TWI464457B - 數位全像顯示裝置 - Google Patents

數位全像顯示裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI464457B
TWI464457B TW102133169A TW102133169A TWI464457B TW I464457 B TWI464457 B TW I464457B TW 102133169 A TW102133169 A TW 102133169A TW 102133169 A TW102133169 A TW 102133169A TW I464457 B TWI464457 B TW I464457B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
modulated light
pixel
display device
modulated
Prior art date
Application number
TW102133169A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201416717A (zh
Inventor
Min Sung Yoon
Sun Woo Kim
Min Young Shin
Original Assignee
Lg Display Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lg Display Co Ltd filed Critical Lg Display Co Ltd
Publication of TW201416717A publication Critical patent/TW201416717A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI464457B publication Critical patent/TWI464457B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0841—Encoding method mapping the synthesized field into a restricted set of values representative of the modulator parameters, e.g. detour phase coding
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224—Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/20—Nature, e.g. e-beam addressed
    • G03H2225/22—Electrically addressed SLM [EA-SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/30—Modulation
    • G03H2225/32—Phase only
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/083—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers relative to record carriers storing information in the form of optical interference patterns, e.g. holograms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Description

數位全像顯示裝置
本揭露係關於一種數位全像顯示裝置，其透過使用一空間光調變器顯示三維影像。
現今，積極進行了對三維(3D)影像以及實現三維(3D)影像的研究。一三維(3D)影像技術為觀察者提供了對應於一對象的全真外觀的三維(3D)影像，而一二維(2D)影像技術提供了對應於一對象的一平面圖。因此，實現三維(3D)影像的技術係為一最終的技術。
通常，已知三種方法用於產生三維(3D)影像；一立體方法、一全像方法、以及一整體成像方法。全像方法使用雷射束以使得可能使用裸眼觀察三維(3D)影像。因為全像方法具有一優良的視覺立體性能且觀察者觀看三維(3D)影像沒有任何疲勞，因此全像方法為最理想的方法。
全像方法將一目標光束與一參考光束的重疊獲得之光干涉記錄於底片上。目標光束係指透過照射具有一高相干性的一雷射光束從一目標散發出的一光束，並且參考光束係指具有一高相干性的光束。更特別地，光干涉能夠為一 系列包含一光波的強度資訊及相位資訊的干涉條紋，並且底片能夠為一標準的照相薄膜。因此，干涉條紋記錄於標準的照相薄膜上。干涉條紋在該薄膜上形成一種類型的繞射光柵，稱作全像片。因此，全像方法能夠透過對干涉條紋照射參考光束產生三維(3D)影像。
具有一電腦產生全像片(computer generated holography,CGH)的新發展，它為數位產生干涉條紋的一種方法。舉例而言，一全像干涉圖案能夠透過數位計算干涉條紋且將其打印在一光罩或薄膜上用於隨後透過適合的相干光源照射產生。近來，開發出用於顯示一動態影像以及一靜態影像的電腦產生全像術。
電腦產生全像術將全像干涉圖案資料傳送至一空間光調變器(在以下，稱作SLM)例如液晶空間光調變器(LCSLM)。然後，SLM顯示全像干涉圖案且全像干涉圖案重現以透過將參考光束照射至SLM再現三維(3D)影像。
『第1圖』係為根據習知技術之使用一電腦產生全像術的一數位全像顯示裝置之結構圖。請參閱『第1圖』，一電腦10產生將在SLM20上顯示的全像干涉圖案資料且將全像干涉圖案資料傳送至SLM20。SLM20能夠實現為液晶空間光調變器(LCSLM)。此種情況下，SLM20能夠為一透射式液晶顯示裝置，SLM20能夠表現全像干涉圖案。在SLM20的一 側，定位用於產生參考光束的一雷射光源30。為了將來自雷射光源30的參考光束90照射於SLM20的全部表面上，能夠順次提供一擴大器(expander)40以及一透鏡系統50。來自雷射光源30的參考光束90通過擴大器40及透鏡系統50發射於SLM20的一個側面。由於SLM20係為一透射式液晶顯示裝置，三維(3D)影像80透過呈現於SLM20的全息干涉圖案顯示在SLM20的另一側面。三維(3D)影像80顯示於透過一場透鏡FL形成的焦距。場透鏡FL放置於SLM20上。
美國專利第5,416,618號揭露了使用兩個透射式液晶顯示裝置的全像方法的一三維(3D)影像顯示裝置。更特別地，美國專利第5,416,618號使用一第SLM用於調變光的相位以及使用一第二SLM用於調變光的振幅以最大化光的干涉。因此，美國專利第5,416,618號透過光的干涉將三維(3D)影像實現為一全像片。然而，美國專利第5,416,618號具有以下四個缺點：(1)難以將第一SLM與第二SLM對準，(2)由於使用兩個SLM，因此用於製造三維(3D)影像顯示裝置的成本增加，(3)三維(3D)影像顯示裝置的厚度較厚，以及(4)三維(3D)影像顯示裝置的驅動比較複雜。
有鑑於以上的問題，本發明提出一種數位全像顯示裝置，包含：一空間光調變器，包含一第一畫素，透過調 變一第一平面偏振光的一相位輸出一第一調變光，以及一第二畫素，透過調變第一平面偏振光的相位輸出一第二調變光，其中第二畫素相鄰於第一畫素；以及一光組合器，改變從第一畫素輸出的第一調變光的一路徑，以使得第一調變光的路徑對應於從第二畫素輸出的第二調變光的一路徑，用於將第一調變光與第二調變光相結合，其中第一調變光的一相位與第二調變光的一相位不相同。
本揭露內容及以下之詳細說明中描述的特徵及優點不作限定之目的。許多另外的特徵及優點將考慮圖式部分、說明書以及專利申請範圍對於本領域之技術人員更加明顯。
10‧‧‧電腦
20‧‧‧空間光調變器
30‧‧‧雷射光源
40‧‧‧擴大器
50‧‧‧透鏡系統
80‧‧‧三維(3D)影像
90‧‧‧參考光束
100‧‧‧空間光調變器
110‧‧‧SLM驅動器
200‧‧‧背光單元
210‧‧‧背光驅動器
300‧‧‧光組合器
310‧‧‧第一光轉換膜
320‧‧‧第二光轉換膜
330‧‧‧間隔物
340‧‧‧黑圖案
400‧‧‧相位延遲板
410‧‧‧光通過層
420‧‧‧半波層
500‧‧‧偏光器
600‧‧‧控制器
US‧‧‧頂基板
UE‧‧‧頂電極
LE‧‧‧底電極
LS‧‧‧底基板
LC‧‧‧液晶層
LIN‧‧‧底絕緣層
PXL‧‧‧畫素
GCS‧‧‧閘極控制訊號
DCS‧‧‧資料控制訊號
DATA‧‧‧數位視訊資料
DATA’‧‧‧數位轉化資料
Vmax‧‧‧最大電壓
UIN‧‧‧頂絕緣層
d‧‧‧單元間隙
R‧‧‧記錄媒介
T‧‧‧透明基板
FL‧‧‧場透鏡
PL1‧‧‧第一平行光
PL2‧‧‧第二平行光
PL3‧‧‧第三平行光
PL4‧‧‧第四平行光
CL‧‧‧組合光
d1‧‧‧第一調變光的行程
d2‧‧‧第二調變光的行程
θ 1‧‧‧第一角度
Aei φ 0()‧‧‧第一平面偏振光
Aei φ 1()‧‧‧第一調變光
Aei φ 2(⊙)‧‧‧第二調變光
φ 1‧‧‧第一調變光之相位
φ 2‧‧‧第二調變光之相位
Podd1‧‧‧第一畫素
Peven2‧‧‧第二畫素
Dbl‧‧‧背光控制資料
第1圖，係為根據習知技術之使用一電腦產生全像術的一數位全像顯示裝置之結構圖。
第2圖，係為一數位全像顯示裝置的示意方塊圖。
第3圖，係為詳細表示第2圖之一空間光調變器之橫截面圖。
第4A圖至第4C圖係為一空間光調變器的一畫素之橫截面圖。
第5圖，係為表示第2圖的一背光單元、一空間光調變器的一部分、一相位延遲板、一光組合器、以及一偏光器之橫截面圖。
第6圖，係為一光組合器的第一及第二光束路徑轉換膜的一實例圖。
以下將結合附圖部分更充分地描述本發明之實施例。說明書中的相同標號表示相同元件。在以下的說明中，如果確定關於本發明之實施例的已知功能或結構的詳細描述可使得主體不清楚，則省去該詳細的描述。
本揭露關於一數位全像顯示裝置，此種數位全像顯示裝置透過使用一複合調變將三維(3D)影像顯示為一全像片。複合調變表示調變光線的相位以及振幅的兩者。透過複合調變能夠最大化光的干涉。
『第2圖』係為一數位全像顯示裝置的示意方塊圖。請參考『第2圖』，根據本發明的示例實施例之數位全像顯示裝置包含一空間光調變器(在下文中，稱作SLM)100、一SLM驅動器110、一背光單元200、一背光驅動器210、一光組合器300、一相位延遲板400、一偏光器500、以及一控制器600。
SLM100實現為一透射式液晶面板，此透射式液晶面板包含一頂基板與一底基板之間的一液晶層。複數個畫素在透過資料線與閘極線的一交叉結構定義的單元區域中排列為一矩陣形式。每一畫素連接至一薄膜電晶體。薄膜電晶體響應於通過閘極線供給的一閘極脈波，將藉由資料線供給 的一資料電壓傳送至該畫素的一底電極。每一畫素透過底基板的底電極與頂基板的一頂電極之間的一電場，透過驅動液晶層的液晶控制光線的透射比。根據本發明的示例實施例的SLM100實現為電控雙折射(ECB)模式。然而，本發明之實施例並不限制於此，並且SLM100實現為任何液晶模式，例如一扭轉向列(TN)模式、一垂直配向(VA)模式、一平面內切換(IPS)模式、以及一邊緣場切換(FFS)模式。
SLM100的畫素劃分為一第一畫素以及一第二畫素。第一畫素定義為SLM100的奇數線上形成的一畫素，並且第二畫素定義為SLM100的偶數線上形成的一畫素。特別地，第一畫素相鄰於第二畫素。而且，透過第一畫素調變的光線的相位與透過第二畫素調變的光線的相位不相同。也就是說，第一畫素輸出一第一調變光線，第二畫素輸出一第二調變光線，並且第一調變光線的一相位與第二調變光線的一相位不相同。將結合『第3圖』以及『第4A圖』至『第4C圖』更詳細地描述第一畫素及第二畫素的相位的調變方法。
SLM驅動器110包含一閘極驅動器以及一資料驅動器。資料驅動器從控制器600接收數位視訊資料DATA。資料驅動器在控制器600的控制下將數位視訊資料DATA轉化為類比資料電壓。資料驅動器將類比資料電壓供給至SLM100的資料線。閘極驅動器將與資料電壓同步的閘極脈波順次地 供給至SLM100的閘極線。
該SLM設置於背光單元200上。背光單元200包含複數個光源。這些光源可實現為一雷射二極體或一準直發光二極體(LED)。而且，這些光源可實現為複數個顏色的結合，例如一紅色、一綠色、以及一藍色的結合，或者一個顏色例如一白色。背光驅動器210將驅動電流供給至背光單元200，用以在控制器600的控制下打開及關閉背光單元200的光源。
光組合器300改變從第一畫素輸出的第一調變光的一路徑，以使得第一調變光的路徑對應於從第二畫素輸出的第二調變光的一路徑。因此，光組合器300將第一調變光與第二調變光相結合。將結合『第5圖』及『第6圖』更詳細地描述光組合器300。
相位延遲板400設置於SLM100與光組合器300之間。相位延遲板400包含一光通過層以及一半波層，光通過層按照原樣通過從第一畫素輸出的第一調變光，並且半波層延遲從第二畫素輸出的第二調變光的一相位。偏光器500設置於光組合器400上。偏光器500的一透射層與第一調變光的偏振方向或第二調變光的偏振方向之間的一差別為45度。將結合『第5圖』更詳細地描述相位延遲板400與偏光器500。
同時，根據本發明之示例實施例的數位全像顯示 裝置進一步包含一物鏡以及一眼追蹤單元。物鏡設置於偏光器500上。物鏡可將從偏光器500輸出的光線收集至一點。而且，對於眼追蹤單元需要一用戶探測器。
控制器600透過控制SLM驅動器110驅動SLM100。控制器600從一外部電腦或外部視訊處理單元接收數位視訊資料DATA以及定時訊號。控制器600透過將補償資料添加至數位視訊資料DATA計算數位轉化資料DATA’。控制器600將數位視訊資料DATA及數位轉化資料DATA’輸出至資料驅動器。將結合『第5圖』更詳細地描述數位轉化資料DATA’及補償資料。定時訊號可包含一垂直同步訊號、一水平同步訊號、一資料使能訊號、以及一時脈訊號。控制器600產生用於控制閘極驅動器的一閘極控制訊號GCS以及用於控制資料驅動器的一資料控制訊號DCS。控制器600將閘極控制訊號GCS輸出至閘極驅動器且將資料控制訊號DCS輸出至資料驅動器。而且，控制器600將背光控制資料Dbl輸出至背光驅動器210用於控制背光驅動器210。
『第3圖』係為詳細表示『第2圖』之一空間光線調變器之橫截面圖。請參考『第3圖』，複數個畫素PXL以矩陣形式形成於SLM100中。SLM100包含一頂基板US、一底基板LS、以及頂基板US與底基板LS之間的一液晶層LC。一頂電極UE形成於與底基板LS相對的頂基板US的整個第 一面上。底電極LE形成於與頂基板US相對的底基板LS的第一平面上。每一底電極LE與一薄膜電晶體相結合。此薄膜電晶體響應於一閘極線的一閘極脈波，將一資料線的一資料電壓供給至底電極。液晶層LC可在一電控雙折射(ECB)模式下驅動。在電控雙折射(ECB)模式下驅動的液晶層LC可在0至2 π的範圍內調變光線的相位。液晶的一相位調變值可透過將液晶的折射率各向異性與液晶層LC的厚度相乘在一起確定。液晶層LC的厚度與一單元間隙d相同。
SLM100更包含塗覆於頂電極UE上的一頂絕緣層UIN。頂絕緣層UIN可用作用於設置液晶的預傾斜角的一配向層。SLM100更包含塗覆於底電極LE上的一底絕緣層LIN。底絕緣層LIN可用作該配向層。
『第4A圖』至『第4C圖』係為一空間光調變器的一畫素之橫截面圖。根據頂電極UE與底電極LE之間的一電壓差的液晶的排列如『第4A圖』至『第4C圖』所示。液晶的排列根據頂電極UE與底電極LE之間的電壓差變化。
ECB模式下驅動的液晶透過根據頂電極UE與底電極LE之間的電壓差控制液晶的角度，產生折射率各向異性。折射率各向異性△n可以在以下等式中表示。
在等式1中，θ係為液晶與一水平方向(x軸方向)之間的一角度，no 係為液晶的主軸的一折射率，ne 係為液晶的短軸的一折射率，以及neef 為在角度θ中的折射率。
在『第4A圖』中，因为液晶維持初識的排列，底電極LE與頂電極UE之間的一電場根本不形成。當0伏的電壓作用於底電極LE時，液晶維持初識的排列。初識的排列係指液晶的主軸平行於水平方向(x軸方向)。角度θ在初識的排列中係為0度。因此neef 與ne 相等。因此，△n係為「ne -no 」，並且△n可為一最大值。
當0伏與一最大電壓Vmax之間的一電壓供給至底電極LE時，底電極LE與頂電極UE之間的一電場按照『第4B圖』形成。角度θ隨著供給至底電極LE的電壓的增加而增加。因此，△n隨著角度θ的增加而減少。
當最大電壓Vmax供給至底電極LE時，底電極LE與頂電極UE之間的一電場按照『第4C圖』所示形成為最大。當最大電壓Vmax供給至底電極LE時，角度θ係為90度。因此，△n係為「no -no 」，並且△n可為一最小值。
這裡所描述的本發明的實施例根據液晶的折射率各向異性△n設置單元間隙d，以使得相位調變值「K△n*d」具有一最大值「2 π」。最後，SLM100可透過控制角度θ在0至2 π的範圍內調變光線的相位。光線可為在一水平方向(x 軸方向)振動的水平平面偏振光。
『第5圖』係為表示『第2圖』的一背光單元、一空間光調變器的一部分、一相位延遲板、一光組合器、以及一偏光器之橫截面圖。在以下，將結合『第5圖』描述根據本發明之實施例的一複合調變方法。此種複合調變方法係指調變光線的相位及振幅之兩者。在『第5圖』中，為了便於解釋，僅表示出空間光調變器的兩個畫素，一第一畫素以及一第二畫素。
請參考『第5圖』，背光單元200的光源發射在一水平方向(x軸方向)振動的一第一平面偏振光Aei φ 0()而且，第一平面偏振光Aei φ 0()的一相位係為φ 0且第一平面偏振光Aei φ 0()的一振幅係為A。SLM設置於背光單元200上。第一平面偏振光Aei φ 0()輸入至SLM100。
SLM100的每一畫素可如『第3圖』及『第4A圖』至『第4C圖』所述，透過控制液晶的排列在0至2 π之內調變光線的相位。特別地，在SLM100的奇數線上形成的第一畫素Podd1將第一平面偏振光Aei φ 0()的相位φ 0調變為φ 1，在SLM100的偶數線上形成的第二畫素Peven2將第一平面偏振光Aei φ 0()的相位φ 0調變為φ 2。因此，第一畫素Podd1輸出一第一調變光Aei φ 1()且第二畫素Peven2輸出一第二調變光Aei φ 2()。同時，為了方便解釋，僅表示 第一畫素與第二畫素。然而，通常SLM100具有複數個奇數線以及偶數線，複數個第一畫素形成一奇數線上，以及複數個第二畫素形成於一偶數線上。
相位延遲板400設置於SLM100上。相位延遲板400包含一光通過層410以及一半波層420，其中光通過層410按照原樣通過從第一畫素輸出的第一調變光Aei φ 1()，半波層420，滯後從第二畫素輸出的第二調變光Aei φ 2()的一相位。光通過層410與第一畫素Podd1相對，並且半波層420與第二畫素Peven2相對。因此，光通過層410按照原樣通過第一調變光Aei φ 1()。而且，第二調變光Aei φ 2(⊙)的偏振方向由於半波層420而從水平方向(x軸方向)變化至一垂直方向(z軸方向)。因此，由於第一調變光Aei φ 1()的偏振方向為水平方向(x軸方向)，因此第一調變光Aei φ 1()在水平方向(x軸方向)振動，而由於第二調變光Aei φ 2(⊙)的偏振方向在通過相位延遲板400之後為垂直方向(z軸方向)，因此第二調變光Aei φ 2(⊙)在垂直方向(z軸方向)振動。
光組合器300包含一第一光轉換膜310、一第二光轉換膜320、一間隔物330、以及一黑圖案340。第一光轉換膜310可改變具有一特定偏振方向的光線的一路徑。舉例而言，第一光轉換膜310可改變具有水平方向(x軸方向)的 光線的一路徑，並且不改變具有垂直方向(z軸方向)的光線的一路徑。因此，第一光轉換膜310改變具有水平方向(x軸方向)的第一調變光Aei φ 1()的一路徑。由此，如『第5圖』所示，第一調變光Aei φ 1()的以一第一角度θ 1偏斜地輸入至第二光轉換膜320。第一角度θ 1係為第一調變光Aei φ 1()與來自第二光轉換膜320的一入射平面的一垂直線之間的一角度。因為第一光轉換膜310不改變具有垂直方向(z軸方向)的第二調變光Aei φ 2(⊙)的一路徑，因此第一光轉換膜310按照原樣通過第二調變光Aei φ 2(⊙)。
第二光轉換膜320可改變具有一特定偏振方向的光線的一路徑。舉例而言，第二光轉換膜320可改變具有水平方向(x軸方向)的光線的一路徑，並且不改變具有垂直方向(z軸方向)的光線的一路徑。因此，第二光轉換膜320改變具有水平方向(x軸方向)的第一調變光Aei φ 1()的一路徑。由此，第一調變光Aei φ 1()透過第二光轉換膜320改變為與第二調變光Aei φ 2(⊙)相平行。同時，第一角度θ 1可為從30度至70度，理想地為從50度到60度。將結合『第6圖』更詳細地描述第一光轉換膜310與第二光轉換膜320。
間隔物330在第一光轉換膜310與第二光轉換膜320之間提供一空間。因為第一調變光Aei φ 1()的路徑透 過第一光轉換膜310改變，因此需要該空間以便第一調變光Aei φ 1()與第二調變光Aei φ 2(⊙)相結合。第一光轉換膜310附加至間隔物300的一側且第二光轉換膜320附加至該另一側。間隔物330可實現為一透明光學膠(Optically Clear Adhesive,OCA)膜。
黑圖案340形成於與第一畫素Podd1相對的第二光轉換膜320的一部分上。因為第一調變光Aei φ 1()的一部分與第一光轉換膜310無關不改變一路徑，因此黑圖案阻擋第一調變光Aei φ 1()的該部分。
因此，如上所述，光組合器300可將從第一畫素Podd1輸出的第一調變光Aei φ 1()與從第二畫素Peven2輸出的第二調變光Aei φ 2(⊙)相結合。
同時，第一調變光Aei φ 1()的一行程與第二調變光Aei φ 2(⊙)的一行程在光組合器300中不相同。也就是說，具有第一調變光Aei φ 1()的行程相比較於第二調變光Aei φ 2(⊙)的行程更長的問題。為了解決該問題，第二畫素Peven2應該考慮第一調變光Aei φ 1()的行程以及第二調變光Aei φ 2(⊙)的行程延遲第二調變光Aei φ 2(⊙)的相位。第二調變光Aei φ 2(⊙)延遲越多，第二調變光Aei φ 2(⊙)的速度越慢。因此，當第二畫素Peven2將第二調變光Aei φ 2(⊙)的相位延遲至φ 2’時，第一調變光Aei φ 1 ()與第二調變光Aei φ 2(⊙)可同時從光組合器300輸出，φ 2’能夠表達為公式「φ 2+△φ」，並且△φ能夠表達為以下等式：△Φ=(d 1-d 2)．n (2)
在等式2中，d1係為第一調變光Aei φ 1()的行程，d2係為第二調變光Aei φ 2(⊙)的行程，n係為間隔物330的折射率。
控制器600透過將補償資料添加至數位視訊資料計算數位轉換資料且將數位轉換資料供給至第二畫素Peven2，以便第二畫素Peven2將第二調變光Aei φ 2(⊙)的相位延遲至φ 2’。補償資料通過考慮△φ的一實驗預先確定。此外，控制器600可包含用於儲存補償資料的一記憶體。控制器控制將數位視訊資料供給至第一畫素Podd1且將數位轉換資料供給至第二畫素Peven2。
偏光器500為設置於光組合器300上的一偏光器。偏光器500的一透射層與第一調變光Aei φ 1()的偏振方向之間的一差別為45度。而且，偏光器500的一透射層與第二調變光Aei φ 2(⊙)的偏振方向之間的一差別也為45度。如『第5圖』所示，第一調變光Aei φ 1()的偏振方向係為水平方向(x軸方向)，第二調變光Aei φ 2(⊙)的偏振方向 係為垂直方向(z軸方向)。也就是說，第一調變光Aei φ 1()係為一水平偏振光，第二調變光Aei φ 2(⊙)係為一垂直偏振光。而且，偏光器500的透射層傳送+45度(或-45度)的偏振光。最終，因為偏光器500傳送+45度(或-45度)的偏振光，因此從偏光器500輸出的第一調變光的偏振方向與從偏光器500輸出的第二調變光的偏振方向相同。因此，第一調變光與第二調變光能夠按照以下的等式複合調變：
在等式3中，A係為一振幅，φ 1係為第一調變光之相位，φ 2係為第二調變光之相位。結合第一調變光與第二調變光的組合光CL的一相位係為「2Acos[(φ 1-φ 2)/2]」，並且組合光CL的一振幅係為ei(φ 1-φ 2)/2 。
在此所述的本發明的實施例可調變從背光單元200發射出的光線的相位，透過使用光組合器300組合光線而複合調變光線。特別地，在此所述的本發明的實施例可透過由於一複合調變的光線最大化光的干涉而顯示一全像片。
『第6圖』係為一光組合器的第一及第二光束路徑轉換膜的一實例圖。請參考『第6圖』，第一及第二光轉換膜310、320的每一個包含一透明基板T以及一記錄媒介R。 記錄媒介R形成於透明基板T上。記錄媒介R實現為一光聚合物。一光路徑圖案記錄於記錄媒介R上。因此，第一及第二光轉換膜310、320的每一個可透過記錄媒介R改變一光線路徑。
更特別地，一第一平行光PL1以第一角度θ 1偏斜地輸入至記錄媒介R的一入射平面。第一角度θ 1係為第一平行光PL1與來自記錄媒介R的入射平面的一垂直線之間的一角度。一第二平行光PL2垂直地輸入至記錄媒介R的入射平面。當第一平行光PL1與第二平行光PL2入射至記錄媒介R時，透過第一平行光PL1及第二平行光PL2的干涉圖案記錄於記錄媒介R中。因此，當第一平行光PL1入射至記錄媒介R時，因為第一平行光PL1以第一角度θ 1繞射，因此第三平行光PL3從記錄媒介R輸出。而且，當第二平行光PL2入射至記錄媒介R時，因為第二平行光PL2以第一角度θ 1繞射，因此第四平行光PL4從記錄媒介R輸出。
同時，如果記錄媒介R使用一水平偏振光記錄，則當水平偏振光入射至記錄媒介R時發生繞射。因此，如果記錄媒介R使用一水平偏振光記錄，則當一垂直偏振光入射至記錄媒介R時，不發生繞射。
包含記錄媒介R的第一光轉換膜310可改變具有一特定偏振方向的光線的一路徑。舉例而言，第一光轉換膜 310改變具有水平方向(x軸方向)的第一調變光Aei φ 1()的一路徑。因此，如『第5圖』所示，第一調變光Aei φ 1()的以一第一角度θ 1偏斜地輸入至第二光轉換膜320。而且，包含記錄媒介R的第二光轉換膜320可改變具有一特定偏振方向的一光線路徑。舉例而言，第二光轉換膜320改變具有水平方向(x軸方向)的第一調變光Aei φ 1()的一路徑。因此，第一調變光Aei φ 1()透過第二光轉換膜320改變為平行於第二調變光Aei φ 2(⊙)。而且，因為第一光轉換膜310與第二光轉換膜320不改變具有垂直方向(z軸方向)的第二調變光Aei φ 2(⊙)的一路徑，因此第一光轉換膜310與第二光轉換膜320按照原樣通過第二調變光Aei φ 2(⊙)。
在此描述的本發明的實施例可調變從背光單元200發射出的光線的相位，透過使用光組合器300結合光線複合調變光線。特別地，在此所述的本發明的實施例可透過由於一複合調變光線最大化光的干涉而顯示一全像片。因此，這裡描述的本發明的實施例相比較於習知技術具有以下四個優點：(1)不需要排列複數個SLM，(2)因為僅需要一個SLM所以三維(3D)顯示裝置的製造成本減少，(3)三維(3D)顯示裝置的厚度減少，以及(4)三維(3D)顯示裝置的驅動簡單化。
雖然本發明之實施例以示例性之實施例揭露如 上，然而本領域之技術人員應當意識到在不脫離本發明所附之申請專利範圍所揭示之本發明之精神和範圍的情況下，所作之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍之內。特別是可在本說明書、圖式部份及所附之申請專利範圍中進行構成部份與/或組合方式的不同變化及修改。除了構成部份與/或組合方式的變化及修改外，本領域之技術人員也應當意識到構成部份與/或組合方式的交替使用。
100‧‧‧空間光調變器
200‧‧‧背光單元
300‧‧‧光組合器
310‧‧‧第一光轉換膜
320‧‧‧第二光轉換膜
330‧‧‧間隔物
340‧‧‧黑圖案
400‧‧‧相位延遲板
410‧‧‧光通過層
420‧‧‧半波層
500‧‧‧偏光器
CL‧‧‧組合光
d1‧‧‧第一調變光的行程
d2‧‧‧第二調變光的行程
θ 1‧‧‧第一角度
Aei φ 0()‧‧‧第一平面偏振光
Aei φ 1()‧‧‧第一調變光
Aei φ 2(⊙)‧‧‧第二調變光
φ 1‧‧‧第一調變光之相位
φ 2‧‧‧第二調變光之相位
Podd1‧‧‧第一畫素
Peven2‧‧‧第二畫素

Claims (13)

  1. 一種數位全像顯示裝置，包含：一空間光調變器，包含一第一畫素，透過調變一第一平面偏振光的一相位輸出一第一調變光，以及一第二畫素，透過調變該第一平面偏振光的該相位輸出一第二調變光，其中該第二畫素相鄰於該第一畫素；以及一光組合器，改變從該第一畫素輸出的該第一調變光的一路徑，以使得該第一調變光的該路徑對應於從該第二畫素輸出的該第二調變光的一路徑，用於將該第一調變光與該第二調變光相結合，其中該第一調變光的一相位與該第二調變光的一相位不相同。
  2. 如請求項1所述的數位全像顯示裝置，更包含：一背光單元，包含光源，用於向該空間光調變器照射該第一平面偏振光，其中該空間光調變器設置於該背光單元上；以及一相位延遲板，包含一光通過層以及一半波層，該光通過層按照原樣通過從該第一畫素輸出的該第一調變光，該半波層延遲從該第二畫素輸出的該第二調變光的該相位。
  3. 如請求項2所述的數位全像顯示裝置，其中該光通過層於該第一畫素相對且該半波層與該第二畫素相對。
  4. 如請求項2所述的數位全像顯示裝置，更包含設置於該光組合器上的一偏光器，其中該偏光器的一透射層與該第一 調變光的該偏振方向之間的一差別為45度，並且該透射層與該第二調變光的該偏振方向之間的一差別為45度。
  5. 如請求項4所述的數位全像顯示裝置，其中該第一調變光係為一水平偏振光，其中該第二調變光係為一垂直偏振光，其中該偏光器的該透射層傳送+45度或-45度的偏振光。
  6. 如請求項2所述的數位全像顯示裝置，其中該光組合器包含：一第一光轉換膜，將該第一調變光的該路徑改變為該第二調變光的該路徑的該方向；以及一第二光轉換膜，改變該第一調變光的該路徑以使得該第一調變光與該第二調變光相平行而輸出。
  7. 如請求項6所述的數位全像顯示裝置，其中該光組合器更包含一間隔物，該間隔物位於該第一光轉換膜與該第二光轉換膜之間。
  8. 如3請求項6所述的數位全像顯示裝置，其中一黑圖案與該第一畫素相對形成於該第二光轉換膜上，用於阻擋該第一調變光。
  9. 如請求項1所述之數位全像顯示裝置，其中該第一平面偏振光、該第一調變光、以及該第二調變光係為平行光線。
  10. 如請求項9所述之數位全像顯示裝置，其中該等光源發射一雷射束。
  11. 如請求項1所述的數位全像顯示裝置，其中該第一畫素形成於該空間光調變器的奇數線上，並且該第二畫素形成於該空間光調變器的偶數線上。
  12. 如請求項1所述的數位全像顯示裝置，其中該空間光調變器包含位於一頂基板與一底基板之間的一液晶層，其中該液晶層在0至2 π的一範圍內改變該第一平面偏振光的該相位。
  13. 如請求項1所述的數位全像顯示裝置，更包含一控制器，該控制器將補償資料添加至輸入數位視訊資料計算數位轉化資料，控制以將該輸入數位視訊資料供給至該第一畫素，以及將該數位轉化資料供給至該第二畫素，其中計算該補償資料考慮該第一調變光的一行程以及該第二調變光的一行程用於延遲該第二調變光的一相位。
TW102133169A 2012-10-31 2013-09-13 數位全像顯示裝置 TWI464457B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120122732 2012-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201416717A TW201416717A (zh) 2014-05-01
TWI464457B true TWI464457B (zh) 2014-12-11

Family

ID=50546726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102133169A TWI464457B (zh) 2012-10-31 2013-09-13 數位全像顯示裝置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9442460B2 (zh)
KR (1) KR102102905B1 (zh)
CN (1) CN103792826B (zh)
TW (1) TWI464457B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009044910A1 (de) * 2009-06-23 2010-12-30 Seereal Technologies S.A. Räumliche Lichtmodulationseinrichtung zum Modulieren eines Wellenfeldes mit komplexer Information
US20160209809A1 (en) * 2015-01-15 2016-07-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Holographic display device
US9904251B2 (en) * 2015-01-15 2018-02-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Holographic display apparatus and method of driving the same
CN106227017B (zh) * 2016-09-09 2018-12-25 京东方科技集团股份有限公司 一种反射式全息显示装置及其显示方法
CN107505824B (zh) * 2017-08-30 2020-12-01 京东方科技集团股份有限公司 一种光学调制方法及装置、一种全息显示设备
TWI691739B (zh) * 2018-02-22 2020-04-21 陳台國 具有多重景深顯像的近眼顯示方法
CN111837068A (zh) * 2018-03-01 2020-10-27 海思智财控股有限公司 具有多重景深显像的近眼显示方法
CN111722513B (zh) * 2020-06-12 2021-07-30 北京邮电大学 基于频率分解的全息显示方法、***、设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416618A (en) * 1992-11-10 1995-05-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Full complex modulation using two one-parameter spatial light modulators
TW200848834A (en) * 2007-04-30 2008-12-16 Seereal Technologies Sa Light modulator for representing complex-valued data
US20120050830A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Yoon Minsung Digital hologram image display device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416505A (en) * 1981-10-26 1983-11-22 International Business Machines Corporation Method for making holographic optical elements with high diffraction efficiencies
JPH0746633A (ja) * 1993-02-23 1995-02-14 Fujitsu Ltd 偏光制御型空間光スイッチ
JPWO2004021339A1 (ja) * 2002-08-01 2005-12-22 パイオニア株式会社 ホログラム記録再生装置及び方法並びにホログラム記録媒体
KR100589592B1 (ko) * 2004-05-10 2006-06-19 주식회사 대우일렉트로닉스 홀로그래픽 디지털 데이터 시스템의 미러 각도 측정 및서보 장치
DE502006001767D1 (de) * 2005-05-13 2008-11-20 Seereal Technologies Gmbh Projektionsvorrichtung und verfahren zur holographischen rekonstruktion von szenen
CN201083965Y (zh) * 2007-09-13 2008-07-09 浙江师范大学 数字全息图制作与输出装置
GB0720484D0 (en) * 2007-10-19 2007-11-28 Seereal Technologies Sa Cells
DE102009044910A1 (de) * 2009-06-23 2010-12-30 Seereal Technologies S.A. Räumliche Lichtmodulationseinrichtung zum Modulieren eines Wellenfeldes mit komplexer Information
WO2011015843A2 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Light Blue Optics Ltd Head up displays
US9129295B2 (en) * 2010-02-28 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear
KR101778962B1 (ko) * 2011-10-19 2017-09-19 삼성전자주식회사 고속으로 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5416618A (en) * 1992-11-10 1995-05-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Full complex modulation using two one-parameter spatial light modulators
TW200848834A (en) * 2007-04-30 2008-12-16 Seereal Technologies Sa Light modulator for representing complex-valued data
US20120050830A1 (en) * 2010-08-31 2012-03-01 Yoon Minsung Digital hologram image display device

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140055974A (ko) 2014-05-09
TW201416717A (zh) 2014-05-01
CN103792826A (zh) 2014-05-14
KR102102905B1 (ko) 2020-04-21
CN103792826B (zh) 2016-09-07
US9442460B2 (en) 2016-09-13
US20140118508A1 (en) 2014-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI464457B (zh) 數位全像顯示裝置
US11635621B2 (en) 2D/3D holographic display system
KR101507202B1 (ko) 투과형 액정표시패널을 이용한 공간 광 변조 패널 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치
KR102040653B1 (ko) 홀로그래피 입체 영상 표시장치
KR102148418B1 (ko) 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치
CN111095090B (zh) 全息投影仪
KR20100038101A (ko) 광의 진폭 및 위상 변조 장치
KR20140135561A (ko) 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치
KR20140098010A (ko) 복합 공간 광 변조기 및 이를 포함한 3차원 영상 표시 장치
US11320785B2 (en) Holographic optical element and manufacturing method thereof, image reconstruction method and augmented reality glasses
KR101857818B1 (ko) 패턴드 반파장 지연판을 이용한 광 결합 패널 및 그 제조 방법
KR20180050453A (ko) 공간 광 변조기 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치
JP2009540351A (ja) 非偏光の光で動作する液晶表示装置を用いたホログラム表示
JP7439175B2 (ja) 液晶表示装置を使用するホログラム表示
JP2003015079A (ja) 立体像表示方法及び表示装置
KR20190127333A (ko) 홀로그램 표시장치
KR102099142B1 (ko) 공간 광 변조 패널 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치
KR20130106723A (ko) 박막 필름 기반의 투과형 액정표시패널을 이용한 공간 광 변조기 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치
KR102047829B1 (ko) 백라이트 유닛과 그를 이용한 홀로그램 영상 표시장치
TW202026709A (zh) 光調製裝置
US20220260953A1 (en) Apparatus for generating hologram and a method for generating hologram using the same
KR20150078397A (ko) 영상 표시장치