CN115793132A - 二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备，涉及光波导技术领域，耦入光栅和耦出光栅设置于波导基底表面；耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区；耦入光栅将入射光线耦入到波导基底中，第二光栅分区引出在波导基底内传导的入射光线并使其经过第一光栅分区或者第三光栅分区后耦出；第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；第一像素化光栅列与第一光栅分区相邻排布，第二像素化光栅列与第三光栅分区相邻排布，第一像素化光栅列的光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向不相同。本发明在提高出瞳均匀性的同时，还降低了波导的加工难度。

Description

二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备

技术领域

本发明涉及光波导技术领域，尤其涉及一种二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备。

背景技术

增强现实（Augmented Reality，AR）技术是一种将计算机生成的虚拟信息与现实世界相互融合的技术。以AR眼镜为代表的AR近眼显示装置，通过一系列光学成像元件将微显示器的画面传递到人眼，且其透视特性使得现实景物同时映入人眼，现实体验感被极大增强。目前比较成熟的光学成像方案主要包括棱镜、自由曲面、离轴全息透镜、阵列波导、体全息光栅波导和衍射光栅波导等。其中，衍射光栅波导主要利用光刻技术在波导表面制作表面浮雕光栅来实现图像的耦入和耦出，视场角大，波导重量轻，且其工艺过程与半导体行业成熟的制造技术兼容，批量生产良率高。因此，衍射光栅波导是一种备受青睐的AR显示光学成像方案。

二维衍射光栅波导结构采用一维耦入光栅和二维耦出光栅两个区域，耦出光栅区域同时具有扩展和耦出的功能，但其出瞳均匀性和视场均匀性是一大挑战。光束在耦出光栅区域传播的过程中不断将部分光扩展和耦合出，使得在远离耦入光栅的方向上，穿过耦出光栅的光束的强度不断降低，导致耦出光栅的出光效率在临近耦入光栅的一侧较高，在远离耦入光栅的另一侧较低，最终导致出瞳不均匀性。

在一些解决方案中，会对耦出光栅区域进行分区，不同区域的光栅周期相同，光栅参数不同（如高度、结构大小等），从而调节不同区域的耦出效率，达到整个耦出光栅区域的出光均匀。然而，这种方法使得不同区域采用不同的光栅参数，增加了加工的难度，提高了加工的成本。

发明内容

本发明提供二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备，用以解决现有技术中衍射光栅出瞳不均匀或者光栅加工难度高的缺陷。

本发明提供一种二维衍射光栅波导结构，包括：波导基底、耦入光栅和耦出光栅，耦入光栅和耦出光栅设置于波导基底表面；其中，耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区；耦入光栅用于将入射光线耦入到波导基底中，第二光栅分区用于引出在波导基底内传导的入射光线，并使入射光线经过第一光栅分区或者第三光栅分区后耦出；其中，第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；第一像素化光栅列与第一光栅分区相邻排布，第二像素化光栅列与第三光栅分区相邻排布，第一像素化光栅列的光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向不相同。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一像素化光栅列包括若干第一像素光栅子区域和若干第一空白子区域，若干第一像素光栅子区域和若干第一空白子区域呈一列设置；其中，第一像素光栅子区域和第一空白子区域的宽度相等；第二像素化光栅列包括若干第二像素光栅子区域和若干第二空白子区域，若干第二像素光栅子区域和若干第二空白子区域呈一列设置；其中，第二像素光栅子区域和第二空白子区域的宽度相等；第一像素光栅子区域将入射光线沿第一方向衍射到第一光栅分区；第二像素光栅子区域将入射光线沿第二方向衍射到第三光栅分区。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一像素光栅子区域的尺寸、第一空白子区域的尺寸、第二像素光栅子区域的尺寸和第二空白子区域的尺寸都相同。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第二光栅分区包括若干条中间像素化光栅列，每一中间像素化光栅列包括第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域中的至少两种；中间像素化光栅列排布于第一像素化光栅列和第二像素化光栅列之间。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一光栅分区和第三光栅分区均为一维光栅；第一像素化光栅列的光栅方向与第三光栅分区的光栅方向相同；第二像素化光栅列的光栅方向与第一光栅分区的光栅方向相同。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一光栅分区和第三光栅分区均为二维光栅；第一光栅分区的光栅方向和第三光栅分区的光栅方向相同；第一光栅分区的第一维光栅方向和第一像素化光栅列的光栅方向相同；第一光栅分区的第二维光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向相同。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第二光栅分区的光栅为一维光栅；第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区的光栅是矩形光栅、闪耀光栅或倾斜光栅中的一种。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第一夹角；第二像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第二夹角；其中，第一夹角和第二夹角之和为零。

根据本发明提供的一种二维衍射光栅波导结构，第一夹角的取值范围为-60°至-30°；第二夹角的取值范围为30°至60°。

本发明还提供一种近眼显示装置，包括微显示器和上述的二维衍射光栅波导结构；微显示器用于输出图像光线作为二维衍射光栅波导结构的入射光线。

本发明提供的二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备，耦入光栅和耦出光栅设置于波导基底表面；其中，耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区；耦入光栅用于将入射光线耦入到波导基底中，第二光栅分区用于引出在波导基底内传导的入射光线，并使入射光线经过第一光栅分区或者第三光栅分区后耦出；其中，第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；第一像素化光栅列与第一光栅分区相邻排布，第二像素化光栅列与第三光栅分区相邻排布，第一像素化光栅列的光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向不相同。上述方式通过设置空白子区域，可以使得经过耦出光栅且在特定方向的光被较多地扩展，使得耦出光栅的出光效率在预设方向上保持均匀，最终使得二维衍射光栅波导结构具有更好的出瞳均匀性；并且二维衍射光栅波导结构的结构简单，还降低了波导的加工难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明二维衍射光栅波导结构一实施例的结构示意图；

图2是本发明图1中二维衍射光栅波导结构的衍射效果示意图；

图3（a）是本发明第二光栅分区一实施例的结构示意图；

图3（b）是本发明第二光栅分区另一实施例的结构示意图；

图3（c）是本发明第二光栅分区又一实施例的结构示意图；

图4是本发明二维衍射光栅波导结构另一实施例的结构示意图；

图5是本发明图4中二维衍射光栅波导结构的衍射效果示意图；

图6是本发明二维衍射光栅波导结构又一实施例的结构示意图；

图7是本发明二维衍射光栅波导结构再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种二维衍射光栅波导结构，请参阅图1，图1是本发明二维衍射光栅波导结构一实施例的结构示意图。在本实施例中，二维衍射光栅波导结构包括：波导基底110、耦入光栅120和耦出光栅130，其中，耦入光栅120和耦出光栅130设置于波导基底110表面。耦入光栅120用于将入射光线耦入到波导基底110中，耦出光栅130用于将在波导基底内传导的入射光线扩展和耦出。

可选地，耦入光栅120可以将携带有图像信息的入射光线耦入到波导基底110中，波导基底110使耦入的入射光线以全反射方式传导。耦出光栅130将来自耦入光栅120并在波导基底110内以全反射方式传导的衍射光沿两个方向出瞳扩展的同时耦出到人眼成像。

其中，耦入光栅120通常是一维闪耀光栅或倾斜光栅，其优先地将光在耦出光栅130的方向上衍射，耦入光栅120的凹槽在与图1的笛卡尔坐标系中的x轴平行的方向上延伸。

具体地，耦出光栅130包括第一光栅分区131、第二光栅分区132和第三光栅分区133。请参阅图2，图2是本发明图1中二维衍射光栅波导结构的衍射效果示意图。第二光栅分区132用于引出在波导基底110内传导的入射光线，并使入射光线经过第一光栅分区131或者第三光栅分区133后扩展并耦出。

需要说明的是，第二光栅分区132的光栅为一维光栅；第一光栅分区131的光栅和第三光栅分区133的光栅可以是一维光栅或者二维光栅。

可选地，第一光栅分区131、第二光栅分区132和第三光栅分区133这三个光栅区域都可以是矩形光栅、闪耀光栅或倾斜光栅等。

继续参阅图1和图2，第二光栅分区132包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域。空白子区域是指该区域不具有光栅。

其中，第一像素化光栅列与第一光栅分区131相邻排布，第二像素化光栅列与第三光栅分区133相邻排布，第一像素化光栅列的光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向不相同。

可选地，在第一光栅分区131和第三光栅分区133均为一维光栅的情况下，第一像素化光栅列的光栅方向可以与第三光栅分区133的光栅方向相同；第二像素化光栅列的光栅方向可以与第一光栅分区131的光栅方向相同。

在本实施例中，第一像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第一夹角；第二像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第二夹角；其中，第一夹角和第二夹角之和为零。垂直轴为图1的笛卡尔坐标系中的y轴。

需要说明的是，第一夹角为顺时针旋转得到的角度，因此第一夹角的取值范围为-90°至0；第二夹角为逆时针旋转得到的角度，因此第二夹角的取值范围为0至90°。第一夹角和第二夹角的大小相同，符号不同，因此第一夹角和第二夹角之和为零。

优选地，第一夹角的取值范围为-60°至-30°，第二夹角的取值范围为30°至60°。

在一些实施例中，第一光栅分区131的光栅、第三光栅分区132的光栅、第一像素化光栅列的光栅和第二像素化光栅列的光栅的排布周期可以相同，周期的取值范围为100nm~2μm。第一光栅分区131的光栅、第三光栅分区133的光栅、第一像素化光栅列的光栅和第二像素化光栅列的光栅占空比和高度等可以不同。

在图2所示的实施例中，第一光栅分区131将入射光线沿图2的笛卡尔坐标系中-x方向扩展，第一光栅分区131的光栅凹槽在与y轴成+30°的方向上延伸；第三光栅分区133将入射光线沿图2的笛卡尔坐标系中+x方向扩展，第三光栅分区133的光栅凹槽在与y轴成-30°的方向上延伸。

举个例子，来自微显示器的携带有图像信息的入射光线被耦入光栅120衍射并且耦合到波导基底110中，在波导基底110中光经历全内反射并向耦出光栅130方向前进。入射光线到达耦出光栅130对应的区域时，主要有两种光学路径，一种路径是首先被第二光栅分区132的第一像素化光栅列中具有与y轴成-30°角的凹槽的光栅衍射，使得入射光线在与y轴成+120°的方向上延伸并朝向第一光栅分区131传播，入射光线遇到第一光栅分区131后被衍射并朝向观看者耦合出波导基底110。

另一种路径是入射光线首先照射到第二像素化光栅列的空白子区域不被衍射并沿-y方向传播，然后被第二像素化光栅列中具有与y轴成+30°角的凹槽的光栅衍射，使得入射光线在与y轴成-120°的方向上延伸并朝向第三光栅分区133传播，入射光线遇到第三光栅分区133后被衍射并朝向观看者耦合出波导基底110。

综上，本实施例提供一种二维衍射光栅波导结构，耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区，第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列，第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；本实施例的第二光栅分区为一体化设置，通过设置空白子区域，可使得耦出光栅靠近耦入光栅一侧的光强被较少地扩展，更多的光不被衍射沿-y方向传播，而在耦出光栅远离耦入光栅一侧的光强被较多地扩展，更多的光被衍射沿-x和+x方向传播，从而使得耦出光栅的出光效率在y轴方向上保持均匀，最终使得二维衍射光栅波导结构具有更好的出瞳均匀性；并且本实施例采用像素化排列的第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区来替代常规的二维耦出光栅，可以显著降低二维衍射光栅波导结构的加工难度。

请参阅图3（a）~图3（c），图3（a）是本发明第二光栅分区一实施例的结构示意图；图3（b）是本发明第二光栅分区另一实施例的结构示意图；图3（c）是本发明第二光栅分区又一实施例的结构示意图。

第二光栅分区132可以包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列，第一像素化光栅列包括多个第一像素光栅子区域1131和多个空白子区域，第二像素化光栅列包括多个第二像素光栅子区域1133和多个空白子区域。

第一像素光栅子区域1131将入射光线沿第一方向衍射到第一光栅分区131；第二像素光栅子区域1133将入射光线沿第二方向衍射到第三光栅分区133。

其中第一像素光栅子区域1131的尺寸都相同；第二像素光栅子区域1133的尺寸都相同；第一像素光栅子区域1131的尺寸和第二像素光栅子区域1133的尺寸可以相同也可以不相同；在同一像素化光栅列中的空白子区域的长度可以相同也可以不相同；在不同像素化光栅列中的空白子区域的尺寸可以相同也可以不相同。

在第一像素化光栅列中的空白子区域的宽度和第一像素光栅子区域1131的宽度相同；在第二像素化光栅列中的空白子区域的宽度和第二像素光栅子区域1133的宽度相同。

由图3（a）可以看出，第一像素光栅子区域1131的长度d1和第二像素光栅子区域1133的长度d3不相同；第一像素光栅子区域1131的宽度w1和第二像素光栅子区域1133的宽度w2不相同；且在同一像素化光栅列中的空白子区域的长度不相同，在不同像素化光栅列中的空白子区域的尺寸不相同。

在一些实施例中，第一像素化光栅列可以包括若干第一像素光栅子区域1131和若干第一空白子区域1132，若干第一像素光栅子区域1131和若干第一空白子区域1132呈一列设置；其中，第一像素光栅子区域1131和第一空白子区域1132的宽度相等。

第二像素化光栅列可以包括若干第二像素光栅子区域1133和若干第二空白子区域1134，若干第二像素光栅子区域1133和若干第二空白子区域1134呈一列设置；其中，第二像素光栅子区域1133和第二空白子区域1134的宽度相等。

其中，第一空白子区域1132的尺寸都相等，第二空白子区域1134的尺寸都相等。

由图3（b）可以看出，第一像素光栅子区域1131的尺寸和第二像素光栅子区域1133的尺寸相同，即d1=d3；w1=w2；第一空白子区域1132的长度d2和第二空白子区域1134的长度d4不相同，且第一像素光栅子区域1131的长度d1和第一空白子区域1132的长度d2不相同，第二像素光栅子区域1133的长度d3和第二空白子区域1134的长度d4也不相同。

在另外的一些实施例中，第一像素光栅子区域1131的尺寸、第一空白子区域1132的尺寸、第二像素光栅子区域1133的尺寸和第二空白子区域1134的尺寸都相同。

由图3（c）可以看出，第一像素光栅子区域1131的长度d1、第一空白子区域1132的长度d2、第二像素光栅子区域1133的长度d3和第二空白子区域1134的长度d4的长度相同，即d1=d2=d3=d4；且第一像素光栅子区域1131的宽度w1和第二像素光栅子区域1133的宽度w2相同，即w1=w2。

请参阅图4-图5，图4是本发明二维衍射光栅波导结构另一实施例的结构示意图，图5是本发明图4中二维衍射光栅波导结构的衍射效果示意图。

在本实施例中，波导基底210上设置有耦入光栅220和耦出光栅230。耦出光栅230包括第一光栅分区231、第二光栅分区232和第三光栅分区233。

第一光栅分区231和第三光栅分区233均为二维光栅；第一光栅分区231的光栅方向和第三光栅分区233的光栅方向相同且周期相同。

可以理解地，第一光栅分区231由两个一维光栅交叉而成。其中，第一光栅分区231的第一维光栅方向和第二光栅分区232中第一像素化光栅列的光栅方向相同且周期相同；第一光栅分区231的第二维光栅方向和第二光栅分区232中第二像素化光栅列的光栅方向相同且周期相同。

请参阅图6，图6是本发明二维衍射光栅波导结构又一实施例的结构示意图，在本实施例中，波导基底310上设置有耦入光栅320和耦出光栅330。耦出光栅330包括第一光栅分区331、第二光栅分区332和第三光栅分区333。其中第一光栅分区331的光栅和第三光栅分区333的光栅为一维光栅。

第二光栅分区332还可以包括若干条中间像素化光栅列，每一中间像素化光栅列包括第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域中的至少两种；中间像素化光栅列排布于第一像素化光栅列和第二像素化光栅列之间。通过设置若干条中间像素化光栅列可以采用更多个像素阵列来更好地调控二维衍射光栅波导结构的出瞳均匀性。

如图6所示，第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域的尺寸都相同，中间像素化光栅列包括第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域。

请参阅图7，图7是本发明二维衍射光栅波导结构再一实施例的结构示意图。在本实施例中，波导基底410上设置有耦入光栅420和耦出光栅430。耦出光栅430包括第一光栅分区431、第二光栅分区432和第三光栅分区433。其中第一光栅分区431的光栅和第三光栅分区433的光栅为二维光栅。

第二光栅分区432包括若干条中间像素化光栅列，中间像素化光栅列排布于第一像素化光栅列和第二像素化光栅列之间。第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域的尺寸都相同，中间像素化光栅列包括第一像素光栅子区域、第二像素光栅子区域和空白子区域。

本发明还提供一种近眼显示装置，包括微显示器和上述的二维衍射光栅波导结构；微显示器用于输出图像光线作为二维衍射光栅波导结构的入射光线。由于本发明的近眼显示设备包含了上述的二维衍射光栅波导结构，因此，本发明的近眼显示设备具有和上述实施例类似的技术效果，在此不再赘述。

综上，本发明提供的二维衍射光栅波导结构和近眼显示设备，耦入光栅和耦出光栅设置于波导基底表面；其中，耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区；耦入光栅用于将入射光线耦入到波导基底中，第二光栅分区用于引出在波导基底内传导的入射光线，并使入射光线经过第一光栅分区或者第三光栅分区后耦出；其中，第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；第一像素化光栅列和第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；第一像素化光栅列与第一光栅分区相邻排布，第二像素化光栅列与第三光栅分区相邻排布，第一像素化光栅列的光栅方向和第二像素化光栅列的光栅方向不相同。上述方式通过设置空白子区域，可以使得经过耦出光栅且在特定方向的光被较多地扩展，使得耦出光栅的出光效率在预设方向上保持均匀，最终使得二维衍射光栅波导结构具有更好的出瞳均匀性；并且二维衍射光栅波导结构的结构简单，还降低了波导的加工难度。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种二维衍射光栅波导结构，其特征在于，包括：波导基底、耦入光栅和耦出光栅，所述耦入光栅和所述耦出光栅设置于所述波导基底表面；

所述耦出光栅包括第一光栅分区、第二光栅分区和第三光栅分区；所述耦入光栅用于将入射光线耦入到所述波导基底中，所述第二光栅分区用于引出在波导基底内传导的入射光线，并使所述入射光线经过所述第一光栅分区或者所述第三光栅分区后耦出；

其中，所述第二光栅分区包括第一像素化光栅列和第二像素化光栅列；所述第一像素化光栅列和所述第二像素化光栅列都包括至少一个空白子区域；

所述第一像素化光栅列与所述第一光栅分区相邻排布，所述第二像素化光栅列与所述第三光栅分区相邻排布，所述第一像素化光栅列的光栅方向和所述第二像素化光栅列的光栅方向不相同。

2.根据权利要求1所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一像素化光栅列包括若干第一像素光栅子区域和若干第一空白子区域，所述若干第一像素光栅子区域和所述若干第一空白子区域呈一列设置；其中，所述第一像素光栅子区域和所述第一空白子区域的宽度相等；

所述第二像素化光栅列包括若干第二像素光栅子区域和若干第二空白子区域，所述若干第二像素光栅子区域和所述若干第二空白子区域呈一列设置；其中，所述第二像素光栅子区域和所述第二空白子区域的宽度相等；

所述第一像素光栅子区域将所述入射光线沿第一方向衍射到所述第一光栅分区；所述第二像素光栅子区域将所述入射光线沿第二方向衍射到所述第三光栅分区。

3.根据权利要求2所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一像素光栅子区域的尺寸、所述第一空白子区域的尺寸、所述第二像素光栅子区域的尺寸和所述第二空白子区域的尺寸都相同。

4.根据权利要求2所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第二光栅分区包括若干条中间像素化光栅列，每一中间像素化光栅列包括所述第一像素光栅子区域、所述第二像素光栅子区域和所述空白子区域中的至少两种；所述中间像素化光栅列排布于所述第一像素化光栅列和所述第二像素化光栅列之间。

5.根据权利要求1所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一光栅分区和所述第三光栅分区均为一维光栅；

所述第一像素化光栅列的光栅方向与所述第三光栅分区的光栅方向相同；所述第二像素化光栅列的光栅方向与所述第一光栅分区的光栅方向相同。

6.根据权利要求1所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一光栅分区和所述第三光栅分区均为二维光栅；所述第一光栅分区的光栅方向和所述第三光栅分区的光栅方向相同；所述第一光栅分区的第一维光栅方向和所述第一像素化光栅列的光栅方向相同；所述第一光栅分区的第二维光栅方向和所述第二像素化光栅列的光栅方向相同。

7.根据权利要求1所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第二光栅分区的光栅为一维光栅；所述第一光栅分区、所述第二光栅分区和所述第三光栅分区的光栅是矩形光栅、闪耀光栅或倾斜光栅中的一种。

8.根据权利要求1所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第一夹角；所述第二像素化光栅列的光栅方向与垂直轴的夹角为第二夹角；

其中，所述第一夹角和所述第二夹角之和为零。

9.根据权利要求8所述的二维衍射光栅波导结构，其特征在于，

所述第一夹角的取值范围为-60°至-30°；所述第二夹角的取值范围为30°至60°。

10.一种近眼显示装置，其特征在于，包括微显示器和如权利要求1至9任一项所述的二维衍射光栅波导结构；所述微显示器用于输出图像光线作为所述二维衍射光栅波导结构的入射光线。

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