衍射光栅及近眼显示设备的制作方法
1.本技术涉及光学显示技术领域，尤其涉及一种衍射光栅及近眼显示设备。
背景技术：
2.在一些光栅型器件例如表面浮雕光栅近眼显示设备、光栅型成像光谱仪中，衍射光栅器件作为核心元件，其衍射性能直接决定了器件性能的优劣。例如，高衍射效率的光栅能够为近眼显示设备带来高的能量利用率和降低功耗，高衍射效率的光栅能够提高光谱仪的信噪比和探测灵敏度。
技术实现要素：
3.本技术提供一种改进的衍射光栅及近眼显示设备，衍射效率高且制备工艺简单。
4.本技术提供一种衍射光栅，包括：
5.包括：
6.衬底；及
7.多个光栅单元，所述多个光栅单元形成于所述衬底，且沿垂直于所述衬底的方向凸出于所述衬底，各所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形包含一个或多个封闭图形，所述一个或多个封闭图形在两垂直方向上至多有一个对称轴，所述多个光栅单元在所述衬底上对称设置，在所述多个光栅单元的对称轴的一侧，至少一个所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形为非对称图形。
8.可选的，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，所述多个光栅单元中沿第二方向排列的任意一排光栅单元组成为一个单元组，所述第二方向与所述第一方向相交，所述单元组包括第一单元组，所述第一单元组包括第一光栅单元和第二光栅单元，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称。
9.可选的，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元彼此相邻。
10.可选的，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第一光栅单元的相貌相同或不同。
11.可选的，所述第一单元组还包括第三光栅单元，所述第三光栅单元位于所述第一光栅单元与所述第二光栅单元之间，所述第三光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形具有平行于第一方向的第一对称轴，所述第一光栅单元与所述第二光栅单元以所述第一对称轴对称。
12.可选的，所述第一光栅单元与所述第三光栅单元彼此相邻；和/或
13.所述第二光栅单元与所述第三光栅单元彼此相邻。
14.可选的，所述第一光栅单元与所述第三光栅单元被至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第一光栅单元的形貌相同或不同；和/或
15.所述第二光栅单元与所述第三光栅单元通过至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第二光栅单元和所述第三光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第二光栅单元的形貌相同或不同。
16.可选的，所述第二方向与第一方向垂直，或，所述第二方向为曲线方向。
17.可选的，在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，至少两个所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形不同；或
18.在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，各所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形均相同。
19.可选的，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，所述多个光栅单元包括第一光栅单元，所述第一光栅单元设置成沿第三方向分光，所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等，所述第三方向平行于所述衬底，且与所述第一方向平行，或与所述第一方向相交。
20.可选的，所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积逐渐减小；或
21.所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变；或
22.所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的两端的面积大于中间的面积；或
23.所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形包括相接的第一图形和第二图形，所述第一图形的在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积沿所述第三方向逐渐减小，所述第二图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变。
24.可选的，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，沿与所述第一方向相交的第二方向排列的任意一排光栅单元组成为一个单元组，所述单元组有多个，相邻的两个所述单元组沿所述第二方向错开。
25.可选的，每个所述单元组包括数量相同的多个光栅单元，相邻的两个所述单元组沿所述第二方向错开半个光栅单元，各光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形均为相对于所述第一方向倾斜的平行四边形。
26.可选的，任意相邻的两个所述单元组中，沿所述第二方向排列且在相同方向上排序相同的各光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形依次相接，相接后的图形为平行四边形。
27.本技术还提供一种近眼显示设备，包括如上所述的衍射光栅。
28.本技术提供的技术方案至少可以达到以下有益效果：
29.本技术提供了一种衍射光栅及近眼显示设备，其中，所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在两垂直方向至多有一个对称轴，如此实现了光栅单元在至少一个方向上的非对称设计，打破了传统直光栅对于分光效果的对称性，从而实现将均分的两个对称级次的能量更多的集中到某一级次上，由此提高了衍射光栅的能量利用率和衍射效率，且直光栅可以简化制备工艺。此外，多个光栅单元以对称轴整体对称，如此可以使得对称的各光栅单元的分光相对均匀，能够为视场提供更加均匀的衍射效率。
附图说明
30.图1是本技术一示例性实施例示出的衍射光栅的示意图；
31.图2是图1中示出的衍射光栅的分俯视图；
32.图3是衍射光栅的第二种实施例的俯视图；
33.图4是衍射光栅的第三种实施例的俯视图；
34.图5是衍射光栅的第四种实施例的俯视图；
35.图6是衍射光栅的第五种实施例的俯视图；
36.图7是衍射光栅的第六种实施例的俯视图；
37.图8是衍射光栅的第七种实施例的俯视图；
38.图9是衍射光栅的第八种实施例的示意图；
39.图10是图9中示出的衍射光栅的剖视图；
40.图11是图9中示出的衍射光栅的侧视图；
41.图12是衍射光栅的第九种实施例的示意图；
42.图13是图12示出的衍射光栅的剖视图；
43.图14是图12中示出的衍射光栅的侧视图；
44.图15是本技术一示例性实施例示出的近眼显示设备的示意图。
具体实施方式
45.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
46.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。除非另作定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个，若仅指代“一个”时会再单独说明。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
47.目前衍射效率较高的闪耀光栅、倾斜光栅和二元闪耀光栅都或多或少的存在一些缺陷。其中，闪耀光栅为侧面三角形的上窄下宽的光栅结构，其衍射效果十分优异，但在亚波长尺寸下，其高度方向的斜面加工难度较大，目前可实现的技术方案都很难达到理想的闪耀光栅效果，且工艺稳定性较差，成品率低，大大降低此类光栅的可使用性。倾斜光栅为侧面平行四边形的光栅结构，其对于能量的集中效果较闪耀光栅略低，在不镀膜的情况下，依然可以实现远高于矩形直光栅的衍射效果。但其也存在加工斜面，必须采用倾斜刻蚀的
方案实现，光栅底部的平整度等都是一些加工难点。此外，过大的倾斜角度会给纳米压印造成较大的困难，且容易出现光栅结构的坍塌，也限制了此类光栅的使用。二元闪耀光栅设置成在周期内以不同尺寸圆柱或者矩形的排布对光栅衍射效果进行调制，实现某一个级次能量较高。但是，此类光栅需要在同一个周期内，布置不同尺寸大小的结构，在可见光范围内的亚波长尺度下，周期范围限制了结构的数量和大小，过小的尺寸结构因深宽比过大或者光刻和刻蚀精度的影响存在母版难以加工的问题，此外，深宽比过大的窄小结构对于纳米压印也十分不友好。
48.本技术提供一种改进的衍射光栅，该衍射光栅能够在制备工艺简单、成品率高的基础上，实现高效率衍射性能，进而还提供一种包含该衍射光栅的近眼显示设备。
49.请参考图1，图1为本技术一示例性实施例示出衍射光栅100的示意图。
50.本技术实施例提供一种衍射光栅100，包括衬底10和形成于衬底10的多个光栅单元20，多个光栅单元20沿垂直于所述衬底10的方向(图1中的z轴方向)凸出于所述衬底10。也就是说，每个光栅单元20的各个侧面与衬底10所在平面垂直，该衍射光栅100为直光栅，这使得衍射光栅100的制备工艺得到简化。衬底10上形成有多个光栅单元20的区域称为光栅区域101。
51.在图1所示的实施例中，多个光栅单元20可以沿相互垂直的第一方向(图1中x轴方向)和第二方向(图1中y轴方向)形成于所述衬底10，第一方向与第二方向均为直线方向且相互垂直，多个光栅单元20在第一方向上以周期p排列，在第二方向上以周期q排列，使得多个光栅单元20在光栅区域101内呈矩形阵列分布。其中，沿第二方向排列的任意一排光栅单元20组成为一个单元组200，多个光栅单元20可组成多个单元组200，多个单元组200沿第一方向排列，相邻的各单元组200之间留有间隔，且间隔均匀。各单元组200中的光栅单元20的数量不限，可以是一个或多个。
52.当然，多个光栅单元20的排列方式不仅限于图1中所示出，在其他一些实施例中，多个光栅单元20可以呈曲线形排列。
53.请参考图2，图2为图1中示出衍射光栅100的俯视图。
54.各所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形包含一个或多个封闭图形，所述一个或多个封闭图形在两垂直方向上至多有一个对称轴，如此，实现了光栅单元20在至少一个方向上的非对称设计，打破了传统直光栅对于分光效果的对称性，从而实现将均分的两个对称级次的能量更多的集中到某一级次上，由此提高了衍射光栅的能量利用率和衍射效率。这里所说的“正投影”指的是沿垂直于衬底10的方向的投影。
55.所述多个光栅单元20在所述衬底10上对称设置，在所述多个光栅单元20的对称轴的一侧，至少一个所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形为非对称图形。如图2所示，所述多个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴a对称，在对称轴a的一侧，至少有一个所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形是非对称图形，非对称图形无对称轴。如此，正投影图形为非对称图形的光栅单元20可以实现某一级次上能量的集中，并且，在对称轴a的两侧，光栅单元20的分光相对均匀。
56.如图2所示，在一个实施例中，所述多个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴a对称，所述多个光栅单元20中沿第二方向排列的任意一排光栅单元20组成为一个单元组200，其中，所述第二方向与所述第一方向相交。在图2所述的实施例中，所述第二方向与所
述第一方向垂直，在其他一些实施例中，所述第二方向可以相对于所述第一方向倾斜，或者，第二方向为曲线方向。
57.在一个实施例中，所述单元组200包括第一单元组200’，所述第一单元组200’包括第一光栅单元20’和第二光栅单元20”，所述第一光栅单元20’和所述第二光栅单元20”以平行于第一方向的对称轴b对称，也就是说，在光栅区域101的局部，可以设置至少两个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴b对称，如此，可以使得部分视场分光相对均匀。
58.在图2所示的实施例中，单元组200为多个每个单元组200均包括多个所述光栅单元20，且每个单元组200中的至少两个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴对称，各对称轴可以与对称轴a平行或重合。
59.第一光栅单元20’与第二光栅单元20”可以彼此相邻，这样可以使得第一光栅单元20’与第二光栅单元20”更加靠近彼此。如图2所示，第一光栅单元20’与第二光栅单元20”相邻设置，且对称轴b与对称轴a共线。
60.第一光栅单元20’与第二光栅单元20”也可以被至少一个所述光栅单元20隔开，位于所述第一光栅单元20’和所述第二光栅单元20”之间的所述光栅单元20的形貌与所述第一光栅单元20’的形貌可以相同或不同。
61.请参考图3，图3为衍射光栅100第二种实施例的俯视图。
62.在图3所示的实施例中，多个光栅单元20组成多个单元组200，每个所述单元组200包括沿第二方向排列的六个光栅单元20，六个光栅单元20中任意相邻的两个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴对称，且排序为奇数的各光栅单元20的形貌均相同，排序为偶数的各光栅单元20的形貌均相同。
63.请参考图4和图5，图4为衍射光栅100第三种实施例的俯视图。图5为衍射光栅100第四种实施例的俯视图。
64.在一个实施例中，第一单元组200’还可以包括第三光栅单元20
’”
，第三光栅单元20
’”
位于所述第一光栅单元20’和第二光栅单元20”之间，所述第三光栅单元20
’”
在所述衬底10上正投影形成的图形有一个平行于第一方向的第一对称轴c，所述第一光栅单元20’与所述第二光栅单元20”以所述第一对称轴c对称。如此，也可以使得一部分光栅单元20在光栅区域101的局部形成对称，进而使得部分视场分光相对均匀。
65.在一些实施例中，第一光栅单元20’与第三光栅单元20
’”
相邻，和/或第二光栅单元20”与第三光栅单元20
’”
相邻。在图4所示的实施例中，第一光栅单元20’、第三光栅单元20
’”
、第二光栅单元20”三者相邻。如此可以使得第一光栅单元20’、第二光栅单元20”和第三光栅单元20
’”
三者更加靠近彼此。
66.在其他实施例中，所述第一光栅单元20’与所述第三光栅单元20
’”
可以被至少一个所述光栅单元20隔开，位于所述第一光栅单元20’和所述第二光栅单元20
’”
之间的所述光栅单元20的形貌与所述第一光栅单元20’的形貌相同或不同。
67.在其他实施例中，所述第二光栅单元20’与所述第三光栅单元20
’”
可以被至少一个所述光栅单元20隔开，位于所述第二光栅单元20’和所述第三光栅单元20
’”
之间的所述光栅单元20的形貌与所述第二光栅单元20’的形貌相同或不同。
68.在图5所示的实施例中，第一光栅单元20’与第三光栅单元20
’”
被一个光栅单元20隔开，第二光栅单元20”与第三光栅单元20
’”
被一个光栅单元20隔开，位于第一光栅单元
20’与第三光栅单元20
’”
之间的光栅单元20与第一光栅单元20’的形貌不同，与第三光栅单元20
’”
的相貌相同。位于第二光栅单元20”与第三光栅单元20
’”
之间光栅单元20与第二光栅单元20”的形貌不同，与第三光栅单元20
’”
的相貌相同。
69.请继续参考图4和图5，在一个实施例中，在所述多个光栅单元20的对称轴a的同一侧，各所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形不完全相同。如此可以在不同的光栅单元20处实现不同的分光，进而可以实现不同的显示效果。
70.在图4所示的实施例中，第一光栅单元20’、所述第二光栅单元20”和第三光栅单元20
’”
三者在所述衬底10上正投影形成的图形各不相同。在对称轴a的一侧，一部分光栅单元20与第一光栅单元20’形貌相同，在对称轴a的另一侧，一部分光栅单元20与所述第二光栅单元20”形貌相同，靠近对称轴a的区域的一部分光栅单元20与第三光栅单元20
’”
形貌相同。
71.请参考图6，图6为衍射光栅100的第五种实施例的俯视图。
72.在一个实施例中，所述多个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴a对称，在所述多个光栅单元20的对称轴a的同一侧，各所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形各不相同，如此可以在各个光栅单元20处实现不同方向的分光。
73.在一个实施例中，如图6所示，所述多个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴a对称，所述多个光栅单元20包括第一光栅单元20’，所述第一光栅单元20’设置成沿第三方向分光，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形在所述第三方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等，如此可以利用第一光栅单元20’在第三方向实现分光。所述第三方向平行于所述衬底10，且与所述第一方向平行，或与所述第一方向倾斜相交。在图6所示的实施例中，所述第三方向与第一方向垂直。
74.本技术中，实现第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形在所述第三方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等这一目的可以有多种实施方式。如图6所示，在一个实施例中，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积逐渐减小，如此实现分光，具体可参考图6中第一行、第四列的第一光栅单元20’。
75.在另一个实施例中，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变，如此实现分光，具体可参考图6中第二行、第二列的第二光栅单元20”。
76.在其他一些实施例中，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形包括相接的第一图形和第二图形，所述第一图形的在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积沿所述第三方向逐渐减小，所述第二图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变，如此实现分光，具体可参考图6中第五行、第二列的第三光栅单元20
”’
。
77.除上述三种实施方式外，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形在第三方向上的两端的面积大于中间的面积，如此同样可以实现分光。具体可参考图4中的第二光栅单元20”。
78.请参考图7，图7为衍射光栅100的第六种实施例的俯视图。
79.在一个实施例中，在多个光栅单元20的对称轴a的同一侧，各所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形均相同，如此可以在各个光栅单元20处的分光基本相同。
80.请参考图8，图8为衍射光栅100的第七种实施例的俯视图。
81.所述多个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴a对称，在所述多个光栅单元的对称轴a的同一侧，沿着与所述第一方向相交的第二方向排列的任意一排光栅单元20组成为一个单元组200，所述单元组200有多个，相邻的两个所述单元组200沿所述第二方向错开，如此使得各单元组200形成错位阶梯状的分布结构，进而使得该衍射光栅100的结构更加多样化，显示效果也更加多样化。在图8所示的实施例中，第二方向为直线方向，且与第一方向垂直，但不仅限于此，第二方向还可以相对于第一方向倾斜，或者为曲线方向。
82.在一个实施例中，每个所述单元组200可以包括数量相同的多个光栅单元20，相邻的两个所述单元组200沿所述第二方向错开半个光栅单元20，各光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形均为相对于所述第一方向倾斜的平行四边形。如此，可以使得每个光栅单元20的分光效果相同，且每个光栅单元20的透光狭缝相对于对称轴a倾斜。
83.在一个可选择的实施例中，任意相邻的两个所述单元组200中，沿所述第二方向排列且在相同方向上排序相同的各光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形依次相接，相接后的图形为平行四边形，如此可形成相互平行且相对于对称轴a倾斜的多条平行四边形的透光狭缝。
84.在图8所示的实施例中，每个单元组200包括三个光栅单元20，为了便于描述，沿着第二方向，每个单元组200中排在最上面的光栅单元20命名为第一光栅单元20’，排在中间的光栅单元20命名为第二光栅单元20”，排在最下面的光栅单元20命名为第三光栅单元20
”’
，任意相邻的两个单元组200中的两个第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形依次相接，相接后的图形为平行四边形，并且，任意相邻的两个单元组200中的两个第二光栅单元20”、两个第三光栅单元20
”’
亦是如此，此处不再赘述。需说明的是，在其他一些实施例中，每个所述单元组200包括的光栅单元20的数量可以不同于图8中所示出的，可以小于三个或多于三个，具体根据实际情况选择设置。
85.本技术提供的衍射光栅100，各光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形不限。例如，如图2所示，光栅单元20的正投影图形可以是长方形和平行四边形的组合图形。例如，如图3、图7和图8所示，光栅单元20的正投影图形可以是平行四边形。例如，如图4所示，光栅单元20的正投影图形可以大致呈“工”字形。例如，如图5所示，光栅单元20的正投影图形可以大致呈“t”字形。例如，如图6所示，光栅单元20的正投影图形可以是三角形、梯形、圆弧形、阶梯形、或多者的结合图形。
86.请参考图9至图11，图9为衍射光栅的第八种实施例的示意图。图10为图9中示出的衍射光栅的俯视图。图11为图9中示出的衍射光栅的侧视图。
87.本技术还提供一种衍射光栅100，包括衬底10和形成于衬底10的多个光栅单元20，多个光栅单元20沿垂直于衬底10的方向(图9中的z轴方向)凸出于衬底10。也就是说，每个光栅单元20的各个侧面与衬底10所在平面垂直，该衍射光栅100为直光栅，这使得衍射光栅100的制备工艺得到简化。衬底10上形成有多个光栅单元20的区域称为光栅区域101。
88.在图10所示的实施例中，多个光栅单元20沿相互垂直的第一方向(图10中x轴方向)和第二方向(图10中y轴方向)形成于所述衬底10，光栅单元20在第一方向上以周期p排列，在第二方向上以周期q排列，使得多个光栅单元20在光栅区域内呈矩形阵列分布。其中，沿第二方向排列的任意一排光栅单元20组成为一个单元组200，多个光栅单元20组成为多
个单元组200，多个单元组200沿第一方向排列，相邻的各单元组200之间留有间隔，且间隔均匀。各单元组200中的光栅单元20的数量不限，可以是一个或多个。
89.当然，多个光栅单元20的排列方式不仅限于图1中所示出，在其他一些实施例中，多个光栅单元20可以呈曲线形排列。
90.如图9所示，所述多个光栅单元20其中之一为第一光栅单元20’，所述第一光栅单元20’在所述衬底10上正投影形成的图形包括一个或多个封闭图形，所述一个或多个封闭图形在两垂直方向上至多有一个对称轴，所述第一光栅单元20’在垂直于所述衬底10的方向呈台阶状结构。该方案中，第一光栅单元20’在至少一个方向上形成非对称设计，打破了传统光栅对于分光效果的对称性，从而实现将均分的两个对称级次的能量更多的集中到某一级次上，由此提高了衍射光栅的能量利用率和衍射效率。并且，所述第一光栅单元20’在垂直于所述衬底10的方向呈台阶状结构还可以对光栅的衍射效果进行调制，衍射光栅100非对称性设计的自由度增加。在图9所示的实施例中，所述多个光栅单元20均呈台阶状结构。
91.如图9和图10所示，所述第一光栅单元20’包括沿垂直于所述衬底10的方向凸出于所述衬底10的第一子单元201和凸出于所述第一子单元201的第二子单元202，所述第一子单元201在所述衬底10上正投影形成第一图形，所述第二子单元202在所述衬底10上正投影形成第二图形，第一图形为t字形，第二图形为长方形。
92.所述第一光栅单元20’设置成沿分光方向分光，所述分光方向平行于所述衬底10。分光方向可以是图9中的x轴方向，也可以是图9中的y轴方向，亦或是倾斜于x轴的其它方向。在一个实施例中，所述第一图形在分光方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等和/或所述第二图形在第三方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等，如此可以利用第一光栅单元20’实现分光。
93.在图9所示的实施例中，所述第一图形在所述分光方向上的至少两个相等尺寸间隔内的面积不相等，所述第二图形在所述分光方向上的相等尺寸间隔内的面积均相等，如此可利用第一子单元201实现分光，利用第二子单元202实现调制。第一图形可以是t字形，第二图形可以是长方形。
94.在一个实施例中，如图11所示，所述第一光栅单元20’包括高出所述衬底10的第一顶面203和第二顶面204，其中，第一顶面203为第二子单元202的顶面，第二顶面204为第一子单元201的顶面，所述第一顶面203距离所述衬底10的高度尺寸h1大于所述第二顶面204距离所述衬底10的高度尺寸h2，且h2≥h1/2，如此可以提升调制质量，调制效果更好。
95.如图9和图10所示，所述第一图形的形状与所述第二图形的形状不同，第一图形为t字形，第二图形为长方形。当然，第一图形不仅限于t字形，第二图形也不仅限于长方形。
96.在图9至图11所示的实施例中，所述多个光栅单元20的形貌与第一光栅单元20’的形貌完全相同。在其他一些实施例中，所述多个光栅单元20的形貌可以有所不同。
97.请参考图12至图14，图12为衍射光栅的第九种实施例的示意图。图13为图12中示出的衍射光栅的俯视图。图14为图12中示出的衍射光栅的侧视图。
98.如图12所示，所述第一光栅单元20’包括沿垂直于所述衬底10的方向凸出于所述衬底10的第一子单元201和凸出于所述第一子单元201的第二子单元202，所述第一子单元201在所述衬底10上正投影形成第一图形，所述第二子单元202在所述衬底10上正投影形成
第二图形。在图12所示的实施例中，第一图形的形状与第二图形的形状相同，第一图形为直线和弧形线组合形成的封闭图形，但不仅限于此。
99.在一个实施例中，所述第一图形在分光方向上且相等尺寸间隔内的面积逐渐减小，如此可以利用第一子单元201实现分光。在另一个实施例中，所述第二图形在分光方向上且相等尺寸间隔内的面积逐渐减小。如此，如此可以利用第一子单元201实现分光。在图12和图13所示的实施例中，所述第一图形在分光方向上且相等尺寸间隔内的面积逐渐减小，所述第二图形在分光方向上且相等尺寸间隔内的面积逐渐减小，如此，如此可以利用第一子单元201和第二子单元202同时实现分光。
100.请参考图10和图13，所述多个光栅单元20在所述衬底10上对称设置，如此，在对称轴两侧的分光相对均匀，能够为视场提供更加均匀的衍射效率。
101.在一个实施例中，所述多个光栅单元20以平行于第一方向(图中x轴方向)的对称轴a对称，至少一个所述光栅单元20在所述衬底10上正投影形成的图形具有一个对称轴，该对称轴与所述第一方向平行。如此可以在该光栅单元20处实现均匀分光。
102.在一个实施例中，分光方向可以与第一方向相同，或与第一方向垂直(图中y轴方向)，又或者相对于第一方向倾斜。
103.在一个实施例中，如图10和图13所示，所述多个光栅单元20中沿第二方向排列的任意一排光栅单元20组成为一个单元组，至少一个所述单元组中的至少两个光栅单元20以平行于第一方向的对称轴对称，所述第二方向与所述第一方向垂直，或所述第二方向为与所述第一方向相交的曲线方向。对称方式可以参考图2和图4中示出的，此处不再赘述。
104.如图14所示，在一个实施例中，第一光栅单元20’包括多个子单元，多个子单元沿垂直于衬底10的方向依次凸出。多个子单元的数量不限，可以是两个或两个以上。
105.请参考图15，图15为本技术一示例性实施例示出的近眼显示设备300的示意图。
106.本技术还提供一种近眼显示设备300，该近眼显示设备300包括以上所述的任意一种衍射光栅100。近眼显示设备300包括但不限于ar眼镜或vr眼镜等。
107.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。
技术特征：
1.一种衍射光栅，其特征在于，包括：衬底；及多个光栅单元，所述多个光栅单元形成于所述衬底，且沿垂直于所述衬底的方向凸出于所述衬底，各所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形包含一个或多个封闭图形，所述一个或多个封闭图形在两垂直方向上至多有一个对称轴，所述多个光栅单元在所述衬底上对称设置，在所述多个光栅单元的对称轴的一侧，至少一个所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形为非对称图形。2.根据权利要求1所述的衍射光栅，其特征在于，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，所述多个光栅单元中沿第二方向排列的任意一排光栅单元组成为一个单元组，所述第二方向与所述第一方向相交，所述单元组包括第一单元组，所述第一单元组包括第一光栅单元和第二光栅单元，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称。3.根据权利要求2所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元彼此相邻。4.根据权利要求2所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第一光栅单元的相貌相同或不同。5.根据权利要求2所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一单元组还包括第三光栅单元，所述第三光栅单元位于所述第一光栅单元与所述第二光栅单元之间，所述第三光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形具有平行于第一方向的第一对称轴，所述第一光栅单元与所述第二光栅单元以所述第一对称轴对称。6.根据权利要求5所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一光栅单元与所述第三光栅单元彼此相邻；和/或所述第二光栅单元与所述第三光栅单元彼此相邻。7.根据权利要求5所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一光栅单元与所述第三光栅单元被至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第一光栅单元的形貌相同或不同；和/或所述第二光栅单元与所述第三光栅单元通过至少一个所述光栅单元隔开，位于所述第二光栅单元和所述第三光栅单元之间的所述光栅单元的形貌与所述第二光栅单元的形貌相同或不同。8.根据权利要求2至7任一项所述的衍射光栅，其特征在于，所述第二方向与第一方向垂直，或，所述第二方向为曲线方向。9.根据权利要求1所述的衍射光栅，其特征在于，在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，至少两个所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形不同；或在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，各所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形均相同。10.根据权利要求1所述的衍射光栅，其特征在于，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，所述多个光栅单元包括第一光栅单元，所述第一光栅单元设置成沿第三方向分光，所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的至少两
个相等尺寸间隔内的面积不相等，所述第三方向平行于所述衬底，且与所述第一方向平行，或与所述第一方向相交。11.根据权利要求10所述的衍射光栅，其特征在于，所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积逐渐减小；或所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变；或所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形在所述第三方向上的两端的面积大于中间的面积；或所述第一光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形包括相接的第一图形和第二图形，所述第一图形的在所述第三方向上的相等尺寸间隔内的面积沿所述第三方向逐渐减小，所述第二图形的外轮廓在所述第三方向上的至少一个部位处突变。12.根据权利要求1所述的衍射光栅，其特征在于，所述多个光栅单元以平行于第一方向的对称轴对称，在所述多个光栅单元的对称轴的同一侧，沿与所述第一方向相交的第二方向排列的任意一排光栅单元组成为一个单元组，所述单元组有多个，相邻的两个所述单元组沿所述第二方向错开。13.根据权利要求12所述的衍射光栅，其特征在于，每个所述单元组包括数量相同的多个光栅单元，相邻的两个所述单元组沿所述第二方向错开半个光栅单元，各光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形均为相对于所述第一方向倾斜的平行四边形。14.根据权利要求13所述的衍射光栅，其特征在于，任意相邻的两个所述单元组中，沿所述第二方向排列且在相同方向上排序相同的各光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形依次相接，相接后的图形为平行四边形。15.一种近眼显示设备，其特征在于，包括权利要求1至14任一项所述的衍射光栅。
技术总结
本申请涉及一种衍射光栅及近眼显示设备。该衍射光栅包括衬底和多个光栅单元。多个光栅单元形成于所述衬底，且沿垂直于所述衬底的方向凸出于所述衬底，所述多个光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形包含一个或多个封闭图形，所述一个或多个封闭图形在两垂直方向上至多有一个对称轴，所述多个光栅单元在所述衬底上对称设置，在所述多个光栅单元的对称轴的一侧，至少一个所述光栅单元在所述衬底上正投影形成的图形为非对称图形。近眼显示设备包括衍射光栅。该衍射光栅的衍射效率高且制备工艺简单。单。单。
