TWI498597B - And a display light modulating device for presenting the contents of two and / or three dimensional images - Google Patents

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TWI498597B
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杰拉爾德 費德勒
羅伯特 密斯巴赫
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Description

用以呈現二及/或三維影像內容之顯示器光調變裝置
本發明係一種用以顯示二維及/或三維影像內容或影像序列之顯示器的光調變裝置。光調變裝置具有一個光調變器及一個控制裝置。光調變器可以根據一基本上準直之光波場在光調變器上的位置改變該光波場的相位及/或振幅。透過控制裝置可以控制光調變器。此外，本發明還包括一種顯示器及一種製造光調變裝置的方法。
屬於先前技術之全像顯示器具有一個光調變器(空間光調變器(SLM))，其中光調變器具有矩陣狀的像素配置。例如一種可以改變或調變與SLM交互作用之光線的相位或振幅或相位及振幅(也就是複雜值)的光調變器。
以WO 2005/060270 A1揭示的自動立體顯示器(ASD)為例，這種ASD能夠偵測到至少一位觀察者的最新的眼睛位置，並根據最新的眼睛位置將立體光學圖像偏轉到觀察者之左眼及右眼的方向。這是利用背板快門(Backplane-Shutter)裝置達到這個效果。以WO 2006/066919 A1或WO 2006/027228 A1揭示的全像顯示器為例，在這種全像顯示器的傅利葉平面會形成較高的繞射級。這些繞射級的距離與成顯示器之SLM的像素間距的倒數正比，也就是周期性光調變器結構的中心到中心的距離。具有一個觀察者視窗(取景窗)的全像顯示器必須具有一個至少與該觀察者視窗一樣大的繞射級。SLM的像素間距也是根據所希望的觀察者視窗的大來來選擇。由於觀察者視窗通常僅必須略大於瞳孔的直徑，因此會產生一相對較大的 SLM的像素間距。典型值大約是30μm至50μm。
只有當觀察者將一隻眼睛定位在觀察者視窗時，才能看到全像重建。因此觀察者必須待在一個固定的位置，或是觀察者視窗必須追蹤觀察者最新的眼睛位置。因此需要偵測眼睛位置的裝置及追蹤觀察者的裝置。例如WO 2006/119920 A1描述的光源追蹤裝置或WO 2008/142108 A1描述的電濕潤追蹤裝置都是已知的觀察者追蹤裝置。
另外一種已知的方式是實現一場透鏡功能，這種場透鏡功能可以個別存在，也可以是整合在追蹤裝置中。透過場透鏡功能可以將來自顯示器不同位置的光線聚焦在觀察者平面的一個特定位置。Z追蹤，也就是說沿著顯示器的軸向方向追蹤觀察者視窗(當觀察者的眼睛朝顯示器移動，或觀察者的眼睛離開顯示器)，需要一可變的場透鏡功能。
另外一種已知的方法是軟體追蹤或編碼追蹤，例如WO 2006/066906 A1描述的方法。這種方法是將線性相位變化編碼到SLM的像素中，必要時還可以另外編碼到全像圖中。但是編碼追蹤可以被有效利用的角度範圍仍然是受到SLM之間距的限制。雖然原則上編碼追蹤的追蹤範圍可以包括多個繞射級，但是被追蹤的觀察者視窗強度會隨著較高之繞射級的強度減弱。因此合理的觀察者追蹤範圍通常是一個繞射級，或最多是二到三個繞射級。
原則上還有一種可能性是使用像素間距較小的SLM。但是觀察者在一全像顯示器之前的合理的移動範圍應涵蓋一個若干度的角度。為達到這個目的，像素間距的範圍應在數個微米的範圍。以24寸的顯示器為例，如果像素間距為2μm，則大約需要400億個像素，這對於製造、控制、以及電腦計算而言都是不可行的。
本發明的目的是提出一種光調變裝置、一種顯示器、以及一 種製造及進一步改良本文開頭描述之光調變裝置的方法，以克服前面提及的問題。特別而言是要提出一種易於實現的全像顯示器之觀察者視窗的追蹤方式，或是追蹤自動立體顯示器的最佳觀察點(Sweet spot)，或是多視點顯示器的光束偏轉。
10‧‧‧光調變裝置
12‧‧‧光調變器(SLM)
14‧‧‧控制裝置
16‧‧‧準直光波場
18、181、182、183、184、185‧‧‧像素
20‧‧‧繞射裝置
22‧‧‧繞射結構
24‧‧‧週期性
26、32、54、58、72‧‧‧電極
28‧‧‧第一基板
29‧‧‧觸點接通
30‧‧‧第二基板
34‧‧‧液晶層
36、64‧‧‧絕緣層
38‧‧‧繞射裝置
40‧‧‧場透鏡
42‧‧‧觀察者位置
44‧‧‧中心軸
46，48‧‧‧視窗
50，52‧‧‧觀察者眼睛
56‧‧‧電極層
60‧‧‧水平線
62‧‧‧聚醯亞胺層的材料
66‧‧‧電場力線
68‧‧‧相位躍變之位置
70‧‧‧液晶分子
以下的圖式均為示意圖：第1圖：本發明之第一個實施例的正視圖。
第2圖：本發明之第二個實施例的正視圖。
第3圖：一個寫入繞射裝置之繞射結構的示意圖。
第4圖：繞射裝置之構造的第一個實施例的部分爆炸圖。
第5圖：如第4圖之繞射裝置的一個部分斷面圖。
第6圖：繞射裝置的另外一個實施例的一個部分斷面圖。
第7圖：繞射裝置的另外一個實施例的一個部分斷面圖。
第8至11圖：分別顯示繞射裝置的另外一個實施例的一個部分側視圖，以及可調整的相位延遲。
第12圖：第一及第二繞射裝置之電極定向的示意圖。
第13至15圖：分別顯示繞射裝置的一個部分側視圖，其中繞射裝置受到不同方式的控制，及/或處於不同的運轉狀態。
第16圖：可接通至繞射裝置之電極的電壓與時間的關係曲線。
第17及18圖：分別顯示基板之電極配置方式的正視圖。
第19圖：另外一種電極配置方式的正視圖。
第20至23圖：分別顯示本發明之另外一個實施例的正視圖。
在以上圖式中，相同或類似的元件均以相同的元件符器標示。
採用申請專利範圍第1項之理論即可製造出本發明之光調變裝 置。附屬申請專利項目之內容為本發明之各種有利的實施方式及改良方式。
本文開頭提及之本發明的光調變裝置的特徵是，在光波場傳播方向上至少有一個繞射裝置設置在光調變器之後。該繞射裝置具有一個可改變的繞射結構。透過該繞射結構可以將被光調變器調變過的光波場以一可預先給定的方式繞射。
根據本發明，可以透過以下方式實現對至少一個觀察者視窗的追蹤，那就是在光波場的傳播方向將一個繞射裝置設置在光調變器之後，其中該繞射裝置具有一可變化的繞射結構。繞射裝置可以根據觀察者最新的眼睛位置改變繞射結構，以便使繞射裝置產生受光調變器影響之光波場的可預先給定的較高的繞射級，或是透過繞射將光束在觀察者最新的眼睛位置的方向相應偏轉。這樣在個別的繞射級內會周期性重複形成受光調變器影響的光波場。應調整及/或透過控制裝置控制繞射裝置的繞射結構，以便在顯示器之觀察者最新的眼睛位置也重複形成受光調變器影響的光波場或觀察者視窗。這樣觀察者就可以看到按照WO 2006/066919 A1的原理寫入光調變器的資訊。
原則上繞射裝置的繞射結構可以具有任何一種周期性結構。例如一種可能的結構是二維光柵結構。一種非常有利的方式是使繞射裝置的繞射結構是一種一維光柵結構或一種鋸齒狀結構。這樣就可以在繞射裝置內實現一基本上垂直的一維線性光柵結構，以便在水平方向產生繞射的周期性重複及/或繞射級。由於繞射裝置也能夠改變光波場的相位，以及局部偏轉光波場的個別部分，因此也可以將繞射裝置稱為相位偏轉器。原則上可以在繞射裝置內實現一相對於水平線夾一可預先給定之角度的一維線性光柵結構。
繞射裝置的繞射結構應具有一光柵周期或一周期性距離及/或變化，且此周期性距離或變化的大小和所使用之光線的波長是相同的數量級。原則上可以使用大小在200nm至30μm的光柵周期。繞射裝置的作用並 不只是使穿過繞射裝置的光線產生繞射。例如如果光柵周期大於10μm，則繞射裝置的作用方式就如同一個改變光線之相位的元件。因在此以下的說明中也可以這樣去理解繞射裝置。
最好是設置兩個繞射裝置，其中一個繞射裝置僅實現垂直偏轉，另外一個繞射裝置則僅實現水平偏轉。類似於相位SLM，兩個繞射裝置被佈置成像素化元件，此種像素化元件可在所使用之光線的波長的0至2 π之間的許多階段控制相位調變，但是只有條紋狀或只有列狀配置的像素存在。
在一個維度或方向(水平或垂直)上可以形成非常精細的結構，因此可以為大角度範圍的觀察者追蹤實現很小的像素間距(或很小的光柵周期)。在另外一個維度(垂直或水平)，像素基本上分佈在繞射裝置的整個高度或寬度，其中該繞射裝置亦可實現相位偏轉器或相位化陣列的功能。
應根據所使用之照明的波長及對這些波長希望達到的角度範圍，選擇在精細結構化方向上的像素間距。
如果顯示器只需一個水平觀察者追蹤，則可以僅使用一個繞射裝置。此外，通常也可以使用繞射裝置及其他裝置的組合進行觀察者追蹤，這些搭配使用的裝置可能是用於擴大追蹤角度、或是透過不同的方法實現水平及/或垂直偏轉。
在本發明中所謂的水平及垂直是指兩個彼此大致垂直的方向。原則上可以將整個追蹤配置轉動，例如一個追蹤方向是+45度的對角線，另一個追蹤方向是-45度的對角線。
原則上相位光調變器使用的所有作用原理都可以應用於繞射裝置。在以下的實施例中將描述一種利用液晶進行相位調變的繞射裝置。
精細的結構僅在一個維度或方向上，因此一種有利的作法是使繞射裝置的製造及控制的複雜度均遠低於矩陣形配置的液態單元(電濕潤單元陣列)。例如實現24寸螢幕及最小光柵結構/光柵周期2μm的顯示器之水 平方向繞射的繞射裝置僅需265000像素，實現垂直方向繞射的繞射裝置僅需150000像素。在這種情況下，像素的數量少於水平及垂直像素化光調變器(VGA解析)的像素數量。
繞射結構不能改變的雙光柵(例如偏振光柵)具有一不能改變的光柵周期，因此能夠實現一基本上不會改變的偏轉角。反之，可控制的繞射裝置可以利用具有許多相位級及/或一列相位級的可寫入繞射裝置之繞射結構透過改變相位級的量化(也就是數量)及/或改變線性相位變化的斜率以很精細的級距/步驟調整穿過繞射裝置之光線的偏轉角。
首先可以計算出一個相當於一特定的正或負偏轉角的一直線性上升或下降的相位變化。然後計算出繞射結構每一個像素的位置的相位值(模2 π計算)。接著將與計算出的相位值差異較小的可呈現的相位級(量化)寫入繞射結構的各個像素。透過模2 π的計算可自動確保光波前的連續相位變化。
也可以比照炫耀光柵的方式計算繞射結構的相位值：從觀察者視窗的橫向額定位置及觀察者視窗到顯示器的距離計算出偏角度，以便將光線從顯示器或光調變器上的一個位置偏轉到觀察者視窗。
利用以下的光柵方程式計算出一個光柵周期相當於所希望之偏轉角的炫耀光柵：sinα+/1sinβ=mλ/g其中α代全入射光的角度，β代表被光柵偏轉之光線的角度。M代表繞射級。通常炫耀光柵的m=1。λ代表所使用之光線的波長。g代表炫耀光柵的光柵常數。方程式左邊的+號代表入射光束及繞射的光束位於入射法線的同一邊。如果是位於入射法線的不同邊，則使用-號。
接著掃瞄炫耀光柵，其中掃瞄點之間的距離相當於繞射裝置的像素間距，並將掃瞄值寫入繞射裝置。可以根據信號量化定理修正對炫 耀光柵的掃瞄，但前提是光柵周期g至少相當於繞射裝置之像素間距的兩倍。
g≧2p其中p代表繞射裝置的像素間距。
只要符合這個條件，原則上可以實現炫耀光柵的任何一種光柵周期。因此也可以實現分級非常精細且可以調整的偏轉角，一直到一個相當於光柵周期等於繞射裝置之像素間距的兩倍的炫耀光柵的最大角度。
理想的炫耀光柵會將所有光線引向其第1級。因此較高的級最好是並非由炫耀光柵所形成，而是只是經由其以繞射裝置之像素間距進行的掃瞄所形成。但是透過炫耀光柵的非理想行為亦可能形成其他的炫耀級，例如以下關於溫度補償的實施方式。
原則上可以利用繞射裝置的較高的級，以擴大追蹤範圍。這特別亦於應用在單一觀察者系統。繞射裝置的較高的級相當於利用炫耀光柵的小於繞射裝置之像素間距的兩倍的光柵周期。雖然會違反信號量化定理，但是可以將一部分光線在繞射裝置的一個較高的級偏轉到所希望的位置。但是通常在繞射裝置的第0級會形成較亮的觀察者視窗重複。只要繞射裝置的像素間距夠小，這些級彼此的距離就會大於眼距，因此不會對個別觀察者造成干擾。
相反的，可以用不同的方減降低或抑制繞射裝置的較高的級，尤其是在較高的級會造成干擾的情況下。其中一種可能的方法是像素變跡法，例如在本專利辦理登記時尚未公開的DE 10 2008 002 692.1或PCT/EP2009/050476描述的方法。
如果追蹤一個觀察者形成的較高的級可能對其他觀察者造成干擾，則抑制較高的級對多位觀察者系統的必要性更高。
最好是將一個光調變器與兩個分開的繞射裝置組合在一起。 全像會在調變器內被編碼，其中光調變器具有一相當大的像素間距(例如30μm x 30μm)及一水平/垂直的像素矩陣。其中一個繞射裝置是幅於水平觀察者追蹤，另外一個繞射裝置是用於垂直觀察者追蹤。兩個繞射裝置中的每一個繞射裝置都具有很小的像素間距(例如1μm)，但是都只有在一個維度上結構化。這樣觀察者的移動範圍大約會等於比這複雜很多的以編碼追蹤設計的系統(一個光調變器，像素間距1μm x 1μm，1600億個像素)的移動範圍。
此外，透過相應的相位能級及(必要的話)稜鏡能級至少可以部分控制繞射裝置內的場透鏡功能。場透鏡功能相當於一個在顯示器或光調變器上局部不同橫向位置的不同偏轉角。換句話說，此處不會有在繞射裝置的整個有效面積都具有基本上固定不變的光柵周期的周期性結構被寫入繞射裝置。更確切的說是會有一個在繞射裝置的整個有效面積都具有可變化的光柵結構或繞射結構的光柵結構或繞射結構被寫入繞射裝置的整個有效面積，因此可以實現一場透鏡功能。但是繞射裝置的像素間距必須很小，以便使觀察者對面的光調變器邊緣及/或顯示器邊緣的最大必要偏轉角仍然位於所使用的繞射級內。
根據一種有利的實施方式，顯示器還具有一個光學特性不能改變的場透鏡。這個場透鏡聚焦在一個平均觀察者距離及一個平均橫向觀察者位置。這個場透鏡可以是反射式或繞射式的透鏡，其中繞射式透鏡可以透過一具有適點尺寸及設置方式的布拉格光柵獲得實現，在這種情況下，在光程上最好是將繞射裝置設置在布拉格生光柵之後，因為布拉格光柵需要一固定的入射角。如果是使用反射式透鏡，可以選擇將反射式透鏡設置在繞射裝置之前或之後。
沿著光學軸或垂直於光調變器之表面的方向進行的觀察者視窗追蹤(Z追蹤)，可以透過將作為相位能級的附加透鏡寫入光調器及/或寫入至少一個繞射裝置獲得實現。接著可以在至少一個繞射裝置及光調變器內 透過編碼補償設於顯示器內之場透鏡的像差。在這種情況下，為達到一特定的追蹤角度範圍所需的繞射裝置的像素間距大於將整個場透鏡功能整合到繞射裝置及光調變器內所需的像素間距。
這兩種情況都要注意的是，和純粹偏轉(稜鏡能級)相反的是，一個球形透鏡功能(例如Z追蹤用的整個場透鏡或附加透鏡的相位能級)或一個像差修正不能完全被拆解成彼此無關的水平及垂直的相位變化。就透鏡功能而言，這很明顯的相當於一個單一球形透鏡及兩個交叉的柱面透鏡之間的差異。柱面透鏡及球形透鏡的相位變化只有在旁軸近似彼此一致，也就是說，只有在透鏡孔隙很小時彼此一致。如果是較大的透鏡，二者的相位變化會彼此不同。這表示為了將光線偏轉到特定的觀察者位置，顯示器上緣所需的水平相位變化可能不同於在顯示器中間或底部所需的相位變化，同時顯示器左邊所需的垂直相位變化可能不同於顯示器中間或底部所需的垂直相位變化。另一方面在特定情況下，SLM無法單獨顯示整個相位變化，因為可編碼之相位變化的局部梯度與像素間距的倒數成正比，同時SLM通常具有一個相當大的像素間距。
最好是將描述透鏡功能或像差修正的相位變化φ(x,y)按照下列方式拆解：φ(x,y)=φ1(x)+φ2(y)+φ3(x,y)其中φ 1(x)代表一個僅與水平編碼有關的相位函數，其中φ 2(y)代表一個僅與垂直編碼有關的相位函數。φ 1(x)及φ 2(y)的部分在繞射裝置內分別為水平或垂直繞射被補償及/或編碼，較小的部分φ 3(x,y)在光調變器內被補償及/或編碼。
一種有利的全像顯示器具有一個照明裝置，該照明裝置具有一個光波導，在光波導內傳播的光線會被位於光波導內的體光柵表面消失 輸出耦合。例如DE 10 2009028984.4及TW 099120342都有描述這種照明裝置。這樣會產生一具有可預先給定之偏振狀態的基本上準直的光波場。一個很大的優點是可以將這種照明裝置製作得非常扁平。照明裝置的構造及設置方式使準直光波場在光調變器的方向上傳播。可以將光調變器設計成以透射或反射方式對光波場的光線進行調變。此外，在光波場的傳播方向上，在光調變器之後有設置一個實現場透鏡功能的構件，例如布拉格光柵。
最好是將照明裝置設置在光調變器及繞射裝置之間。在這種情況下，可以將這個照明裝置稱為前燈。如果有設置實現場透鏡功能的構件，則照明裝置是設置在光調變器及該實現場透鏡功能之構件之間。在這種實施方式中使用的光調變器是一種反射式光調變器，這種反射式調變器能夠影響與其交互作用之光線的相位。在照明裝置及光調變器之間設有一個λ/4板或類似的光學構件，這樣從照明裝置輸出耦合的光線的偏振狀態在朝光調變器的方向傳播時會被旋轉45度，然後在光調變器上被反射並再次穿過該λ/4板或類似的光學構件後，會再被旋轉45度。也就是說，朝照明裝置的方向傳播的光線相對於從照明裝置輸出耦合的光線被旋轉90度，因此在光調變器上被反射的光線能基基本上不受干擾的穿過照明裝置(尤其是照明裝置的體光柵)。第一繞射裝置設置在照明裝置及/或實現場透鏡功能的構件之後，其作用是將光線繞射到一個水平或垂直方向。第二繞射裝置設置在第一繞射裝置之後，其作用是將光線繞射到一個垂直或水平方向。
當然也可以利用製作成背光用的照明裝置提供基本上準直的光波場。在這種情況下，應在光波場的傳播方向上將一個透射式光調變器及兩個繞射裝置設置在背光之後。可以將一個實現場透鏡功能的構件設置在繞射裝置及光調變之間，或是設置在光調變器及一個繞射裝置之間。原則上也可以將一個繞射裝置用於自動立體顯示器或一般的顯示器，為了安全起見，這種顯示器只將所顯示的影像內容偏轉或聚焦到觀察者眼睛的方向。這樣做的前提是，這個顯示器具有相干或部分相干的照明。
在某些情況下可能需要修正繞射裝置的溫度變動。由於電子零件及照明裝置產生熱能的關係，從顯示器的中心到邊緣通常會形成溫度梯度。例如液晶材料(LC材料)的雙折射會隨著溫度的升高而降低。此外，液晶材料的彈性常數也會隨著溫度變動而改變，這對於液晶材料在額定電壓下的定向會造成影響。因此溫度改變可能會影響繞射裝置之相位調變及/或繞射特性。
雖然水平及垂直像素化的光調變器原則上可以透過對個別像素進行不同的控制，以補償前面提及之溫度梯度，但是列狀或行狀結構的調變器及/或列狀或行狀結構的繞射裝置卻不能這樣做。因此對一個被控制的垂直定向的列而言，一個可能的風險是列中間產生的相位調變可能會不同於列頂端或列底端產生的相位調變。這個效應會造成不利的影響。
例如液晶材料的雙折射太小可能會導致實際的相位小於額定相位。這對於炫耀光柵而言等同於錯誤的高度，2 π躍變就不再正確。因而可能產生較高的炫耀級。
如果因為溫度梯度的關係形成錯誤的偏轉角，可以在光調變器的繞射級之內經由光調變器的一個附加的線性相位變化補償這個錯誤。但最好的方法還是使用一個能夠避免產生溫度梯度的裝置，也就是能夠主動管理繞射裝置及/或整個顯示器之溫度的裝置。在這方面可以透過光調變器內相應的編碼及/或經由調節繞射裝置的溫度(例如利用效應珀耳帖效應(Peltier-Effect))進行溫度修正。
使用在光程上在繞射裝置之前被光線穿過的場透鏡會使光線能夠傾斜射入繞射裝置，及/或使進入繞射裝置的入射角發生空間變化。另一方面對具有固定之光學特性的場透鏡而言，這個入射角是已知的。這可以被用來達到補償作用。
如果繞射裝置內的相位調變是以一種雙折射材料為基礎，則要注意的是，以傾斜方式穿過繞射裝置的光線會使有效雙折射發生改變。 因此在相位調變器或繞射裝置的厚度相同的情況下，傾斜射入的光束會經歷與垂直入射的光束不同的相位調變。只有在特定情況下才能透過控制改變相位調變。例如只需經由控制電壓即可補償行狀結構之繞射裝置的入射角從左邊改變到右邊。
另外一種可能性是使相位調變層具有一個可預先給定的不能改變的厚度變化。例如可以使行狀結構的繞射裝置的液晶層的厚度至少從中心到左邊及右邊邊緣略微變大或變小，典型情況是光線以20度傾斜射入，厚度改變10%。如果是使用兩個前後排列且彼此交叉的繞射裝置，光線也會從第一繞射裝置以可改變的傾斜方式入射到第二繞射裝置。通常水平方向需要的追蹤範圍會大於垂直方向所需的追蹤範圍。因此一種有利的方式是在光程上將垂直方向的繞射裝置設置在前面，因為在這種情況下，在設置於後面的水平方向的繞射裝置上的入射角會小於反過來設置的方式。
為使光線以傾斜方式入射到繞射裝置，可以使入射角在偏轉方向亦可被繞射裝置的控制電壓補償。原則上這種光線入射可能導致光束與繞射裝置之相鄰像素發生串擾。縮小液晶層的厚度(例如使用具有較高雙折射的材料)可以降低串擾。在傾斜角已知的情況下，原則上可以透過在繞射裝置的兩個基板上的結構化電極及/或在兩個基板上位移的電極配置補償該傾斜角。
此外，也可以透過實現場透鏡功能的構件補償傾斜穿過繞射裝置的光線，其作法是調整繞射裝置之液晶層的厚度，使其與傾斜角適配，或是使繞射裝置的兩個基板具有相應位移配置的電極。這是因為實現場透鏡的構件在構件上的每一個位置都具有穿過構件之光線的一個可預先給定的已知的角度偏轉。因此在繞射裝置上可預先給定之位置的入射角是已知的。
關於繞射裝置的控制需注意的是：通常TFT顯示器的每一個像素都有一個電晶體，而且該電晶體係安置在像素中。當像素間距很小時， 例如繞射裝置中的像素的數量級可以是2μm，電晶體通常比單一的行或列更寬。藉助顯示器邊緣上位移的扇形展寬，控制電路可以藉助TFT(薄膜電晶體)被安置在基板上。另外一種方式是是利用玻璃覆晶基板技術(CoG)將電路設置在基板上，以控制電極。
根據一種很有利的實施方式，繞射裝置具有一可預先給定且可調整或寫入的光柵狀繞射結構，且該繞射結構僅在一個方向上伸展。換包話說，被寫入繞射裝置的繞射結構只是一種線性光柵結構。這個光柵結構可以具有二元、不連續、或連續的變化，或是這些可能形式的混合。
最好是將繞射裝置設計成繞射結構的周期性是可以改變的。
從設計的觀點來看，繞射裝置的結構基本上是線性的，且具有基本上彼此平行設置在第一基板上的電極。這些電極可以是條紋狀的電極。繞射裝置的第一基板(或一個基板)具有一平面狀的電極，且該電極與基板上彼此平行設置的電極是彼此絕緣且分開的。繞射裝置可以具有一個與第一基板相距一段距離的第二基板。第二基板可以具有一個平面狀的電極及/或多個基本上是線性且基本上彼此平行設置的電極。如果第二基板具有多個基本上是線性且基本上彼此平行設置的電極，這些電極可以是設置在第一基板之線性電極的對面，或是設置在與第一基板之線性電極距離一可預先給定之橫向位移的位置。兩個基板的電極基本上是平行的。
為了能夠以光調變裝置的電極實現電場分佈，例如形成如第3圖的具有近似垂直之下降齒形的鋸齒狀電場分佈，一種有利的實施方式是在兩個基板之間至少設置一個中間電極層。這個中間電極層具有電極。視中間電極的具體構造而定，可以將電極設置在中間電極層的至少一個表面上。一種特別有利的作法是在兩個基板之間設置4個中間電極層。該至少一個中間電極層最好是平行於一個基板的一個表面。設置在基板上的電極及中間電極層的電極都可以個別受到控制，以便使兩個基板之間的電位曲線盡可能與額定或所希望的理想電位曲線一致。
相較於至少設置在一個基板上的電極配置，最好是將中間電極層的電極製作成線性電極，而且這些電極基本上彼此平行並對準一可預先給定的方向。中間電極層的電極可以具有一光柵周期，而且這個光柵周期基本上相當於設置在基板上的電極的光柵周期。
根據一種很有利的實施方式，一個基板及一相鄰中間電極層之間的距離及/或兩個中間電極層之間的距離是可以預先給定的。這個距離可以是相當於兩個相鄰電極之間的距離的一部分，或是相當於基板或中間電極層之電極的光柵周期的一部分。例如電極垂直於電極縱向的寬度為1μm，兩個相鄰電極之間的距離為1μm，第一基板及與其相鄰之中間電極層之間的距離為0.5μm，中間電極層及與其相鄰之中間電極層之間的距離為0.5μm。在這個例子中，一個基板及一個相鄰中間電極層之間的距離及/或兩個相鄰中間電極層之間的距離小於兩個相鄰電極之間的距離，具體而言前者大約是後者的一半，而且還可以更小。
原則上第一基板及/或第二基板及/或中間電極層之線性且彼此平行設置的電極都是對準一個可預先給定的方向。此外，第一基板之線性且彼此平行設置的電極對準的方向與第二基板之線性且彼此平行設置的電極對準的方向可以夾一可預先給定的角度，其範圍在0度至90度之間。基本上這個角度最好是0度，但有時這個角度不是0度也是適當的，例如是10度。一種替代或補充方式是，一個基板之線性且彼此平行設置的電極對準的方向與一個中間電極層之線性且彼此平行設置的電極對準的方向可以夾一可預先給定的角度，其範圍在0度至90度之間，而且最好是0度。本文後面還會描述與此有關的其他實施方式。
一種有利的實施方式是將一個基板或中間電極層的多個電極集結成一個段落。集結成一個段落的電極會在繞射裝置的至少一個運轉狀態被一起控制。這種控制包括在時間上同時被切斷，或是使一個段落中的電極達到一可預先給電的電位。根據這種實施方式，每一個基本及/或中間 電極層都可以具有多個段落。這種實施方式特別適於用在段落式的照明裝置(掃瞄背光或掃瞄前燈)，其中該照明裝置的若干段落(條紋狀區域)按時間順序被接通及/或切斷或掃瞄。在這種情況下，在進行段落式照明裝置的接通及/或切斷過程中，可能需要進行繞射裝置或光調變器的同步化“掃瞄關閉”(Scanning off)。如第19圖所示，例如可以將繞射裝置之第一基板的電極26設置成與條紋狀斷開狀態電極72(可能是設置在第二基板上)夾80度之角度，並分成5個組被控制。如第19圖所示，第一基板(未在第19圖中繪出)的電極26與第二基板(未在第19圖中繪出)集結在段落74中的斷開狀態電極72夾90度。第19圖中的數字1至20及UPG表示，每一個電極26都可以接通一個可預先給定的不同的電壓。第19圖下方的數字1至5及UOFF表示，段落74的每一個電極72都可以接通一個相同的電壓。由於照明裝置的掃瞄通常與將像素內容寫入繞射裝置同步進行，因此一種有利的方式是將斷開裝態電極72分組編派到與光調變器同步設置或可同步控制的段落74。與此相應的，可以將一個段落的斷開狀態電極72的面設計或塑造成基本上是重疊在照明裝置的一個段落的面上。一種可能的替代方式是將斷開狀態電相72形成及/或分組編派到依序被描述及依序被照亮的光調變器段落內。在斷開狀態場驅動光調變器中，可以將條紋狀斷開電極佈置成與照明的掃瞄方向平行，以避免出現如第19停所示整斷開狀態電極72的F梳狀結構(也就是說斷開狀態電極72基本上對準垂直於電極26的方向)。
為了使電場平行於基板平面的分量實現大的值，一種有利的方式是設置以下的層狀結構：第一基板/第一平面ITO電極/100nm電介質/條紋狀可個別控制電極(26)/50nm電判質/一個液晶層(例如厚度3μm)/50nm電介質/電極(26)轉動80度的段落化可控制斷開狀態電極(74)/100nm電介質/平面ITO電極/第二基板或蓋玻璃。
第一及/或第二基板及/或一個中間電極層的線性且彼此平行設置的電極係基本上彼此平行。因此在製造本發明的光調變裝置時，必須確 認設置在不同層及/或基板上的電極的對準方向基本上是彼此平行的。
第一及/或第二基本的電極對所使用的光線是透明的。第一及/或第二基板對所使用的光線是透明的。電極的折射率最好是基本上相當於基板的折射率。換句話說，所選擇的電極材料及基板材料基本上具有相同的折射率。尤其是對於所使用之光線的波長更是如此。
根據一種有利的實施方式，在第一及第二基板之間及/或在一個基板及一個與其相鄰的中間電極層之間及/或在兩個相鄰的中間電極層之間有一種材料，透過調整這種材料可影響之調整參數可以使光線的至少一個偏振方向的折射率產生局部變化。這種材料可影響的調整參數可能是電壓或電流，在調整時材料的個別元素的定向及/或光學特性會產生相應的改變。這種材料可以是液晶或一個含有液晶或長條形奈米微粒的聚合物層。奈米微粒最好含有金屬碳奈米管(Carbo nano Tubes)或具有永久電偶極分佈的奈米微粒。也可以使用具有任意形狀的奈米微粒，但是此種奈米粒粒需能夠使所使用的光線發生雙折射，而且能夠透過電場校正自身的空間定向。
如果光調變裝置具有至少一個中間電極層，則這種材料可以是一個相當穩定且結構適當的聚合物層，該聚合物層含有液晶或位於聚合物層之間隙的長條形奈米微粒，在製造光調變裝置時，應直接將中間電極層的電極塗在該聚合物層上。有時必須先為聚合物層塗上一個保護層，然後再將中間電極層的電極塗在這個保護層上，以防止構成中間電極層之電極的導電材料滲入聚合物層。另外一種可能的方式是，這種材料是一個有混合或添加奈米微粒的彈性或黏滯性透明層。
例如可以用尺寸小於λ/2n的金屬橢圓體實現長條形奈米微粒。其中λ代表所使用之光線的波長，n代表金屬橢圓體所埋入的介質或材料的折射率。金屬橢圓體及外殼介質使用的是前面提及的材料。金屬橢圓體具有一電偶極。偶極的自由電子在入射光感應生成的電場中不能在一垂直於偶極主軸的移動方向上擺動。相反的，金屬橢圓體的電子可以在平行 於偶極主軸的移動方向上擺動，這是建立在等離子體共振的基礎上。在這方面平行定向的金屬橢圓體顯現出各向異性。如果金屬奈米微粒在周圍介質中的濃度適當，則透過金屬橢圓體及其外殼介質可以實現雙折射，而且這個雙折射與金屬橢圓體的定向有關。金屬碳奈米管也具有類似的作用方式，製造時可以透過過程參數調整金屬碳奈米管的幾何結構。金屬碳奈米管的長度也是小於λ/2n。一種類似的方式是使用具有兩個長度明顯不同之主軸的相同數量級的金屬分子。
具體而言，可以在第一及第二基板之間及/或在一個基板及一個與其相鄰的中間電極層之間及/或在兩個相鄰的中間電極層之間設置液晶，其中只要將一可預先給定的電壓接通至電極，即可影響該液晶的定向。第一及/或第二基板的電極最好都具有絕緣層，這樣液晶就不會與電極形成電接觸。所選擇之絕緣層的折射率要能夠與電極及/或基板的折射率適配，而且絕緣層對所使用的光線是透明的。絕緣層的另外一個作用是可以補償塗在基本上平坦的基板上的電極材料造成的高差。同樣的，絕緣層也可以對液晶層形成一基本上平坦的表面。
例如以液晶為基的繞射裝置可以具有與電控雙折射空間光調變器(ECB-SLM)之液晶層類似的結構。通常在沒有電場的情況下，由於表面張力的關係，液晶的定向會平行於基板。在製造時會規定一個在這個平面上平行於基板的方向(例如透過機械摩擦)。為此可以設置一個能夠對液晶進行預先定向的層，例如透過機械注入(例如透過炭刷)形成相應的凹陷。
如果是具有直線形電極的繞射裝置，液晶分子在基板表面的定向最好是平行於電極的縱向，因為這樣在接通電壓時可以在相鄰電極之間的液晶定位內產生較陡的過渡。
如果是以控制液晶為基礎的裝置，其中電極的尺寸與2 π之相位調變所需之液晶層厚度屬於同一個數量級，一種可能發生的情況是透過各單一電極對液晶進行的控制並非彼此完全無關。例如在繞射裝置內的一 個特定位置實現的相位值可能不只是由一個電極上的電壓決定，而是也與在至少一個相鄰電極上的電壓有關。
和通常對每一個像素均進行獨立的控制，以實現每一個像素的相位值的相位SLM相反，本發明的一種實施方式建議，為了實現不同周期的炫耀光柵，應一次測得一組相當於一光柵周期之電極的電壓值，以使這些電壓值產生所希望的相位變化。例如可以將這些電壓值儲存起來作為控制之用。如第7圖所示，設置於基本對面之電極配置對達到這個目的有很大的幫助。
透過繞射裝置可以產生適當的繞射結構，此種繞射結構能夠實現與繞射裝置之繞射結構交互作用之光線的局部相位變化(相位光柵)。要實現繞射結構的小的周期可能會有問題，因為在某些情況下可能只有少數幾個電極(例如5個)被設置在很窄的空間內，以便將對某一個特定運轉狀態進行一可預先給定的相位調節。繞射結構及/或可預先給定之相位調節的一個有利的例子是鋸齒形輪廓，例如可以透過繞射裝置之液晶層獲得實現，如第8圖所示。第8圖之電極配置方式類似於第5圖之電極配置方式，也就是說，上面是一個平面形電極(32)，對面則是設置在平面E1上的直線形電極(26)(第8圖未繪出基板)。φ(x)顯示液晶層的一個為穿過繞射裝置之光線產生的調整過的相位變化，其中電極(26)受到一相對於電極(32)之電位Uc的電壓分佈的作用。
如果將電極的寬度製作得很大，例如將占空因數從0.5提高到0.8，則電極佔周期的80%，這樣雖然可以實現一較少的階梯狀相位斜面，但是2 π-(相位)-躍變及/或2 π階(第8圖中以元件符號PS標示)的範圍的陡度將會明顯小於第8圖的情況。這種局部無差異且不能改變的可選擇的濾波形式是作為一個低通濾波器，也就是說可降低可改變之合成相位尚要顯示之最高空間頻率。
例如可以利用埋在平面E2內的透明的第二電極層(54)，其中該 第二電極層與第一電極層具有相同的距離，以及相同或不同的占空因數，以便在需要實現相位斜面的位置達到級輪廓的濾波，同時產生2 π級的一個銳利的邊緣。第9圖顯示的就是這種情況。
在盡可能直線上升的鋸齒狀相位級的齒面的範圍，平面E2上的電極(54)會被接通與其相鄰之平面E1上的兩個電極的平均電壓。但是位於要實現之2 π躍變正下方的平面E2上的電極(54)並不需遵守這個規則，而是接通一實現盡可能銳利之邊緣的電壓U2 π。
埋入式第二電極梳形結構的優點是，在所使用之接觸印片光刻技術的解析度極限可以使用的線寬大於兩個電極梳形結構位於一共同平面時必須使用之線寬，例如可以使用的線寬是必須使用之線寬的兩倍。
如第10圖所示，根據一種有利的實施方式，位於上方的平面(第10圖未繪出的基板)也是分成位於兩個不同平面E3及E4的兩個上下相疊的電極梳形結構。相較於第9圖的實施方式，第10圖之實施方式的相位級的邊緣可以達到更大的陡度。例如電極(26，54)是由ITO(氧化銦錫)製成，並被埋入高折射的玻璃(例如SF66)，以免產生相位光柵的光學效應。
換句話說，一種非常有利的作法是在繞射裝置的至少一個基板上將電極設置在至少兩個與基板表面平行的不同平面上。設置在不同平面上的電極可以彼此間隔一橫向位移。電極的大小及/或彼此間隔的距離可以是彼此不同的，也可以是彼此相同的。
根據一種有利的實施方式，可以透過繞射結構的電極佈線方式調整繞射結構內的電場分佈，以便至少在部分區域能夠形成具有一可預先給定之周期性的鋸齒狀折射率分佈。例如可以透過在一方向上將相鄰設置的電極各接通不同的電壓來達到這個目的。與此相應的，在繞射裝置的兩個基板之間會產生一個電場，這個電場可以影響設置在兩個基板之間的材料，以調整鋸齒狀折射率分佈。這是一種產生二維及/或三維影像內容的活性狀態。
此外，為了準備繞射裝置具有另外一種繞射結構的另外一種活性狀態，可以透過繞射結構的電極佈線方式調整繞射結構內的電場分佈，以便產生一基本上均勻的折射率分佈。為此可以為基板上的相鄰電極接通正負號不同的電壓，這樣電場力線就會從一個帶正電荷的電極通往兩個相鄰的帶負電荷的電極，而不會通往位於對面的其他基板的電極。與此相應的，所產生的電場分佈的電場力線與基板表面夾夾一個很小的角度，因此在兩個基板之間的中間區域會產生基本上平行於兩個基板表面的電場力線。這是一種不會顯示二維及/或三維影像內容的非活性狀態。因此一種有利的方式是將設置在兩個基板之間的材料很快的過渡到一個特定的中性狀態，以便使材料能夠從中狀態再度回到活性狀態，以實現另外一種繞射結構。
根據一種有利的實施方式，為了能夠快速調整一可預先給定的繞射結構及/或折射率分佈，以便為下一個活性狀態實現很高的影像再現率，在調整一基本上均勻的折射率分佈時，即可透過繞射裝置的電極佈線方式產生一個為下一個要產生的折射率分佈作準備的電場分佈。例如可以透過對設置在應出現大的折射率差異及/或相位躍變之位置的電極施以相應的電壓，因而在這些位置(已處於非活性狀態)準備好相應的折射率分佈及/或已經部分調整。
為了能夠快速調整繞射結構，應先以高於調整要產生之折射率分佈所需之電壓施加在繞射裝置的電極上。然後再將這個電壓調整到要產生之折射率分佈所需的電壓值。
在某些情況下，顯示二維或三維影像內容用的光調變裝置會要求繞射裝置及光調變器都要有很快的反應時間。以下將說明如何縮短繞射裝置及/或光調變器的反應時間，這樣即使幀速不到150Hz及更高數量級的光調變器都可以被使用。
因此為了顯示彩色影像內容，可以按照時間順序以不同波長 的光線照射調變器及繞射裝置，例如以原色(紅、緣、藍)的光線照射。繞射裝置可以與相應的照明狀況同步調整。
根據一種有利的實施方式，可以利用控制裝置控制光調變器，以便將為左眼或右眼準備的資訊寫入整個光調變器。繞射裝置可以將被光調變器為左眼或右眼改變過的光波場偏轉到至少一位觀察者的左眼或右眼。為左眼或右眼準備的資訊會按照時間順序被寫入光調變器。
另外一種可行的方式是，光調變器具有第一區及第二區(例如行列)，而且可寫入為左眼及右眼準備的資訊。繞射裝置的第一區及第二區分別配屬於光調變器的第一區及第二區。可以控制光調變器及繞射裝置，以便使被光調變器的第一區改變過的光波場會被繞射裝置的第一區偏轉到至少一位觀察者的左眼，其中該光波場基本上是被寫入光調變器之第一區的資訊改變。被光調變器的第二區改變過的光波場會被繞射裝置的第二區偏轉到至少一位觀察者的右眼，其中該光波場基本上是被寫入光調變器之第二區的資訊改變。
光調變器的第一區及第二區彼此交錯重複排列。一種替代或補充方式是，光調變器的第一區及第二區都是垂直排列的，尤其是光調變器的行。
可以使光調變器的各個像素都有分配到濾色鏡，及/或可以使繞射裝置的各個區域都有分配到濾色鏡。
具體的作法是可以在光調變器之後設置一個用於水平光束偏轉的繞射裝置，以及具有一個能夠在垂直方向擴大照明區域(所謂的最佳觀察點(Sweet spot))的裝置，例如一個適當的散射膜。
因此原則上可以按照時間順序以不同波長的光線照射光調變器及繞射裝置，並同步將調諧到各波長之光線的繞射結構寫入繞射裝置，以便為這些波長達到一個相同或可預先給定的偏轉角。同樣的，也可以按照時間順序為這些波長將調諧到各波長之光線的影像內容同步寫入光調變 器。
另外一種可行的方式是使用具有空間顏色多工的光調變器，也就是使用具有濾色鏡的光調變器。要為多種波長之光線顯示的影像內容可以同步被寫入光調變器，或是根據照明情況或在單一的編碼過程被寫入光調變器。這容許將反應時間較長的光調變器及反應時間有短的繞射裝置組合在一起。例如光調變器的影像重複速率為120Hz，繞射裝置的重複速率為360Hz。這樣就可以使光調變器的各個像素都分配到一個濾色鏡，其中每一個像素的濾色鏡最好都相當於一般使用的原色(紅、綠、藍)。光調變器的像素被寫入資訊，而且在一般情況下與其顏色分派無關。尤其是光調變器的所有像素的寫入過程結束時，應按照時間順序以不同波長的光線(相當於原色使用的濾色鏡)照射光調變器。照明的調變在kHz的範圍內是可能的，而且不是時間限制因素。光調變器的各個像素係按照其分配到的濾色鏡產生作用。繞射裝置與各種照明情況會同步受到控制。
根據一種有利的實施方式，寫入過程與顏色分派有關。首先是寫入一種原色的所有像素，然後按照相同的順序寫入其他原色的所有像素。例如首先寫入所有紅色像素，接著寫入所有綠色像素，最後再寫入所有藍色像素。接著以光線照射所有紅色像素，然後照射所有綠色像素，最後再照射所有藍色像素。在這種情況下可以將RGB(紅綠藍)光調變器的三原色控制矩陣理解成由3個單色調變器組成的一個交錯套疊，這3個單色調變器彼此有一2 π/3的相位移動，也就是說總是相互移動影像重現頻率的1/3。一種有利的方式是，對所有原色的可供使用的反應時間都有一個最低值，且該最低值相當於其他顏色的寫入及照射時間，其中所謂反應時間是指像素在寫入後到受原色之光線照射期間可用來改變其調變狀態的時間。
如果設有一個或多個繞射裝置，其中電極結構僅具有基本上是直線形且彼此平行設置的電極，則空間多工是可能的，例如繞射裝置內調諧到波長不同的光線的繞射結構的空間多工。以下將以一個水平偏轉為 例說明。在這種情況下，繞射裝置之特定的空間段落被分派到光調變器的特定的行。接著一個這種繞射結構會被寫入繞射裝置的相應的空間段落，以便使光線被光調變器的像素行以特定的角度偏轉。例如可以透過繞射裝置內各空間區域的適配的繞射結構使彼此相鄰的紅、綠或藍色像素的光線以相同的角度被偏轉。也可以將為觀察者的左眼或右眼準備的影像內容以不同的角度偏轉。在這種情況下，也可以在光調變器內將為觀察者的左眼或右眼準備的資訊以空間多工的形式同時寫入。如果是顏色多工，則光調變器及繞射裝置均可具濾色鏡。這樣就可以減低光調變器的像素行對非分派至光調變器之像素行的繞射裝置之空間區域的串擾。
如果繞射裝置的不同段落被分派到光調變器之像素行的各個部分，則在這種情況下亦可進行多工。例如可以由像素行的左半邊及其分派到的繞射裝置的一個空間段落將光線偏轉到一個特定的方向，以及由像素行的右半邊及其分派到的繞射裝置的另外一個空間段落將光線偏轉到另外一個特定的方向。這可以用來為多位觀察的皺一隻眼睛顯示相同的影像內容。也可以選擇性的將多個偏轉函數的疊加寫入繞射裝置，以取代將分派至像素行的繞射裝置的段落空間分段的作法。在一般情況下，這個疊加會產生複雜值偏轉函數。為了將這個疊加寫入一個相位調變繞射裝置，可以透過一個相位函數近似逼進這個疊加。可以利用已知的方法進行近似逼進，例如交互傅利葉轉換(IFTA)。另外一種可行的方式是使用一種將光線繞射的繞射裝置，以調變光線的振幅及相位。另外一種透過振幅及相位的調變產生繞射的方式是，設置一前一後兩個繞射裝置，該等繞射裝置之電極結構具有基本上是直線形且彼此平行設置的電極，同時由其中一個繞射結構調變光線的振幅，另外一個繞射裝置調變光線的相位。如果繞射結構是以使用液晶為基礎，則可以透過選擇適常的光線偏振對振幅或相位進行調變，例如透過使用偏振器及/或延遲板調整光線的偏振。
另外一種利用光調變器將相同的影像內容顯示給多位觀察者 的同一隻眼睛(也就是為多隻左眼或多隻右眼)的可能方式是將一個影像重複速率較低的光調變器及一個影像重複速率較高的繞射裝置組合在一起。當一基本上保持不變的資訊(例如為左眼準備的全像圖或立體影像)被寫入光調變器時，繞射裝置會依序將光線偏轉到各個觀察者的同一隻眼睛所在的位置。
為了進行顏色或觀察者眼睛的時間或空間多工，可以將不同的寫入方式組合在一起。例如可以將影像重複速率為120Hz的光調變器及濾色鏡與影像重複速率為720Hz的繞射裝置組合在一起使用。在這種情況下，為左眼準備的資訊會被寫入光調變器，然後由繞射裝置將3種不同顏色的光線依序偏轉到兩位觀察者的左眼。接著將為右眼準備的資訊寫入光調變器，並依序以各種顏色的光線照射，然後再由繞射裝置與照明情況同步將各種顏色的光線依序偏轉到兩位或更多位觀察者的左眼。在這種情況下，也可以在繞射裝置將紅色或綠色光線偏轉到左眼期間，就已經將為右眼及藍色準備的資訊寫入光調變器。
一種有利的方式是，在光波場的傳播方向上，在(第一)繞射裝置之後設有另外一個繞射裝置。在該另外一個繞射裝置內的繞射結構的周期性是可以調整的，該周期性具有一可預先給定的方向或結構，而且這個可預先給定的方向或結構不同於設置在光調變器之後的(第一)繞射裝置之繞射結構的周期性的可預先給定的方向或結構。因此這樣可以在一個不同於第一繞射裝置之追蹤方向的方向進行觀察者追蹤。
兩個繞射裝置的設置方式可以使(第一)繞射裝置之繞射結構的周期性的可預先給定的方向或結構基本上垂直於另外一個繞射裝置之繞射結構的周期性的可預先給定的方向或結構。具體的作法是，使第一及第二繞射裝置都具有一個帶有基本上是直線形且彼此平行設置並對準一可預先給定之方向的電極的基板。同時兩個繞射裝置的設置方式使第一繞射裝置的直線形電極基本上垂直於第二繞射裝置的直線形電極。兩個繞射裝置的 電極可以位於基本上彼此平行的平面上。
根據一種很有利的實施方式，繞射裝置之基本上是直線形且彼此平行設置的電極相對於水平線夾一個角度，因而使在繞射裝置上被繞射之光線在一觀察者平面產生一光線分佈，這個光線分佈對光線強度進入與具有可見範圍之觀察者眼睛相鄰的觀察者眼睛有很大的抑制作用。這對於將按照WO 2006/0669191 A1描述之原理工作的顯示器之本發明的光調變裝置用於顯示全像三維影像內容時特別重要。這種應用方式可以用至少部分相干的光線為至少一位觀察者將編碼到光調變裝置內的三維景像全像重建。當觀察者的眼睛與為其所在位置在觀察者平面產生的可見範圍一致時，觀察者就可以看到重建影像或三維景像。當觀察者改變他與顯示器的距離或是在顯示器之前橫向移動時，可見範圍就會追蹤觀察者。同時一個位置探測系統會測出觀察者的位置，以及光束從顯示器的光學軸到觀察者眼睛的偏轉角，並據以更新位置數據。位置探測系統經由控制器與光調變器連接。一個被探測出的觀察者眼睛的可見範圍規定了兩個相鄰繞射級之間的區域，以及兩個相鄰的光源像。這樣就可以避免最大強度位於這隻眼睛，因而干擾對重建影像的觀察。相反的，調變單元的開口形狀決定了光源的整個強度在光源產生之各個光源像上的分配。原則上在一個與目前產生之可見範圍相鄰的眼睛內可能會出現強度串擾及/或察覺繞射級的現象。有不同的方法可以用來減少或完全抑制這種現象。位於光調變器之後的至少一個繞射裝置可能會產生類似的現象，此種現象亦應被減輕或抑制。透過使電極對準一可預先給定的相對於水平線的角度方向，即可達到這個目的。
光調變器及/或繞射裝置沿著至少一個方向具有一個周期性可預先給定的周期性結構。光調變器通常具有一個矩陣形結構，也就是具有一個在兩個不同方向上的光柵結構。繞射裝置最好是最有一個僅在一個方向上的周期性結構。具體的作法是，光調變器及繞射裝置具有一個周期性 可預先給定的周期性結構。繞射裝置的周期性小於光調變器的周期性，或是繞射裝置的周期性等於光調變器的周期性。例如繞射裝置的周期性小於光調變器的周期性一個係數，這個係數的值介於2至150之間。
繞射裝置具有單一的繞射單元，且該等繞射單元內的二元、不連續或連續的值是可以調整的。尤其是液晶的調整過的定向能夠符合這些值，其中液晶會引起穿過繞射裝置之繞射元件的光線相應的相位變化。繞射裝置之繞射元件的調整過及/或寫入的值構成繞射結構。繞射元件可以是一個電極及設置在該電極上的液晶材料。
將可預先給定的相位能級寫入繞射裝置即可達到顯示器的場透鏡功能。一種替代或補充方式是設置一種能夠為顯示器實現場透鏡功能的聚焦光學構件。例如該聚焦光學構件是一種光學特性可預先給定的布抗格光柵。
如前面提及的，可以設置一個溫度補償裝置，該溫度補償裝置之主動式溫度調節器具有至少一個溫度傳感器及至少一個熱力學元件，例如珀耳帖元件。珀耳帖元件可以用於局部冷卻、加熱及/或測量溫度(U(T))。一種替代或補充方式是將一可預先給定的相位變化寫入光調變器，以實現溫度補償。
如果按照時間順序以不同波長的光線照射光調變器及繞射裝置，則可以為不同波長的光線調整一可預先給定的偏轉角，並且同步將調諧到目前使用之光線波長的繞射結構寫入繞射裝置。這可以發生在3原色(紅、緣、藍)上，這樣就能夠以顯示器顯示彩色的影像內容。
最好是將繞射裝置設置在光調變器的旁邊。如果需要設置第二繞射裝置，則應設置在第一繞射裝置的旁邊。此處所謂的旁邊是指在光調變器及繞射裝置之間及/或在兩個繞射裝置之間沒有任何其他的光學元件，或是在附近空間沒有其他光學元件的存在。所謂在附近空間是指0至10mm的距離範圍。另外一種可能性是，下列元件中至少有兩個被設計成三 明治式結構：光調變器、繞射裝置、另外一個繞射裝置。在這種情況下，在製造過程中是將一個元件直接設置在另外一個元件上。三明治式結構的個別元件可以擁有一個共同的構件，尤其是一個基板。也可以將實現場透鏡功能的構件整合到三明治結構中。
採用如申請專利範圍第37項的顯示器即可解決本文開頭提及的問題。申請專利範圍第37項的顯示器的堂龍是具有如申請專利範圍第1項至第36項中任一項的光調變裝置。這種顯示器可以顯示立體影像內容及/或立體複視影像內容及/或全像影像內容。這種顯示器(3d顯示器)也能夠以人類可以感知的三維方式顯示三維影像內容。為了避免重複，關於光調變裝置的可能的構造方試請參見前面的說明。
對3D顯示器而言，一種有利的方式是可以在3D模式及2D模式之間切換，其中2D模式通常可以用來傳輸及/或顯示二維影像數據。
原則上本發明的3D顯示器可以保留觀察者追蹤，關於所顯示的內容則可以用2D影像內容取代3D景像的資訊。但是一種有利的作法是切換至2D顯示，為實現這個切換，需具有一固定的大型觀察者範圍，而且不需追蹤觀察者目前之眼睛位置的一個小的觀察者視窗。
因此3D-2D切換有兩種建議方法可供選擇：
(a)設置一個附加光學裝置，此裝置具有一種可接通之散射介質的結構及形狀。在未起動或切斷狀態下，該介質是透明的。在接通狀態下該介質會產生散射作用。例如可以用聚合物分液晶(PDLC)作為可接通的散射介質。可以將這個附加光學裝置設置在顯示器面對觀察者的那一個面上，因此可以說是顯示器的最後一個光學元件。當這個光學裝置處於作用狀態，繞射裝置的作用會被抑制。這樣就可以實現3D顯示器的2D模式。當這個光學裝置停止作用，並使繞射裝置恢復作用，3D顯示器即處於3D模式。因此要實現這種可能性需要這個附加光學裝置。
(b)繞射裝置本身在兩種運轉模式之間被切換。在一種模式(3D模式) 下，繞射裝置會被控制將光線偏轉到規定的位置。在另外一種模式(2D模式)下，繞射裝置會被控制而具有一散射功能。這是使用一種編碼的擴散功能。例如這可以透過隨機相位分佈或有目的最佳化相位分佈獲得實現，其中相位分佈是取代規則的光柵透過繞射裝置內相應的控制被調整。如果是使用兩個彼此交叉的繞射裝置，則第一繞射裝置是用於水平散射，第二繞射裝置是用於垂直散射。
全像顯示器是使用全方位視差全像圖或單方位視差全像圖。單方位視差全像圖可以簡化計算過程及編碼過程。此外，單方位視差全像圖還可以使用僅在編碼方向及/或視差方向相干的繞射裝置。在其中一個方向(編碼方向)可以產生一個觀察者視窗，在另外一個方向(視差方向)可以產生一個最佳觀察點(Sweet spot)，例如WO 2006/027228 A1揭示的情況。
用於觀察者追蹤的繞射裝置通常需要相干光線。但並不是繞射裝置的整個面積都需要具有相干性。只要若干個光柵周期具有相干性，即可使繞射裝置發揮應有的功能。
因此建議設計繞射裝置(應用已知的van-Cittert-Zernike定理)的尺寸、特性、尤其是相對於從繞射裝置發出之指向向量的分佈的角度頻譜，以便在以垂直於編碼方向的單方位視差全像圖編碼透過繞射裝置進行觀察者追蹤時具有部分相干性，以使繞射裝置的多個光柵周期仍是彼此空間相干被照亮，但是SLM的不同像素則是彼此不相干。因此可以用相干方式執行觀察者追蹤，但是還可以產生一個最佳觀察點。
例如，SLM的像素間距為50μm，繞射裝置的間距為2μm，則可以相干照亮繞射裝置的大約25個光柵周期，但是相鄰的SLM的像素則是以不相干方式照亮。
採用申請專利範圍第40項的理論即可達到本文開頭提及之提出製造光調變裝置之方法的目的。本發明之方法係用於製造如申請專利範圍第1項至第36項中任一項之光調變裝置。這種製造方法具有以下的步驟： a)將電極塗在第一基板上；b)在第一基板上設置一個材料層；c)設置一個塗有電極的第二基板，其中兩個基板的設置方式使第一基板的直線形且彼此平行設置的電極基本上平行於第二基板的直線形且彼此平行設置的電極。
例如在步驟b)可以層壓上一層很薄的聚合物膜，該聚合物膜含有液晶或碳奈米管或金屬橢圓奈米微粒。
根據步驟e)可以設置另外一個材料層，例如層壓上另外一層聚合物膜。
此外還可以進行以下的步驟：d)按照步驟b)將一個帶有電極的中間電極層設置在材料層上；e)在中間電極層上設置另外一個材料層。
可以至少再重複一次步驟d)及e)。
第一基板及至少一個中間電極層的設置方式使第一基板的直線形且彼此平行設置的電極基本上平行於中間電極層的直線形且彼此平行設置的電極。
可以利用一種“Lift off”製程在步驟a)將電極設置在基板上，或是在步驟d)將電極設置在材料層上。另外一種可能的方式是將液相或氣相將導電膜沉積在基板或材料層上，以形成電極。以層壓、離心脫水、或噴塗的方式塗上光刻膠。對光刻膠形成的條紋圖案進行曝光。例如以接觸印片的方式曝光。也可以產生雙光束干涉圖案的條紋。可以用KOH法(AZ Hoechst)使被曝光的光刻膠顯影。用一種溶液將導電層上露空的線路腐蝕掉。利用移除劑(Remover)去除剩餘的光刻膠(也就是留下來的光刻膠)。可以將電極之間的間隙填滿，例如利用由液相或氣相沉積出的不導電透明材料將間隙填滿。
如果在繞射裝置之基板的電極平面上需設置一基本上與電極平行的線柵偏振片(Wire Grid Polarizer)，則可以使線柵偏振片的多個線路及/或導電結構一起被觸點接通，這樣就可以由3或4個線路構成繞射裝置的一個電極。在進行電控制時，以這種方式產生的電極可以從一面或兩個彼此對立的面被觸點接通。
另外一種可行的方式是將平行於線柵偏振片線路的ITO電極線路設置在線柵偏振片線路上方，並與線柵偏振片線路形成電接觸。例如可以利用區域性曝光總程達到這個目的，而且不必遵守製造半導體需遵守的15nm的層對層覆蓋誤差(Overlay Error)。對ITO電極線路的製造，150NM至250N盼層對層復蓋誤差就已經足夠了。這樣做的優點是，ITO電極線路的導電性，以及電觸點接通的線柵偏振片線路相較於ITO結構有明顯的升高，並能夠達到很高的開關頻率，例如>1kHz。
以線柵偏振片作為繞射裝置之電極的優點是，線柵偏振片的導電性高於ITO的導電性，而且在全像顯示器的遠場中不會以個別繞射裝置內的光線的形式顯露出振幅調熟或相位調變。線柵偏振片搭配ITO可會產生更高的導電性，另外一種選擇是使用線柵偏振片的中斷的線路。
以下的實施方式都與使繞射裝置的基板具有一個平面形電極，且該電極與彼此平行設置的電極分開且絕緣的措施有關，及/或與使第一基板的直線形且彼此平行設置之電極的定向與第二電極或一個中間電極層的直線形且彼此平行設置之電極的定向夾一個可預先給定之角度的措施有關，其中該角度是在0度至90度之間(最好是0度)。這樣做使特定的液晶模式能夠快速接通及/或切斷液晶分子組態，或是液晶分子的定向可以超出一個一般規定的最大角度範圍被定向。以下的實施方式不是只能應用於本發明定義的繞射裝置，而是也可以應用於光調變器、SLM、及/或液晶顯示器。
因此對液晶顯示器的使用而言，開關時間，也就是直到所希望的液晶定向在顯示器的像素內出現的時間，是一個非常重要的參數，這 個參數決定了顯示器可以用何種幀率(Frame Rate)運轉。通常不只是需要很快的開開時間，很快的切斷時間也是必要的。
通常只有一個過程(接通或切斷)是經由電場驅動。在大多數情況下，液晶具有一個由調準層規定的表面定向。例如在接通時，液晶材料的介電各向異性及所接通之電場之間的交互作用會使液晶被重新定向。可以透過場強度的大小影響這個過程的速度。
切斷電場被後，會因為張弛作用回復到調準層的表面定向決定的狀態。張弛速度通常僅受到液晶的材料特性(例如黏滯性)的影響，而且通常比接通過程慢。
兩個過程(接通及切斷)都受一個場控制的配置方式可以達到更快的液晶反應。如果在切斷過程接通一個場，這個場能夠調整基本上與液晶表面定向平行的定向，則兩個過程(場及張弛)會一起發生作用。場會支持及加回到表面定向之位置的回復定向。
因此需提出一種適當的電極配置，這種電極配置允許接通電場，該等電場一方面(在切斷時)會使液晶定向離開表面定向，另一方面(接通時)會使液晶定向朝表面定向移動。
另外一種可能性是使用一般的電極配置，但前提是要使用一種如柔性電的交互作用取代介電耦合，此種柔性電與場線性相關，同時在與正負號相關的情況下，液晶分子的旋轉方向可以被改變。例如WO 2008/104533有關於這方面的說明。如果與場平方相關的介電交互作用與正負號無關(大多數的顯示器是這種情況)，則需要使用比較複雜的電極配置。
根據本發明之光調變裝置的實施例，可以透過繞射裝置內直線形電極的光柵調整一個鋸齒狀相位輪廓。這個鋸齒狀相位輪廓可以經由液晶的一個可變的面外(Out-of-Plane)定向以一相應的面外場為基礎在第一及第二基板之間被調整。直線形電極配置也可以接通一個平面(In-Plane)場。透過這個平面場可以加速切斷過程，此時液晶分子會再度移回其被表 面定向規定的平面定向。
其他類型的繞射裝置或光調變器，例如以IPS(平面轉換廣視角技術)或FFS(邊界電場切換廣視角技術)LM模式為基礎的繞射裝置或光調變器，則是利用場內液晶分子的平面旋轉及一個也是平面的表面定向的組合。這樣就不能直接應用前面描述的以平面場加快切斷過程的方案。
Yan Li et al.Journal of the SID,16/10 2008,P.1069-1074”Fast-response liquid-crystal displays using crossed fringe fields(快速反應液晶使用之交叉邊界電場)”描述一種振輻光調變器，在這種光調變器內，電極係設置彼此間的夾角為60度的一個下方基板及一個上方基板上。液晶分子的表面定向對設置在下方基板上的電極傾斜10度。因此會規定接通時的旋轉方向。為了進行振幅調變，液晶分子需在平面上最多旋轉45度。如果液晶分子旋轉45度，則液晶分子幾乎與設置在上方基板上的電極平行，但實際上二者之間仍夾一很小的角度(大約5度)。上方基板上的邊界電場會加速液晶分子的回返移動。
與此相應的，需要提出一種適於這個液晶模式(例如IPS或FFS)的電極配置，尤其是亦適用於相位調變光調變器或繞射裝置的電極配置，以達到快速切斷的目的。
如果要達到最多2 π的相位調變，則具有液晶分子之平面定向的相位調變光調變器及/或顯示器需要將液晶定向調整到180度的角度範圍。對此DE 10 2009 059 095.1有提出相應的解決方案，這些解決方案全部包含在本文的內容中。其中一個解決方案是以可開關的調準層為基礎。但是這需要在製造液晶顯示器時另外處理一種用於調準層的附加特殊材料。就這方面而言，並不值得在液晶顯示器內使標準元件能夠調整液晶定向的大的角度範圍。
此處提及之間題可透過在兩個基板之間設有一個液晶層的光調變器或繞射裝置獲得解決。光調變器或繞射裝置是透過液晶分子的平面 旋轉或定向對圓偏振光進行相位調變。光調變器或繞射裝置含有設置在第一及第二基板上的基本上是直線形且基本上是彼此平行設置的電極。第一基板的直線形且彼此平行設置之電極的定向與第二基板的直線形且彼此平行設置之電極的定向夾一個可預先給定的角度，這個角度的範圍介於0度至90度之間。
經由對第一基板上的電極的適當控制，可以透過電場對平面液晶定向的角度進行微調。經由對第二基板上的電極的適當控制，可以透過電場擴大液晶定向的角度範圍，及/或透過液晶分子的快速回返定向加速復位過或切斷過程。繞射裝置及/或光調變器的基板可以具有平面形電極，該等電極與基本上彼此平行設置的電極分開且絕緣。
以下用兩個實施例說明這一點。第17(a)圖顯示設置在基板28上的條紋形電極配置(也就是電極26)、表面調準層的摩擦方向R、以及沒有接通電場時液晶分子70的定向。液晶分子70的定向朝電極26之縱向的垂直線傾斜一個小角度(本實例為10度)。接通電場時，液晶分子的旋轉方向為逆時針方向。
為進行相位調整，需旋轉一個盡可能大的角度，因此在強電場中的液晶分子70也可以平行於在第一基板或下方基板28上的液晶分子。第17(b)圖顯示這個運轉狀態。設置在第二基板(例如上方基板)30上的電極72的配置方式使電極72為液晶定向的這個最大角度朝液晶的縱向傾斜一個小角度(例如φ)。如果將一個電場接通至設置在上方電極30上的電極72，則液晶分子會快速回轉到第17(a)圖的狀態。在這種情況下，可以在光調變器或繞射裝置內全面或逐行進行加速的切斷過程。
如果是使用繞射裝置，設置在第一基板上的電極26必須能夠被個別控制，如果是使用光調變器，則必須能夠被像素化控剛。但是設置在第二基板30上的電極72可以使用一個共同的控制信號，這個控制信號會使光調變器的一整行或是整個繞射裝置返回液晶分子的相同的表面定向。 尤其是繞射裝置通常是使用設置在第一基板28上的非常精細結構化的電極26，因為透過較小的電極間距可以達到較大的繞射角。但是設置在第二基板30上的電極72則最好是具有較粗的結構，因為電極72與繞射角並無直接關係。
第一基板28之直線形且彼此平行設置的電極26與表面調準層的擇優方向R夾一個可預先給定的(小)角度φ。第二基板30之直線形且彼此平行設置的電極72與第一基板28的電極26的定向夾一個角度β，例如可以是β=90度-φ。
另外一種可以支援液晶分子70快速反轉的配置方式是在兩個基板28，30的電極26，72之間短時間接通一個面外場，以便將液晶分子70轉出平面，然後用比純平面反轉更快的速度回返到表面定向的位置。
這些配置方式也可以和一個如DE 10 2009 059 095.1描述的可開關的表面定向組合在一起，使用該可開關的表面定向的目的是使液晶分子達到更大的旋轉角度第圍。第18圖的實施例是透過電極26，72及一個靜態表面調準層的組合擴大液晶分子70之定向的旋轉角度。這對於光調變器特別適用，而且需要以像素方式控制兩個基板28，30上的電極26，72。第18(a)圖顯示第一基板上的電極26及靜態表面調準層的表面定向R，此時的情況和第19(a)圖是一樣的。第18(b)圖顯示顯示第二基板(上方基板)30上的電極72。透過接通一電場至第二基板30上的電極72，可以改變液晶分子70的定向，也就是使其對第一基板28之電極26的垂直線轉動一個角度ψ。在第18(c)圖顯示之接通電場的情況下，這些液晶分子相對於第一基板28上的電極26的設置方式使液晶分子能夠以另外一個旋轉方向旋轉，也就是順時針方向旋轉。接通方式可選擇對第二基板30施加一個電壓(如第18(b)圖下方之液晶分子70所示)，或是不施加電壓(如第18(c)圖上方之液晶分子70所示)，以便透過液晶分子70的另外一個預定向選擇旋轉方向。接著透過第一基板28上的電極26對液晶分子70的總旋轉角度進行微調。如第17圖所示，可以 另外接通一個電場至第二基板30，以加速液晶分子70的切斷及/或復位。透過這種方式，無需活性/可改變的表面調準層即可達到擴大液晶定向可調整的角度範圍的目的。
有各種不同的可能性可以用有利的方式實現及進一步改善本發明的理論。以下一方面根據申請專利範圍第1項之後的各項附屬申請專利項目，另一方面配合圖式及本發明的各種有利的實施方式，對本發明的內容做進一步的說明。以下除了配合圖式說明本發明的各種有利的實施例外，也有關於一般性的有利的設計方式及改良方式的說明。
第1圖顯示用以顯示二維及/或三維影像內容之顯示器(未在圖式中繪出)的光調變裝置10。光調變裝置10具有一個光調變器12，SLM及一個控制裝置14。如第1圖中的箭頭所示，光調變器12被一準直光波場16照亮。光調變器12可以根據光調變器12所在的位置改變準直光波場16的相位及/或振幅。為此光調變器12具有如第1圖中以放大方式繪出的單一像素18，而且這些像素18排列成矩形狀。光調變器12受控制裝置14的控制。根據本發明，在光波場16的傳播放向上，至少有一個可控制的繞射裝置20被設置在光調變器12之後。繞射裝置20也是受控制裝置14的控制，但是也可以受本身的控制單元的控制。根據繞射裝置20受到的控制，繞射裝置20具有一可改變的繞射結構。透過繞射結構可以用可預先給定的方式使經過光調器12調變的光波場16繞射。
第3圖是以示意方式顯示被寫入繞射裝置20之繞射結構22的一個例子。這個示意圖是以透過繞射裝置20能夠為光波場16留下的相位延遲作為像素的函數及/或光調變器12在水平方向/X方向之位置的函數。繞射裝置20的構造方式使繞射裝置20可調整的繞射結構22的周期性是可以改變的。具體而言是繞射結構22的周期性24可以被擴大或縮小。繞射結構22的形狀也是可以改變的。例如可以是一個以不連續步驟或連續步驟(視繞射裝置20的具體結構設計而定)被近似或完全精確寫入繞射裝置20的矩形函數、 鋸齒形函數、正弦函數、或其他可預先給定的函數。
第4圖顯示繞射裝置20之構造的第一個實施例的部分爆炸圖，該繞射裝置20具有基本上是直線形且基本上彼此平行設置的電極26。電極26係設置在第一基板28上，並在第一基板28的整個長度上延伸。電極26及/或第一基板28的上緣有為電極26設置的觸點接通29，電極26可以透過這些觸點接通29形成電接觸，並能夠從一個未在第4圖中繪出控制裝置獲得電壓。繞射裝置20具有一個與第一基板28間隔一段距離的第二基板30。第二基板30具有一個平面形電極32。
第5圖顯示繞射裝置(20)的一個斷面圖，其中繞射裝置20的範圍可以向左及/或向右延伸，也就是說繞射裝置20的範圍會延伸到第1圖中的光調變器12的整個寬度。在本實施例中，設置在第一基板28上的條紋狀電極26的寬度B=1.5μm。兩個相鄰電極26之間的間隔寬度G=0.5μm。當然電極26的條紋寬度及兩個相鄰電極26之間的間隔寬度也可以是其他的數值，這主要是由顯示器的應用方式及光調變器12的結構設計決定。第6圖顯示繞射裝置20的另外一個實施例的斷面圖，其中在第一基板28及第二基板30上都設有條紋狀的電極26。
第7圖顯示繞射裝置20的另外一個實施例的斷面圖，此實施例之繞射裝置20的結構類似於第6圖之繞射裝置20。在第7圖顯示的繞射裝置20中，設置在上方基板28上的電極26相對於設置在下方基板30上的電極26有一橫向位移。
在第5圖及第6圖的繞射裝置20中，第一基板28及第二基板30之間有一個液晶層34。只要接通一個可預先給定之電壓到電極26，即可影響液晶的定向。絕緣層36的作用是防止液晶與電極26及/或電極32形成電接觸。
第一及第二基板的電極26及/或電極32對所使用之光線是透明的。同樣的，第一及第二基板28，30對所使用之光線也是透明的。電極26， 32的折射率基本上與基板28，30的折射率相同。此外，電極26，32的折射率基本上也與絕緣層36的折射率相同。
第2圖顯示本發明之光調變裝置(10)的第二個實施例，其中在光波場16的傳播方向上，有另外一個繞射裝置38設置在第一繞射裝置20之後。另外一個繞射裝置38內的繞射結構的周期性的是可以調整的，該周期性具有方向Y或結構，而且這個方向Y或結構不同於設置在光調變器12之後的(第一)繞射裝置20之繞射結構的周期性24的方向X或結構。具體而言，兩個繞射裝置20，38的設置方式是，第一繞射裝置20之繞射結構22的周期性的方向X或結構基本上垂直於另外一個繞射裝置38之繞射結構的周期性的方向Y或結構。因此可以利用第一繞射裝置20在水平方向X追蹤觀察者的眼睛位置，以及可以利用第二繞射裝置38在垂直方向Y追蹤觀察者的眼睛位置。
第一及第二繞射裝置20，38各具有一個基板，且該基板上設有基本上是直線形且基本上彼此平行設置的電極26。兩個繞射裝置20，38的設置方式是，第一繞射裝置20的直線形電極26基本上垂直於第二繞射裝置38的直線形電極26。光調變器12及第一及第二繞射裝置20，38都受控制裝置14的控制。
光調變器12及繞射裝置20具有一個周期性可預先給定的周期性結構，其中繞射裝置20的周期性小於光調變器12的周期性。一個具體的例子是，繞射裝置20的周期性與控制方式及其結構設計有關，例如2μm。光調變器的水平及垂直方向的周期性均為50μm。為了避免莫阿干涉條紋效應(Moire-Effekte)，也可以使用局部異樣的周期。
繞射裝置38的電極26可以是由多個單一的繞射元件構成，在繞射元件內可以透過接通可預先給定的電壓及與液晶層34的一部分協同運作，調整不連續值或連續值。
為了能夠達到顯示器的一種場透鏡功能，第1圖及第2圖中的 顯示器需設有一種由布拉格光柵構成、以下稱為場透鏡40的聚焦光學構件，其作用是將光波場16穿過光調變器12的光束聚焦或偏轉到中央觀察者位置42的方向上。中央觀察者位置42對稱於光調變裝置10的中心軸44，並與光調變器12相隔一個距離D。中央觀察者位置42是由兩個觀察者視窗46，48構成。透過將相應的繞射結構22寫入繞射裝置20，使繞射裝置20能夠確保觀察者視窗46，48會橫向追蹤到觀察者眼睛50，52的目前位置。追蹤到的觀察者視窗以元件符號46’，48’標示。
具有如第1圖或第2圖之光調變裝置10的顯示器，及/或具有如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之光調變裝置的顯示器，可以顯示立體影像內容及/或立體複視影像內容及/或全像影像內容。
第11圖顯示繞射裝置20的另外一個實施例的側視圖，此實例之繞射裝置20的結構類似於第6圖的繞射裝置20。第11圖繞射裝置20具有3個中間電極層56。每一個中間電極層56都具有多個電極58，這些電極層56的寬度、距離及配置方式基本上均與設置在第一及/或第二基板28，30上的電極26的寬度、距離及配置方式相同。在第一基板28及與其相鄰之中間電極層58之間設有一種含有聚醯亞胺層的材料62。聚醯亞胺層的一面聚有形狀固定不變的結構，另外一面則具有可容納液晶的間隙(未在圖式中繪出)。將電壓接通至電極26，58後，在聚醯亞胺層內自由移動的液晶可以根據所產生之電場的場分佈被定向，並影響穿過繞射裝置20的光線。在中間電極層56之間以及在第二基板30及與其相鄰之中間電極層56之間也都設有材料料62。第11圖中的絕緣層64是以實線繪製，絕緣層64的作用是在本發明之繞射裝置的製造過程中防止塗覆過程中使用的電極58的電極材料擴散到材料層62內。
中間電極層56的電極58與第一及/或第二基板28，30上的電極26之間可以有橫向位移。同時至少有一個中間電極層56的電極58的寬度及距離可以不同於電極26的寬度及距離。
第12圖顯示第一繞射裝置20之電極定向相對於第二繞射裝置20’之電極定向的示意圖。其中第一繞射裝置20的電極26與水平線60的夾角α=55度，第二繞射裝置20’的電極26與水平線60的夾角為α+90度=145度。與此相應的，第一繞射裝置20的電極26的定向垂直於第二裝置20’之電極26的定向。在這種電極配置方式中，電極26可以在繞射裝置20，20’的每一個基板的所有的4個面上被電接觸。
第13至15圖均顯示繞射裝置20的一部分。第13圖的繞射裝置20處於未顯示影像內容的非活性狀態，此時位於兩個基本之間的中間區域的電場力線66基本上平行於基板表面。在這個實施例中，這是因為基板上相鄰的電極分別受到正負號不同的電壓作用(第13圖中以+號及-號標示)，因此電場力線66會從帶正電的電極26通往與其相鄰的兩個帶負電的電極26，而不會通往位於對面的另一個基板上的電極26。這樣做的優點是可以很快的將設置在兩個基板之間的材料(未在第13圖中繪出)過渡到一個特定的中性狀態，以便使材料再度進入實現另外一個繞射結構的活性狀態。
除了第13圖的電極佈線方式外，也可以採用如第14圖的電極佈線方式，這種電極佈線方式是將兩個基板的電極接通基本上呈楔形的電壓變化。第一基板及第二基板的電極都是承受相同極性的電壓。這可以透過以下方式獲得實現：將最左邊的電極(標示為“1+”)與一可預先給定之電壓接通，同時由左至右依序將相鄰的電極(標示為“1+”,..,“16+”)分別接通一依序略微升高的可預先給定的電壓。這樣所產生的電場分佈在兩個基板之間的右邊區域的電場最強，並以楔形向左逐漸變弱。第14圖中以電場力線66的厚度表示這種變化。此處要指出的是，第13至15圖僅是以示意方式繪出電場力線66。在上述的電極佈線方式或其他的電極佈線方式中，實際上的電場力線可能會不同於第13至15圖的電場力線。
第15圖顯示處於不顯示影像之非活性狀態的繞射裝置20之電極26的另外一種佈線方式的實施例。在調整一基本上均勻的折射率分佈 時，繞射裝置20的電極26就已經被佈線成會產生一個為下一個要產生的折射率分佈作好準備的電場分佈φ(x)(圖示中以點狀虛線標示)。這是透過以下方式形成的：為設置在應產生較大之折射率差異及/或相位躍變之位置68的電極26接通一可預先給定的正電壓，以便在非活性狀態下就已經這些位置準備好一個相應的折射率分佈。其他的電極26則接通一可預先給定的負電壓。這樣就可以為下一個活性狀態很快的調整一可預先給定的繞射結構及/或折射率分佈，因而達到很高的影像重複速率。
第16圖顯示可接通至繞射裝置20之電極26的電壓與時間的關係曲線。在隨時間的變化過程中，繞射裝置20的至少一個電極26會先接通一個較高的電壓U0，這個電壓U0高於調整要產生之折射率分佈所需之電壓。接著電壓被調整至調整要產生之折射率分佈所需之電壓US。這樣做的好處是同樣也可以很快的調整另外一個繞射結構。
第20圖顯示光調變器12的一個示意圖，其中(以放大方式繪製的)像素181具有紅色濾色鏡，像素182具有綠色濾色鏡，像素183具有藍色濾色鏡。
第20A圖顯示在一個時間點(或是一段時間間隔t1)，光調變器12受到紅光波長的光波場161照射，例如受到波長635nm的雷射光照射。
光調變器12之具有紅色濾色鏡的像素181會根根據寫入像素181的資訊調變這個光線。無論寫入像素182，183的資訊是什麼，分別具有綠色或藍色濾色鏡的像素182，183的濾色鏡都會阻斷這個光線。
控制裝置14會將一個繞射結構寫入繞射裝置20，這個繞射結構會將紅光波長的光線繞射，並朝觀察者50的方向偏轉。
第20B圖顯示在一個時間點(或是一段時間間隔t2)，光調變器12受到另一個光波場162照射，也就是受到綠光波長的光線照射。光調變器12之具有綠色濾色鏡的像素182會根根據寫入像素182的資訊調變這個光線。分別具有紅色或藍色濾色鏡的像素181，183會阻斷這個光線。控制裝 置14會將另外一個繞射結構寫入繞射裝置20，這個繞射結構會將綠光波長的光線繞射，並朝觀察者50的方向偏轉。
在第三個時間點(或是第三段時間間隔t3，未在第13圖中繪出)，光調變器12受到第三個光波場照射，也就是受到藍光波長的光線照射。光調變器12之具有藍色濾色鏡的像素183會根根據寫入像素183的資訊調變這個光線。分別具有紅色或綠色濾色鏡的像素181，182會阻斷這個光線。控制裝置14會將第三個繞射結構寫入繞射裝置20，這個繞射結構會將藍光波長的光線繞射，並朝觀察者50的方向偏轉。因此第20圖顯示的是一個具有濾色鏡181，182，183的光調變器12按照時間順序被照亮的實施例。控制裝置會將繞射結構寫入在光線傳播方向上位於光調變器12之後的繞射裝置20，而且寫入的繞射結構會與照明狀況適配，也就是會與各種波長的光線適配。
在第21圖的實施例中，光調變器12的影像重複速率較低，同時控制裝置14會使繞射裝置20的幀速大於光調變器12的幀速。光調變器12內被寫入的相同資訊會經由繞射裝置20及場透鏡40依序被繞射到多位觀察者的左右或右眼(例如50’，50”)。控制裝置14將資訊寫入光調變器12的像素18，例如寫入3D立體影像或全像圖。兩位具有左眼50’，50”及右眼52’，52”的觀察者分別位於繞射裝置20及光調變器12之前的不同位置。光調變器12受到光波場16照射。
第21A圖顯示在一個時間點(或是一段時間間隔t1)，控制裝置14將一個繞射結構寫入繞射裝置20，這個繞射結構會將這個光線繞射，並朝第一位觀察者的左眼50’的方向偏轉。
第21B圖顯示在另外一個時間點(或是另外一段時間間隔t2)，當光調變器12內被寫入的資訊保持不變期間，控制裝置14將另外一個繞射結構寫入繞射裝置20，這個繞射結構會將這個光線繞射，並朝第二位觀察者的左眼50”的方向偏轉。
第21圖未顯示在其他時間間隔t3及t4的情況，此時被寫入光調變器12的是為右眼準備的資訊，也就是按照時間順序將兩個不同的繞射結構寫入繞射裝置20，並透過繞射結構使光線繞射，並偏轉到兩位觀察者的右眼52’及52”。
例如可以利用一個位置探測系統探測觀察者眼睛50’，50”，52’，52”相對於光調變器12的位置。可以將位置探測系統設計成也能夠提供有多少位觀察者位於繞射裝置的追蹤範圍內的訊息。在本實施例中，資訊被寫入光調變器的影像重複速率與被探測到觀察者的數量無關。控制裝置14將繞射結構寫入繞射裝置20的影像重複速率可以配合目前探測到的觀察者數量達到一可預先給定的上限值，其中該上限值與光調變器無關，而是由繞射裝置20的特性決定。
第21圖的系統僅具有一個繞射裝置20。類似的配置方式也可以套用在具有多個繞射裝置的組合上，例如兩個交叉的繞射裝置(未在第21圖中繪出)，其中一個繞射裝置在間時間隔t1將光線繞射到一個觀察者左眼的水平位置，另外一個繞射裝置將光線繞射到一個觀察者左眼的垂直位置。但是對某些系統而言，一個繞射裝置即已足夠，例如含有一垂直控制器的系統只需在水平方向追蹤觀察者位置。
在第21圖的實施例中，兩位觀察者與光調變器12的距離基本上是相同的。但是被寫入繞射裝置的繞射結構不是只含有偏轉部分，而是還含有聚焦部分，例如場透鏡40及繞射裝置20之組合的焦聚是可以改變的。以這種方式也可以依序將光線偏轉到與光調變器12相距不同距離的多個觀察者眼睛(未在第21圖中繪出)。
第22圖的實施例顯示一個光調變器12及一個繞射裝置20及兩位觀察者的左眼50’，50”。與第21圖的實施例不同的是，第22圖的實施例是在時間間隔t經由繞射裝置20將被寫入光調變器12的資訊繞射，使其基本上同時被偏轉到兩位觀察者的左眼50’，50”。為達到這個目的，光調變器 12的每一個像素18都分配到繞射裝置20的兩個不同的空間區域，例如這些空間區域在垂直方向上各具有一個像素的一半寬度。將光線偏轉到一位觀察者的左眼50’的繞射結構被寫入繞射裝置20的第一區域。將光線偏轉到另外一位觀察者的左眼50”的繞射結構被寫入繞射裝置20的第二區域。在本實施例中，在一段時間間隔內，被寫入光調變器12的所有資訊都是只為觀察者的左眼或右眼準備的資訊，同時在繞射裝置20內會發生一個與朝兩位觀察者的左眼或右眼的偏轉方向有關的空間多工。在這種情況下，如果位置探測系統探測到多位觀察者(N位觀察者)，可以將繞射裝置20的N個不同的空間區域分別分配到光調變器12的一個像素18。然後由繞射裝置20的N個空間區域的每一單一區域將光線偏轉到N位觀測者的一個左眼或右眼。
第23圖的實施例顯示一個光調變器12及一個繞射裝置20及一位觀察者的左眼50’及右眼52’。為右眼52’準備的資訊被寫入光調變器12的特定像素184，為左眼50’準備的資訊被寫入其他的像素185。這些像素184，185在繞射裝置20內都有分配到繞射裝置20的空間區域，不同的繞射結構被寫入這些空間區域，透過這些繞射結構可以分別使光線偏轉到觀察者的左眼50’或右眼52’。本實施例是在一段時間間隔將為兩個觀察者眼睛準備的資訊寫入光調變器12。在光調變器12及繞射裝置20都會發生與朝左眼50’，50”的偏轉方向有關的空間多工。
最後要特別指出的是，以上提及的所有實施例只是用來描述本發明主張之專利權的理論，但是並不會對本發明的內容有任何限制。
10‧‧‧光調變裝置
12‧‧‧光調變器(SLM)
14‧‧‧控制裝置
16‧‧‧準直光波場
18‧‧‧像素
20‧‧‧繞射裝置
40‧‧‧場透鏡
42‧‧‧觀察者位置
44‧‧‧中心軸
46、48‧‧‧視窗
50、52‧‧‧觀察者眼睛

Claims (48)

  1. 一種用以顯示二維及/或三維影像內容之顯示器的光調變裝置，具有一個光調變器(12，SLM)及一個控制裝置(14)，其中光調變器(12)可以根據一基本上準直之光波場(16)在光調變器上的位置改變該光波場的相位及/或振幅，其中透過控制裝置(14)可以控制光調變器(12)，其特徵為：在光波場(16)的傳播方向上至少有一個可控制的繞射裝置(20，38)設置在光調變器(12)之後，其中該等繞射裝置會根據繞射裝置(20)的控制具有一個可改變的繞射結構(22)，透過該繞射結構(22)可以將被光調變器(12)調變過的光波場以一可預先給定的方式繞射。
  2. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20)具有一可預先給定且可調整的光柵狀或鋸齒狀繞射結構(22)，且該繞射結構(22)僅在一可預先給定的方向(X)上伸展。
  3. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20)之構造方式使其繞射結構(22)的周期性是可以改變的。
  4. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20)的結構基本上是線性的，且具有基本上彼此平行設置在第一基板(28)上的電極(26)。
  5. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20)的基板(28，30)具有一平面狀的電極(32)，且該電極(32)與彼此平行設置的電極(26)是彼此絕緣且分開的。
  6. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20)具有一個與第一基板(28)相距一段距離的第二基板(30)，第二基板920)具有一個平面狀的電極(32)及/或多個基本上是線性且基本上彼此平行設置的電極(26)。
  7. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：第一及/或第二基板(28，30)的電極(26，32)對所使用的光線是透明的，及/或一及/或第二基板(28，30)對所使用的光線是透明的。
  8. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：在至少一個基板上有設置在與基板表面平行的至少兩個不同平面上的電極(26，32)，且設置在不同平面上的電極(26，54)彼此有一橫向位移。
  9. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：在兩個基板(28，30)之間至少有一個中間電極層(56)，或最好是有4個中間電極層，同時中間電極層(56)具有電極(58)。
  10. 如申請專利範圍第9項的光調變裝置，其特徵為：中間電極層(56)的電極(58)基本上是線性的，而且基本上是彼此平行設置且對準一可預先給定的方向。
  11. 如申請專利範圍第9項的光調變裝置，其特徵為：一個電極(28)及一個相鄰中間電極層(56)之間的距離及/或兩個相鄰中間電極層(56)之間的距離是可以預先給定的，而且最好是相當於兩個相鄰電極(26；56)之間的距離的一部分，或相當於基板(28)或中間電極層(56)之電極(26；56)的光柵周期的一部分，例如前者是後者的1/2或更小。
  12. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：第一及/或第二基板(28，30)及/或中間電極層(56)之線性且彼此平行設置之電極(26，32)對準一可預先給定的方向。
  13. 如申請專利範圍第12項的光調變裝置，其特徵為：第一基板(28)之線性且彼此平行設置之電極(26)對準的方向與第二基板(30)之線性且彼此平行設 置之電極(26，72)對準的方向夾一個可預先給定的角度(β)，其範圍在0度至90度之間，而且最好是0度。
  14. 如申請專利範圍第12項的光調變裝置，其特徵為：一個基板(28，30)之線性且彼此平行設置之電極(26，72)對準的方向與一個中間電極層(56)之線性且彼此平行設置之電極(58)對準的方向夾一個可預先給定的角度，其範圍在0度至90度之間，而且最好是0度。
  15. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：將一個基板或中間電極層的多個電極集結成一個段落，這些電極可以被共同控制，尤其是可以被共同斷開，而且可以設置多個段落。
  16. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：第一及/或第二基板(28，30)及/或一個中間電極層(56)的線性且彼此平行設置的電極(26，32)的對準方向基本上是彼此平行的。
  17. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：電極(26，32)的折射率基本上相當於基板(28，30)的折射率，或是電極材料及基板材料基本上具有相同的折射率。
  18. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：在第一及第二基板(28，30)之間及/或在一個基板(28)及一個相鄰的中間電極層956)之間及/或在兩個相鄰的中間電極層(56)之間有一種材料，透過調整這種材料可影響之調整參數可以使光線的至少一個偏振方向的折射率產生局部變化。
  19. 如申請專利範圍第18項的光調變裝置，其特徵為：這種材料是液晶或一個含有液晶或長條形奈米微粒的聚合物層，例如含有碳奈米管，或是這種材料是一個有混合或添加奈米微粒的彈性或黏滯性透明層。
  20. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：在第一及第二基板(28，30)及/或在一個基板(28)及一個相鄰的中間電極層(56)之間及/或在兩個相鄰的中間電極層(56)之間有設置液晶(34)，其中只要將一可預先給定的電壓接通至電極(26，32)，即可影響該液晶的定向，而且可以設置將液晶預先定向在一平行於電極之直線方向的裝置。
  21. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：使繞射結構(20)的電極佈線方式可以調整繞射結構(20)內的電場分佈，以便至少在部分區域形成具有一可預先給定之周期性的鋸齒狀折射率分佈。
  22. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：使繞射結構(20)的電極佈線方式可以調整繞射結構(20)內的電場分佈，以便產生一基本上均勻的折射率分佈。
  23. 如申請專利範圍第22項的光調變裝置，其特徵為：為了產生一基本上均勻的折射率分佈，可以透過繞射結構(20)的電極佈線方式調整繞射結構(20)內的電場分佈，以產生為下一個要產生的折射率分佈作準備的電場分佈。
  24. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：先以高於調整要產生之折射率分佈所需之電壓施加在繞射裝置(20)的電極上，然後再將這個電壓調整到要產生之折射率分佈所需的電壓值。
  25. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：光調變器的各個像素都有分配到濾色鏡，光調變器的像素被寫入資訊，按時間順序以不同波長的光線照射光調變器，以及繞射裝置與每一種照明狀況同步被調整。
  26. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：在光波場(16)的傳播方向上，在繞射裝置(20)之後設有另外一個繞射裝置(38)，在該另外一個繞射 裝置(38)內的繞射結構的周期性是可以調整的，該周期性具有一可預先給定的方向(Y)或結構，而且這個可預先給定的方向(Y)或結構不同於設置在光調變器(12)之後的繞射裝置(20)之繞射結構(22)的周期性(24)的可預先給定的方向(X)或結構。
  27. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：兩個繞射裝置(20，38)的設置方式使繞射裝置(20)之繞射結構的周期性(24)的可預先給定的方向(X)或結構基本上垂直於另外一個繞射裝置(38)之繞射結構的周期性的可預先給定的方向(Y)或結構。
  28. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：第一及第二繞射裝置(20，38)都具有一個帶有基本上是直線形且彼此平行設置並對準一可預先給定之方向的電極(26)的基板(28)，同時兩個繞射裝置(28，30)的設置方式使第一繞射裝置(20)的直線形電極(26)基本上垂直於第二繞射裝置(38)的直線形電極(26)。
  29. 如申請專利範圍第4項的光調變裝置，其特徵為：基本上是直線形且彼此平行設置的電極(26)相對於水平線(60)夾一個角度(α)，因而使在繞射裝置(20)上被繞射之光線在一觀察者平面產生一光線分佈，這個光線分佈對光線強度進入與具有可見範圍之觀察者眼睛相鄰的觀察者眼睛有很大的抑制作用。
  30. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：光調變器(12)及/或繞射裝置(20，38)具有一個周期性可預先給定的周期性結構。
  31. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：光調變器(12)及繞射裝置(20，38)具有一個周期性可預先給定的周期性結構，而且繞射裝置(20， 38)的周期性小於光調變器(12)的周期性，例如繞射裝置(20，38)的周期性小於光調變器(12)的周期性一個係數，這個係數的值介於2至150之間。
  32. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：繞射裝置(20，38)具有單一的繞射單元，且該等繞射單元內的不連續或連續的值是可以調整的。
  33. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：將可預先給定的相位能級寫入繞射裝置(20，38)及/或設置一種聚焦光學構件，例如一種光學特性可預先給定的布抗格光柵，以達到顯示器的場透鏡功能。
  34. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：具有一個溫度補償裝置，該溫度補償裝置之主動式溫度調節器具有至少一個溫度傳感器及至少一個熱力學元件，例如珀耳帖元件，及/或將一可預先給定的相位變化寫入光調變器，以實現溫度補償。
  35. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：可以按照時間順序以不同波長的光線照射光調變器(12)及繞射裝置(20，38)，並且可以同步將調諧到目前使用之光線波長的繞射結構(22)寫入繞射裝置(20，38)，可以為不同波長的光線調整一可預先給定的偏轉角，這樣就可以用調諧的繞射結構(22)為不同波長的光線調整一可預先給定的偏轉角。
  36. 如申請專利範圍第1項的光調變裝置，其特徵為：將繞射裝置(20)設置在光調變器(12)的旁邊，及/或將第二繞射裝置(38)設置在第一繞射裝置的(20)旁邊。
  37. 一種顯示器，其特徵為：具有如申請專利範圍第1項至第36項中任一項的光調變裝置(10)，其中顯示器能夠顯示立體影像內容及/或立體複視影像內容及/或全像影像內容。
  38. 如申請專利範圍第37項的顯示器，其特徵為：具有一個可控制的光學裝置，該光學裝置在一種運轉狀態下是光學透明的，在另外一種運轉狀態下則是光學散射的，同時透過該光學裝置的控制使顯示器可以用3D模式或2D模式運轉。
  39. 如申請專利範圍第37項的顯示器，其特徵為：以繞射裝置(20)在3D模式下運轉顯示器，在第一運轉模式可以實現觀察者追蹤，在2D模式下遲轉顯示器，在第二運轉模式可以控制繞射裝置(20)，使其具有散射功能。
  40. 如申請專利範圍第第37項的顯示器，其特徵為：可以按照時間順序以不同波長的光線(161，162)照射調變器(12)及繞射裝置(20，38)，以顯示彩色影像內容，同時繞射裝置(20)可以與相應的照明狀況同步調整。
  41. 如申請專利範圍第40項的顯示器，其特徵為：控制裝置(14)可以控制光調變器(12)，以便將為左眼或右眼準備的資訊寫入光調變器(12)，繞射裝置(20，38)可以將被光調變器(12)為左眼或右眼改變過的光波場偏轉到至少一位觀察者的左眼或右眼，同時為左眼或右眼準備的資訊會按照時間順序被寫入光調變器。
  42. 如申請專利範圍第40項的顯示器，其特徵為：光調變器(12)具有第一區及第二區，而且可寫入為左眼及右眼準備的資訊，繞射裝置(20，38)的第一區及第二區分別配屬於光調變器(12)的第一區及第二區，可以控制光調變器(12)及繞射裝置(20，38)，以便使被光調變器(12)的第一區改變過的光波場會被繞射裝置(20，38)的第一區偏轉到至少一位觀察者的左眼，同時被光調變器(12)的第二區改變過的光波場會被繞射裝置(20，38)的第二區偏轉到至少一位觀察者的右眼。
  43. 如申請專利範圍第42項的顯示器，其特徵為：光調變器(12)的第一區及第二區彼此交錯重複排列，及/或光調變器(12)的第一區及第二區都是垂直排列。
  44. 如申請專利範圍第39項的顯示器，其特徵為：光調變器(12)的各個像素(181，182，183)都有分配到濾色鏡，及/或繞射裝置(20，38)的各個區域都有分配到濾色鏡。
  45. 如申請專利範圍第39項的顯示器，其特徵為：在光調變器(12)之後設置一個用於水平光束偏轉的繞射裝置(20)，以及具有一個能夠在垂直方向擴大照明區域的裝置。
  46. 一種製造如申請專利範圍第1項至第36項中任一項的光調變裝置(10)的方法，具有下列步驟：a)將電極(26)塗在第一基板(28)上；b)在第一基板(28)上設置一個材料層(62)；c)設置一個塗有電極(26)的第二基板(30)，其中兩個基板(28，30)的設置方式使第一基板(28)的直線形且彼此平行設置的電極(26)基本上平行於第二基板(30)的直線形且彼此平行設置的電極(26)。
  47. 如申請專利範圍第46項的方法，具有下列附加步驟：d)按照步驟b)將一個帶有電極(58)的中間電極層(56)設置在材料層(62)上；e)在中間電極層(56)上設置另外一個材料層(62)；f)可以至少再重複一次步驟d)及e)。
  48. 如申請專利範圍第47項的方法，其中第一基板(28)及至少一個中間電極層(56)的設置方式使第一基板(28)的直線形且彼此平行設置的電極(26)基本上平行於中間電極層(56)的直線形且彼此平行設置的電極(58)。
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