CN110297419B - 全息显示设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及全息显示设备，该全息显示设备包括背光单元和空间光调制器，其中背光单元用于发射光。空间光调制器包括多个像素和包括多个滤色器组的滤色器层。像素布置成Z字形的形式且配置为调制光的振幅和相位中的至少之一。滤色器组中的每一个包括第一子组、第二子组和第三子组，第一子组包括多个第一滤色器，第二子组包括多个第二滤色器，第三子组包括多个第三滤色器，且像素中的每一个与滤色器层的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器中的一个对准。

Description

全息显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年3月21日提交至韩国知识产权局的第10-2018-0032794号和第10-2018-0032787号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的实施方式的方面涉及全息显示设备。
背景技术
随着用户对表达(或显示)具有三维(3D)特征的增强现实图像的显示设备(例如，能够实现(或显示)3D图像的显示设备)的兴趣增加，近期开发了能够表达3D图像的显示设备。
所提出的通过使用具有2D图像显示屏幕的显示设备(诸如液晶显示设备)来显示3D立体图像的技术包括使用特殊眼镜的立体图像显示方法、免戴眼镜立体图像显示方法和全息显示方法。
在3D图像显示方法之中，全息显示方法近来备受关注。在使用全息显示方法时，研究了用于提供令人满意的视角以再现全息图像的技术。此外，已经研究了再现彩色全息图像的像散透镜。
发明内容
本公开的实施方式提供了配置为显示彩色全息图同时具有简化配置的全息显示设备。
根据本公开的实施方式，全息显示设备包括背光单元和空间光调制器，其中背光单元用于发射光。空间光调制器包括多个像素和包括多个滤色器组的滤色器层。像素布置成Z字形的形式且配置为调制光的振幅和相位中的至少之一。滤色器组中的每一个包括第一子组、第二子组和第三子组，第一子组包括多个第一滤色器，第二子组包括多个第二滤色器，第三子组包括多个第三滤色器，且像素中的每一个与滤色器层的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器中的一个对准。
滤色器组可沿着第一方向和与第一方向交叉的第二方向布置。
第一滤色器可在第一子组中布置成多个行，第二滤色器可在第二子组中布置成多个行，以及第三滤色器可在第三子组中布置成多个行。
位于第一子组中的第一滤色器的数量、位于第二子组中的第二滤色器的数量和位于第三子组中的第三滤色器的数量可相同。
布置在奇数行上的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器的列可位于布置在偶数行上的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器的多个列之间。
像素可划分成多个单元像素，且单元像素中的每一个可包括第一子像素、第二子像素和第三子像素。第一子像素可包括与第一滤色器对准的像素，第二子像素可包括与第二滤色器对准的像素，以及第三子像素可包括与第三滤色器对准的像素。
全息显示设备可配置为选择性地以用于显示三维图像的第一模式或用于显示二维图像的第二模式驱动。
在第二模式中，空间光调制器可被供应有与单元像素对应的数据信号。
全息显示设备还可包括位于空间光调制器上的场透镜。
场透镜可包括与第一滤色器对应且允许具有第一颜色的光透过其的多个第一图案区域、与第二滤色器对应且允许具有第二颜色的光透过其的多个第二图案区域以及与第三滤色器对应且允许具有第三颜色的光透过其的多个第三图案区域。
场透镜可包括多个衍射图案组，且衍射图案组中的每一个可包括第一图案区域之中的一个第一图案区域、第二图案区域之中的一个第二图案区域以及第三图案区域之中的一个第三图案区域。
当在平面上观察时，第一图案区域和第一子组可彼此重叠；当在平面上观察时，第二图案区域和第二子组可彼此重叠；以及当在平面上观察时，第三图案区域和第三子组可彼此重叠。
衍射图案组可沿着第一方向和与第一方向交叉的第二方向布置。
位于第一图案区域中的衍射光栅的光栅常数可大于位于第二图案区域中的衍射光栅的光栅常数。
位于第二图案区域中的衍射光栅的光栅常数可大于位于第三图案区域中的衍射光栅的光栅常数。
具有第一颜色的光可以是红光，具有第二颜色的光可以是绿光，以及具有第三颜色的光可以是蓝光。
根据本公开的另一个实施方式，全息显示设备包括用于发射光的背光单元、空间光调制器和位于空间光调制器上的场透镜。空间光调制器包括：配置为调制光的振幅和相位中的至少之一的多个像素；以及多个第一滤色器、多个第二滤色器和多个第三滤色器。第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器布置成Z字形的形式，且像素中的每一个与第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器中的一个对准。场透镜包括与第一滤色器对应且允许具有第一颜色的光透过其的多个第一图案区域、与第二滤色器对应且允许具有第二颜色的光透过其的多个第二图案区域以及与第三滤色器对应且允许具有第三颜色的光透过其的多个第三图案区域。
第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器可沿着第一方向交替地布置。
第一图案区域、第二图案区域和第三图案区域可沿着第一方向交替地布置。
当在平面上观察时，第一图案区域和第一滤色器可彼此重叠；当在平面上观察时，第二图案区域和第二滤色器可彼此重叠；以及当在平面上观察时，第三图案区域和第三滤色器可彼此重叠。
附图说明
在下文中，将参照附图更完全地描述本公开的示例性实施方式；然而，本公开可以以不同的形式实施，而不应解释为局限于本文阐述的示例性实施方式。更确切地说，提供这些实施方式以使得本公开将是透彻和完整的，且这些实施方式将向本领域技术人员充分地传达本公开的范围。
在附图中，出于图示的清楚尺寸可能被夸大，并且相同的附图标记通篇表示相同的元件。
图1是根据本公开的实施方式的全息显示设备的配置的示意图。
图2是图1中所示的显示面板的配置的图示。
图3是示出图2中所示的空间光调制器的配置的框图。
图4是像素间距与观察区域之间的关联的图示。
图5是示出根据本公开的实施方式的滤色器层的平面图。
图6是示出布置在图5中所示的滤色器组中的滤色器的平面图。
图7A是示出根据比较示例的全息显示设备的像素结构的平面图。
图7B是示出根据本公开的实施方式的全息显示设备的像素结构的平面图。
图8是根据比较示例的全息显示设备中的观察区域和根据本公开的实施方式的全息显示设备中的观察区域的图示。
图9是根据本公开的实施方式的单元像素的图示。
图10是示出透射通过根据比较示例的场透镜的光的焦距的视图。
图11是示出根据本公开的实施方式的场透镜的平面图。
图12是示出图11中所示的衍射图案组的平面图。
图13是沿着图12的线I-I′截取的剖视图。
图14是示出与图7A中所示的像素结构对应的滤色器层的平面图。
图15是示出根据本公开的另一个实施方式的场透镜的平面图。
具体实施方式
参照下面结合附图描述的示例性实施方式，本公开的方面和特征以及实现它们的方法将变得明显。然而，本公开不限于这些示例性实施方式，而是可实现为不同的形式。这些实施方式是出于说明性的目的且为了由本领域技术人员完全理解本公开的范围而提供。
应理解，当元件或层被称为在另一元件或层上、连接至或联接至另一元件或层时，其可直接在所述另一元件或层上、连接至或联接至所述另一元件或层，或者还可存在一个或多个介于中间的元件或层。当元件或层被称为直接在另一元件或层上、直接连接至或直接联接至另一元件或层时，不存在介于中间的元件或层。例如，当第一元件被描述成联接至或连接至第二元件时，第一元件可直接联接至或连接至第二元件，或者第一元件可经由一个或多个介于中间的元件间接地联接至或连接至第二元件。应理解，当元件被称为在两个元件之间时，其可以是所述两个元件之间唯一的元件，或者还可存在一个或多个介于中间的元件。
如本文所使用的那样，术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。此外，当描述本发明的实施方式时，“可”的使用涉及“本发明的一个或多个实施方式”。诸如“中至少之一”的表达在处于元件列表之后时修饰整个列表的元件，而不修饰列表中的个别元件。如本文所使用的那样，可认为术语“使用(use)”、“使用(using)”和“使用(used)”分别与术语“利用(utilize)”、“utilizing(利用)”和“利用(utilized)”同义。如本文所使用的那样，术语“大致”、“约”及其他类似术语用作近似术语而不用作程度术语，并且旨在为将由本领域普通技术人员意识到的测量值或计算值的固有偏差留出余量。
应理解，虽然本文可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或区段，但是这些元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区域、层或区段区分开。因此，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一区段可被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二区段。
为了便于描述，本文可使用诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。应理解，除了附图中所绘制的定向之外，空间相对术语还旨在涵盖设备在使用或操作中的不同定向。例如，如果附图中的设备翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件于是将定向成在所述其他元件或特征的“上方”或“之上”。因此，术语“下方”可涵盖上方的定向和下方的定向两者。设备可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文所使用的空间相对描述语应相应地进行解释。
本文中所使用的术语是出于描述本发明的特定示例性实施方式的目的，而并非旨在对所描述的本发明的示例性实施方式进行限制。如本文所使用的那样，除非上下文清楚地另行指出，否则单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式。还应理解，术语“包括(includes)”、“包括(including)””、“包括(comprises)”和“包括(comprising)”当在该说明书中使用时指出所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。
在下文中，将结合附图参照示例性实施方式描述空间光调制器和包括空间光调制器的全息显示设备。
图1是根据本公开的实施方式的全息显示设备的配置的示意图。
参照图1，根据本公开的实施方式的全息显示设备可包括显示面板DP和场透镜FL。
显示面板DP可包括用于显示图像的光源、多个像素和用于驱动像素的显示驱动器等。下面，将参照图2和图3提供描述显示面板DP的功能、结构等的进一步细节。
场透镜FL可通过衍射从显示面板DP发射的光来调整从显示面板DP发射的光的光学路径。透过场透镜FL的光可作为全息图像IM在场透镜FL的前面显示。
根据本公开的实施方式的全息显示设备可显示平面图像(例如，二维(2D)图像)以及全息图像IM。例如，全息显示设备可以以用于显示三维全息图像的第一模式或以用于显示二维平面图像的第二模式来驱动。
全息显示设备可根据用户的设定来以第一模式或第二模式驱动(例如，全息显示设备可选择性地以第一模式或第二模式驱动)。在某些实施方式中，全息显示设备可根据从外部输入(例如，从外部设备输入)的控制信号或数据信号(例如，预定的控制信号或数据信号)以第一模式或第二模式驱动(例如，选择性地以第一模式或第二模式驱动)。
图2是图1中所示的显示面板的配置的图示。
参照图2，显示面板DP可包括背光单元10和空间光调制器(SLM)20。
背光单元10可生成和发射光。背光单元10可包括激光源且可发射激光。在其他实施方式中，背光单元10可包括发光二极管(LED)光源。
空间光调制器20可包括用于调制通过空间光调制器20的光的振幅和相位中至少之一的多个像素。
例如，多个像素中的每一个可包括像素电极、对电极以及插置于像素电极和对电极之间的液晶层。包括在液晶层中的液晶的排列可根据形成于像素电极和对电极之间的电场而改变，并且经过液晶层的光的振幅和相位中至少之一可根据液晶的排列进行调制。
多个像素中的每一个包括用于决定经过液晶层的光的滤色器。例如，空间光调制器20可包括设置有多个滤色器的滤色器层，并且滤色器中的多个可与像素中的多个对准。
图3是示出图2中所示的空间光调制器的配置的框图。
参照图3，空间光调制器20可包括多条数据线DL1至DLm、多条栅极线GL1至GLn和多个像素PX。多个像素PX可布置成Z字形的形式。
多条数据线DL1至DLm中的每一条可在第二方向DR2上延伸，且多条栅极线GL1至GLn中的每一条可在与第二方向DR2交叉(例如，垂直于第二方向DR2)的第一方向DR1上延伸。
空间光调制器20可包括共同驱动多个像素PX的时序控制器TC、数据驱动器DD和栅极驱动器GD。
时序控制器TC可从全息显示设备的外部接收多个控制信号CS和数据信号DATA。数据信号DATA可包括与二维平面图像对应的数据信号或与三维全息图像对应的数据信号。
时序控制器TC可将数据信号DATA转换成适于数据驱动器DD的规格，并且可向数据驱动器DD输出经转换的数据信号DATA′。
时序控制器TC可响应于从外部提供的控制信号CS生成栅极控制信号GCS和数据控制信号DCS。
栅极控制信号GCS可以是用于控制栅极驱动器GD的操作时序的控制信号。时序控制器TC可向栅极驱动器GD输出栅极控制信号GCS。
数据控制信号DCS可以是用于控制数据驱动器DD的操作时序的控制信号。时序控制器TC可向数据驱动器DD输出数据控制信号DCS。
栅极驱动器GD可响应于栅极控制信号GCS输出栅极信号。栅极线GL1至GLn可从栅极驱动器GD接收栅极信号。栅极信号可通过栅极线GL1至GLn提供到像素PX。
数据驱动器DD可生成数据电压。例如，数据驱动器DD可响应于数据控制信号DCS将经转换的数据信号DATA′转换成数据电压，并且可向像素PX输出数据电压。
图4示出了像素间距与观察区域之间的关联。
像素间距PP可表示像素PX之间的距离(例如，两个相邻像素PX之间的距离)。在本说明书中，像素间距PP可表示具有相同颜色的滤色器之间(例如，具有相同颜色的两个相邻滤色器之间)的距离。
如图4中所示，观察区域VZ的宽度在距离空间光调制器20为500mm的距离处测量，并且根据不同像素间距PP的观察区域VZ的宽度在表1中示出。
在本说明书中，观察区域VZ可表示观察者可观察到(例如，可舒适地观察到)立体图像的区域。当观察区域VZ的宽度等于或近似于或大于观察者的眼睛ER和EL之间的距离时，观察者可舒适地观察到立体图像。
表1
像素间距PP(μm) 观察区域VZ的宽度(mm)
50 5
40 7
30 9
20 13
15 18
11.3 24
3.76 71
参照表1，可见观察区域VZ的宽度随着像素间距PP减小而增大。例如，随着像素间距PP减小，即使全息显示设备与用户之间的距离相对小，用户仍可观察到高质量的全息图像。
通常，人的瞳孔之间的距离平均为约65mm。因此，观察区域VZ的宽度应为约65mm或更大，因此人可在距离全息显示设备约500mm的距离处舒适地观察到全息图像。因此，全息显示设备应具有小于或等于约3.76μm的像素间距PP。
在下文中，将描述根据本公开的实施方式的用于布置滤色器的方法，其中，该方法提供相对窄的像素间距PP。
图5是示出根据本公开的实施方式的滤色器层的平面图，以及图6是示出布置在图5中所示的滤色器组中的滤色器的平面图。
参照图5，滤色器层CFL可包括多个滤色器组CFG。
多个滤色器组CFG可沿着第一方向DR1和第二方向DR2布置。
虽然图5示出多个滤色器组CFG沿着第一方向DR1布置，但是本公开不限于此。在其他实施方式中，沿着第一方向DR1布置的滤色器组CFG的数量可进行各种改变。
参照图6，多个滤色器组CFG中的每一个可包括第一子组CFA1、第二子组CFA2和第三子组CFA3。第一子组CFA1、第二子组CFA2和第三子组CFA3可沿着第二方向DR2布置(例如，可在第二方向DR2上彼此相邻)。
第一子组CFA1可包括第一滤色器R。第一滤色器R可沿着第一方向DR1布置(例如，可在第一方向DR1上彼此相邻)。各自包括第一滤色器R的多个行可沿着第一方向DR1延伸。多个行可沿着第二方向DR2布置(例如，可在第二方向DR2上彼此相邻)。例如，第一滤色器R可布置成Z字形的形式。
第二子组CFA2可包括第二滤色器G。第二滤色器G可沿着第一方向DR1布置(例如，可在第一方向DR1上彼此相邻)。各自包括第二滤色器G的多个行可沿着第一方向DR1延伸。多个行可沿着第二方向DR2布置(例如，可在第二方向DR2上彼此相邻)。例如，第二滤色器G可布置成Z字形的形式。
第三子组CFA3可包括第三滤色器B。第三滤色器B可沿着第一方向DR1布置(例如，可在第一方向DR1上彼此相邻)。各自包括第三滤色器B的多个行可沿着第一方向DR1延伸。多个行可沿着第二方向DR2布置(例如，可在第二方向DR2上彼此相邻)。例如，第三滤色器B可布置成Z字形的形式。
参照图6，包括在第一子组CFA1中的第一滤色器R的数量、包括在第二子组CFA2中的第二滤色器G的数量和包括在第三子组CFA3中的第三滤色器B的数量可以是相同的。
此外，布置在偶数行上的滤色器的列可位于布置在对应的多个奇数行上的滤色器的多个列之间。
例如，布置在第一行上的第一滤色器R、布置在第三行上的第二滤色器G和布置在第五行上的第三滤色器B的列与布置在第二行上的第一滤色器R、布置在第四行上的第二滤色器G和布置在第六行上的第三滤色器B的列可依次定位(例如，可交替地布置)。
虽然图6示出在每个滤色器组CFG中第一子组CFA1定位在第二子组CFA2的一侧处(例如上方)且第三子组CFA3定位在第二子组CFA2的另一侧(例如下方)的实施方式，但是本公开不限于此。例如，在其他实施方式中，第一子组CFA1、第二子组CFA2和第三子组CFA3的布置顺序可进行各种改变。
图7A是示出根据比较示例的全息显示设备的像素结构的平面图，以及图7B是示出根据本公开的实施方式的全息显示设备的像素结构的平面图。图8示出图7A中示出的根据比较示例的全息显示设备中的观察区域和图7B中示出的根据本公开的实施方式的全息显示设备中的观察区域。
在图7A和图7B中，根据比较示例的全息显示设备的组件与根据本公开的实施方式的全息显示设备的组件相同，但是滤色器被不同地布置。
如图7A中所示，在根据比较示例的全息显示设备中，用于发射具有第一颜色(例如，红色)的光的子像素PR、用于发射具有第二颜色(例如，绿色)的光的子像素PG和用于发射具有第三颜色(例如，蓝色)的光的子像素PB共同构成一个像素。子像素PR、PG和PB沿着第一方向DR1并排布置(例如，彼此相邻地布置)。
当要显示彩色全息图像时，发射具有相同颜色的光的子像素之间的水平距离(例如，像素间距PP)可决定水平视角。
在具有图7A中所示的像素排列结构的、根据比较示例的全息显示设备中，发射具有第一颜色的光且在水平方向上定位成彼此最靠近的子像素PR之间的水平距离可为约11.28μm。如图8的(a)所示，在距离具有图7A中所示的像素排列结构的空间光调制器20为500mm的点处的观察区域VZ的宽度可以是约24mm，并且在距离具有图7A中所示的像素排列结构的空间光调制器20为700mm的点处的观察区域VZ的宽度可以是约35mm，并且在距离具有图7A中所示的像素排列结构的空间光调制器20为1000mm的点处的观察区域VZ的宽度可以是约47mm。换言之，当观察者的眼睛ER和EL之间的距离是约65mm时，即使在距离具有图7A中所示的像素排列结构的空间光调制器20约1m的观察距离处，观察者也可能难以观察到立体图像。
在具有如图7B中所示的像素排列结构的全息显示设备中，发射具有相同颜色的光且定位成在水平方向上彼此最靠近的子像素PG之间的水平距离可以是约3.76μm，该距离比在图7A中所示的全息显示设备中的小。如图8的(b)所示，在距离具有图7B中所示的像素排列结构的空间光调制器20为500mm的点处观察区域VZ的宽度可以是约71mm，在距离具有图7B中所示的像素排列结构的空间光调制器20为700mm的点处观察区域VZ的宽度可以是约106mm，以及在距离具有图7B中所示的像素排列结构的空间光调制器20为1000mm的点处观察区域VZ的宽度可以是约142mm。换言之，当观察者的眼睛ER和EL之间的距离是约65mm时，即使在距离具有根据本公开的实施方式的像素排列结构的空间光调制器20约500mm的观察距离处，观察者也可充分地(或舒适地)观察到立体图像。
当观察区域VZ(即，全息显示设备的观察者可观察到立体图像的区域)的宽度等于或/和近似于或大于观察者的眼睛ER和EL之间的距离时，观察者可舒适地观察到立体图像。
当显示彩色全息图像时，发射具有相同颜色的光的像素之间的水平距离可决定水平视角，并且观察区域VZ的宽度可随着水平视角增加而增加。
当发射具有相同颜色的光的像素沿着第一方向DR1并排布置时，与发射具有不同颜色的光的像素沿着第一方向DR1并排布置的示例相比，发射具有相同颜色的光的像素之间的水平距离可减小。
图9是根据本公开的实施方式的单元像素的视图。
如上所述，根据本公开的实施方式的全息显示设备可以以用于显示三维全息图像的第一模式和/或用于显示二维平面图像的第二模式驱动。
当全息显示设备以第二模式驱动时，空间光调制器20的时序控制器TC可向数据驱动器DD提供与二维图像对应的数据信号。
与二维图像对应的数据信号可包括与多个单元像素对应的数据信号(例如，RGB条纹型数据信号)。
参照图9，多个像素PX可划分成多个单元像素UPX以通过被供应有与二维图像对应的数据信号而发射光。
每个单元像素UPX可配置有(例如，可包括)发射具有第一颜色的光的第一子像素SPX1、发射具有第二颜色的光的第二子像素SPX2和发射具有第三颜色的光的第三子像素SPX3。
第一子像素SPX1可包括包含第一滤色器R的多个像素PX，第二子像素SPX2可包括包含第二滤色器G的多个像素PX，且第三子像素SPX3可包括包含第三滤色器B的多个像素PX。多个像素PX可构成子像素SPX1、SPX2和SPX3中的每一个。
当多个像素PX配置为具有2250ppi(每英寸的像素)的分辨率且以如图7B中所示的距离彼此相邻布置时，且当第一子像素至第三子像素SPX1、SPX2和SPX3中的每一个包括九个像素PX时，单元像素UPX可具有约33.84μm的尺寸且可具有约750ppi的分辨率。因此，可以以第二模式表达高分辨率的二维图像。
虽然第一子像素SPX1中包括的包括第一滤色器R的像素PX的数量、第二子像素SPX2中包括的包括第二滤色器G的像素PX的数量和第三子像素SPX3中包括的包括第三滤色器B的像素PX的数量在图9中被示出为相同，但是本公开不限于此。
在下文中，将参照图10至图15详细地描述根据比较示例的场透镜FLC以及根据本公开的实施方式的场透镜FL和FL′。
图10示出透过根据比较示例的场透镜的光的焦距。
在图10中，第一焦点(例如，第一焦点或第一焦距)FLR是透过根据比较示例的场透镜FLC的具有第一颜色的光的焦点，第二焦点(例如，第二焦点或第二焦距)FLG是透过根据比较示例的场透镜FLC的具有第二颜色的光的焦点，以及第三焦点(例如，第三焦点或第三焦距)FLB是透过根据比较示例的场透镜FLC的具有第三颜色的光的焦点。
第一颜色可以是红色，第二颜色可以是绿色，且第三颜色可以是蓝色。
参照图10，具有第一颜色至第三颜色的光的焦点可彼此不同。例如，第一焦点FLR可以在距离场透镜FLC约1110mm的点处，第二焦点FLG可以在距离场透镜FLC约1050mm的点处，且第三焦点FLB可以在距离场透镜FLC约930mm的点处。
为了显示高清晰度的彩色全息图像，具有第一颜色至第三颜色的光的焦点应在相同或基本相同的点处(例如，距离全息显示设备相同或基本相同的距离)。因此，期望将具有第一颜色至第三颜色的光聚焦到相同或基本相同的点处的场透镜。
图11是根据本公开的实施方式的场透镜的平面图，以及图12是图11中所示的衍射图案组的平面图。
参照图11，根据本公开的实施方式的场透镜FL可包括多个衍射图案组DPG。
多个衍射图案组DPG可沿着第一方向DR1和第二方向DR2并排布置。
参照图12，多个衍射图案组DPG中的每一个可包括第一图案区域FLA1、第二图案区域FLA2和第三图案区域FLA3。第一图案区域FLA1、第二图案区域FLA2和第三图案区域FLA3可沿着第二方向DR2布置(例如，可彼此相邻)。
第一图案区域FLA1可与第一子组CFA1对应。因此，具有第一颜色的光可透过第一图案区域FLA1。因此，当在平面上观察时，第一子组CFA1和第一图案区域FLA1可彼此重叠。
第二图案区域FLA2可与第二子组CFA2对应。因此，具有第二颜色的光可透过第二图案区域FLA2。因此，当在平面上观察时，第二子组CFA2和第二图案区域FLA2可彼此重叠。
第三图案区域FLA3可与第三子组CFA3对应。因此，具有第三颜色的光可透过第三图案区域FLA3。因此，当在平面上观察时，第三子组CFA3和第三图案区域FLA3可彼此重叠。
图13是沿着图12的线I-I′截取的剖视图。
参照图13，可在场透镜FL中形成衍射光栅图案。例如，衍射光栅图案可具有多个锯齿状图案形成为距离彼此某一距离的形状。
虽然在图13中仅作为示例示出了位于第一图案区域FLA1中的衍射光栅图案，但是还可在第二图案区域FLA2和第三图案区域FLA3中形成锯齿状的衍射光栅图案。
为了补偿色差，位于第一图案区域至第三图案区域FLA1、FLA2和FLA3中的衍射光栅图案的光栅常数d(例如，锯齿状的光栅图案中相邻的光栅图案之间的距离)可彼此不同。
例如，位于第一图案区域FLA1中的衍射光栅图案的光栅常数d可大于位于第二图案区域FLA2中的衍射光栅图案的光栅常数d，且位于第二图案区域FLA2中的衍射光栅图案的光栅常数d可大于位于第三图案区域FLA3中的衍射光栅图案的光栅常数d。
根据比较示例的全息显示设备通常包括微透镜。微透镜折射光，并且包括与根据本公开的实施方式的场透镜FL不同的弯曲表面。当使用微透镜时，单独需要形成覆盖弯曲表面的平坦化层的工艺。然而，当使用根据本公开的实施方式的场透镜FL时，可省略单独的平坦化工艺。
此外，当使用微透镜时，每个像素的焦点之间的距离在微透镜布置在每个像素上时需要被考虑。例如，计算与焦点和像素之间的距离对应的补偿值，并且微透镜布置成使得微透镜的中心与像素的中心之间的距离的差值对应于补偿值。然而，当使用根据本公开的实施方式的场透镜FL时，不需要考虑每个像素的焦点之间的距离。
此外，当使用微透镜时，执行多个过程，诸如设计对应于每种颜色的微透镜的过程、计算上述补偿值的过程、根据补偿值制造用于布置微透镜的印记或模具的过程以及将使用印记或模具制造的微透镜布置在像素上的过程。然而，当使用根据本公开的实施方式的场透镜FL时，可省略计算补偿值的过程和/或制造用于微透镜的单独的印记或模具的过程。此外，根据本公开的实施方式的场透镜FL可制造成具有与其上形成像素的面板的尺寸相等的尺寸。因此，与在每个像素上布置微透镜的方式相比，场透镜FL可更易于布置。
此外，场透镜FL的填充因数可大于微透镜的填充因数。
此外，场透镜FL与微透镜相比可相对薄。例如，当微透镜大体制造成具有约3μm至约10μm的厚度时，场透镜FL制造成具有约1μm的厚度。
图14是与图7A中所示的像素结构对应的滤色器层的平面图。将主要描述图14中示出的滤色器层CFL′与参照图6描述的实施方式相比不同的方面、组件和配置，并且可省略与参照图6描述的实施方式的方面、组件和配置重叠(例如，相同或基本近似)的方面、组件和配置的描述。在下文中，将主要描述滤色器的布置结构。
参照图14，滤色器层CFL′可包括第一滤色器R、第二滤色器G和第三滤色器B。
第一滤色器R、第三滤色器B和第二滤色器G可沿着第一方向DR1相继地、重复地布置。包括沿着第一方向DR1布置(例如，在第一方向DR1上彼此相邻)的滤色器R、G和B之一的列可沿着第二方向DR2延伸。
虽然在图14中第一滤色器R、第三滤色器B和第二滤色器G沿着第一方向DR1相继地布置，但是本公开不限于此。第一滤色器R、第二滤色器G和第三滤色器B的布置顺序可进行各种适当改变。
图15是根据本公开的另一个实施方式的场透镜的平面图。将主要描述图15中示出的场透镜FL′与上述实施方式相比不同的方面、组件和配置，并且可省略与上述实施方式的方面、组件和配置重叠的方面、组件和配置的描述。在下文中，将主要描述图案区域的布置结构。
参照图15，根据本公开的另一个实施方式的场透镜FL′可包括第一图案区域FLA1、第二图案区域FLA2和第三图案区域FLA3。
第一图案区域FLA1、第三图案区域FLA3和第二图案区域FLA2可沿着第一方向DR1相继地、重复地布置以对应于图14中所示的滤色器层CFL′。包括沿着第一方向DR1延伸的图案区域FLA1、FLA2和FLA3的行可沿着第二方向DR2布置(例如，在第二方向DR2上彼此相邻)。
第一图案区域FLA1可与第一滤色器R对应。因此，具有第一颜色的光可透过第一图案区域FLA1。因此，当在平面上观察时，第一滤色器R和第一图案区域FLA1可彼此重叠。
第二图案区域FLA2可与第二滤色器G对应。因此，具有第二颜色的光可透过第二图案区域FLA2。因此，当在平面上观察时，第二滤色器G和第二图案区域FLA2可彼此重叠。
第三图案区域FLA3可与第三滤色器B对应。因此，具有第三颜色的光可透过第三图案区域FLA3。因此，当在平面上观察时，第三滤色器B和第三图案区域FLA3可彼此重叠。
根据本公开的实施方式，用于实现彩色全息图的全息显示设备具有简化的配置。
此外，根据本公开的实施方式，全息显示设备的视角得到改善。
此外，根据本公开的实施方式，提供了适于全息显示设备的像散场透镜。
本公开的示例性实施方式已经在本文中公开，并且虽然采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性的意义进行使用和解释，而不用于限制的目的。在一些示例中，如将对本申请提交时的本领域普通技术人员显而易见的，除非另外明确指出，否则结合特定实施方式描述的特征、特性和/或元件可单独使用，或者可与结合其他实施方式描述的特征、特性和/或元件结合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求及其等同中所阐述的本公开的精神和范围的情况下，可对本文描述的实施方式做出形式和细节上的各种改变。

Claims (16)

1.全息显示设备，包括：
背光单元，用于发射光；以及
空间光调制器，包括：
多个像素，布置在沿第一方向和第二方向中的一个方向延伸的多个行中，所述第一方向与所述第二方向交叉，所述多个行在所述第一方向和第二方向中的另一个方向上彼此相邻，所述多个行中的行与所述多个行中的前一行偏移使得所述多个行中的所述行和所述前一行的像素中发射具有相同颜色的光的像素布置成Z字形的形式并且所述多个行中的每行像素发射具有相同颜色的光，所述像素配置为调制所述光的振幅和相位中的至少之一；以及
滤色器层，包括多个滤色器组，所述多个滤色器组中的每一个包括第一子组、第二子组和第三子组，其中，所述第一子组包括在所述第一方向和所述第二方向中的所述一个方向上彼此直接相邻的具有第一颜色的多个第一滤色器，所述第二子组包括在所述第一方向和所述第二方向中的所述一个方向上彼此直接相邻的具有第二颜色的多个第二滤色器，所述第三子组包括在所述第一方向和所述第二方向中的所述一个方向上彼此直接相邻的具有第三颜色的多个第三滤色器，
其中，所述多个像素中的每一个与所述滤色器层的所述第一滤色器、所述第二滤色器和所述第三滤色器中的一个对准。
2.如权利要求1所述的全息显示设备，其中，所述滤色器组沿着所述第一方向和与所述第二方向布置。
3.如权利要求1所述的全息显示设备，
其中，所述第一滤色器在所述第一子组中布置成多个行，
其中，所述第二滤色器在所述第二子组中布置成多个行，以及
其中，所述第三滤色器在所述第三子组中布置成多个行。
4.如权利要求3所述的全息显示设备，其中，位于所述第一子组中的所述第一滤色器的数量、位于所述第二子组中的所述第二滤色器的数量和位于所述第三子组中的所述第三滤色器的数量相同。
5.如权利要求3所述的全息显示设备，其中，布置在奇数行上的所述第一滤色器、所述第二滤色器和所述第三滤色器的列位于布置在偶数行上的所述第一滤色器、所述第二滤色器和所述第三滤色器的多个列之间。
6.如权利要求1所述的全息显示设备，
其中，所述像素划分成多个单元像素，所述多个单元像素中的每一个包括第一子像素、第二子像素和第三子像素，
其中，所述第一子像素包括与所述第一滤色器对准的像素，
其中，所述第二子像素包括与所述第二滤色器对准的像素，以及
其中，所述第三子像素包括与所述第三滤色器对准的像素。
7.如权利要求6所述的全息显示设备，其中，所述全息显示设备配置为：选择性地以用于显示三维图像的第一模式或用于显示二维图像的第二模式驱动。
8.如权利要求7所述的全息显示设备，其中，在所述第二模式中，所述空间光调制器被供应有与所述单元像素对应的数据信号。
9.如权利要求1所述的全息显示设备，还包括：场透镜，位于所述空间光调制器上。
10.如权利要求9所述的全息显示设备，其中，所述场透镜包括与所述第一滤色器对应且允许具有第一颜色的光透过的多个第一图案区域、与所述第二滤色器对应且允许具有第二颜色的光透过的多个第二图案区域以及与所述第三滤色器对应且允许具有第三颜色的光透过的多个第三图案区域。
11.如权利要求10所述的全息显示设备，
其中，所述场透镜包括多个衍射图案组，以及
其中，所述多个衍射图案组中的每一个包括所述第一图案区域之中的一个第一图案区域、所述第二图案区域之中的一个第二图案区域以及所述第三图案区域之中的一个第三图案区域。
12.如权利要求11所述的全息显示设备，
其中，当在平面上观察时，所述第一图案区域和所述第一子组彼此重叠，
其中，当在所述平面上观察时，所述第二图案区域和所述第二子组彼此重叠，以及
其中，当在所述平面上观察时，所述第三图案区域和所述第三子组彼此重叠。
13.如权利要求11所述的全息显示设备，其中，所述衍射图案组沿着第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向布置。
14.如权利要求11所述的全息显示设备，其中，位于所述第一图案区域中的衍射光栅的光栅常数大于位于所述第二图案区域中的衍射光栅的光栅常数。
15.如权利要求14所述的全息显示设备，其中，位于所述第二图案区域中的所述衍射光栅的所述光栅常数大于位于所述第三图案区域中的衍射光栅的光栅常数。
16.如权利要求10所述的全息显示设备，
其中，具有所述第一颜色的所述光是红光，
其中，具有所述第二颜色的所述光是绿光，以及
其中，具有所述第三颜色的所述光是蓝光。
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