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CN111033118B - 衍射导光板和制造衍射导光板的方法 - Google Patents

衍射导光板和制造衍射导光板的方法 Download PDF

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CN111033118B CN201880052560.8A CN201880052560A CN111033118B CN 111033118 B CN111033118 B CN 111033118B CN 201880052560 A CN201880052560 A CN 201880052560A CN 111033118 B CN111033118 B CN 111033118B
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Abstract

本发明提供了厚度和重量减小的衍射导光板及其制造方法。具体地，提供了衍射导光板及其制造方法，所述衍射导光板包括第一衍射基底和设置在所述第一衍射基底上的第二衍射基底，其中：所述第一衍射基底包括在其一个表面上的第一衍射光栅层和在其另一个表面上的第二衍射光栅层；所述第二衍射基底包括在其一个表面上的第三衍射光栅层；所述第一衍射光栅层分离波长为550nm至700nm的光；所述第二衍射光栅层分离波长为400nm至550nm的光；以及所述第三衍射光栅层分离波长为450nm至650nm的光。

Description

衍射导光板和制造衍射导光板的方法
技术领域
本说明书要求于2017年9月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0116701号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及衍射导光板和制造衍射导光板的方法。
背景技术
随着近来对实现增强现实(AR)、混合现实(MR)或虚拟现实(VR)的显示单元的兴趣日益增长，已经积极地进行了对这样的显示单元的研究。实现AR、MR或VR的显示单元包括利用基于光的波特性的衍射现象的衍射导光板。衍射导光板基本上包括三个基底，其中每一者在一个表面上形成有能够衍射光并且具有光栅形式的纳米图案。然而，存在这样的问题：包括三个基底的衍射导光板对于实现用以实现AR、MR或VR的显示单元来说厚且有点重。
此外，在制造衍射导光板的现有方案中，通过使用辊对辊方案在基底上形成具有光栅形式的纳米图案。然而，辊对辊方案的过程难度水平高，使得衍射导光板的制造效率不高。此外，由于辊对辊方案需要另外的过程，例如在基底上形成具有光栅形式的纳米图案之后保护纳米图案的过程，因此存在难以改善衍射导光板的生产率的问题。
因此，需要有效地减小衍射导光板的厚度和重量的技术以及容易地制造衍射导光板的技术。
发明内容
技术问题
本说明书旨在提供衍射导光板和制造衍射导光板的方法。
本发明要解决的目的不限于前述目的，并且本领域技术人员根据以下描述将清楚地理解本文未提及的其他目的。
技术方案
本发明的一个示例性实施方案提供了衍射导光板，其包括：第一衍射基底；和设置在第一衍射基底上的第二衍射基底，其中第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，第二衍射基底包括在一个表面上的第三衍射光栅层，第一衍射光栅层分离波长为550nm或更大且700nm或更小的光，第二衍射光栅层分离波长为400nm或更大且550nm或更小的光，以及第三衍射光栅层分离波长为450nm或更大且650nm或更小的光。
本发明的一个示例性实施方案提供了制造根据本发明的示例性实施方案的衍射导光板的方法，所述方法包括：制备第一衍射基底，该第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层；制备第二衍射基底，该第二衍射基底包括在一个表面上的第三衍射光栅层；以及将第一衍射基底和第二衍射基底附接。
有益效果
根据本发明的示例性实施方案，衍射导光板包括第一衍射基底，所述第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，从而有效地减小衍射导光板的厚度和重量。
根据本发明的示例性实施方案，可以容易地制造厚度和重量减小的衍射导光板。
本发明的效果不限于前述效果，并且本领域技术人员基于本说明书和附图将清楚地理解未提及的效果。
附图说明
图1a至图1d是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的衍射导光板的图。
图2a是示出根据本发明的示例性实施方案的设置有第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的第一衍射基底的入耦合角和出耦合角的图，图2b是示出设置有第一衍射光栅层和第三衍射光栅层的衍射基底的入耦合角和出耦合角的图。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的第一衍射光栅层的平面的图。
图4是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射光栅层的第一衍射基底的截面的图。
图5是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括衍射图案的第一衍射光栅层的图。
图6是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括在第一衍射光栅层中的衍射图案的截面的图。
图7是示出根据本发明的示例性实施方案的衍射光栅层的光衍射效率根据包括在衍射光栅层中的图案结构的占空比、深度和光折射率的模拟结果的图。
图8a和图8b是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射光栅层至第三衍射光栅层的衍射导光板的截面的图。
图9是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射图案至第三衍射图案的第一衍射光栅层的图。
图10是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的通过使用两个基底来制备第一衍射基底的图。
图11a是根据本发明的实施例1的第一衍射光栅层的扫描电子显微镜(SEM)照片，图11b是根据本发明的实施例1的第二衍射光栅层的SEM照片。
具体实施方式
在本说明书中，除非明确地相反描述，否则当特定部分“包括/包含”特定的构成要素时，这意指还可以“包括/包含”另外的构成要素，而不是排除另外的构成要素。
在本申请的整个说明书中，当一个元件被称为在另一元件“上”时，这包括该元件与另一元件接触的情况以及在两个元件之间存在另一元件的情况。
在整个本说明书中，当一个部分与另一部分“连接”时，这包括一个部分与另一部分“直接连接”的情况以及一个部分与另一部分“用介于其间的另一元件”连接的情况。
在整个本说明书中，“A和/或B”意指“A和B或者A或B”。
本发明人发现，通过在第一衍射基底的一个表面上形成第一衍射光栅层并且在第一衍射基底的另一个表面上形成第二衍射光栅层，可以有效地减小所制造的衍射导光板的整体厚度和重量。此外，本发明人发现，包括在一个表面上的能够分离波长值为550nm或更大且700nm或更小的第一光的第一衍射光栅层和在另一个表面上的能够分离波长值为400nm或更大且550nm或更小的第二光的第二衍射光栅层的第一衍射基底可以有效地防止在第一光与第二光之间的无法避免的串扰，从而开发了衍射导光板及其制造方法。
在下文中，将更详细地描述本说明书。
本发明的一个示例性实施方案提供了衍射导光板，其包括：第一衍射基底；和设置在第一衍射基底上的第二衍射基底，其中第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，第二衍射基底包括在一个表面上的第三衍射光栅层，第一衍射光栅层分离550nm或更大且700nm或更小的波长的光，第二衍射光栅层分离400nm或更大且550nm或更小的波长的光，第三衍射光栅层分离450nm或更大且650nm或更小的波长的光。
根据本发明的示例性实施方案，衍射导光板包括第一衍射基底，所述第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，从而有效地减小衍射导光板的厚度和重量。
实现增强现实(AR)、混合现实(MR)或虚拟现实(VR)的显示单元包括利用基于光的波特性的衍射现象的衍射导光板。相关技术中的衍射导光板基本上包括使光衍射的三个基底，并且在三个基底中的每一者的一个表面上形成有光栅图案。然而，存在这样的问题：相关技术中的包括一个表面上形成有光栅图案的三个基底的衍射导光板厚且重。
然而，根据本发明的示例性实施方案，衍射导光板包括第一衍射基底，所述第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，从而有效地减小衍射导光板的厚度和重量。即，衍射导光板包括两个基底，包括第一衍射基底和第二衍射基底，从而有效地减轻包括衍射导光板的显示单元。此外，可以有效地减小包括衍射导光板的显示单元的体积。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底可以包括在一个表面上第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，第二衍射基底可以包括在一个表面上的第三衍射光栅层。即，第一衍射光栅层可以设置在第一衍射基底的一个表面上，第二衍射光栅层可以设置在第一衍射基底的另一个表面上，第三衍射光栅层可以设置在第二衍射基底的一个表面上。
根据本发明的示例性实施方案，包括第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的第一衍射基底以及包括第三衍射光栅层的第二衍射基底可以通过内部反射或内部全反射将入射至第一衍射基底和第二衍射基底的光引导至一个点。特别地，入射至第一衍射基底的光可以在第一衍射基底内部被反射或全反射，并且可以被发射至与光入射至第一衍射基底的点不同的点。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底和第二衍射基底中的每一者的光折射率可以为1.5或更大且小于2.0。特别地，第一衍射基底和第二衍射基底中的每一者相对于波长为400nm或更大且700nm或更小的光的光折射率可以为1.5或更大且小于2.0。此外，第一衍射基底和第二衍射基底的光折射率可以彼此相同或不同。
根据本发明的示例性实施方案，可以包括本领域常用的基底作为第一衍射基底和第二衍射基底，只要第一衍射基底和第二衍射基底具有所述范围内的光折射率即可。特别地，作为第一衍射基底和第二衍射基底，可以使用包含高折射组分例如TiO2、Al2O3、Ga2O3、TeO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnS中的至少一者的玻璃；包含高折射组分中的至少一者的树脂膜等，但第一衍射基底和第二衍射基底的种类没有限制。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底的一个表面可以面向第二衍射基底的一个表面或另一个表面，或者第一衍射基底的另一个表面可以面向第二衍射基底的一个表面或另一个表面。特别地，第二衍射基底可以设置在第一衍射基底上使得包括在第一衍射基底的一个表面上的第一衍射光栅层与包括在第二衍射基底的一个表面上的第三衍射光栅层相邻。此外，第二衍射基底可以设置在第一衍射基底上使得第一衍射光栅层与第二衍射基底的另一个表面相邻。此外，第二衍射基底可以设置在第一衍射基底上使得第二衍射光栅层与第三衍射光栅层相邻，第二衍射基底可以设置在第一衍射基底上使得第二衍射光栅层与第二衍射基底的另一个表面相邻。
图1a至图1d是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的衍射导光板的图。特别地，图1a是示出这样的衍射导光板的图，其中设置有在一个表面上的第一衍射光栅层310和在另一个表面上的第二衍射光栅层320的第一衍射基底100与设置有在一个表面上的第三衍射光栅层330的第二衍射基底200通过间隔件400连接，并且第一衍射基底100的另一个表面面向第二衍射基底200的另一个表面。图1b是示出这样的衍射导光板的图，其中第一衍射基底100与第二衍射基底200在其中第一衍射基底100的设置有第一衍射光栅层310的一个表面面向第二衍射基底200的其中未设置有第三衍射光栅层330的另一个表面的状态下通过间隔件400连接。图1c是示出这样的衍射导光板的图，其中第一衍射基底100与第二衍射基底200在其中第一衍射基底100的设置有第二衍射光栅层320的另一个表面面向第二衍射基底200的设置有第三衍射光栅层330的一个表面的状态下通过间隔件400连接。图1d是示出这样的衍射导光板的图，其中第一衍射基底100与第二衍射基底200在其中第一衍射基底100的设置有第一衍射光栅层310的一个表面面向第二衍射基底200的其中设置有第三衍射光栅层330的一个表面的状态下通过间隔件400连接。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底的衍射光栅层可以被设置成与第二衍射基底间隔开。特别地，第一衍射基底可以被设置成与第二衍射基底间隔开使得第一衍射光栅层或第二衍射光栅层与第二衍射基底的第三衍射光栅层或另一个表面间隔开。如图1a所示，第一衍射基底100的第二衍射光栅层320可以被设置成与第二衍射基底200的另一个表面间隔开。此外，如图1b所示，第一衍射基底100的第一衍射光栅层310可以被设置成与第二衍射基底200的另一个表面间隔开。此外，如图1c所示，第一衍射基底100的第二衍射光栅层320可以被设置成与第二衍射基底200的第三衍射光栅层330间隔开。此外，如图1d所示，第一衍射基底100的第一衍射光栅层310可以被设置成与第二衍射基底200的第三衍射光栅层330间隔开。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底和第二衍射基底可以通过间隔件以间隔的状态附接。参照图1a至图1d，第一衍射基底100的一个端部和第二衍射基底200的一个端部，以及第一衍射基底100的另一个端部和第二衍射基底200的另一个端部可以通过间隔件400连接。作为间隔件，可以使用能够连接第一衍射基底和第二衍射基底的公知配置，并且还可以使用具有弹性的配置作为间隔件。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底和第二衍射基底中的每一者的厚度可以为0.1mm或更大且2mm或更小。参照图1a，第一衍射基底100的厚度h1可以为0.5mm或更大且1.8mm或更小、0.8mm或更大且1.6mm或更小、1mm或更大且1.4mm或更小、0.7mm或更大且1mm或更小、1.1mm或更大且1.8mm或更小、或者1.3mm或更大且1.5mm或更小。在具有前述厚度的第一衍射基底的一个表面上设置第一衍射光栅层，并且在第一衍射基底的另一个表面上设置第二衍射光栅层，使得可以将第一衍射光栅层与第二衍射光栅层之间的间隙调节至前述范围。将第一衍射光栅层与第二衍射光栅层之间的间隙调节至前述范围，使得第一衍射基底可以更有效地从入射光中区分和分离第一光和第二光。此外，可以提供对光具有优异的衍射效率的第一衍射基底。
此外，第二衍射基底的厚度可以为0.1mm或更大且2mm或更小，并且第二衍射基底的厚度可以与第一衍射基底的厚度相同或不同。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层可以分离550nm或更大且700nm或更小的波长的光，第二衍射光栅层可以分离400nm或更大且550nm或更小的波长的光，第三衍射光栅层可以分离450nm或更大且650nm或更小的波长的光。特别地，第一衍射光栅层可以从入射至第一衍射光栅层的光中分离波长值为550nm或更大且700nm或更小的第一光。此外，第二衍射光栅层可以从入射至第二衍射光栅层的光中分离波长值为400nm或更大且550nm或更小的第二光。此外，第三衍射光栅层可以从入射至第三衍射光栅层的光中分离波长值为450nm或更大且650nm或更小的第三光。
第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中分离的光的波长值可以通过使用本领域中测量光的波长值的仪器来测量。例如，光的波长值可以通过使用光波长计(optical wavelength meter)(86120C，Agilent Technologies Company)来测量。
根据本发明的示例性实施方案，当包括具有各种波长值的光的第一入射光发射至包括在用于如图1a所示的包括第一衍射基底100和第二衍射基底200的衍射导光板的第一衍射基底100的一个表面上的第一衍射光栅层310时，第一衍射光栅层310可以从第一入射光中分离波长值为550nm或更大且700nm或更小的第一光。然后，当从第一入射光中分离出第一光的第二入射光在从第一衍射基底100的内侧被反射或全反射的同时发射至第二衍射光栅层320时，第二衍射光栅层320可以从第二入射光中分离波长值为400nm或更大且550nm或更小的第二光。然后，当从第二入射光中分离出第二光的第三入射光发射至第三衍射光栅层330时，第三衍射光栅层330可以从第三入射光中分离波长值为450nm或更大且650nm或更小的第三光。
此外，当第一入射光发射至用于如图1b所示的包括第一衍射基底100和第二衍射基底200的衍射导光板的第二衍射光栅层320时，第二衍射光栅层320可以从第一入射光中分离第二光。然后，当从第一入射光中分离出第二光的第二入射光发射至第一衍射光栅层310时，第一衍射光栅层310可以从第二入射光中分离第一光。然后，当从第二入射光中分离出第一光的第三入射光发射至第三衍射光栅层330时，第三衍射光栅层330可以从第三入射光中分离第三光。
此外，图1c和图1d的衍射导光板可以通过与图1a和图1b的衍射导光板的方案相同的方案从第一入射光中分离第一光、第二光和第三光。
根据本发明的示例性实施方案，包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层的第一衍射基底可以更有效地从入射至第一衍射基底的光中区分和分离第一光和第二光。特别地，第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，第一衍射光栅层分离波长值为550nm或更大且700nm或更小的第一光，第二衍射光栅层分离波长值为400nm或更大且550nm或更小的第二光，从而防止在第一光与第二光之间产生串扰现象。即，防止在单个第一衍射基底中设置的第一衍射光栅层中分离的第一光与第二衍射光栅层中分离的第二光之间产生串扰现象，使得可以减小衍射导光板的厚度和重量，并且同时改善第一衍射基底的光分离效率。此外，可以改善第一衍射基底的光衍射效率并且有效地抑制双重图像现象和色散现象。
图2a是示出根据本发明的示例性实施方案的设置有第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的第一衍射基底的入耦合角和出耦合角的图，图2b是示出设置有第一衍射光栅层和第三衍射光栅层的衍射基底的入耦合角和出耦合角的图。特别地，图2a是示出根据本发明的示例性实施方案的设置有第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的第一衍射基底的入耦合角和出耦合角的图，并且是示出入射至第一衍射基底的光在基底内的反射形式的图。此外，图2b是示出与本发明的示例性实施方案不同的设置有第一衍射光栅层和第三衍射光栅层的衍射基底的入耦合角和出耦合角的图，并且是示出入射至衍射基底的光在基底内的反射形式的图。
参照图2a，根据本发明的示例性实施方案，在包括分离550nm或更大且700nm或更小的波长的光的第一衍射光栅层和分离400nm或更大且550nm或更小的波长的光的第二衍射光栅层的第一衍射基底的情况下，确定在第一衍射基底中不产生串扰现象，使得在视场中不产生双重图像并且产生如第一衍射基底中设定的光的衍射。同时，参照图2b，在包括分离550nm或更大且700nm或更小的波长的光的第一衍射光栅层和分离450nm或更大且650nm或更小的波长的光的第三衍射光栅层的衍射基底的情况下，确定在衍射基底中产生串扰现象，由于串扰现象在视场中产生双重图像和色散现象，并且在衍射基底内产生与所设定的衍射不同的光的衍射。
在这种情况下，图2a和图2b的衍射基底的入耦合角和出耦合角可以通过使用本领域中使用的模拟衍射基底的入耦合角和出耦合角的装置和/或方法来测量。
在本发明中，衍射基底的入耦合角和出耦合角可以通过使用以下方程式1来模拟。
[方程式1]
sin(θ入)-sin(θ出)=λ(1/b-1/a)
在方程式1中，θ入意指入耦合角，θ出意指出耦合角。此外，在方程式1中，λ为波长，a为将入射光衍射到衍射基底中的衍射光栅的周期，b为将衍射基底内部的光以出射光的角度衍射的衍射光栅的周期。当在同一表面上产生入耦合和出耦合(即a＝b)时，入射光和出射光的角度被相同地表示为位于图2a和图2b中的视场中的白圈(white circle)。同时，当在不同的表面中产生入耦合和出耦合(即a≠b)时，入耦合角和出耦合角不同，并且入耦合角和出耦合角也根据波长而不同，使得产生色散。图2a是当a为468nm且b为405nm或者a为405nm且b为468nm时，通过根据入耦合角计算出耦合角而获得的结果，并且用与每个波长相对应的颜色表示。图2b是当a为468nm且b为340nm或者a为304nm且b为468nm时，通过根据入耦合角计算出耦合角而获得的结果，并且用与每个波长相对应的颜色表示。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的光折射率可以为1.5或更大且小于2。第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者相对于波长为400nm或更大且700nm或更小的光的光折射率可以为1.5或更大且小于2.0。
特别地，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的光折射率可以为1.55或更大且1.9或更小、1.6或更大且1.8或更小、1.7或更大且1.8或更小、1.5或更大且1.8或更小、或者1.55或更大且1.75或更小。
具有所述范围的光折射率的第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者对于入射光可以具有优异的衍射性能。当第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的光折射率在所述范围内时，可以有效地抑制产生二次衍射和衍射导光板的光衍射效率降低的问题。
此外，第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层的光折射率可以彼此相同或不同。
根据本发明的示例性实施方案，衍射光栅层的光折射率、衍射基底的光折射率等可以通过使用本领域中常用的测量光折射率的方法来测量。例如，光折射率可以通过使用棱镜耦合器(SPA-4000)或椭偏仪来测量。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者可以包含高折射组分例如TiO2、Al2O3、Ga2O3、TeO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnS、HfO、MoO、CuO中的至少一者。然而，包含在第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的高折射组分没有限制。衍射光栅层的光折射率可以通过调节包含在衍射光栅层中的高折射组分的含量、种类等来控制。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者可以包含含有高折射组分的热固性树脂或可光固化树脂。特别地，热固性树脂或可光固化树脂可以包括丙烯酸类树脂，例如氨基甲酸酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯；聚酰胺树脂；聚酰亚胺树脂；硅树脂；环氧树脂；聚酯树脂等，但其种类没有限制。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的光折射率可以与第一衍射基底的光折射率相同或不同。此外，第三衍射光栅层的光折射率可以与第二衍射基底的光折射率相同或不同。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者可以包括光入射到的第一区域、入射光扩展和移动的第二区域和提取移动的光的第三区域，第一区域可以包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置中，第三区域可以包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置中。
图3是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的第一衍射光栅层的平面的图。特别地，图3是示出包括光入射的第一区域511、入射光扩展和移动的第二区域512和提取移动的光的第三区域513的第一衍射光栅层310的平面的图。如图3所示，可以在从第一衍射光栅层310的一侧A至另一侧B的方向上依次设置第一区域511至第三区域513。在这种情况下，在图3中，省略了第一衍射光栅层的图案结构的图示。
参照图3，第一区域511可以为包括具有各种波长值的光的入射光入射的区域。此外，第二区域512可以为入射至第一衍射光栅层310的光被衍射的区域，并且可以为将入射至第一区域511的光扩展至第三区域513的区域。第三区域513可以为提取光的区域，并且当在显示单元中使用衍射导光板时，第三区域513是与显示单元的使用者的眼球相邻的区域，并且可以为提取光以向使用者提供显示信息的区域。此外，与图3所示的第一衍射光栅层类似，第二衍射光栅层和第三衍射光栅层也可以包括第一区域至第三区域。
图4是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射光栅层的第一衍射基底的截面的图。特别地，图4是示出光入射至第一区域511然后从第三区域513提取以向使用者提供显示信息的情况的图。在图4中，省略了包括在第一衍射基底的另一个表面上的第二衍射光栅层和第二衍射基底的图示。此外，如图4所示，第二衍射光栅层和第三衍射光栅层也可以通过第三区域提取入射至第一区域的光。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者可以包括衍射图案。衍射图案可以包括两个或更多个图案结构。
图5是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括衍射图案的第一衍射光栅层的图。特别地，图5是示出包括在从第一衍射光栅层310的一侧A至另一侧B的方向上设置的两个或更多个图案结构的衍射图案的图。在图5中，省略了包括在第一衍射基底的另一个表面上的第二衍射光栅层的图示。与图5的图示相同，第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者可以包括衍射图案，所述衍射图案包括在从衍射光栅层的一侧至另一侧的方向上设置的两个或更多个图案结构。
根据本发明的示例性实施方案，根据包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的衍射图案的形式，从入射至第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层的光中分离的光的波长值可以不同。
图6是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括在第一衍射光栅层中的衍射图案的截面的图。特别地，图6是示出包括两个或更多个图案结构的衍射图案的图。在图6中，省略了包括在第一衍射基底的另一个表面上的第二衍射光栅层。参照图6，从第一衍射基底100的一个表面设置图案结构以具有倾斜角θ1，图案结构可以具有h2的深度，并且可以设置两个或更多个图案结构以具有d1的间距。在本发明中，“间距”意指图案结构重复的间隔，并且可以意指如图6所示的一个图案结构的一个点和与一个图案结构相邻的另一图案结构的一个点之间的长度。一个图案结构的一个点和另一图案结构的一个点可以意指图案结构之间的对应位置。
参照图6，根据本发明的示例性实施方案的包括在第一衍射光栅层310的衍射图案中的图案结构可以从第一衍射基底100的一个表面设置以具有50°或更大且小于90°的倾斜角θ1。此外，可以设置两个或更多个图案结构以具有100nm或更大且600nm或更小的间距d1，图案结构的深度h2可以大于0nm且为600nm或更小。特别地，包括在第一衍射光栅层中的图案结构可以为55°或更大且80°或更小、60°或更大且75°或更小、65°或更大且85°或更小、50°或更大且65°或更小、或者70°或更大且80°或更小。此外，可以设置两个或更多个图案结构以具有150nm或更大且500nm或更小、200nm或更大且400nm或更小、250nm或更大且350nm或更小、150nm或更大且250nm或更小、350nm或更大且450nm或更小、或者500nm或更大且600nm或更小的间距。此外，图案结构的深度可以为10nm或更大且500nm或更小、50nm或更大且400nm或更小、100nm或更大且350nm或更小、150nm或更大且250nm或更小、450nm或更大且550nm或更小、或者300nm或更大且400nm或更小。
根据本发明的示例性实施方案，与第一衍射光栅层类似，第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者可以包括两个或更多个图案结构，并且可以从衍射基底的一个表面设置具有50°或更大且小于90°的倾斜角的图案结构。此外，可以设置两个或更多个图案结构以具有100nm或更大且600nm或更小的间距，并且图案结构的深度可以大于0nm且为600nm或更小。特别地，包括在第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者中的图案结构的倾斜角可以为50°或更大且80°或更小、55°或更大且70°或更小、65°或更大且75°或更小、或者70°或更大且80°或更小。此外，可以设置两个或更多个图案结构以具有125nm或更大且450nm或更小、250nm或更大且350nm或更小、200nm或更大且400nm或更小、150nm或更大且300nm或更小、350nm或更大且400nm或更小、或者500nm或更大且655nm或更小的间距。此外，图案结构的深度可以为30nm或更大且500nm或更小、100nm或更大且400nm或更小、150nm或更大且300nm或更小、200nm或更大且250nm或更小、450nm或更大且550nm或更小、或者300nm或更大且400nm或更小。
根据本发明的示例性实施方案，包括在第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的衍射图案的形式可以不同。例如，包括在第一衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的间距与包括在第二衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的间距相同，但包括在第一衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的倾斜角和深度可以与包括在第二衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的倾斜角和深度不同。此外，包括在第二衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的深度与包括在第三衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的深度相同，但包括在第二衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的光栅的倾斜角可以与包括在第三衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的光栅的倾斜角不同。
因此，根据本发明的示例性实施方案，通过调节包括在衍射光栅层的衍射图案中的图案结构相对于衍射基底的倾斜角、图案结构之间的间距和图案结构的深度，可以容易地控制从入射至衍射光栅层的光中分离的光的波长值、衍射光栅层的光折射率和光衍射效率。
图7是示出根据本发明的示例性实施方案的衍射光栅层的光衍射效率根据包括在衍射光栅层中的图案结构的占空比、深度和光折射率的模拟结果的图。特别地，图7的(a)表示衍射光栅层的光衍射效率根据图案结构的占空比的模拟结果，其中衍射光栅层的光折射率n设定为1.8，衍射光栅层的深度设定为300nm。此外，图7的(b)表示衍射光栅层的光衍射效率根据图案结构的深度的模拟结果，其中衍射光栅层的光折射率n设定为1.8，衍射光栅层的占空比设定为0.6。此外，图7的(c)表示衍射光栅层的光衍射效率根据图案结构的光折射率的模拟结果，其中衍射光栅层的占空比设定为0.6，衍射光栅层的深度设定为300nm。
参照图7的(a)至图7的(c)，可以看出，通过调节根据本发明的示例性实施方案的包括在衍射光栅层中的图案结构的占空比和深度以及衍射光栅层的光折射率，可以容易地控制衍射光栅层的光衍射效率。
在这种情况下，图7的(a)至图7的(c)中的模拟可以通过使用本领域中使用的计算衍射基底的光衍射效率的装置和/或方法来计算，并且在本发明中可以通过使用利用严格耦合波分析算法的VirtualLab软件来计算。
图8a和图8b是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射光栅层至第三衍射光栅层的衍射导光板的截面的图。特别地，图8a示出了分别包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330的第一区域511、521和531中的第一衍射图案311、321和331；分别包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330的第二区域512、522和532中的第二衍射图案312、322和332；分别包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330的第三区域513、523和533中的第三衍射图案313、323和333。此外，图8b示出了分别包括在第一衍射光栅层310和第二衍射光栅层320的第一区域511和521中的第一衍射图案311和321；分别包括在第一衍射光栅层310和第二衍射光栅层320的第二区域512和522中的第二衍射图案312和322；分别包括在第一衍射光栅层310和第二衍射光栅层320的第三区域513和523中的第三衍射图案313和323，并且示出了衍射导光板，所述衍射导光板包括包括在第三衍射光栅层330的第一区域531中的第一衍射图案331；包括在第三区域533中的第三衍射图案333；分别包括在两个第二区域532和532'中的第二衍射光栅图案332和332'。
根据本发明的示例性实施方案，第一区域可以包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置中，第三区域可以包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置中。即，可以使包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域对准以设置在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置处。此外，可以使包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第三区域对准以设置在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的对应位置处。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层的第一区域设置的位置、第二衍射光栅层的第一区域设置的位置、第三衍射光栅层的第一区域设置的位置可以彼此对应。特别地，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层的包括第一区域的位置可以相同，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层的包括第三区域的位置可以相同。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层的第一区域设置的位置可以对应于第二衍射光栅层的第一区域设置的位置，第二衍射光栅层的第一区域设置的位置可以对应于第三衍射光栅层的第一区域设置的位置，第一衍射光栅层的第一区域设置的位置可以对应于第三衍射光栅层的第一区域设置的位置。此外，第一衍射光栅层的第三区域设置的位置、第二衍射光栅层的第三区域设置的位置、第三衍射光栅层的第三区域设置的位置可以彼此对应。即，第一衍射光栅层的第三区域设置的位置可以对应于第二衍射光栅层的第三区域设置的位置，第二衍射光栅层的第三区域设置的位置可以对应于第三衍射光栅层的第三区域设置的位置，第一衍射光栅层的第三区域设置的位置可以对应于第三衍射光栅层的第三区域设置的位置。
此外，使对准以分别对应于第一衍射光栅层至第三衍射光栅层的第一区域之间的面积和第三区域之间的面积可以基本上相同。在本发明中，“面积基本上相同”可以意指其中包括在制造期间可产生的微小误差的面积相同的情况，以及其中面积精确地相同的情况。
参照图8a和图8b，包括分别包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330中的第一区域511、521和531的位置可以彼此对应。此外，包括分别包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330中的第三区域513、523和533的位置可以彼此对应。即，可以将包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域和第三区域设置在与第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者对应的位置处。此外，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域可以基本上具有相同的面积，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第三区域可以基本上具有相同的面积。包括在第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域和第三区域形成在对应位置处，使得可以改善由应用有衍射导光板的显示单元实现的图像的品质例如清晰度。
同时，根据本发明的示例性实施方案，包括在第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的第二区域可以设置在对应位置处或者可以设置在不同位置处。参照图8a，包括在第一衍射光栅层310、第二衍射光栅层320和第三衍射光栅层330中的第二区域512、522和532可以设置在对应位置处。此外，参照图8b，设置在第一衍射光栅层310中的第二区域512的形成位置和面积可以与包括在第三衍射光栅层330中的第二区域532和532'的形成位置和面积不同。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层可以包括第一区域和第三区域，并且可以选择性地包括第二区域。例如，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层可以包括第一区域至第三区域，并且第二衍射光栅层可以仅包括第一区域和第三区域。
根据本发明的示例性实施方案，包括在第一衍射光栅层、第二衍射光栅层和第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域、第二区域和第三区域的数量可以为复数个。例如，第三衍射光栅层可以包括一个第一区域、两个第二区域和一个第三区域。参照图8b，第三衍射光栅层330可以包括两个第二区域532和532'，并且两个第二区域532和532'各自可以包括第二衍射图案332和332'。
根据本发明的示例性实施方案，分别包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的第一衍射图案、第二衍射图案和第三衍射图案可以具有不同的形式。例如，包括在第一衍射光栅层的第一衍射图案中的图案结构的倾斜方向、倾斜角、深度、宽度等可以与包括在第一衍射光栅层的第二衍射图案中的图案结构的那些不同。此外，包括在第一衍射光栅层的第一衍射图案中的图案结构的倾斜方向、倾斜角、深度、宽度等可以与包括在第二衍射光栅层的第一衍射图案中的图案结构的那些不同。
图9是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的包括第一衍射图案至第三衍射图案的第一衍射光栅层的图。特别地，图9是示出第一衍射光栅层310的图，其中包括在第一衍射图案311中的图案结构、包括在第二衍射图案312中的图案结构、包括在第三衍射图案313中的图案结构的倾斜方向、倾斜角、间距和深度不同。在图9中，省略了包括在第一衍射基底的另一个表面上的第二衍射光栅层的图示。
参照图9，通过调节包括在第一衍射光栅层310的第一衍射图案311、第二衍射图案312和第三衍射图案313中的图案结构相对于衍射基底的倾斜方向和倾斜角、图案结构的间距、图案结构的深度，可以改善从入射至第一衍射光栅层的光中分离第一光的效率和相对于第一衍射基底的光的衍射效率。此外，与第一衍射光栅层类似，可以调节包括在第二衍射光栅层和第三衍射光栅层的第一衍射图案、第二衍射图案和第三衍射图案中的图案结构的倾斜方向和倾斜角、图案结构的间距、图案结构的深度。
因此，根据本发明的示例性实施方案，通过调节包括在衍射光栅层的衍射图案中的图案结构的倾斜角、间距、深度等，可以提供衍射导光板，利用所述衍射导光板制造能够实现清晰图像的显示器。
根据本发明的示例性实施方案，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第三区域的光折射率可以从一侧至另一侧逐渐增大。
在相关技术中的衍射导光板的情况下，光衍射效率在提取光以向使用者提供显示信息的整个区域中是相同的。当包括在衍射导光板中的其中光被衍射的区域的整个部分中的光衍射效率相同时，在衍射导光板内部反射或全反射光的过程中，由衍射导光板衍射的光的量减少。特别地，当光入射至衍射导光板的一个侧表面并被引导至衍射导光板的另一个侧表面时，在衍射区域中衍射的光的量从衍射导光板的一个侧表面至另一个侧表面减少。当衍射的光的量根据衍射导光板的部分而不同时，在衍射的光的量大的部分中发射具有高亮度的光，但在衍射的光的量小的部分中发射具有低亮度的光。因此，在相关技术中的衍射导光板的情况下，光衍射效率在提取光的整个区域中是相同的，使得可能存在提取的光的亮度根据提取光的区域的部分而亮度不均匀的问题。
同时，根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的第三区域的光折射率可以从一侧至另一侧逐渐增大。第三区域可以为提取光的区域，第三区域的光折射率从一侧至另一侧逐渐增大，使得提取的光的亮度根据第三区域的部分可以为均匀的。因此，根据本发明的示例性实施方案，可以实现能够向使用者提供具有相同亮度的显示信息的衍射导光板。
此外，与第三区域类似，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域和/或第二区域的光折射率可以从一侧至另一侧逐渐增大。
根据本发明的示例性实施方案，第三区域可以包括衍射图案，所述衍射图案包括深度从一侧至另一侧逐渐增大的倾斜图案结构。特别地，第三区域包括衍射图案，所述衍射图案包括深度从一侧至另一侧逐渐增大的倾斜图案结构，使得光折射率可以从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大。参照图9，包括深度在从第三区域513的一侧A至另一侧B的方向上逐渐增大的倾斜图案结构的衍射图案包括在第三区域中，使得光折射率可以在从第三区域的一侧至另一侧的方向上逐渐增大。光折射率从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大，使得光衍射效率可以从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大。
因此，根据本发明的示例性实施方案，通过在从一侧至另一侧的方向上使包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者的第三区域中的倾斜图案结构的深度逐渐增大，在光从第三区域的一侧至另一侧的方向上被衍射的过程期间，防止光的量减少，使得从第三区域的各部分发射的光的亮度可以为均匀的。
此外，与第三区域类似，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域和/或第二区域可以包括衍射图案，所述衍射图案包括深度从一侧至另一侧逐渐增大的倾斜图案结构。
根据本发明的示例性实施方案，第三区域可以包括占空比从一侧至另一侧逐渐增大的图案结构。在本发明中，“占空比”可以意指通过将图案结构的宽度值除以图案结构的间距而获得的值(图案结构的宽度/图案结构的间距)。参照图6，图案结构的占空比可以为通过将图案结构的宽度d2除以图案结构的间距d1而获得的值(d2/d1)。
根据本发明的示例性实施方案，第三区域包括占空比从一侧至另一侧逐渐增大的图案结构，使得光折射率可以从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大。图案结构的占空比从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大，使得光折射率可以在从第三区域的一侧至另一侧的方向上逐渐增大。光折射率从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大，使得光衍射效率可以从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大。例如，通过将图案结构的间距设定为相同并使图案结构的宽度逐渐增大，图案结构的占空比可以在从第三区域的一侧至另一侧的方向上逐渐增大。
根据本发明的示例性实施方案，包括在第三区域中的图案结构的占空比可以为0.1或更大且1.0或更小。通过将包括在第三区域中的图案结构的占空比调节至前述范围，可以实现具有优异的光衍射效率的第三区域。
根据本发明的示例性实施方案，通过将两个或更多个图案结构的间距设定为相同并使图案结构的宽度在从第三区域的一侧至另一侧的方向上逐渐增大，可以使图案结构的占空比从第三区域的一侧至另一侧逐渐增大。
此外，与第三区域类似，包括在第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者中的第一区域和/或第二区域可以包括占空比从一侧至另一侧逐渐增大的图案结构。
本发明的一个示例性实施方案提供了制造根据本发明的一个示例性实施方案的衍射导光板的方法，所述方法包括：制备包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层的第一衍射基底；制备包括在一个表面上的第三衍射光栅层的第二衍射基底；以及将第一衍射基底和第二衍射基底附接。
根据本发明的示例性实施方案，可以容易地制造厚度和重量减小的衍射导光板。
通过根据本发明的示例性实施方案的制造衍射导光板的方法制造的第一衍射基底、第二衍射基底和衍射导光板可以与根据本发明的示例性实施方案的第一衍射基底、第二衍射基底和衍射导光板基本上相同。
根据本发明的示例性实施方案，制备第一衍射基底的操作可以包括在第一基底的一个表面上形成第一衍射光栅层，并且在第一基底的另一个表面上形成第二衍射光栅层以制造第一衍射基底。特别地，在第一基底的一个表面上形成第一衍射光栅层之后，可以在第一基底的另一个表面上形成第二衍射光栅层。此外，还可以同时在第一基底的一个表面和另一个表面上形成第一衍射光栅层和第二衍射光栅层。
根据本发明的示例性实施方案，制备第一衍射基底的操作可以包括将设置有在一个表面上的第一衍射光栅层的第一基底和设置有在一个表面上的第二衍射光栅层的另外的基底结合以制造第一衍射基底。特别地，第一衍射光栅层形成在第一基底的一个表面上，第二衍射光栅层形成在另外的基底的一个表面上，然后可以通过将第一基底的另一个表面和另外的基底的另一个表面结合来制造第一衍射基底。
根据本发明的示例性实施方案，可以通过粘合剂层将第一基底的另一个表面和另外的基底的另一个表面结合。粘合剂层的光折射率可以为1.5或更大且小于2.0。通过使用具有在前述范围内的折射率的粘合剂层将第一基底和另外的基底结合，可以制造具有优异的光衍射效率的第一衍射基底。
根据本发明的示例性实施方案，粘合剂层可以包括粘合剂膜或粘合剂。特别地，可以使用具有前述光折射率的粘合剂膜，并且可以使用形成具有前述光折射率的粘合剂层的粘合剂。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者可以通过使用可光固化树脂组合物和使用压印模具的压印法来形成。
根据本发明的示例性实施方案，制备第一衍射基底的操作可以包括将可光固化树脂组合物施加在第一基底上，以及通过使用具有刻有衍射图案的表面的模具在可光固化树脂组合物的表面上进行压印。然后，可以通过将光发射至可光固化树脂组合物来使可光固化树脂组合物光固化。因此，可以制造形成有在一个表面上的第一衍射光栅层的第一基底。刻在模具中的衍射光栅图案可以对应于第一衍射光栅层的图案。
根据本发明的示例性实施方案，可以将可光固化树脂组合物施加在形成有在一个表面上的第一衍射光栅层的第一基底的另一个表面上，可以通过使用具有刻有衍射图案的表面的模具来对可光固化树脂组合物的表面进行压印。然后，可以通过将光发射至可光固化树脂组合物来使可光固化树脂组合物光固化。刻在模具中的衍射光栅图案可以对应于第二衍射光栅层的图案。因此，可以制造形成有在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层的第一衍射基底。
根据本发明的示例性实施方案，使可光固化树脂组合物光固化的过程可以与将模具压印在可光固化树脂组合物的表面上的过程同时进行，或者也可以在移除模具之后进行。
根据本发明的示例性实施方案，在第一基底的另一个表面上形成第二衍射光栅层的过程期间，可以通过在第一基底的一个表面上形成第一衍射光栅层之后将离型膜等附接到第一衍射光栅层上来保护第一衍射光栅层。
此外，根据本发明的示例性实施方案，可以将可光固化树脂组合物施加到第一基底的一个表面和另一个表面上，并且可以通过使用模具对施加到第一基底的一个表面和另一个表面上的可光固化树脂组合物的表面同时进行压印。
根据本发明的示例性实施方案，制备第一衍射基底的操作可以包括将可光固化树脂组合物施加在第一基底上，并且通过使用具有刻有衍射图案的表面的模具在可光固化树脂组合物的表面上进行压印。然后，可以通过使可光固化树脂组合物光固化来制造形成有在一个表面上的第一衍射光栅层的第一基底。可以将可光固化树脂组合物施加到另外的基底上，并且可以通过使用具有刻有衍射图案的表面的模具对可光固化树脂组合物的表面进行压印。然后，可以通过使可光固化树脂组合物光固化来制造形成有在一个表面上的第二衍射光栅层的另外的基底。然后，可以通过粘合剂层将第一基底的另一个表面和另外的基底的另一个表面结合来制造第一衍射基底。
根据本发明的示例性实施方案，可以将可光固化树脂组合物施加在第二基底上，并且可以通过使用具有刻有衍射图案的表面的模具对可光固化树脂组合物的表面进行压印。刻在模具中的衍射光栅图案可以对应于第三衍射光栅层的图案。然后，可以通过使可光固化树脂组合物光固化来制造形成有在一个表面上的第三衍射光栅层的第二基底。
根据本发明的示例性实施方案，可光固化树脂组合物可以包含含有高折射组分例如TiO2、Al2O3、Ga2O3、TeO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnS、HfO、MoO和CuO中的至少一者的可光固化树脂。特别地，可光固化树脂可以通过光发射来固化，并且可光固化树脂可以包括基于丙烯酰基的可光固化树脂，例如基于氨基甲酸酯丙烯酸酯的可光固化树脂和基于环氧丙烯酸酯的可光固化树脂；基于聚酰胺的可光固化树脂；基于聚酰亚胺的可光固化树脂；基于硅的可光固化树脂；基于环氧化合物的可光固化树脂和基于聚酯的可光固化树脂，但可光固化树脂的种类没有限制。
根据本发明的示例性实施方案，可以将包含含有高折射组分的可光固化树脂的可光固化树脂组合物施加到基底上，然后可以通过使可光固化树脂组合物光固化来在基底上形成衍射光栅层。特别地，通过旋涂法施加包含含有ZrO2作为高折射颗粒的基于丙烯酰基的可光固化树脂的可光固化树脂组合物，将可光固化树脂组合物在约80℃的温度下干燥约3分钟，然后在约40℃的温度下照射强度为100mW/cm2的紫外线60秒或更长时间以使可光固化树脂组合物光固化。
根据本发明的示例性实施方案，第一基底、第二基底和另外的基底中的每一者的光折射率可以为1.5或更大且小于2.0。可以使用本领域中常用的基底，只要该基底具有前述范围内的光折射率即可。特别地，作为基底，可以使用包含高折射组分例如TiO2、Al2O3、Ga2O3、TeO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5和ZnS中的至少一者的玻璃；包含高折射组分中的至少一者的树脂膜等，但基底的种类没有限制。
根据本发明的示例性实施方案，可以考虑包括在第一衍射光栅层和第二衍射光栅层中的衍射图案来制造模具。作为模具，可以没有限制地使用本领域中可用的模具，特别地，可以使用包含金属或合金(例如镍或镍合金)和非晶态金属的硬模具，或包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的软模具等。此外，模具可以为透明的。
根据本发明的示例性实施方案，当通过使用模具来对可光固化树脂组合物的表面进行压印时，为了改善可光固化树脂组合物的表面与设置有图案的模具的表面之间的接触，可以使用设置有支撑体的模具。特别地，通过向在一个表面上刻有图案的模具的另一个表面提供支撑体，改善了可光固化树脂组合物的表面与设置有图案的模具的表面之间的接触，从而改善了压印效率。支撑体可以包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或氨基甲酸酯形成的支撑层、设置在支撑层的一个表面上并且包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)的弹性层，但支撑层和弹性层的种类没有限制。此外，包括在支撑体中的支撑层和弹性层可以为透明的，并且支撑体的弹性层可以被设置成位于模具的另一个表面上。
图10是示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的通过使用两个基底来制备第一衍射基底的图。特别地，图10是示意性地示出如下情况的图：将可光固化树脂组合物700施加到第一基底610的一个表面和另外的基底620的一个表面上并干燥，使第一基底610的另一个表面面向另外的基底620的另一个表面，然后通过使用在一个表面上刻有设置在第一衍射光栅层中的图案的模具810和在一个表面上刻有设置在第二衍射光栅层中的图案的模具820来进行压印。参照图10，在模具810和820的未形成图案的另一个表面上分别设置包含PET和PDMS的支撑体以及包含氨基甲酸酯和PDMS的支撑体以改善可光固化树脂组合物的表面与设置有图案的模具的一个表面之间的接触。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射光栅层至第三衍射光栅层中的每一者可以通过使用光刻法或激光蚀刻法来形成。特别地，将可光固化树脂组合物施加到第一基底的一个表面上并进行光固化，然后通过使用光刻法或激光蚀刻法在形成在第一基底的一个表面上的经固化的材料的表面上形成衍射图案以在第一基底的一个表面上形成第一衍射光栅层。与该方法相同地，可以在第一基底的另一个表面上形成第二衍射光栅层，可以在第二基底的一个表面上形成第三衍射光栅层。
根据本发明的示例性实施方案，在将第一衍射基底和第二衍射基底附接的操作中，可以通过使用间隔件将第一衍射基底的衍射光栅层附接成与第二衍射基底间隔开。特别地，第一衍射基底的一个端部和第二衍射基底的一个端部，以及第一衍射基底的另一个端部和第二衍射基底的另一个端部可以通过间隔件连接。作为间隔件，可以使用能够连接第一衍射基底和第二衍射基底的公知配置，并且还可以使用具有弹性的配置作为间隔件。
根据本发明的示例性实施方案，第一衍射基底和第二衍射基底可以在其中第一衍射光栅层或第二衍射光栅层与第二衍射基底的第三衍射光栅层或另一个表面间隔开的状态下附接。即，包括在第一衍射基底中的第一衍射光栅层或第二衍射光栅层不与包括在第二衍射基底中的第三衍射光栅层或第二衍射基底的另一个表面接触，并且第一衍射基底和第二衍射基底可以通过间隔件附接。
本发明的另一个示例性实施方案提供了包括根据本发明的示例性实施方案的衍射导光板的显示单元。显示单元可以以AR、MR或VR的形式实现提供的图像。
[附图标记说明]
100：第一衍射基底
200：第二衍射基底
310：第一衍射光栅层
320：第二衍射光栅层
330：第三衍射光栅层
311、321、331：第一衍射图案
312、322、332、332'：第二衍射图案
313、323、333：第三衍射图案
400：间隔件
511、521、531：第一区域
512、522、532、532'：第二区域
513、523、533：第三区域
610：第一基底
620：另外的基底
700：可光固化树脂组合物
810、820：模具
发明实施方式
在下文中，将基于实施例详细地描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以被修改为其他各种形式，并且不应被解释为本发明的范围限于以下描述的实施例。提供本说明书的实施例以向本领域技术人员更完整地说明本发明。
实施例1
制备包含可光固化树脂的可光固化树脂组合物，所述可光固化树脂由包含作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、作为高折射颗粒的ZrO2、作为单体的二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和作为光聚合引发剂的Irgacure 184的组合物制备。
将所制备的可光固化树脂组合物施加在第一基底的一个表面和另外的基底的一个表面上，在80℃的温度下干燥约三分钟。然后，通过使用其中刻有第一衍射光栅层的预定图案的模具在第一基底上的可光固化树脂组合物的表面上进行压印，通过使用其中刻有第二衍射光栅层的预定图案的模具在另外的基底上的可光固化树脂组合物的表面上进行压印。在压印过程期间，通过在约40℃的温度下照射强度为100mw/cm2或更大的紫外线60秒或更长时间使可光固化树脂组合物光固化来制造设置有第一衍射光栅层的第一基底和设置有第二衍射光栅层的另外的基底。然后，通过使用粘合剂将第一基底的另一个表面和另外的基底的另一个表面结合以制造包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层的第一衍射基底。
将所制备的可光固化树脂组合物施加到第二基底的一个表面上，在80℃的温度下干燥约三分钟。然后，通过使用其中刻有第三衍射光栅层的预定图案的模具在第二基底上的可光固化树脂组合物的表面上进行压印。在压印过程期间，通过在约40℃的温度下照射强度为100mw/cm2或更大的紫外线60秒或更长时间使可光固化树脂组合物固化来制造包括在一个表面上的第三衍射光栅层的第二基底。
然后，将第一衍射基底的另一个表面定位成面向第二衍射基底的另一个表面，然后将第一衍射基底的一个端部和第二衍射基底的一个端部，以及第一衍射基底的另一个端部和第二衍射基底的另一个端部通过间隔件连接。因此，制造了包括第一衍射基底和第二衍射基底的衍射导光板。
第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的截面的分析
通过使用电子显微镜(S-1400，Hitachi,Ltd.)分析实施例1中制造的第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的截面。
图11a是根据本发明的实施例1的第一衍射光栅层的扫描电子显微镜(SEM)照片，图11b是根据本发明的实施例1的第二衍射光栅层的SEM照片。特别地，图11a的(A)是通过以5,000倍的比率拍摄第一衍射光栅层而获得的照片，图11a的(B)是通过以15,000倍的比率拍摄第一衍射光栅层而获得的照片，图11a的(C)是通过以100,000倍的比率拍摄第一衍射光栅层而获得的照片。此外，图11b的(A)是通过以5,000倍的比率拍摄第二衍射光栅层而获得的照片，图11b的(B)是通过以15,000倍的比率拍摄第二衍射光栅层而获得的照片，图11b的(C)是通过以100,000倍的比率拍摄第二衍射光栅层而获得的照片。
参照图11a和图11b，可以看出通过根据本发明的示例性实施方案的方法，可以容易地制造包括设置有第一衍射光栅层和第二衍射光栅层的第一衍射基底的衍射导光板。

Claims (12)

1.一种衍射导光板，包括：
第一衍射基底；和
设置在所述第一衍射基底上的第二衍射基底，
其中所述第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层，
所述第二衍射基底包括在一个表面上的第三衍射光栅层，
所述第一衍射光栅层分离波长为550nm或更大且700nm或更小的光，
所述第二衍射光栅层分离波长为400nm或更大且550nm或更小的光，以及
所述第三衍射光栅层分离波长为450nm或更大且650nm或更小的光，
其中所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层中的每一者包括光入射到的第一区域、入射光扩展和移动的第二区域和提取移动的光的第三区域，
所述第一区域分别包括在所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层的对应位置处，以及
所述第三区域分别包括在所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层的对应位置处。
2.根据权利要求1所述的衍射导光板，其中所述第一衍射基底和所述第二衍射基底中的每一者的厚度为0.1mm或更大且2mm或更小。
3.根据权利要求1所述的衍射导光板，其中所述第一衍射基底的衍射光栅层被设置成与所述第二衍射基底间隔开。
4.根据权利要求1所述的衍射导光板，其中所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层中的每一者的第三区域的光折射率从一侧至另一侧逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的衍射导光板，其中所述第三区域包括衍射图案，所述衍射图案包括深度从一侧至另一侧逐渐增大的倾斜图案结构。
6.根据权利要求1所述的衍射导光板，其中所述第三区域包括衍射图案，所述衍射图案包括占空比从一侧至另一侧逐渐增大的图案结构。
7.一种制造根据权利要求1所述的衍射导光板的方法，所述方法包括：
制备第一衍射基底，所述第一衍射基底包括在一个表面上的第一衍射光栅层和在另一个表面上的第二衍射光栅层；
制备第二衍射基底，所述第二衍射基底包括在一个表面上的第三衍射光栅层；以及
将所述第一衍射基底和所述第二衍射基底附接。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一衍射基底的制备包括在第一基底的一个表面上形成所述第一衍射光栅层以及在所述第一基底的另一个表面上形成所述第二衍射光栅层以制造所述第一衍射基底。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一衍射基底的制备包括将在一个表面上设置有所述第一衍射光栅层的第一基底和在一个表面上设置有所述第二衍射光栅层的另外的基底结合以制造所述第一衍射基底。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层中的每一者是通过使用可光固化树脂组合物和使用压印模具的压印法形成的。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一衍射光栅层至所述第三衍射光栅层中的每一者是通过使用光刻法或激光蚀刻法形成的。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一衍射基底和所述第二衍射基底的附接包括通过使用间隔件将所述第一衍射基底和所述第二衍射基底附接使得所述第一衍射基底的衍射光栅层与所述第二衍射基底间隔开。
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