利技术的目的是解决这些问题。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供一种用于显示设备的波导，其包括：平面光波导部，用于引导待显示的光；输入衍射光栅，布置成用于接收光并沿用于引导通过的所述光波导部来衍射所接收的光；中间衍射光栅，经由光波导部光学耦合到输入衍射光栅，并布置为用于从所述输入衍射光栅接收所衍射的光，并通过衍射而在第一维度展开所接收的光；输出衍射光栅，经由光波导部光学耦合到所述中间衍射光栅，并布置为用于接收所展开的光并通过衍射输出来自光波导部的所接收的展开的光用于显示；其中所述输入衍射光栅定位成完全位于中间光栅的所述地理区域或覆盖区域内，并且其中所述输入衍射光栅和中间衍射光栅的光栅矢量在各
自不同的方向进行取向。例如，如果各自的光栅矢量基本上不在波导部的平面上，则输入衍射光栅和中间衍射光栅的光栅矢量在光波导部平面上的投影可以在各自不同的方向进行取向。输入衍射光栅可以与中间衍射光栅基本上在同一平面或共面，使得输入衍射光栅的物理位置完全在中间衍射光栅的地理区域或覆盖区域内。输入衍射光栅可被定位成邻近所述中间衍射光栅(例如平行于，但在平面外)，使得输入衍射光栅的表观位置是完全位于中间衍射光栅的地理区域或覆盖区域内。输入衍射光栅完全在中间衍射光栅的地理区域或覆盖区域内的位置可以是物理的/实际的位置，或者可以是表观位置。输入光栅在地理区域或覆盖区域内的表观位置可以通过定位输入光栅合适地邻近于中间衍射光栅来实现从而使得一表面——在该表面上形成中间光栅，并且该表面由中间衍射光栅的外边界/周边包围——沿整个输入光栅延伸，它本身就是在单独的表面上形成的。一个例子是，在光波导部的一个平坦表面上形成中间衍射光栅，并且在波导部的相对的平坦表面上中间光栅的覆盖区域内形成输入衍射光栅，在投影到后一个平坦表面上时(例如，通过波导部可见)。优选地，中间衍射光栅的材料覆盖光波导部在其一侧的表面的所有那些部分，经由那些表面所述所接收的光通过全内反射从输入衍射光栅引导至中间衍射光栅。中间衍射光栅的材料优选与至少输入衍射光栅的材料连续。中间衍射光栅的材料可以是与输出衍射光栅的材料连续。中间衍射光栅可以是形成在波导表面中的表面凸纹光栅。输入衍射光栅和输出衍射光栅的每一个都可以是形成在波导的表面中的凸纹光栅。中间衍射光栅可以包括方波光栅结构。输入光栅或/和输出光栅可以包括闪耀光栅结构。波导可以包括在中间衍射光栅上的涂层。该涂层的折射率可以与中间衍射光栅的材料的折射率不同。波导可以包括在输入或/和输出的衍射光栅上的涂层，其折射率可与输入或/和输出的衍射光栅的材料的折射率不同。输出衍射光栅优选地被布置为从中间衍射光栅接收所展开的光，并在垂直于第一维度的第二维度展开所接收的光。本专利技术可以提供一种包括上述波导的显示装置。在第二方面，本专利技术提供一种制造用于显示装置的波导的方法，该波导包括：输入衍射光栅，用于接收光并沿着波导衍射所接收的光；中间衍射光栅，用于从输入衍射光栅接收所衍射的光，并通过衍射而在第一维度展开所接收的光；以及输出衍射光栅，用于接收并通过衍射输出来自光波导的展开的光，所述方法包括：提供平面光波导部；在光波导部上沉积流体材料，该材料能固化以形成光学透明的固体；在流体材料上压印限定了输入衍射光栅区域、中间衍射光栅区域和输出衍射光栅区域的印记，其中中间衍射光栅区域的流体材料与至少输入衍射光栅区域的流体材料连续；固化所压印的流体材料以使所述印记凝固；其中输入衍射光栅完全地被定位在中间光栅的地理区域或覆盖区域内，并且其中输入衍射光栅和中间衍射光栅的光栅矢量在各自不同的方向进行取向。例如，如果各自的光栅矢量基本上不在波导部的平面上，则输入衍射光栅和中间衍射光栅的光栅矢量在光波导部的平面上的投影优选地在各自不同的方向进行取向。输入衍射光栅可以与中间衍射光栅基本上在同一平面或共面，使得输入衍射光栅的物理位置完全地位于中间衍射光栅的地
理区域或覆盖区域内。优选地，固化的材料覆盖了光波导部在其一侧的表面的所有那些部分，经由那些表面所述所接收的光通过全内反射从输入衍射光栅引导至中间衍射光栅。压印可以包括在平面波导相同一侧的流体材料上压印输入光栅和中间衍射光栅两者。压印可以包括在平面波导相同一侧的流体材料上压印输入光栅和围绕所述输入光栅作为衍射区域的中间衍射光栅两者。中间衍射光栅区域的流体材料与输出衍射光栅区域的流体材料可以是连续的。压印可以包括在平面波导的相同一侧的流体材料上压印输入光栅、中间衍射和输出衍射光栅中的每一个。压印可以包括在流体材料上同时压印输入光栅、中间衍射和输出衍射光栅中的每一个。固化可以包括对每个输入光栅和中间衍射或附加的输出衍射光栅同时固化流体材料。压印可以包括压印中间衍射光栅使其具有方波光栅结构。压印可以包括压印输入光栅或/和输出光栅使其具有闪耀光栅结构。该方法可包括在中间衍射光栅上施加涂层，该涂层的折射率与中间衍射光栅的材料的折射率不同。该方法可包括在输入或/和输出衍射光栅上施加涂层，该涂层的折射率与输入或/和输出衍射光栅的材料的折射率不同。输出衍射光栅优选地被布置为从中间衍射光栅接收所展开的光，并在垂直于第一维度的第二维度展开所接收的光。在第三方面，本专利技术可以提供一种用于显示装置的波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于显示装置的波导，其包括：平面光波导部，用于引导待显示的光；输入衍射光栅，布置成用于接收光并且沿用于引导通过的光波导部来衍射所接收的光；中间衍射光栅，经由光波导部光学耦合到输入衍射光栅并布置为从所述输入衍射光栅接收所衍射的光，并且通过衍射而在第一维度展开所接收的光；和输出衍射光栅，经由光波导部光学耦合到所述中间衍射光栅并布置为接收所展开的光且通过衍射输出来自光波导部的所接收的展开的光用于显示，其中，所述输入衍射光栅定位成以便完全位于中间光栅的地理区域内，并且其中所述输入衍射光栅和所述中间衍射光栅的光栅矢量在各自不同的方向进行取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.19 EP 13275323.7;2013.12.19 GB 1322488.61.一种用于显示装置的波导，其包括：平面光波导部，用于引导待显示的光；输入衍射光栅，布置成用于接收光并且沿用于引导通过的光波导部来衍射所接收的光；中间衍射光栅，经由光波导部光学耦合到输入衍射光栅并布置为从所述输入衍射光栅接收所衍射的光，并且通过衍射而在第一维度展开所接收的光；和输出衍射光栅，经由光波导部光学耦合到所述中间衍射光栅并布置为接收所展开的光且通过衍射输出来自光波导部的所接收的展开的光用于显示，其中，所述输入衍射光栅定位成以便完全位于中间光栅的地理区域内，并且其中所述输入衍射光栅和所述中间衍射光栅的光栅矢量在各自不同的方向进行取向。2.根据权利要求1所述的波导，其中所述输入衍射光栅与中间衍射光栅基本上位于同一平面内，从而所述输入衍射光栅的物理位置完全位于中间衍射光栅的地理区域内。3.根据权利要求1所述的波导，其中输入衍射光栅定位成邻近中间衍射光栅，从而所述输入衍射光栅的表观位置完全位于中间衍射光栅的地理区域内。4.根据前述任一项权利要求所述的波导，其中，所述中间衍射光栅的材料覆盖光波导部在其一侧的表面的所有那些部分，经由那些部分所述所接...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·西蒙德斯，A·R·弗恩斯，
申请(专利权)人：BAE系统公共有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB