TW579458B - A process and method employing dynamic holographic display medium - Google Patents

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579458 五、發明說明（1) 相關專利申請案參考 下列六個同時申請中的專利申請案全都指定給一共通受 讓人。這些專利申請案如下：律師摘要編號AT-9-99-015 標題是A SYSTEM AND METHOD INVOLVING A REVERSIBLE HOLOGRAPHIC RECORDING MEDIUM ;律師摘要編號 RA-9-99-016 標題是A SYSTEM AND METHOD EMPLOYING DYNAMIC HOLOGRAPHIC DISPLAY MEDIUM ;律師摘要編號 RA-9-9 90 1 7 標題是METHOD AND SYSTEM FOR PREPARING HOLOGRAPHIC FULL-COLOR DISPLAYS ;律師摘要編號 RA-9-99-018 標題是METHOD AND SYSTEM FOR USE OF A VIRTUAL REALITY HEADSETS BASED ON PLZT HOLOGRAPHIC DISPLAY ；律師摘要編號RA-9-99-019 標題是METHOD AND SYSTEM FOR BACKLIGHTING AND DIFFUSION WITH PLZTS ； 律師摘要編號RA-9-99-014 標題是SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AND MONITORING OF OPTICAL WAVEGUIDE SIGNALS USING PLZT DEVICES 〇所有上述六個專利申請案 均相關於律師摘要編號IBM RA-9-9 7-094，序號 #09/1 82, 075，在1998年10月29日提出的專利申請案。此 標題為"35 mm SLIDE PROJECTION PANEL FOR USE WITH COMMONLY AVAILABLE PROJECTION DEVICESM 的同時申請中 專利案在此納入上述六個參考發明内附呈供卓參。 技術領域 現行全息記錄媒體出現了許多問題。全息圖是一種由全 息攝影技術產生之三維影像記錄，全息攝影技術是一種在

第6頁 579458 五、發明說明（2) 一諸如全息薄膜之媒體上再生#砼 认士 i 丄， 丹生九線干擾圓樣以產生全息圖 堵如照相底片之媒體内的光線 干擾圓樣構成。當被適當地照射肖，其產生 影像會因觀看者改變其||#自& = . ’ Λ ^ ^ % 文丹规看角度而改變其外貌。 發明二=以也種獨特的記錄材料為基礎。PLZT被當作本 J月之基礎且為鑭強化鉛锆酸鹽鈦酸鹽混合物。 潑L明背景與相關枯；^ 此刻讨論相關技術對本發明彳P古 $|1 ^ ^ . , ^ τ不赞明很有用。搜尋本技術領域找 至J下列參考專利。仔細研讀g此奎 ^ ^ Η ΛΑ, ^ ^ 所^ k些專利可輕易區分本發明與 廷些較早的技術。 1 5，6 0 8，5 5 4號專利。該糞剌描女M ^ ^ 麻二一 L… 巧寻利僅有關於一種二維顯示媒 體且使用非連續光源。i去旛 一 KU. _ ’、 應用全^攝影技術或三維顯示 媒體。 身 5，1 2 2，8 8 2 號真刹。分·奋土I «jL» ββ .. (該專利有關於二維動畫顯示媒體 (未涉及三維或全息摄寻彡姑你、 ^ ^ ^诹鬆技術）。此外，其利用白光光源及 模擬顯示。 15..’1 22: 890鍊細。該專利類似於上述之5，122,882號 利其代表種一維動晝顯示（未涉及三維或全息攝影 技術）且利用白光光源及模擬顯示。 ^ ,517,278 ^^。該專利代表一種用於視訊攝影機 ^景器的二維顯示襄置而未用於全息攝影技術。其應用一 種非連續光源。 I5’ 440’ 428 。該專利與本發明完全無關。該專 1係用於一種改良式汽車抬頭顯示器且不是一種全息三維 579458 五、發明說明（3) 顯示媒體。其代表一種映像系統（可利用一種永久全息窄 頻反射鏡）而未使用PLZTs。 15，5 8 9，.9 8 0鱿卑利。該專利代表一種二維或模擬三維 顯示（非全息攝影技術）。其使用分層影像於投影系統内以 模擬二維影像且與本專利申請案完全不同。 H 552, 81〇鱿專利。該專利利用立體視覺來模擬三維 影像（使用視差）。該專利未使用全息攝影技術且使用s與p 偏光光線來提供立體影像並使用分離左眼觀察和右眼觀察 光線之眼鏡。這和本發明完全不同。 —~Technical_Disclosure Bulletin vo!28 no.6 — ·1 985。該技術使用PLZTs做彩色濾光器而非全息顯示 媒體。此非一種顯示系統。 且..本第JPQ0006922A號專利。該專利應用光學控制元件 來完成高速光學快門而與全息顯示器無關。 且.本第JP.5.90 1 8932Α號專利。該專利代表一種光學反射 裝置而與全息顯示器無關。 y 如上文所提同時提出申請專利申請案中所述者，1 998年 10月29日提出之律師摘要編號！^ RA-9-97-094序號 #09/1 82,075描述一種PLZT無機材料。此種PLZT材料作為 本發明基礎且是鑭強化鉛鍅酸鹽鈦酸鹽材料。這是一種壓 電/光學陶瓷材料。現在描述此種PLZT陶瓷材料的成分與 特性對了解本發明有所幫助。 PLZT可用下列兩種方法備置。其一為混合氧化物法 (mixed oxide M0)另一為化學備置法（chemically

579458 五、發明說明（4) prepared CP)。本申請人使用混合氧化物處理程序來備置 PLZTs。混合氧化物法（M〇)是將鉛的氧化物（Pb〇)、鑭的氧 化物α〜〇3)、锆的氡化物（Ζγ〇2)及鈦的氧化物（Ti〇2)粉末 做潮漁混合。接著將混合物乾燥、鍛燒（一種高溫固態化 學反應）、然後研磨以將粒子大小減小到所要的水準。接 著藉冷壓產生一毛坏，再藉熱壓從毛坏形成晶圓。晶圓被 切片並磨光以作為液體顯示器的面板。晶圓的直徑可達15 厘来且在磨光後之厚度從〇 · 5毫米到數毫米。其由經控制 為約2到1 5微米粒子大小的整齊微結構構成。粒子大小很 重要，因為其為控制電場可多接近蝻下限，並從而限制像 素的大小。 雖然較佳地是使用鑭氧化物，但請注意本發明並不一定 侷限於鑭氧化物。鑭氧化物可用元素週期表内的鑭系其他 元素之氧化物取代。其他鑭系元素包括鈽（Ce)、镨（Pr)、 钕（Nd)、純（pm)、釤（Sm)、銪（Eu)、釓（Gd)、铽（Tb)、鏑 (Dy)、鈥（Ho)、铥（tm)、镱（Yb)、鏑（Lu)。 發明概要 傳統的顯示技術可被用以顯示生硬的電腦產生之全息囷 (computer generated holograms CGH)且可被擴充到活動 顯示。但是從照射彈性的立場來看，譬如普通的液晶顯示 器（Liquid Crystal Displays LCDs)等最適合的顯示技術 之切換速度很慢。所以具備更佳動態快速反應的系統就需 要非常複雜的驅動電子電路。 一種非記憶性鑭強化鉛錘酸鹽鈦酸鹽（pLZT)動態全息顯

第9頁 579458 五、發明說明（5) 示媒體提供比起普通LCD技術更快速的反應時間。構成本 發明主要具體實例之此系統也展現很好的空間顯示能力。 本發明之系統可顯示快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transformation FFT)電腦產生之全息圖（CHHs);從而成 就了使用以FFT為基礎之影像操縱。 藉著使用傅立葉空間内的差異影像更新，本系統將可大 幅加速影像的產生；因為通常的情況是物件之空間頻率成 分較其位置改變得慢V此外，筆因於視角的明顯尺寸改變 可使用三維傅立葉操縱來處理以使真實尺寸不變的物件之 顯示產生可在傅立葉區域内完成。 圖示簡述 凰I之流程圖代表用於應用PLZTs當作動態全息媒體之方 法的概略觀念。 里^是陶瓷PLZT厚板之前視圓的圖形。 凰』是陶瓷PLZT厚板之後視圖的圓形。 星i疋一放大圓’顯示個別材料粒子内之指標轴因應於 加上的偏極電場而對齊。 愈-佳具體實例詳％ ▲在此時點上如果首先界定某些名詞將有所助益，該等名 同很有用且在本發明細節的討論中使用。 字羹 、PLZT •是鋼強化錯錯酸鹽鈦酸鹽材料。這是一種壓電/ :學陶瓷材料。現在描述此種PLZT，瓷材料的成分與特性 對了解本發明有所幫助。

第10頁 579458 五、發明說明（6)

_ : 一種液晶顯示器（liquid Crystal Display LCD) 是一種型式的顯示器，其使用被夾層在兩個透明電極之間 具有極性分子結構之化合物。當加上一電場時，諸分子與 電場對齊，從而形成結晶結構讓通過的光線偏極。一積層 在電極上的偏光濾光器阻擋被偏極的光線。依此方法，一 電極柵可選擇性地"導通π —包含液晶材料之格子或像素使 其變暗。如果需要的話，某些型式的液晶顯示器應用電氣 照明面板放在螢幕後面來照明該面板。這一般稱為"背光" 螢幕。背光螢幕被使用以改善可讀性但有其缺點，因為其 代價是消耗更多功率。 羞異影像虑理法:代表觀念顯示壓縮或頻寬限制，其基 礎是僅處理連續圖框間之差異。 相_位模$ :這代表在一模式内使用一電光材料，在該模 式内的指標變化導致通過談材料之光波相位的改變。 散射模式:這代表在一模式内使用一電光材料，在該模 式内，在材料粒子邊緣處由於粒子邊緣處折射率之突然改 變而誘發散射。散射意指一直射光線之能量被重新分佈通 過與散射之前不同之路徑或空間。

如前文所述，圖1之流程圖代表用於應用PLZT當作動態 全息顯示媒體之方法的概略觀念。該圖顯示處理程序開始 於100應用PLZT當作動態全息顯示媒體1〇1。處理程序繼續 在102應用非記憶性顯示媒體之觀看鏡片。其後跟隨i 03顯 示FFT電腦產生之全息圖。 然後在103產生一詢問有關使用者是否希望在2〇4產生更

第11頁 五、發明說明（7) 快且被更新的影像。若對丨〇4的詢問答案為否，則處理程 序完成且在106處結束。 若對1 0 4的詢問答案為是，則處理程序前進到1 0 5應用以 FFT為基礎的影像操縱產生更快且被更新的影像。然後處 理程序完成且在106處結束。 如前文所述，圖2代表陶瓷PLZT厚板之前視圖200，其透 明銦錫氧化物（indium-tin 〇xide IT〇)電極在2〇1位於光 導體層203的上方。該圖也顯示另一個電極2〇4。圖3顯示 一厚板之後視圓300 ,其透明ΙΤ〇電極在3〇1且另一電極在 302。圖4顯示厚板陶瓷材料4〇〇 ,該放大圖顯示從4〇1放大 到放大圖402，在403處顯示說明個別材料粒子的指標軸因 應於加上的偏極電場而對齊。 應用於 鈦酸鹽陶 到；其係 這些材 外，是它 式中折射 内明顯的 的表面上 可被選擇 偏壓被經 地電極加 度圖樣由 本發明之 瓷系列中 藉熱壓以 料的主要 們的散射 率在粒子 黑暗區域 並覆以透 性地加到 由上述可 諸樣本時 此電場之 非記憶性"PLZT材料是鋼強化錯錯酸鹽 的某一材料相態。該材料可在市場上買 適當比率混合的粉末成分而形成。 特別機能除了相當快的寫入反應速度之 模式效果。這是一種寫入模式，在該模 邊緣處不連續造成散射。這會導致材料 。使用透明光導體覆膜於PLZT材料面板 明銦錫氧化物（ITO)電極，一偏極電場 被光線照射到的區段。藉此，當一適當 由光控制的電極和一簡單的J το背側接 ，全息干擾圖樣可在裝置内產生。光幅 出現控制，意即該圖樣因所加電場之減 579458 五、發明說明（8) 輕而抹除。在此裝置内，寫入系統的轴可正交於面板的表 面，但是也可應用傾斜的形狀。 因為這些材料展現電光（electro-optic E0)特性，所以 它們也可使用於記錄相位圊樣。為達成此目的，須在需要 做相位移動之區域内選擇性地橫斷於光軸加上一偏壓。

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Claims (1)

1. 579458 六、申請專利範圍 案號8910992， . [拉Μ曰 修正»93^ « ^ I. H 、補无 I. 一 用 快速傅 應 快且被 2 ·如 係以鑭 3 .如 之系統 材料為 [如 之糸統 顯不材 5 .如 之系統 (CHHs) 6. 如 之系統 操縱。 7. 如 之使用 生。 8 ·如 包括 種以電腦為基礎之動怨全息顯不糸統 非記憶性顯示材料裝置； 以應用具有該非記憶性全息材料之觀看鏡片以顯示 立葉轉換電腦產生之全息圖的裝置； 用以該快速傅立葉轉換為基礎之影像處理以產生更 更新之該等影像的裝置。 申請專利範圍第I項之系統，其中該非記憶性材料 強化鉛鍅酸鹽鈦酸鹽（P L T Z )為基礎。 申請專利範圍第2項之系統，其中該以P L T Z為基礎 的機能對該顯示目的而言較可相比之普通液晶顯示 快。 申請專利範圍第2項之系統，其中該以PLTZ為基礎 展現的空間顯示能力等於或優於可相比之普通液晶 料者。 · 申請專利範圍第2項之系統，其中該^ P L T Z為基礎 顯示快速傅立葉轉換（F F T )電腦產生之全息圖 〇 申請專利範圍第5項之系統，其中該以P L T Z為基礎 顯示器有助於使用以快速傅立葉轉換為基礎之影像 申請專利範圍第6項之系統，其中該以PLTZ為基礎 差異影像更新於傅立葉空間内之系統加速影像之產 申請專利範圍第2項之系統，其中該PLZT全息媒體

   O:\63\63637-930ll6.ptc 第15頁 579458 L __案號 89109927_^ 年 / 月^> 曰__ 六、申請專利範圍 從包括鉛、鑭、锆和鈦等金屬氧化物的混合物製成。 9 .如申請專利範圍第8項之系統，其中該等金屬氧化物 為氧化鉛（Pbo)、三氧化二鑭（La2 03 )、二氧化鈦（Ti02)及 二氧化鍅（Zr02)。 10. 如申請專利範圍第9項之系統，其中鑭氧化物可用 元素週期表内鑭系元素中的任何其他金屬氧化物取代，鑭 系元素包括筛（Ce)、镨（Pr)、歛（Nd)、 （Pm)、#(Sm)、 銪（Eu)、亂（Gd)、試（Tb)、鏑（Dy)、鈥（Ho)、録（tm)、镱 (Yb)、錙（Lu)。 1 1 . 一種以電腦為基礎之應用動態全息顯示媒體之方法 ，包括下列步驟： 提供一非記憶性顯示媒體； 應用具有該非記憶性材料之觀看鏡片以顯示快速傅 立葉轉換電腦產生之全息圖； 應用以該快速傅立葉轉換為基礎之影像處理以產生 更快且被更新之該等影像。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之方法，尚包括下列步驟： 應用PLZT當作該非記憶性材料裝置。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括下列步驟： 使用該以P L T Z為基礎之方法以獲得對顯示目的而言 較可相比之普通液晶顯示材料所能提供者為快的顯示。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括下列步驟： 應用該以PLTZ為基礎之方法以獲得等於或優於可相 比之普通液晶顯示材料所能提供的空間顯示能力。

   O:\63\63637-930116.ptc 第16頁 579458 f _案號89109927 年/月/名曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括下列步驟： 應用該以P L T Z為基礎之方法以顯示該快速傅立葉轉 換（FFT)電腦產生之全息圖（CHHs)。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之方法，尚包括下列步驟： 使用該以P L T Z為基礎之方法以促進使用該以快速傅 立葉轉換為基礎之影像操縱。 1 7 .如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括下列步驟： 使用該以PLTZ為基礎之在傅立葉空間内做差異影像 更新之方法以加速影像之產生。 1 8.如申請專利範圍第1 2項之方法，尚包括下列步驟： 應用該P L Z T非記憶性材料，該P L Z T材料從包括鉛、 、錯和鈦等金屬氧化物的混合物製成。 1 9 .如申請專利範圍第1 8項之方法，其中該等金屬氧化 物為氧化鉛（Pbo)、三氧化二鑭（La2 03 )、二氧化鈦（Ti02) 及二氧化鍅（Zr02)。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項之方法，其中鑭氧化物可用 元素週期表内鑭系元素中的任何其他金屬氧化物取代，鑭 系元素包括鈽（Ce)、镨（Pr)、鈥（Nd)、 （Pm)、髟（Sm)、 4¾ ( E u ) 、 IL ( G d ) 、 Tb ) 、 ( D y )、姜火（Ho) 、 M (tm ) 、 It (Yb)、錙（Lu)。

   O:\63\63637-930116.ptc 第17頁