根據(jù)示范實(shí)施方式的裝置和方法涉及一種空間光調(diào)制器和包括該空間光調(diào)制器的全息顯示裝置，更具體地，涉及提供改善的圖像質(zhì)量的空間光調(diào)制器和包括該空間光調(diào)制器的全息顯示裝置。

背景技術(shù)：

需要眼鏡的三維(3D)技術(shù)和無眼鏡的3D技術(shù)被廣泛使用來呈現(xiàn)3D圖像。需要眼鏡的三維(3D)技術(shù)的示例包括偏振眼鏡型方法和快門眼鏡型方法。無眼鏡的3D技術(shù)的示例包括雙凸透鏡法和視差屏障法。這些方法利用雙眼視差，但增加視點(diǎn)的數(shù)目受到限制。另外，這些方法會(huì)由于大腦感知的深度與眼睛的焦點(diǎn)之間的差異而使得觀看者感到疲勞。

近來，全息顯示方法已經(jīng)被提出以使得大腦感覺感知的深度和眼睛的焦點(diǎn)一致。根據(jù)全息顯示技術(shù)，當(dāng)參考光發(fā)射到全息圖案上時(shí)，其中在該全息圖案上已經(jīng)記錄了通過從原始物體反射的物體光和該參考光之間的干涉所獲得的干涉圖案，該參考光被衍射并且原始物體的圖像被再現(xiàn)。當(dāng)使用當(dāng)前的商品化全息顯示技術(shù)時(shí)，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息圖(CGH)，而不是通過將原始物體直接暴露于光所獲得的全息圖案，被作為電信號(hào)提供到空間光調(diào)制器。然后，根據(jù)輸入的CGH信號(hào)，空間光調(diào)制器形成全息圖案并且使參考光衍射，由此產(chǎn)生3D圖像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

示范實(shí)施方式至少解決上述問題和/或缺點(diǎn)及以上未描述的其它缺點(diǎn)。此外，示范實(shí)施方式不需要克服以上所述的缺點(diǎn)，而是可以未克服任何上述問題。

根據(jù)示范實(shí)施方式的方面，提供了一種空間光調(diào)制器，該空間光調(diào)制器包括：多個(gè)像素的二維(2D)陣列；和掩模構(gòu)件，具有布置為將所述多個(gè)像素中的每個(gè)像素的區(qū)域劃分成至少兩個(gè)部分的周期圖案。

掩模構(gòu)件的圖案的圖案節(jié)距可以與所述多個(gè)像素的像素節(jié)距相同。

掩模構(gòu)件的圖案的圖案節(jié)距可以基本上等于所述多個(gè)像素的像素節(jié)距的1/N，N是整數(shù)值。

掩模構(gòu)件的圖案可具有在第一方向上的第一圖案節(jié)距和在垂直于第一方向的第二方向上的第二圖案節(jié)距。

掩模構(gòu)件的圖案的第一圖案節(jié)距與所述多個(gè)像素在第一方向上的像素節(jié)距之間的比率可以基本上等于掩模構(gòu)件的圖案的第二圖案節(jié)距與所述多個(gè)像素在第二方向上的像素節(jié)距之間的比率。

掩模構(gòu)件的圖案的第一圖案節(jié)距與所述多個(gè)像素在第一方向上的像素節(jié)距之間的比率可以不同于掩模構(gòu)件的圖案的第二圖案節(jié)距與所述多個(gè)像素在第二方向上的像素節(jié)距之間的比率。

掩模構(gòu)件的圖案的第一圖案節(jié)距可以基本上等于所述多個(gè)像素在第一方向上的像素節(jié)距的1/M，M是整數(shù)值，掩模構(gòu)件的圖案的第二圖案節(jié)距可以基本上等于所述多個(gè)像素在第二方向上的像素節(jié)距的1/N，N是整數(shù)值。

空間光調(diào)制器可以還包括：布置在所述多個(gè)像素之間的黑矩陣。掩模構(gòu)件的圖案寬度可以基本上等于黑矩陣的圖案寬度。

空間光調(diào)制器可以還包括：布置在所述多個(gè)像素之間的黑矩陣。掩模構(gòu)件的周期圖案可具有第一圖案和第二圖案。第一圖案的寬度等于黑矩陣的圖案寬度，第二圖案的寬度不同于黑矩陣的圖案寬度。

空間光調(diào)制器可以還包括：布置在所述多個(gè)像素之間的黑矩陣。掩模構(gòu)件的周期圖案可以布置在黑矩陣的圖案之間并且在平行于黑矩陣的圖案的方向上延伸。

掩模構(gòu)件的周期圖案可以包括阻擋光的透射的不透明黑色掩模。

掩模構(gòu)件可以在所述多個(gè)像素的每個(gè)像素中。

空間光調(diào)制器可以還包括：布置在所述多個(gè)像素之間的黑矩陣。掩模構(gòu)件可以設(shè)置于在其上設(shè)置黑矩陣的層上。

掩模構(gòu)件可以設(shè)置在空間光調(diào)制器的外表面上。

掩模構(gòu)件可以包括周期圖案被印刷在其上的透明膜。

掩模構(gòu)件的周期圖案可以包括具有使透射光的相位延遲的相位延遲圖案的相位掩模。

掩模構(gòu)件可以包括具有第一厚度的第一區(qū)域和具有不同于第一厚度的 第二厚度的第二區(qū)域。

掩模構(gòu)件可以包括具有第一折射率的第一區(qū)域和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二區(qū)域。

掩模構(gòu)件可以包括具有阻擋光的透射的周期性不透明圖案的第一掩模構(gòu)件和具有延遲透射光的相位的周期性相位延遲圖案的第二區(qū)域。

第一掩模構(gòu)件的周期性不透明圖案可具有不同于第二掩模構(gòu)件的周期性相位延遲圖案的形狀的形狀。

第一掩模構(gòu)件的周期性不透明圖案的形狀和第二掩模構(gòu)件的周期性相位延遲圖案的形狀可以是相同的形狀。第一掩模構(gòu)件的周期性不透明圖案和第二掩模構(gòu)件的周期性相位延遲圖案可以相對(duì)于所述多個(gè)像素的每個(gè)像素設(shè)置在不同位置處。

根據(jù)另一示范實(shí)施方式的方面，提供了一種全息顯示裝置，該全息顯示裝置包括：配置為發(fā)射光的光源；空間光調(diào)制器，包括多個(gè)像素的陣列并配置為使入射在空間光調(diào)制器上的光衍射以再現(xiàn)全息圖像；和掩模構(gòu)件，具有布置為將所述多個(gè)像素中的每個(gè)像素的區(qū)域劃分成至少兩個(gè)部分的周期圖案。

空間光調(diào)制器和掩模構(gòu)件可以被配置為使得觀看窗的尺寸是由全息顯示裝置再現(xiàn)的全息圖像的圖像窗的尺寸的至少2倍，該觀看窗被限定為在由空間光調(diào)制器的周期結(jié)構(gòu)和掩模構(gòu)件形成的多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)之間的空間。

附圖說明

通過參考附圖描述某些示范實(shí)施方式，以上和/或其它方面將更加明顯，附圖中：

圖1是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的全息顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖示；

圖2是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖3是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的黑矩陣和掩模構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖；

圖4示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖3的掩模構(gòu)件形成的觀察窗和圖像窗之間的關(guān)系；

圖5是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的黑矩陣和掩 模構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖；

圖6示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖5的掩模構(gòu)件形成的觀察窗和圖像窗之間的關(guān)系；

圖7是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的黑矩陣和掩模構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖；

圖8示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖7的掩模構(gòu)件形成的觀察窗和圖像窗之間的關(guān)系；

圖9示范地示出當(dāng)不使用會(huì)聚光的全息顯示裝置利用不包括掩模構(gòu)件的空間光調(diào)制器再現(xiàn)全息圖像時(shí)，在全息圖像之間發(fā)生的串?dāng)_；

圖10是示例圖示，用于描述不使用會(huì)聚光的全息顯示裝置利用包括掩模構(gòu)件的空間光調(diào)制器防止串?dāng)_的情況；

圖11是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖12是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的掩模構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖13是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的掩模構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖14是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖；

圖15是示出由根據(jù)不包括掩模構(gòu)件的比較例的空間光調(diào)制器形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖；

圖16和17是示出由圖2的空間光調(diào)制器形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖；

圖18和19是示出由圖11的空間光調(diào)制器形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖；

圖20是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的黑矩陣和掩模構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系的截面圖；

圖21是示出由圖20的黑矩陣和掩模構(gòu)件形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖；

圖22是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的黑矩陣和掩模構(gòu)件之間的相對(duì)位置關(guān)系的截面圖；和

圖23是示出由圖22的黑矩陣和掩模構(gòu)件形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。

具體實(shí)施方式

下文參考附圖更詳細(xì)地描述示范實(shí)施方式。

在下面的描述中，相同的附圖標(biāo)記用于相同的元件，即使在不同的附圖中。在說明書中限定的事物，諸如，具體的構(gòu)造和元件，被提供以幫助全面理解示范實(shí)施方式。然而，顯然的是，示范實(shí)施方式可以在沒有那些具體限定的事物的情況下被實(shí)踐。此外，眾所周知的功能或構(gòu)造沒有被詳細(xì)描述，因?yàn)樗鼈儗⒁圆槐匾募?xì)節(jié)使得描述模糊。

在如下所述的層結(jié)構(gòu)中，表述“上方”或“上”可以不僅包括“以接觸的方式直接在……上”而且包括“以非接觸的方式在……上”。

圖1是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的全息顯示裝置100的結(jié)構(gòu)的圖示。

參考圖1，根據(jù)示范實(shí)施方式的全息顯示裝置100可以包括提供光的光源110和形成全息圖案以調(diào)制入射光的空間光調(diào)制器120。全息顯示裝置100可以還包括允許通過空間光調(diào)制器120調(diào)制的光被聚焦在預(yù)定空間中的傅里葉(Fourier)透鏡115。已調(diào)制的光可以被傅里葉透鏡115聚焦在預(yù)定空間上，因此全息圖像可以在空間中再現(xiàn)。光可以通過傅里葉透鏡115被會(huì)聚，因此再現(xiàn)的全息圖像的視角可以增大。然而，如果光源110提供準(zhǔn)直的會(huì)聚光，則傅里葉透鏡115可以被省略。

光源110可以是提供具有高空間相干性的光到空間光調(diào)制器120的激光源。然而，如果通過光源110提供的光具有某種程度的空間相干性，由于光可以通過空間光調(diào)制器120被充分地衍射和調(diào)制，所以發(fā)光二極管(LED)可以被用作光源110。例如，光源110可以包括多個(gè)激光器或LED的陣列。除激光源或LED之外，任何其它光源可以用作光源110，只要發(fā)射具有空間相干性的光。

同時(shí)，如果全息顯示裝置100使用雙目全息圖法(binocular hologram method)，該雙目全息圖法提供分別具有與觀察者的雙眼對(duì)應(yīng)的視點(diǎn)(即，右眼視點(diǎn)和左眼視點(diǎn))的右眼全息圖像和左眼全息圖像，則光源110可以包括右眼光源110a和左眼光源110b。例如，右眼光源110a可以為觀察者的右 眼視區(qū)提供光，左眼光源110b可以為觀察者的左眼視區(qū)提供光。因此，如果右眼光源110a發(fā)射的光被空間光調(diào)制器120調(diào)制，則右眼全息圖像可以形成在觀察者的右眼視區(qū)中。如果左眼光源110b發(fā)射的光被空間光調(diào)制器120調(diào)制，則左眼全息圖像可以形成在觀察者的左眼視區(qū)中。右眼光源110a和左眼光源110b的每個(gè)可以包括多個(gè)激光器或LED的陣列。雖然為了描述方便，右眼光源110a和左眼光源110b在圖1中分開地示出，但是包括LED陣列的一個(gè)背光板可以用于為右眼視區(qū)和左眼視區(qū)提供光。

空間光調(diào)制器120可以根據(jù)由處理器提供的全息數(shù)據(jù)信號(hào)形成用于衍射和調(diào)制入射光的全息圖案?？臻g光調(diào)制器120可以使用執(zhí)行相位調(diào)制的相位調(diào)制器或者執(zhí)行振幅調(diào)制的振幅調(diào)制器。雖然圖1的空間光調(diào)制器120是透射型空間光調(diào)制器，但是反射型空間光調(diào)制器也可以被使用。例如，透射型空間光調(diào)制器可以使用利用液晶裝置(LCD)的光調(diào)制器、或者基于化合物半導(dǎo)體諸如GaAs的半導(dǎo)體光調(diào)制器。例如，反射型空間光調(diào)制器可以使用數(shù)字微鏡器件(DMD)、硅上液晶(LCoS)或半導(dǎo)體光調(diào)制器。

根據(jù)本示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120可以提供與減小像素節(jié)距而不增大分辯率相同的作用。例如，圖2是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖。在下文，雖然空間光調(diào)制器120的像素的結(jié)構(gòu)被描述用于當(dāng)根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120包括LCD時(shí)的情形，但是相同的原理可以在空間光調(diào)制器120包括其它光調(diào)制器件時(shí)適用。

參考圖2，空間光調(diào)制器120例如可以包括設(shè)置為彼此面對(duì)的第一透明基板121和第二透明基板122、設(shè)置在第一透明基板121和第二透明基板122之間的液晶單元126、設(shè)置在第一透明基板121上并驅(qū)動(dòng)液晶單元126的驅(qū)動(dòng)電路125、設(shè)置在第二透明基板122上并阻擋光使得驅(qū)動(dòng)電路125可以不被看到的不透明黑矩陣127、以及設(shè)置在第二透明基板122上并劃分液晶單元126的掩模構(gòu)件128?？臻g光調(diào)制器120可以還包括設(shè)置在第一透明基板121的外表面上的第一偏振片123和設(shè)置在第二透明基板122的外表面上的第二偏振片124。

雖然為了描述方便，圖2中僅示出空間光調(diào)制器120的一個(gè)像素，但是空間光調(diào)制器120可以包括多個(gè)像素的二維(2D)陣列。黑矩陣127可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120的多個(gè)像素之間。掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在第二透明基 板122上在與黑矩陣127相同的層上。透光層129可以放置在第二透明基板122上的面對(duì)液晶單元126的區(qū)域中，使得通過液晶單元126調(diào)制的光可以穿過透光層129。透光層129可以用選擇性地透射不同波長的光的濾色器替換。掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在面對(duì)液晶單元126的區(qū)域中并且可以劃分透光層129。

如圖2所示，掩模構(gòu)件128設(shè)置在與黑矩陣127相同的層上，因此在制造空間光調(diào)制器120時(shí)，掩模構(gòu)件128和黑矩陣127可以在相同的工藝期間同時(shí)形成。然而，掩模構(gòu)件128和黑矩陣127可以不必設(shè)置在相同的層上。例如，掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在液晶單元126中或可以設(shè)置在第一透明基板121上在與驅(qū)動(dòng)電路125相同的層上。即，掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120內(nèi)的任何層上。

如后文將描述的，黑矩陣127可以起衍射入射光并形成不必要的點(diǎn)陣斑點(diǎn)(lattice spot)的像素點(diǎn)陣的作用。由黑矩陣127形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)可以起噪聲的作用并使全息圖像的質(zhì)量劣化。根據(jù)示范實(shí)施方式，點(diǎn)陣斑點(diǎn)之間的間隔可以增大，以便減小點(diǎn)陣斑點(diǎn)對(duì)再現(xiàn)的全息圖像的影響?？臻g光調(diào)制器120的分辨率越高，像素的節(jié)距越小。黑矩陣127之間的間隔越小，點(diǎn)陣斑點(diǎn)之間的間隔越大。然而，對(duì)增大空間光調(diào)制器120的分辨率存在技術(shù)限制。掩模構(gòu)件128與黑矩陣127一起可以起像素點(diǎn)陣作用，從而增大點(diǎn)陣斑點(diǎn)之間的間隔而不減小像素的像素節(jié)距(即，同時(shí)不增大空間光調(diào)制器120的分辨率)。

圖3是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖?？臻g光調(diào)制器120可以包括多個(gè)像素的二維(2D)陣列。像素間隙存在于所述多個(gè)像素之間。黑矩陣127圍繞所述多個(gè)像素中每個(gè)像素的邊界以填充在像素間隙中。掩模構(gòu)件128可以將所述多個(gè)像素中的每個(gè)像素的區(qū)域劃分成例如四個(gè)子區(qū)域。結(jié)果，可以具有與將所述多個(gè)像素的像素節(jié)距減小一半相同的作用，而實(shí)際上沒有減小所述多個(gè)像素的像素節(jié)距。像素節(jié)距可以指所述多個(gè)像素當(dāng)中的兩個(gè)相鄰像素之間的中心到中心的間距。像素間隙可以指所述多個(gè)像素當(dāng)中的兩個(gè)相鄰像素之間的邊緣到邊緣的間距。

參考圖3，黑矩陣127可具有周期柵格型圖案。掩模構(gòu)件128也可以具有周期柵格型圖案，類似于黑矩陣127，并且可以設(shè)置為相對(duì)于黑矩陣127 偏移從而劃分每個(gè)像素。因此，掩模構(gòu)件128的周期圖案可以設(shè)置在黑矩陣127的圖案之間并且可以在平行于黑矩陣127的圖案的方向上延伸。

圖3示出掩模構(gòu)件128的周期圖案可以與黑矩陣127的圖案相同，但是示范實(shí)施方式不限于此。掩模構(gòu)件128的周期圖案的節(jié)距可以與黑矩陣127的圖案的節(jié)距相同或不同。例如，雖然圖3示出每個(gè)像素被掩模構(gòu)件128的周期圖案劃分成四個(gè)部分，但是掩模構(gòu)件128的周期圖案可以將每個(gè)像素劃分成兩個(gè)部分或多于六個(gè)部分。在這點(diǎn)上，劃分可以不被理解為像素的物理劃分而理解為通過掩模構(gòu)件128將像素的圖像顯示區(qū)虛擬劃分成幾個(gè)部分。如圖3所示，雖然掩模構(gòu)件128和黑矩陣127的節(jié)距是P2，但是由于掩模構(gòu)件128和黑矩陣127共同用作像素點(diǎn)陣，所以實(shí)現(xiàn)了與將像素點(diǎn)陣的節(jié)距減小到P1的相同作用，因此可以增大點(diǎn)陣斑點(diǎn)之間的間隔。

現(xiàn)在將在下文描述上述全息顯示裝置100的操作。處理器可以產(chǎn)生和提供全息圖數(shù)據(jù)信號(hào)到空間光調(diào)制器120。全息圖數(shù)據(jù)信號(hào)可以是被計(jì)算以在空間上再現(xiàn)目標(biāo)全息圖像的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的全息圖(CGH)信號(hào)。處理器可以根據(jù)即將被再現(xiàn)的全息圖像產(chǎn)生全息圖數(shù)據(jù)信號(hào)。空間光調(diào)制器120可以根據(jù)從處理器提供的全息圖數(shù)據(jù)信號(hào)在空間光調(diào)制器120的表面上形成全息圖案。空間光調(diào)制器120形成全息圖案的原理可以與例如顯示面板顯示圖像的原理相同。例如，全息圖案可以在空間光調(diào)制器120上被顯示為包括有關(guān)即將被再現(xiàn)的全息圖像的信息的干涉圖案。

同時(shí)，光源110可以提供光到空間光調(diào)制器120。入射光可以通過由空間光調(diào)制器120形成的全息圖案被衍射和干涉，因此三維全息圖像可以在空間光調(diào)制器120前面的預(yù)定空間上再現(xiàn)。被再現(xiàn)的全息圖像位于其中的空間與空間光調(diào)制器120之間的距離可以被稱為深度。通常，被再現(xiàn)的全息圖像的形狀和深度可以根據(jù)由空間光調(diào)制器120形成的全息圖案而確定。當(dāng)全息圖像被再現(xiàn)時(shí)，觀察者可以察覺離開空間光調(diào)制器120一距離d定位的全息圖像。在這點(diǎn)上，在全息圖像可以被察覺的觀看位置處的包括觀察者的瞳孔的虛擬平面可以被稱為光瞳面。

然而，空間光調(diào)制器120被配置為多個(gè)像素的陣列，因此所述多個(gè)像素的陣列用作點(diǎn)陣(lattice)。因此，入射光可以通過由空間光調(diào)制器120形成的全息圖案被衍射和干涉，并且還通過配置為空間光調(diào)制器120的像素的陣列的像素點(diǎn)陣被衍射和干涉。此外，一部分入射光可以穿過空間光調(diào)制器120 而沒有被全息圖案衍射。結(jié)果，多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)可以作為斑點(diǎn)(spot)出現(xiàn)在全息圖像被聚集在其上的光瞳面上。所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)可以起到使全息圖像的質(zhì)量劣化的圖像噪聲的作用，并且會(huì)使得不便于察覺全息圖像。

所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)會(huì)由于空間光調(diào)制器120的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生，而與全息圖案無關(guān)，因此所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)位于固定位置處。然而，在光瞳面上的全息圖像的位置可以根據(jù)全息圖案改變，因此全息圖案可以形成為使得全息圖像可以被再現(xiàn)在所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)不存在的位置處。據(jù)此原理，為了防止所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)被觀察者在觀看位置處看到，全息圖像可以被再現(xiàn)以防止在該處全息圖像被聚焦在光瞳面上的區(qū)域(以下被稱為圖像窗)與所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)交疊。這樣的再現(xiàn)技術(shù)通常被稱為離軸技術(shù)。

然而，當(dāng)全息圖像經(jīng)由離軸技術(shù)被再現(xiàn)時(shí)，如果使用一般的空間光調(diào)制器，因?yàn)橛捎谝话憧臻g光調(diào)制器的有限分辨率，被所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)圍繞的不包括點(diǎn)陣斑點(diǎn)的區(qū)域(以下被稱為觀看窗)小，所以難以完全避免點(diǎn)陣斑點(diǎn)的影響。例如，觀看窗的寬度w可以與一般空間光調(diào)制器和觀看位置之間的距離d以及光的波長λ成正比，并且可以與一般空間光調(diào)制器的像素節(jié)距p成反比。即，可以建立關(guān)系w＝λ·d/p。因此，雖然可以考慮通過充分地減小一般空間光調(diào)制器的像素節(jié)距p來增大觀看窗的尺寸，但是一般空間光調(diào)制器的像素節(jié)距p的減小在技術(shù)上受限制。此外，當(dāng)點(diǎn)陣斑點(diǎn)由于傅里葉透鏡115的像差而被散開時(shí)，即使圖像窗被定位使得避免點(diǎn)陣斑點(diǎn)，也會(huì)由于從點(diǎn)陣斑點(diǎn)擴(kuò)散的光而導(dǎo)致噪聲在全息圖像中出現(xiàn)。

根據(jù)本示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120可以利用掩模構(gòu)件128提供與減小像素節(jié)距p相同的作用而沒有增大分辨率，如上所述，由此提供具有充分?jǐn)U大尺寸的觀看窗。例如，圖4示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖3的掩模構(gòu)件128形成的觀看窗VW和圖像窗IW之間的關(guān)系。參考圖4，多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)LS可以通過由掩模構(gòu)件128和黑矩陣127引起的入射光的衍射和干涉以彼此間均勻的間隔產(chǎn)生。如用圖4的虛線框表示，由所述多個(gè)點(diǎn)陣斑點(diǎn)LS圍繞的區(qū)域是觀看窗VW。圖像窗IW，其是全息圖像聚焦于光瞳面上的一區(qū)域，可以位于觀看窗VW中。當(dāng)觀察者的瞳孔位置與圖像窗IW的位置相同時(shí)，觀察者會(huì)察覺完美的全息圖像。

掩模構(gòu)件128可以提供與減小像素點(diǎn)陣的節(jié)距相同的作用，因此觀看窗VW的寬度W大于圖像窗IW的寬度。由于空間光調(diào)制器120的像素沒有減 小，所以圖像窗IW的尺寸沒有改變。例如，當(dāng)掩模構(gòu)件128將每個(gè)像素劃分成四個(gè)部分時(shí)，觀看窗VW的尺寸可以是圖像窗IW的尺寸的大約四倍。雖然圖4示出圖像窗IW位于觀看窗VW的一個(gè)角處，但是圖像窗IW的位置可以根據(jù)由空間光調(diào)制器120形成的全息圖案而調(diào)節(jié)。如上所述，全息顯示裝置100可以在擴(kuò)大的觀看窗VW內(nèi)再現(xiàn)全息圖像，由此防止全息圖像的質(zhì)量由于點(diǎn)陣斑點(diǎn)LS而劣化。因此，全息顯示裝置100可以提供具有改善的質(zhì)量的全息圖像。

圖4示出相對(duì)于掩模構(gòu)件128的周期圖案具有與黑矩陣127的周期圖案相同的形狀的情況的觀看窗VW。然而，如上所述，掩模構(gòu)件128的周期圖案的形狀可以以各種方式選擇。例如，掩模構(gòu)件128的周期圖案的形狀可以根據(jù)觀看窗VW的期望尺寸選擇。

例如，圖5是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖。參考圖5，掩模構(gòu)件128的周期圖案可以形成使得每個(gè)像素在垂直方向上被劃分成兩個(gè)部分。即，掩模構(gòu)件128可以包括在水平方向上延伸的多個(gè)周期圖案。圖6示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖5的掩模構(gòu)件128形成的觀看窗VW和圖像窗IW之間的關(guān)系。如圖6所示，由黑矩陣127和掩模構(gòu)件128共同形成的像素點(diǎn)陣的節(jié)距在垂直方向上被減小為1/2，因此觀看窗VW的尺寸可以僅在垂直方向上增大兩倍。

圖7是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128之間的相對(duì)位置關(guān)系的平面圖。參考圖7，掩模構(gòu)件128的周期圖案可以形成使得每個(gè)像素在水平方向上被劃分成兩個(gè)部分。即，掩模構(gòu)件128可以包括在垂直方向上延伸的多個(gè)周期圖案。圖8示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的通過圖7的掩模構(gòu)件128形成的觀看窗VW和圖像窗IW之間的關(guān)系。如圖8所示，由黑矩陣127和掩模構(gòu)件128共同形成的像素點(diǎn)陣的節(jié)距在水平方向上被減小為1/2，因此觀看窗VW的尺寸可以僅在水平方向上增大兩倍。

如上所述，掩模構(gòu)件128的周期圖案的圖案節(jié)距可以被選擇為與空間光調(diào)制器120的像素的像素節(jié)距相同或不同。為了使掩模構(gòu)件128將每個(gè)像素平均地劃分成兩個(gè)或更多部分，掩模構(gòu)件128的周期圖案的圖案節(jié)距可以與空間光調(diào)制器120的像素的像素節(jié)距的1/n相同，其中n是整數(shù)。更詳細(xì)地， 掩模構(gòu)件128的圖案可具有在水平方向上的第一圖案節(jié)距和在垂直方向上的第二圖案節(jié)距，第一圖案節(jié)距與像素在水平方向上的像素節(jié)距的比率可以不同于或可以相同于第二圖案節(jié)距與像素在垂直方向上的像素節(jié)距的比率。例如，第一圖案節(jié)距可以與像素在水平方向上的像素節(jié)距的1/m相同，其中m是整數(shù)，第二圖案節(jié)距可以與像素在垂直方向上的像素節(jié)距的1/p相同，其中p是整數(shù)。掩模構(gòu)件128的圖案可具有任意的圖案節(jié)距，而與像素的像素節(jié)距無關(guān)。

以上描述了全息圖像由會(huì)聚光形成的情況。然而，如果空間光調(diào)制器120自身提供足夠的視角，可以不必使用會(huì)聚光。即，可以省略傅里葉透鏡115，光源110可以不必提供會(huì)聚光。例如，僅僅平行光或發(fā)散光可以被用于再現(xiàn)全息圖像。當(dāng)使用平行光或發(fā)散光而不是會(huì)聚光時(shí)，由于上述點(diǎn)陣斑點(diǎn)導(dǎo)致的圖像質(zhì)量的劣化問題可以減少。然而，如果全息圖像使用不包括掩模構(gòu)件128的空間光調(diào)制器再現(xiàn)，則串?dāng)_會(huì)發(fā)生在多個(gè)全息圖像之間。

例如，圖9示范地示出當(dāng)不使用會(huì)聚光的全息顯示裝置利用不包括掩模構(gòu)件128的空間光調(diào)制器120'再現(xiàn)全息圖像I1、I2和I3時(shí)，在全息圖像I1、I2和I3之間發(fā)生的串?dāng)_。全息圖像I1、I2和I3可以分別被稱為第0級(jí)全息圖像、第+1級(jí)全息圖像和第-1級(jí)全息圖像。如圖9所示，當(dāng)平行光入射到空間光調(diào)制器120'中時(shí)，第0級(jí)全息圖像I1可以形成在光瞳面上在空間光調(diào)制器120'的光軸OX上。第±1級(jí)全息圖像I2和I3可以另外地在垂直于光軸OX的方向上形成在光瞳面上。雖然圖9示出了第±1級(jí)全息圖像I2和I3在上下方向上形成，但是第1級(jí)全息圖像可以進(jìn)一步形成在橫向方向上。然而，如果空間光調(diào)制器120'不調(diào)制入射光以使其具有充分大的衍射角，則在第0級(jí)全息圖像I1和第±1級(jí)全息圖像I2及I3之間的串?dāng)_會(huì)發(fā)生在光瞳面上。結(jié)果，第0級(jí)全息圖像I1和第±1級(jí)全息圖像I2及I3的質(zhì)量會(huì)劣化。

圖10是用于描述不使用會(huì)聚光的全息顯示裝置利用根據(jù)本示范實(shí)施方式的包括掩模構(gòu)件128的空間光調(diào)制器120防止串?dāng)_的情況的示范性圖示。參考圖10，由于因包括掩模構(gòu)件128的空間光調(diào)制器120，衍射角變大，所以第±1級(jí)全息圖像I2和I3可以在垂直于光軸OX的方向上移動(dòng)足夠的距離。因此，可以防止第0級(jí)全息圖像I1與第±1級(jí)全息圖像I2和I3之間的串?dāng)_。

同時(shí)，掩模構(gòu)件128設(shè)置在圖2的空間光調(diào)制器120內(nèi)部，但是掩模構(gòu)件128的位置不必限于此。例如，圖11是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方 式的空間光調(diào)制器120的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖11，掩模構(gòu)件128未設(shè)置在空間光調(diào)制器120的內(nèi)部。替代地，掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120的外表面上。雖然圖11示出了掩模構(gòu)件128鄰近于第二透明基板122設(shè)置，但是掩模構(gòu)件128可以鄰近于第一透明基板121設(shè)置。例如，掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在第一偏振片123的外表面上或在第一透明基板121內(nèi)側(cè)。

掩模構(gòu)件128的周期圖案可以被直接印刷在空間光調(diào)制器120的外表面上。替代地，掩模構(gòu)件128可以與空間光調(diào)制器120分開提供，使得掩模構(gòu)件128可以附接到空間光調(diào)制器120的外表面上。例如，掩模構(gòu)件128可以是在透明膜131中的形式，周期圖案印刷在該透明膜131上。當(dāng)掩模構(gòu)件128被制造為在透明膜131中的形式時(shí)，掩模構(gòu)件128可以附接到已經(jīng)制造的現(xiàn)有空間光調(diào)制器。

以上已經(jīng)描述了掩模構(gòu)件128是不透明的黑色掩模的情況，其中該黑色掩模的周期圖案不允許光的透射。然而，代替完全地阻擋光的黑色掩模，可以使用延遲透射光的相位的相位掩模。例如，圖12是示意地示出根據(jù)示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的掩模構(gòu)件132的結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖12，根據(jù)本示范實(shí)施方式的掩模構(gòu)件132可以包括具有與透明膜131的折射率不同的折射率的周期圖案。例如，透明膜131的區(qū)域可具有第一折射率，形成掩模構(gòu)件132的周期圖案的區(qū)域可具有不同于第一折射率的第二折射率。

透射光的相位可以通過調(diào)節(jié)厚度而不是折射率被延遲。例如，圖13是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的掩模構(gòu)件133的結(jié)構(gòu)的截面圖。參考圖13，掩模構(gòu)件133可以包括具有與透明膜131的厚度不同的厚度的周期圖案。換句話說，掩模構(gòu)件133包括突起。例如，透明膜131的區(qū)域可具有第一厚度，形成掩模構(gòu)件133的周期圖案的區(qū)域可具有不同于第一厚度的第二厚度。圖13示出掩模構(gòu)件133的第二厚度大于透明膜131的第一厚度，但是這僅是示例，第一厚度可以大于第二厚度。

雖然包括相位掩模的掩模構(gòu)件132和133在圖12和13中在透明膜131中的形式或者以透明膜131的形式提供，但是掩模構(gòu)件132和133可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120內(nèi)部，類似于包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128。例如，掩模構(gòu)件132和133可以設(shè)置在與空間光調(diào)制器120內(nèi)部的與黑矩陣127相同的層上。在此情況下，掩模構(gòu)件132的周期圖案可具有與透光層129的折射 率不同的折射率。替換地，掩模構(gòu)件133的周期圖案可具有與透光層129的厚度不同的厚度。

包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128和包括相位掩模的掩模構(gòu)件132及133的組合是可能的。例如，圖14是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的空間光調(diào)制器120的像素的結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖14所示，包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在與黑矩陣127相同的層上，包括相位掩模的掩模構(gòu)件132可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120的外表面上。然而，這僅是掩模構(gòu)件128、132和133的各種組合的一示例。例如，包括相位掩模的掩模構(gòu)件132可以設(shè)置在與黑矩陣127相同的層上，包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120的外表面上。備選地，非均勻厚度結(jié)構(gòu)的掩模構(gòu)件133可以被設(shè)置，代替非均勻折射率結(jié)構(gòu)的掩模構(gòu)件132。備選地，非均勻厚度結(jié)構(gòu)的掩模構(gòu)件133可以被設(shè)置，代替包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128。

圖14示出兩個(gè)掩模構(gòu)件128和132可具有相同的柵格結(jié)構(gòu)。即，掩模構(gòu)件128的黑色掩模的周期性不透明圖案和掩模構(gòu)件132的相位掩模的周期性相位延遲圖案可具有相同的形狀。然而，本示范實(shí)施方式不限于此。掩模構(gòu)件128的黑色掩模的周期性不透明圖案和掩模構(gòu)件132的相位掩模的周期性相位延遲圖案可具有不同的圖案節(jié)距或形狀。備選地，掩模構(gòu)件128的黑色掩模的周期性不透明圖案和掩模構(gòu)件132的相位掩模的周期性相位延遲圖案可以彼此偏移同時(shí)具有相同的形狀。在此情況下，掩模構(gòu)件128的黑色掩模的周期性不透明圖案和掩模構(gòu)件132的相位掩模的周期性相位延遲圖案可以設(shè)置在相對(duì)于空間光調(diào)制器120的每個(gè)像素的不同位置處。

為了確定通過上述掩模構(gòu)件128、132和133引起的觀看窗的擴(kuò)大效果，可以進(jìn)行各種模擬。

首先，圖15是示出由根據(jù)不包括掩模構(gòu)件的比較例的空間光調(diào)制器形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。在這點(diǎn)上，假定黑矩陣127的圖案寬度是10μm，在黑矩陣127之間的像素寬度是70μm。在圖15的曲線圖中，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度被標(biāo)準(zhǔn)化為1.0。參考圖15，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)在0度，即，在中心部分處出現(xiàn)，并且由于比第±1級(jí)更高級(jí)的衍射而出現(xiàn)的點(diǎn)陣斑點(diǎn)在以約0.4度的間隔出現(xiàn)。

圖16和17是示出由圖2的空間光調(diào)制器120形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。即，基于包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128設(shè)置在與黑矩陣127相 同的層上的假設(shè)，進(jìn)行模擬。在圖16中，假定掩模構(gòu)件128的周期圖案的寬度是10μm，其與黑矩陣127的圖案寬度相同，在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的間隔是30μm。在圖17中，假定掩模構(gòu)件128的周期圖案的寬度是20μm，其不同于黑矩陣127的圖案寬度，并且在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的間隔是25μm。

參考圖16的曲線圖，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度被減小為0.8，由比第±1級(jí)更高級(jí)的衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)以大約0.6度的間隔出現(xiàn)。因此，觀看窗的寬度可以擴(kuò)大2倍。參考圖17的曲線圖，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度減小為0.55，由比第±1級(jí)更高級(jí)的衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)以大約0.8度的間隔出現(xiàn)。因此，觀看窗的寬度可以擴(kuò)大2倍。然而，具有非常弱的光強(qiáng)度的兩個(gè)衍射圖案可以保留在圖17的觀看窗中。

圖18和19是示出由圖11的空間光調(diào)制器120形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。即，基于包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128設(shè)置在空間光調(diào)制器120的外表面上的假設(shè)，進(jìn)行模擬。在圖18中，假定掩模構(gòu)件128的周期圖案的寬度是10μm，其與黑矩陣127的圖案寬度相同，在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的間隔是30μm，并且考慮到基板的厚度，在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的在垂直方向上的間隔是0.7μm，該垂直方向是空間光調(diào)制器120的厚度方向。在圖19中，假定掩模構(gòu)件128的周期圖案的寬度是20μm，其不同于黑矩陣127的圖案寬度，在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的間隔是25μm，并且在掩模構(gòu)件128和黑矩陣127之間的在垂直方向上的間隔是0.7μm。

參考圖18的曲線圖，像在圖16中一樣，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度減小為大約0.8，由比第±1級(jí)更高級(jí)的衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)以大約±0.8度的間隔出現(xiàn)。因此，觀看窗的寬度可以擴(kuò)大2倍。參考圖19的曲線圖，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度被進(jìn)一步減小為大約0.54，由比第±1級(jí)更高級(jí)的衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)以大約±0.8度的間隔出現(xiàn)。因此，觀看窗的寬度可以擴(kuò)大2倍。然而，具有非常弱的光強(qiáng)度的一個(gè)衍射圖案可以保留在圖19的觀看窗中。

圖20是示意地示出根據(jù)另一示范實(shí)施方式的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128之間的相對(duì)位置關(guān)系的截面圖。掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在如圖11所示的空間光調(diào)制器120的外表面上。圖20的掩模構(gòu)件128可以包括具有與黑矩陣 127的圖案寬度相同的圖案寬度的第一圖案128a以及具有與黑矩陣127的圖案寬度不同的圖案寬度的第二圖案128b。第一圖案128a可以與黑矩陣127的圖案在縱向方向上對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)從頂部看時(shí)，第二圖案128b可以表現(xiàn)為在縱向方向上形成在第一圖案128a之間。

圖21是示出由圖20的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。在圖21中，假定黑矩陣(BM)127和第一圖案128a的圖案寬度是10μm，第二圖案128b的圖案寬度是20μm。還假定在黑矩陣127和掩模構(gòu)件128之間的在垂直方向上的間隔是0.7mm。參考圖21的曲線圖，由第0級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的光強(qiáng)度減小為大約0.42，由第±1級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)出現(xiàn)在大約±0.8度處。因此，在此情況下，觀看窗的寬度也可以被擴(kuò)大2倍。沒有衍射圖案可以出現(xiàn)于觀看窗中。

圖22是示意地示出在根據(jù)另一示范實(shí)施方式的黑矩陣127、包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128、和包括相位掩模的掩模構(gòu)件132之間的相對(duì)位置關(guān)系的截面圖。包括黑色掩模的掩模構(gòu)件128可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120內(nèi)部與黑矩陣127相同的層上。包括相位掩模的掩模構(gòu)件132可以設(shè)置在空間光調(diào)制器120的外表面上。掩模構(gòu)件128的圖案寬度可以與黑矩陣127的圖案寬度相同。掩模構(gòu)件132可以包括具有0相位延遲的第一折射率區(qū)域132a和具有π相位延遲的第二折射率區(qū)域132b。第一折射率區(qū)域132a的寬度可以與黑矩陣127的圖案寬度相同。當(dāng)從垂直方向看時(shí)，第一折射率區(qū)域132a可以表現(xiàn)為形成在與黑矩陣127和掩模構(gòu)件128的周期圖案的位置相同的位置處。

圖23是示出由圖22的黑矩陣127和掩模構(gòu)件128及132形成的點(diǎn)陣斑點(diǎn)的模擬結(jié)果的曲線圖。假定黑矩陣127的圖案寬度、掩模構(gòu)件128的圖案寬度、以及掩模構(gòu)件132的第一折射率區(qū)域132a的寬度是10μm，并且在黑矩陣127和掩模構(gòu)件132之間的在垂直方向上的間隔是0.7mm。參考圖23的曲線圖，沒有出現(xiàn)第0級(jí)衍射光，并且由第±1級(jí)衍射引起的點(diǎn)陣斑點(diǎn)出現(xiàn)在大約±0.4度處。因此，在此情況下，觀看窗的寬度也可以被擴(kuò)大2倍。沒有衍射圖案會(huì)出現(xiàn)在觀看窗中。

為了促進(jìn)本公開的理解，提供擴(kuò)大的觀看窗的空間光調(diào)制器和包括該空間光調(diào)制器的全息顯示裝置的示范實(shí)施方式已經(jīng)被描述和顯示在附圖中。然而，上述示范實(shí)施方式僅是示范性的并且將不被理解為限制。本教導(dǎo)能夠容 易地應(yīng)用于其它類型的裝置。此外，示范實(shí)施方式的描述旨在是說明性的，而不限制權(quán)利要求的范圍，許多替換、變型和變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。

本申請(qǐng)要求于2015年6月1日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)No.10-2014-0077488的優(yōu)先權(quán)，其公開通過引用整體結(jié)合在此。