TW201921032A - 全像式投影機 - Google Patents

全像式投影機 Download PDF

Info

Publication number
TW201921032A
TW201921032A TW107131458A TW107131458A TW201921032A TW 201921032 A TW201921032 A TW 201921032A TW 107131458 A TW107131458 A TW 107131458A TW 107131458 A TW107131458 A TW 107131458A TW 201921032 A TW201921032 A TW 201921032A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
liquid crystal
hologram
pixels
phase
Prior art date
Application number
TW107131458A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI676049B (zh
Inventor
尼爾 歌林斯
環 許
Original Assignee
英商杜阿里特斯有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 英商杜阿里特斯有限公司 filed Critical 英商杜阿里特斯有限公司
Publication of TW201921032A publication Critical patent/TW201921032A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI676049B publication Critical patent/TWI676049B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306—Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13373—Disclination line; Reverse tilt
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133738—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homogeneous alignment
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133749—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for low pretilt angles, i.e. lower than 15 degrees
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133784—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by rubbing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13706—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering the liquid crystal having positive dielectric anisotropy
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G02B2027/0109—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements comprising details concerning the making of holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136277—Active matrix addressed cells formed on a semiconductor substrate, e.g. of silicon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/07—Polarisation dependent
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/50—Phase-only modulation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/006—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using LCD's
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224—Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G03H2001/0816—Iterative algorithms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2223—Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G03H2001/2231—Reflection reconstruction
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/34—Multiple light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/20—Nature, e.g. e-beam addressed
    • G03H2225/22—Electrically addressed SLM [EA-SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/30—Modulation
    • G03H2225/31—Amplitude only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/30—Modulation
    • G03H2225/32—Phase only
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/30—Modulation
    • G03H2225/33—Complex modulation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/52—Reflective modulator
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/55—Having optical element registered to each pixel
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/60—Multiple SLMs
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00—Active addressable light modulator
    • G03H2225/60—Multiple SLMs
    • G03H2225/61—Multiple SLMs for multicolour processing
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2240/00—Hologram nature or properties
    • G03H2240/50—Parameters or numerical values associated with holography, e.g. peel strength
    • G03H2240/61—SLM related parameters, e.g. pixel size

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本發明係提出一種全像式投影機，其包含反射型液晶顯示裝置。該反射型液晶顯示裝置包含在第一基板與第二基板之間的光調變層，該第二基板實質平行於第一基板。該光調變層包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板實質為透明的且包含第一對準層，該第一對準層配置以對鄰近該第一基板的液晶給予第一預傾角θ1，其中θ1＞5°。該第二基板實質為反射的且包含第二對準層，該第二對準層配置以對鄰近該第二基板的液晶給予第二預傾角θ2，其中θ2＞5°。該反射型液晶顯示裝置更包含複數個像素，其界定在該光調變層上且具有像素重複距離x，其中x
Figure TW201921032A_A0001
10 μm。在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離d滿足0.5 μm
Figure TW201921032A_A0002
3 μm，且該液晶的雙折射率Δn≥0.20。該種全像式投影機更包含顯示驅動器，其配置成驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準而獨立驅動各個像素，來顯示全像圖。

Description

全像式投影機
本揭露內容係關於一種投影機。更明確而言，本揭露內容係關於一種全像式投影機、全像式投影系統、以及製造諸如全像式投影機的投影機之方法。本揭露內容係亦關於一種降低在液晶顯示器中的邊際電場效應之方法以及一種降低在液晶顯示器中的向錯(disclination)效應之方法。更具體的說，一些實施例相關於一種置換在液晶單元中的向錯線之方法。一些實施例係關於一種抬頭式(head-up)顯示器以及一種頭戴式(head-mounted)顯示器。
從物體所散射的光線含有振幅與相位資訊二者。此振幅與相位資訊係可由眾所周知的干涉技術而經捕捉在例如感光板上，以形成包含干涉條紋之一種全像式記錄或“全像圖(hologram)”。全像圖係可藉由適合的光線之照射而重建，以形成代表原始的物體之一種二維或三維的全像重建、或重播影像。
電腦產生的全像術係可數值模擬該種干涉方法。電腦產生的全像圖(CGH, computer-generated hologram)係可藉由其基於諸如菲涅耳(Fresnel)或傅立葉(Fourier)轉換的一種數學轉換之技術而計算。這些型式的全像圖係可稱作為菲涅耳或傅立葉全像圖。一種傅立葉全像圖係可視為物體的傅立葉域表示或物體的頻域表示。CGH係亦可藉由例如同調射線追蹤或點雲(point cloud)技術而計算。
CGH係可在空間光調變器(SLM, spatial light modulator)上經編碼，空間光調變器(SLM)係配置以調變入射光線的振幅及/或相位。光調變係可使用例如可電性定址的液晶、可光學定址的液晶或微鏡而達成。
SLM係可包含複數個個別可定址的像素，其亦可稱作為單元(cell)或元件。光調變方式係可為二元、多層級或連續式。替代而言，該裝置係可為連續式(即：非由像素所構成)且光調變係可因此遍及該裝置為連續。SLM係可為反射型，意指的是調變光線係以反射而從SLM所輸出。同樣地，SLM亦可為透射型，意指的是調變光線係以透射而從SLM所輸出。
一種用於成像的全像式投影機係可使用已描述的技術而提供。該種投影機係已經得知在抬頭式顯示器(HUD, head-up display)與頭戴式顯示器(HMD, head-mounted display)之應用，舉例來說，包括：近眼(near-eye)裝置。
本揭露內容係關於一種液晶顯示裝置，其中，液晶的局部方位係由n導向體(director)或簡稱導向體所描述。在一些情形，像素式液晶裝置係可能遭受所謂的邊際電場之效應。邊際電場係在決定該液晶導向體的局部方位之電場中的不均勻性。邊際電場係起因於各個像素為受到來自相鄰像素之不想要的水平電場，其影響代表資料電壓的垂直電場。邊際電場因此使得液晶的方位扭轉，且對該顯示裝置的性能具有不利的效應。
在調變相位之顯示裝置中，邊際電場效應造成雙折射率與不均勻的的相位延遲(retardation)之損失。舉例來說，本發明人係已經得知的是，邊際電場效應係關於4 μm的像素與數微米的單元間隙而造成相位延遲之15-30%損失。此係使全像式投影的品質降級，歸因於在向錯線之光線繞射與延遲之損失。
舉例來說，藉由變更該等電極的形狀或包括介電屏蔽壁結構，已經企圖降低邊際電場效應。然而，該等方式係複雜，因為該等方式需要必須表面處理之微結構。
美國專利第6,473,149號係揭示一種間隔材料，其配置以阻止在像素間區域中的液晶之彎曲變形的形成，此係排除所謂的反向傾斜向錯。
本文係揭示一種簡單的方式，至少當像素的密度係高且在從0到2π的相位延遲之整個範圍中的各個像素之快速切換係對於相位全像術為所需時而顯著降低邊際電場效應。
本揭露內容的觀點係界定在隨附的申請專利範圍獨立項中。
存在諸多不同型式的顯示裝置。本揭露內容係關於一種反射型液晶顯示裝置，其具有高解析度(高像素密度)與對於使用相位全像圖之視訊速率的全像投影之快速切換的像素。根據本揭露內容，一種高解析度的顯示器係定義為其中像素間距為小於或等於10 μm的一者。高品質的全像投影係需要可提供高達2π的相位延遲之像素。在反射單元中的總延遲Φ係滿足下式：其中，d 係單元間隙，Δn 係液晶的雙折射率且λ係光線的波長。乘積d Δn 係習稱為路徑差。本揭露內容係關於一種包含具有正介電異向性的液晶之平行配向(planar-aligned nematic)單元，因為得知此組態對於相位全像術而言為有效。該種單元的響應時間係關連於單元間隙的平方。本揭露內容係藉由操作在0.5 μm3 μm與Δn ≥0.20之限制內而提供高達2π之快速切換的相位延遲。
就一些型式的液晶顯示器而言，邊際電場係可引起在該等像素之所謂的向錯之外觀，其使得性能降級。得知的是，向錯係在根據本揭露內容之該種型式的反射型液晶顯示裝置中而尤其顯著。進而得知的是，發生在根據本揭露內容的裝置中之特定向錯係當該裝置被用以顯示一個相位全像圖且從0到2π之快速切換為所需時而有問題。
本發明係提出一種全像式投影機，其包含反射型液晶顯示裝置與顯示驅動器。該反射型液晶顯示裝置係包含光調變層、第一基板、第二基板與複數個像素。該光調變層係在第一基板與第二基板之間。該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層係包含具有正介電異向性之平行配向液晶。該第一基板係實質為透明的且包含第一對準層，該第一對準層配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°。該第二基板係實質為反射的且包含第二對準層，該第二對準層配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。該複數個像素係界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm。在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離d 係0.5 μm3 μm。該液晶的雙折射率Δn 係等於或大於0.20。該顯示驅動器係配置成驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準而獨立驅動各個像素，來顯示全像圖。該複數個調變位準係藉由將可變電壓(典型為0 V到5或6 V)施加在第一與第二基板上的個別電極之間所提供。
本發明人係已經得知的是，將液晶之極性的預傾角改變幾度係改變該向錯的位置為幾微米。本發明人係已經得知的是，就根據本揭露內容之特定的單元而論，藉由使用至少5度之在二個基板上的一個預傾角以及0.5到3 μm的單元間隙，可能有效將該向錯移動離開個別的像素之作用區域且進入像素間的間隙區域，其不會使性能降級。此方式係使用對準層而為簡單且容易實施。熟習液晶製造技藝人士係將知道如何提供本文所揭示的對準層，且詳細說明係因此並未在此提供。至少歸因於此方式的簡單性，相較於使用微結構的其他方式，此方式為特別有利。
第一預傾角係可等於或小於15°。附加或替代而言，第二預傾角係亦可等於或小於15°。得知的是，隨著預傾角係增大，液晶係費時較長以從一個施加的電場而鬆弛，再者，較高的單元間隙係必要以維持相位延遲。針對於根據本揭露內容的單元，得知的是，若預傾角係大於15度，這些缺點係可能超過降低邊際電場效應之優點。概括而言，高於15度，在向錯線移置之更進一步的降低係不太明顯。
像素重複距離係可等於或小於6 μm。關於根據本揭露內容的一種液晶單元，得知的是，若像素重複距離或間距像素係等於或小於6 μm，大於5度的一個預傾角係特別有效。
在第一基板與第二基板的內側面之間的距離d 係可等於或大於1 μm且等於或小於3 μm。得知的是，若d 係小於1 μm，裝置係可能變得極為難以製造，且要求具有極高的雙折射率之奇特的液晶混合物以達成整個範圍的相位延遲。
雙折射率係可等於或大於0.25，諸如：等於或大於0.3。在相當薄的單元中係觀察到本文所述的邊際電場效應。薄的單元係需要較高的雙折射率以便達成對於高品質的相位全像術所必要之整個範圍的相位延遲。
雙折射率係可等於或小於0.70，諸如：等於或小於0.6。以較高的雙折射率，切換速度係可能折衷，因為該種材料係通常為較黏稠。再者，液晶係可能成為對於藍光為較靈敏且遭受光降解，其對於根據本揭露內容的裝置而言為有問題。
第一預傾角與第二預傾角係可能為平行。本發明人係已經得知的是，本文所描述的概念係在諸如在一種π單元(Pi-cell)所見者之一種所謂的反平行預傾組態中為較不有效。根據本揭露內容的光調變層係因此不需要偏壓電壓，不同於例如一種π單元。本發明人係已經得知的是，在一種反平行配置中，向錯位置係較不響應於預傾角。
第一預傾角與第二預傾角係可為實質相等，使得製造為較容易。
本揭露內容的實施例關於一種非扭轉的液晶組態，諸如：非扭轉的向列組態。當液晶組態包括扭轉，單元的行為係極為不同。明確而言，在一種扭轉組態中的液晶對於電壓之響應係極為不同於根據本揭露內容的液晶之響應。即，根據本揭露內容，第一對準層可進而配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一方位角且第二對準層可進而配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二方位角，其中該第一方位角與第二方位角係實質平行。簡言之，並無扭轉。
該種全像式投影機可包含光源，其配置以具有實質平行於第一方位角的極化方向之線性極化的光線來照射該反射型液晶顯示裝置。
複數個像素之中的相鄰像素係可具有0.1到0.4 μm之像素間的間隙。在此範圍中係已經觀察到大的邊際電場效應，故本文揭示的概念係在此範圍內為特別有效。
本發明係亦提出一種降低在反射型液晶顯示裝置的邊際電場效應(諸如：移置向錯)之方法。該反射型液晶顯示裝置包含在第一基板與第二基板之間的光調變層，該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板係實質為透明且包含第一對準層。該第二基板係實質為反射且包含第二對準層。該光調變層更包含複數個像素，其界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm且0.5 μm3 μm，其中d 係在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離且Δn 係≥0.20，其中Δn 係該液晶的雙折射率。該種方法係包含：對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°，且對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。
給予第一/第二預傾角之步驟係可包含以對準方向摩擦該第一/第二對準層。
該種方法係可更包含：驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準來獨立驅動各個像素，以顯示全像圖。
若d 係大於3 μm，可能更難以視訊速率來顯示一序列的全線圖，因為液晶響應時間係隨著d 而增加，但得知的是針對於高達5 μm的單元間隙，邊際電場效應係可根據本揭露內容而降低。因此，在其他實例中，0.5 μm5 μm。本發明係因此亦提出一種全像式投影機，其包含反射型液晶顯示裝置與顯示驅動器。該反射型液晶顯示裝置包含光調變層、第一基板、第二基板與複數個像素。該光調變層係在第一基板與第二基板之間。該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板係實質為透明且包含第一對準層，其配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°。該第二基板係實質為反射且包含第二對準層，其配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。該複數個像素係界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm。在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離d 係0.5 μm5 μm。該液晶的雙折射率Δn 係等於或大於0.20。該顯示驅動器係配置以驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準來獨立驅動各個像素，以顯示全像圖。
本發明係提出一種反射型液晶顯示裝置。該種反射型液晶顯示裝置係包含光調變層、第一基板、第二基板與複數個像素。該光調變層係在第一基板與第二基板之間。該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層係包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板係實質為透明且包含第一對準層，其配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°。該第二基板係實質為反射且包含第二對準層，其配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。該複數個像素係界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm。在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離d 係0.5 μm3 μm。該液晶的雙折射率Δn 係等於或大於0.20。
本發明係提出一種全像式投影機，其包含反射型液晶顯示裝置與顯示驅動器。該反射型液晶顯示裝置係包含光調變層、第一基板、第二基板與複數個像素。該光調變層係在第一基板與第二基板之間。該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層係包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板係實質為透明且包含第一對準層，其配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°。該第二基板係實質為反射且包含第二對準層，其配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。該複數個像素係界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm。乘積d ． Δn ≥ 0.2，諸如：≥ 0.30，其中d 係在第一基板與第二基板的內側面之間的距離且Δn 係該液晶的雙折射率。該顯示驅動器係配置以驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準來獨立驅動各個像素，以顯示全像圖。
本發明係亦提出一種全像式投影機，其包含液晶顯示裝置與顯示驅動器。該液晶顯示裝置係包含光調變層、第一基板、第二基板與複數個像素。該光調變層係在第一基板與第二基板之間。該第二基板係實質平行於第一基板。該光調變層係包含具有正介電異向性之水平配向液晶。該第一基板係實質為透明且包含第一對準層，其配置以對鄰近第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°。該第二基板係實質為透射且包含第二對準層，其配置以對鄰近第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。該複數個像素係界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm。在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離d 係0.5 μm3 μm。該液晶的雙折射率Δn 係等於或大於0.20。該顯示驅動器係配置以驅動該液晶顯示裝置，藉由以選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準來獨立驅動各個像素，以顯示全像圖。
術語“全像圖”係使用以指稱含有關於物體的振幅資訊或相位資訊、或其某種組合之記錄。術語“全像重建”係使用以指稱該物體的光學重建，其係藉由照射該全像圖所形成。術語“重播平面”係使用在本文以指稱在該全像重建為完全形成之空間中的平面。術語“重播場”係使用在本文以指稱該重播平面的子區域，其可接收來自空間光調變器之空間調變的光線。術語“影像”、“重播影像”與“影像區域”係指稱由形成全像重建的光線所照射之重播場的區域。在實施例中，“影像”係可包含離散的光點，其可稱作為“影像像素”。
術語“編碼”、“寫入”或“定址”係使用以描述提供該SLM的複數個像素有個別的複數個控制值之過程，該複數個控制值係個別決定各個像素的調變位準。可指明的是，SLM的像素係裝配以響應於接收該複數個控制值而“顯示”一種光調變分佈。因此，SLM係可指明以“顯示”全像圖。
已經得知的是，可接受的品質之一種全像重建係可由僅含有關於原始物體的相位資訊之“全像圖”所形成。該種全像記錄係可稱作為一種僅有相位(phase-only)的全像圖。關於僅有相位的全像圖之實施例係同樣可應用到僅有振幅(amplitude-only)的全像術。
本揭露內容係亦同樣可應用到使用關於原始物體的振幅與相位資訊以形成一種全像重建。在一些實施例中，此係藉由使用含有關於原始物體的振幅與相位資訊二者之一種所謂的完全複合(fully-complex)全像圖之複合調變而達成。該種全像圖係可稱作為完全複合全像圖，因為經指定到全像圖的各個像素之值(灰階)係具有振幅與相位分量。經指定到各個像素之值(灰階)係可表示為具有振幅與相位分量二者之複數。在一些實施例中，計算完全複合的電腦產生的全像圖。舉例來說，本揭露內容係可應用到完全複合的全像術，其中二個陣列的相位調變像素係使用。
對於相位值、相位分量、相位資訊、或僅是電腦產生的全像圖或空間光調變器之像素的相位之提及係可用作“相位延遲”之簡稱。即，所述的任何相位值實際為一個數目(例如：在0到2π之範圍)，其代表由該像素所提供之相位延遲的量。舉例來說，描述為具有π/2的相位值之空間光調變器的像素係將改變所接收的光線之相位為相差π/2弧度。在一些實施例中，空間光調變器的各個像素係可操作於複數個可能的調變值(例如：相位延遲值)之一者。術語“灰階(grey level)”係可使用以指稱複數個可用的調變位準。舉例來說，術語“灰階”係可為了方便而使用以指稱在一種僅有相位的調變器之複數個可用的相位位準，即使不同的相位位準並未提供不同的灰影。術語“灰階”係亦可為了方便而使用以指稱在一種複合調變器之複數個可用的複合調變位準。
對於“預傾(pre-tilt)”角之提及係遍及全文。熟習液晶顯示器之技藝的人士係將熟悉對準層與預傾角之概念。本揭露內容係關於一種包含桿狀分子之向列液晶材料。當該種材料係對準(例如：藉由放置為鄰近於由摩擦所形成的對準層)，對準的分子係呈現該等桿之在平面內與離開平面的方位二者。若該對準層係已經由摩擦所形成，該等桿之在平面內的方位係概括如同摩擦方向。該等桿相關於基板之平均的離開平面的傾斜角(“極角”)係預傾角。換言之，預傾角係鄰近對應的對準層的液晶之縱向軸對於基板的平面之極角。
對於“像素重複距離”之提及係亦可稱作為“像素間距”。一個陣列的像素之像素間距係在相鄰像素的對應點之間的直線距離。該術語係因此反映該陣列的週期性或該等像素所重複的頻率。像素間距係包含像素寬度與像素間的間隙之總和。本揭露內容係關於一種顯示裝置，其包含在一個平面上之一個[x×y]陣列的像素，其具有朝x方向的像素間距與朝y方向的像素間距。
除非另為陳述，在本文所述之任何的雙折射率值係於650 nm之波長的雙折射率。
雖然不同的實施例與成群的實施例係可分別揭示於隨後的詳細說明，任何實施例或成群的實施例之任何特徵係可和任何實施例或成群的實施例之任何其他特徵或特徵組合來作結合。即，本揭露內容所揭示的特徵之所有可能組合與置換係所預期。
本發明係不限於在下文所述的實施例而延伸到隨附的申請專利範圍之完整範疇。即，本發明係可用不同形式來實施且不應視為受限於已述的實施例，其係為了說明目的而闡述。
單數形式的術語係可包括複數形式，除非是另為指明。
經描述為形成在另一個結構的上部/下部或在其他結構的上/下方之一種結構係應理解為包括一種情形，其中該等結構係彼此接觸，甚者，包括一種情形，其中第三結構係配置在其間。
在描述一種時間關係，例如：當事件的時間順序係描述為“在之後”、“隨後”、“接著”、“在之前”或諸如此類，本揭露內容係應視為包括連續與非連續的事件，除非是另為指明。舉例來說，該說明係應視為包括其為不連續之一種情形，除非使用諸如“正要”、“緊接”、或“直接”之用字。
雖然術語“第一”、“第二”、等等係可使用在本文以描述種種的元件，這些元件係並未受到這些術語所限制。這些術語係僅使用以將該等元件區別。舉例來說，第一元件係可稱為第二元件，同理，第二元件係可稱為第一元件，而未偏離隨附的申請專利範圍之範疇。
不同實施例的特徵係可部分或整體耦合到彼此或和彼此組合，且可和彼此為以種種方式互相操作。一些實施例係可無關彼此而實施，或可為以共同相依關係而一起實施。光學組態
圖1係顯示一個實施例，其中一個電腦產生的全像圖係在單一個空間光調變器而經編碼。電腦產生的全像圖係對於重建的物體之一種傅立葉轉換。因此可指明的是，全像圖係該物體之一個傅立葉域或頻域或頻譜域表示。在此實施例中，空間光調變器係一種反射型矽晶液晶(LCOS, liquid crystal on silicon)裝置。全像圖係在空間光調變器而編碼，且一種全像重建係形成在一個重播場，例如：諸如一個螢幕或擴散器之一個光線接收表面。
例如雷射或雷射二極體之光源110係配置以經由準直透鏡111來照射SLM 140。準直透鏡致使光線之概括平面的波前而為入射在SLM之上。在圖1，該波前之方向係偏離垂直(例如：離開準確正交於透明層的平面為二或三度)。然而，在其他實施例中，概括平面的波前係以垂直入射而提供且一種射束分離器配置係使用以分開輸入與輸出光學路徑。在圖1所示的實施例中，該配置俾使來自光源的光線反射離開該SLM之鏡射的後表面且和光調變層相互作用以形成出射波前112。出射波前112係施加到包括傅立葉轉換透鏡120之光學器件，令其焦點在螢幕125處。更明確而言，傅立葉轉換透鏡120係接收來自SLM 140之調變光線的一個射束且實行一種頻率空間轉換以產生在螢幕125處之一種全像重建。
顯然，在此型式的全像術，全像圖的各個像素係有助於整個重建。在重播場的特定點(或影像像素)與特定的光調變元件(或全像圖像素)之間係並無一對一的相關性。換言之，退出該光調變層的調變光線係分佈為跨於重播場。
在這些實施例中，在空間中之全像重建的位置係由傅立葉轉換透鏡的折光(聚焦)能力所決定。在圖1所示的實施例中，傅立葉轉換透鏡係一個實體的透鏡。即，該傅立葉轉換透鏡係一個光學的傅立葉轉換透鏡，且傅立葉轉換係以光學方式而實行。任何的透鏡係可作用為一個傅立葉轉換透鏡，但該透鏡的性能係將限制其所實行的傅立葉轉換之準確度。熟習此技藝人士係瞭解如何使用一個透鏡以實行一種光學的傅立葉轉換。全像圖計算
在一些實施例中，電腦產生的全像圖係一種傅立葉轉換全像圖，或簡稱為一種傅立葉全像圖或基於傅立葉的全像圖，其中一個影像係利用一個正透鏡的傅立葉轉換性質而重建於遠場。傅立葉全像圖係使在重播平面的期望光場傅立葉轉換回到透鏡平面而計算。電腦產生的傅立葉全像圖係可使用傅立葉轉換而計算。
一種傅立葉轉換全像圖係可使用諸如契伯格-山克斯頓演算法的一種演算法而計算。再者，契伯格-山克斯頓演算法係可使用以從在空間域中的僅有振幅資訊(諸如：照片)而計算在傅立葉域中的一個全像圖(即：傅立葉轉換全像圖)。關於物體的相位資訊係從在空間域中的僅有振幅資訊而有效“擷取”。在一些實施例中，一個電腦產生的全像圖係使用契伯格-山克斯頓演算法或其變化者而從僅有振幅資訊來計算。
契伯格-山克斯頓演算法係考慮當分別在平面A與B之一個光束的強度橫截面IA (x, y)與IB (x, y)為已知且IA (x, y)與IB (x, y)為由單一個傅立葉轉換所相關時的情況。由於既定的強度橫截面，對於分別在平面A與B的相位分佈之一個近似值ψA (x, y)與ψB (x, y)係得知。契伯格-山克斯頓演算法係藉由採用一種疊代過程而找到對於此問題的解決方式。更明確而言，契伯格-山克斯頓演算法係疊代式應用空間與頻譜限制條件而將代表IA (x, y)與IB (x, y)的一個資料集(振幅與相位)反覆轉移於空間域與傅立葉(頻譜或頻率)域之間。在頻域之對應的電腦產生的全像圖係透過該種演算法之至少一個疊代(iteration)而得到。該種演算法係收斂性且經安排以產生其代表一個輸入影像的一個全像圖。該全像圖係可為一個僅有振幅的全像圖、僅有相位的全像圖、或完全複合的全像圖。
在一些實施例中，一個僅有相位的全像圖係使用基於諸如在英國專利第2,498,170號或第2,501,112號所述的契伯格-山克斯頓演算法之一種演算法而計算，該等英國專利係因此以參照方式而整體納入本文。然而，本文所揭示的實施例係僅作為舉例而描述計算一個僅有相位的全像圖。在這些實施例中，契伯格-山克斯頓演算法係擷取該資料集之傅立葉轉換的相位資訊ψ[u ,v ]，其導致一個已知的振幅資訊T [x ,y ]，其中，振幅資訊T [x ,y ]係代表一個目標影像(例如：照片)。由於大小與相位係本質為結合於傅立葉轉換，轉換後的大小與相位係含有其關於計算的資料集之準確度的有用資訊。因此，該種演算法係可藉著振幅與相位資訊二者的反饋而疊代式使用。然而，在這些實施例中，僅有相位資訊ψ[u ,v ]係使用為全像圖以形成代表在一個影像平面上的目標影像之一個全像。該全像圖係相位值的一個資料集(例如：2D陣列)。
在其他實施例中，基於契伯格-山克斯頓演算法之一種演算法係用以計算一個完全複合的全像圖。一個完全複合的全像圖係具有大小分量與相位分量之一個全像圖。該全像圖係一個資料集(例如：2D陣列)，其包含一個陣列的複數資料值，其中，各個複數資料值包含大小分量與相位分量。
在一些實施例中，該種演算法係處理複數資料且傅立葉轉換係複數傅立葉轉換。複數資料係可視為包含(i)一個實數分量與一個虛數分量或(ii)一個大小分量與一個相位分量。在一些實施例中，複數資料的該二個分量係在該種演算法的種種階段而用不同方式來處理。
圖2A係說明根據用於計算一個僅有相位的全像圖之一些實施例之一種演算法的第一疊代。對於該演算法的輸入係一個輸入影像210，其包含一個2D陣列的像素或資料值，其中各個像素或資料值係一個大小或振幅值。即，輸入影像210的各個像素或資料值不具有一個相位分量。輸入影像210係可因此被視為一個僅有大小或僅有振幅或僅有強度的分佈。該種輸入影像210的一個實例係一張照片或其包含時間順序的圖框(frame)之一個視訊圖框。該種演算法的第一疊代係以一個資料形成步驟202A而開始，資料形成步驟202A係包含使用一個隨機相位分佈(或隨機的相位種值) 230而將一個隨機的相位值指定給輸入影像的各個像素，以形成一個起始的複數資料集，其中，該組的各個資料元素係包含大小與相位。可指明的是，起始的複數資料集係代表在空間域中的輸入影像。
第一處理方塊250係接收該起始的複數資料集，且實行一種複數傅立葉轉換以形成一個傅立葉轉換後的複數資料集。第二處理方塊253係接收該傅立葉轉換後的複數資料集且輸出一個全像圖280A。在一些實施例中，全像圖280A係一個僅有相位的全像圖。在這些實施例中，第二處理方塊253係量化各個相位值且將各個振幅值設定為一，以形成全像圖280A。各個相位值係根據相位位準而量化，相位位準係可表示於其將用以“顯示”僅有相位的全像圖之空間光調變器的像素上。舉例來說，若空間光調變器的各個像素係提供256個不同的相位位準，全像圖的各個相位值係量化成為該256個可能的相位位準之一個相位位準。全像圖280A係一個僅有相位的傅立葉全像圖，其代表一個輸入影像。在其他實施例中，全像圖280A係一個完全複合的全像圖，其包含從所接收的傅立葉轉換後的複數資料集所導出之一個陣列的複數資料值(各者包括一個振幅分量與一個相位分量)。在一些實施例中，第二處理方塊253係強制各個複數資料值為複數個可允許的複數調變位準之一者以形成全像圖280A。強制步驟係可包括將各個複數資料值設定為在複數平面中之最接近的可允許的複數調變位準。可指明的是，全像圖280A係代表在頻譜或傅立葉或頻域中的輸入影像。在一些實施例中，該種演算法係在此刻而停止。
然而，在其他實施例中，該種演算法係如由圖2A的虛線箭頭所表示而繼續。換言之，跟隨在圖2A的虛線箭頭之後的步驟係選用式(即：並非對於所有實施例為必要)。
第三處理方塊256係接收來自第二處理方塊253之修正後的複數資料集且實行一個反向傅立葉轉換以形成一個反向傅立葉轉換後的複數資料集。可指明的是，該反向傅立葉轉換後的複數資料集係代表在空間域中的輸入影像。
第四處理方塊259係接收該反向傅立葉轉換後的複數資料集且提取出大小值211A的分佈與相位值213A的分佈。選用而言，第四處理方塊259係評估大小值211A的分佈。明確而言，第四處理方塊259係可比較該反向傅立葉轉換後的複數資料集之大小值211A的分佈與輸入影像510，其本身誠然為大小值的分佈。若在大小值211A的分佈與輸入影像210之間的差異係充分小，第四處理方塊259係可確定該全像圖280A為可接受。即，若在大小值211A的分佈與輸入影像210之間的差異係充分小，第四處理方塊259係可確定該全像圖280A為充分準確代表輸入影像210。在一些實施例中，反向傅立葉轉換後的複數資料集之相位值213A的分佈係為了比較之目的而忽略。將理解的是，用於比較大小值211A的分佈與輸入影像210之任何數目個不同方法係可運用且本揭露內容係不受限於任何特定方法。在一些實施例中，一個平均平方差係計算且若該平均平方差係小於一個臨限值，全像圖280A係視為可接受。若第四處理方塊259係確定該全像圖280A為不可接受，該種演算法之進一步的疊代係可實行。然而，此比較步驟係並非必要，且在其他實施例中，實行的演算法之疊代數目係預定或預設或使用者界定。
圖2B係代表該種演算法的第二疊代與該種演算法的任何進一步的疊代。先前的疊代之相位值213的分佈係透過該種演算法之處理方塊而反饋。大小值211A的分佈係被拒絕以利於輸入影像210之大小值的分佈。在第一疊代，資料形成步驟202A係藉由結合輸入影像210之大小值的分佈與一個隨機相位分佈230而形成第一複數資料集。然而，在第二與後續的疊代，資料形成步驟202B係包含藉由結合(i)來自該種演算法之先前的疊代之相位值213A的分佈與(ii)輸入影像210之大小值的分佈而形成一個複數資料集。
由圖2B之資料形成步驟202B所形成的複數資料集係接著用參考圖2A所述的相同方式而處理以形成第二疊代全像圖280B。該過程之解說係因此不在此重複。該種演算法係可當第二疊代全像圖280B已經計算時而停止。然而，該種演算法之任何數目個進一步的疊代係可實行。將瞭解的是，第三處理方塊256係僅在若第四處理方塊259為必要或更進一步的疊代為必要而為必要。輸出的全像圖280B係通常為隨著各個疊代而變得更佳。然而，實際上，某個點係通常在並未觀察到可測量的改良或實行更進一步的疊代之正面利益為由附加的處理時間之負面效應所超過時而達到。因此，該種演算法係描述為疊代性質與收斂性。
圖2C係代表第二與後續的疊代之一個替代實施例。先前的疊代之相位值213A的分佈係透過該種演算法之處理方塊而反饋。大小值211A的分佈係被拒絕以利於大小值的替代分佈。在此替代實施例中，大小值的替代分佈係從先前的疊代之大小值211的分佈所導出。明確而言，處理方塊258係從先前的疊代之大小值211的分佈而減去輸入影像210之大小值的分佈，將該差異以一個增益因數α而標定且從輸入影像210而減去該標定的差異。此係由下式而以數學方式表示，其中，下標文字與數目字係指出疊代編號：Rn +1 [x ,y ] =F' {exp(i ψ n [u ,v ])} ψ n [u ,v ] =∠F {η⋅ exp(i ∠Rn [x ,y ])} η=T [x ,y ]−α( Rn [x ,y ]−T [x ,y ]) 其中： F'係反向傅立葉轉換； F係正向傅立葉轉換； R[x, y]係由第三處理方塊256所輸出的複數資料集； T[x, y]係輸入或目標影像； ∠係相位分量； ψ係僅有相位的全像圖280B； η係大小值211B之新的分佈；且 α係增益因數。
增益因數α係可為固定或可變。在一些實施例中，增益因數α係基於進入的目標影像資料之尺寸與速率而決定。在一些實施例中，增益因數α係取決於疊代數目。在一些實施例中，增益因數α係僅是疊代數目的函數。
圖2C的實施例係在所有其他方面為如同圖2A與圖2B。可指明的是，僅有相位的全像圖Ψ(u, v)係包含在頻率或傅立葉域中的相位分佈。
在一些實施例中，傅立葉轉換係藉由將透鏡資料包括在全像資料中而計算實行。即，全像圖包括代表透鏡的資料以及代表物體的資料。在這些實施例中，圖1之實體的傅立葉轉換透鏡120係省略。在電腦產生的全像圖之領域中係已知如何計算代表透鏡的全像資料。代表透鏡的全像資料係可稱作為一種軟體透鏡。舉例來說，一種僅有相位的全像透鏡係可藉由計算歸因於折射率與空間變化的光學路徑長度而由該透鏡的各點所引起的相位延遲而形成。舉例來說，在凸透鏡的中央之光學路徑長度係大於在該透鏡的邊緣之光學路徑長度。一種僅有振幅的全像透鏡係可藉由一種菲涅耳(Fresnel)區板而形成。在電腦產生的全像圖之領域中係亦已知如何結合代表透鏡的全像資料與其代表物體的全像資料，使得傅立葉轉換係可在無需實體的傅立葉透鏡之情況下而實行。在一些實施例中，透鏡資料係藉由諸如簡單的向量加法之簡單加法而和全像資料為結合。在一些實施例中，一個實體的透鏡係可結合一個軟體透鏡而使用以實行傅立葉轉換。替代而言，在其他實施例中，傅立葉轉換透鏡係全部省略，俾使全像重建係在遠端場而進行。在進一步的實施例中，全像圖可包括光柵資料，即：經安排以實行諸如光束操縱之一個光柵的功能之資料。同樣地，在電腦產生的全像術之領域中係已知如何計算該種全像資料且將其和代表物體的全像資料相結合。舉例來說，一種僅有相位的全像式光柵係可藉由模型化由在一種傾斜式(blazed)光柵之表面上的各點所引起的相位延遲而形成。一種僅有振幅的全像式光柵係可簡單地重疊在代表物體之一個僅有振幅的全像圖上，以提供一個僅有振幅的全像圖之角度操縱。
在一些實施例中，傅立葉轉換係由實體的傅立葉轉換透鏡與軟體透鏡所共同實行。即，促成傅立葉轉換之一些光功率係由一個軟體透鏡所提供且促成傅立葉轉換之其餘光功率係由一個實體的光學器件所提供。
在一些實施例中，一種即時引擎係提出，且其配置以接收影像資料且使用該種演算法而即時計算全像圖。在一些實施例中，影像資料係包含一個序列的影像圖框之視訊。在其他實施例中，全像圖係預先計算，儲存在電腦記憶體中，且如所需要而召回以供顯示在一個SLM。即，在一些實施例中，提出預定的全像圖之一個儲存庫。
實施例係僅作為舉例而有關於傅立葉全像術與契伯格-山克斯頓型式的演算法。本揭露內容係同樣可應用到菲涅耳(Fresnel)全像術與藉由諸如基於點雲方法的彼等者之其他技術所計算的全像圖。光調變
一種空間光調變器係可使用以顯示電腦產生的全像圖。若全像圖係一個僅有相位的全像圖，調變相位之一種空間光調變器係需要。若全像圖係一個完全複合的全像圖，調變相位與振幅之一種空間光調變器係可使用，或其調變相位之第一空間光調變器與其調變振幅之第二空間光調變器係可使用。
在一些實施例中，空間光調變器的光調變元件(即：像素)係含有液晶之單元。即，在一些實施例中，空間光調變器係一種液晶裝置，其中該電光構件係液晶。各個液晶單元係裝配以選擇性提供複數個光調變位準。即，各個液晶單元係在任一個時間而裝配以操作在選自複數個可能的光調變位準之一個光調變位準。各個液晶單元係動態可重新配置到自該複數個光調變位準之一個不同的光調變位準。在一些實施例中，空間光調變器係一種反射型矽晶液晶(LCOS)空間光調變器，但本揭露內容係不受限於此型式的空間光調變器。
一種LCOS裝置係提供在一個小孔隙(例如：寬度為幾公分)內之一個密集陣列的光調變元件或像素。該等像素係典型為大約10微米或更小，其造成幾度的一個繞射角度，意指該種光學系統係可為緊密式。比起其他的液晶裝置之較大的孔隙，要適當照射一種LCOS SLM的小孔隙係較容易。一種LCOS裝置係典型為反射型，意指的是其驅動一種LCOS SLM的像素之電路係可埋入在反射表面之下。此造成較高的孔徑比。換言之，該等像素係緊密封裝，意指在該等像素之間為有極少的無效空間。此係有利，因為其降低在重播場的光學雜訊。一種LCOS SLM係使用一個矽底板，其具有優點在於該等像素係光學平坦。此係對於一種相位調變裝置而言為特別重要。
僅作為舉例而言，一種適合的LCOS SLM係參考圖3而描述於下文。一個LCOS裝置係使用一個單晶矽基板302所形成。其具有一個2D陣列之方形的平面鋁電極301，該等電極301係由一個間隙301a所分隔且配置在該基板的上表面。電極301之各者係可經由埋入在基板302之中的電路302a所定址。該等電極之各者係形成個別的平面鏡。一個對準層303係配置在該陣列的電極上，且一個液晶層304係配置在對準層303之上。一個第二對準層305係配置在例如玻璃之平面的透明層306之上。例如ITO之單一個透明電極307係配置在透明層306與第二對準層305之間。
電極301之各者係連同透明電極307的上覆區域與居間的液晶材料而界定一個可控制的相位調變元件308，經常稱作為一個像素。考量在像素301a之間的空間，有效的像素面積或填充因數係其為光學活性之總像素的百分比。藉由相關於透明電極307而施加到各個電極301的電壓之控制，個別的相位調變元件之液晶材料的性質係可改變，因而提供對於入射在其上的光線之可變的延遲。該種效應係欲提供對於波前之僅有相位的調變，即：並無任何的振幅效應係發生。
所述的LCOS SLM係以反射而輸出空間調變的光線。反射型LCOS SLM係具有優點在於，訊號線、閘線與電晶體係在鏡射表面之下，此係造成高的填充因數(典型為大於90%)與高解析度。使用反射型LCOS空間光調變器之另一個優點係在於，液晶層係可為比起若是使用一個透射型裝置所將必要的厚度之一半。此係大為改善液晶的切換速度(對於移動視訊之投影的一個關鍵優點)。然而，本揭露內容的揭示係可使用一種透射型LCOS SLM而同樣實施。單元組態與液晶轉變 (transition)
根據本揭露內容之光調變層係包含以一種平面對準向列(PAN, planar-aligned nematic)單元所配置的液晶。
平面到同向性(homeotropic)的夫瑞德利克茲(Freedericksz)單元係亦習稱為一種電性控制的雙折射率單元，因為當跨於具有零預傾之單元的電壓係超過臨限電壓，n導向體係朝電場方向而重新定向。於方位的此轉變係習稱為平面到同向性的夫瑞德利克茲轉變且係顯示於圖4A與4B。圖4A係顯示不存在電場時之液晶的方位。圖4B係顯示當在第一與第二基板之間為存在充分電場時之液晶的對準。由於此轉變，對於入射的光線而言，顯而易見的雙折射率係減小。當存在大電壓(比臨限電壓為大許多的一者)，n導向體係定向為垂直於基板，除了接近於對準表面的彼等者之外，此係造成極小的相位延遲。
存在電場時，液晶n導向體係可能朝任一個方向(習知為“順向傾斜”或“反向傾斜”)而旋轉，為了防止此舉，具有一個內建表面傾斜之一個對準層係可使用。對準層係經常為一種摩擦(rubbed)聚合物，然而，其他方法係可使用以形成該對準層。對準層係施加到二個基板，且針對於一種標準EBC單元，這些層係以一種平行方式而對準，如在圖5所示。若進入光線之極化係平行於n導向體(長軸)，平面對準的液晶單元係作成一種有效率的相位調變器。
更詳細而言，圖5係顯示在一個頂部玻璃基板501之上的一個第一對準層503與在一個矽底板507之上的一個第二對準層505。複數個液晶導向體509係作為舉例而顯示於圖5。不存在電場時，液晶導向體509係根據第一對準層503與第二對準層505而對準其本身。在此實例中，第一對準層503與第二對準層505係視為平行，因為鄰近頂部玻璃基板501之液晶的n導向體係平行於鄰近矽底板507之液晶的n導向體。舉例來說，平行的對準層係可由該二個對準層之反平行摩擦(rubbing)所形成。即，朝第一方向摩擦第一對準層且朝第二方向摩擦第二對準層，其中該第一方向係和第二方向相反。在圖5的實例中，第一對準層503係已經從右到左而摩擦且第二對準層505係已經從左到右(反平行)而摩擦。形成平行組態之其他方法係在此技藝中為習知。存在電場時，液晶係可改變方位，如在先前圖式所示。
電性控制的雙折射率單元係使用其具有正介電異向性之向列的液晶；此係意指的是，當施加跨於單元的一個電場係超過臨限電壓，該等單元係快速切換成為同向性的狀態。
典型而言，低(大約2∘)表面傾斜摩擦聚合物的對準層係使用在第一基板(例如：正面的玻璃)與第二基板(例如：LCOS底板)二者。圖6係說明朝一個摩擦方向601而摩擦聚醯亞胺(PI, polyimide)材料以產生一個表面預傾角603之原理，表面預傾角603係概括為取決於使用的PI之型式、塗覆條件與摩擦密度。在實施例中，由第一對準層所提供的第一對準方向係平行於由第二對準層所提供的第二對準方向。邊際電場效應
邊際電場係當相鄰的像素之間有電位差而發生。這些邊際電場係使在該等像素之間的邊界的n導向體扭曲，使得在像素邊緣有相位延遲之損失。“扭曲”係發生，因為液晶係使其總組態能量(彈性加上介電能量)為最小化。由於彈性能量係取決於三個(或更多個)彈性常數，實際的彈性扭曲(扭轉彎曲、反向傾斜、等等)係將取決於液晶混合物。介電能量係取決於平行及垂直於該導向體的介電係數，其亦取決於液晶混合物。“向錯”係在n導向體之較陡峭的變化，其由在對準層所促成的對準與總組態能量的最小化之間的衝突所引起。
圖7A係通過根據本揭露內容的一種裝置中之一對相鄰像素的橫截面。對準方向係朝向頁面的平面。該圖係顯示液晶的n導向體，在各個像素中，具有於450 nm之0.415的雙折射率。各個像素係朝x方向(x軸)為大約9 μm寬且為1.2 μm厚(y軸)。圖7A的左手側係顯示一個“ON”像素，其中，5 V係施加跨於第一與第二基板(單元的頂部與底部)之間。圖示的線係等電位的線。在左手側的像素之液晶係概括和E場(按照圖4B)為對準。圖7A的右手側的像素係顯示一個“OFF”像素，其中，並無任何電位為跨於第一與第二基板之間。在右手側的像素之液晶係因此概括為平面(按照圖4A)。“ON”像素(左)係提供最小的相位延遲且“OFF”像素(右)係提供最大的相位延遲。邊際電場係影響在邊界區域的液晶之方位。
圖7B係顯示圖7A所示的液晶陣列所造成的延遲。在“ON”像素(右)的邊界(頂角)之延遲的損失係上述的扭曲。在“OFF”像素(左)內的雙折射率之尖峰係向錯。
圖8A與8B係根據本揭露內容之一個陣列的像素之顯微鏡影像，顯示一個相位全像圖。對準方向係從SW到NE且所示的樣態係在一個平行的極化器與分析器之間所觀察。該等液晶係具有在590 nm為大約0.256之雙折射率且單元間隙係2.1 μm。該影像係藉由使用一個白色LED光源所產生，單元係方位於平行的極化器之間為45度。色彩係指出在該素的延遲，該像素係已經關於灰階(在圖7B的數字)而校準。扭曲(相位延遲的損失)係在像素邊界為可見。重要的是，相位延遲的損失係甚至當相鄰的像素之間的轉變為小於最大值而發生。在圖8B的數字係所選擇點在0與255之間的灰階，其中，灰階0係代表最大相位延遲(例如：2π)且灰階255係代表最小相位延遲(例如：零)。
圖9A係在根據本揭露內容之一個LCOS裝置上的一群的像素之影像，其包含具有在450 nm為大約0.30之雙折射率的液晶。圖9A的相片係使用一種藍色濾波器以反射所拍攝。像素重複距離係6 μm，且該陣列的像素係顯示一個垂直的光柵，使得在左邊的二個像素係具有高電壓且在右邊的二者係具有零伏特。圖9B係圖9A之數位加強版本，使用臨限方式以強調向錯。明確而言，圖9B係顯示諸如像素901之四個完整的像素、像素間的區域903、與向錯905。
本發明人係已經發現當使用上述用於相位全像術的裝置而將預傾角增大到至少5度之一個未預期的裨益。在此技藝係已知如何使用根據本揭露內容的第一與第二對準層以提供一個預傾角。舉例來說，預傾角係可藉由使用在此技藝為已知的摩擦方法以朝一個摩擦/對準方向而磨擦第一與第二對準層所提供。舉例來說，預傾角係亦可藉由混合適當比率之垂直與水平的聚醯亞胺所提供。在一些實施例中，小於10度的預傾角係藉由摩擦聚醯亞胺所提供。在一些實施例中，大於10度的預傾角係藉由光對準或一種蒸發處理所提供。
圖10係顯示具有不同的預傾角之1.2 μm (單元間隙)像素(以5 V驅動)的俯視圖。灰階值係代表相位延遲。圖示的V形的線係向錯(於雙折射率的尖銳變化)。在圖10A、10B、10C、10D、10E、與10F所代表的預傾斜係分別為0、3、5、7、10、與15度。顯示的是，提高該預傾斜係如何使缺陷(向錯)移動進入像素間的間隙。此係提供在整體相位延遲誤差的降低。本發明人係已經得知的是，此改良係達成，如圖所示，因為提高預傾斜係有效推動該向錯為離開作用的像素區域而進入像素間的間隙。各個像素係因此提供較接近於其應為所預期者的延遲，因為在雙折射率的尖峰係推到一個非顯示區域中。
圖11係顯示以6 V所驅動之具有不同的預傾斜之5 μm (單元間隙)像素的俯視圖。灰階值係代表相位延遲。圖示的缺陷係包含由液晶分子之反向傾斜變形所導致的一個邊緣向錯區域。在圖11A、11B、11C、11D與11E所代表的預傾斜係分別為3、5、10、15與20度。再者，顯示的是，提高該預傾斜係如何使缺陷移動進入像素間的間隙，此係提供在整體相位延遲誤差的降低。提高預傾角係增強該等液晶分子的穩定度且提供該等液晶之更均勻的方位。
同理，圖12係顯示由引起邊際電場之四個相鄰像素所環繞的單一個像素之液晶的俯視圖。圖12A係以3度的預傾斜所達成，且圖12B係以7度所達成。中央的像素係在“ON”狀態(即：5 V)，且四個環繞的像素係在“OFF”狀態(即：5 V)。將各個基板上的預傾角增大到大於5度係得知將該向錯為從像素的作用區域而移除。
本發明人係已經測量針對於種種單元在降低向錯的效應而使用大於5度的一個預傾角之有效性。明確而言，本發明人係已經測量預傾角在其具有向錯的一個單元之總體延遲的效應。為了簡明，僅有一個取樣的結果係提供在本揭露內容中。
圖13A係顯示在具有1.2 μm的單元間隙之一個單元中，預傾角係如何降低由於其由高密度之高雙折射率的像素所造成的邊際電場而引起的相位延遲誤差。在此實例中，其包含市面上可購得的向列液晶之像素係以5 V所驅動且所有側邊為由“OFF”像素所圍繞。該液晶之雙折射率係0.235 (於650 nm)。x軸係作為最大相位延遲(即：在0 V)的一個百分比之相位延遲。相位延遲係並未達到零，因為5 V係不足以將該等液晶朝垂直方向而完全對準。方形的資料點係代表所測量的相位延遲，其包括向錯，而三角形的資料點係代表理論的相位延遲，其若是該向錯不存在而應為達成。可從圖13A而看出的是，相位延遲係隨著預傾角為增大而接近該理論值。即，在所測量的相位延遲與理論的相位延遲之間的差異係隨著預傾角為增大而減小。本發明人係已證明的是，改良係在5與15度之間為最顯著。將預傾從3度而增大到至少5度係得知為將相位延遲誤差從28%而降低到23%。當預傾角係進一步增大到7度，總相位損失係已降低為低於20%。在15度之上，關於此單元係觀察到不多的進一步的改善。關於5 μm的單元間隙係亦觀察到超過15度的預傾斜之不多的進一步的改善。
圖13B係顯示為如同圖13A，但是針對於5 μm的單元間隙。值得注意的是，以此較高的單元間隙，藉著預傾斜的改良係顯著為較不突出。事實上，本發明人已經得知的是，當單元間隙係小於3 μm而大於0.5 μm，具有大於5度之預傾角係最有效。額外特徵
在一些實施例中，光源係諸如雷射二極體之一種雷射。本揭露內容之全像投影系統係可使用以提供一種改良的抬頭式顯示器(HUD)或頭戴式顯示器。在一些實施例中，本發明係提出一種運載工具，其包含經裝設在該運載工具中的全像式投影系統以提供一種HUD。運載工具係可為一種自動推進的運載工具，諸如：汽車、卡車、貨車、運料車、摩托車、火車、飛機、小艇或船艦。
全像重建之品質係可能受到所謂的零階問題所影響，零階問題係使用像素式空間光調變器之繞射性質的結果。該種零階的光線係可視作為“雜訊”且包括例如鏡面反射的光線、與來自SLM之其他不想要的光線。
在傅立葉全像術的實例中，此“雜訊”係聚焦在傅立葉透鏡的焦點，導致在全像重建的中央之亮點。零階的光線係可簡單擋住，然而，此係將意指以暗點來取代該亮點。一些實施例係包括一種角度選擇的濾波器以移除僅有零階之準直的射線。實施例亦包括在歐洲專利第2,030,072號所述之管理零階的方法，該件歐洲專利係因此以參照方式而整體納入本文。
在一些實施例中，全像圖的尺寸(朝各個方向之像素的數目)係等於空間光調變器的尺寸，使得該全像圖係填滿空間光調變器。即，全像圖係使用空間光調變器的所有像素。在其他實施例中，全像圖的尺寸係小於空間光調變器的尺寸。在這些其他實施例的一些者中，全像圖的部分者(即：全像圖的像素之一個連續子集)係以未使用過的像素而重複。此技術係可稱作為“鋪磚(tiling)”，其中，該空間光調變器的表面積係劃分為若干個“磚塊(tile)”，其各者係代表全像圖的至少一個子集。各個磚塊係因此比起空間光調變器為較小的尺寸者。
全像重播場的尺寸(即：全像重建的實體或空間限度)係由空間光調變器的像素間距(即：在空間光調變器的相鄰的光調變元件或像素之間的距離)所決定。可經形成在重播場中的最小特徵係可稱為一個“解析度元素”、“影像光點”、或“影像像素”。典型而言，空間光調變器的各個像素係具有一個四邊形的形狀。四邊形孔隙之傅立葉轉換係一個sinc函數且因此各個影像像素係一個sinc2 函數。更明確而言，在重播場的各個影像像素之空間強度分佈係一個sinc2 函數。各個sinc函數係可視為包含一個峰值強度的主要繞射階與自該主要階而徑向延伸離開之一連串的減小強度的較高繞射階。各個sinc函數之尺寸(即：各個sinc函數之實體或空間的限度)係由空間光調變器的尺寸(即：由該陣列的光調變元件或空間光調變器像素所形成的孔隙之實體或空間的限度)所決定。明確而言，由該陣列的光調變像素所形成的孔隙係愈大，則影像像素係愈小。通常為合意的是具有小的影像像素。
在一些實施例中，“鋪磚(tiling)”技術係實施以提高影像品質。明確而言，一些實施例係實施該鋪磚技術以使得影像像素的尺寸為最小化且同時使得能放在全像重建內的訊號內容量為最大化。
在一些實施例中，寫入到空間光調變器的全像樣態係包含至少一個完整磚塊(即：完整的全像圖)與一個磚塊的至少一個部分者(即：全像圖的像素之一個連續子集)。
全像重建係在由空間光調變器所界定的整體窗之第零繞射階內而產生。較佳的是，第一與後續階係移開為夠遠以便不會和影像為部分重疊且使得其可使用一種空間濾波器而阻隔。
在實施例中，全像重建係彩色。在本文所揭示的實例中，三個不同色的光源與三個對應的SLM係使用以提供合成的色彩。這些實例係可稱作為空間分離色彩(SSC, spatially-separated colour)。在本揭露內容所涵蓋的一種變化中，針對於各個色彩之不同全像圖係顯示在同個SLM之不同區域且接著結合以形成合成的彩色影像。然而，熟習此技藝人士係將瞭解的是，本揭露內容的裝置與方法之至少一些者係同樣可應用到其提供合成的彩色全像式影像之其他方法。
這些方法之一者係習稱為圖框順序色彩(FSC, Frame Sequential Colour)。在一個實例的FSC系統中，三個雷射係使用(紅、綠與藍)且各個雷射係接續射擊在單一個SLM以產生視訊的各個圖框。該等色彩係以足夠快的速率而循環(紅、綠、藍、紅、綠、藍、等等)，俾使人類觀察者係從三個雷射所形成的影像之組合而看到一個多色的影像。各個全像圖係因此為特定色彩。舉例來說，在每秒25個圖框的視訊，第一圖框係將產生，藉由射擊紅色雷射為達1/75秒，然後綠色雷射將射擊為達1/75秒，且最後藍色雷射將射擊為達1/75秒。下一個圖框係接著產生，以紅色雷射而開始，諸如此類。
FSC方法的一個優點係在於，整個SLM係用於各個色彩。此係意指的是，產生的三個彩色影像之品質係將未折衷，因為SLM的所有像素係用於該等彩色影像的各者。然而，FSC方法的一個缺點係在於，產生的整體影像係將並未如同由SSC方法所產生的一個對應影像一樣明亮為大約3的一個因數，因為各個雷射係僅使用為達時間的三分之一。此缺失係可潛在為藉由過度驅動該等雷射、或藉由使用更強力的雷射而對付，但此係將需要使用更多的電力，將涉及更高的成本且將使得系統為較不緊密。
SSC方法的一個優點係在於，影像係較明亮，歸因於所有三個雷射係同時射擊。然而，若歸因於空間限制而要求使用僅有一個SLM，該SLM的表面積係可劃分為三個部分，實際作用為三個單獨的SLM。此舉之缺失係在於，各個單色的影像之品質係減低，歸因於可利用於各個單色影像的SLM表面積之減小。多色影像的品質係因此相應地減低。可利用的SLM表面積之減小係意指的是，在該SLM之較少的像素係可使用，因此降低該影像的品質。該影像的品質係降低，因為其解析度係降低。實施例係利用在英國專利第2,496,108號所揭示的改良式SSC技術，該件英國專利係整體以參照方式而納入本文。
實例係描述為以可見光來照射該SLM，但熟習此技藝人士係將瞭解的是，光源與SLM係可同樣使用以指引例如紅外線或紫外線，如在本文所揭示。舉例來說，熟習此技藝人士係將知道為了將資訊提供給使用者之目的而用於將紅外線與紫外線轉換成為可見光之技術。舉例來說，本揭露內容係針對於此目的而延伸到使用磷光體及/或量子點(quantum dot)技術。
一些實施例係僅作為舉例而描述2D全像重建。在其他實施例中，全像重建係一種3D全像重建。即，在一些實施例中，各個電腦產生的全像圖係形成一種3D全像重建。
本文所述的方法與處理係可實施在一種電腦可讀媒體。術語“電腦可讀媒體”係包括經配置以暫時或永久儲存資料之一種媒體，諸如：隨機存取記憶體(RAM, random-access memory)、唯讀記憶體(ROM, read-only memory)、緩衝記憶體、快閃記憶體、與快取記憶體。術語“電腦可讀媒體”係亦將視為包括其能夠儲存指令以供由機器之執行的任何媒體、或多個媒體之組合，俾使該等指令係整體或部分為當由一個或多個處理器所執行時而致使該機器以實行本文所述的方法之任一者或多者。
術語“電腦可讀媒體”亦涵蓋雲端(cloud-based)儲存系統。術語“電腦可讀媒體”係包括而不限於以一種固態記憶體晶片、光碟、磁碟、或其任何適合組合的實例形式之一個或多個有形且非暫時的資料儲存庫(例如：資料卷)。在一些實例的實施例中，供執行之指令係可由一種載體媒體所傳送。該種載體媒體的實例係包括一種暫態的媒體(例如：其傳送指令之一個傳播訊號)。
對於熟習此技藝人士係將顯明的是，種種的修改與變化係可在未偏離隨附的申請專利範圍之範疇的情況下而作成。本揭露內容係涵蓋在隨附的申請專利範圍與其等效者之範疇內的所有修改與變化。
110‧‧‧光源
111‧‧‧準直透鏡
112‧‧‧出射波前
120‧‧‧傅立葉轉換透鏡
125‧‧‧螢幕
140‧‧‧空間光調變器(SLM)
202A‧‧‧資料形成步驟
202B‧‧‧資料形成步驟
210‧‧‧輸入影像
211A‧‧‧大小值
211B‧‧‧大小值
213A‧‧‧相位值
230‧‧‧隨機相位分佈
250‧‧‧第一處理方塊
253‧‧‧第二處理方塊
256‧‧‧第三處理方塊
258‧‧‧處理方塊
259‧‧‧第四處理方塊
280A‧‧‧全像圖
280B‧‧‧全像圖
301‧‧‧電極
301a‧‧‧間隙
302‧‧‧基板
302a‧‧‧電路
303‧‧‧對準層
304‧‧‧液晶層
305‧‧‧第二對準層
306‧‧‧透明層
307‧‧‧透明電極
308‧‧‧可控制的相位調變元件
501‧‧‧頂部玻璃基板
503‧‧‧第一對準層
505‧‧‧第二對準層
507‧‧‧矽底板
509‧‧‧液晶導向體
601‧‧‧摩擦方向
603‧‧‧表面預傾角
901‧‧‧像素
903‧‧‧像素間的區域
905‧‧‧向錯
特定實施例係參考以下圖式且僅作為舉例而描述： 圖1係顯示產生在螢幕上的全像重建之一種反射型SLM的示意圖； 圖2A係說明一個實例的契伯格-山克斯頓(Gerchberg-Saxton)型式演算法之第一疊代； 圖2B係說明該實例的契伯格-山克斯頓型式演算法之第二與後續的疊代； 圖2C係說明該實例的契伯格-山克斯頓型式演算法之替代的第二與後續的疊代； 圖3係一種反射型LCOS SLM的示意圖； 圖4A係顯示具有在平面狀態的n導向體之一種夫瑞德利克茲(Freedericksz)單元； 圖4B係顯示具有歸因於電場E之存在而在同向性狀態的n導向體之一種夫瑞德利克茲單元； 圖5係根據實施例之一種電性控制的雙折射率矽晶液晶裝置的示意圖； 圖6係顯示根據實施例之具有極性的預傾角的液晶； 圖7A係顯示根據實施例在一對相鄰像素中的液晶之配置； 圖7B係顯示在圖7A所示之該對相鄰像素所展現的總體延遲； 圖8A係根據本揭露內容而顯示一個全像圖之一個陣列的相位調變像素之經數位處理的光學照片； 圖8B係圖8A之一個子區域的放大影像； 圖9A係顯示一個垂直光柵之一個陣列的相位調變像素之未經處理的光學照片； 圖9B係為了強調向錯線之圖9A的數位加強版本； 圖10係顯示具有1.2 μm的單元間隙之4 μm像素的俯視圖，具有根據實施例之不同的預傾角； 圖11係顯示具有5 μm的單元間隙之4 μm像素的對應圖； 圖12A係具有於0 V的4個相鄰像素之於5 V的4 μm方形像素的俯視圖，顯示具有3度的預傾角之液晶的方位； 圖12B係具有7度的預傾角之相同像素的俯視圖； 圖13A係顯示預傾角在使用三角形資料點記號之理論的相位延遲(無向錯)與使用方形資料點記號之實際的相位延遲(歸因於向錯)之效應，針對於1.2 μm的單元間隙；且 圖13B係顯示如同圖13A而具有5 μm的單元間隙； 相同的參考標號係將使用在整個圖式以論及相同或類似的元件。

Claims (15)

  1. 一種全像式投影機，其包含： 反射型液晶顯示裝置，其包含： 在第一基板與第二基板之間的光調變層，該第二基板實質平行於該第一基板，其中該光調變層包含具有正介電異向性之水平配向液晶； 其中該第一基板實質為透明的且包含第一對準層，該第一對準層配置以對鄰近該第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°， 其中該第二基板實質為反射的且包含第二對準層，該第二對準層配置以對鄰近該第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°， 複數個像素，其界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm， 其中0.5 μm3 μm，其中d 係在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離且Δn ≥0.20，其中Δn 係該液晶的雙折射率；及 顯示驅動器，其配置成驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準而獨立驅動各個像素，來顯示全像圖。
  2. 如請求項1所述之全像式投影機，其中θ1 ≤15°。
  3. 如請求項1或2所述之全像式投影機，其中θ2 ≤15°。
  4. 如請求項1至3任一項所述之全像式投影機，其中x 6 μm。
  5. 如請求項1至4任一項所述之全像式投影機，其中13 μm。
  6. 如請求項1至5任一項所述之全像式投影機，其中Δn ≥0.25，諸如Δn ≥0.30。
  7. 如請求項1至6任一項所述之全像式投影機，其中Δn ≤0.70，諸如Δn ≤0.60。
  8. 如請求項1至7任一項所述之全像式投影機，其中該第一預傾角與第二預傾角係平行。
  9. 如請求項1至8任一項所述之全像式投影機，其中該第一預傾角與第二預傾角係實質相等。
  10. 如請求項1至9任一項所述之全像式投影機，其中該第一對準層係進而配置以對鄰近該第一基板的液晶給予第一方位角且該第二對準層係進而配置以對鄰近該第二基板的液晶給予第二方位角，其中該第一方位角與第二方位角係實質平行。
  11. 如請求項10所述之全像式投影機，其中該全像式投影機更包含：光源，其配置成以具有實質平行於該第一方位角的極化方向之線性極化光來照射該反射型液晶顯示裝置。
  12. 如請求項1至11任一項所述之全像式投影機，其中該複數個像素的相鄰像素係間隔為0.1至0.4 μm。
  13. 一種降低在反射型液晶顯示裝置中的邊際電場效應之方法，其中該反射型液晶顯示裝置包含： 在第一基板與第二基板之間的光調變層，該第二基板實質平行於該第一基板，其中該光調變層包含具有正介電異向性之水平配向液晶，其中該第一基板實質為透明的且包含第一對準層，該第二基板實質為反射的且包含第二對準層； 複數個像素，其界定在該光調變層上且具有像素重複距離x ，其中x 10 μm且0.5 μm3 μm，其中d 係在該第一基板與第二基板的內側面之間的距離且Δn ≥0.20，其中Δn 係該液晶的雙折射率；且該方法包含： 對鄰近該第一基板的液晶給予第一預傾角θ1 ，其中θ1 ＞5°；及 對鄰近該第二基板的液晶給予第二預傾角θ2 ，其中θ2 ＞5°。
  14. 如請求項13所述之方法，其中給予第一/第二預傾角之步驟包含以第一方向摩擦該第一對準層且以第二方向摩擦該第二對準層，其中該第一方向和該第二方向為相反。
  15. 如請求項13或14所述之方法，其更包含：驅動該反射型液晶顯示裝置，藉由選自具有相位調變值的複數個調變位準之個別的調變位準而獨立驅動各個像素，以顯示全像圖。
TW107131458A 2017-09-08 2018-09-07 全像式投影機 TWI676049B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1714493.2A GB2568021B (en) 2017-09-08 2017-09-08 Holographic projector
GB1714493.2 2017-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201921032A true TW201921032A (zh) 2019-06-01
TWI676049B TWI676049B (zh) 2019-11-01

Family

ID=60117157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107131458A TWI676049B (zh) 2017-09-08 2018-09-07 全像式投影機

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11372287B2 (zh)
EP (1) EP3679421B1 (zh)
JP (1) JP6994788B2 (zh)
KR (1) KR102336298B1 (zh)
CN (1) CN111095090B (zh)
GB (1) GB2568021B (zh)
TW (1) TWI676049B (zh)
WO (1) WO2019048867A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2585211B (en) * 2019-07-02 2021-12-08 Dualitas Ltd Spatial light modulation
GB2585213B (en) * 2019-07-02 2023-08-16 Dualitas Ltd Spatial light modulation
GB2587400B (en) * 2019-09-27 2022-02-16 Dualitas Ltd Hologram display using a liquid crystal display device
JP7325727B2 (ja) * 2019-10-10 2023-08-15 ｓａｎｔｅｃ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ株式会社 光学システム及び空間位相変調器
CN110596949B (zh) * 2019-10-28 2022-08-19 京东方科技集团股份有限公司 液晶空间光调制器以及三维显示装置
GB2598310B (en) * 2020-08-24 2022-10-12 Dualitas Ltd Data processing
WO2022254833A1 (ja) * 2021-05-31 2022-12-08 ソニーグループ株式会社 情報処理装置、情報処理方法及びプログラムを記録した記録媒体
KR102665047B1 (ko) * 2021-12-30 2024-05-10 경희대학교 산학협력단 반사형 복소수 공간 광 변조기

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3007524B2 (ja) * 1993-03-15 2000-02-07 シャープ株式会社 液晶表示装置及び液晶素子
JPH07294936A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Casio Comput Co Ltd マトリックス型液晶表示装置
JPH07301813A (ja) * 1994-05-06 1995-11-14 Casio Comput Co Ltd マトリックス型液晶表示装置
KR100325065B1 (ko) * 1998-06-30 2002-08-24 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 고휘도및광시야각을갖는반사형액정표시장치
US6194039B1 (en) * 1999-10-22 2001-02-27 Elsicon, Inc. Materials for inducing alignment in liquid crystals and liquid crystal displays
JP3791377B2 (ja) * 2001-09-28 2006-06-28 株式会社日立製作所 液晶表示素子及びそれを用いた表示装置
KR20030039401A (ko) * 2001-11-13 2003-05-22 엘지전선 주식회사 광배향을 이용한 엘코스 액정디스플레이 장치 및 그제조방법
US20040165128A1 (en) * 2003-02-26 2004-08-26 Three-Five Systems, Inc. Vertically aligned nematic mode liquid crystal display having large tilt angles and high contrast
JP4108589B2 (ja) * 2003-11-05 2008-06-25 Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
KR20060059090A (ko) * 2004-11-26 2006-06-01 삼성에스디아이 주식회사 액정 표시 장치
US7932980B2 (en) * 2005-11-23 2011-04-26 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Liquid crystal display device having patterned electrodes for repetitive divided horizontal electric field and fringing electric field
JP2007248699A (ja) 2006-03-15 2007-09-27 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
KR20070096528A (ko) * 2006-03-24 2007-10-02 일진디스플레이(주) 액정 표시장치
CN101063757A (zh) * 2006-04-28 2007-10-31 联诚光电股份有限公司 反射式单晶硅液晶面板
JP5603539B2 (ja) * 2008-03-03 2014-10-08 セイコーエプソン株式会社 液晶装置および電子機器
JP2009223137A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Seiko Epson Corp 液晶装置及び電子機器
US8810758B2 (en) * 2009-03-24 2014-08-19 Jay Ahling Dual-function alignment layer for liquid crystal devices to improve degradation resistance to radiation
GB201011829D0 (en) * 2010-07-14 2010-09-01 Two Trees Photonics Ltd Display system
GB2498170B (en) 2011-10-26 2014-01-08 Two Trees Photonics Ltd Frame inheritance
GB2496108B (en) 2011-10-26 2015-03-04 Two Trees Photonics Ltd Image production
GB2499579B (en) 2012-02-07 2014-11-26 Two Trees Photonics Ltd Lighting device
GB2501112B (en) 2012-04-12 2014-04-16 Two Trees Photonics Ltd Phase retrieval
US9810948B2 (en) * 2012-09-05 2017-11-07 Sharp Kabushiki Kaisha Spatial light modulator comprising a liquid crystal device having reduced stray light
GB2509180B (en) 2012-12-21 2015-04-08 Two Trees Photonics Ltd Projector
KR102527503B1 (ko) * 2013-02-27 2023-04-28 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 광학 액정 위상 변조기
GB2526158B (en) 2014-05-16 2017-12-20 Two Trees Photonics Ltd Imaging device for moving a virtual image
GB2526159B (en) 2014-05-16 2017-12-20 Two Trees Photonics Ltd Diffuser for head-up display
GB2554575B (en) 2014-05-16 2018-09-26 Two Trees Photonics Ltd Diffuser for head-up display
GB2526275B (en) 2014-05-16 2017-12-13 Two Trees Photonics Ltd Display for reducing speckle
EP3029127B1 (en) * 2014-12-01 2017-12-20 Merck Patent GmbH Liquid crystal medium
US9448415B2 (en) * 2015-02-25 2016-09-20 Omnivision Technologies, Inc. Spatially interleaved polarization converter for LCOS display
US10690952B2 (en) 2015-08-11 2020-06-23 Dic Corporation Liquid crystal display element
GB2547929B (en) 2016-03-03 2018-02-21 Daqri Holographics Ltd Display system
GB2547926B (en) 2016-03-03 2020-04-29 Dualitas Ltd Display system
EP3472827B1 (en) 2016-10-27 2021-12-01 Dualitas Ltd. Method of operating a display driver
EP3408710B1 (en) 2016-12-02 2019-05-15 Dualitas Ltd. Holographic projector
CN106716238B (zh) * 2016-12-13 2020-08-21 香港应用科技研究院有限公司 减少边缘场效应的空间光调制器
GB2567410B (en) 2017-08-02 2020-08-19 Envisics Ltd A display device and system
GB2567409B (en) 2017-08-02 2020-08-26 Envisics Ltd A display device and system
EP3686651B1 (en) 2017-08-02 2021-10-20 Envisics Ltd. Display device
GB2565834B (en) 2017-08-25 2020-05-20 Dualitas Ltd Display system
GB2569206B (en) 2018-05-25 2019-12-04 Dualitas Ltd A method of displaying a hologram on a display device comprising pixels
GB2569208B (en) 2018-07-19 2019-12-04 Envisics Ltd A head-up display

Also Published As

Publication number Publication date
US20210232005A1 (en) 2021-07-29
KR20200034796A (ko) 2020-03-31
GB2568021A (en) 2019-05-08
GB2568021B (en) 2021-12-01
CN111095090A (zh) 2020-05-01
KR102336298B1 (ko) 2021-12-09
EP3679421A1 (en) 2020-07-15
CN111095090B (zh) 2023-06-06
GB201714493D0 (en) 2017-10-25
WO2019048867A1 (en) 2019-03-14
JP2020533629A (ja) 2020-11-19
JP6994788B2 (ja) 2022-01-14
EP3679421B1 (en) 2022-05-04
US11372287B2 (en) 2022-06-28
TWI676049B (zh) 2019-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI676049B (zh) 全像式投影機
JP6994777B2 (ja) ホログラフィックプロジェクタ
US20100195178A1 (en) Device for Light Modulation
US11454929B2 (en) Method of hologram calculation
TW202136836A (zh) 光瞳擴展
GB2576553A (en) Method of hologram calculation
JP7439175B2 (ja) 液晶表示装置を使用するホログラム表示
GB2576552A (en) Light modulator
US20230168544A1 (en) Birefringent Cell
KR20230110617A (ko) 디스플레이 디바이스 및 방법