KR101729670B1 - 선형적으로 평행하게 배열된 전극들에 기초한 가변 회절 소자를 포함한, ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치 - Google Patents

선형적으로 평행하게 배열된 전극들에 기초한 가변 회절 소자를 포함한, ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2차원 및/또는 3차원 이미지 내용 또는 이미지 시퀀스를 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치(10)에 관한 것이다. 광 변조 장치(10)는 광 변조기(12) 및 제어 장치(14)를 포함한다. 실질적으로 콜리메이트된 광 파동 장(16)의 위상 및/또는 진폭은 광 변조기(12)에 의해 광 변조기(12)의 위치에 따라 변화될 수 있다. 광 변조기(12)는 제어 장치(14)에 의해 제어될 수 있다. 본 발명에 따라 광 파동 장(16)의 전파 방향으로 볼 때 광 변조기(12) 후방에 하나 이상의 회절 장치(20, 38)가 배치된다. 회절 장치(20, 38)는 가변 회절 구조(22)를 갖는다. 광 변조기(12)에 의해 변화된 광 파동 장(16)이 상기 회절 구조(22)에 의해 가변적이고 미리 정해질 수 있는 방식으로 회절될 수 있다. 본 발명은 또한 디스플레이, 및 광 변조 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

선형적으로 평행하게 배열된 전극들에 기초한 가변 회절 소자를 포함한, ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치{LIGHT MODULATION DEVICE FOR A DISPLAY FOR REPRESENTING TWO AND/OR THREE DIMENSIONAL IMAGE CONTENT, COMPRISING VARIABLE DIFFRACTION ELEMENTS BASED ON LINEAR, PARALLEL ELECTRODES}
본 발명은 2차원 및/또는 3차원 이미지 내용 또는 이미지 시퀀스를 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치에 관한 것이다. 광 변조 장치는 광 변조기 및 제어 장치를 포함한다. 실질적으로 콜리메이트된(collimated) 광 파동 장의 위상 및/또는 진폭은 광 변조기에 의해 광 변조기의 위치에 따라 변화될 수 있다. 광 변조기는 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 본 발명은 또한 디스플레이, 및 광 변조 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
픽셀들의 매트릭스형 배치를 가진 광 변조기(Spatial Light Modulator, SLM)를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이가 공지되어 있다. 광 변조기는 예컨대 SLM과 상호 작용하는 광의 위상 또는 진폭 또는 위상 및 진폭(즉, 복소수 값)을 변화 또는 변조시킬 수 있는 광 변조기일 수 있다.
예시적으로만 WO 2005/060270 A1에 따른 오토스테레오 디스플레이(ASD)가 참고되며, 이 디스플레이에서는 한 명 이상의 관찰자의 현재 눈 위치가 검출되고, 스테레오스코픽 이미지들은 관찰자의 좌측 및 우측 눈의 방향으로 현재 눈 위치에 따라 편향된다. 이는 "백플레인 셔터" 장치에 의해 달성된다. 홀로그래픽 디스플레이와 관련해서, 예컨대 WO 2006/066919 A1 또는 WO 2006/027228 A1이 참고된다. 이러한 홀로그래픽 디스플레이의 푸리에 평면에 더 높은 회절 차수가 생긴다. 상기 회절 차수들의 간격은 디스플레이의 SLM의 픽셀 피치의 역수, 즉 주기적 광 변조기 구조의 중심 대 중심 간격에 비례한다. 관찰자 윈도우(viewing window)를 가진 홀로그래픽 디스플레이에서, 하나의 회절 차수는 적어도 상기 관찰자 윈도우의 크기를 가져야 한다. SLM의 픽셀 피치는 관찰자 윈도우의 소정 크기에 따라 선택된다. 일반적으로 관찰자 윈도우가 동공의 직경보다 약간 더 크면 되기 때문에, SLM의 비교적 큰 픽셀 피치가 주어진다. 전형적인 값은 30 ㎛ 내지 50 ㎛이다.
그러나, 홀로그래픽 재구성은 관찰자가 하나의 눈을 관찰자 윈도우에 위치 설정하는 경우에만 가시된다. 따라서, 관찰자는 고정 위치를 취해야 하거나 또는 관찰자 윈도우가 관찰자의 현재 눈 위치를 트래킹해야 한다. 이를 위해, 눈 위치의 검출 및 관찰자 트래킹을 위한 장치가 필요하다. 관찰자 트래킹을 위한 공지된 장치, 예컨대 WO 2006/119920 A1에 개시된 광원 트래킹 또는 예컨대 WO 2008/142108 A1에 개시된 전기 습윤 트래킹은 구조적 관점에서 복잡하다.
별도로 존재하거나 또는 트래킹 장치에 통합된 필드 렌즈 기능을 구현하는 것이 공지되어 있다. 이 필드 렌즈 기능에 의해, 광이 디스플레이의 상이한 위치로부터 하나의 관찰자 평면 내의 특정 위치에 포커싱된다. Z 트래킹, 즉 디스플레이의 축 방향으로 관찰자 윈도우의 트래킹은 (디스플레이를 향한 관찰자 눈의 이동시 또는 디스플레이로부터 멀리 관찰자 눈의 이동시) 예컨대 가변 필드 렌즈 기능을 필요로 한다.
또한, 예컨대 WO 2006/066906 A1에 개시된 소프트웨어 또는 코딩 트래킹의 가능성이 공지되어 있다. 이 경우, SLM 픽셀에서 선형 위상 프로파일들이 경우에 따라 홀로그램에 추가해서 코딩된다. 코딩 트래킹이 바람직하게 사용될 수 있는 각 범위는 SLM의 피치에 의해서도 제한된다. 코딩 트래킹에서 트래킹 범위는 더 많은 회절 차수일 수 있지만, 트래킹되는 관찰자 윈도우의 강도는 더 높은 회절 차수에서의 강도에 따라 감소한다. 관찰자 트래킹을 위한 범위로는 일반적으로 하나 또는 최대의 경우 2개 내지 3개의 회절 차수가 바람직하다.
원칙상, 더 작은 픽셀 피치를 가진 SLM 을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 홀로그래픽 디스플레이 전방의 관찰자의 바람직한 이동 영역은 몇 도의 각을 포함한다. 이러한 목적을 위해, 수 마이크로미터 범위의 피치가 필요할 것이다. 예컨대 2 ㎛의 피치를 가진 24 인치 디스플레이는 예컨대 약 400 억 픽셀을 가질 것이고, 이는 제조, 제어 및 홀로그램 데이터의 컴퓨터 계산과 관련해서 실시간으로 행해질 수 없을 것이다.
본 발명의 과제는 상기 문제들을 극복하는, 상기 방식의 광 변조 장치, 디스플레이, 및 상기 광 변조 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다. 특히, 홀로그래픽 디스플레이의 관찰자 윈도우의 트래킹 또는 오토스테레오스코픽 디스플레이의 스위트 스폿의 트래킹 또는 멀티 뷰 디스플레이에 대한 빔 편향이 간단히 구현되어야 한다.
광 변조 장치와 관련한 상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1항의 특징에 의해 해결된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예 및 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다.
본 발명에 따라 상기 방식의 광 변조 장치는 광 파동 장의 전파 방향으로 볼 때 광 변조기 후방에 하나 이상의 회절 장치가 배치되는 것을 특징으로 한다. 회절 장치는 가변 회절 구조를 갖는다. 광 변조기에 의해 변화된 광 파동 장이 상기 회절 구조에 의해 미리 정해질 수 있는 방식으로 가변 회절될 수 있다.
본 발명에 따라, 특히 광 파동 장의 전파 방향으로 볼 때 광 변조기 후방에 가변 회절 구조를 가진 회절 장치가 배치됨으로써, 하나 이상의 관찰자 윈도우의 트래킹이 구현될 수 있는지가 먼저 검출된다. 이는 회절 장치의 회절 구조가 관찰자의 현재 눈 위치에 따라 변화됨으로써, 회절 장치가 광 변조기에 의해 영향을 받은 광 파동 장의 미리 정해질 수 있는 더 높은 회절 차수를 발생시키거나 또는 광빔을 관찰자의 현재 눈 위치의 방향으로 회절에 의해 상응하게 편향시키게 하기 위해 사용될 수 있다. 개별 회절 차수에서, 광 변조기에 의해 영향을 받은 광 파동 장의 주기적 반복이 생긴다. 회절 장치의 회절 구조는, 디스플레이의 관찰자의 현재 눈 위치에서 광 변조기에 의해 영향을 받은 광 파동 장 또는 관찰자 윈도우의 반복이 생기도록 설정되거나 또는 제어 장치에 의해 제어된다. 이로 인해, 관찰자는 광 변조기 내로 기입된 정보를 WO 2006/066919 A1에 개시된 원리에 따라 시각적으로 감지할 수 있다.
기본적으로, 회절 장치의 회절 구조는 임의의 주기적 구조를 가질 수 있다. 여기서, 특히 2차원 격자 구조가 가능하다. 바람직하게는 회절 장치의 회절 구조가 1차원 격자 구조 또는 톱니 구조이다. 즉, 수평 방향으로 회절된 주기적 반복 또는 회절 차수를 발생시키기 위해, 회절 장치 내에 실질적으로 수직으로 연장하는 1차원 선형 격자 구조가 구현될 수 있다. 회절 장치가 광 파동 장의 위상을 변화시키기에 적합하고 이 경우 광 파동 장의 개별적인 부분을 국부적으로 편항시킬 수 있기 때문에, 회절 장치를 위상 디플렉터라고도 한다. 기본적으로, 회절 장치 내에 1차원 선형 격자 구조가 구현될 수 있고, 상기 격자 구조는 수평선에 대해 미리 정해질 수 있는 각을 갖는다.
회절 장치의 회절 구조는 실질적으로 사용된 광의 파장의 크기 내에 놓인 격자 주기 또는 주기적 간격 또는 프로파일을 가져야 한다. 이러한 점에서, 기본적으로 200 nm 내지 30 ㎛ 까지 연장될 수 있는 범위에 놓일 수 있는 격자 주기가 고려된다. 이러한 점에서, 회절 장치의 작용은 회절 장치를 통과하는 광의 회절만은 아니다. 격자 주기가 예컨대 10 ㎛ 보다 큰 범위 내에 놓이면, 회절 장치의 작용은 광의 위상을 변화시키는 소자의 작용이다. 따라서, 이하에서 회절 장치는 이와 관련해서 이해되어야 한다.
바람직하게는 2개의 회절 장치가 제공되고, 그들 중 하나의 회절 장치는 수직 편향만을 그리고 다른 회절 장치는 수평 편향만을 실시한다. 이 2개의 회절 장치는 위상 SLM과 유사하게 광의 사용된 파장의 0 내지 약 2π의 많은 단계로 제어 가능하게 위상 변조되는 픽셀화된 소자로서 형성되지만, 픽셀들의 행 또는 열 배치만이 주어진다.
하나의 차원 또는 방향(수평 또는 수직)에서 매우 미세한 구조화가 설정될 수 있으므로, 관찰자 트래킹의 큰 각 범위에 대해 작은 픽셀 피치(또는 작은 격자 주기)가 구현될 수 있다. 다른 차원(수직 또는 수평)에서, 연속하는 픽셀이 실질적으로 회절 장치(위상 디플렉터 또는 위상 어레이(phased array)의 기능도 할 수 있음)의 전체 높이 또는 폭에 걸쳐 주어진다.
미세하게 구조화된 방향에서 픽셀 피치는 조명의 사용된 파장 및 상기 파장에 바람직한 각 범위에 따라 선택된다.
예컨대 수평의 관찰자 트래킹만을 필요로 하는 디스플레이에서는, 단 하나의 회절 장치를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 트래킹 각을 확대하거나 또는 여러 방법에 의해 수평 및/또는 수직 편향을 구현하기 위해, 일반적으로 회절 장치와 다른 관찰자 트래킹 장치의 조합도 가능하다.
이와 관련해서, "수평" 및 "수직"이라는 표현은 서로 대략 수직으로 배치되는 2개의 방향을 말하는 것으로 이해되어야 한다. 전체 트래킹 장치는 예컨대 하나의 트래킹 방향이 대각선으로 +45 도이고, 다른 트래킹 방향은 대각선으로 -45도이도록 회전될 수 있다.
기본적으로, 회절 장치에는 위상 광 변조기에 대해 공지된 모든 기능 원리가 사용될 수 있다. 이하, 실시예들에서는 액정에 의한 위상 변조에 기초하는 회절 장치가 설명된다.
하나의 차원 또는 방향에서만 미세 구조화로 인해, 바람직하게는 회절 장치의 제조 및 제어가 예컨대 매트릭스 형태로 배치된 액체 셀(전기 습윤 셀 어레이)의 경우보다 훨씬 덜 복잡하다. 예컨대, 24 인치의 스크린 대각선 및 2 ㎛의 최소 격자 구조/격자 주기를 가진 디스플레이에 대해 수평 방향의 회절을 실시하기 위한 회절 장치는 단지 265,000개의 픽셀만을 가지며, 수직 방향의 회절을 실시하기 위한 회절 장치는 단지 150,000개의 픽셀만을 갖는다. 이 경우, 픽셀의 수는 VGA 해상도로 수평 및 수직으로 픽셀화된 광 변조기에서보다 적다.
불변 회절 구조를 가진 2진 격자, 예컨대 편광 격자는 거의 불변 격자 구조를 갖기 때문에 실질적으로 불변 편향 각을 구현한다. 이에 반해, 가변 제어 가능한 회절 장치 내로 기입될 수 있는, 위상 단계의 형태로 형성되는 다수의 또는 일련의 회절 구조에 의해, 위상 단계들의 양자화(즉, 수) 및/또는 선형 위상 프로파일들의 기울기의 변동을 이용해서 회절 장치를 통과하는 광의 편향 각 또는 회절 각이 매우 미세한 정도/단계로 가변적으로 설정될 수 있다.
먼저, 특정 포지티브 또는 네거티브 편향 각에 상응하는 연속하는, 선형으로 상승 또는 하강하는 위상 프로파일이 계산될 수 있다. 그 다음, 회절 구조의 각각의 픽셀의 위치에 대한 위상 값들 modulo 2π가 계산된다. 이 계산된 값과의 최소 차이를 가진 표시 가능한 위상 단계(양자화)가 회절 구조의 각각의 픽셀 내로 기입된다. 계산 modulo 2π에 의해, 광 파면의 연속하는 위상 프로파일이 자동으로 보장된다.
회절 장치에 대한 위상 값의 계산은 블레이즈 격자와 유사하게 고려될 수 있다:
관찰자 윈도우의 횡측 설정 위치 및 그로부터 디스플레이까지의 거리로부터, 광을 디스플레이 또는 광 변조기의 한 위치로부터 관찰자 윈도우로 편향시키는 편향 각이 검출된다.
블레이즈 격자의 주기는 소정 편향 각에 상응하고, 일반적인 격자 등식에 따라 계산된다:
sin α ± sin β = m λ/g.
상기 식에서, α는 입사 광의 각이고, β는 격자에 의해 편항된 광의 각이며, m은 회절 차수이다. 블레이즈 격자에서 일반적으로 m = 1이다. λ는 사용된 광의 파장이고, g는 블레이즈 격자의 격자 상수이다. 등식의 좌측에서 플러스 부호는 입사 광빔 및 회절된 광 빔이 입사 손실의 동일한 측면 상에 놓이는 경우 적용된다. 마이너스 부호는 반대의 경우 적용된다.
상기 블레이즈 격자는 샘플링되며, 샘플링 점들은 회절 장치의 픽셀 피치의 간격으로 놓이고 결과하는 샘플링 값들은 회절 장치 내로 기입된다. 격자 주기(g)가 적어도 회절 장치의 픽셀 피치의 2배에 상응하면, 샘플링 이론에 따라 블레이즈 격자가 정확히 샘플링될 수 있다:
g ≥ 2p
상기 식에서, p는 회절 장치의 픽셀 피치이다.
상기 조건이 충족되면, 블레이즈 격자의 임의의 격자 주기가 구현될 수 있다. 따라서, 회절 장치의 픽셀 피치의 2배에 상응하는 격자 주기를 가진 블레이즈 격자에 상응하는 최대 각까지, 미세한 단계로 설정 가능한 편향 각이 가능해진다(즉, 작은 트래킹 단계).
이상적인 블레이즈 격자는 모든 광을 그 제 1 차수로 안내한다. 따라서, 더 높은 차수들은 이상적으로 블레이즈 격자 자체에 의해서가 아니라, 회절 장치의 픽셀 피치로 블레이즈 격자의 샘플링에 의해서만 생길 것이다. 그러나, 비이상적인 특성에 의해 다른 블레이즈 차수도 생길 수 있다(예컨대, 온도 보상을 위한 하기 실시예 참고).
회절 장치의 더 높은 차수들은 트래킹 영역을 확대하기 위해 사용될 수 있다. 이는 특히 개별 관찰자 시스템에 대해 가능하다. 회절 장치의 더 높은 차수는 회절 장치의 픽셀 피치의 2배보다 작은 블레이즈 격자의 격자 주기의 사용에 상응한다. 샘플링 이론의 침해에도 불구하고, 회절 장치의 더 높은 차수의 광의 일부가 소정 위치로 안내된다. 추가로, 관찰자 윈도우의 일반적으로 더 명쾌한 반복이 회절 장치의 제로 차수에서도 생긴다. 회절 장치의 충분히 작은 피치에서, 상기 차수들은 눈의 간격보다 더 멀리 서로 떨어지고 개별 관찰자를 방해하지 않을 것이다.
반대로, 회절 장치의 더 높은 차수들은 특히 그들이 방해가 되는 경우 여러 방법에 의해 감소 또는 억압될 수 있다. 이 경우, 예컨대 이 출원의 출원 시점에 미공개된 DE 10 2008 002 692.1 또는 PCT/EP2009/050476에 개시된 픽셀 아포다이제이션과 같은 방법의 사용도 가능하다.
개별 관찰자의 트래킹 시에 생기는 더 높은 차수가 다른 관찰자를 방해하면, 더 높은 차수의 억압은 특히 다수 관찰자 시스템에 필요하다.
바람직하게는 광 변조기가 2개의 분리된 회절 장치와 조합된다. 광 변조기 내에서 홀로그램이 코딩되고, 광 변조기는 비교적 개략적인 픽셀 피치(예컨대, 30 ㎛ x 30 ㎛) 및 픽셀의 수평/수직 매트릭스를 갖는다. 하나의 회절 장치는 수평 관찰자 트래킹을 위해 제공되며, 다른 회절 장치는 수직 관찰자 트래킹을 위해 제공된다. 2개의 회절 장치들의 각각은 미세 피치(예컨대, 1 ㎛)를 갖지만, 각각 단 하나의 차원에서만 구조화된다. 관찰자의 이동 범위는 예컨대 1 ㎛ x 1 ㎛의 픽셀 피치 및 1600억개의 픽셀 및 코딩 트래킹을 가진 개별 광 변조기를 포함하는 훨씬 더 복잡한 시스템에서 설계되는 정도의 크기이다.
또한, 필드 렌즈 기능은 상응하는 위상 항 및 경우에 따라 프리즘 항의 고려에 의해 적어도 부분적으로 회절 장치에서 가변 제어될 수 있다. 필드 렌즈 기능은 디스플레이 또는 광 변조기 상의 상이한 횡측 위치에서 국부적으로 다른 편향 각에 상응한다. 달리 표현하면, 회절 장치의 전체 유효 표면에 걸쳐 실질적으로 일정한 격자 주기를 가진 주기적 구조가 회절 장치 내로 기입되지 않는다. 이 경우, 회절 장치의 전체 유효 표면에 걸쳐 가변 격자 주기 또는 회절 구조를 가짐으로써 필드 렌즈 기능을 할 수 있는 격자 구조 또는 회절 구조가 회절 장치의 전체 유효 표면에 걸쳐 기입된다. 회절 장치의 픽셀 피치는 사용된 회절 차수 내에서 마주 놓인 광 변조기 가장자리 또는 디스플레이 가장자리로부터 관찰자를 향해 최대로 필요한 편향각이 놓일 정도로 작게 선택되어야 한다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이는 광학적 특성이 불변인 필드 렌즈를 추가로 포함한다. 상기 필드 렌즈는 중간 관찰자 간격 및 중간 횡측 관찰자 위치로 포커싱한다. 이는 선택적으로 굴절 또는 회절될 수 있으며, 후자는 예컨대 상응하게 치수 설계되고 배치된 브래그 격자에 의해 구현된다. 후자의 경우, 회절 장치는 빔 경로에서 바람직하게는 브래그 격자 후방에 배치되는데, 그 이유는 이것이 고정 입사각을 필요로 하기 때문이다. 첫 번째 경우, 굴절 렌즈가 선택적으로 회절 장치의 전방 또는 후방에 배치될 수 있다.
광축을 따른 방향으로 또는 광 변조기의 표면에 대해 수직인 방향으로(Z 트래킹) 관찰자 윈도우의 트래킹은 광 변조기 및/또는 하나 이상의 회절 장치 내로 추가 렌즈를 나타내는 위상 항의 기입에 의해 이루어질 수 있다. 디스플레이 내에 제공된 필드 렌즈의 수차의 보상은 하나 이상의 회절 장치 내에서 그리고 광 변조기 내에서 코딩에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 특정 트래킹 각 범위에 대해, 회절 장치 및 광 변조기 내에 전체 필드 렌즈 기능의 통합시 필요한 것보다 더 큰 회절 장치의 픽셀 피치면 충분하다.
2가지 경우에, 순수한 편향(프리즘 항)과는 달리, 구형 렌즈 기능(예컨대, 전체 필드 렌즈 또는 Z 트래킹을 위한 추가 렌즈에 대한 위상 항) 또는 수차 정정이 경우에 따라 서로 독립적인 수평 및 수직 위상 프로파일로 완전히 분해되지 않을 수 있다. 렌즈 기능에서 이는 개별 구형 렌즈와 2개의 교차되는 실린더 렌즈간의 차이에 상응할 것이다. 실린더 렌즈와 구형 렌즈의 위상 프로파일들은 패럭시얼(paraxial) 근사치로만, 즉 렌즈의 작은 애퍼처에 대해 일치한다. 더 큰 렌즈에서는 이들이 상이하다. 즉, 예컨대 디스플레이의 상부 가장자리에서 광을 특정 관찰자 위치로 편향시키기 위해 디스플레이 상에서 필요한 수평 위상 프로파일은 중앙 또는 하부 가장자리에서와는 다를 수 있고, 예컨대 디스플레이 상에서 좌측에 필요한 수직 위상 프로파일은 중앙 또는 우측에서와는 다를 수 있다. 또한, 경우에 따라 전체 위상 프로파일이 SLM에 의해서만 표시될 수 없는데, 그 이유는 위상 프로파일의 바람직하게 코딩 가능한 국부적 기울기가 픽셀 피치의 역수에 비례하고 SLM은 일반적으로 비교적 큰 픽셀 피치를 갖기 때문이다.
렌즈 기능 또는 수차 정정을 나타내는 위상 프로파일 φ(x, y)은 바람직하게 하기 방식으로 분해된다:
φ(x, y) = φ1(x)+φ2(y)+φ3(x, y)
상기 식에서, φ1(x)는 수평 좌표에만 의존하는 위상 함수이고, φ2(y)는 수직 좌표에만 의존하는 위상 함수이다. 이 성분들 φ1(x) 및 φ2(y)은 회절 장치 내에서 수평 또는 수직 회절에 대해 그리고 더 작은 성분 φ3(x, y)은 광 변조기 내에서 보상되거나 코딩된다.
홀로그래픽 디스플레이의 바람직한 실시예에서, 홀로그래픽 디스플레이는 조명 장치를 포함하고, 상기 조명 장치는 광도파로를 가지며, 상기 광 도파로에서 연장하는 광은 여기에 있는 체적 격자에 의해 광도파로부터 사라지거나 또는 분리된다. 이러한 조명 장치는 예컨대 DE 10 2009 028 984.4 또는 PCT/EP2010/058619에 개시되어 있다. 이로 인해, 실질적으로 콜리메이트된 광 파동 장이 미리 정해질 수 있는 편광 상태로 발생된다. 이러한 조명 장치는 바람직하게 매우 편평하게 형성될 수 있다. 여기서, 조명 장치는 콜리메이트된 광 파동 장이 광 변조기의 방향으로 퍼지도록 형성되고 배치된다. 광 변조기는 광 파동 장의 광을 투과 방식 또는 반사 방식으로 변조하도록 형성될 수 있다. 또한, 광 파동 장의 전파 방향으로 볼 때, 광 변조기 후방에 필드 렌즈 기능을 수행하는 부품, 예컨대 브래그 격자가 배치된다.
조명 장치는 광 변조기와 회절 장치 사이에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 조명 장치는 이 경우 정면 조명(front light)이라 할 수 있다. 필드 렌즈 기능을 하는 부품이 제공되면, 조명 장치는 광 변조기와 필드 렌즈 기능을 하는 부품 사이에 배치된다. 광 변조기는 이 실시예에서 이와 상호 작용하는 광의 위상에 영향을 줄 수 있는 반사 작용 광 변조기로서 형성된다. 조명 장치와 광 변조기 사이에는 λ/4 플레이트 또는 유사한 광학 부품이 배치되므로, 조명 장치로부터 분리된 광의 편광 상태는 광 변조기의 방향으로 전파시 45도 회전되고 광 변조기에서 반사 및 λ/4 플레이트 또는 광학 부품의 새로운 통과 후에, 45도 더 회전된다. 따라서, 조명 장치의 방향으로 전파하는 광이 조명 장치로부터 분리된 광에 비해 총 90도 회전되므로, 광 변조기에서 반사되는 광이 조명 장치(및 그 체적 격자)를 실질적으로 방해 없이 통과할 수 있다. 조명 장치 또는 필드 렌즈 기능을 하는 부품 후방에 제 1 회절 장치가 배치되고, 상기 회절 장치는 광을 수평 또는 수직 방향으로 회절시킨다. 제 1 회절 장치 후방에 제 2 회절 장치가 배치되고, 제 2 회절 장치는 광을 수직 또는 수평 방향으로 회절시킨다.
물론, 배경 조명(backlight)의 형태로 형성된 조명 장치도 실질적으로 콜리메이트된 광 파동 장을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 광 파동 장의 전파 방향으로 볼 때 배경 조명 후방에 투과적으로 작용하는 광 변조기 및 2개의 회절 장치가 배치된다. 필드 렌즈 기능을 하는 부품은 조명 장치와 광 변조기 사이에 또는 광 변조기와 회절 장치 사이에 배치될 수 있다. 회절 장치는 오토스테레오 디스플레이 또는 종래의 2D 디스플레이 내에 사용될 수 있고, 상기 디스플레이에서 표시된 이미지 내용은 안전성의 이유로 관찰자 눈의 방향으로만 편향되거나 또는 포커싱된다. 이에 대한 전제 조건은 상기 디스플레이가 코히런트 또는 부분 코히런트 조명을 갖는 것이다.
경우에 따라 회절 장치에서 온도 변동이 보정될 필요가 있다. 디스플레이는 전자 장치 및 조명 장치 내의 열 발생으로 인해 종종 중앙으로부터 가장자리로 온도 기울기를 갖는다. 온도에 의해 예컨대 LC 재료의 2중 굴절이 줄어든다(LC = Liquid Crystals = 액정). 또한, LC 재료의 탄성 계수가 변하고, 이는 미리 정해진 응력 하에서 LC 재료의 배향에 영향을 준다. 이로 인해, 온도 변동은 위상 변조 또는 회절 장치의 회절 특성에 영향을 줄 수 있다.
수평 및 수직으로 픽셀화된 광 변조기에서는 개별 픽셀의 상이한 제어에 의해 상기 온도 기울기를 보상할 수 있는 가능성이 있는 한편, 행 또는 열 형태로 구성된 변조기 또는 행 또는 열 형태로 구성된 회절 장치에서는 그렇지 않다. 예컨대 제어된, 수직으로 배향된 열에서 열의 중앙은 열의 상단부 또는 하단부와는 다른 위상 변조를 일으킬 위험이 있다. 이 효과는 바람직하지 않다.
LC 재료의 너무 작은 2중 굴절은 예컨대 실제 위상이 설정 위상에 비례해서 줄어드는 결과를 초래한다. 이는 특히 잘못된 높이의 블레이즈 격자와 동등하므로, 2π 점프들이 더 이상 조정되지 않는다. 이로 인해, 더 높은 브레이즈 차수가 생길 것이다.
온도 기울기에 의해 잘못된 편향각이 생기면, 이는 광 변조기의 회절 차수 내에서 광 변조기 내의 추가의 선형 위상 프로파일에 의해 보상될 수 있다. 그러나, 회절 장치 또는 전체 디스플레이가 액티브하게 온도 조절됨으로써, 온도 기울기의 발생을 방지하는 장치가 바람직하다. 이러한 점에서, 온도 보상은 광 변조기 내에서 상응하는 코딩에 의해 및/또는 회절 장치의 온도 조절에 의해(예컨대, 펠티에 효과에 의해) 이루어질 수 있다.
빔 경로에서 회절 장치 전방에 광이 통과하는 필드 렌즈가 사용됨으로써, 광은 회절 장치 내로 경사지게 입사되거나 또는 회절 장치 내로의 입사각이 공간적으로 변화된다. 일정한 광학 특성을 가진 필드 렌즈에 대해 상기 입사각이 공지되어 있고 시간에 따라 일정하다. 이는 보상을 위해 사용될 수 있다.
회절 장치 내의 위상 변조가 2중 굴절 재료에 기초하면, 경사진 통과를 위해 유효 2중 굴절이 변환되는 것에 주의해야 한다. 위상 변조기 또는 회절 장치의 두께가 동일하면, 경사져 부딪히는 광빔은 수직으로 부딪히는 광빔과는 다른 위상 변조를 겪는다. 제어에 의한 위상 변조의 변화는 제한적으로만 가능하다. 행 형태로 구성된 회절 장치에서, 예컨대 좌측으로부터 우측으로 입사각의 변화가 제어 전압에 의해 보상될 수 없다.
그러나, 미리 정해질 수 있는 그리고 불변의 두께 변동이 위상 변조 층에 제공될 수 있다. 행 형태로 구성된 회절 장치에서, LC 층의 두께는 중앙으로부터 적어도 좌측 및 우측 가장자리로 약간 증가하거나 감소하며, 전형적으로 광의 20도 경사 입사시 10 퍼센트만큼 증가하거나 감소한다. 2개의 교차된 회절 장치들이 차례로 배치되면, 제 1 회절 장치로부터 제 2 회절 장치로 광의 가변 경사 입사가 이루어진다. 일반적으로, 수평 방향으로, 수직 방향에서보다 큰 트래킹 영역이 필요하다. 즉, 수직 방향에 대한 회절 장치가 빔 경로 내에 먼저 배치되는 것이 바람직한데, 그 이유는 수평 방향에 대한 후속 회절 장치에 대한 충돌각이 반대 배치에서보다 작기 때문이다.
회절 장치에 대한 광의 경사 입사를 위해, 편향 방향으로 충돌각이 회절 장치의 제어 전압에 의해 보상될 수 있다. 이러한 광 입사시, 회절 장치의 이웃 픽셀에 대한 광빔의 크로스토크가 나타날 수 있다. 예컨대 높은 2중 굴절을 가진 재료의 사용에 의해, LC의 층 재료가 감소됨으로써, 크로스토크가 줄어들 수 있다. 공지된 경사 각에서, 이는 2개의 기판 상의 구조화된 전극 및/또는 회절 장치의 2개의 기판 상에 전극들의 오프셋 배치에 의해 보상될 수 있다.
또한, 경우에 따라 제공되는 필드 렌즈 기능을 하는 부품으로 인해 회절 장치를 경사져 통과하는 것에 대한 보상은 회절 장치의 LC 층의 두께가 상응하게 조정됨으로써 또는 회절 장치의 2개의 기판이 상응하게 오프셋 배치된 전극을 가짐으로써 이루어질 수 있다. 이는 필드 렌즈 기능을 하는 부품이 부품의 모든 위치에서 부품을 통과하는, 미리 정해짐에 따라 알게되는 광의 각 편향을 갖기 때문에 가능하다. 이러한 점에서, 회절 장치의 미리 정해질 수 있는 위치에 대한 입사각이 공지된다.
회절 장치의 제어와 관련해서, 통상 TFT 디스플레이에서, 픽셀마다 픽셀 내에 수용된 트랜지스터가 있다. 회절 장치에 2 ㎛ 크기로 제공될 수 있는 작은 픽셀 피치에서, 트랜지스터들은 통상 개별 행 또는 열보다 더 넓다. 디스플레이의 가장자리에 있는 오프셋된 변형에 의해, 제어 회로가 TFT(Thin Film Transistor)에 의해 기판 상에 수용될 수 있다. 대안으로서, 전극을 제어하기 위해, CoG 기술(Chip on Glass)의 회로가 기판 상에 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 회절 장치에 의해, 한 방향으로만 연장된, 미리 정해질 수 있는 격자형 회절 구조가 설정될 수 있거나 또는 기입될 수 있도록 회절 장치가 형성된다. 달리 표현하면, 회절 장치 내로 기입되는 회절 구조는 단지 선형 격자 구조이다. 이 격자 구조는 이진의 또는 이산의 또는 연속하는 프로파일 또는 그 부분적 혼합 형태를 가질 수 있다.
바람직하게 회절 장치는 회절 장치에 의해 설정 가능한 회절 구조의 주기성이 변할 수 있도록 형성된다.
구조적인 관점에서, 회절 장치는 실질적으로 선형으로 형성될 수 있고, 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들을 가질 수 있으며, 상기 전극들은 제 1 기판에 배치된다. 전극들은 스트립형으로 형성될 수 있다. 회절 장치의 제 1 기판 또는 하나의 기판은 평면형 전극을 포함할 수 있고, 상기 전극은 기판의 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들로부터 절연 방식으로 분리된다. 회절 장치는 제 1 기판으로부터 이격되어 배치된 제 2 기판을 포함할 수 있다. 제 2 기판은 하나의 평면형 전극 및/또는 다수의 실질적으로 선형으로 형성된 그리고 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들을 포함할 수 있다. 제 2 기판이 다수의 실질적으로 선형으로 형성된 그리고 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들을 포함하면, 상기 전극들은 제 1 기판의 선형으로 형성된 전극에 대해 실질적으로 마주 놓이거나 또는 미리 정해질 수 있는 횡측 오프셋으로 배치될 수 있다. 2개의 기판의 전극들의 배향은 실질적으로 평행하다.
광 변조 장치의 전극에 의해, 예컨대 거의 수직으로 연장하는 하강 에지를 가진 톱니 프로파일(도 3과 유사하게)을 발생시킬 수 있는 전기 장 분포가 구현될 수 있도록 하기 위해, 바람직한 실시예에서 2개의 기판 사이에 하나 이상의 중간 전극 층이 제공된다. 중간 전극 증은 전극을 포함한다. 중간 전극 층의 구체적인 실시예에 따라, 중간 전극 층의 하나 이상의 표면에 전극들이 배치될 수 있다. 특히 바람직하게 2개의 기판들 사이에 4개의 중간 전극 층들이 제공된다. 하나 이상의 중간 전극 층은 바람직하게 기판의 표면에 대해 평행하게 배향된다. 기판에 제공된 전극들 및 중간 전극 층의 전극들은 미리 정해진 전위 프로파일을 가급적 정확히 2개의 기판들 사이의 미리 정해진 또는 소정의 이상적인 전위 프로파일로 구현하기 위해, 개별적으로 전기 제어될 수 있다.
하나 이상의 기판에 배치된 전극들의 배치와 유사하게, 바람직하게는 중간 전극 층의 전극들이 실질적으로 선형으로 형성되고, 실질적으로 서로 평행하게 그리고 미리 정해질 수 있는 방향으로 배향된다. 이 경우, 중간 전극 층의 전극들은 기판 상에 배치된 전극의 격자 주기에 실질적으로 상응하는 격자 주기를 갖는다.
바람직한 실시예에서, 기판과 인접한 중간 전극 층 사이의 및/또는 2개의 인접한 중간 전극 층들 사이의 간격이 미리 정해질 수 있다. 상기 간격은 2개의 인접한 전극들의 간격의 일부 또는 기판의 전극 또는 중간 전극 층의 격자 주기의 일부에 상응한다. 예컨대, 전극의 길이 방향에 대해 횡측으로 전극의 폭은 1 ㎛ 이고, 2개의 인접한 전극들 사이의 간격은 1 ㎛ 이며, 제 1 기판과 이것에 인접한 중간 전극 층 사이의 간격은 0.5 ㎛ 이며, 중간 전극 층과 이것에 인접한 중간 전극 층 사이의 간격은 0.5 ㎛ 이다. 이러한 점에서, 이 실시예에서 기판과 인접한 중간 전극 층 사이의 또는 2개의 인접한 중간 전극 층들 사이의 간격은 2개의 인접한 전극들 사이의 간격보다 작고, 이 값의 1/2에 상응하거나 더 작을 수 있다.
기본적으로, 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 제 1 및/또는 제 2 기판 및/또는 중간 전극 층의 전극들은 미리 정해질 수 있는 방향으로 배향될 수 있다. 또한, 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 제 1 기판의 전극의 배향은 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 제 2 기판의 전극의 배향에 대해, 0 내지 90 도의 범위에 놓인 미리 정해질 수 있는 각을 갖는다. 바람직하게 상기 각은 실질적으로 0 도의 값을 갖는다. 물론, 상기 각이 예컨대 10 도의 값을 갖는 것도 바람직할 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 기판의 전극들의 배향은 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 중간 전극 층의 전극들의 배향에 대해, 0 내지 90 도의 범위에 놓인, 바람직하게는 0도의 미리 정해질 수 있는 각을 가질 수 있다. 이에 대한 바람직한 실시예는 다른 곳에 제시된다.
바람직한 실시예에 따라, 기판 또는 중간 전극 층의 다수의 전극들은 통합되어 하나의 세그먼트를 형성한다. 통합되어 하나의 세그먼트를 형성하는 전극들은 회절 장치의 하나 이상의 작동 상태에서 공통으로 제어된다. 이러한 제어는 세그먼트의 전극들을 실질적으로 동시에 스위치 오프하는 것 또는 상기 전극들을 미리 정해질 수 있는 전위로 만드는 것을 포함할 수 있다. 이 실시예에 따라 기판 또는 중간 전극 층 당 다수의 세그먼트가 제공될 수 있다. 이러한 실시예는 개별 세그먼트들(스트립형 영역들)이 시간 순차적으로 스위치 온 또는 오프되거나 또는 스캔되는 세그먼트 방식 조명 장치(스캐닝 배경 조명 또는 스캐닝 정면 조명)에 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 여기서는 세그먼트 방식 조명 장치의 스위치 온 또는 오프 과정에 이것에 동기화된, 회절 장치 또는 광 변조기의 "스캐닝 오프"가 제공되어야 한다. 회절 장치의 제 1 기판의 전극들(26)은 스트립형 오프 상태 전극(72)(제 2 기판에 배치될 수 있음)에 대해 예컨대 80 도의 각으로 배치될 수 있고, 도 19에 개략적으로 도시된 바와 같이 예컨대 5개의 개별 그룹으로 제어될 수 있다. 거기서, 제 1 기판(도 19에 도시되지 않음)의 전극들(26)은 제 2 기판(도 19에 도시되지 않음)의 통합되어 세그먼트(74)를 형성하는 오프 상태 전극(72)에 대해 90 도의 각으로 도시된다. 도 19의 숫자 1 내지 20 및 UPG는 전극들(26)에 각각 상이하게 미리 정해질 수 있는 전압이 제공될 수 있는 것을 나타낸다. 도 19의 하부 영역에 있는 숫자 1 내지 5 및 UOFF는 세그먼트(74)의 전극들(72)에 각각 동일한 전압이 제공될 수 있는 것을 나타낸다. 조명 장치의 스캐닝이 일반적으로 광 변조기 내로 픽셀 내용의 기록과 시간 동기로 이루어지기 때문에, 광 변조기의 기입 세그먼트와 동기로 배치되거나 또는 제어될 수 있는 세그먼트 내의 오프 상태 전극들(72)의 그룹화가 바람직하다. 따라서, 세그먼트의 오프 상태 전극들(72)의 면들은 조명 장치의 세그먼트의 면에 실질적으로 중첩되게 배치되는 방식으로 형성된다. 대안으로서, 세그먼트 내의 오프 상태 전극들(72)은 차례로 기입되고 차례로 조명된 광 변조기 세그먼트에 상응하게 세그먼트로 형성되고 및/또는 그룹화될 수 있다. 오프 상태 필드 구동된 광 변조기에서, 스트립형 오프 전극들은 조명의 스캐닝 방향에 대해 평행하게 설계될 수 있고, 이는 예컨대 도 19에 도시된, 오프 상태 전극(72)의 F 콤(comb) 구조(즉, 오프 상태 전극들(72)이 전극(26)에 대해 실질적으로 수직으로 배향됨)를 피한다.
기판 표면에 대해 평행하게 연장하는 전기 장(plane field) 성분의 많은 양을 구현하기 위해, 예컨대 다음의 층 구성이 제공되는 것이 바람직하다; 제 1 기판, 평면 ITO 전극, 100 nm 유전체, 스트립형 및 개별 제어 가능한 전극(26), 50 nm 유전체, 예컨대 3 ㎛ 두께를 가진 LC 층, 50 nm 유전체, 전극(26)에 대해 80도 회전된 세그먼트화된 제어 가능한 오프 상태 전극(74), 100 nm 유전체, 평면 ITO 전극, 제 2 기판 또는 커버 유리.
이 경우, 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 제 1 및/또는 제 2 기판 및/또는 중간 전극 층의 전극들은 실질적으로 서로 평행하게 배향될 수 있다. 이를 위해, 본 발명에 따른 광 변조 장치의 제조시 상이한 층들 내에 또는 기판에 배치된 전극들은 각각 서로 평행하게 배향되는 것이 보장되어야 한다.
제 1 및/또는 제 2 기판의 전극들은 사용된 광에 대해 투명하게 형성된다. 제 1 및/또는 제 2 기판은 사용된 광에 대해 투명하게 형성된다. 바람직하게는 전극의 굴절률은 기판의 굴절률에 실질적으로 상응한다. 달리 표현하면, 전극 재료 및 기판 재료는 이들이 실질적으로 동일한 굴절률을 갖도록 선택되거나 형성된다. 이는 특히 사용된 파장의 광에 대해 제공된다.
바람직한 실시예에 따라, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 및/또는 기판과 이에 인접한 중간 전극 증 사이에 및/또는 2개의 인접한 중간 전극 층 사이에 재료가 배치되고, 이 재료에 의해 광의 하나 이상의 편광 방향에 대한 굴절률의 국부적 변화가 이 재료에 영향을 주는 제어 크기의 설정에 의해 얻어질 수 있다. 재료에 영향을 주는 제어 크기는 전압 또는 전류일 수 있고, 이로 인해 재료의 개별 요소들의 배향 및/또는 광학 특성이 상응하게 변화된다. 따라서, 재료는 액정, 또는 액정 또는 길게 형성된 나노 입자를 가진 폴리머 층, 특히 폴리이미드 층을 포함할 수 있다. 특히, 나노 입자들은 영구 전기 쌍극자 분포를 가진 금속 탄소 나노 튜브(Carbo Nano Tubes) 또는 나노 입자를 포함할 수 있다. 사용된 광에 대해 2중 굴절되게 형성되고 예컨대 전기 장에 의해 공간적으로 배향될 수 있는, 임의의 형상을 가진 나노 입자도 사용될 수 있다.
광 변조 장치가 하나 이상의 중간 전극 층을 포함하면, 재료가 폴리머 층의 사이 공간들에 액정을 가진 또는 길게 형성된 나노 입자를 가진 비교적 안정하고 적합하게 형성된 폴리머 층을 포함하고, 제조시 상기 폴리머 층에 중간 전극 층의 전극들이 직접 제공된다. 경우에 따라, 중간 전극 층의 전극을 형성하는 전기 전도성 재료가 폴리머 층 내로 유입되는 것을 방지하기 위해, 폴리머 층이 얇은 보호 층으로 코팅된 다음, 중간 전극 층의 전극들이 상기 보호 층에 제공될 수 있다. 대안으로서, 재료는 가요성 또는 점성의 투명한 층과 그 안에 혼합된 또는 그 안에 제공된 나노 입자를 포함할 수 있다.
길게 형성된 나노 입자들은 예컨대 λ/2n 보다 작은 크기를 가진 금속 타원체의 형태로 구현될 수 있다. 여기서, λ는 사용된 광의 파장이며, n은 금속 타원체들이 매립된 매체 또는 재료의 굴절률이다. 이러한 점에서, 금속 타원체 및 매립 매체가 상기 재료이다. 금속 타원체들은 전기 쌍극자를 포함한다. 쌍극자의 자유 전자는 입사 광에 의해 유도된 전기 장에서 쌍극자의 주축에 대해 수직인 방향으로 진동하지 않는다. 이에 반해 쌍극자의 주축에 대해 평행한 운동 방향으로 금속 타원체의 전극이 진동함으로써, 플라스몬 공진이 생긴다. 이러한 점에서, 실질적으로 평행하게 배향된 금속 타원체들은 이방성이다. 매체 내에서 금속 나노 입자의 적합한 농도에서, 금속 타원체 및 그 매립 매체에 의한 2중 굴절이 구현될 수 있고, 상기 2중 굴절은 금속 타원체의 배향에 의존한다. 유사한 작용이 금속 카본 나노 튜브에서 주어지고, 금속 카본 나노 튜브의 구조는 제조시 프로세스 파라미터에 의해 설정될 수 있다. 금속 카본 나노 튜브의 길이는 λ/2n 보다 작게 선택된다. 유사한 방식으로, 길이가 현저히 상이한 2개의 주축을 가진 동일한 크기의 금속 분자들도 사용될 수 있다.
구체적으로, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 및/또는 기판과 이것에 인접한 중간 전극 층 사이에 및/또는 2개의 인접한 중간 전극 층 사이에 액정이 배치될 수 있고, 상기 액정의 배향은 미리 정해질 수 있는 전압이 전극에 인가됨으로써 영향을 받을 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 기판의 전극들은 바람직하게는 각각 절연층을 포함하므로, 상기 액정은 전극과 전기 접촉하지 않는다. 절연층은 굴절률이 전극의 굴절률 및/또는 기판의 굴절률에 맞춰지며 절연층이 사용된 광에 대해 투명하도록 선택될 수 있다. 이 경우, 절연층에 의해 실질적으로 평면의 기판 상에 전극 재료의 제공에 의해 야기되는, 경우에 따라 주어지는 높이 차이가 보상될 수 있다. 결국, 절연층도 액정 층에 대해 실질적으로 평면의 표면을 형성할 수 있다.
액정에 기초한 회절 장치에서, 회절 장치는 예컨대 ECB(Electrically Controlled Birefringence) SLM과 유사하게 구성될 수 있다. 통상, 전기 장이 없는 상태에서 액정의 배향은 표면력에 의해 기판에 대해 거의 평행하게 주어진다. 기판에 대해 평행한 상기 평면에서, 제조시 (예컨대, 기계적 마찰에 의해) 하나의 방향이 미리 정해진다. 이를 위해, 예컨대 상응하는 홈의 기계적 형성(예컨대 브러시에 의해)에 의해 액정이 미리 배향될 수 있는 층이 제공될 수 있다.
바람직하게는 선형 전극을 가진 회절 장치의 경우 기판의 표면에서 LC 분자의 배향이 전극의 길이 방향에 대해 평행한데, 그 이유는 전압의 인가시 인접한 전극들 사이의 LC 배향에서보다 예리한 전이가 가능하기 때문이다.
전극의 치수가 2π의 위상 변조에 대해 필요한 LC 층의 두께와 동일한 크기인, 액정의 제어에 기초한 구성에서는 LC의 제어가 개별 전극을 통해 서로 완전히 독립적으로 이루어지지 않는 경우가 생길 수 있다. 예컨대, 회절 장치 내의 특정 위치에서 구현되는 위상 값은 하나의 전극에서의 전압뿐만 아니라, 하나 이상의 이웃 전극에서의 전압에도 의존한다.
일반적으로 각각의 픽셀에 대해 독립적으로 상기 픽셀에 대한 위상 값을 구현하기 위한 제어가 이루어지는 위상 SLM 과는 달리, 본 발명의 실시예에서는 상이한 주기의 블레이즈 격자를 구현하기 위해, 하나의 격자 주기에 상응하는 각각 한 세트의 전극 전압 값들이 결정됨으로써, 이들이 소정 위상 프로파일을 제공한다. 상기 전압 값들은 제어를 위해 예컨대 저장된 형태로 유지될 수 있다. 이를 위해, 특히 도 7에 도시된 바와 같이 마주 놓인 기판에 전극의 배치가 도움이 될 수 있다.
회절 장치에 의해, 특히 회절 장치의 회절 구조와 상호 작용하는 광의 국부적 위상 변동을 일으킬 수 있는 회절 구조가 발생된다(위상 격자). 회절 구조의 작은 주기를 구현하는 것은 문제가 될 수 있는데, 그 이유는 경우에 따라 특정 작동 상태를 위해 회절 장치의 미리 정해질 수 있는 위상 설정을 설정하기 위해 적은 수의 전극, 예컨대 단지 5개의 전극만이 좁은 공간에 배치되기 때문이다. 회절 구조 또는 미리 정해질 수 있는 위상 설정의 바람직한 예는 예컨대 회절 장치의 LC 층에 의해 구현될 수 있는 톱니 프로파일이다. 이는 도 8에 도시된다. 도 8에 도시된 전극 배치는 도 5에 따른 배치와 유사하게 형성된다. 즉, 상부에 평면형 전극(32) 및 마주 놓이게 선형 전극(26)이 하나의 평면(E1)에 배치된다(기판들은 도 8에 도시되지 않음). 전극(26)에 전극(32)의 전위(Uc)에 대한 전압의 분배가 제공되면, 회절 장치를 횡단하는 광에 대해 주어지는 LC 층의 설정된 위상 프로파일에 대한 예는 φ(x)로 도시된다.
전극이 매우 넓게 형성되면, 즉 듀티 사이클이 0.5로부터 0.8로 상승하면, 전극들은 주기의 80%를 차지하고, 특히 더 적은 스텝형 위상 램프가 구현될 수 있기는 하지만, 도 8에 도면 부호 PS로 표시된 2π (위상) 점프 또는 2π 스텝의 영역은 도 8의 경우보다 훨씬 덜 가파르게 하강할 것이다. 일반적이고, 국부적으로 차이나지 않으며 가변적으로 선택될 수 없는 평활화의 상기 형태는 저역 필터이며, 즉 합성의, 가변 위상 격자의 표시될 최대 공간 주파수를 줄인다.
예컨대 제 1 전극 층의 동일한 간격 및 동일한 또는 다른 듀티 사이클을 가진, 평면 E2에 배치된 매립된, 투명한 전극(54)의 제 2 층은 위상 램프가 구현되는 장소에서 의도적으로 스텝 프로파일의 평활화를 달성하고 동시에 2π 스텝의 예리한 에지를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 이는 도 9에 도시된다.
톱니형 위상 스텝의 가급적 선형으로 상승하는 에지의 영역에서, 평면(E2)의 전극들(54)은 예컨대 평면(E1)의 2개의 인접한 전극들의 전압의 평균값으로 세팅된다. 구현될 2π 점프 바로 아래 놓이는 평면(E2)의 전극들(54)은 상기 법칙의 예외이다. 이들은 가급적 예리한 에지를 구현하는 전압(U2 π)을 지지한다.
매립된 제 2 전극 콤 구조의 장점은 예컨대 사용된 콘택 카피 리소그래피의 해상도의 한계에서, 2개의 전극 콤 구조가 공통 평면에 놓이는 경우 사용되어야 하는 선 폭의 2배의 폭을 가진 선 폭이 사용될 수 있다는 것이다.
도 10에 도시되지 않은 상부 기판에서의 평면은 바람직한 실시예에서 2개의 상이한 평면들(E3 및 E4) 내에서 2개의 상하로 놓인 전극 콤 구조의 형태로 구현된다. 이는 도 10에 도시된다. 도 9의 실시예와는 달리, 위상 스텝의 에지의 더 가파른 프로파일이 달성된다. 전극들(26, 54)은 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지고, 위상 격자로서 광학적으로 작용하지 않도록 고굴절 유리, 예컨대 SF 66 내로 매립된다.
달리 표현하면, 바람직하게는 회절 장치의 하나 이상의 기판에 전극들이 2개 이상의 상이한 그리고 기판의 표면에 대해 평행한 평면들 내에 배치되는 것이 바람직하다. 상이한 평면들 내에 배치된 전극들은 서로 횡측으로 오프셋되어 배치될 수 있다. 전극들 및/또는 그 간격들의 크기는 상이하거나 또는 동일할 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 따라, 회절 장치의 전극들은 적어도 부분적으로 미리 정해질 수 있는 주기성을 가진 톱니형 굴절률 분포를 제공하는 회절 장치 내의 전기 장 분포가 설정되도록 결선된다. 이는 예컨대 방향과 관련해서 서로 나란히 배치된 전극들에 각각 상이한 전압이 제공됨으로써 달성될 수 있다. 이에 따라, 회절 장치의 2개의 기판들 사이에 전기 장이 제공되고, 상기 전기 장에 의해 2개의 기판들 사이에 배치된 재료는 톱니형 굴절률 프로파일이 설정되도록 영향을 받을 수 있다. 이 경우는 2차원 및/또는 3차원 이미지 내용이 발생되는 액티브 상태이다.
또한, 회절 장치가 다른 회절 구조를 갖는 다른 액티브 상태를 제공하기 위해, 회절 장치의 전극들은 실질적으로 균일한 굴절률 분포를 제공하는 회절 장치 내의 전기 장 분포가 설정되도록 결선될 수 있다. 이를 위해, 하나의 기판의 각각 인접한 전극들에 각각 상이한 부호를 가진 전압이 제공됨으로써, 예컨대 포지티브 충전된 전극의 전속선이 2개의 인접한 네거티브 충전된 전극으로 연장한다(다른 기판의 마주 놓이게 배치된 전극으로 연장하지 않는다). 따라서, 기판의 표면과 관련해서 비교적 작은 각을 가진 전속선을 가진 전기 장 분포가 주어짐으로써, 2개의 기판들 사이의 중간 영역에, 2개의 기판의 표면에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 전속선이 주어진다. 이 경우는 2차원 및/또는 3차원 이미지 내용이 표시되지 않는 인액티브 상태이다. 이로 인해, 바람직하게는 2개의 기판들 사이에 배치된 재료가 매우 신속하게 규정된 중성 상태로 바뀔 수 있고, 이 중성 상태로부터 재료가 다시 액티브 상태로 될 수 있고, 상기 액티브 상태에서 다른 회절 구조가 구현된다.
다음 액티브 상태에 대한 높은 이미지 반복률을 구현하기 위해 미리 정해질 수 있는 회절 구조 또는 굴절률 분포가 매우 신속히 설정될 수 있도록, 바람직한 실시예에 따라 실질적으로 균일한 굴절률 분포의 설정시 회절 장치의 전극들은 다음 것으로서 발생할 굴절률 분포를 제공하는 전기 장 분포가 주어지도록 결선된다. 이는 예컨대, 큰 굴절률 차이 또는 위상 점프가 이루어져야 하는 지점에서, 거기에배치된 전극들에 각각 상응하는 전압이 제공됨으로써, 이 지점에서 (이미 인액티브 상태로) 상응하는 굴절률 분포가 제공되거나 또는 이미 부분적으로 설정됨으로써 달성될 수 있다.
회절 구조가 신속하게 설정될 수 있도록, 회절 장치의 전극들에는 시간의 경과에 따라, 처음에는 발생할 굴절률 분포의 설정에 필요한 것보다 높은 전압이 제공된다. 그 후에, 상기 전압은 발생할 굴절률 분포의 설정에 필요한 값으로 설정된다.
2차원 또는 3차원 이미지 내용을 표시하기 위한 광 변조 장치는 경우에 따라 회절 장치 및 광 변조기의 신속한 반응 시간을 필요로 한다. 하기에는 회절 장치 또는 광 변조기의 반응 시간을 줄일 수 있어서, 150 Hz 이상의 프레임 레이트를 갖지 않은 광 변조기를 사용할 수 있는 가능성이 제시된다.
컬러 이미지 내용을 표시하기 위해, 광 변조기 및 회절 장치에 시간 순차로 상이한 파장의 광, 예컨대 기본 색 적, 녹, 청의 광이 제공될 수 있다. 회절 장치는 각각의 조명 상황과 동기로 설정될 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 광 변조기는 (전체) 광 변조기에서 좌측 또는 우측 눈에 대한 정보가 기입되도록 제어 장치에 의해 제어될 수 있다. 광 변조기에 의해 좌측 또는 우측 눈에 대해 변화된 광 파동 장은 회절 장치에 의해 각각 한 명 이상의 관찰자의 좌측 또는 우측 눈으로 편향될 수 있다. 좌측 또는 우측 눈에 대한 정보는 시간 순차로 광 변조기 내로 기입된다.
이에 대한 대안으로서, 광 변조기는 제 1 및 제 2 영역들, 예컨대 열들을 포함할 수 있고, 상기 열들은 각각 좌측 및 우측 눈에 대한 정보로 기록될 수 있다. 광 변조기의 제 1 및 제 2 영역에는 각각 회절 장치의 제 1 및 제 2 영역이 할당된다. 광 변조기 및 회절 장치는 광 변조기의 제 1 영역에 의해 변화된 광 파동 장(이는 실질적으로 광 변조기의 제 1 영역 내에 기입된 정보에 의해 변화되었다)이 회절 장치의 제 1 영역으로부터 한 명 이상의 관찰자의 좌측 눈으로 안내되도록 구동될 수 있다. 광 변조기의 제 2 영역에 의해 변화된 광 파동 장(이는 실질적으로 광 변조기의 제 2 영역 내에 기입된 정보에 의해 변화되었다)은 회절 장치의 제 2 영역으로부터 한 명 이상의 관찰자의 우측 눈으로 안내된다.
광 변조기의 제 1 및 제 2 영역들은 서로 교대로 그리고 반복해서 배치된다. 대안으로서 또는 추가로, 광 변조기의 제 1 및 제 2 영역은 수직으로 배향되고, 특히 광 변조기의 열이다.
광 변조기의 개별 픽셀에는 컬러 필터가 할당되고 및/또는 회절 장치의 개별 영역에 컬러 필터가 할당될 수 있다.
구체적으로, 광 변조기 후방에 실질적으로 수평 방향으로 작용하는 빔 편향을 위한 회절 장치가 배치될 수 있다. 수직 방향으로 조명 영역, 소위 스위트 스폿을 확대시키는 수단, 예컨대 적합한 산란 막이 제공된다.
기본적으로 상이한 파장의 광으로 광 변조기 및 회절 장치를 시간 순차로 조명하는 것은, 상기 파장에 대해 각각 동일한 또는 미리 정해질 수 있는 편향 각을 얻기 위해, 각각의 파장의 광에 대해 조절된 회절 구조를 회절 장치 내로 상기 조명과 동기로 기입함으로써 제공될 수 있다. 각각의 파장의 광에 대해 맞춰진 이미지 내용을 광 변조기 내로 동기로 기입하는 것은 이 파장에 대해 시간 순차로 이루어질 수 있다.
이에 대한 대안으로서, 공간적 컬러 멀티플렉싱, 즉 컬러 필터를 가진 광 변조기가 사용될 수 있다. 다수의 파장의 광에 대한 표시될 이미지 내용은 조명 상황과 동기로 또는 조명 상황에 따라 또는 개별 코딩 과정에서 광 변조기 내로 기입될 수 있다. 이는 더 긴 반응 시간을 가진 광 변조기와 더 짧은 반응 시간을 가진 회절 장치의 조합을 허용한다. 예컨대, 광 변조기는 120 Hz의 이미지 반복률을 가질 수 있고 회절 장치는 360 Hz의 이미지 반복률을 가질 수 있다. 광 변조기의 개별 픽셀에는 각각 컬러 필터가 할당될 수 있고, 픽셀의 각각의 컬러 필터는 바람직하게 통상적으로 사용되는 3개의 기본 색, 예컨대 적, 녹, 청에 상응한다. 광 변조기의 픽셀들은 정보로 기록되고, 특히 일반적인 경우 그것의 각각의 컬러 할당과 관계없이 기록된다. 특히, 광 변조기의 전체 픽셀에 대한 기록 과정이 완료되면, 광 변조기에는 상이한 파장의 광은 사용된 컬러 필터의 기본 색에 따라 시간 순차로 제공된다. 조명의 변조는 kHz 범위에서 가능하고, 시간 제한 팩터는 아니다. 광 변조기의 개별 픽셀은 그것에 할당된 컬러 필터에 따라 작용한다. 회절 장치는 각각의 조명 상황과 동기로 제어된다.
바람직한 실시예에서, 기록 과정은 컬러 할당에 따라 이루어진다. 먼저 하나의 기본 색의 모든 픽셀이 기록된 다음, 기본 색의 광이 후속 제공되는 것과 동일한 순서로, 다른 기본 색의 픽셀들이 시간 순차로 기록된다. 예컨대, 먼저 모든 적색 픽셀이 기록된 다음 모든 녹색 픽셀이, 그리고 그 다음에 모든 청색 픽셀이 기록된다. 이에 따라 모든 적색 픽셀에 광이 제공된 다음, 모든 녹색 픽셀에 그리고 그 다음에 모든 청색 픽셀에 광이 제공된다. RGB 광 변조기의 3개의 기본 색의 제어 매트릭스는 시간 제어 있어서 서로 2π/3의 위상 이동을 갖는, 즉 이미지 반복 주파수의 1/3 만큼 서로 오프셋되는 3개의 단색 광 변조기의 상호 접속으로서 이해될 수 있다. 바람직하게는, 제공되는 반응 시간, 즉 기록 후 각각의 기본 색의 광이 제공될 때까지 픽셀들이 그 변조 상태를 설정할 수 있는 반응 시간은 모든 기본 색에 대해 다른 색의 기록 및 광 제공 시간에 상응하는 최소 값을 갖는다.
전극 구조가 실질적으로 선형으로 형성된 그리고 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극만을 포함하는 하나 또는 다수의 회절 장치가 제공되면, 공간적 멀티플렉싱이 예컨대 상이한 파장의 광에 대해 조절된, 회절 장치 내의 회절 구조에 의해 가능하다. 보편성의 제한 없이 이하에서는 수평 편향이 고려된다. 이 경우, 회절 장치의 특정 공간적 섹션들이 광 변조기의 특정 열들에 할당된다. 이러한 회절 구조는 광이 광 변조기의 각각의 픽셀 열에 의해 특정 각으로 편향되도록 회절 자아치의 상응하는 공간적 섹션 내로 기입된다. 나란히 놓인 적색, 녹색 또는 청색 픽셀의 광이 예컨대 조절된 회절 구조에 의해 회절 장치의 개별 공간적 영역 내로 각각 동일한 각으로 편향될 수 있다. 예컨대, 관찰자의 좌즉 또는 우측 눈에 대해 제공된 이미지 내용들은 상이한 각으로 편향될 수 있다. 이 경우, 광 변조기 내에 공간적 멀티플렉싱의 형태로 관찰자의 좌측 및 우측 눈에 대한 정보가 동시에 기입될 수 있다. 컬러 멀티플렉싱의 경우에는 광 변조기 및 회절 장치가 컬러 필터를 포함할 수 있다. 따라서, 광 변조기의 각각의 픽셀 열에 할당되지 않는 회절 장치의 공간적 영역들에 대한 광 변조기의 픽셀 열의 크로스토크가 거의 완전히 제거될 수 있다.
광 변조기의 픽셀 열의 부분에 회절 장치의 상이한 섹션들이 할당됨으로써, 멀티플렉싱이 이루어질 수 있다. 예컨대, 광이 회절 장치의 관련 공간적 섹션을 가진 픽셀 열의 좌측 절반으로부터 특정 방향으로 편향될 수 있고, 광이 회절 장치의 관련 섹션을 가진 픽셀 열의 우측 절반으로부터 다른 방향으로 편향될 수 있다. 이는 다수의 관찰자의 동일한 눈에 대해 각각 동일한 이미지 내용을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 픽셀 열에 할당된 회절 장치의 섹션의 공간적 세분 대신에, 선택적으로 다수의 편향 함수의 중첩이 회절 장치 내로 기입될 수 있다. 이러한 중첩은 특히 일반적인 경우에 복소수 값의 편향 함수를 야기한다. 위상 변조 회절 장치 내로 기입을 위해, 회절 장치가 위상 함수에 의해 근사화될 수 있다. 이러한 근사화를 위해, 공지된 방법, 예컨대 반복적 푸리에 변환(IFTA)이 사용될 수 있다. 대안으로서, 진폭 및 위상을 변조시킴으로써 광을 회절시키는 회절 장치도 사용될 수 있다. 진폭 및 위상의 변조에 의한 회절은 2개의 회절 장치가 차례로 배치되고, 상기 회절 장치들에서 전극 구조는 실질적으로 선형으로 형성된 그리고 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들을 포함하고, 상기 회절 장치들 중 하나의 회절 장치는 광의 진폭을 변조시키고, 제 2 회절 장치는 광의 위상을 변조시킴으로써 이루어질 수 있다. 회절 장치들이 예컨대 액정의 사용에 기초하면, 진폭 또는 위상의 변조는 편광의 적합한 선택에 의해, 예컨대 편광기 및/또는 지연 플레이트의 사용에 의해 이루어질 수 있다.
다수의 관찰자의 동일한 눈에 대해, 즉 다수의 좌측 눈에 대해 또는 다수의 우측 눈에 대해, 각각 광 변조기에 의해 동일한 이미지 내용을 제공할 수 있는 다른 가능성은 더 낮은 이미지 반복률을 가진 광 변조기와 더 높은 이미지 반복률을 가진 회절 장치를 조합하는 것이다. 광 변조기에 대해 실질적으로 일정한 정보, 예컨대 좌측 눈에 대한 하나의 홀로그램 또는 하나의 스테레오 이미지가 기입되는 한편, 회절 장치는 차례로 광을 개별 관찰자의 동일한 눈의 위치로 편향시킨다.
특히, 색 또는 관찰자 눈을 시간 또는 공간적으로 멀티플렉싱하기 위해 상이한 상기 방식들이 조합될 수도 있다. 예컨대, 120 Hz 이미지 반복률을 가진 광 변조기 및 컬러 필터가 사용될 수 있고, 720 Hz 이미지 반복률을 가진 회절 장치가 사용될 수 있다. 광 변조기 내에 좌측 눈에 대한 정보가 기입되고, 회절 장치에 의해 차례로 3개의 상이한 색에 대해 광이 2명의 관찰자의 좌측 눈으로 안내된다. 결과적으로, 우측 눈에 대한 정보가 광 변조기 내로 기입되고, 각각의 색의 광으로 순차적으로 조명되고, 회절 장치에 의해 조명 상황과 동기로 차례로 각각의 색에 대해 광이 2명 이상의 관찰자의 우측 눈으로 안내된다. 이 경우에도 예컨대 광 변조기 내로 우측 눈 및 청색에 대한 정보의 기입이 이루어지는 한편, 회절 장치에 의해 적색 또는 녹색에 대한 광이 좌측 눈으로 안내된다.
바람직하게는 광 파동 장의 전파 방향으로 볼 때 회절 장치 후방에 다른 회절 장치가 배치된다. 상기 다른 회절 장치 내에는, 상기 광 변조기 후방에 배치된 (제 1) 회절 장치의 설정된 회절 구조의 주기성의 미리 정해질 수 있는 방향 또는 구조와는 다른 미리 정해질 수 있는 방향 또는 구조를 가진 주기성의 회절 구조가 설정될 수 있다. 이로 인해, 제 1 회절 장치에 의해 가능한 것과는 다른 방향으로 관찰자 트래킹이 이루어질 수 있다.
2개의 회절 장치들은 (제 1) 회절 장치의 회절 구조의 주기성의 미리 정해질 수 있는 방향 또는 구조가 다른 회절 장치의 회절 구조의 주기성의 미리 정해질 수 있는 방향 또는 구조에 대해 실질적으로 수직이도록 서로 배치될 수 있다. 구체적으로, 제 1 및 제 2 회절 장치는 각각 실질적으로 선형으로 형성된, 실질적으로 서로 평행하게 배치되며 미리 정해질 수 있는 방향으로 배향된 전극들을 가진 하나의 기판을 포함할 수 있다. 2개의 회절 장치들은 제 1 회절 장치의 선형으로 형성된 전극들이 제 2 회절 장치의 선형으로 형성된 전극들에 대해 실질적으로 수직으로 배향되도록 서로 배치된다. 2개의 회절 장치의 전극들은 실질적으로 서로 평행하게 배치된 평면들 내에 놓일 수 있다.
바람직한 실시예에 따라, 회절 장치의 실질적으로 선형으로 형성되며 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들은 수평선에 대해 일정한 각으로 배향됨으로써, 가시 범위를 가진 관찰자 눈에 인접하게 놓인 관찰자 눈에서 광 강도의 발생이 거의 억압되는 관찰자 평면에 회절 장치에서 회절되는 광의 분포가 이루어진다. 이는 본 발명에 따른 광 변조 장치가 WO 2006/0669191 A1에 개시된 원리에 따라 작동하는 홀로그래픽 3차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이에 사용되는 경우 특히 중요하다. 이 경우, 광 뮤테이션 장치 내로 코딩된 3D 장면은 한 명 이상의 관찰자에 대해 적어도 부분적으로 코히런트인 광으로 홀로그래픽 재구성될 수 있다. 관찰자의 눈이 그 위치에 대해 발생된, 관찰자 평면 내 가시 범위와 일치하면 관찰자는 재구성 또는 3차원 장면을 본다. 관찰자가 그와 디스플레이 사이의 간격을 바꾸면 또는 그가 디스플레이 전방에서 횡측으로 움직이면, 관찰자의 가시 범위가 트래킹된다. 이를 위해, 위치 검출 시스템은 관찰자 눈의 위치를 검출하고, 그에 따라 디스플레이의 광축으로부터 관찰자 눈으로 광 번들의 편향각을 검출하고, 위치 데이터를 업데이트한다. 위치 검출 시스템은 제어 수단을 통해 광 변조기와 연결된다. 검출된 관찰자 눈의 가시 범위는 2개의 인접한 회절 차수 사이의 범위에 대해 그리고 그에 따라 2개의 인접한 광원 이미지들에 대해 미리 정해진다. 따라서, 강도 최대치가 상기 눈에 놓여 재구성의 관찰을 방해하는 것이 방지된다. 이에 반해, 변조기 셀의 개구의 형태는 발생된 개별 광원 이미지들에서 광원의 전체 강도의 분할을 결정한다. 기본적으로, 현재 발생된 가시 범위에 인접한 눈에서 회절 차수의 감지 또는 강도의 크로스토크가 발생할 수 있다. 이는 다양한 방법에 의해 감소되거나 완전히 억압될 수 있다. 유사한 효과가 광 변조기 후방에 배치된 하나 이상의 회절 장치에 의해 일어날 수 있고, 이 효과도 감소 또는 억압될 수 있다. 이는 수평선에 대해 미리 정해질 수 있는 각으로 전극들의 상응하는 배향에 의해 달성될 수 있다.
광 변조기 및/또는 회절 장치는 하나 이상의 방향을 따라 미리 정해질 수 있는 주기성을 가진 주기적 구조를 갖는다. 광 변조기는 일반적으로 매트릭스형 구조를 갖는다. 즉, 2개의 상이하나 방향으로 격자 구조를 갖는다. 회절 장치는 바람직하게 단지 한 방향으로만 주기적 구조를 갖는다. 구체적으로, 광 변조기 및 회절 장치는 미리 정해질 수 있는 주기성을 가진 주기적 구조를 갖는다. 회절 장치의 주기성은 광 변조기의 주기성보다 작거나 또는 회절 장치의 주기성은 광 변조기의 주기성과 동일하다. 회절 장치의 주기성은 예컨대 2 내지 150 범위의 값을 갖는 광 변조기의 주기성보다 한 팩터 만큼 더 작다.
회절 장치는 개별 회절 소자를 포함하고, 상기 회절 소자에 2진, 이산 또는 연속 값들이 설정될 수 있다. 액정의 설정된 배향은 상기 값들에 상응할 수 있고, 상기 배향은 회절 장치의 각각의 회절 소자를 통과하는 광의 상응하는 위상 변화를 일으킨다. 회절 장치의 회절 소자들의 설정된 또는 기입된 값들은 회절 구조를 형성한다. 회절 소자들은 특히 전극 및 이 전극에 배치된 LC 재료일 수 있다.
디스플레이용 필드 렌즈 기능은 미리 정해질 수 있는 위상 항이 회절 장치 내로 기입됨으로써 달성될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 포커싱 광학 부품이 제공될 수 있고, 이 부품에 의해 디스플레이용 필드 렌즈 기능이 구현될 수 있다. 포커싱 광학 부품은 미리 정해질 수 있는 특성의 브래그 격자의 형태로 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 하나 이상의 온도 센서 및 하나 이상의 열 역학 소자, 예컨대 펠티에 소자에 의한 액티브 온도 조절을 포함하는 온도 보상이 제공될 수 있다. 펠티에 소자는 국부적으로 냉각, 가열 및/또는 온도 측정(U(T))을 위해 사용될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 온도 보상이 미리 정해질 수 있는 위상 프로파일의 기입에 의해 구현될 수 있다.
상이한 파장의 광에 대한 미리 정해질 수 있는 편향 각은 광 변조기 및 회절 장치가 상이한 파장의 광으로 시간 순차로 조명될 때도 설정될 수 있다. 이와 동기로, 광의 현재 사용되는 파장에 대해 조절된 회절 구조가 회절 장치 내로 기입된다. 이는 3개의 기본 색 적, 녹 및 청에 대해 이루어지므로, 디스플레이에 의한 이미지 내용의 색 표시가 가능하다.
바람직하게는 회절 장치가 광 변조기에 인접하게 배치된다. 경우에 따라 제공되는 다른 회절 장치는 제 1 회절 장치에 인접하게 배치된다. 이와 관련해서 인접하다는 표현은 특히 광 변조기와 회절 장치 사이에 또는 2개의 회절 장치 사이에 다른 광학 소자가 배치되지 않거나 또는 각각의 소자들이 서로 공간적인 근처에 배치된 것을 의미한다. 공간적인 근처라는 표현은 0 내지 10 ㎜의 간격 범위를 나타낼 수 있다. 2개 이상의 하기 부품들이 샌드위치로 형성될 수 있다: 광 변조기, 회절 장치 및 다른 회절 장치. 이 경우, 제조 프로세스에서 하나의 부품이 다른 부품에 직접 장착된다. 샌드위치의 개별 부품들은 공통의 부품, 특히 기판을 포함할 수 있다. 필드 렌즈 기능을 하는 부품이 샌드위치 내로 통합될 수 있다.
디스플레이와 관련해서, 전술한 과제는 청구항 제 37항의 특징에 의해 해결된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 디스플레이는 청구항 제 1항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 장치를 특징으로 한다. 디스플레이는 스테레오스코픽 이미지 내용 및/또는 스테레오스코픽 멀티 뷰 이미지 내용 및/또는 홀로그래픽 이미지 내용이 표시될 수 있도록 형성된다. 이러한 디스플레이(3D 디스플레이)는 3차원 이미지 내용을 인간의 감지를 위해 3차원으로 표시할 수 있다. 광 변조 장치의 가능한 실시예와 관련해서, 설명의 반복을 피하기 위해 전술한 부분이 참고된다.
3D 디스플레이에 대해, 3D 모드와 2D 모드 사이의 전환이 이루어질 수 있는 것이 바람직하다. 2D 모드에서는 종래의 2차원 이미지 내용이 전송 또는 표시될 수 있다.
기본적으로, 본 발명에 따른 3D 디스플레이에 대해, 관찰자 트래킹을 포함하는 것이 가능하고, 표시된 내용과 관련해서 3D 장면에 대한 정보가 2D 이미지 내용을 대체할 수 있다. 그러나, 2D 디스플레이로의 전환은, 고정된 큰 관찰자 영역이 주어지고 관찰자의 현재 눈 위치에 대한 작은 관찰자 윈도우의 트래킹이 필요 없는 방식으로, 구현되는 것이 바람직하다.
따라서, 3D-2D 전환의 2가지 가능성이 제시된다:
a) 구성 및 형태 면에서 스위칭 가능한 제어 매체를 포함하는 추가의 광학 장치가 제공된다. 인액티브 또는 스위치 오프된 상태에서, 매체는 투명하다. 스위치 온 상태에서, 매체는 산란을 일으킨다. 스위칭 가능한 제어 매체로는 예컨대 폴리머 분산된 액정(PDLC)이 있다. 추가의 광학 장치는 관찰자를 향한 디스플레이의 측면 상에, 즉 디스플레이의 마지막 광학 부품으로서 배치될 수 있다. 광학 장치의 액티브 상태에서, 회절 장치는 비활성화된다. 이로 인해, 3D 디스플레이의 2D 모드가 구현된다. 광학 장치가 비활성화되고 회절 장치가 활성화되면, 3D 디스플레이는 3D 모드이다. 따라서, 이 가능성에서는 구성에 추가의 부품이 필요하다.
제 2 바람직한 가능성은 다음과 같다:
(b) 회절 장치 자체가 2개의 작동 모드 간에 전환된다. 하나의 작동 모드(3D 모드)에서 회절 장치는 의도된 위치로 광을 편향시키도록 제어된다. 다른 작동 모드(2D 모드)에서 회절 장치는 산란 기능을 하도록 제어된다. 이를 위해, 코딩된 확산 기능이 사용된다. 이는 예컨대 임의의 위상 분포에 의해 또는 의도적으로 최적화된 위상 분포에 의해 구현될 수 있고, 이 최적화된 위상 분포는 규칙적인 격자 대신 회절 장치 내에서 상응하는 제어에 의해 설정된다. 2개의 교차되는 회절 장치들이 사용되면, 제 1 회절 장치는 수평 산란을 위해 그리고 제 2 회절 장치는 수직 산란을 위해 사용된다.
홀로그래픽 디스플레이에, 풀 패럴랙스 홀로그램 또는 싱글 패럴랙스 홀로그램이 사용된다. 싱글 패럴랙스 홀로그램은 계산 또는 코딩 복잡성과 관련해서 단순성을 나타낸다. 싱글 패럴랙스 홀로그램은 특히 코딩 방향 또는 패럴랙스 방향에서만 코히런트인 조명 장치의 사용을 허용한다. 하나의 방향(코딩 방향)에서, 관찰자 윈도우가 생길 수 있고, 다른 방향에서(이에 대해 수직) 스위트 스폿이 생길 수 있다(예컨대, WO 2006/027228 A1 참고).
관찰자 트래킹을 위한 회절 장치는 일반적으로 코히런트 광을 필요로 한다. 그러나, 코히런스가 회절 장치의 전체 면에 걸쳐 주어질 필요는 없다. 회절 장치의 기능을 위해서는 코히런스가 격자의 몇몇 주기에 걸쳐 주어지는 것으로 충분하다.
회절 장치는 (공지된 판 시터 제르니케 정리를 사용해서) 그의 치수, 특성 및 특히 그의 각 스펙트럼에 있어서 회절 장치에 의해 방출되는 광의 포인팅 벡터의 분포와 관련해서, 관찰자 트래킹을 위해 싱글 패럴랙스 홀로그램 코딩시 회절 장치에 의한 코딩 방향에 대해 수직으로 부분적 코히런스가 주어짐으로써, 회절 장치의 다수의 격자 주기가 공간적으로 서로 코히런트로 조명되지만 SLM의 상이한 픽셀들은 서로 인코히런트이도록 형성된다. 이에 따라 관찰자 트래킹은 코히런트로 실시될 수 있지만, 스위트 스폿도 형성될 수 있다.
SLM의 픽셀 피치가 예컨대 50 ㎛이고 회절 장치의 피치가 2 ㎛이면, 회절 장치의 약 25개의 격자 주기들이 코히런트로 조명되지만, SLM의 인접한 픽셀들은 인코히런트로 조명될 수 있다.
광 변조 장치의 제조 방법과 관련해서, 전술한 과제는 청구항 제 40항의 특징에 의해 해결된다. 이에 따라 본 발명에 따른 방법은 제 1항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 따른 광 변조 장치의 제조에 사용된다. 제조 방법은 하기 단계들을 포함한다:
a) 전극으로 제 1 기판을 코팅하는 단계,
b) 상기 제 1 기판의 표면에 재료 층을 제공하는 단계,
c) 전극으로 코팅된 제 2 기판을 제공하는 단계로서, 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된, 제 1 기판의 전극들이 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된, 제 2 기판의 전극들에 대해 실질적으로 평행하게 배향되도록, 2개의 기판들이 서로 배향되는 단계.
단계 b)에서 예컨대 액정 또는 카본 나노 튜브 또는 금속 타원형 나노 입자를 포함하는 얇은 폴리머 막이 적층될 수 있다.
단계 e)에 따라 다른 재료 층, 예컨대 다른 폴리머 막이 적층될 수 있다.
또한, 다른 단계들이 제공될 수 있다:
d) 단계 b) 후에 전극을 가진 중간 전극 층을 재료 층 상에 제공하는 단계,
e) 상기 중간 전극 층 상에 다른 재료 층을 제공하는 단계.
이 경우, 제 1 기판 및 하나 이상의 중간 전극 층은, 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된, 제 1 기판의 전극들이 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된, 중간 전극 층의 전극들에 대해 실질적으로 평행하게 배향되도록, 배향될 수 있다.
단계 a)에 따라 기판 상에 전극을 제공하기 위해 또는 단계 d)에 따라 재료 층 상에 전극을 제공하기 위해, "리프트 오프(Lift off)" 프로세스가 사용될 수 있다. 대안으로서, 전기 전도성 막이 액상 또는 기상으로부터 기판 상에 또는 재료 층 상에 증착됨으로써 전극들이 제공될 수 있다. 포토레지스트가 적층되거나, 스핀 온되거나 또는 분무된다. 포토레지스트는 스트립형 패턴으로 노출된다. 노출은 예컨대 콘택카피로 이루어질 수 있다. 스트립들은 2빔간섭패턴의 형태로 형성될 수 있다. 노출된 포토레지스트는 예컨대 KOH로 현상된다(AZ Hoechst). 도전 층의 노출 선들은 용액으로 에칭된다. 나머지, 즉 남아있는 포토레지스트는 리무버로 제거된다. 전극들 사이의 갭들은 예컨대 비도전성의, 충분히 투명한 재료가 액상 또는 기상으로부터 증착됨으로써 채워질 수 있다.
회절 장치로 이루어진 기판의 전극의 평면에, 와이어 그리드 편광기로서 전극들에 대해 실질적으로 평행하게 연장하는 편광기가 제공되면, 와이어 그리드 편광기의 다수의 선들 또는 전기 전도성 구조들이 함께 접촉될 수 있고, 따라서 예컨대 3개 또는 4개의 선들이 함께 회절 장치의 하나의 전극을 형성할 수 있다. 결과하는 전극들은 하나의 측면 또는 2개의 마주 놓인 측면의 전기 제어를 위해 접촉될 수 있다.
대안으로서, ITO 전극 선들이 와이어 그리드 편광기 선에 대해 평행하게 상기 와이어 그리드 편광기 선 위에 그리고 상기 와이어 그리드 편광기 선과 전기 접촉되어 제공될 수 있다. 이는 예컨대 부분적인 노출 프로세스(스티칭)에 의해 이루어질 수 있고, 이를 위해 반도체 제조에서 엄수하는 15 nm의 오버레이 에러가 엄수될 필요가 없다. 여기에 제시된 ITO 전극 선의 제조를 위해, 150 nm 내지 250 nm의 오버레이 에러면 충분하다. 이는 ITO 전극 선 및 그에 따라 전기 접촉된 와이어 그리드 편광기 선의 도전성이 ITO 구조에 비해 현저히 증가하고 높은 스위칭 주파수, 예컨대 주파수 > 1 kHz가 얻어질 수 있다는 장점을 갖는다
회절 장치의 전극으로서 와이어 그리드 편광기의 사용의 장점은 전기 전도성이 ITO의 전기 전도성을 초과하며 홀로그래픽 디스플레이의 원거리 장에서 개별 회절 차수로 주어지는 광의 형태로 진폭 또는 위상 변조가 눈에 띄게 나타나지 않는다는 것이다. ITO와 함께 더 높은 전기 전도성, 또는 와이어 그리드 편광기의 중단된 선도 사용할 수 있는 옵션이 주어진다.
하기 실시예는 회절 장치의 기판이 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극으로부터 절연 방식으로 분리된 평면형 전극을 포함하는 조치 및/또는 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 제 1 기판의 전극들의 배향이 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 제 2 기판 또는 중간 전극 층의 전극들의 배향에 대해 0 내지 90도 범위, 바람직하게는 0도의 미리 정해질 수 있는 각을 갖는 조치에 관한 것이다. 이로써, 특정 LC 모드에 대해 LC 분자의 구성의 신속한 스위치 온 또는 오프가 달성될 수 있거나 또는 LC 분자의 배향이 통상적으로 주어지는 최대 각 범위를 지나 배향될 수 있다. 하기 실시예가 본 발명의 의미의 회절 장치에만 적용될 수 있는 것이 아니기 때문에, 하기 실시예는 더 넓은 의미로 광 변조기, SLM 및/또는 LC 디스플레이에 적용될 수 있다.
LC 디스플레이의 사용을 위해 스위칭 시간, 즉 디스플레이의 픽셀 내에서 LC의 소정 배향이 이루어질 때까지의 시간은 디스플레이가 어떤 프레임 레이트로 작동될 수 있는지를 결정하는 중요한 파라미터이다. 종종 신속한 스위치 온 시간뿐만 아니라 신속한 스위치 오프 시간도 필요하다.
일반적으로, 상기 프로세스 중 하나(스위치 온 또는 오프)만이 전기 장을 통해 작동된다. 대개, LC는 정렬 층(alignment layer)에 의해 미리 정해진 표면 배향을 갖는다. 스위치 온시 예컨대 LC의 배향 전환은 LC 재료의 유전 이방성과 인가된 전기 장과의 상호 작용에 의해 이루어진다. 상기 프로세스의 속도는 필드 세기의 값에 의해 영향을 받을 수 있다.
필드의 차단 후, 정렬 층의 표면 배향에 의해 결정된 상태로 이완이 이루어진다. 상기 이완의 속도는 통상 LC의 재료 특성, 예컨대 그 점성에 의해서만 영향을 받고 대개 스위치 온 프로세스보다 더 느리다.
그러나, LC의 더 신속한 반응은 2개의 프로세스(스위치 온 및 오프)가 필드에 의해 제어되는 구성에서 얻어질 수 있다. 스위치 오프 프로세스에서, LC의 표면 배향에 대해 실질적으로 평행한 배향을 설정하는 필드가 인가되면, 2개의 프로세스(필드 및 이완)가 상호 작용한다. 따라서, 필드가 표면 배향의 위치로 재배향을 지원하고 가속시킨다.
이러한 점에서, 한편으로는 스위치 온시, LC 배향을 표면 배향으로부터 멀리 이동시키고, 다른 한편으로는 스위치 오프시, 다시 표면 배향을 향해 이동시키는 전기 장을 인가하는 것을 허용하는 적합한 전극 장치가 제공된다.
또한, 예컨대 유전 커플링 대신에 필드에 선형으로 의존하며 부호에 따라 LC 분자의 회전 방향이 변화될 수 있는 플렉소 전기와 같은 상호 작용이 사용되면, 예컨대 종래의 전극 장치가 사용될 수 있다. 이는 예컨대 WO 2008/104533에 개시된다. 대부분의 LC 디스플레이에서 통상적인 바와 같이 필드의 제곱으로 작용하는 유전 상호 작용이 부호와 무관한 경우 약간 더 복잡한 전극 장치가 필요하다.
본 발명에 따른 광 변조 장치의 실시예와 관련해서, 회절 장치에서 선형 전극의 래스터에 의해 예컨대 톱니형 위상 프로파일이 설정될 수 있다. 톱니 프로파일은 LC의 가변 아웃 오브 플레인 배향을 통해 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 상응하는 아웃 오브 플레인 필드에 의해 설정될 수 있다. 선형 전극 장치는 인 플레인 필드의 인가를 가능하게 한다. 이것에 의해, LC 분자가 표면 배향에 의해 미리 정해진 인 플레인 배향으로 되돌아감으로써 스위치 오프 프로세스가 가속될 수 있다.
예컨대 IPS(인 플레인 스위칭) 또는 FFS LM 모드(Fringe Field Switching)에 기초하는 다른 타입의 회절 장치들 또는 광 변조기들은 인 플레인의 표면 배향과 조합해서 필드 내에서 LC 분자의 인 플레인 회전을 이용한다. 이 경우, 신속한 스위치 오프를 위한 인 플레인 필드에 의한 상기 개요는 직접 적용될 수 없다.
간행물 "Fast response liquid crystal display using crossed fringe fields" Yan Li 등, SID의 저널, 16/10 2008, 페이지 1069~1074 에는 전극들이 하부 및 상부 기판에 서로 60도의 각으로 배치되는 진폭 광 변조기가 개시된다. LC 분자의 표면 배향은 하부 기판 상의 전극에 대해 10도 기울어진다. 이로 인해, 스위치 온시 회전 방향이 미리 정해진다. 진폭 변조를 위해 최대 45도의 평면에서 LC 분자들의 회전이 필요하다. 분자들이 45도 회전되면, 분자들은 상부 기판 상의 전극들에 대해 거의 평행하게 놓이지만, 그것에 대해 약 5도의 작은 각을 갖는다. 상부 기판 상의 프린지 필드는 분자들의 재이동을 가속시킨다.
이에 따라, 신속한 스위치 오프를 달성하기 위해, IPS 또는 FFS와 같은 상기 LC 모드에 대해, 특히 위상 변조 광 변조기에 대해 또는 회절 장치에 대해 적합한 전극 장치가 제공된다.
LC 분자들의 인 플레인 배향을 가진, 위상을 모델링하는 광 변조기 또는 디스플레이에서, 2π까지의 광 변조기가 얻어져야 하면, LC의 180도 배향의 각 범위를 설정할 필요가 있다. 이에 대한 해결책은 DE 10 2009 059 095.1에 개시되고, 이는 전체 범위가 여기에 참고된다. 해결책은 스위칭 가능한 정렬 층에 기초한다. 이는 특히 LC 디스플레이의 제조시 스위칭 가능한 정렬 층에 대한 추가의 특별한 재료의 처리를 필요로 한다. 이러한 점에서, LC 디스플레이 내의 표준 부품으로 LC 배향의 큰 각 범위의 설정이 가능한 것이 바람직하다.
여기서 언급된 문제들은 2개의 기판들 사이에 LC 층을 갖는 광 변조기 또는 회절 장치에 의해 해결된다. 광 변조기 또는 회절 장치는 바람직하게 원형으로 편광된 광을 실질적으로 인 플레인 회전 또는 LC 분자의 배향에 의해 위상 변조시키기 위해 사용된다. 광 변조기 또는 회절 장치는 제 1 기판 및 제 2 기판에 실질적으로 선형으로 형성되고 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들을 포함한다. 제 1 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향은 제 2 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향에 대해 0 내지 90 도 범위의 미리 정해질 수 있는 각을 갖는다.
제 1 기판 상의 전극들의 적합한 제어를 기초로 전기 장에 의해 인 플레인 LC 배향의 각의 미세 설정이 이루어질 수 있다. 제 2 기판 상의 전극들의 적합한 제어를 이용해서 전기 장에 의해 LC 배향의 각 범위가 확대되고 및/또는 복원 또는 스위치 오프 과정이 LC 분자들의 신속한 재배향에 의해 가속될 수 있다. 회절 장치 또는 광 변조기의 기판은 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들로부터 절연 분리된 평면형 전극을 포함할 수 있다.
이는 2개의 실시예로 설명된다. 도 17(a)는 제 1 기판(28) 상의 스트립형 전극 장치, 즉 전극(26), 표면 정렬 층의 마찰 방향(R) 및 전기 장이 인가되지 않을 때 LC 분자들(70)의 배향을 평면도로 도시한다. 이는 전극(26)의 길이 방향에 대한 수직선에 대해 작은 각 φ (이 실시예에서 10도) 만큼 기울어진다. 이로 인해, LC 분자들(70)의 회전 방향은 전기 장의 인가시 반시계 방향으로 미리 정해진다.
위상 변조를 위해, 가능한 큰 각만큼 회전이 이루어지므로, 강한 필드에서 LC 분자들(70)은 제 1 또는 하부 기판(28) 상의 분자들에 대해 평행할 수 있다. 상기 작동 상태는 도 17(b)에 도시된다. 제 2(예컨대, 상부) 기판(30) 상의 전극들(72)은, LC 배향의 상기 최대 각을 위해 전극들이 LC의 종축에 대해 작은 각, 예컨대 φ, 만큼 기울어지도록 배치된다. 필드가 상부 기판(30) 상의 전극(72)에 인가되면, 도 17(a)에 도시된 상태로 LC 분자(70)의 신속한 재회전이 이루어진다. 특히, 이 경우 가속된 스위치 오프가 광 변조기 또는 회절 장치 내에서 전반적으로 또는 예컨대 행마다 이루어질 수 있다.
제 1 기판(28) 상의 전극들(26)은 회절 장치에서 개별적으로 제어될 수 있어야 하거나 또는 광 변조기에서 픽셀화되어 제어될 수 있어야만, 소정 위상 프로파일 또는 픽셀화된 위상 값이 설정된다. 제 2 기판(30) 상의 전극들(72)은 광 변조기 또는 회절 장치의 전체 행을 전반적으로 LC 분자의 동일한 표면 배향으로 재접속하는 예컨대 공통 제어 신호를 사용할 수 있다. 특히, 회절 장치는 제 1 기판(28) 상의 일반적으로 매우 미세하게 구조화된 전극들(26)을 사용하는데, 그 이유는 전극 피치가 작아짐에 따라 회절 각이 커질 수 있기 때문이다. 제 2 기판(30) 상의 전극들(72)은 바람직하게는 더 개략적으로 구조화될 수 있는데, 그 이유는 전극들이 회절 각과 직접 관련되지 않기 때문이다.
이러한 점에서, 제 1 기판(28)의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들(26)의 배향은 표면 정렬 층의 주요 방향(R)에 대해 미리 정해질 수 있는 (작은) 각 φ을 갖는다. 제 2 기판(30)의 실질적으로 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들(72)의 배향은 제 1 기판(28)의 전극들(26)의 배향에 대해 예컨대 90 도 마이너스(-) φ 일 수 있는 각 β를 갖는다.
LC 분자(70)의 신속한 재회전을 지원하는 다른 옵션은 LC 분자(70)를 평면 밖으로 회전시키지만 순수한 인 플레인 재회전시보다 신속하게 표면 배향의 위치로 다시 이동시키는 아웃 오브 플레인 필드를 2개의 기판들(28, 30)의 전극들(26, 72) 사이에 단시간 인가하는 것이다.
이 구성은 LC 분자의 더 큰 회전각 범위를 달성하기 위해 사용되는, DE 10 2009 059 095.1에 개시된 바와 같은 스위칭 가능한 표면 배향과도 조합될 수 있다. 도 18은 정적 표면 정렬 층과 조합해서 전극들(26, 72)에 의해 LC 분자(70)의 배향의 회전각의 확대가 가능해지는 실시예를 평면도로 도시한다. 이는 광 변조기에 적합하고, 2개의 기판들(28, 30) 상의 전극들(26, 72)의 픽셀마다의 제어를 필요로 한다. 도 18(a)는 제 1 기판(28) 상의 전극(26) 및 이 경우 17(a)에서와 같이 정적 표면 정렬 층의 표면 배향(R)을 평면도로 도시한다. 도 18(b)는 제 2 (상부) 기판(30) 상의 전극들(72)을 평면도로 도시한다. 제 2 기판(30)의 전극들(72)에 전기 장을 인가함으로써, 제 1 기판(28)의 전극들(26)에 대한 수직선에 대해 각 ψ만큼 LC 분자(70)의 배향의 변화가 달성될 수 있다. 이들은 제 1 기판(28) 상의 전극들(26)에 대해, 도 18(c)에서 전기 장의 인가시 다른 회전 방향, 여기서는 시계 방향이 가능하도록 배치된다. 스위치 온은 선택적으로 전압이 제 2 기판(30)에 인가되거나(도 18(b)에서 하부 LC(70)로 표시되는 바와 같이) 또는 인가되지 않고(도 18(b)에서 상부 LC(70)로 표시되는 바와 같이) 그리고 그에 따라 회전 방향이 LC 분자(70)의 다른 주요 방향에 의해 선택됨으로써 이루어진다. 그리고 나서, 제 1 기판(28) 상의 전극(26)에 의해, LC 분자(70)의 전체 회전각의 미세 설정이 이루어진다. LC 분자(70)의 스위치 오프 또는 복원은 추가로 도 17에 도시된 바와 같이 제 2 기판(30)에 전기 장의 인가에 의해 가속될 수 있다. 이로 인해, 액티브/가변 표면 정렬 층 없이 LC 배향의 설정 가능한 각 범위의 확대가 달성될 수 있다.
본 발명의 특징들을 바람직하게 실시하고 개선할 수 있는 여러 가능성이 있다. 이를 위해, 청구항 제 1항에 후속하는 청구항들 및 도면을 참고로 하는 본 발명의 바람직한 실시예의 하기 설명이 참고된다. 도면을 참고로 하는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 관련해서, 상기 특징들의 일반적으로 바람직한 실시예 및 개선예가 설명된다. 도면에는 각각이 개략도로 도시된다.
본 발명에 의해, 선행 기술의 문제들을 극복하는, 광 변조 장치, 디스플레이 및 상기 광 변조 장치의 제조 방법이 제공된다. 특히, 홀로그래픽 디스플레이의 관찰자 윈도우의 트래킹 또는 오토스테레오스코픽 디스플레이의 스위트 스폿의 트래킹 또는 멀티 뷰 디스플레이에 대한 빔 편향이 간단히 구현된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 평면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 평면도.
도 3은 회절 장치 내로 기입되는 회절 구조의 예를 나타낸 개략적인 다이어그램.
도 4는 회절 장치 구성의 제 1 실시예의 부분 분해도.
도 5는 도 4에 따른 회절 장치의 일부의 단면도.
도 6은 회절 장치의 다른 실시예의 일부의 단면도.
도 7은 회절 장치의 다른 실시예의 일부의 단면도.
도 8 내지 도 11은 회절 장치의 다른 실시예의 일부의 측면도 및 이에 따라 설정 가능한 위상 지연의 다이어그램.
도 12는 제 1 및 제 2 회절 장치의 전극의 배향을 나타낸 개략도.
도 13 내지 도 15는 각각 상이하게 제어되거나 또는 상이한 작동 상태인 회절 장치의 일부의 측면도.
도 16은 회절 장치의 전극에 인가되는, 시간에 따른 전압 프로파일을 나타낸 다이어그램.
도 17 및 도 18은 기판의 전극 장치를 나타낸 평면도.
도 19는 다른 전극 장치의 평면도.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예의 평면도.
도면에서 동일한 또는 유사한 부품은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1은 2차원 및/또는 3차원 이미지 내용을 표시하기 위한 도면에 도시되지 않은 디스플레이용 광 변조 장치(10)를 도시한다. 광 변조 장치(10)는 광 변조기(12, SLM) 및 제어 장치(14)를 포함한다. 광 변조기(12)는 콜리메이트된 광 파동 장(16)으로 조명되며, 이 광 파동 장은 도 1에 도시된 화살표로 표시된다. 콜리메이트된 광 파동 장(16)의 위상 및/또는 진폭은 광 변조기(12)에 의해 광 변조기(12)의 위치에 따라 변화될 수 있다. 이를 위해, 광 변조기(12)는 매트릭스 형태로 배치된 개별 (확대 도시된) 픽셀(18)을 포함한다. 광 변조기(12)는 제어 장치(14)에 의해 제어된다. 본 발명에 따라 광 파동 장(16)의 전파 방향으로 볼 때 광 변조기(12) 후방에 하나 이상의 제어 가능한 회절 장치(20)가 배치된다. 회절 장치(20)도 제어 장치(14)에 의해 제어되지만, 고유의 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다. 회절 장치(20)의 제어에 따라 회절 장치(20)는 가변 회절 구조를 갖는다. 광 변조기(12)에 의해 변화된 광 파동 장(16)은 상기 회절 구조에 의해 가변적이며 미리 정해질 수 있는 방식으로 회절된다.
도 3에는 회절 장치(20) 내로 기입된 회절 구조(22)의 예가 개략적인 다이어그램으로 도시된다. 이 경우, 회절 장치(20)에 의해 광 파동 장(16)에 가해질 수 있는 위상 지연은 광 변조기(12)의 수평 방향/X 방향으로의 위치 또는 픽셀의 함수로서 도시된다. 회절 장치(20)는 회절 장치(20)에 의해 설정 가능한 회절 구조(22)의 주기성이 변화될 수 있도록 형성된다. 구체적으로는 회절 구조(22)의 주기성(24)이 커지거나 또는 작아질 수 있다. 회절 구조(22)의 형태도 가변적이다. 예컨대, 구형 함수, 톱니 함수, 사인 함수 또는 다른 미리 정해질 수 있는 함수가 이산 단계에 의해 또는 연속해서 (회절 장치(20)의 구체적인 구조적 디자인에 따라) 근사되거나 또는 정확히 회절 장치(20)내로 기입될 수 있다.
도 4는 실질적으로 선형으로 형성되며 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들(28)을 가진 회절 장치(20)의 실시예를 부분 분해도로 도시한다. 전극들(26)은 제 1 기판(28)에 배치되고 실질적으로 기판(28)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 전극들(26) 또는 제 1 기판(28)의 상단부에 전극들(26)에 대한 콘택팅(29)이 제공되고, 상기 콘택팅에 의해 전극들(26)이 전기 접촉될 수 있으며 도 4에 도시되지 않은 제어 장치에 의해 전압 공급될 수 있다. 회절 장치(20)는 제 2 기판(30)을 포함하고, 상기 기판은 제 1 기판(28)으로부터 이격되어 배치된다. 제 2 기판(30)은 평면형 전극(32)을 포함한다.
도 5는 회절 장치(20)를 단면도로 도시한다. 회절 장치(20)가 도 1에 도시된 광 변조기(12)의 전체 폭에 걸쳐 연장되도록 회절 장치(20)가 좌측 및 우측으로 또는 양 측면을 향해 연장될 수 있다. 스트립 형태로 형성되며 제 1 기판(28)에 제공된 전극(26)의 폭(B)은 이 실시예에서 1.5 ㎛ 이다. 2개의 인접한 전극들(26) 사이의 사이 공간(G)의 폭은 0.5 ㎛ 이다. 전극들(26)의 폭 및 인접한 전극들(26) 사이의 사이 공간의 폭에 대한 다른 값들이 가능하며, 특히 디스플레이의 사용 및 광 변조기(12)의 구체적인 실시예에 의존한다. 도 6은 회절 장치(20)의 다른 실시예를 단면도로 도시한다. 이 경우, 제 1 기판(28) 및 제 2 기판(30)에 각각 스트립 형태로 형성된 전극들(26)이 제공된다.
도 7은 도 6에 도시된 회절 장치(20)의 구성과 실질적으로 유사한 구성을 가진 회절 장치(20)의 다른 실시예를 단면도로 도시한다. 도 7에 도시된 회절 장치(20)에서, 상부 기판(28)에 배치된 전극들(26)은 하부 기판(28)에 배치된 전극들(26)에 비해 서로에 대해 횡측으로 오프셋되어 배치된다.
도 5 및 도 6에 도시된 회절 장치(20)의 제 1 기판(28) 및 제 2 기판(30) 사이에 액정(Liquid Crystals = LC) 층(34)이 제공된다. 전극(26)에 미리 정해질 수 있는 전압이 인가되면, 상기 액정의 배향이 영향을 받을 수 있다. 상기 액정들이 전극들(26) 또는 (32)과 전기 접촉되는 것을 방지하는 절연층은 도면 부호 36으로 표시된다.
제 1 및 제 2 기판들(28, 30)의 전극들(26 또는 32)은 사용된 광에 대해 투명하게 형성된다. 동일한 것이 제 1 및 제 2 기판(28, 30)에 대해 적용된다. 전극들(26, 32)의 굴절률은 기판(28 또는 30)의 굴절률에 실질적으로 상응한다. 전극들(26, 32)의 굴절률은 또한 절연층(36)의 굴절률에 실질적으로 상응한다.
도 2는 본 발명에 따른 광 변조 장치(10)의 다른 실시예를 도시하며, 여기서는 광 파동 장(16)의 전파 방향으로 볼 때 제 1 회절 장치(20) 후방에 다른 회절 장치(38)가 배치된다. 다른 회절 장치(38)에서, 광 변조기(12) 후방에 배치된 (제 1) 회절 장치(20)의 설정된 회절 구조(22)의 주기성(24)의 구조 또는 방향 X 와는 다른 구조 또는 방향 Y를 가진 주기성의 회절 구조가 설정될 수 있다. 구체적으로, 2개의 회절 장치들(20, 38)은, 제 1 회절 장치(20)의 회절 구조(22)의 주기성(24)의 구조 또는 방향 X 가 다른 회절 장치(38)의 회절 구조의 주기성의 구조 또는 방향 Y 에 대해 실질적으로 수직이도록, 서로 배치된다. 그에 따라, 제 1 회절 장치(20)에 의해, 수평 방향 X으로 관찰자의 눈의 트래킹이 이루어질 수 있다. 제 2 회절 장치(38)에 의해, 수직 방향 Y으로 관찰자의 눈의 트래킹이 이루어질 수 있다.
제 1 및 제 2 회절 장치(20, 38)는 실질적으로 선형으로 형성되며 실질적으로 서로 평행하게 배치된 전극들(26)을 가진 각각 하나의 기판을 포함한다. 2개의 회절 장치들(20, 38)은 제 1 회절 장치(20)의 선형으로 형성된 전극들(26)이 제 2 회절 장치(38)의 선형으로 형성된 전극들(26)에 대해 실질적으로 수직으로 배향되도록 서로 배치된다. 광 변조기(12) 및 제 1 및 제 2 회절 장치들(20, 38)은 제어 장치(14)에 의해 제어될 수 있다.
광 변조기(12) 및 회절 장치(20)는 미리 정해질 수 있는 주기성을 가진 주기적 구조를 갖는다. 회절 장치(20)의 주기성은 광 변조기(12)의 주기성보다 작다. 구체적으로, 회절 장치(20)의 주기성은 제어 및 구체적인 디자인에 따라 2 ㎛ 이다. 광 변조기의 주기성은 수평 및 수직 방향으로 50 ㎛ 이다. 무아레(Moire) 효과를 피하기 위해, 부분적으로 다른 주기가 사용될 수도 있다.
회절 장치(38)의 전극들(26)은 액정 층(34)의 일부와 협력해서 미리 정해질 수 있는 전압의 인가에 의해 이산 값들 또는 연속하는 값들이 설정될 수 있는 개별 회절 소자로서 이해될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 디스플레이의 경우, 브래그(Bragg) 격자 형태로 형성된 포커싱 광학 부품(40)이 제공됨으로써, 디스플레이의 필드 렌즈 기능이 달성될 수 있다. 상기 부품에 의해 광 변조기(12)를 통과하는 광 파동 장(16)의 광빔들이 중앙의 관찰자 위치(42)의 방향으로 포커싱되거나 편향된다. 중앙의 관찰자 위치들(42)은 광 변조 장치(10)의 중심 축(44)에 대해 대칭으로 그리고 광 변조기(12)로부터 간격(D)을 두고 배치된다. 중앙의 관찰자 위치들(42)은 2개의 관찰자 윈도우들(46, 48)로 이루어진다. 회절 장치(20)에 의해, 상응하는 회절 구조(22)가 회절 장치(20) 내로 기입됨으로써, 관찰자 눈(50, 52)의 현재 위치에 대한 관찰자 윈도우(46, 48)의 횡측 트래킹이 보장될 수 있다. 트래킹된 관찰자 윈도우들은 도면 부호 46' 및 48'로 표시된다.
도 1 또는 도 2에 도시된 광 변조 장치(10)를 포함하고 및/또는 청구항 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 따라 형성된 디스플레이는 구체적으로 스테레오스코픽 및/또는 스테레오스코픽 멀티 뷰 이미지 내용 및/또는 홀로그래픽 이미지 내용이 표시될 수 있도록 형성될 수 있다.
도 11은 도 6에 도시된 회절 장치(20)와 실질적으로 유사한 구성을 가진 회절 장치(20)의 다른 실시예를 개략적인 측면도로 도시한다. 도 11에 도시된 회절 장치(20)의 경우, 3개의 중간 전극 층들(56)이 제공된다. 각각의 중간 전극 층(56)은 다수의 전극들(58)을 포함하고, 상기 전극들의 폭, 간격 및 배치는 제 1 기판(28) 또는 제 2 기판(30)에 배치된 전극들(26)의 폭, 간격 및 배치에 실질적으로 상응한다. 제 1 기판(28)과 이에 인접한 중간 전극 층(58) 사이에 재료(62)가 배치되고, 상기 재료는 폴리이미드 층을 포함한다. 폴리이미드 층은 한편으로는 실질적으로 형태 불변 구조를 가지며 다른 한편으로는 액정이 배치된 사이 공간(도시되지 않음)을 갖는다. 개별 전극들(26) 또는 (58)에 전압을 인가함으로써, 폴리이미드 층 내에서 자유로이 이동 가능한 액정이 전기 장의 필드 분포에 따라 배향될 수 있고 그에 따라 회절 장치(20)를 통과하는 광이 영향을 받을 수 있다. 중간 전극 층들(56) 사이에 그리고 제 2 기판(30)과 이에 인접한 중간 전극 층(56) 사이에 각각 재료(62)가 배치된다. 본 발명에 따른 회절 장치(20)의 제조 프로세스에서 코팅 과정에 제공되는 전극(58)의 전극 재료가 재료 층(62) 내로 내방 확산하는 것을 방지하는 절연 층(64)은 실선으로 도시된다.
중간 전극 층들(56)의 전극들(58)은 각각의 중간 전극 층(56) 내에 제 1 또는 제 2 기판(28, 30)의 전극(26)에 대해 횡측으로 오프셋되어 배치될 수 있다. 하나 이상의 중간 전극 층(56)의 전극들(58)의 폭 및 각각의 간격은 전극들(26)의 폭 또는 간격과는 달리 선택될 수 있다.
도 12는 제 2 회절 장치(20')의 전극(26)에 대한 제 1 회절 장치(20)의 전극(26)의 배향의 실시예를 개략도로 도시한다. 이 경우, 제 1 회절 장치(20)의 전극들(26)은 수평선(60)에 대해 각 α= 55도로 배치된다. 제 2 회절 장치(20')의 전극들(26)은 수평선(60)에 대해 각 α+ 90도 = 145도로 배치된다. 따라서, 제 1 회절 장치(20)의 전극들(26)은 제 2 회절 장치(20')의 전극들(26)에 대해 수직으로 배향된다. 회절 장치들(20, 20')의 각각의 기판에 전극들(26)의 이러한 배치시, 전극들(26)은 각각의 기판의 총 4 측면에 접촉될 수 있다.
도 13 내지 도 15는 각각 회절 장치(20)의 일부를 도시한다. 도 13에 도시된 회절 장치(20)는 이미지 내용의 표시에 대해 인액티브 상태이고, 이 상태에서 전속선(66; electric flux line)은 2개의 기판들 사이의 중간 영역에서 기판의 표면에 대해 실질적으로 평행하게 배향된다. 이는 상기 실시예에서 기판의 각각 인접한 전극들에 상이한 부호(+ 또는 -로 표시)의 전압이 인가되어, 포지티브 충전된 전극(26)으로부터 2개의 인접한 네거티브 충전된 전극(26)으로(다른 기판의 마주 놓이게 배치된 전극(26)으로 연장되지 않음) 전속선(66)이 연장됨으로써, 이루어진다. 이로 인해, 바람직하게는 2개의 기판들 사이에 배치된 재료(도시되지 않음)가 매우 신속하게 규정된 중성 상태로 바뀔 수 있고, 이 상태로부터 상기 재료는 다시 액티브 상태로 되며, 액티브 상태에서 다른 회절 구조가 구현된다.
도 13에 도시된 전극들의 결선에 대한 대안으로서, 도 14에 도시된 전극들의 결선이 제공될 수 있으며, 상기 결선에 따라 2개의 기판들의 전극들에 실질적으로 쐐기형 전압 프로파일이 인가된다. 제 1 기판의 전극들 및 제 2 기판의 전극들에는 이 경우 동일한 극성의 전압이 제공된다. 이는 좌측에 도시된 전극에 미리 정해질 수 있는 전압("1+" 로 표시)이 인가되며 이것에 대해 우측으로 인접한 전극에는 각각 약간 더 높은 미리 정해질 수 있는 다른 전압("2+",..., "16+"로 표시)이 인가된다. 이러한 점에서, 이 경우 회절 장치(20)의 우측 영역에서 2개의 기판들 사이에 가장 강하게 형성되며 실질적으로 쐐기형으로 좌측을 향해 하강하는 전기 장 분포가 나타난다. 이는 도 14에서 전속선(66)의 두께로 표시된다. 도 13 내지 도 15에 도시된 전속선(66)은 개략적으로만 도시된다. 전극들의 주어진 결선시 또는 다른 결선시, 실제 전속선에 대한 다른 구성이 주어질 수 있다.
도 15에는 이미지 표시에 대해 인액티브 상태의 회절 장치(20)의 전극들(26)의 결선의 다른 실시예가 도시된다. 이 경우, 실질적으로 균일한 굴절률 분포의 설정시, 회절 장치(20)의 전극들(26)은 다음 것으로서 발생되는 굴절률 분포 φ(x)(점선으로 표시)를 제공하는 전기 장 분포가 나타나도록 결선된다. 이는 더 큰 굴절률 차이 또는 위상 점프가 이루어져야 하는 지점(68)에서, 거기에 배치된 전극들(26)에 각각 미리 정해질 수 있는 포지티브 전압이 인가되어 상기 지점에서 이미 인액티브 상태인 상응하는 굴절률 분포가 제공됨으로써 이루어진다. 나머지 전극들(26)에는 미리 정해질 수 있는 네거티브 전압이 제공된다. 이로 인해, 다음 액티브 상태에 대해 미리 정해질 수 있는 회절 구조 또는 굴절률 분포가 매우 신속하게 설정될 수 있어서, 높은 이미지 반복률이 가능하다.
도 16은 회절 장치(20)의 하나의 전극(26)에 인가될 수 있는, 시간에 따른 전압 프로파일의 실시예를 도시한다. 이에 따라, 회절 장치(20)의 하나 이상의 전극(26)에는 시간의 경과에 따라, 처음에는 발생할 굴절률 분포의 설정을 위해 필요한 것보다 높은 전압 U0 이 인가된다. 그 후에, 상기 전압은 발생할 굴절률 분포의 설정을 위해 필요한 값(Us)으로 설정된다. 이로 인해, 바람직하게는 다른 회절 구조도 매우 신속히 조절될 수 있다.
도 20은 적색 컬러 필터를 가진 (확대 도시된) 픽셀(181), 녹색 컬러 필터를 가진 픽셀(182) 및 청색 컬러 필터를 가진 픽셀(183)을 포함하는 광 변조기(12)를 개략도로 도시한다.
도 20a는 한 시점에(또는 하나의 시간 인터벌(t1) 동안) 광 변조기(12)에 적색 파장의 광 파동 장(161), 예컨대 635 nm의 파장을 가진 레이저 광이 제공되는 것을 도시한다.
적색 컬러 필터를 가진 광 변조기(12)의 픽셀들(181)은 상기 광을 상기 픽셀들(181) 내로 기입된 정보에 따라 변조시킨다. 녹색 또는 청색 컬러 필터를 가진 픽셀들(182, 183)은 그 컬러 필터로 인해, 상기 픽셀들(182, 183) 내로 기입된 정보와 관계없이 상기 광을 차단한다.
제어 장치(14)에 의해, 적색 파장의 광을 회절시켜 관찰자(50)의 방향으로 안내하는 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입된다.
도 20b는 한 시점에(또는 다른 시간 인터벌(t2) 동안) 광 변조기(12)에 다른 광 파동 장(162), 즉 녹색 파장의 광이 제공되는 것을 도시한다. 녹색 컬러 필터를 가진 광 변조기(12)의 픽셀들(182)은 상기 광을 상기 픽셀 내로 기입된 정보에 따라 변조시킨다. 적색 또는 청색 컬러 필터를 가진 픽셀들(181 및 183)은 상기 광을 차단한다. 제어 장치(14)에 의해, 녹색 파장의 광을 회절시켜 관찰자(50)의 동일한 방향으로 안내하는 다른 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입된다.
제 3 시점에(또는 제 3 시간 인터벌(t3) 동안, 도 20에 도시되지 않음) 광 변조기(12)에 청색 파장의 제 3 광 파동 장이 제공된다. 청색 컬러 필터를 가진 광 변조기(12)의 픽셀들(183)은 상기 광을 상기 픽셀 내로 기입된 정보에 따라 변조시킨다. 적색 또는 녹색 컬러 필터를 가진 픽셀들(181 및 182)은 상기 광을 차단한다. 제어 장치(14)에 의해, 청색 파장의 광을 회절시켜 관찰자(50)의 동일한 방향으로 안내하는 다른 회절 구조가 회절 장치 내로 기입된다. 이러한 점에서, 도 20은 시간 순차적으로 조명되는 컬러 필터들(181, 182, 183)을 포함하는 광 변조기(12)를 가진 실시예를 도시한다. 광 전파 방향으로 볼 때 광 변조기(12) 후방에 배치된 회절 장치(20)는 이 경우 그것 내에 각각의 조명 상황에(즉, 각각의 파장을 가진 광에) 맞춰진 각각 하나의 회절 구조가 기입되도록 제어된다.
도 21은 더 작은 이미지 반복률을 가진 광 변조기(12), 및 광 변조기(12) 보다 더 큰 프레임 레이트를 가진 회절 장치(20)가 제어 장치(14)에 의해 제어되는 실시예를 도시한다. 광 변조기(12) 내에 기입된 동일한 정보는 회절 장치(20) 및 필드 렌즈(40)에 의해 차례로 다수의 관찰자의 좌측 또는 우측 눈(예컨대 50', 50")으로 회절된다. 제어 장치(14)에 의해, 정보, 예컨대 3D 스테레오 이미지 또는 홀로그램이 광 변조기(12)의 픽셀들(18) 내로 기입된다. 좌측의 관찰자 눈(50', 50") 및 우측 관찰자 눈(52', 52")을 가진 2명의 관찰자는 회절 장치(20) 및 광 변조기(12) 전방에서 상이한 위치에 있다. 광 변조기(12)에는 광 파동 장(16)이 제공된다.
도 21a는 한 시점에(또는 하나의 시간 인터벌(t1) 동안) 제어 장치(14)에 의해, 광을 회절시켜 제 1 관찰자의 좌측 관찰자 눈(50')의 방향으로 안내하는 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입된다.
도 21b는 다른 시점에(또는 다른 시간 인터벌(t2) 동안) 광 변조기(12) 내에 동일한 정보가 기입되어 있는 동안, 제어 장치(14)에 의해, 광을 회절시켜 제 2 관찰자의 좌측 관찰자 눈(50")으로 안내하는 다른 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입된다.
도 21에는 다른 시간 인터벌(t3) 및 (t4) 내에, 우측 관찰자 눈에 대한 정보가 광 변조기(12) 내로 기입되면, 이는 회절 장치(20) 내로 2개의 상이한 회절 구조의 시간 순차적 기입에 의해 차례로 회절되고 2명의 관찰자의 우측 관찰자 눈(52', 52")으로 안내될 수 있는 것이 도시되지 않는다.
광 변조기(12)에 대한 관찰자 눈들(50', 50", 52', 52")의 위치들은 예컨대 위치 검출 시스템에 의해 검출될 수 있다. 위치 검출 시스템은 회절 장치(20)의 트래킹 영역 내에 얼마나 많은 관찰자들이 있는지에 대한 정보를 제공하도록 형성될 수 있다. 정보가 광 변조기(12) 내로 기입되는 이미지 반복률은 이 실시예에서 검출된 관찰자의 수와 관계없다. 제어 장치(14)에 의해 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입되는 이미지 반복률은 미리 정해질 수 있는 상한까지 현재 검출된 관찰자의 수에 맞춰질 수 있고, 상기 상한은 회절 장치(20)의 특성에 의존하고 광 변조기(12)의 특성에 의존하지 않는다.
도 21은 개별 회절 장치(20)를 가진 시스템을 도시한다. 이 구성은 다수의 회절 장치의 조합에도 유사한 방식으로 형성될 수 있고, 예컨대 하나의 회절 장치는 광을 시간 인터벌(t1) 동안 좌측 관찰자 눈의 수평 위치로 그리고 다른 회절 장치는 좌측 관찰자 눈의 수직 위치로 회절시키는, 2개의 교차된 회절 장치들(도 21에 도시되지 않음)에 대해 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 예컨대 수직 산란 수단을 포함하므로 수평 방향으로만 관찰자 위치의 트래킹을 해야 하는 시스템에서는 단 하나의 회절 장치의 사용만으로 충분하다.
도 21에는 2명의 관찰자들이 광 변조기(12)에 대해 실질적으로 동일한 거리(d)를 두고 배치된 실시예가 도시된다. 그러나, 편향 성분뿐만 아니라 포커싱 성분도 포함하는 회절 구조가 회절 장치(20) 내로 기입됨으로써, 예컨대 필드 렌즈(40) 및 회절 장치(20)의 조합의 초점 거리가 변화될 수 있다. 이로 인해, 광이 차례로 광 변조기(12)에 대한 상이한 거리에 있는(도 21에 도시되지 않음) 관찰자 눈으로 안내될 수 있다.
도 22는 좌측 관찰자 눈들(50' 및 50")을 가진 2명의 관찰자를 가진 광 변조기(12) 및 회절 장치(20)를 다른 실시예로 도시한다. 도 21에 따른 실시예와는 달리, 여기서는 시간 인터벌(t)로 광 변조기(120 내로 기입된 정보가 회절 장치(20)에 의해, 실질적으로 동시에 2명의 관찰자의 좌측 관찰자 눈(50' 및 50")으로 안내되도록 회절된다. 이러한 목적을 위해, 광 변조기(12)의 각각의 픽셀(18)에 회절 장치(20)의 2개의 상이한 공간 영역들이 할당되고, 상기 공간 영역들은 예컨대 수직 방향으로 각각 픽셀의 1/2 폭을 갖는다. 광을 하나의 관찰자의 관찰자 눈(50')으로 편향시키는 회절 구조가 회절 장치(20)의 한 영역 내로 기입된다. 광을 다른 관찰자의 관찰자 눈(50")으로 안내하는 회절 구조가 회절 장치(20)의 제 2 영역 내로 기입된다. 이 실시예에서, 광 변조기(12) 내에 하나의 시간 인터벌 동안 모든 정보가 좌측 또는 우측 관찰자 눈에만 기입되고, 회절 장치(20) 내에서 2명의 관찰자의 좌측 또는 우측 관찰자 눈(50', 50")에 대한 편향 방향과 관련해서 공간 멀티플렉싱이 이루어진다. 다수의 관찰자, 즉 N 관찰자가 위치 검출 시스템에 의해 검출되면, 이 경우 회절 장치(20)의 N 상이한 공간적 영역들이 광 변조기(12)의 각각 하나의 픽셀(18)에 할당될 수 있다. 이 경우, 회절 장치(20)의 N 공간적 영역의 각각이 광을 N 관찰자의 좌측 또는 우측 관찰자 눈으로 안내한다.
도 23은 광 변조기(12) 및 좌측 관찰자 눈(50') 및 우측 관찰자 눈(52')을 가진 한 명의 관찰자를 포함하는 회절 장치(20)를 다른 실시예로 도시한다. 광 변조기(12)의 특정 픽셀들(184) 내에 우측 관찰자 눈(52')에 대한 정보가 기입되고, 다른 픽셀들(185) 내에 좌측 관찰자 눈(50')에 대한 정보가 기입된다. 회절 장치(20) 내에서 상기 픽셀들(184, 185)에는 각각 회절 장치(20)의 공간 영역이 할당되고, 광이 각각의 관찰자 눈(50' 또는 52')으로 안내되도록 광을 회절시키는 상이한 회절 구조가 회절 장치 내로 기입된다. 이 실시예에서는, 하나의 시간 인터벌 내에 2개의 관찰자 눈에 대한 정보가 광 변조기(12) 내로 기입된다. 광 변조기(12) 및 회절 장치(20) 내에서 좌측 관찰자 눈(50', 50")에 대한 편향 방향과 관련해서 공간적 멀티플렉싱이 이루어진다.
전술한 실시예는 청구된 특징을 설명하기 위해서만 사용되며, 특징들이 실시예에 제한되지 않는다.
12, SLM 광 변조기
14 제어 장치
16 광 파동 장
20, 38 회절 장치
22 회절 구조
24 주기성
26, 32, 58, 72 전극
28, 30 기판
34 액정
56 중간 전극 층
60 수평선
161, 162 광
181, 182, 183 픽셀

Claims (48)

  1. 2차원 이미지 내용과 3차원 이미지 내용 중 적어도 하나의 이미지 내용의 표시를 위한 디스플레이용으로 이용하기 위한 광 변조 장치에 있어서,
    광 변조기(light modulator, SLM) 및 제어 장치를 포함하고,
    콜리메이트된(collimated) 광 파동 장(light wave field)의 위상과 진폭 중 적어도 하나는 상기 광 변조기에 의해 상기 광 변조기의 위치에 따라 변화될 수 있고, 상기 광 변조기는 상기 제어 장치에 의해 제어될 수 있고,
    상기 광 파동 장의 전파 방향에서의 상기 광 변조기 후방에 적어도 하나의 제어 가능한 회절 장치가 배치되고, 상기 회절 장치는 회절 장치의 제어에 따라 주기성 또는 형태가 가변될 수 있는 가변 회절 구조를 갖고, 상기 회절 장치는 필드 렌즈 기능을 포함하고, 상기 필드 렌즈 기능은 적어도 부분적으로 상기 회절 장치에서 가변적으로 제어되고, 상기 광 변조기에 의해 변조된 상기 광 파동 장은 상기 회절 구조에 의해 미리 정해질 수 있는 방식으로 가변 회절될 수 있는 것인 광 변조 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회절 장치는 상기 회절 구조가 하나의 정의된 방향(X)으로만 연장되는 미리 정해질 수 있는 격자형 또는 톱니형 구조를 가지게 설정할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 회절 장치는 상기 회절 장치에 의해 설정 가능한 상기 회절 구조의 주기성을 수정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 회절 장치는, 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들(parallel linear electrodes)을 포함하고, 상기 전극들은 제 1 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 회절 장치의 기판은 평면형 전극(planar electrode)을 포함하며, 상기 평면형 전극은 서로 평행하게 배치된 전극들로부터 절연 방식으로 분리되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 회절 장치는 상기 제 1 기판으로부터 이격 배치된 제 2 기판을 포함하고, 상기 제 2 기판은 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 다수의 전극들과 평면형 전극 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 전극들은 사용된 광에 대해 투명하게 형성되거나, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판은 사용된 광에 대해 투명하게 형성되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판에서 상기 선형으로 형성된 전극들 및 평면형 전극 중 적어도 하나는 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 표면에 대해 평행한 적어도 2개의 상이한 평면들에 배치되고, 상기 상이한 평면들에 배치된 상기 선형으로 형성된 전극들 및 평면형 전극은 상기 상이한 평면들 중 하나의 평면에 평행한 방향으로 서로 오프셋되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  9. 제 6항에 있어서, 2개의 기판들 사이에 적어도 하나의 중간 전극 층이 제공되고, 상기 중간 전극 층은 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 중간 전극 층의 상기 전극들은 선형으로 형성되고, 서로 평행하게 배치되며 미리 정해질 수 있는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 1 기판에 인접한 중간 전극 층 사이의 간격과, 2개의 중간 전극 층들이 제공된 경우에 있어 2개의 인접한 중간 전극 층들 사이의 간격 중 적어도 하나의 간격은 미리 정해질 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들과 상기 중간 전극 층의 상기 전극들은 미리 정해질 수 있는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2 기판이 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 다수의 전극들을 포함할 때, 상기 제 1 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향은 상기 제 2 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향에 대해 0도 내지 90도 범위의 정해진 각(β)을 갖는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향은 중간 전극 층의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 배향에 대해 0도 내지 90도 범위의 정해진 각을 갖는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    기판 또는 중간 전극 층의 다수의 전극들은 하나의 세그먼트를 형성하도록 통합되어 공동으로 제어 가능해지고, 다수의 세그먼트들이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중 적어도 하나의 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들과 상기 중간 전극 측의 상기 전극들은 서로 평행하게 배향되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  17. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들의 굴절률은 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 굴절률과 동일하거나, 전극 재료 및 기판 재료는 동일한 굴절률을 갖도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  18. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이, 상기 제 1 기판과 상기 제 1 기판에 인접한 중간 전극 층 사이, 및 2개의 중간 전극 층들이 제공된 경우에 있어 2개의 인접한 중간 전극 층들 사이 중 적어도 하나에 재료가 배치되고, 상기 재료는 상기 재료에 영향을 주는 제어 인자의 설정(modulate)에 의해 광의 적어도 하나의 편광 방향에 대한 굴절률의 국부적인 변화를 일으킬 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 재료는 액정을 포함하거나, 상기 재료는 액정 또는 길게 늘어진 나노 입자를 가진 폴리머 막을 포함하거나, 상기 재료는 길게 늘어진 나노 입자를 가진 가요성 또는 고점성의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  20. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이, 상기 제 1 기판과 상기 제 1 기판에 인접한 중간 전극 층 사이 및 2개의 중간 전극 층들이 제공된 경우에 있어 2개의 인접한 중간 전극 층들 사이 중 적어도 하나에 액정이 배치되고, 상기 액정의 배향은 미리 정해질 수 있는 전압이 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 선형으로 형성되고 서로 평행하게 배치된 전극들에 인가됨으로써 제어될 수 있고, 상기 전극들의 길이 방향에 대해 평행한 방향으로 상기 액정의 예비 배향(pre-orientation)이 미리 정해지게 하는 수단이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  21. 제 4항에 있어서, 상기 회절 장치의 전극들은 전기 장 분포가 상기 회절 장치 내에서 얻어지도록 동작되고, 상기 회절 장치는 적어도 지역적으로 미리 정해진 주기성을 가진 톱니형 굴절률 분포를 제공하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  22. 제 4항에 있어서, 상기 회절 장치의 전극들은, 상기 광 파동 장에 대한 균일한 굴절률 분포가 실현될 수 있게 하는 전기 장 분포가 상기 회절 장치 내에서 얻어지도록 동작되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 균일한 굴절률 분포의 설정을 위해, 상기 회절 장치의 전극들은 다음 액티브 상태에서 발생할 굴절률 분포를 제공하는 전기 장 분포가 실현되도록 동작되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  24. 제 4항에 있어서, 상기 회절 장치의 전극들에는 시간의 경과에 따라, 처음에는 희망하는 굴절률 분포의 설정을 위해 필요한 것보다 큰 전압이 제공되며, 그 후에는, 상기 전압은 상기 희망하는 굴절률 분포의 설정을 위해 필요한 값으로 감소되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  25. 제 1항에 있어서, 상기 광 변조기의 개별 픽셀에는 컬러 필터가 할당되고, 상기 광 변조기의 픽셀에는 정보가 기입되고, 상기 광 변조기에는 상이한 파장의 광이 순차적으로 조명되고, 상기 회절 장치는 상기 광 변조기에 상이한 파장의 광이 순차적으로 조명되는 것과 동기화되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  26. 제 1항에 있어서, 상기 광 파동 장의 전파 방향에서의 상기 회절 장치 후방에 추가적인 회절 장치가 배치되고, 상기 추가적인 회절 장치 내에서, 후방에 추가적인 회절 장치가 배치되는 상기 회절 장치에 의해 설정된 회절 구조의 주기성의 방향(X) 또는 구조와는 상이한 방향(Y) 또는 구조를 갖는 미리 정해진 주기성의 회절 구조가 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 2개의 회절 장치는, 후방에 추가적인 회절 장치가 배치되는 상기 회절 장치의 회절 구조의 주기성의 미리 정해진 방향(X) 또는 구조가 상기 추가적인 회절 장치의 회절 구조의 주기성의 미리 정해진 방향(Y) 또는 구조에 대해 수직이 되도록 서로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  28. 제 26항에 있어서, 후방에 추가적인 회절 장치가 배치되는 상기 회절 장치와 추가적인 회절 장치는 각각 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치되고 미리 정해진 방향으로 배향된 전극들을 가진 기판을 포함하고, 상기 2개의 회절 장치들은, 후방에 추가적인 회절 장치가 배치되는 상기 회절 장치의 선형으로 형성된 전극들이 상기 추가적인 회절 장치의 선형으로 형성된 전극들에 대해 수직으로 배향되도록 서로 배치되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  29. 제 4항에 있어서, 상기 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들은 수평선에 대해 일정한 각(α)으로 배향됨으로써, 상기 회절 장치에 의해 회절된 광의 분포가 관찰자 평면에서 발생되고, 상기 광의 분포는 가시 범위를 가진 관찰자 눈에 인접하게 위치한 광 강도들의 발생을 관찰자 눈에서 억제하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  30. 제 1항에 있어서, 상기 광 변조기와 상기 회절 장치 중 적어도 하나는 미리 정해진 주기성을 가진 주기적 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  31. 제 1항에 있어서, 상기 광 변조기 및 상기 회절 장치는 미리 정해진 주기성을 가진 주기적 구조를 가지며, 상기 회절 장치의 주기성은 상기 광 변조기의 주기성보다 작은 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  32. 제 1항에 있어서, 상기 회절 장치는 액정의 배향에 대응하는 이진 값, 이산 값 또는 연속 값이 회절 구조를 형성하기 위해 설정될 수 있는 개별 회절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  33. 제 1항에 있어서, 상기 디스플레이의 필드 렌즈 기능은, 미리 정해진 위상이 상기 회절 장치 내로 설정되거나 포커싱 광학 부품이 제공됨으로써 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  34. 제 1항에 있어서, 회절 장치 내의 온도 변동을 보상하기 위한 온도 보상 메커니즘이 제공되고, 상기 온도 보상 메커니즘은 적어도 하나의 온도 센서 및 적어도 하나의 열역학 소자에 의한 액티브 온도 조절(active temperature controller)을 포함하거나, 상기 온도 보상 메커니즘은 상기 광 변조기 내에 미리 정해진 위상 프로파일의 설정에 의해 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  35. 제 1항에 있어서, 상기 광 변조기 및 상기 회절 장치는 상이한 파장의 광에 의해 순차적으로 조명되고, 이와 동기되어 광의 현재 사용되는 파장에 대해 조절된 회절 구조가 상기 회절 장치에 기입될 수 있어서, 상기 조절된 회절 구조에 의해 상이한 파장의 광에 대해 미리 정해질 수 있는 편향 각이 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  36. 제 1항에 있어서, 상기 회절 장치가 상기 광 변조기에 인접하게 배치되거나, 선택적으로 제공되는 추가적인 회절 장치가 상기 회절 장치에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치.
  37. 제 1항에 따른 광 변조 장치를 포함하는 디스플레이로서, 상기 디스플레이는 스테레오스코픽 이미지 내용, 스테레오스코픽 멀티 뷰 이미지 내용 및 홀로그래픽 이미지 내용 중 적어도 하나가 표시될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  38. 제 37항에 있어서, 제어 가능한 광학 장치가 제공되고, 상기 광학 장치는 하나의 동작 상태에서 광학적으로 투명해지고, 다른 동작 상태에서는 광학적으로 산란되는 효과를 가지며, 상기 광학 장치를 제어함으로써 상기 디스플레이는 3차원 모드 또는 2차원 모드로 동작될 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  39. 제 37항에 있어서, 상기 디스플레이를 제 1 동작 모드에서 3차원 모드로 동작시킬 때, 변화하는 관찰자 위치들에 대한 추적이 상기 회절 장치를 통해 구현될 수 있고, 상기 디스플레이를 제 2 동작 모드에서 2차원 모드로 동작시킬 때, 상기 회절 장치는 산란 기능을 갖도록 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  40. 제 37항에 있어서, 컬러 이미지 내용을 표시하기 위해, 상기 광 변조기 및 상기 회절 장치에는 상이한 파장의 광이 순차적으로 조명될 수 있고, 상기 회절 장치는 상기 광 변조기에 상이한 파장의 광이 순차적으로 조명되는 것과 동기화되도록 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 광 변조기는 좌측 눈 또는 우측 눈에 대한 정보가 상기 광 변조기에 기입되도록 상기 제어 장치에 의해 제어될 수 있고, 상기 광 변조기에 의해 상기 좌측 눈 또는 우측 눈에 대해 상기 광 파동 장이 변조될 수 있고, 상기 회절 장치에 의해 상기 광 파동 장이 적어도 하나의 관찰자의 좌측 눈 또는 우측 눈 각각으로 편향될 수 있고, 상기 좌측 눈 또는 우측 눈에 대한 상기 정보는 순차적으로 상기 광 변조기에 기입되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  42. 제 40항에 있어서, 상기 광 변조기는 좌측 눈과 우측 눈에 대한 정보가 각각 기입될 수 있는 제 1 영역과 제 2 영역을 포함하고, 상기 광 변조기의 상기 제 1 영역과 제 2 영역에 각각 상기 회절 장치의 제 1 영역과 제 2 영역이 할당되고, 상기 광 변조기 및 상기 회절 장치는, 상기 광 변조기의 상기 제 1 영역에 의해 변조된 광 파동 장이 상기 회절 장치의 상기 제 1 영역에 의해 적어도 하나의 관찰자의 좌측 눈을 향해 편향되며, 상기 광 변조기의 상기 제 2 영역에 의해 변조된 광 파동 장이 상기 회절 장치의 상기 제 2 영역에 의해 적어도 하나의 관찰자의 우측 눈을 향해 편향되도록 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  43. 제 42항에 있어서, 상기 광 변조기의 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 교호적으로 반복해서 배치되거나, 상기 광 변조기의 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 서로 수직으로 배향되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  44. 제 39항에 있어서, 상기 광 변조기의 개별 픽셀에 컬러 필터가 할당되거나, 상기 회절 장치의 개별 영역들에 컬러 필터가 할당되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  45. 제 39항에 있어서, 상기 광 변조기 후방에 수평선을 따르는(along) 수평 빔 편향을 위한 회절 장치가 배치되고, 수평 방향과 수직인 수직 방향의 조명 영역을 확대시키는 역할을 하는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  46. 제 1항에 따른 광 변조 장치의 제조 방법에 있어서,
    a) 전극으로 제 1 기판을 코팅하는 단계,
    b) 상기 제 1 기판의 표면 상에 재료 층을 퇴적시키는 단계,
    c) 전극으로 코팅된 제 2 기판을 제공하는 단계
    를 포함하고, 상기 제 1 기판의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들이 상기 제 2 기판의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들에 대해 평행하게 배향되도록 2개의 기판들이 서로 배향되는 것을 특징으로 하는 광 변조 장치의 제조 방법.
  47. 제 46항에 있어서,
    d) 상기 단계 b)의 완료 후에 중간 전극 층 - 상기 중간 전극 층은 전극을 가짐 - 을 상기 재료 층 상에 퇴적시키는 단계,
    e) 상기 중간 전극 층 상에 추가적인 재료 층을 퇴적시키는 단계,
    f) 상기 단계 d) 및 단계 e)를 한 번 이상 더 실시하는 단계
    를 더 포함하는 광 변조 장치의 제조 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 제 1 기판 및 적어도 하나의 중간 전극 층은, 상기 제 1 기판의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들이 상기 중간 전극 층의 선형으로 형성되며 서로 평행하게 배치된 전극들에 대해 평행하게 배열되도록 서로 정렬된 것인, 광 변조 장치의 제조 방법.
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