技术特征：
1.一种实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，包括：透明波导片(100)、一个共振波导rgb三色入射光栅(200)和一个多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)；其中，所述共振波导rgb三色入射光栅(200)和多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)分别设置在所述透明波导片(100)表面，所述共振波导rgb三色入射光栅(200)和多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)共用所述透明波导片(100)作为各自的透明波导基底，所述共振波导rgb三色入射光栅(200)经所述透明波导片(100)与所述多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)构成传导彩色图像的衍射光路。2.根据权利要求1所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，所述多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)是由多个共振波导光栅rgb三色复合单元按一层紧密排列组成的单层结构的复合共振光栅波导结构；其中，每个共振波导光栅rgb三色复合单元分别对应单一入射角度的红光、绿光、蓝光的波长，相邻的共振波导光栅rgb三色复合单元对应不同入射角度的红光、绿光、蓝光的波长，组合后的全部共振波导光栅rgb三色复合单元能覆盖视场角fov范围内全部入射角度的红光、绿光、蓝色的波长；所述共振波导rgb三色入射光栅(200)包括：至少一组共振波导光栅rgb三色单元，全部的共振波导光栅rgb三色单元能覆盖视场角fov范围内全部入射角度的红光、绿光、蓝光的波长。3.根据权利要求2所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，每个共振波导光栅rgb三色复合单元由依次紧密排列的一个共振波导光栅红色子单元、一个共振波导光栅绿色子单元和一个共振波导光栅蓝色子单元组成，所述共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元和共振波导光栅蓝色子单元分别对应单一入射角度的红光、绿光、蓝光的波长，且满足λ
r
/a
r
＝λ
g
/a
g
＝λ
b
/a
b
，其中，λ
r
、λ
g
、λ
b
分别为红光、绿光、蓝光的波长；a
r
、a
g
、a
b
分别为对应红光、绿光、蓝光的光栅周期，所述共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元和共振波导光栅蓝色子单元能在单一入射角度与波长下产生衍射共振。4.根据权利要求3所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，每个共振波导光栅rgb三色复合单元中，所述共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元和共振波导光栅蓝色子单元的衍射效率相同。5.根据权利要求2至4任一项所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，所述多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)中，每个共振波导光栅rgb三色复合单元中的共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元、共振波导光栅蓝色子单元的宽度均为20～50微米；每个共振波导光栅rgb三色复合单元中共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元、共振波导光栅蓝色子单元均包含至少50个光栅周期；相邻共振波导光栅单元之间相互连接或者相互之间间隔距离少于50微米。6.根据权利要求2至4任一项所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，所述共振波导光栅红色子单元、共振波导光栅绿色子单元和共振波导光栅蓝色子单元的构成相同，均是由从上至下依次叠放设置的光栅层(26)、低折射率层(24)、高折射率层(22)和所述透明波导基底(20)构成；
所述光栅层(26)的光栅周期、高度、占空比和所述高、低折射率层的厚度的取值满足使该共振波导光栅结构对预定入射角度和波长的光产生共振模式。7.根据权利要求2至4任一项所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，所述多元复合共振波导rgb三色出射光栅(300)沿所述透明波导片(100)中光线传播方向分为不同衍射效率的若干区域，每一区域内的全部共振波导光栅rgb三色复合单元均能覆盖视场角fov范围内所有入射角度的红光、绿光、蓝光波长，且同一区域内各共振波导光栅rgb三色复合单元的衍射效率相同；每个区域的共振波导光栅rgb三色复合单元的衍射效率沿所述透明波导片(100)中光线传播方向依次增大。8.根据权利要求2至4任一项所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，所述共振波导rgb三色入射光栅(200)由能覆盖视场角fov范围内全部入射角度的红光、绿光、蓝光波长的一组共振波导rgb三色单元组成，该共振波导光栅rgb三色单元由依次紧密排列的红色子单元共振波导光栅、绿色子单元共振波导光栅和蓝色子单元共振波导光栅组成；所述共振波导光栅rgb三色单元中，红色子单元共振波导光栅、绿色子单元共振波导光栅和蓝色子单元共振波导光栅对应全部入射角度的红光、绿光、蓝光的波长，能在全部入射角度与波长下产生衍射共振；或者，所述共振波导rgb三色入射光栅(200)由能覆盖视场角fov范围内全部入射角度的红光、绿光、蓝光波长的多组共振波导光栅rgb三色复合单元组成，每组共振波导光栅rgb三色复合单元均由依次紧密排列的红色子单元共振波导光栅、绿色子单元共振波导光栅和蓝色子单元共振波导光栅组成；每组共振波导光栅rgb三色复合单元中，红色子单元共振波导光栅、绿色子单元共振波导光栅和蓝色子单元共振波导光栅对应单一入射角度的红光、绿光、蓝光的波长，能在单一入射角度与波长下产生衍射共振；相邻共振波导光栅rgb三色复合单元对应不同入射角度的红光、绿光、蓝光的波长。9.根据权利要求8所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件，其特征在于，每组共振波导光栅rgb三色复合单元中，红色子单元共振波导光栅、绿色子单元共振波导光栅和蓝色子单元共振波导光栅的构成相同，均是由从上至下依次叠放设置的光栅层、低折射率层、高折射率层和透明波导基底构成：所述光栅层的光栅周期、高度、占空比和所述高、低折射率层的厚度的取值满足使该共振波导光栅结构对预定波长和入射角度的光产生共振模式。10.一种近眼显示装置，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的实现彩色显示的单层光栅波导显示器件。
技术总结
本发明公开了一种实现彩色显示的单层光栅波导显示器件及近眼显示装置，光栅波导显示器件包括：透明波导片、共振波导RGB三色入射光栅和多元复合共振波导RGB三色出射光栅；其中，共振波导RGB三色入射光栅和多元复合共振波导RGB三色出射光栅分别设置在透明波导片表面，共振波导RGB三色入射光栅经透明波导片与多元复合共振波导RGB三色出射光栅构成传导三色光的衍射光路。由于形成的是一种单层结构的能实现均匀彩色显示的器件，其体积和重量较小，保证了器件小型化，能有效降低近眼显示装置的体积和重量，并且能很好的解决了由光栅衍射引起的光栅波导颜色不均匀的问题，实现无色散彩色显示。显示。显示。
技术研发人员：沈鸿 史晓刚 王丙杰 张威 张洪
受保护的技术使用者：北京枭龙科技有限公司
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/7/21