[实用新型]一种彩色光栅波导显示装置

说明书

本实用新型公开了一种彩色光栅波导显示装置，包括：分光式光栅波导器件由第一、第二光栅波导层叠加而成，在Z轴方向上，第一光栅波导层的第一入射光栅与第二光栅波导层的第二入射光栅的位置相错开；第一光栅波导层的第一转折光栅与第二光栅波导层的第二转折光栅的位置相重合；第一光栅波导层的第一出射光栅与第二光栅波导层的第二出射光栅的位置相重合；分光式投影光机由第一、第二子光机组成；第一子光机与第一光栅波导层的第一入射光栅对应，能投射绿色光和蓝色光；第二子光机与第二光栅波导层的第二入射光栅对应，能投射红色光。能提升光传导的均匀性，避免部分红色光在蓝绿波导层中传导或部分蓝绿光在红色波导层中传导造成光传导的不均匀。

技术领域

本实用新型涉及近眼显示设备领域，尤其涉及一种彩色光栅波导显示装置。

背景技术

随着虚拟现实和增强现实技术逐渐被人们认识和接受，近眼显示设备得到了快速发展。在近眼显示设备中，光栅波导显示技术是利用衍射光栅实现光线的入射、转折和出射，利用全反射原理实现光线传输，将微显示器的图像传导至人眼，进而看到虚拟图像。光栅波导技术具有透视效果好，轻薄，量产成本低等诸多优势，被认为是AR近眼显示技术的发展方向，但目前的光栅波导仍存在需要提高彩色图像显示质量的问题。

目前的光栅波导显示装置结构如图1所示，整个显示装置由光栅波导器件100和投影光机200组成；其中，光栅波导器件100由光学基板和位于光学基板表面的光栅组成，光学基板通常为平面结构，其材质可以是光学玻璃、光学塑料等光学材料。光学基板的主要光学面为两个互相平行的表面，光栅位于光学基板的其中一个表面上，通常有三个光栅区域：入射光栅112、转折光栅114和出射光栅116；投影光机200通常由微显示屏和投影镜片组组成，投影光机200可以投射出经过投影镜片组调制的由红光、绿光、蓝光组成的彩色成像光束。光栅波导显示装置的工作原理如图2所示，投影光机200发出的带有图像信息的红绿蓝彩色光线202投射到入射光栅112上，入射光栅112会发生衍射，产生衍射光204；当衍射光满足光学基板的全反射条件，即入射到光学表面的角度大于基板的全反射临界角时，光束会产生全反射而在光学基板中近乎无损传导。衍射光216朝向+y(+y是 y轴的正轴方向)，即转折光栅114方向传导，当入射至转折光栅114区域中时，由于受到光栅114的衍射作用，会在继续沿+y方向传导的同时，产生朝向出射光栅116传导的一系列衍射光，这部分光传导至出射光栅116，被出射光栅116衍射后，衍射光206进入人眼 210被感知。

投影光机200发出的光线214包含红、绿、蓝三种不同波长的光，由于光栅波导器件100对不同波长的光衍射效率存在差异，使得单层光栅波导器件100难以满足同时均匀传导红、绿、蓝三种不同波长的光，造成显示装置存在不同颜色的光传导均匀性不一致的问题，使得显示图像产生偏色，从而影响显示质量。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种彩色光栅波导显示装置，能提高不同颜色光的传导均匀性，提升彩色图像的显示质量，进而解决现有光栅波导显示装置传导彩色光均匀性差的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种彩色光栅波导显示装置，包括：

分光式光栅波导器件和分光式投影光机；其中，

所述分光式光栅波导器件由第一光栅波导层和第二光栅波导层上下叠加而成，所述第一光栅波导层上间隔分布设有位置相互匹配的第一入射光栅、第一转折光栅和第一出射光栅；所述第二光栅波导层上间隔分布设有位置相互匹配的第二入射光栅、第二转折光栅和第二出射光栅；

所述第一光栅波导层的第一入射光栅与所述第二光栅波导层的第二入射光栅在Z轴方向上的位置相错开；

所述第一光栅波导层的第一转折光栅与所述第二光栅波导层的第二转折光栅在Z轴方向上的位置相重合；