[发明专利]全息投影仪

说明书

本公开提供了一种包括反射型液晶显示装置的全息投影仪。反射型液晶显示装置包括在第一基板和基本平行于第一基板的第二基板之间的光调制层。光调制层包括具有正介电各向异性的平面取向向列液晶。第一基板是基本上透明的，并且包括第一取向层，该第一取向层被布置为在接近第一基板的液晶上赋予第一预倾斜角θsubgt;1/subgt;，其中θsubgt;1/subgt;＞5°。第二基板基本上是反射性的，并且包括第二取向层，该第二取向层设置为在接近第二基板的液晶上赋予第二预倾斜角θsubgt;2/subgt;，其中θsubgt;2/subgt;＞5°。反射型液晶显示装置还包括限定在光调制层上的多个像素，该多个像素具有像素重复距离x，其中x≤10μm。第一基板和第二基板的内侧表面之间的距离d满足0.5μm≤d≤3μm，并且液晶的双折射率Δn≥0.20。全息投影仪还包括显示驱动器，该显示驱动器被布置为通过以从具有相位调制值的多个调制级选定的相应调制级独立地驱动每个像素来驱动反射型液晶显示装置以显示全息图。

技术领域

本公开涉及一种投影仪。更具体地，本公开涉及一种全息投影仪，全息投影系统以及制造诸如全息投影仪的投影仪的方法。本公开还涉及一种减小液晶显示器中的边缘场效应的方法以及一种减小液晶显示器中的旋错效应的方法。更具体地，一些实施例涉及一种在液晶盒中移动旋错线的方法。一些实施例涉及平视显示器和头戴式显示器。

背景技术

从物体散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在例如光敏板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉边缘的全息记录或“全息图”。可以通过用适当的光照射来重建全息图，以形成代表原始物体的二维或三维全息图或重放图像。

计算机生成的全息术可以在数值上模拟干涉过程。可以通过基于诸如菲涅耳或傅立叶变换的数学变换的技术来计算计算机生成的全息图“CGH”。这些类型的全息图可以被称为菲涅耳或傅立叶全息图。傅立叶全息图可以被认为是物体的傅立叶域表示或物体的频域表示。例如，也可以通过相干射线追踪或点云技术来计算CGH。

CGH可以在空间光调制器“SLM”上编码，该空间光调制器被布置为调制入射光的振幅和/或相位。例如，可以使用电可寻址液晶、光学可寻址液晶或微镜来实现光调制。

SLM可以包括多个可单独寻址的像素，这些像素也可以称为盒或单元。光调制方案可以是二进制、多级或连续的。可替代地，该装置可以是连续的(即，不包括像素)，因此光调制可以在整个装置上是连续的。SLM可以是反射性的，这意味着调制光从SLM以反射方式输出。SLM同样可以是透射的，这意味着从SLM输出的调制光是透射的。

可以使用所描述的技术来提供用于成像的全息投影仪。例如，这种投影仪已经应用于平视显示器“HUD”和头戴显示器“HMD”，包括近眼设备。

本公开涉及一种液晶显示装置，其中，液晶的局部取向由n-导向器或简单地由导向器来描述。在某些情况下，像素化液晶装置可能会受到所谓边缘场的影响。边缘场是电场中的不均匀性，其决定了液晶导向器的局部取向。边缘电场是由于每个像素都受到来自相邻像素的不想要的水平电场的影响，从而影响了代表数据电压的垂直电场。因此，边缘场使液晶的取向变形，并对显示装置的性能产生不利影响。

在调制相位的显示装置中，边缘场效应导致双折射的损失和不均匀的相位延迟。例如，发明人已经发现，边缘场效应导致具有4μm像素和几微米的盒间隙的相位延迟的15-30％损失。由于旋错线处的光衍射和由于延迟的损失，这会降低全息投影的质量。

已经尝试通过例如改变电极的形状或包括电介质屏蔽壁结构来减小边缘场效应。但是，这种方法很复杂，因为它们需要进行表面处理的微结构。

US 6,473,149公开了一种间隔件材料，其被布置为阻止像素间区域中的液晶中的弯曲变形的形成，这消除了所谓的反向倾斜旋错。

在此公开了一种简单的方法，该方法至少在像素的密度高并且相位全息需要从0到2π的整个相位延迟范围内的快速切换时，显著减小了边缘场的影响。

发明内容