[发明专利]补偿器及其制备方法、图像显示装置、显示设备

权利要求书

1.一种补偿器，其特征在于，包括：棱镜基底(100)和能够被分出多个超表面结构单元的补偿元件(200)；

所述补偿元件(200)设置在所述棱镜基底(100)的一侧；

所述补偿元件(200)的所述超表面结构单元用于对透过所述超表面结构单元的光线的相位进行补偿；射向所述补偿器的光线的入射方向，与所述光线透过所述超表面结构单元、所述棱镜基底(100)以及位于所述棱镜基底(100)的出光侧的自由曲面棱镜(20)后的出射方向相同。

2.根据权利要求1所述的补偿器，其特征在于，所述超表面结构单元在多个目标波长下的相位误差符合误差最小条件，所述相位误差为所述超表面结构单元在所述目标波长下的实际补偿相位与在相同的所述目标波长下所述超表面结构单元需要补偿的理论相位之间的差值。

3.根据权利要求2所述的补偿器，其特征在于，所述误差最小条件为多个所述相位误差的加权和最小，多个所述相位误差的加权和为：

其中，(x,y)表示所述超表面结构单元的位置坐标，m为所述超表面结构单元(x,y)在结构数据库中的编号，λ_i为第i个所述目标波长，c_i为所述目标波长λ_i的权重系数；为所述超表面结构单元(x,y)在所述目标波长λ_i下的实际补偿相位，为所述超表面结构单元(x,y)在所述目标波长λ_i下需要补偿的理论相位，且：

其中，n₁为所述棱镜基底(100)的折射率，t_x,y为在所述超表面结构单元(x,y)对应的光线传播方向上所述棱镜基底(100)的厚度，n₂为所述自由曲面棱镜(20)的折射率，T_x,y为在所述超表面结构单元(x,y) 对应的光线传播方向上所述自由曲面棱镜(20)的厚度。

4.根据权利要求3所述的补偿器，其特征在于，所述目标波长包括可见光波段内的波长，且所述目标波长至少包括黄色光、绿色光、红色光、紫色光对应的波长；

所述黄色光和所述绿色光的所述权重系数中的较小值不小于所述红色光和所述紫色光的所述权重系数中的较大值。

5.根据权利要求1所述的补偿器，其特征在于，所述补偿元件(200)包括透明基底层(210)和多个纳米结构(220)。

6.根据权利要求5所述的补偿器，其特征在于，所述纳米结构(220)为在高度方向上具有中心轴的直立型结构，且所述纳米结构(220)具有第一对称平面和与所述第一对称平面垂直的第二对称平面；

所述第一对称平面与所述第二对称平面的相交线为所述中心轴，所述第一对称平面与所述纳米结构(220)之间的截交线，与所述第二对称平面与所述纳米结构(220)之间的截交线形状相同。

7.根据权利要求6所述的补偿器，其特征在于，所述纳米结构(220)为圆柱或具有4n个侧棱的正棱柱；

或者，所述纳米结构(220)为圆柱状或具有4n个侧棱的正棱柱状的腔体结构；

或者，所述纳米结构(220)为至少部分中空的圆柱或具有4n个侧棱的正棱柱，且所述纳米结构(220)的中空为圆柱状或具有4n个侧棱的正棱柱状的腔体结构；

或者，所述纳米结构(220)为圆柱状或具有4n个侧棱的正棱柱状的腔体结构，且所述腔体结构内设有圆柱或具有4n个侧棱的正棱柱。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的补偿器，其特征在于，所述补偿元件(200)设置在所述棱镜基底(100)的入光侧；

射向所述超表面结构单元的光线的入射方向，与所述光线依次透过所述超表面结构单元、所述棱镜基底(100)以及位于所述棱镜基底(100)的出光侧的自由曲面棱镜(20)后的出射方向相同。