[发明专利]一种平板光波导和显示装置

权利要求书

1.一种平板光波导，其特征在于包括：

若干个第一矩形棒和若干个第二矩形棒，第一矩形棒和第二矩形棒沿水平方向交替密接排列，形成平板结构；

第一矩形棒的折射率为n1，第二矩形棒的折射率为n2，n1>n2>1，第一矩形棒用来全反射传输光线，第二矩形棒为第一矩形棒的包层，用以形成第一矩形棒在水平方向的全反射条件。

2.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导中的第一矩形棒与第二矩形棒具有相同的轴向长度；第一矩形棒与第二矩形棒具有相同的高度，其高度为平板光波导的厚度，为3mm以下；第一矩形棒的宽度大于第二矩形棒的宽度，第一矩形棒的宽度不大于300um，第二矩形棒的宽度不大于20um。

3.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导中的第一矩形棒为可见光波段透明材质，如玻璃，PMMA等，第一矩形棒的折射率n1的取值范围是1.4-2.0,第二矩形棒的折射率n2的取值范围为1.2-1.5。

4.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导中的矩形棒的端面可以垂直于矩形棒的轴向，也可以与矩形棒倾斜成一定夹角，所述矩形棒的端面构成平板光波导的光线入射面，光线从第一矩形棒的端面入射，沿第一矩形棒轴向传播。

5.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导包括相对平行设置的两个表面，平板光波导中的矩形棒的轴向与水平方向构成一平面，所述相对平行设置的两个表面与一平面平行，其中至少一个表面具有微结构，用于改变第一矩形棒内光线的传播方向，将光线从第一矩形棒耦合输出。

6.根据权利要求5所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导表面的微结构为纳米衍射光栅或微棱镜。

7.根据权利要求6所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导表面的纳米衍射光栅为具有相同光栅周期的一组纳米衍射光栅，纳米衍射光栅的光栅周期范围是250nm-900nm；所述平板光波导表面的不同微棱镜的结构为相同。

8.根据权利要求6所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导表面的纳米衍射光栅包括若干组不同光栅周期的纳米衍射光栅，沿第一矩形棒的轴向方向，不同纳米光栅组的纳米光栅的光栅周期大小为逐渐增大或逐渐减小；所述平板光波导表面的不同微棱镜的结构为不相同。

9.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导的第一矩形棒内包含多个部分反射表面，用于改变第一矩形棒内光线传播方向，将光线从第一矩形棒耦合输出。

10.根据权利要求1所述的平板光波导，其特征在于：

所述平板光波导的第二矩形棒中掺杂有光吸收材料，用于吸收从第一矩形棒的侧面射出的光线。

11.一种悬浮显示装置，其特征在于包括：

光引擎，权利要求1至10之一所述的平板光波导；

所述光引擎包括显示芯片和准直光学单元；显示芯片用于产生图像，准直光学单元用于将显示芯片不同像素点发出的光准直成不同角度的平行光入射到所述平板光波导内；

所述平板光波导将所述光线经全反射传输形成扩束光线并输出。

12.根据权利要求11所述的悬浮显示装置，其特征在于：

所述光引擎的显示芯片放置于准直光学单元的焦平面处；所述准直光学单元为凸透镜或凹面镜。

13.根据权利要求11所述的悬浮显示装置，其特征在于：

所述光引擎的显示芯片为Micro-Led,OLED，DMD,LCD,LCOS,HTPS等各种平板显示器。

14.根据权利要求11所述的悬浮显示装置，其特征在于：

所述光引擎中的准直光学单元为一维准直光学单元，用于将显示芯片一个方向上不同像素点发出的光准直成不同角度的平行光。