[发明专利]一种平面光波导

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种平面光波导技术。

背景技术

在显示领域，平面光波导的应用主要有两种，一种是液晶显示器的背光源，LED光源入射到光波导中，通过全内反射(TIR)在光波导中不断反射，光波导的下表面上通过丝印或雕刻一系列均匀分布的网点，当光传输到这些网点时，全内反射的条件被破坏，光得以垂直从光波导输出，以产生均匀的照明光源。另一种应用于虚拟增强显示(AR)设备中，第9513480号美国专利中揭示了该技术方案的实例，光波导上采用微纳技术加工出多个纳米级尺寸的光栅结构，微显示器经过透镜系统准直后的光照射到光波导的纳米光栅结构上，耦合进入光波导传播，零级光在光波导内不断反射，一级光通过纳米光栅结构耦合输出，通过光波导实现了对微显示器图像的扩展，使得微显示器的图像在更大的区域出射，人眼可以直接观看。

以上两种技术方案都存在一定的局限性和不足，应用于LCD背光装置中的导光板现有技术中，因为采用凸点或凹点散射导光板中的光线，破坏全反射条件，所以从导光板出射的光具有较大的发散角度，难以获得准直度高的面光源，对于一些要求高亮度，高准直度面光源的特殊应用达不到要求。应用于虚拟增强显示(AR)设备中的光波导，通过设置纳米光栅的周期调制光线的偏转角度，传播方向，由光栅方程d(sinα±sinβ)＝mλ(m＝±1,±2…)可知，对同一个光栅周期结构d，对应不同的波长，相同的入射光角度α，出射光角度β不同，因此采用同一片光波导难以实现彩色显示，目前通常采用三组光波导叠加的方式实现全彩显示。另外光栅是纳米结构，加工难度大，成本高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种平面光波导，包括相对设置的两个表面，第一表面和第二表面，第一表面和第二表面之间存在一定的夹角，第一表面用于出射经过光波导的光线，第一表面是全内反射TIR表面，满足全反射条件的光线通过第一表面在光波导内反射，第二表面包括多个线性棱镜，每个线性棱镜特征包括第一琢面和第二琢面，其中所述第一琢面与第一表面为平行设置，是全内反射TIR表面，光线通过第一琢面在光波导内反射传播；第二琢面与第一表面之间存在一定夹角，光线在第二琢面反射后改变光线的传播方向，通过第一表面出射。第二表面的多个线性棱镜具有相同的结构和尺寸，多个线性棱镜排列方式为周期性密排，周期范围是2um至200um之间。

本发明提出的光波导结构，不改变入射光角度分布，只改变光线的传播方向，同时具有扩展输入光源光束面积的作用，可以应用于方向性准直背光和微显示器的图像传输和光瞳扩展等领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种平面光波导的结构透视图；

图2为图1所示平面光波导的侧视图；

图3为本发明实施例提供的平面光波导传输光线示意图；

图4为本发明实施例提供的一种准直光学背光的结构透视图；

图5为图4所示平面光波导的结构透视图；

图6为本发明实施例提供的平面光波导传输光线示意图；

图7为本发明实施例提供的一种显示装置的结构透视图；

图8为图7所示平面光波导的结构透视图；

图9为本发明实施例提供的显示装置成像的原理图；

图10为本发明实施例中光线偏折方向示意图；

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一