[发明专利]具有可变衍射效率的衍射光栅和用于显示图像的方法

权利要求书

1.一种衍射光栅，包括第一区域和第二区域，每个区域均具有二维周期性的光栅结构并限定了每个光栅的单元尺寸，包括：

－各单元的第一方向上的第一周期(d_x)选择成允许可见光的选定波长在所述第一方向上衍射，和

－所述各单元的不同于所述第一方向的第二方向上的第二周期(d_y)，所述第二方向为足够短的亚波长周期方向，以防止所述选定波长在所述第二方向上衍射，

其中，所述第一周期(d_x)长于光学衍射阈值，所述第二周期(d_y)短于所述光学衍射阈值，

其中，所述第一区域和第二区域中的光栅结构在所述第二方向上具有不同的亚波长调制特性，以产生针对所述第一区域和第二区域的不同的衍射效率，

其中，调制特性是指光栅的影响填充系数调制或高度调制、并因此影响衍射效率的任何几何特性。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述第一区域和第二区域在所述第二方向上具有不同的填充系数调制特性。

3.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述第一区域和第二区域在所述第二方向上具有不同的高度调制特性。

4.根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，高度调制被在所述第二方向上的所述第一区域和所述第二区域之间的填充系数的亚波长调制而替代。

5.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述第一区域和第二区域在所述第一方向和/或所述第二方向上具有不同的周期。

6.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述第一区域和第二区域在所述第一方向和/或所述第二方向上具有相同的周期。

7.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述光栅结构至少部分地由折射率高于1.7的材料制成，所述材料是氧化物材料，或氮化物。

8.根据权利要求7所述的光栅，其特征在于，所述光栅结构至少部分地由折射率高于2.0的材料制成。

9.根据权利要求7所述的光栅，其特征在于，所述氧化物材料为金属氧化物。

10.根据权利要求7所述的光栅，其特征在于，所述材料为TiO₂、SiO₂、Si₃N₄或HfO₂。

11.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述第一区域和第二区域的光栅结构包括柱。

12.根据权利要求11所述的光栅，其特征在于，所述柱在所述光栅的横向平面中具有矩形、椭圆形或卵形的截面形状。

13.根据权利要求11所述的光栅，其特征在于，所述柱具有平坦的或倾斜的顶部。

14.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述光学衍射阈值在100-700nm的范围内。

15.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括至少三个这样的区域，所述区域与它们的相邻区域或所有其他区域相比在所述第二方向上具有不同的调制特性，其中每个所述区域的面积为0.001mm²或更大。

16.根据权利要求15所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括3-1000个这样的区域。

17.根据权利要求15所述的光栅，其特征在于，每个所述区域的面积为0.01mm²至100mm²。