CN116560133A - 复合光调制器、全息显示设备和透视显示设备 - Google Patents

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金伦希
金辉
罗世焕
宋薰
李泓锡
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Samsung Electronics Co Ltd
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Koryo University Shizong Industry University Cooperative Force
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

一种复合光调制器，包括第一偏振板、第二偏振板、设置在第一偏振板和第二偏振板之间的振幅调制器、设置在振幅调制器和第二偏振板之间的相位调制器、以及设置在振幅调制器和相位调制器之间的滤色器。

Description

复合光调制器、全息显示设备和透视显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年2月4日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0015078号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的示例实施例涉及复合光调制器、全息显示设备和透视显示设备。
背景技术
眼镜方法和非眼镜方法已经被广泛和商业地用作实现三维图像的方法。眼镜方法包括偏光眼镜(polarization glasses)方法和快门眼镜(shutter glasses)方法，非眼镜方法包括透镜(lenticular)方法和视差屏障(parallax barrier)方法。这些方法利用双眼的双眼视差，但是不仅在增加视点数量方面存在限制，而且在大脑感知的深度感与眼睛的焦点之间存在不匹配，使观看者感到疲劳。
全息显示方法被认为是一种可以提供全视差以及大脑感知的深度感与眼睛的焦点之间的匹配的三维图像显示方法。全息显示方法通过准备记录干涉图案的全息图图案，使用原始对象的图像的再生原理，其中该干涉图案通过用参考光干涉从原始对象反射的对象光并将参考光发射到全息图图案上以获得衍射光而获得。不同于通过直接曝光原始对象来获得全息图图案，相关的全息显示方法将计算机生成的全息图(computer generatedhologram，CGH)信号作为电信号提供给空间光调制器。当空间光调制器根据输入的CGH信号形成全息图图案并衍射参考光时，可以生成三维图像。
发明内容
一个或多个示例实施例提供了一种包括具有改进的对准状态的振幅调制器和相位调制器的复合光调制器，以及全息显示设备和透视显示设备，其中每个都包括该复合光调制器。
一个或多个示例实施例还提供了一种更少受衍射影响的复合光调制器，以及全息显示设备和透视显示设备，其中每个都包括该复合光调制器。
一个或多个示例实施例还提供了一种具有高分辨率和低噪声的复合光调制器，以及全息显示设备和透视显示设备，其中每个都包括该复合光调制器。
然而，要解决的目标不限于上述公开。
附加方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中明显，或者可以通过示例实施例的实践来了解。
根据示例实施例的一方面，提供了一种复合光调制器，包括：第一偏振板、第二偏振板、设置在第一偏振板和第二偏振板之间的振幅调制器、设置在振幅调制器和第二偏振板之间的相位调制器、以及设置在振幅调制器和相位调制器之间的滤色器。
相位调制器可以接触滤色器。
相位调制器可以包括第一固化液晶层、第二固化液晶层、第三固化液晶层和第四固化液晶层，它们沿从第一偏振板朝向第二偏振板的方向顺序布置。
第一固化液晶层的第一扭曲角和第四固化液晶层的第四扭曲角可以具有相同的大小和相反的方向，并且第二固化液晶层的第二扭曲角和第三固化液晶层的第三扭曲角可以具有相同的大小和相反的方向。
第一固化液晶层的第一厚度和第四固化液晶层的第四厚度可以彼此相等，并且第二固化液晶层的第二厚度和第三固化液晶层的第三厚度可以彼此相等。
复合光调制器还可以包括设置在滤色器和第一固化液晶层之间的光学对准层。
相位调制器可以包括分别对应于滤色器的相位调制图案。
振幅调制器可以包括：包括TFT的薄膜晶体管(TFT)层、分别电连接到TFT的子像素电极、设置在子像素电极上的公共电极层、以及设置在公共电极层和子像素电极之间的液晶层，并且其中，子像素电极分别对应于滤色器。
液晶层可以包括扭曲向列液晶。
第一偏振板和第二偏振板可以透射相同方向的圆偏振光。
相位调制器和振幅调制器可以被配置为生成具有第一复合光调制特性的第一复合像素和具有第二复合光调制特性的第二复合像素，第一复合像素可以包括以3×3矩阵设置并被配置为实现第一复合光调制特性的第一子复合像素，第二复合像素可以包括以3×3矩阵设置并被配置为实现第二复合光调制特性的第二子复合像素，并且第一复合像素和第二复合像素可以共享包括在第一子复合像素和第二子复合像素中的第一重叠像素。
相位调制器和振幅调制器还可以被配置为生成具有第三复合光调制特性的第三复合像素，第一重叠像素可以包括第一重叠像素，第三复合像素可以包括以3×3矩阵设置并被配置为实现第三复合光调制特性的第三子复合像素，第一复合像素、第二复合像素和第三复合像素可以共享第一重叠像素之一，并且第一重叠像素之一可以包括在第三子复合像素中。
相位调制器和振幅调制器还可以被配置为生成具有第四复合光调制特性的第四复合像素，第四复合像素可以包括以3×3矩阵设置并被配置为实现第四复合光调制特性的第四子复合像素，第一复合像素、第二复合像素、第三复合像素和第四复合像素可以共享第一重叠像素之一，并且第一重叠像素之一可以包括在第四子复合像素中。
第一复合像素和第四复合像素还可以共享包括在第一子复合像素和第四子复合像素中的第二重叠像素。
第一子复合像素的相位可以具有点对称性，并且第二子复合像素的相位可以具有点对称性。
根据示例实施例的另一方面，提供了一种全息显示设备，包括：背光单元，被配置为提供具有相干性的光；傅立叶透镜，被配置为聚焦光；以及复合光调制元件，设置在光的路径上，其中，复合光调制元件包括第一偏振板、第二偏振板、设置在第一偏振板和第二偏振板之间的振幅调制器、设置在振幅调制器和第二偏振板之间的相位调制器、以及设置在振幅调制器和相位调制器之间的滤色器。
相位调制器可以与滤色器接触。
相位调制器可以包括第一固化液晶层、第二固化液晶层、第三固化液晶层和第四固化液晶层，它们沿从第一偏振板朝向第二偏振板的方向顺序设置，第一固化液晶层的第一扭曲角和第四固化液晶层的第四扭曲角可以具有相同的大小和相反的方向，并且第二固化液晶层的第二扭曲角和第三固化液晶层的第三扭曲角可以具有相同的大小和相反的方向。
根据示例实施例的又一方面，提供了一种透视显示设备，包括被配置为生成全息图像的全息显示设备、被配置为将全息图像与实际图像进行组合并向用户提供组合图像的组合器、以及被配置为将由全息显示设备提供的全息图像投影到组合器的投影光学系统，其中，全息显示设备包括：背光单元，被配置为提供具有相干性的光；傅立叶透镜，被配置为聚焦光；以及复合光调制元件，设置在光的路径上，并且其中，复合光调制元件包括第一偏振板、第二偏振板、设置在第一偏振板和第二偏振板之间的振幅调制器、设置在振幅调制器和第二偏振板之间的相位调制器、以及设置在振幅调制器和相位调制器之间的滤色器。
复合光调制元件和投影光学系统之间的距离可以大于0并且小于或等于18mm。
根据示例实施例的又一方面，提供了一种复合光调制器，包括：第一偏振板；第二偏振板；设置在第一偏振板和第二偏振板之间的振幅调制器；设置在振幅调制器和第二偏振板之间的相位调制器，该相位调制器包括被配置为延迟入射光的相位的相位调制图案；以及设置在振幅调制器和相位调制器之间的滤色器。
附图说明
结合附图，从以下对示例实施例的描述中，这些和/或其他方面将变得明显且更容易理解，在附图中：
图1是根据示例实施例的复合光调制器的透视图；
图2是示出复合像素的概念图；
图3是示出复合像素的概念图；
图4是示出子复合像素的概念图；
图5是生成共价键型复合像素组的方法的流程图；
图6是示出非耦合型复合像素组的概念图；
图7是示出非耦合型复合像素组的概念图；
图8是示出共价键型复合像素组的概念图；
图9是根据示例实施例的图1的复合光调制元件的截面图；
图10示出了穿过图9的复合光调制元件的光；
图11是图9的几何相位(geometric phase，GP)板的截面图；
图12和图13是根据示例实施例的图1的复合光调制元件的截面图；
图14是根据示例实施例的全息显示设备的概念图；
图15示出了当子复合像素的相位和振幅不具有点对称性时，在图14的傅立叶透镜的焦平面上形成的光的分布；
图16示出了根据示例实施例的全息显示设备在傅立叶透镜的焦平面上形成的光的分布；
图17是示出根据示例实施例的全息显示设备的概念图；
图18是示出图17的抗衍射膜的概念图；
图19是根据示例实施例的全息显示设备的概念图；
图20示出了图19的棱镜阵列；
图21示出了图19的复合光调制器的复合像素；
图22是根据示例实施例的全息显示设备的概念图；
图23是根据示例实施例的透视显示设备的概念图；并且
图24是图23的电子单元和组合器的概念图。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。在这点上，本实施例可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于本文阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图来描述实施例，以解释各方面。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。当在元素列表之前时，诸如“至少一个”的表述修饰整个元素列表，而不修饰列表的单个元素。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应当理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、a和b两者、a和c两者、b和c两者、或者a、b和c的全部。
在下文中，下面参考附图详细描述本公开的示例实施例。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件，为了便于解释和清楚起见，附图中的组件的尺寸可能被放大。因为下面描述的实施例是示例，所以可以从示例实施例中产生其他修改。
在下文中，当一个组成元件设置在另一个组成元件的“上方”或“之上”时，该组成元件可以仅直接在另一个组成元件上或者以非接触方式在另一个组成元件上方。
说明书中单数的表述包括复数的表述，除非上下文中另有明确说明。此外，还将理解，本文使用的术语“包括”和/或“包含”指定所述特征或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征或组件的存在或添加。
此外，说明书中陈述的诸如“...部分”、“...单元”、“...模块”和“...块”的术语可以表示处理至少一个功能或操作的单元。
图1是根据示例实施例的复合光调制器100的透视图。图2是示出复合像素的概念图。图3是示出复合像素的概念图。图4是示出子复合像素的概念图。
参考图1，可以提供复合光调制器100。复合光调制器100可以调制光的振幅和光的相位。复合光调制器100可以包括复合光调制元件120和处理器140。复合光调制元件120可以调节光的振幅和光的相位。例如，复合光调制元件120可以包括振幅调制器和相位调制器。振幅调制器可以包括空间光调制器。例如，振幅调制器可以包括液晶器件(liquidcrystal device，LCD)、半导体调制器、数字微镜器件(digital micro-mirror device，DMD)或硅上液晶(liquid crystal on silicon，LCoS)。振幅调制器可以以有线或无线方式连接到处理器140。振幅调制器可以从处理器140接收全息图数据信号，例如计算机生成的全息图(CGH)数据信号。振幅调制器可以根据来自处理器140的全息图数据信号来控制光的振幅。尽管振幅调制器被示出为包括透射式空间光调制器，但是实施例不限于此。在另一个示例中，振幅调制器可以包括反射式空间光调制器。
相位调制器可以调制光的相位。相位调制器可以包括相位板或空间光调制器，例如LCD、半导体调制器、DMD或LCoS。当相位调制器包括相位板时，相位调制器可以包括通过增加穿过相位调制器的光的光学距离来延迟光的相位的图案。例如，相位调制器可以包括具有不同厚度的相位调制图案或几何相位(GP)板。
参考图2和图3，复合光调制元件120可以具有二维布置的复合像素101。例如，复合像素101可以被布置成使得其中心点分别位于在水平方向上平行布置的多行和在垂直方向上平行布置的多列的交点处。示例实施例的复合光调制元件120可以包括图2的复合像素101的布置，并且图3示出了复合像素101的中心点分别位于多行和多列的交点处。复合像素101可以是用于形成复合波场以生成全息图像的像素。为了简化说明，在图2中，在复合像素101当中，复合像素以3×3矩阵布置。在下文中，位置(m，n)是指第m行与第n列相交的位置。
每个复合像素101可以具有复合光调制特性。复合光调制特性可以是调制光的相位和光的振幅的特性。复合像素101的相位调制特性可以由相位调制器定义，振幅调制特性可以基本上由振幅调制器定义。下面描述相位调制器和振幅调制器。复合像素101的复合光调制特性可以由相位器来表示。在本公开中，指示复合像素101的复合光调制特性的相位器被称为调制相位器。调制相位器可以表示如下。
布置在位置(m，n)处的复合像素的调制相位器：
这里，A(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的振幅，并且θ(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的相位。
复合光调制器100可以通过使用基于Burckhardt编码的方法来生成全息图图案。在本公开中，全息图图案可以指由复合像素101形成的图案。
参考图4，每个复合像素101可以由以3×3矩阵布置的九个子复合像素102定义。为了简化说明，在图4中示出了关于一个复合像素101的子复合像素102。每个子复合像素102可以具有复合光调制特性。子复合像素102的相位调制特性可以由相位调制器定义，并且子复合像素102的振幅调制特性可以由振幅调制器定义。子复合像素102的每个光调制特性可以由子相位器表示。子相位器可以与三相单元相位器平等。例如，单元相位器可以表示为ej0π、和/>子相位器之和可以与调制相位器相同。例如，调制相位器可以分成子相位器。因此，复合像素101的复合光调制特性可以由子复合像素102实现。调制相位器和子相位器之和的关系可以在等式1中表示如下。
[等式1]
这里，A(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的振幅，θ(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的相位，A1(m，n)是具有0°相位的子复合像素的振幅之和，A2(m，n)是具有120°相位的子复合像素的振幅之和，A3(m，n)是具有240°相位的子复合像素的振幅之和。
如图2所示，彼此相邻的复合像素101可以共享一些子复合像素102。在本公开中，共享子复合像素102的复合像素101的组合被称为共价键复合像素组，并且不共享子复合像素102的复合像素的组合被称为非耦合型复合像素组。共价键型复合像素组可以基于非耦合型复合像素组来生成。在下文中，描述了生成共价键型复合像素组的方法。
图5是生成共价键型复合像素组的方法的流程图。图6是示出非耦合型复合像素组的概念图。图7是示出非耦合型复合像素组的概念图。图8是示出共价键型复合像素组的概念图。为了简化说明，描述了共价键型复合像素组和具有以3×3矩阵布置的复合像素的非耦合型复合像素组。
参考图5和图6，可以生成非耦合型复合像素组G1。可以确定以二维布置的复合像素101的复合光调制特性(S100)。位于位置(1，1)、(1，2)、(1，3)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(3，1)、(3，2)和(3，3)处的复合像素101分别被称为复合像素(1，1)、复合像素(1，2)、复合像素(1，3)、复合像素(2，1)、复合像素(2，2)、复合像素(2，3)、复合像素(3，1)、复合像素(3，2)和复合像素(3，3)。复合像素(1，1)至(3，3)的每个复合光调制特性可以由调制相位器表示。根据包括共价键型复合像素组G2的复合光调制元件120的分辨率，可以基于分配给每个复合像素101的全息图像的振幅信息和相位信息来确定调制相位器(或复合像素101的复合光调制特性)。
每个复合像素(1，1)至(3，3)可以包括以3×3矩阵布置的子复合像素102。对于复合像素(1，1)至(3，3)中的每一个，布置在位置(1，1)、(1，2)、(1，3)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(3，1)、(3，2)和(3，3)处的子复合像素102被称为子复合像素(1，1)、子复合像素(1，2)、子复合像素(1，3)、子复合像素(2，1)、子复合像素(2，2)、子复合像素(2，3)、子复合像素(3，1)、子复合像素(3，2)和子复合像素(3，3)。
复合像素(1，1)至(3，3)的复合光调制特性可以由与其对应的子复合像素(1，1)至(3，3)来实现。可以基于复合像素(1，1)至(3，3)的复合光调制特性来确定子复合像素(1，1)至(3，3)的复合光调制特性(S200)。例如，可以基于复合像素(1，1)至(3，3)的调制相位器来计算(获得)复合像素(1，1)至(3，3)的子复合像素(1，1)至(3，3)的子相位器。子相位器可以与三相单元相位器平等。例如，单元相位器可以表示为ej0π、和/>子相位器之和可以与调制相位器相同。例如，调制相位器可以分成子相位器。复合像素(1，1)至(3，3)中的每一个的调制相位器和子复合像素(1，1)至(3，3)的子相位器之和可以用下面的等式2表示。
[等式2]
这里，B(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的振幅，θ(m，n)是布置在位置(m，n)处的复合像素的相位，B1(m，n)是具有0°相位的子复合像素的振幅之和，B2(m，n)是具有120°相位的子复合像素的振幅之和，并且B3(m，n)是具有240°相位的子复合像素的振幅之和。
可以确定布置在位置(m，n)处的复合像素101的子复合像素(1，1)至(3，3)的子相位器，使得相位和振幅具有点对称性。子复合像素(1，1)、(3，3)、(1，3)、(3，1)和(2，2)可以具有第一相位和第一振幅。例如，第一相位可以是0°，并且第一振幅可以表示为子复合像素(1，2)和(3，2)可以具有第二相位和第二振幅。例如，第二相位可以是120°，并且第二振幅可以表示为/>子复合像素(2，1)和(2，3)可以具有第三相位和第三振幅。例如，第三相位可以是240°，并且第三振幅可以表示为/>
在图6中，子复合像素102中所示的相位器可以分别是与其对应的子复合像素102的子相位器。当子复合像素(1，1)至(3，3)的相位和振幅具有点对称性时，从复合光调制元件120输出的全息图的噪声，例如共轭噪声或零阶噪声，可以被减少或消除。
参考图5和图7，可以从子复合像素102当中选择重叠目标像素至/>(S300)。在图7中，由/>至/>引用的子复合像素102被称为重叠目标像素/>至/>重叠目标像素/>至可以布置在不同的复合像素101中，可以具有相同的相位，并且可以是彼此相邻的子复合像素102。当形成共价键型复合像素组G2时，具有相同附图标记的重叠目标像素/>至/>可以彼此重叠。为了简化说明，主要针对图7的复合像素(2，2)来描述操作S300。
复合像素(2，2)的子复合像素(1，1)、复合像素(1，1)的子复合像素(3，3)、复合像素(1，2)的子复合像素(3，1)和复合像素(2，1)的子复合像素(1，3)可以是彼此相邻并具有0°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(1，2)和复合像素(1，2)的子复合像素(3，2)可以是彼此相邻并具有120°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(1，3)、复合像素(1，2)的子复合像素(3，3)、复合像素(1，3)的子复合像素(3，1)和复合像素(2，3)的子复合像素(1，1)可以是彼此相邻并具有0°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(2，1)和复合像素(2，1)的子复合像素(2，3)可以是彼此相邻并具有240°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(2，3)和复合像素(2，3)的子复合像素(2，1)可以是彼此相邻并具有240°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(3，1)、复合像素(2，1)的子复合像素(3，3)、复合像素(3，1)的子复合像素(1，3)和复合像素(3，2)的子复合像素(1，1)可以是彼此相邻并具有0°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(3，2)和复合像素(3，2)的子复合像素(1，2)可以是彼此相邻并具有120°相位的重叠目标像素(/>)。
复合像素(2，2)的子复合像素(3，3)、复合像素(2，3)的子复合像素(3，1)、复合像素(3，2)的子复合像素(1，3)和复合像素(3，3)的子复合像素(1，1)可以是彼此相邻并具有0°相位的重叠目标像素(/>)。
至/>重叠目标像素(/>至/>)可以以与/>至/>重叠目标像素(/>至/>)相同的方式来选择。
参考图5和图8，当重叠目标像素至/>(图7的/>至/>)彼此重叠时，可以生成共价键型复合像素组G2。重叠目标像素/>至/>(图7的/>至/>)可以彼此重叠，以生成/>至重叠像素(/>至/>)。具有相同附图标记的重叠目标像素可以彼此重叠以生成一个重叠像素。一个重叠像素可以具有与生成该重叠像素的重叠目标像素相同的附图标记。例如，当图7的/>重叠目标像素/>彼此重叠时，可以生成/>重叠像素(/>)。/>至/>重叠像素(/>至/>)可以是构成复合像素101的子复合像素102的一部分。
至/>重叠像素(/>至/>)的复合光调制特性可以表示为子复合像素(即，生成重叠像素的重叠目标像素/>至/>(图7的/>至/>))的子相位器之和。/>至/>重叠像素(至/>)的相位可以与生成重叠像素的重叠目标像素(图7的/>至/>)的相位相同。/>至重叠像素(/>至/>)的振幅可以与生成重叠像素的重叠目标像素(图7的/>至/>)的振幅之和相同。包括生成一个重叠像素的重叠目标像素的复合像素101可以共享该重叠像素。例如，一个重叠像素可以是以3×3矩阵布置的子复合像素102之一，该子复合像素102构成复合像素101，该复合像素101包括生成重叠像素的每个重叠目标像素。在下文中，基于复合像素(2，2)描述操作S400。
当复合像素(2，2)的子复合像素(1，1)、复合像素(1，1)的子复合像素(3，3)、复合像素(1，2)的子复合像素(3，1)和复合像素(2，1)的子复合像素(1，3)彼此重叠时，可以生成重叠像素(/>)。/>重叠像素(/>)的相位可以是0°。/>重叠像素(/>)的振幅可以表示为/>复合像素(2，2)、复合像素(1，1)、复合像素(1，2)和复合像素(2，1)可以共享/>重叠像素(/>)。
当复合像素(2，2)的子复合像素(1，2)和复合像素(1，2)的子复合像素(3，2)彼此重叠时，可以生成重叠像素(/>)。/>重叠像素(/>)的相位可以是120°。/>重叠像素()的振幅可以表示为/>复合像素(2，2)和复合像素(1，2)可以共享/>重叠像素(/>)。
当复合像素(2，2)的子复合像素(1，3)、复合像素(1，2)的子复合像素(3，3)、复合像素(1，3)的子复合像素(3，1)和复合像素(2，3)的子复合像素(1，1)彼此重叠时，可以生成重叠像素(/>)。/>重叠像素(/>)的相位可以是0°。/>重叠像素(/>)的振幅可以表示为/>复合像素(2，2)、复合像素(1，2)、复合像素(1，3)和复合像素(2，3)可以共享/>重叠像素(/>)。
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当复合像素(2，2)的子复合像素(3，1)、复合像素(2，1)的子复合像素(3，3)、复合像素(3，1)的子复合像素(1，3)和复合像素(3，2)的子复合像素(1，1)彼此重叠时，可以生成重叠像素(/>)。/>重叠像素(/>)的相位可以是0°。/>重叠像素(/>)的振幅可以表示为/>复合像素(2，2)、复合像素(2，1)、复合像素(3，1)和复合像素(3，2)可以共享/>重叠像素(/>)。
当复合像素(2，2)的子复合像素(3，2)和复合像素(3，2)的子复合像素(1，2)彼此重叠时，可以生成重叠像素(/>)。/>重叠像素(/>)的相位可以是120°。/>重叠像素()的振幅可以表示为/>复合像素(2，2)和复合像素(3，2)可以共享/>重叠像素(/>)。
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在上述方法中，可以生成至/>重叠像素(/>至/>)。复合像素(1，1)和(1，2)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(1，2)和(1，3)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(1，1)和(2，1)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(1，3)和(2，3)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(2，1)和(3，1)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(2，3)和(3，3)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(3，1)和(3，2)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。复合像素(3，2)和(3，3)可以共享/>和/>重叠像素(/>和/>)。
根据示例实施例的复合光调制元件120可以具有与子复合像素102的振幅和相位具有点对称性的情况基本相同的效果，而每个复合像素101包括以3×3矩阵布置的子复合像素102。例如，在复合光调制元件120中，共轭噪声或零阶噪声可以减少或者可以基本上不生成。
复合光调制元件120的分辨率可以由复合像素101的密度确定。对于非耦合型复合像素组G1，复合像素101可以彼此不共享，并且可以包括以3×3矩阵布置的子复合像素102。例如，为了定义以m×n矩阵布置的复合像素101，需要子复合像素102的(3·m×3·n)像素。
对于包括共价键型复合像素组G2的示例实施例的复合光调制元件120，虽然包括以3×3矩阵布置的子复合像素102，但是每个复合像素101可以共享一些子复合像素，即重叠像素(至/>)。例如，以m×n矩阵布置的复合像素101可以由子复合像素102的(3·m-(m-1))×(3·n-(n-1))(即，(2·m+1)×(2·n+1))像素来定义。
当包括非耦合型复合像素组G1的复合光调制器的显示区域(布置复合像素101的区域)的尺寸与包括共价键型复合像素组G2的示例实施例的复合光调制元件120的显示区域的尺寸相同时，本公开的复合光调制元件120可以包括比包括非耦合型复合像素组G1的复合光调制器更多的复合像素101。因此，本公开的复合光调制元件120的分辨率可以高于包括非耦合型复合像素组G1的复合光调制器的分辨率。
图9是根据示例实施例的图1的复合光调制元件120的截面图。图10示出了穿过图9的复合光调制元件120A的光。图11是图9的GP板130的截面图。
参考图9和图10，可以提供复合光调制元件120A。复合光调制元件120A可以包括参考图2至图8描述的共价键型复合像素组G2。因此，复合光调制元件120A可以包括复合像素101，复合像素101具有子复合像素102并共享一些子复合像素，即重叠像素。复合光调制元件120A可以包括第一偏振板121、第一基板122、薄膜晶体管(TFT)层123、子像素电极124、液晶层125、公共电极层126、滤色器127、绝缘层128、黑矩阵129、GP板130、第二基板131和第二偏振板132。第一偏振板121和第二偏振板132可以布置成彼此面对。
第一光L1可以入射到第一偏振板121上。第一光L1可以是从复合光调制元件120A的外部入射到复合光调制元件120A上的光。第一偏振板121可以将入射在复合光调制元件120A上的第一光L1转换成圆偏振的第二光L2。例如，第二光L2可以是右圆偏振的。
第一基板122、TFT层123、子像素电极124、液晶层125和公共电极层126可以设置在第一偏振板121和第二偏振板132之间。第一基板122、TFT层123、子像素电极124、液晶层125和公共电极层126可以沿从第一偏振板121到第二偏振板132的方向顺序布置。
第一基板122可以是透明基板。例如，第一基板122可以是玻璃基板。TFT层123可以包括TFT。TFT可以布置在每个子复合像素中。子像素电极124可以分别电连接到TFT。在TFT的控制下，电压可以施加到子像素电极124。公共电极层126可以包括透明电极。例如，公共电极层126可以包括氧化铟锡(ITO)。液晶层125可以包括例如扭曲向列液晶(twistednematic liquid crystal，TNLC)。
TFT层123、子像素电极124、液晶层125和公共电极层126可以被称为振幅调制器。振幅调制器可以通过控制液晶层125中的液晶对准(liquid crystal alignment)来调节每个子复合像素的第二光L2的振幅。子复合像素的振幅调制特性可以与参考图2至图8描述的基本相同。液晶层125中的液晶对准可以通过施加到液晶层125的电场来调节。施加到液晶层125的电场可以通过子像素电极124和公共电极层126之间的电压差来调节。当公共电极层126具有单个电压时，施加到液晶层125的电场可以通过施加到子像素电极124的电压来调节。施加到子像素电极124的电压可以通过包括在TFT层123中的TFT来调节。
滤色器127可以设置在振幅调制器和第二偏振板132之间。滤色器127可以各自接收第二光L2并发射对应于通过波长带的光。从滤色器127发射的光可以被称为第三光L3。当液晶层125包括TNLC时，第三光L3可以是左圆偏振的。在一个示例中，第三光L3的部分可以是右圆偏振的。第三光L3的右圆偏振的部分可以是噪声。滤色器127可以布置在平行于公共电极层126的方向上。滤色器127可以彼此分隔开。滤色器127可以包括各种类型的不同滤色器。例如，滤色器127可以包括透射红光的过滤器、透射绿光的过滤器和透射蓝光的过滤器。可以根据需要设置滤色器127的布置图案。
黑矩阵129可以设置在滤色器127之间。黑矩阵129可以通过阻挡光来防止子复合像素之间的串扰。
绝缘层128可以填充在提供黑矩阵129之后留下的滤色器127之间的空间。面向公共电极层126的绝缘层128的表面可以设置在与面向公共电极层126的滤色器127的表面基本相同的高度。例如，面向公共电极层126的绝缘层128的表面可以与面向公共电极层126的滤色器127的表面共面。
GP板130可以设置在滤色器127和第二偏振板132之间。然而，在另一示例中，GP板130可以设置在滤色器127和公共电极层126之间。GP板130可以接收第三光L3，并为每个子复合像素调制第三光L3的相位。例如，GP板130可以将穿过一些子复合像素的第三光L3的相位改变120°，将穿过一些其他子复合像素的第三光L3的相位改变240°，将穿过一些其他子复合像素的第三光L3的相位改变360°。GP板130可以被称为相位调制器。GP板130的相位调制特性可以更少受波长的影响或者可以基本不受波长的影响。例如，对于具有不同波长的光，GP板130可以具有基本相同的相位调制特性。GP板130的相位调制特性可以与参考图2至图8描述的特性基本相同。GP板130可以改变第三光L3的偏振方向。例如，GP板130可以接收左圆偏振的第三光L3并发射右圆偏振的第四光L4。在一个示例中，当GP板130接收右圆偏振的第三光L3的部分时，第四光L4的部分可以是左圆偏振的。第四光L4的左圆偏振的部分可以是噪声。
参考图11，GP板130可以包括子基板130a、光学对准层130b、第一固化液晶层130c、第二固化液晶层130d、第三固化液晶层130e和第四固化液晶层130f。子基板130a、光学对准层130b、第一固化液晶层130c、第二固化液晶层130d、第三固化液晶层130e和第四固化液晶层130f可以沿从第一偏振板121到第二偏振板132的方向顺序布置。子基板130a可以支撑光学对准层130b到第四固化液晶层130f。
光学对准层130b可以被配置为使得第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f具有所需的液晶对准。当GP板130包括第一至第四各向异性材料层而不是第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f时，可以不设置光学对准层130b。类似于第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f，第一至第四各向异性材料层可以沿从第一偏振板121至第二偏振板132的方向顺序布置。
第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f可以各自包括固化液晶。第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f中的每一个的固化液晶可以具有所需的扭曲角。扭曲角可以是沿第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f的厚度方向布置的液晶的对准角差。第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f可以调制穿过其中的第三光L3的相位。第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f的相位调制特性可以由液晶的扭曲角和第一至第四固化液晶层130c、130d、130e和130f的厚度来确定。第一固化液晶层130c的液晶的扭曲角和第四固化液晶层130f的液晶的扭曲角可以具有基本相同的大小，但是可以具有相反的方向。第一固化液晶层130c的厚度和第四固化液晶层130f的厚度可以彼此基本相同。第二固化液晶层130d的液晶的扭曲角和第三固化液晶层130e的液晶的扭曲角可以具有基本相同的大小，但是可以具有相反的方向。第二固化液晶层130d的厚度和第三固化液晶层130e的厚度可以彼此基本相同。
返回参考图9和图10，第二基板131可以支撑GP板130、滤色器127、黑矩阵129、绝缘层128和公共电极层126。第二基板131可以是透明基板。例如，第二基板131可以是玻璃基板。在一个示例中，在形成复合光调制元件120A的工艺中，在TFT层123和子像素电极124形成在第一基板122上之后，GP板130和滤色器127、黑矩阵129、绝缘层128和公共电极层126形成在第二基板131上，第一基板122和第二基板131布置成允许子像素电极124和公共电极层126彼此分隔开，并且可以执行在子像素电极124和公共电极层126之间注入液晶的工艺。
第二偏振板132可以可选地使具有所需偏振的光通过。例如，第二偏振板132可以通过右圆偏振的光，并阻挡左圆偏振的光。因此，第二偏振板132可以接收第四光L4，以阻挡作为噪声的左圆偏振的第四光L4的部分，并且仅使右圆偏振的第四光L4通过。穿过第二偏振板132的第四光L4可以被称为第五光L5。
因此，可以提供上面参考图2至图8描述的包括共价键型复合像素组G2的复合光调制元件120A。
当通过其中相位调制器和振幅调制器分开制造并且彼此组合的方法形成复合光调制元件时，构成子复合像素的相位调制器的子像素和振幅调制器的子像素可能难以容易地对准。此外，由于用于支撑滤色器127的第二基板131布置在振幅调制器和相位调制器之间，相位调制器和振幅调制器之间的距离可以增加到受振幅调制器的衍射影响的程度。例如，即使当振幅调制器的子像素和相位调制器的子像素对准时，1阶或更高的衍射光可能不会穿过彼此对应的振幅调制器的子像素和相位调制器的子像素。例如，当穿过振幅调制器的一个子像素的光被衍射时，该光可以穿过与对应于振幅调制器的一个子像素的相位调制器的一个子像素相邻的子像素。在这种情况下，复合光调制元件可能难以具有所需的复合光调制特性。
由于根据示例实施例的相位调制器被布置成紧邻滤色器127，因此可以促进振幅调制器的子像素和相位调制器的子像素之间的对准。此外，由于振幅调制器和相位调制器布置在第一基板122和第二基板131之间，振幅调制器和相位调制器之间的距离可以减小。复合光调制元件120A可以更少地受到振幅调制器的光衍射的影响。因此，复合光调制元件120A可以具有所需的和改进的复合光调制特性。
图12和图13是根据示例实施例的图1的复合光调制元件120的截面图。为了简化说明，省略了与参考图9和图10给出的描述基本相同的描述。
参考图12和图13，可以提供复合光调制元件120B。代替GP板130，复合光调制元件120B可以包括相位调制图案133作为相位调制器。
相位调制图案133可以各自具有对应于相位调制特性的厚度。具有相同相位调制特性的相位调制图案133可以具有相同的厚度，而具有不同相位调制特性的相位调制图案133可以具有不同的厚度。然而，为了解释的简洁，相位调制图案133被示为具有相同的厚度。例如，相位调制图案133可以包括氧化硅(SiO2)。
相位调制图案133可以接收第三光L3，并为每个子复合像素调制第三光L3的相位。相位调制图案133的相位调制特性可以与参考图2至图8描述的基本相同。相位调制图案133可以改变第三光L3的偏振方向。例如，相位调制图案133可以发射右圆偏振的第四光L4。在一个示例中，第四光L4的部分可以是左圆偏振的。第四光L4的左圆偏振的部分可以是噪声。
根据示例实施例，振幅调制器的子像素和相位调制器的子像素之间的对准可以更容易，并且复合光调制元件120B可以更少地受到振幅调制器的光衍射的影响。因此，复合光调制元件120B可以具有所需的和改进的复合光调制特性。
图14是根据示例实施例的全息显示设备1010的概念图。为了简化说明，省略了与参考图1至图8给出的描述基本相同的描述。
参考图14，可以提供全息显示设备1010。全息显示设备1010可以包括背光单元1100、傅立叶透镜1200和复合光调制器1300。复合光调制器1300可以包括复合光调制元件1310和处理器1320。复合光调制器1300可以与参考图1至图8描述的复合光调制器100基本相同。
背光单元1100可以发射相干光。例如，背光单元1100可以包括激光二极管以提供具有高相干性的光。然而，实施例不限于此，并且背光单元1100可以包括被配置为发射具有空间相干性的光的任何光源。此外，背光单元1100还可以包括光学系统，该光学系统被配置为通过放大从激光二极管发射的光来生成具有均匀强度分布的准直平行光。因此，背光单元1100可以向复合光调制元件1310的整个区域提供具有空间均匀强度分布的平行相干光。
傅立叶透镜1200可以聚焦全息图像或空间中的图像。例如，在傅立叶透镜1200的焦平面上再生全息图像，并且用户的眼睛E可以位于焦平面上，从而可以观看全息图像。尽管傅立叶透镜1200被示出为设置在复合光调制元件1310的光入射表面上，例如，在背光单元1100和复合光调制元件1310之间，但是傅立叶透镜1200的位置不限于此。例如，傅立叶透镜1200可以设置在复合光调制元件1310的光出射表面上。
全息显示设备1010的分辨率可以基于复合光调制元件1310的分辨率来确定。由于复合光调制元件1310具有高分辨率，根据示例实施例的全息显示设备1010的分辨率特性可以被提高。此外，根据示例的全息显示设备1010可以具有相对更大的视窗。在下文中，描述根据示例实施例的全息显示设备1010的视窗。
图15示出了当仅使用空间振幅光调制器而没有相位调制(传统振幅全息图)时，或者当子复合像素的相位和振幅不是点对称的时，在不采用示例实施例的复合调制的情况下，在图14的傅立叶透镜1200的焦平面上形成的光的分布。
参考图15，0阶噪声N0可以形成在傅立叶透镜1200的焦平面的中心处，即，在傅立叶透镜1200的光轴上。零阶噪声N0可以作为入射在包括空间光调制器的振幅调制器上的光的一部分而生成，该光的一部分透射振幅调制器而不被衍射。
由于高阶衍射而在0阶噪声N0附近生成的高阶噪声N1以格子形式规则地形成。高阶噪声N1可能是由由于振幅调制器的规则像素结构和/或布线结构而衍射的光的干涉生成的，而不是由全息图图案生成的。
0阶和高阶噪声N0和N1是由于振幅调制器和相干激光光源的物理内部结构而生成的，并且与振幅调制器所表示的全息图图案无关，因此，0阶和高阶噪声N0和N1的位置可以固定在傅立叶透镜1200的焦平面上。
全息图像S的位置可以由相位调制器和振幅调制器定义的全息图图案来确定。可以形成全息图图案以在不存在0阶和高阶噪声N0和N1的位置处再生全息图像S。例如，相位调制器可以生成具有全息图图案的棱镜图案。可以基于由处理器1320添加到包括全息图像S信息的CGH数据的棱镜相位来生成棱镜图案。全息图像S可以偏离光轴再生(离轴型再生)。因此，再生的全息图像S可以与0阶和高阶噪声N0和N1分隔开。根据需要，可以采用作为避免0阶和高阶噪声N0和N1的方法的离轴型再生。
通过使用离轴方法，全息图像S可以在对角线方向上与0阶噪声N0分隔开。对于离轴方法，相对于0阶噪声N0，可以在与全息图像S相反的一侧一起生成复共轭图像S*。复共轭图像可以被称为共轭噪声。由于相对于高阶噪声N1在对角线方向上的高阶衍射，可以一起生成全息图像S1及其复共轭图像S1*。
视窗VW是全息图像S所在的区域。视窗VW的尺寸可能受到0阶和高阶噪声N0和N1、复共轭图像S*以及全息图像S1和复共轭图像S1*的限制。
图16示出根据示例实施例的全息显示设备1010在傅立叶透镜1200的焦平面上形成的光的分布。
在示例实施例的复全息图中，由于0阶DC被在0阶中结构上点对称的三相(0°、120°和240°)调制偏移，所以不会生成0阶噪声(图15的N0)和共轭噪声(图15的S*)。由于没有生成共轭噪声(图15的S*)，所以可能不会生成高阶衍射的共轭噪声(图15的S1*)。
随着限制视窗VW尺寸的因素减少，视窗VW可以扩大。因此，示例实施例可以提供具有相对大的视窗的全息显示设备1010。
图17是示出根据示例实施例的全息显示设备1020的概念图。图18是示出图17的抗衍射膜1400的概念图。为了简化说明，省略了与参考图14给出的描述基本相同的描述。
参考图17，与图14的全息显示设备1010不同，全息显示设备1020还可以包括抗衍射膜1400。抗衍射膜1400可以被设置为面对复合光调制元件1310的光出射表面。可以向抗衍射膜1400提供多个光束。光束可以从参考图1至图8描述的复合光调制元件1310的每个子复合像素发射。
参考图18，抗衍射膜1400可以包括光导层1410和栅格层1420。光导层1410可以设置在栅格层1420和复合光调制元件1310之间。光导层1410可以平行于复合光调制元件1310的光出射表面设置。栅格层1420可以设置在光导层1410的上表面上，其中该光导层1410的上表面设置在复合光调制元件1310的相对侧。抗衍射膜1400还可以包括基板1430，用于支撑光导层1410和栅格层1420不被弯曲。基板1430可以设置在光导层1410的下表面上。然而，当光导层1410被支撑而不弯曲时，可以省略基板1430。在一个示例中，光导层1410可以比基板1430薄得多。例如，虽然基板1430的厚度可以是大约0.5mm至大约1mm，但是光导层1410的厚度可以是大约1μm至大约5μm。基板1430可以包括硬质玻璃或透明聚合物材料，并且光导层1410可以包括比基板1430具有更高折射率的透明材料，以在其中透射光。
栅格层1420可以在垂直于栅格层1420的上表面的方向上发射从光导层1410入射到其上的光的部分，并且可以反射除了在垂直方向上入射的光之外的光，以朝向光导层1410倾斜前进。栅格层1420可以形成为各种类型的表面光栅或体光栅。表面光栅可以包括例如衍射光学元件(diffractive optical element，DOE)，诸如二元相位光栅、闪耀光栅等。此外，体光栅可以包括例如全息光学元件(holographic optical element，HOE)、GP光栅、布拉格偏振光栅、全息形成的聚合物分散液晶(holographically formed polymerdispersed liquid crystal，H-PDLC)等。这种体光栅可以包括具有不同折射率的材料的周期性精细图案。根据构成栅格层1420的周期性光栅图案的尺寸、高度、周期、占空比、形状等，栅格层1420衍射入射光以引起相消干涉和相长干涉，从而改变入射光的行进方向。
栅格层1420可以透射在平行于栅格层1420的上表面的法线的方向上垂直或倾斜入射在其下表面上的光束当中的0阶衍射光束，并且反射1阶衍射光束以朝向光导层1410倾斜行进。光导层1410可以被配置为通过全反射沿光导层1410的内部传播倾斜地来自栅格层1420的光束。因此，1阶衍射光束可以沿光导层1410的内部行进，同时在光导层1410的下表面和上表面之间被全反射。例如，如箭头所示，+1阶衍射光束可以在光导层1410的右方向上行进，而-1阶衍射光束可以在光导层1410的左方向上行进。尽管代表性地示出了向左行进的-1阶衍射光束和向右行进的+1阶衍射光束，但是1阶衍射光束可以相对于栅格层1420的入射位置在所有径向方向上行进。
1阶衍射光束可以从光导层1410的下表面被栅格层1420全反射，然后倾斜入射到光导层1410的上表面上。尽管1阶衍射光束的一部分再次从光导层1410的上表面全反射，但是1阶衍射光束的剩余部分被栅格层1420衍射，并且在平行于栅格层1420的上表面的法线的方向上出射。因此，从栅格层1420出射的光束可以包括通过0阶衍射输出的光束L0和通过1阶衍射输出的光束L1。尽管通过±1阶衍射输出的光束-L1和+L1被代表性地一个接一个地示出在通过0阶衍射输出的光束L0的左侧和右侧，但是通过1阶衍射输出的光束L1可以沿通过0阶衍射输出的光束L0的周边连续布置。从沿垂直于栅格层1420的上表面的方向的视角，通过1阶衍射输出的光束L1可以具有围绕通过0阶衍射输出的光束L0的环形形状。为此，栅格层1420可以被配置为能够在所有方向上衍射入射光的二维光栅膜。根据另一示例实施例，栅格层1420可以通过堆叠方向彼此正交的两个一维光栅膜来配置。在这种情况下，例如，光束可以被水平方向上的一维光栅膜在水平方向上放大并输出，并且光束可以被垂直方向上的一维光栅膜在垂直方向上放大，从而可以最终输出环形形状的光束L1。
通过1阶衍射输出的光束L1可以至少部分地与通过0阶衍射输出的光束L0重叠。通过1阶衍射输出的光束L1与通过0阶衍射输出的光束L0重叠的程度可以根据光导层1410的厚度而变化。随着光导层1410的厚度增加，通过1阶衍射输出的光束L1和通过0阶衍射输出的光束L0之间的间隔可以增加。可以选择光导层1410的最大厚度，使得通过1阶衍射输出的光束L1的边界与通过0阶衍射输出的光束L0的边界匹配。
如上所述，从复合光调制元件1310入射到抗衍射膜1400上的每个光束Li在穿过抗衍射膜1400时可以被分成通过0阶衍射输出的光束L0和通过1阶衍射输出的光束L1。通过对光束求和可以看到一个放大的光束。结果，抗衍射膜1400可以用于放大从复合光调制器1300入射到抗衍射膜1400上的每个光束Li的光束直径。例如，从复合光调制元件1310入射到抗衍射膜1400上的每个光束Li可以具有第一光束直径W1，并且在穿过抗衍射膜1400时被放大的光束可以具有比第一光束直径W1大的第二光束直径W2。第一光束直径W1可以由包括在复合光调制元件1310中的空间光调制器的物理光栅结构来确定。对于由空间光调制器的布线形成的光栅结构，第一光束直径W1可以与布线之间的距离基本相同。对于由分离空间光调制器的像素的黑掩模形成的光栅结构，第一光束直径W1可以与黑掩模之间限定的开口的尺寸基本相同。
被抗衍射膜1400放大的光束的第二光束直径W2可以根据通过0阶衍射输出的光束L0与通过1阶衍射输出的光束L1重叠的程度而变化。例如，被抗衍射膜1400放大的光束的第二光束直径W2可以由光导层1410的厚度确定。例如，可以选择光导层1410的厚度，使得被抗衍射膜1400放大的光束的第二光束直径W2大于包括在复合光调制元件1310中的空间光调制器的像素尺寸。
空间光调制器可以包括光不透射通过的区域。例如，光不透射通过的区域可以包括设置有用于驱动像素的布线和用于分离像素的黑掩模的区域。因此，在从空间光调制器发射的光束之间可能存在没有图像信息的间隙。光束之间的间隙可以增加高阶衍射图案的强度。随着实施例的抗衍射膜1400增加光束的光束直径，高阶衍射图案的强度可以降低，并且最终高阶衍射图案可以被去除。
通过0阶衍射输出的光束L0的强度大于通过1阶衍射输出的光束L1的强度。因此，被抗衍射膜1400放大的光束可以具有近似类似于高斯分布的形状，其中强度从光束的中心向外围部分减小。由于放大光束具有大于第一光束直径W1的光束直径和其中强度从中心到外围部分减小的分布，在傅立叶透镜1200的焦平面上生成的高阶噪声(图15的N1)和由高阶噪声(图15的N1)生成的全息图像(图15的S1)可以被减少或者可以不生成。例如，可以减少限制视窗尺寸的因素。因此，视窗可以被放大。
图19是根据实施例的全息显示设备1030的概念图。图20示出了图19的棱镜阵列1500。图21示出了图19的复合光调制器1300的复合像素。为了简化说明，省略了与参考图14给出的描述基本相同的描述。
参考图19，可以提供全息显示设备1030。全息显示设备1030还可以包括棱镜阵列1500。棱镜阵列1500可以设置在复合光调制元件1310的光出射表面上。棱镜阵列1500可以包括多个棱镜，用于允许光在不同方向上行进。
参考图20，棱镜阵列1500可以被划分成二维布置的多个单元区域1502。每个单元区域1502可以包括多个棱镜P1、P2和P3，这些棱镜被配置为允许光在不同方向上行进。因此，棱镜阵列1500可以包括重复布置的棱镜P1、P2和P3。例如，在棱镜P1、P2和P3当中，第一棱镜P1可以被配置为将光的行进方向改变为第一方向，第二棱镜P2可以被配置为将光的行进方向改变为不同于第一方向的第二方向，并且第三棱镜P3可以被配置为将光的行进方向改变为不同于第一和第二方向的第三方向。
尽管每个单元区域1502被示为包括以1×3矩阵布置的棱镜P1、P2和P3，但是本公开不限于此。根据全息显示设备1030同时提供的不同视点的全息图像的数量，可以不同地选择每个单元区域1502中的棱镜布置。例如，当全息显示设备1030在水平方向上提供四个不同视点的全息图像时，每个单元区域1502可以包括1×4矩阵的棱镜。此外，当全息显示设备1030在水平和垂直方向上提供四个不同视点的全息图像时，每个单元区域1502可以包括2×2矩阵的棱镜。
参考图21，复合光调制元件1310可以包括二维布置的多个单元区域1302。复合光调制元件1310的每个单元区域1302的布置格式可以具有与棱镜阵列1500的单元区域1502相同的布置格式。例如，当棱镜阵列1500的每个单元区域1502包括1×3矩阵的棱镜P1、P2和P3时，复合光调制元件1310的每个单元区域1302可以包括以1×3矩阵布置的复合像素X1、X2和X3。棱镜阵列1500的棱镜P1、P2和P3可以一对一地对应于复合光调制元件1310的复合像素。
在一个示例中，复合像素X1、X2和X3可以操作来再生具有不同视点的全息图像。例如，在复合像素X1、X2和X3当中，第一复合像素X1可以操作来再生第一视点的全息图像，第二复合像素X2可以操作来再生不同于第一视点的第二视点的全息图像，并且第三复合像素X3可以操作来再生不同于第一和第二视点的第三视点的全息图像。
处理器1320可以被配置为向第一复合像素X1提供第一视点的全息图像的第一全息图数据信号，向第二复合像素X2提供第二视点的全息图像的第二全息图数据信号，并且向第三复合像素X3提供第三视点的全息图像的第三全息图数据信号。
尽管每个单元区域1302被示出为例如包括1×3矩阵的复合像素，但是实施例不限于此。每个单元区域1302中的复合像素的布置可以根据由全息显示设备1030同时提供的不同视点的全息图像的数量而不同地选择。例如，当全息显示设备1030在水平方向上提供四个不同视点的全息图像时，每个单元区域1302可以包括1×4矩阵的复合像素。此外，当全息显示设备1030在水平和垂直方向上提供四个不同视点的全息图像时，每个单元区域1302可以包括2×2矩阵的复合像素。
根据示例实施例，全息显示设备1030可以同时再生多个视点的全息图像。
图22是根据示例实施例的全息显示设备1040的概念图。为了简化说明，省略了与参考图17和图18以及图19至图21给出的描述基本相同的描述。
参考图22，可以提供全息显示设备1040。全息显示设备1040可以包括参考图19至图21描述的全息显示设备1030和参考图17和图18描述的抗衍射膜1400。
在全息显示设备1040中，抗衍射膜1400可以设置在棱镜阵列1500的出射表面上。
示例实施例可以提供防止噪声的生成并同时再生多个视点的全息图像的全息显示设备1040。
图23是根据示例实施例的透视显示设备2000的概念图。图24是图23的电子单元和组合器的概念图。
参考图23，可以提供透视显示设备2000。例如，透视显示设备2000可以是眼镜型增强现实设备。透视显示设备2000可以包括镜腿对2100、镜架2200、电子单元2300和组合器对2400。镜腿对2100可以连接到镜架2200的两个端部。镜腿对2100可以挂在用户的耳朵上。
镜架2200可以包括孔对。组合器对2400可以分别插入孔对中。当用户佩戴透视显示设备2000时，用户的双眼可以分别面对组合器对2400。
参考图24，电子单元2300可以包括全息显示设备2310、非球面透镜2320、偏振分束器2330、第一自由曲面透镜2340、投影光学系统2350和第二自由曲面透镜2360。在一个示例中，电子单元2300还可以包括能够跟踪用户瞳孔位置的眼睛跟踪器。
全息显示设备2310可以生成并发射包括全息图像信息的全息图像光。全息显示设备2310可以是上述全息显示设备1010、1020、1030和1040中的任何一个。
非球面透镜2320、偏振分束器2330和第一自由曲面透镜2340可以设置在全息显示设备2310和投影光学系统2350之间，并且可以将全息图像光透射到投影光学系统2350。
全息显示设备2310和投影光学系统2350之间的光学系统可以根据需要配置。例如，可以省略非球面透镜2320、偏振分束器2330或第一自由曲面透镜2340中的至少一个，或者可以另外提供其他光学元件。
投影光学系统2350可以向组合器对2400中的每一个提供全息图像光。投影光学系统2350可以由机械或非机械方法驱动，以调节全息图像光到达的组合器对2400中的每一个上的图像的位置。第二自由曲面透镜2360可以设置在投影光学系统2350和组合器对2400中的每一个之间的全息图像光的光路上。
可以根据需要配置投影光学系统2350和组合器对2400中的每一个之间的光学系统。例如，可以省略第二自由曲面透镜2360，或者可以另外提供其他光学元件。
全息图像光可以被组合器对2400中的每一个反射和聚焦。例如，由组合器对2400中的面向用户左眼的一个组合器聚焦的全息图像光可以聚焦在左区域SL中，由组合器对2400中的面向用户右眼的另一个组合器聚焦的全息图像光可以聚焦在右区域SR中。例如，左区域SL和右区域SR可以分别是左瞳孔所在的区域和右瞳孔所在的区域。实际图像光可以通过穿过组合器对2400到达用户的双眼。因此，用户可以同时看到全息图像和实际图像。
当全息显示设备2310的复合光调制元件包括分开制造的振幅调制器和相位调制器时，例如，当图9的第二基板131设置在振幅调制器和相位调制器之间时，复合光调制元件和投影光学系统2350之间的距离可以相对大。例如，复合光调制元件和投影光学系统2350之间的距离可以是大约30mm或更大。因此，可以增加透视显示设备的尺寸。
根据示例实施例的全息显示设备2310可以包括复合光调制元件，该复合光调制元件包括彼此相邻设置的振幅调制器和相位调制器。因此，复合光调制元件和投影光学系统2350之间的距离可以相对小。例如，复合光调制元件和投影光学系统2350之间的距离可以大于0并且小于或等于18mm。因此，透视显示设备可以被小型化。
示例实施例可以提供包括具有改进的对准状态的振幅调制器和相位调制器的复合光调制器、包括该复合光调制器的全息显示设备和透视显示设备。
示例实施例还可以提供更少受衍射影响的复合光调制器、包括该复合光调制器的全息显示设备和透视显示设备。
示例实施例还可以提供具有高分辨率和低噪声的复合光调制器、包括该复合光调制器的全息显示设备以及包括该全息显示设备的透视显示设备。
然而，实施例的效果不限于上述公开。
应当理解，本文描述的示例实施例应当被认为仅仅是描述性的，而不是为了限制的目的。每个示例实施例中的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
虽然已经参考附图描述了示例实施例，但是本领域普通技术人员将理解，可以在形式和细节上做出各种改变，而不脱离由所附权利要求及其等同物所限定的精神和范围。

Claims (21)

1.一种复合光调制器，包括：
第一偏振板；
第二偏振板；
振幅调制器，设置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之间；
相位调制器，设置在所述振幅调制器和所述第二偏振板之间；和
滤色器，设置在所述振幅调制器和所述相位调制器之间。
2.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器接触所述滤色器。
3.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器包括第一固化液晶层、第二固化液晶层、第三固化液晶层和第四固化液晶层，它们沿从所述第一偏振板朝向所述第二偏振板的方向顺序布置。
4.根据权利要求3所述的复合光调制器，其中，所述第一固化液晶层的第一扭曲角和所述第四固化液晶层的第四扭曲角具有相同的大小和相反的方向，并且
其中，所述第二固化液晶层的第二扭曲角和所述第三固化液晶层的第三扭曲角具有相同的大小和相反的方向。
5.根据权利要求4所述的复合光调制器，其中，所述第一固化液晶层的第一厚度和所述第四固化液晶层的第四厚度彼此相等，并且
其中，所述第二固化液晶层的第二厚度和所述第三固化液晶层的第三厚度彼此相等。
6.根据权利要求3所述的复合光调制器，还包括设置在所述滤色器和所述第一固化液晶层之间的光学对准层。
7.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器包括分别对应于所述滤色器的相位调制图案。
8.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述振幅调制器包括：
薄膜晶体管TFT层，包括TFT；
子像素电极，分别电连接到所述TFT；
公共电极层；和
液晶层，设置在所述公共电极层和所述子像素电极之间，并且
其中，所述子像素电极分别对应于所述滤色器。
9.根据权利要求8所述的复合光调制器，其中，所述液晶层包括扭曲向列液晶。
10.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述第一偏振板和所述第二偏振板透射相同方向上的圆偏振光。
11.根据权利要求1所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器和所述振幅调制器被配置为生成具有第一复合光调制特性的第一复合像素和具有第二复合光调制特性的第二复合像素，
其中，所述第一复合像素包括以3×3矩阵布置并被配置为实现所述第一复合光调制特性的第一子复合像素，
其中，所述第二复合像素包括以3×3矩阵布置并被配置为实现所述第二复合光调制特性的第二子复合像素，并且
其中，所述第一复合像素和所述第二复合像素共享包括在所述第一子复合像素和所述第二子复合像素中的第一重叠像素。
12.根据权利要求11所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器和所述振幅调制器还被配置为生成具有第三复合光调制特性的第三复合像素，
其中，所述第一重叠像素包括第一重叠像素，
其中，所述第三复合像素包括以3×3矩阵布置并被配置为实现所述第三复合光调制特性的第三子复合像素，
其中，所述第一复合像素、所述第二复合像素和所述第三复合像素共享所述第一重叠像素之一，并且
其中，所述第一重叠像素之一包括在所述第三子复合像素中。
13.根据权利要求12所述的复合光调制器，其中，所述相位调制器和振幅调制器还被配置为生成具有第四复合光调制特性的第四复合像素，
其中，所述第四复合像素包括以3×3矩阵布置并被配置为实现所述第四复合光调制特性的第四子复合像素，
其中，所述第一复合像素、所述第二复合像素、所述第三复合像素和所述第四复合像素共享所述第一重叠像素之一，并且
其中，所述第一重叠像素之一包括在所述第四子复合像素中。
14.根据权利要求13所述的复合光调制器，其中，所述第一复合像素和所述第四复合像素还共享包括在所述第一子复合像素和所述第四子复合像素中的第二重叠像素。
15.根据权利要求11所述的复合光调制器，其中，所述第一子复合像素的相位具有点对称性，并且
其中，所述第二子复合像素的相位具有点对称性。
16.一种全息显示设备，包括：
背光单元，被配置为提供具有相干性的光；
傅立叶透镜，被配置为聚焦所述光；和
复合光调制元件，设置在所述光的路径上，
其中，所述复合光调制元件包括：
第一偏振板；
第二偏振板；
振幅调制器，设置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之间；
相位调制器，设置在所述振幅调制器和所述第二偏振板之间；和
滤色器，设置在所述振幅调制器和所述相位调制器之间。
17.根据权利要求16所述的全息显示设备，其中，所述相位调制器接触所述滤色器。
18.根据权利要求16所述的全息显示设备，其中，所述相位调制器包括第一固化液晶层、第二固化液晶层、第三固化液晶层和第四固化液晶层，它们沿从所述第一偏振板朝向所述第二偏振板的方向顺序布置，
其中，所述第一固化液晶层的第一扭曲角和所述第四固化液晶层的第四扭曲角具有相同的大小和相反的方向，并且
其中，所述第二固化液晶层的第二扭曲角和所述第三固化液晶层的第三扭曲角具有相同的大小和相反的方向。
19.一种透视显示设备，包括：
全息显示设备，被配置为生成全息图像；
组合器，被配置为将所述全息图像与实际图像进行组合并提供组合图像；和
投影光学系统，被配置为将由所述全息显示设备提供的所述全息图像投影到所述组合器，
其中，所述全息显示设备包括：
背光单元，被配置为提供具有相干性的光；
傅立叶透镜，被配置为聚焦所述光；和
复合光调制元件，设置在所述光的路径上，并且
其中，所述复合光调制元件包括：
第一偏振板；
第二偏振板；
振幅调制器，设置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之间；
相位调制器，设置在所述振幅调制器和所述第二偏振板之间；和
滤色器，设置在所述振幅调制器和所述相位调制器之间。
20.根据权利要求19所述的透视显示设备，其中，所述复合光调制元件和所述投影光学系统之间的距离大于0且小于或等于18mm。
21.一种复合光调制器，包括：
第一偏振板；
第二偏振板；
振幅调制器，设置在所述第一偏振板和所述第二偏振板之间；
相位调制器，设置在所述振幅调制器和所述第二偏振板之间，所述相位调制器包括被配置为延迟入射光的相位的相位调制图案；和
滤色器，设置在所述振幅调制器和所述相位调制器之间。
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