DE102009028626A1 - Light modulation device for a display for representing two- or three-dimensional image content or image sequences, comprises light modulator and controller, where diffracting unit is arranged downstream of light modulator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtmodulationsvorrichtung für ein Display zur Darstellung zwei- und/oder dreidimensionaler Bildinhalte oder Bildsequenzen. Die Lichtmodulationsvorrichtung weist einen Lichtmodulator und eine Steuereinrichtung auf. Die Phase und/oder die Amplitude eines im Wesentlichen kollimierten Lichtwellenfelds ist mit dem Lichtmodulator in Abhängigkeit vom Ort auf dem Lichtmodulator veränderbar. Der Lichtmodulator ist mit der Steuereinrichtung ansteuerbar. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Display und ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtmodulationsvorrichtung.The The invention relates to a light modulation device for a display for displaying two- and / or three-dimensional image content or picture sequences. The light modulation device has a Light modulator and a control device. The phase and / or the amplitude of a substantially collimated lightwave field is with the light modulator depending on the location changeable to the light modulator. The light modulator is controllable with the control device. Furthermore, the concerns The present invention relates to a display and a method of manufacture a light modulation device.
Bekannt sind Holographische Displays die einen Lichtmodulator (Spatial Light Modulator, SLM) mit einer matrixförmigen Anordnung von Pixeln enthalten. Dabei kann es sich beispielsweise um Lichtmodulatoren handeln, welche die Phase oder die Amplitude oder die Phase und die Amplitude – d. h. komplexwertig – des mit dem SLM wechselwirkenden Lichts verändern oder modulieren können.Known Holographic displays are a light modulator (Spatial Light Modulator, SLM) with a matrix-like arrangement of Contain pixels. These may, for example, be light modulators which phase or amplitude or phase and the amplitude - d. H. complex valued - the with change or modulate the SLM of interacting light can.
Lediglich
beispielhaft wird auf ein Autostereo-Display (ASD) gemäß der
Eine
holografische Rekonstruktion ist jedoch auch nur dann sichtbar,
wenn der Betrachter ein Auge an dem Betrachterfenster positioniert.
Entweder muss der Betrachter daher eine fixe Position einnehmen
oder das Betrachterfenster muss der aktuellen Augenposition des
Betrachters nachgeführt werden (Tracking). Hierzu werden
eine Detektion der Augenposition und eine Anordnung zur Betrachternachführung
benötigt. Bekannte Anordnungen zur Betrachternachführung,
wie zum Beispiel das in der
Bekannt ist auch eine Feldlinsenfunktion zu realisieren, die entweder separat vorhanden oder in die Tracking-Anordnung integriert ist. Durch diese Feldlinsenfunktion wird Licht von verschiedenen Positionen des Displays auf eine bestimmte Position in einer Betrachterebene fokussiert. Z-tracking, d. h. die Nachführung des Betrachterfensters in axialer Richtung des Displays (beim Hinbewegen der Betrachteraugen zum Display bzw. beim Wegbewegen der Betrachteraugen vom Display weg), erfordert zum Beispiel eine variable Feldlinsenfunktion.Known is also a field lens function to realize, either separately present or integrated in the tracking arrangement. Through this field lens function will light from different positions of the display to a specific one Focused position in a viewer plane. Z tracking, d. H. the tracking of the viewer window in the axial direction of the display (when moving the observer's eyes to the display or when moving away the viewer's eyes away from the display), requires for example, a variable field lens function.
Bekannt
ist andererseits die Möglichkeit eines Software- oder Codierungstrackings,
wie beispielsweise in der
Prinzipiell wäre es auch möglich, einen SLM mit einem kleineren Pixelpitch zu verwenden. Ein sinnvoller Bewegungsbereich eines Betrachters vor einem holografischen Display umfasst aber einen Winkel von einigen Grad. Zu diesem Zweck würde ein Pitch im Bereich weniger Mikrometer benötigt werden. Ein 24 Zoll Display mit einem Pitch von beispielsweise 2 μm hätte zum Beispiel ungefähr 40 Milliarden Pixel zur Folge, was bezüglich Herstellung, der Ansteuerung und der Computerberechnung der Hologrammdaten in Echtzeit nicht machbar wäre.in principle It would also be possible to have a SLM with a smaller one To use pixel pitch. A sensible range of motion of a viewer in front of a holographic display but includes an angle of some Degree. For this purpose, a pitch in the area would be less Micrometers are needed. A 24 inch display with one Pitch of for example 2 microns would have for example about 40 billion pixels result in what Production, control and computer calculation of hologram data would not be feasible in real time.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtmodulationsvorrichtung, ein Display und ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtmodulationsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welche die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine einfach zu realisierende Nachführung der Betrachterfenster des holographischen Displays oder eine Nachführung des Sweet Spots eines autostereoskopischen Displays oder eine Strahlablenkung für Multi-View-Displays angegeben werden.Of the The present invention is therefore based on the object, a light modulation device, a display and a method for producing a light modulation device specify and further develop the type mentioned by which the above problems are overcome. Especially should be an easy-to-implement tracking the viewer window the holographic display or a tracking of the sweet Spots of an autostereoscopic display or beam deflection for multi-view displays.
Bezüglich
der Lichtmodulationsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.In terms of
The light modulation device is the object of the invention
solved the teaching of
Erfindungsgemäß ist eine Lichtmodulationsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass in Ausbreitungsrichtung des Lichtwellenfelds dem Lichtmodulator mindestens eine Beugungseinrichtung nachgeordnet ist. Die Beugungseinrichtung weist eine veränderbare Beugungsstruktur auf. Mit der Beugungsstruktur ist das vom Lichtmodulator veränderte Lichtwellenfeld in vorgebbarer Weise veränderbar beugbar.According to the invention a light modulation device of the type mentioned by characterized in that in the propagation direction of the light wave field at least one diffraction device downstream of the light modulator is. The diffraction device has a variable diffraction structure on. With the diffraction structure this is changed by the light modulator Light wave field changeable deflectable in a predeterminable manner.
Erfindungsgemäß ist
zunächst erkannt worden, dass eine Nachführung
mindestens eines Betrachterfensters insbesondere dadurch realisiert
werden kann, dass in Ausbreitungsrichtung des Lichtwellenfelds dem
Lichtmodulator eine Beugungseinrichtung nachgeordnet ist, welche
eine veränderbare Beugungsstruktur aufweist. Dies kann
dazu genutzt werden, dass in Abhängigkeit der aktuellen
Augenposition eines Betrachters die Beugungsstruktur der Beugungseinrichtung
derart verändert wird, dass die Beugungseinrichtung vorgebbare
höhere Beugungsordnungen des vom Lichtmodulator beeinflussten Lichtwellenfelds
erzeugt oder die Lichtstrahlen in Richtung der aktuellen Augenposition
eines Betrachters mittels Beugung entsprechend ablenkt. In den einzelnen
Beugungsordnungen entstehen periodische Wiederholungen des vom Lichtmodulator
beeinflussten Lichtwellenfelds. Die Beugungsstruktur der Beugungseinrichtung
ist derart einzustellen bzw. mit einer Steuereinrichtung anzusteuern,
dass auch an der aktuellen Augenposition eines Betrachters des Displays
eine Wiederholung des vom Lichtmodulator beeinflussten Lichtwellenfelds
bzw. des Betrachterfensters entsteht. Hierdurch kann der Betrachter
die in den Lichtmodulator eingeschriebenen Informationen nach den
der
Grundsätzlich könnte die Beugungsstruktur der Beugungseinrichtung eine beliebige periodische Struktur aufweisen. Hier ist insbesondere eine zweidimensionale Gitterstruktur denkbar. Bevorzugt wird als Beugungsstruktur der Beugungseinrichtung eine eindimensionale Gitterstruktur oder eine Sägezahnstruktur. So könnte eine im Wesentlichen vertikal verlaufende eindimensionale lineare Gitterstruktur in der Beugungseinrichtung realisiert werden, um eine in horizontaler Richtung gebeugte periodische Wiederholung bzw. Beugungsordnungen zu erzeugen. Da die Beugungseinrichtung auch dazu geeignet ist, die Phase des Lichtwellenfelds zu verändern und hierbei einzelne Teile des Lichtwellenfelds lokal ablenken kann, könnte die Beugungseinrichtung auch als Phasendeflektor bezeichnet werden. Grundsätzlich könnte in der Beugungseinrichtung eine eindimensionale lineare Gitterstruktur realisiert werden, welche einen vorgebbaren Winkel relativ zur Horizontalen aufweist.in principle could the diffraction structure of the diffraction device a have any periodic structure. Here is in particular a two-dimensional lattice structure conceivable. Preferred is as Diffraction structure of the diffraction device a one-dimensional lattice structure or a sawtooth structure. So could an im Essentially vertical one-dimensional linear lattice structure be realized in the diffraction device to one in horizontal Direction diffracted periodic repetition or diffraction orders to create. Since the diffraction device is also suitable, to change the phase of the light wave field and here could distract individual parts of the light wave field locally the diffraction device may also be referred to as a phase deflector. Basically, in the diffraction device a one-dimensional linear lattice structure can be realized which has a predetermined angle relative to the horizontal.
Die Beugungsstruktur der Beugungseinrichtung sollte eine Gitterperiode oder einen periodischen Abstand bzw. Verlauf aufweisen, welcher im Wesentlichen in der Größenordnung der Wellenlänge des verwendeten Lichts liegt. Insoweit kommen grundsätzlich Gitterperioden in Betracht, welche in einem Bereich liegen können, der sich von 200 nm bis hin zu 30 μm erstrecken kann. Insoweit ist die Wirkung der Beugungseinrichtung nicht ausschließlich die einer Beugung des die Beugungseinrichtung durchlaufenden Lichts. Gerade wenn die Gitterperioden in einem Bereich von größer als beispielsweise 10 μm liegen, ist die Wirkungsweise der Beugungseinrichtung die eines Elements, welches die Phase des Lichts verändert. Dementsprechend ist im Folgenden die Beugungseinrichtung auch in diesem Zusammenhang zu verstehen.The Diffraction structure of the diffraction device should be a grating period or have a periodic distance or course, which essentially of the order of the wavelength of the used light is located. In that regard, basically come Grating periods, which may be in an area, which can range from 200 nm to 30 μm. in this respect the effect of the diffraction device is not exclusively the a diffraction of the diffraction device passing through the light. Especially if the grating periods are in a range of greater when, for example, 10 μm, the mode of action is the diffraction device is that of an element which represents the phase of the Light changed. Accordingly, the following is the Diffraction device to understand in this context.
Bevorzugt sind zwei Beugungseinrichtungen vorgesehen, von denen eine Beugungseinrichtung nur eine vertikale Ablenkung und die weitere Beugungseinrichtung nur eine horizontale Ablenkung realisiert. Diese beiden Beugungseinrichtungen werden in Analogie zu einem Phasen-SLM als pixelierte Elemente mit einer ansteuerbaren Phasenmodulation in vielen Stufen zwischen 0 und ungefähr 2π der verwendeten Wellenlänge des Lichts ausgestaltet, jedoch so, dass nur eine streifenförmige oder nur spaltenförmige Anordnung von Pixeln vorliegt.Prefers two diffractive devices are provided, of which one diffracting device only a vertical deflection and the other diffraction device only realized a horizontal deflection. These two diffraction devices are in analogy to a phase SLM as pixelated elements with a controllable phase modulation in many stages between 0 and about 2π of the wavelength used of the light, however, so that only a strip-shaped or only a columnar arrangement of pixels is present.
In einer Dimension bzw. Richtung (horizontal oder vertikal) kann dabei eine sehr feine Strukturierung eingestellt werden, so dass ein kleiner Pixelpitch (bzw. eine kleine Gitterperiode) für einen großen Winkelbereich der Betrachternachführung realisiert werden kann. In der anderen Dimension (vertikal oder horizontal) liegen durchgängige Pixel im Wesentlichen über die gesamte Höhe oder Breite der Beugungseinrichtung (welche auch die Funktion eines Phasendeflektors bzw. eines Phased-Arrays realisieren kann) vor.In a dimension or direction (horizontal or vertical) can be a very fine structuring can be set, making a smaller one Pixel pitch (or a small grid period) for a large one Angular range of viewer tracking can be realized can. Lie in the other dimension (vertical or horizontal) continuous pixels essentially over the entire Height or width of the diffraction device (which also the Implement the function of a phase deflector or a phased array can).
Der Pixelpitch in der fein strukturierten Richtung wird gemäß den verwendeten Wellenlängen der Beleuchtung und dem für diese Wellenlängen gewünschten Winkelbereich gewählt.Of the Pixel pitch in the fine-structured direction is determined according to used wavelengths of lighting and for these wavelengths are chosen desired angular range.
Für Displays, die beispielsweise nur eine horizontale Betrachternachführung benötigen, ist es möglich, auch nur eine Beugungseinrichtung zu verwenden. Außerdem ist allgemein auch die Kombination von Beugungseinrichtungen mit anderen Einrichtungen zur Betrachternachführung möglich, entweder um den Tracking-Winkel zu vergrößern oder um horizontale und/oder vertikale Ablenkung durch unterschiedliche Verfahren zu realisieren.For displays that require only a horizontal viewer tracking, for example, it is possible to use even a diffraction device. In addition, in general, the combination of diffraction devices with other means for observer tracking is possible, either to increase the tracking angle or horizontal and / or vertical deflection by un realize different methods.
Die Begriffe horizontal und vertikal sind in diesem Zusammenhang insbesondere verallgemeinert so zu verstehen, dass es sich um zwei ungefähr senkrecht zueinander angeordnete Richtungen handelt. Prinzipiell könnte die gesamte Tracking-Anordnung auch gedreht sein, beispielsweise derart, dass eine Tracking-Richtung +45 Grad diagonal und die andere Tracking-Richtung –45 Grad diagonal beträgt.The Terms horizontal and vertical are particular in this context generalized so as to understand that it is approximately perpendicular to two to each other arranged directions. In principle, could the entire tracking arrangement also be rotated, for example such that one tracking direction is +45 degrees diagonal and the other Tracking direction is -45 degrees diagonal.
Grundsätzlich können für Beugungseinrichtungen alle Funktionsprinzipien eingesetzt werden, die auch für Phasen-Lichtmodulatoren bekannt sind. In den Ausführungsbeispielen wird im Folgenden eine Beugungseinrichtung beschrieben, welche auf Phasenmodulation mittels Flüssigkristallen basiert.in principle can for diffraction devices all the principles of operation which are also used for phase light modulators are known. In the embodiments, hereinafter, a Diffraction device described which on phase modulation means Liquid crystals based.
Aufgrund der feinen Strukturierung nur in einer Dimension bzw. Richtung ist in vorteilhafter Weise die Herstellung und Ansteuerung der Beugungseinrichtung weit weniger komplex als das beispielsweise bei matrixförmig angeordneten Flüssigkeits-Zellen (einem Elektrowetting-Cell-Array) der Fall sein kann. So hätte zum Beispiel eine Beugungseinrichtung zum Realisieren einer Beugung in horizontaler Richtung für ein Display mit einer Bildschirmdiagonalen von 24 Zoll und einer minimalen Gitterstruktur/Gitterperiode von 2 μm nur 265000 Pixel; eine Beugungseinrichtung zum Realisieren einer Beugung in vertikaler Richtung nur 150000 Pixel. Die Anzahl der Pixel ist in diesem Fair kleiner als bei einem horizontal und vertikal pixelierten Lichtmodulator mit VGA Auflösung.by virtue of the fine structuring is only in one dimension or direction Advantageously, the production and control of the diffraction device far less complex than, for example, in matrix form arranged liquid cells (an electrowetting cell array) the case may be. For example, there would be a diffraction device for realizing a diffraction in the horizontal direction for a display with a screen diagonal of 24 inches and a minimum grating structure / grating period of 2 μm only 265,000 Pixel; a diffraction device for realizing a diffraction in vertical direction only 150000 pixels. The number of pixels is in this fair smaller than a horizontally and vertically pixelated Light modulator with VGA resolution.
Ein binäres Gitter mit unveränderlicher Beugungsstruktur – beispielsweise ein Polarisationsgitter – weist eine weitgehend unveränderliche Gitterperiode auf und realisiert somit einen im Wesentlichen unveränderlichen Ablenkwinkel. Mit der variabel ansteuerbaren Beugungseinrichtung hingegen kann mit einer Vielzahl bzw. einer Reihe von in Form von Phasenstufen ausgebildeten Beugungsstrukturen, die in die Beugungseinrichtung einschreibbar sind, durch Variation der Quantisierung (also der Anzahl) der Phasenstufen und/oder der Steigung der linearen Phasenverläufe der Ablenk- bzw. Beugungswinkel des die Beugungseinrichtung durchlaufenden Lichts in sehr feinen Stufen/Schritten variabel eingestellt werden.One binary grid with invariable diffraction structure - for example a polarization grating - has a largely invariable Grid period and thus realizes a substantially unchanging Deflection angle. With the variably controllable diffraction device however, with a plurality or a series of in the form of Phase stages formed diffraction structures in the diffraction device are writable by varying the quantization (ie the Number) of the phase levels and / or the slope of the linear phase curves the deflection or diffraction angle of the diffraction device passing through Light can be set variably in very fine steps / steps.
So könnte zunächst ein durchgängiger linear ansteigender oder abfallender Phasenverlauf berechnet werden, der einem bestimmten positiven oder negativen Ablenkwinkel entspricht. Dann werden die Phasenwerte für die Position jedes Pixels der Beugungsstruktur modulo 2π berechnet. Es wird die darstellbare Phasenstufe (Quantisierung) mit dem kleinsten Unterschied zu diesem berechneten Wert in das jeweilige Pixel der Beugungsstruktur eingeschrieben. Durch die Berechnung modulo 2π ist automatisch ein kontinuierlicher Phasenverlauf der Lichtwellenfront gewährleistet.So could initially be a continuous linear increasing or declining phase progression that is specific to a particular corresponds to positive or negative deflection angle. Then the Phase values for the position of each pixel of the diffraction structure modulo 2π calculated. It becomes the representable phase level (Quantization) with the smallest difference to that calculated Value inscribed in the respective pixel of the diffraction structure. By calculating modulo 2π is automatically a continuous Phase characteristic of the light wavefront guaranteed.
Die
Berechnung der Phasenwerte für die Beugungseinrichtung
kann auch in Analogie zu einem Blaze-Gitter betrachtet werden:
Aus
der lateralen Sollposition des Betrachterfensters und seiner Entfernung
zum Display werden Ablenkwinkel ermittelt, um Licht von einer Position
auf dem Display bzw. Lichtmodulator hin zum Betrachterfenster abzulenken.The calculation of the phase values for the diffraction device can also be considered in analogy to a blazed grating:
Deflection angles are determined from the lateral nominal position of the observer window and its distance from the display in order to deflect light from a position on the display or light modulator towards the observer window.
Es
wird ein Blaze-Gitter berechnet dessen Gitterperiode dem gewünschten
Ablenkwinkel entspricht, und zwar gemäß der allgemeinen
Gittergleichung:
Dabei ist α der Winkel des einfallenden Lichtes, β der Winkel des vom Gitter abgelenkten Lichtes. m ist die Beugungsordnung. Für ein Blaze-Gitter ist in der Regel m = 1·λ ist die Wellenlänge des verwendeten Lichts und g die Gitterkonstante des Blaze-Gitters. Das Pluszeichen auf der linken Seite der Gleichung ist dann anzuwenden, wenn der einfallende Lichtstrahl und der gebeugte Lichtstrahl auf derselben Seite des Einfallslosts liegen. Das Umgekehrte trifft für das Minuszeichen zu.there α is the angle of the incident light, β the Angle of the light deflected by the grid. m is the diffraction order. For a blaze grating, m = 1 · λ is usually the wavelength of the light used and g the lattice constant of the Blaze grid. The plus sign on the left side of the equation is to be applied when the incident beam and the diffracted beam Light beam are on the same side of the Einfallslosts. The reverse is true for the minus sign too.
Dieses
Blaze-Gitter wird abgetastet, wobei die Abtastpunkte im Abstand
des Pixelpitchs der Beugungseinrichtung liegen und die resultierenden Abtastwerte werden
in die Beugungseinrichtung eingeschrieben. Gemäß des
Abtasttheorems kann das Blaze-Gitter korrekt abgetastet werden,
wenn die Gitterperiode g mindestens dem zweifachen Pixelpitch der
Beugungseinrichtung entspricht.
Ist diese Bedingung eingehalten, so können im Prinzip beliebige Gitterperioden des Blaze-Gitters realisiert werden. Daher sind auch fein abgestuft einstellbare Ablenkwinkel möglich (also kleine Tracking-Schiffe), bis zu einem maximalen Winkel, der dem Blaze-Gitter mit einer Gitterperiode die dem Zweifachen des Pixelpitches der Beugungseinrichtung entspricht.is If this condition is met, then in principle any Grating periods of the Blaze grating can be realized. Therefore, too finely graduated adjustable deflection possible (ie small tracking vessels), up to a maximum angle that the Blaze grating with a grating period twice the pixel pitch corresponds to the diffraction device.
Ein ideales Blaze-Gitter lenkt alles Licht in seine 1. Ordnung. Höhere Ordnungen würden daher idealerweise nicht durch das Blaze-Gitter selbst, sondern nur durch dessen Abtastung mit dem Pixelpitch der Beugungseinrichtung entstehen. Durch ein nichtideales Verhalten können allerdings auch weitere Blaze-Ordnungen entstehen, siehe beispielsweise die folgenden Ausführungen zur Temperaturkompensation.An ideal Blaze grating directs all light into its 1st order. Ideally, higher orders would not result from the blaze grating itself, but only from its scanning with the pixel pitch of the diffraction device. By a non-ideal behavior, however, can also more Blaze orders arise, see, for example, the following remarks on temperature compensation.
Prinzipiell können höhere Ordnungen der Beugungseinrichtung genutzt werden, um den Trackingbereich zu vergrößern. Dies ist insbesondere für ein Einzelbetrachtersystem möglich. Eine höhere Ordnung der Beugungseinrichtung entspräche der Nutzung von Gitterperioden des Blaze-Gitters, die kleiner sind als das Zweifache des Pixelpitches der Beugungseinrichtung. Trotz der Verletzung des Abtasttheorems wird ein Teil des Lichtes in einer höheren Ordnung der Beugungseinrichtung an die gewünschte Position gelenkt. Zusätzlich entsteht dann aber eine in der Regel hellere Wiederholung des Betrachterfensters auch in der 0. Ordnung der Beugungseinrichtung. Für hinreichend kleinen Pitch der Beugungseinrichtung liegen diese Ordnungen weiter auseinander als der Augenabstand und würden einen einzelnen Betrachter nicht stören.in principle can have higher orders of the diffraction device used to increase the tracking range. This is possible in particular for a single viewer system. A higher order of the diffraction device would correspond the use of grating periods of the Blaze grating that are smaller as twice the pixel pitch of the diffraction device. In spite of The violation of the scanning theorem becomes a part of the light in one higher order of the diffraction device to the desired Steered position. In addition, but then creates a in usually brighter repetition of the viewer window even in the 0th order of the diffraction device. For sufficiently small Pitch the diffraction device, these orders are further apart as the eye relief and would be a single viewer do not bother.
Umgekehrt
können höhere Ordnungen der Beugungseinrichtung
mit verschiedenen Verfahren reduziert oder unterdrückt
werden, insbesondere in Anwendungsfällen, in denen sie
störend sind. Hierbei ist beispielweise auch der Einsatz
von Verfahren wie Pixelapodisation denkbar, wie z. B. in der zum
Anmeldezeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht veröffentlichten
Die Unterdrückung höherer Ordnungen ist insbesondere für ein Mehrbetrachtersystem nötig, wenn höhere Ordnungen, die beim Tracken eines einzelnen Betrachters entstehen, einen weiteren Betrachter stören würden.The Suppression of higher orders is particular needed for a multi-viewer system, if higher Orders that arise when tracking a single viewer, would disturb another viewer.
Vorzugsweise wird ein Lichtmodulator mit zwei getrennten Beugungseinrichtungen kombiniert. In den Lichtmodulator wird ein Hologramm codiert, wobei der Lichtmodulator einen relativ groben Pixelpitch (z. B. 30 μm × 30 μm) und eine horizontale/vertikale Matrix von Pixel aufweist. Die eine Beugungseinrichtung ist für eine horizontale und die andere Beugungseinrichtung ist für eine vertikale Betrachternachführung vorgesehen. Jede der beiden Beugungseinrichtungen weist einen feinen Pitch auf (z. B. 1 μm), ist aber jeweils nur in einer Dimension strukturiert. Der Bewegungsbereich des Betrachters wird dann in etwa so groß, wie man ihn bei einem wesentlich aufwendigeren System mit einem einzelnen Lichtmodulator mit einem Pixelpitch von beispielsweise 1 μm × 1 μm und 160 Milliarden Pixeln und mit Codierungstracking konzipieren würde.Preferably becomes a light modulator with two separate diffraction devices combined. In the light modulator, a hologram is encoded, wherein the light modulator has a relatively coarse pixel pitch (eg 30 μm × 30 μm) and a horizontal / vertical matrix of pixels. The one Diffraction device is for a horizontal and the other diffraction device is intended for vertical viewer tracking. Each of the two diffraction devices has a fine pitch (eg 1 μm), but is only structured in one dimension. The range of motion of the viewer is then about as big as you would with a much more complex system with a single light modulator with a pixel pitch of for example 1 μm × 1 μm and 160 billion pixels and design with coding tracking.
Weiterhin könnte eine Feldlinsenfunktion durch Berücksichtigung entsprechender Phasenterme und gegebenenfalls Prismenterme zumindest teilweise in der Beugungseinrichtung variierbar angesteuert werden. Die Feldlinsenfunktion entspricht einem lokal in verschiedenen lateralen Positionen auf dem Display bzw. dem Lichtmodulator unterschiedlichen Ablenkwinkel. Mit anderen Worten würde hier keine periodische Struktur in die Beugungseinrichtung eingeschrieben werden, welche über die gesamte wirksame Fläche der Beugungseinrichtung eine im Wesentlichen konstante Gitterperiode aufweist. Hierbei ist vielmehr vorgesehen, über die gesamte wirksame Fläche der Beugungseinrichtung eine Gitterstruktur bzw. eine Beugungsstruktur einzuschreiben, welche über die gesamte wirksame Fläche der Beugungseinrichtung eine veränderliche Gitterperiode bzw. Beugungsstruktur aufweist, so dass hiermit eine Feldlinsenfunktion realisierbar ist. Der Pixelpitch der Beugungseinrichtung muss dann aber so klein gewählt sein, dass auch der maximal nötige Ablenkwinkel vom gegenüberliegenden Lichtmodulator- bzw. Displayrand zum Betrachter noch innerhalb der genutzten Beugungsordnung liegt.Farther could consider a field lens function by consideration corresponding phase terms and possibly Prismenterme at least partially be varied driven in the diffraction device. The field lens function corresponds to a local in different lateral positions on the Display or the light modulator different deflection angle. In other words, here would be no periodic structure are written in the diffraction device, which via the entire effective area of the diffraction device a having a substantially constant grating period. This is rather provided over the entire effective area of the Diffraction device a lattice structure or a diffraction structure inscribe which over the entire effective area the diffraction device a variable grating period or diffraction structure, so that hereby a field lens function is feasible. The pixel pitch of the diffraction device must then but be chosen so small that even the maximum necessary Deflection angle from the opposite light modulator or Display edge to the viewer still within the used diffraction order lies.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Display zusätzlich eine in ihrer optischen Eigenschaft nicht veränderbare Feldlinse auf. Diese Feldlinse fokussiert auf einen mittleren Betrachterabstand und eine mittlere laterale Betrachterposition. Diese kann wahlweise refraktiv oder diffraktiv, letzteres zum Beispiel durch ein entsprechend dimensioniertes und angeordnetes Bragg Gitter realisiert werden. In letzterem Fall ist die Beugungseinrichtung im Strahlengang bevorzugt nach dem Bragg Gitter angeordnet, da dieses einen festen Einfallswinkel benötigt. Im ersten Fall kann die refraktive Linse wahlweise vor oder nach der Beugungseinrichtung angeordnet sein.In an advantageous embodiment, the display additionally one in their optical property not changeable Field lens on. This field lens focuses on an average observer distance and a middle lateral viewer position. This can optionally refractive or diffractive, the latter for example by a corresponding dimensioned and arranged Bragg grating can be realized. In the latter case, the diffraction device in the beam path is preferred arranged after the Bragg grating, since this has a fixed angle of incidence needed. In the first case, the refractive lens can optionally be arranged before or after the diffraction device.
Eine Nachführung eines Betrachterfensters in Richtung entlang der optischen Achse bzw. in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Lichtmodulators (Z-Tracking) könnte durch das Einschreiben von Zusatzlinsen repräsentierende Phasenterme in den Lichtmodulator und/oder in die mindestens eine Beugungseinrichtung erfolgen. Eine Kompensation von Aberrationen einer im Display vorgesehenen Feldlinse könnte dann in der mindestens einen Beugungseinrichtung und im Lichtmodulator durch Kodierung erfolgen. In diesen Fall reicht für einen bestimmten Trackingwinkelbereich ein größerer Pixelpitch der Beugungseinrichtung aus, als bei Integration der gesamten Feldlinsenfunktion in der Beugungseinrichtung und dem Lichtmodulator benötigt würde.A Tracking a viewer window in the direction along the optical axis or in a direction perpendicular to the surface of the light modulator (Z-tracking) could by registered Phase terms representing auxiliary lenses in the light modulator and / or into the at least one diffraction device. A Compensation of aberrations of a field lens provided in the display could then be in the at least one diffraction device and done in the light modulator by coding. In this case, enough a larger one for a particular tracking angle range Pixel pitch of the diffraction device than when integrating the entire field lens function in the diffractive device and the light modulator needed would.
Zu beachten ist in beiden Fällen, dass im Gegensatz zu einer reinen Ablenkung (Prismenterme) eine sphärische Linsenfunktion (beispielsweise die Phasenterme für die gesamte Feldlinse oder für die Zusatzlinse zum Z-Tracking) oder eine Aberrationskorrektur gegebenenfalls nicht vollständig in voneinander unabhängige horizontale und vertikale Phasenverläufe zerlegt werden kann. Bei der Linsenfunktion entspräche das anschaulich dem Unterschied zwischen einer einzelnen sphärischen Linse und zwei gekreuzten Zylinderlinsen. Die Phasenverläufe der Zylinderlinsen und der sphärischen Linse würden nur in der paraxialen Näherung das heißt für eine kleine Apertur der Linsen übereinstimmen. Für größere Linsen unterscheiden sie sich. Das soll heißen, dass der benötigte horizontale Phasenverlauf auf dem Display, um Licht zu einer bestimmten Betrachterposition abzulenken, beispielsweise am oberen Rand des Displays anders sein kann als in der Mitte oder unten und dass der benötigte vertikale Phasenverlauf zum Beispiel links auf dem Display anders sein kann als in der Mitte oder rechts. Andererseits wäre unter Umständen nicht der gesamte Phasenverlauf mit dem SLM allein darstellbar weil der sinnvoll codierbare lokale Gradient des Phasenverlaufes zum Reziproken des Pixelpitch proportional ist und der SLM in der Regel einen vergleichsweise großen Pixelpitch aufweist.It should be noted in both cases that, in contrast to a pure deflection (prism), a spherical lens function (for example the phase terms for the entire field lens or for the additional lens for Z-tracking) or an aberration correction may not be completely independent of horizontal and vertical phase profiles can be disassembled. In the case of the lens function, this clearly corresponds to the difference between a single spherical lens and two crossed cylindrical lenses. The phase curves of the cylindrical lenses and the spherical lens would only coincide in the paraxial approximation, ie for a small aperture of the lenses. They differ for larger lenses. This means that the required horizontal phase curve on the display to deflect light to a particular observer position, for example at the top of the display can be different than in the middle or bottom and that the required vertical phase course, for example, left on the display to be different can be considered in the middle or right. On the other hand, it may not be possible to display the entire phase curve with the SLM alone because the sensibly codable local gradient of the phase curve is proportional to the reciprocal of the pixel pitch and the SLM generally has a comparatively large pixel pitch.
Der
Phasenverlauf φ(x, y) der die Linsenfunktion oder Aberrationskorrektur
wiedergibt wird dann vorteilhaft in der folgenden Weise zerlegt:
In
einer bevorzugten Gesamtausgestaltung eines holografischen Displays
weist dieses eine Beleuchtungseinrichtung auf, welche einen Lichtwellenleiter
aufweist, aus welchem das in dem Lichtwellenleiter verlaufende Licht
mittels eines hieran befindlichen Volumengitters evaneszent ausgekoppelt
wird. Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in
der
Besonders bevorzugt ist die Beleuchtungseinrichtung zwischen dem Lichtmodulator und der Beugungseinrichtung angeordnet. Diese Beleuchtungseinrichtung kann in diesem Fall als Frontlight bezeichnet werden. Falls ein Bauteil vorgesehen ist, welches eine Feldlinsenfunktion realisiert, ist die Beleuchtungseinrichtung zwischen dem Lichtmodulator und dem die Feldlinsenfunktion realisierenden Bauteil angeordnet. Der Lichtmodulator ist in dieser Ausführungsform als reflektiv arbeitender Lichtmodulator ausgebildet, der die Phase des mit ihm wechselwirkenden Lichts beeinflussen kann. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Lichtmodulator ist eine λ/4-Platte oder ein vergleichbares optisches Bauteil angeordnet, so dass der Polarisationszustand des aus der Beleuchtungseinrichtung ausgekoppelten Lichts einmal beim Propagieren in Richtung des Lichtmodulators um 45 Grad gedreht wird und nach der Reflexion am Lichtmodulator und erneutem Durchgang durch die λ/4-Platte bzw. durch das optische Bauteil um weitere 45 Grad gedreht wird. Dementsprechend ist das in Richtung der Beleuchtungseinrichtung propagierende Licht gegenüber dem aus der Beleuchtungseinrichtung ausgekoppelten Licht um insgesamt 90 Grad gedreht, so dass das am Lichtmodulator relfektierte Licht die Beleuchtungseinrichtung – und insbesondere deren Volumengitter – im Wesentlichen ungestört durchlaufen kann. Der Beleuchtungseinrichtung bzw. dem die Feldlinsenfunktion realisierenden Bauteil ist die erste Beugungseinrichtung nachgeordnet, welche eine Beugung des Lichts in eine horizontale oder vertikale Richtung realisiert. Der ersten Beugungseinrichtung ist die zweite Beugungseinrichtung nachgeordnet, welche eine Beugung des Lichts in eine vertikale oder horizontale Richtung realisiert.Especially The illumination device is preferably between the light modulator and the diffraction device arranged. This lighting device can be called a frontlight in this case. If one Component is provided which realizes a field lens function, is the lighting device between the light modulator and arranged the component implementing the field lens function. Of the Light modulator is reflective in this embodiment working light modulator, which is the phase of the with him interacting light. Between the lighting device and the light modulator is a λ / 4 plate or the like arranged optical component, so that the polarization state of the from the illumination device coupled out light once at Propagating in the direction of the light modulator is rotated 45 degrees and after reflection on the light modulator and again through the λ / 4 plate or by the optical component by more 45 degrees is turned. Accordingly, this is in the direction of the illumination device propagating light relative to that from the illumination device decoupled light turned by a total of 90 degrees, so that the am Light modulator relfektierte light the lighting device - and in particular their volume grid - essentially undisturbed can go through. The lighting device or the field lens function realizing component is the first diffraction device downstream, which diffracts the light in a horizontal or vertical direction realized. The first diffraction device is the second diffraction device subordinate to which a diffraction of the light into a vertical or realized horizontal direction.
Natürlich kann auch eine in Form eines Backlights ausgebildete Beleuchtungseinrichtung dazu verwendet werden, das im Wesentlichen kollimierte Lichtwellenfeld bereitzustellen. Dem Backlight sind dann in Ausbreitungsrichtung des Lichtwellenfelds ein transmissiv arbeitender Lichtmodulator und die zwei Beugungseinrichtungen nachgeordnet. Ein eine Feldlinsenfunktion realisierendes Bauteil könnte zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Lichtmodulator oder zwischen dem Lichtmodulator und einer Beugungseinrichtung angeordnet sein. Prinzipiell kann eine Beugungseinrichtung auch in einem Autostereo-Display oder in einem herkömmlichen 2D-Display eingesetzt werden, bei welchem der dargestellte Bildinhalt aus Sicherheitsgründen nur in Richtung der Betrachteraugen abzulenken bzw. zu fokussieren ist. Voraussetzung hierfür ist, dass dieses Display eine kohärente bzw. teilkohärente Beleuchtung aufweist.Naturally can also be designed in the form of a backlight lighting device used, the essentially collimated lightwave field provide. The backlight are then in the propagation direction of the light wave field, a transmissive light modulator and the two diffraction devices arranged downstream. A field lens function realizing component could between the lighting device and the light modulator or between the light modulator and a Be diffraction arranged. In principle, a diffraction device also in a car stereo display or in a conventional one 2D display are used, in which the displayed image content for safety reasons only in the direction of the viewer's eyes to distract or to focus. Prerequisite for this is that this display is a coherent or partially coherent Lighting has.
Eventuell kann es erforderlich sein, dass Temperaturschwankungen bei der Beugungseinrichtung zu korrigieren sind. Displays weisen aufgrund der Wärmeentwicklung in der Elektronik und der Beleuchtungseinrichtung häufig von der Mitte zum Rand hin einen Temperaturgradienten auf. Mit der Temperatur nimmt beispielsweise die Doppelbrechung des LC Materials ab (LC = Liquid Crystals = Flüssigkristalle). Außerdem ändern sich auch die elastischen Konstanten des LC Materials, was Einfluss auf die Orientierung des LC Materials unter einer vorgegebenen Spannung hat. Hierdurch kann eine Temperaturänderung die Phasenmodulation bzw. das Beugungsverhalten der Beugungseinrichtung beeinflussen.It may be necessary to correct temperature variations in the diffraction device. Due to the development of heat in the electronics and the illumination device, displays often have a temperature gradient from the center to the edge. With the Tempe For example, the birefringence of the LC material decreases (LC = Liquid Crystals). In addition, the elastic constants of the LC material also change, which has an influence on the orientation of the LC material under a given tension. As a result, a temperature change can influence the phase modulation or the diffraction behavior of the diffraction device.
Während man bei einem horizontal und vertikal pixelierten Lichtmodulator prinzipiell die Möglichkeit hätte, durch unterschiedliche Ansteuerung der einzelnen Pixel diesen Temperaturgradienten auszugleichen, ist das bei einem spalten- oder zeilenförmig aufgebauten Modulator bzw. bei einer spalten- oder zeilenförmig aufgebauten Beugungseinrichtung nicht der Fall. Es besteht also tendenziell die Gefahr, dass beispielsweise bei einer angesteuerten, vertikal ausgerichteten Spalte die Mitte der Spalte eine andere Phasenmodulation bewirkt, als das obere oder untere Ende der Spalte. Dieser Effekt ist nicht erwünscht.While one with a horizontally and vertically pixelated light modulator principle would have the opportunity through different Controlling the individual pixels to compensate for this temperature gradient, is this in a columnar or linear structure Modulator or in a column or line constructed Diffraction device is not the case. So there is a tendency the danger that, for example, in a controlled, vertical aligned column the center of the column another phase modulation causes as the top or bottom of the column. This effect is not wanted.
Eine zu kleine Doppelbrechung des LC Materials hätte beispielsweise zur Folge, dass sich die tatsächliche Phase proportional zur Sollphase verringert. Dies wäre unter anderem äquivalent zu einem Blaze-Gitter falscher Höhe, so dass die 2π Sprünge nicht mehr stimmen. Dadurch würden höhere Blaze-Ordnungen erzeugt.A too small birefringence of the LC material would have for example As a result, the actual phase becomes proportional reduced to the target phase. This would be equivalent among other things to a blaze lattice of wrong height, so the 2π jumps not more votes. This would make higher blaze orders generated.
Entsteht durch einen Temperaturgradienten ein falscher Ablenkwinkel, so kann dies innerhalb einer Beugungsordnung des Lichtmodulators durch einen zusätzlichen linearen Phasenverlauf im Lichtmodulator kompensiert werden. Bevorzugt wird aber eine Einrichtung, die das Auftreten eines Temperaturgradienten vermeidet, indem die Beugungseinrichtung bzw. das gesamte Display aktiv temperaturgeregelt werden. Insoweit könnte also eine Temperaturkorrektur durch eine entsprechende Codierung im Lichtmodulator und/oder durch eine Regelung der Temperatur der Beugungseinrichtung (beispielsweise mittels Peltier-Effekts) erfolgen.created by a temperature gradient a false deflection angle, so can this within a diffraction order of the light modulator by a compensated for additional linear phase curve in the light modulator become. But preferred is a device that the occurrence avoids a temperature gradient by the diffraction device or the entire display is actively temperature controlled. in this respect So could a temperature correction by a corresponding Coding in the light modulator and / or by controlling the temperature the diffraction device (for example by Peltier effect) respectively.
Bei Verwendung einer Feldlinse, die im Strahlengang vor der Beugungseinrichtung vom Licht durchlaufen wird, führt dies dazu, dass Licht schräg in die Beugungseinrichtung eintreten kann, bzw. dass der Eintrittswinkel in die Beugungseinrichtung räumlich variiert. Für eine Feldlinse mit konstanten optischen Eigenschaften ist andererseits dieser Einfallswinkel bekannt und zeitlich konstant. Dies kann für eine Kompensation genutzt werden.at Using a field lens in the beam path in front of the diffraction device traversed by the light, this causes light can enter obliquely into the diffraction device, or that the entrance angle into the diffraction device spatially varied. For a field lens with constant optical properties On the other hand, this angle of incidence is known and constant over time. This can be used for compensation.
Beruht die Phasenmodulation in der Beugungseinrichtung auf einem doppelbrechenden Material, so ist zu beachten, dass sich für einen schrägen Durchgang die effektive Doppelbrechung ändert. Bei gleicher Dicke des Phasenmodulators bzw. der Beugungseinrichtung würde also ein schräg auftreffender Lichtstrahl eine andere Phasenmodulation erfahren als ein senkrecht auftreffender Lichtstrahl. Eine Änderung der Phasenmodulation durch Ansteuerung ist nur bedingt möglich. Bei einer zeilenförmig aufgebauten Beugungseinrichtung kann man beispielsweise eine Änderung des Einfallswinkels von links nach rechts nicht ohne weiteres über eine Ansteuerspannung kompensieren.is based the phase modulation in the diffraction device on a birefringent Material, so it should be noted that for an oblique Passage changes the effective birefringence. At the same Thickness of the phase modulator or the diffraction device would So an obliquely incident light beam another phase modulation experienced as a vertically incident light beam. A change the phase modulation by activation is only possible to a limited extent. In a line-shaped diffraction device For example, you can change the angle of incidence from left to right not readily via a drive voltage compensate.
Möglich ist jedoch, eine vorgebbare und unveränderliche Dickenvariation in der phasenmodulierenden Schicht vorzusehen. So würde für eine zeilenförmig aufgebaute Beugungseinrichtung die Dicke der LC Schicht von der Mitte bis mindestens zum linken und rechten Rand leicht zunehmen oder abnehmen, typischerweise um 10 Prozent bei 20 Grad schrägem Einfall des Lichtes. Wenn zwei gekreuzte Beugungseinrichtungen nacheinander angeordnet werden, gibt es allerdings auch einen variablen schrägen Einfall des Lichtes von der ersten auf die zweite Beugungseinrichtung. In der Regel wird in horizontaler Richtung ein größerer Trackingbereich benötigt als in vertikaler Richtung. Es ist also vorteilhaft, die Beugungseinrichtung für die vertikale Richtung im Strahlengang zuerst anzuordnen, da dann die Auftreffwinkel auf die nachfolgende Beugungseinrichtung für die horizontale Richtung kleiner sind als bei der umgekehrten Anordnung.Possible however, is a definable and unchangeable thickness variation in the phase modulating layer. So would for a line-shaped diffraction device the thickness of the LC layer from the middle to at least the left and right edge slightly increase or decrease, typically around 10 percent at 20 degrees oblique incidence of light. If two crossed diffraction devices are arranged one after the other, However, there is also a variable oblique idea the light from the first to the second diffraction device. In the rule becomes larger in the horizontal direction Tracking area needed as in the vertical direction. It So is advantageous, the diffraction device for the vertical Direction in the beam path to arrange first, because then the impact angle on the following diffraction device for the horizontal Direction are smaller than in the reverse arrangement.
Zum schrägen Lichteinfall auf die Beugungseinrichtung wird folgendes ausgeführt: in Ablenkrichtung könnte der Auftreffwinkel auch durch die Ansteuerspannung der Beugungseinrichtung kompensiert werden. Bei einem solchen Lichteinfall kann es prinzipiell zu einem Übersprechen eines Lichtstrahls zu einem Nachbarpixel der Beugungseinrichtung kommen. Das Übersprechen kann verringert werden, indem die Schichtdicke des LC reduziert wird, beispielsweise durch Verwendung von Materialien mit hoher Doppelbrechung. Bei bekanntem schrägem Winkel kann dies prinzipiell durch strukturierte Elektroden auf beiden Substraten und/oder eine versetzte Anordnung von Elektroden auf beiden Substraten der Beugungseinrichtung kompensiert werden.To the oblique incidence of light on the diffraction device is following executed: in deflection could the angle of incidence also by the drive voltage of the diffraction device be compensated. In such a light incidence it can in principle to a crosstalk of a light beam to a neighboring pixel the diffraction device come. Crosstalk can be reduced be reduced by the layer thickness of the LC, for example by using materials with high birefringence. At known oblique angle, this can be done in principle by structured Electrodes on both substrates and / or a staggered arrangement compensated by electrodes on both substrates of the diffraction device become.
Weiterhin könnte eine Kompensation eines schrägen Durchgangs durch die Beugungseinrichtung aufgrund des ggf. vorgesehenen Bauteils zur Realisierung der Feldlinsenfunktion dadurch erfolgen, dass die Dicke der LC-Schicht der Beugungseinrichtung entsprechend angepasst ist oder dass beide Substrate der Beugungseinrichtung entsprechend versetzt angeordnete Elektroden aufweisen. Dies ist deshalb möglich, da das Bauteil, welches die Feldlinse realisiert, an jedem Ort des Bauteils eine vorgebbare und daher bekannte Winkelablenkung des das Bauteil durchlaufenden Lichts aufweist. Insoweit ist der Einfallswinkel für eine vorgebbare Position auf der Beugungseinrichtung bekannt.Farther could be a compensation of an oblique passage by the diffraction device due to the possibly provided component to realize the field lens function by the fact that the Thickness of the LC layer of the diffraction device adapted accordingly is or that both substrates of the diffraction device accordingly having staggered electrodes. This is therefore possible because the component, which realizes the field lens, at each location of the Component a predetermined and therefore known angular deflection of the the component has passing light. In that regard, the angle of incidence for a predeterminable position on the diffraction device known.
Bezüglich der Ansteuerung der Beugungseinrichtung sei folgendes angemerkt: üblicherweise gibt es in einem TFT Display einen Transistor je Pixel, der auch im Pixel untergebracht ist. Bei einem kleinen Pixelpitch, wie er bei der Beugungseinrichtung in der Größenordnung von 2 μm vorgesehen sein kann, sind die Transistoren normalerweise breiter als die einzelnen Zeilen oder Spalten. Mit Hilfe einer versetzten Auffächerung an den Rändern des Displays können die Ansteuerschaltungen mit Hilfe von TFT (Thin Film Transistor) auf dem Substrat untergebracht werden. Alternativ können auf das Substrat Schaltkreise in CoG-Technologie (Chip an Glass) aufgebracht werden, um die Elektroden anzusteuern.In terms of the control of the diffraction device should be noted the following: usually there it in a TFT display one transistor per pixel, which is also in the pixel is housed. At a small pixel pitch, as in the case of Diffraction device in the order of 2 microns can be provided, the transistors are usually wider as the individual rows or columns. With the help of a staggered Fanning at the edges of the display can the driving circuits by means of TFT (Thin Film Transistor) be accommodated on the substrate. Alternatively you can on the substrate Circuits in CoG technology (Chip on Glass) be applied to drive the electrodes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beugungseinrichtung derart ausgebildet, dass mit der Beugungseinrichtung eine vorgebbare gitterförmige Beugungsstruktur einstellbar bzw. einschreibbar ist, welche sich lediglich in eine Richtung erstreckt. Mit anderen Worten handelt es sich bei der in die Beugungseinrichtung eingeschriebenen Beugungsstruktur um lediglich eine lineare Gitterstruktur. Diese Gitterstruktur kann binäre oder diskrete oder kontinuierliche Verläufe oder abschnittsweise Mischformen davon aufweisen.According to one preferred embodiment is the diffraction device designed such that with the diffraction device a predetermined grid-shaped diffraction structure adjustable or inscribable is, which extends only in one direction. With others Words are in the inscribed in the diffraction device Diffraction structure around only a linear lattice structure. These Lattice structure can be binary or discrete or continuous Have gradients or sections of mixed forms thereof.
Bevorzugt ist die Beugungseinrichtung derart ausgebildet, dass die mit der Beugungseinrichtung einstellbare Beugungsstruktur in der Periodizität veränderbar ist.Prefers the diffraction device is designed such that the with the Diffraction device adjustable diffraction structure in the periodicity changeable is.
In konstruktiver Hinsicht könnte die Beugungseinrichtung im Wesentlichen linear ausgebildete und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Elektroden aufweisen, welche an einem ersten Substrat angeordnet sind. Die Elektroden könnten also streifenförmig ausgebildet sein. Die Beugungseinrichtung könnte ein zweites Substrat aufweisen, welches von dem ersten Substrat beabstandet angeordnet ist. Das zweite Substrat könnte eine flächenförmige Elektrode oder mehrere im Wesentlichen linear ausgebildete und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Elektroden aufweisen. Falls das zweite Substrat mehrere im Wesentlichen linear ausgebildete und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Elektroden aufweist, könnten diese Elektroden zu den linear ausgebildeten Elektroden des ersten Substrats im Wesentlichen gegenüberliegend oder mit einem vorgebbaren lateralen Versatz angeordnet sein. Die Ausrichtung der Elektroden beider Substrate wäre im Wesentlichen parallel.In In terms of design, the diffraction device could be used in the Essentially linear and substantially parallel to each other arranged electrodes which on a first substrate are arranged. The electrodes could thus be strip-shaped be educated. The diffraction device could be a second Substrate which is spaced from the first substrate is arranged. The second substrate could be a sheet-like Electrode or a plurality of substantially linearly formed and im Have substantially parallel to each other arranged electrodes. If the second substrate is a plurality of substantially linearly formed and having electrodes arranged substantially parallel to one another, could these electrodes to the linear electrodes of the substantially opposite or first substrate be arranged with a predetermined lateral offset. The alignment the electrodes of both substrates would be substantially parallel.
Damit
mit den Elektroden der Lichtmodulationsvorrichtung eine elektrische
Feldverteilung realisiert werden kann, mit welcher beispielsweise
im Wesentlichen ein Sägezahn-Verlauf – vergleichbar
zu der Darstellung aus
Vergleichbar zu der Anordnung der auf dem mindestens einen Substrat angeordneten Elektroden sind vorzugsweise die Elektroden der Zwischenelektrodenschicht im Wesentlichen linear ausgebildet, im Wesentlichen parallel zueinander und in einer vorgebbaren Richtung ausgerichtet. Hierbei könnten die Elektroden der Zwischenelektrodenschicht eine Gitterperiode aufweisen, die im Wesentlichen der Gitterperiode der auf einem Substrat angeordneten Elektroden entspricht.Comparable to the arrangement of arranged on the at least one substrate Electrodes are preferably the electrodes of the intermediate electrode layer formed substantially linearly, substantially parallel to each other and aligned in a predeterminable direction. This could be the electrodes of the interelectrode layer have a grating period which substantially corresponds to the grating period of a substrate arranged electrodes corresponds.
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen
einem Substrat und einer benachbarten Zwischenelektrodenschicht
und/oder zwischen zwei benachbarten Zwischenelektrodenschichten
vorgebbar. Dieser Abstand könnte einem Bruchteil des Abstands
zweier benachbarter Elektroden oder einem Bruchteil der Gitterperiode
der Elektroden des Substrats oder der Zwischenelektrodenschicht
entsprechen. So könnten beispielsweise die Breite der Elektroden
quer zur Längsrichtung der Elektroden 1 μm, der
Abstand zwischen zwei benachbarten Elektroden 1 μm, der
Abstand zwischen dem ersten Substrat und der hierzu benachbarten Zwischenelektrodenschicht
0,5 μm, der Abstand zwischen der Zwischenelektrodenschicht
und der hierzu benachbarten Zwischenelektrodenschicht ebenfalls 0,5 μm
betragen. Insoweit ist in diesem Beispiel der Abstand zwischen einem
Substrat und einer benachbarten Zwischenelektrodenschicht bzw. zwischen zwei
benachbarten Zwischenelektrodenschichten kleiner als der Abstand
zwischen zwei benachbarten Elektroden, er entspricht nämlich
der Hälfte dieses Wertes und könnte noch kleiner
sein.In
a preferred embodiment, the distance between
a substrate and an adjacent intermediate electrode layer
and / or between two adjacent intermediate electrode layers
predetermined. This distance could be a fraction of the distance
two adjacent electrodes or a fraction of the grating period
the electrodes of the substrate or the interelectrode layer
correspond. For example, the width of the electrodes
transverse to the longitudinal direction of the
Grundsätzlich könnten die linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden des ersten und/oder zweiten Substrats und/oder einer Zwischenelektrodenschicht in einer vorgebbaren Richtung ausgerichtet sein. Hierbei könnten die linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden des ersten und/oder zweiten Substrats und/oder einer Zwischenelektrodenschicht im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein. Hierzu wird bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lichtmodulationsvorrichtung sichergestellt werden müssen, dass die in den unterschiedlichen Schichten bzw. an den Substraten angeordneten Elektroden jeweils zueinander parallel ausgerichtet sind.In principle, the electrodes of the first and / or second substrate and / or of an intermediate electrode layer which are formed linearly and arranged parallel to one another could be aligned in a predeterminable direction. In this case, the linearly formed and mutually parallel electrodes of the first and / or second Subst rats and / or an intermediate electrode layer may be aligned substantially parallel to each other. For this purpose, it must be ensured in the production of the light modulation device according to the invention that the electrodes arranged in the different layers or on the substrates are each aligned parallel to one another.
Die Elektroden des ersten und/oder zweiten Substrats sind für das verwendete Licht transparent ausgebildet. Das erste und/oder das zweite Substrat ist für das verwendete Licht transparent ausgebildet. Vorzugsweise entspricht der Brechungsindex der Elektroden im Wesentlichen dem Brechungsindex des Substrats. Mit anderen Worten werden das Elektrodenmaterial und das Substratmaterial derart ausgewählt bzw. sind derart ausgestaltet, dass diese im Wesentlichen denselben Brechungsindex aufweisen. Dies ist insbesondere für das Licht der verwendeten Wellenlängen vorgesehen.The Electrodes of the first and / or second substrate are for the light used formed transparent. The first and / or the second substrate is transparent to the light used educated. The refractive index of the electrodes preferably corresponds essentially the refractive index of the substrate. In other words For example, the electrode material and the substrate material are selected or are designed such that they are essentially the same Have refractive index. This is especially for the Light of the wavelengths used.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat und/oder zwischen einem Substrat und einer hierzu benachbarten Zwischenelektrodenschicht und/oder zwischen zwei benachbarten Zwischenelektrodenschichten ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein Material angeordnet, mit welchem lokale Änderungen des Brechungsindexes für mindestens eine Polarisationsrichtung des Lichts durch Einstellen einer das Material beeinflussenden Steuergröße erzielbar ist. Bei der das Material beeinflussenden Steuergröße könnte es sich um elektrische Spannungen oder um elektrischen Strom handeln, wodurch die einzelnen Elemente des Materials sich in ihrer Ausrichtung und/oder in ihrer optischen Eigenschaft entsprechend ändern. So könnte das Material Flüssigkristalle oder eine Polymerschicht – insbesondere eine Polyimidschicht – mit Flüssigkristallen oder mit länglich ausgebildeten Nano-Partikeln aufweisen. Insbesondere könnten die Nano-Partikel metallische Kohlenstoff-Nano-Röhrchen (Carbo Nano Tubes) oder Nano-Partikel aufweisen, welche eine permanente elektrische Dipolverteilung aufweisen. Es könnten auch Nano-Partikel verwendet werden, welche eine belibige Form aufweisen, welche für das verwendete Licht doppelbrechend ausgestaltet sind und welche sich durch beispielsweise ein elektrisches Feld in ihrer räumlichen Orientierung ausrichten lassen.Between the first and second substrates and / or between a substrate and a thereto adjacent intermediate electrode layer and / or between two adjacent intermediate electrode layers is according to a preferred embodiment, a material arranged with which local changes in refractive index for at least a polarization direction of the light by adjusting a Material influencing tax variable achievable is. In the case of the material influencing control variable It could be electrical or electrical Act electricity, causing the individual elements of the material itself change accordingly in their orientation and / or in their optical property. So the material could be liquid crystals or a Polymer layer - in particular a polyimide - with Liquid crystals or elongated Have nano-particles. In particular, the nano-particles could be metallic Carbon nanotubes (Carbo Nano Tubes) or nano-particles having a permanent electrical dipole distribution. It could also be used nano-particles, which have a belibige shape, which for the used Light birefringent are configured and which by, for example an electric field in its spatial orientation align.
Falls die Lichtmodulationsvorrichtung mindestens eine Zwischenelektrodenschicht aufweist, könnte das Material eine relativ stabile und geeignet ausgebildete Polymerschicht mit Flüssigkristallen oder mit länglich ausgebildeten Nano-Partikeln in Zwischenräumen der Polymerschicht aufweisen, auf welcher bei der Herstellung unmittelbar die Elektroden der Zwischenelektrodenschicht aufgebracht werden. Gegebenenfalls muss die Polymerschicht mit einer dünnen Schutzschicht beschichtet werden, bevor die Elektroden der Zwischenelektrodenschicht auf diese Schutzschicht aufgebracht werden können, um zu verhindern, dass das elektrisch leitende Material, welches die Elektroden der Zwischenelektrodenschicht bildet in die Polymerschicht eintritt. Alternativ könnte das Material eine flexible oder zähflüssige transparente Schicht mit darin eingemischten bzw. darin versehenen Nano-Partikeln aufweisen.If the light modulation device at least one intermediate electrode layer has, the material could be a relatively stable and suitably formed polymer layer with liquid crystals or with elongated nano-particles in intervals the polymer layer on which in the production directly the electrodes of the intermediate electrode layer are applied. Optionally, the polymer layer with a thin Protective layer to be coated before the electrodes of the inter-electrode layer can be applied to this protective layer to prevent the electrically conductive material, which is the electrodes the intermediate electrode layer forms enters the polymer layer. Alternatively, the material could be a flexible or viscous transparent Layer with or mixed therein nano-particles exhibit.
Die länglich ausgebildeten Nano-Partikel könnten beispielsweise in Form von metallischen Ellipsoiden realisiert sein, welche eine Größe aufweisen, die kleiner als λ/2n ist. λ ist hierbei die Wellenlänge des verwendeten Lichts und n ist der Brechungsindex des Mediums bzw. des Materials, in welchem die metallischen Ellipsoide eingebettet sind. Insoweit würden die metallischen Ellipsoide und das Einbettungsmedium das oben genannte Material darstellen. Die metallischen Ellipsoide weisen einen elektrischen Dipol auf. Freie Elektronen des Dipols können im elektrischen Feld, welches vom einfallenden Licht induziert wird, in einer Belegungsrichtung senkrecht zur Hauptachse des Dipols nicht schwingen. In einer Bewegungsrichtung parallel zur Hauptachse des Dipols hingegen können die Elektronen eines metallischen Ellipsoids schwingen; wodurch einen Plasmonen-Resonanz begründet wird. Insoweit stellen im Wesentlichen parallel ausgerichtete metallische Ellipsoide eine Anisotropie dar. Bei geeigneter Konzentration der metallischen Nano-Partikel in dem umgebenden Medium kann eine Doppelbrechung durch die metallischen Ellipsoide und deren Einbettungsmedium realisiert werden, welche von der Ausrichtung der metallischen Ellipsoide abhängt. Eine vergleichbare Wirkungsweise liegt bei metallischen Carbo Nano Tubes vor, deren Geometrie über Prozessparameter bei der Herstellung einstellbar sind. Die Länge der metallischen Carbo Nano Tubes wird ebenfalls kleiner als λ/2n gewählt. In vergleichbarer Weise könnten auch Metallmoleküle gleicher Größenordnung mit zwei sich in ihrer Länge deutlich unterscheidenden Hauptachsen verwendet werden.The elongated nano-particles could, for example be realized in the form of metallic ellipsoids, which is a Have a size smaller than λ / 2n is. λ is the wavelength of the used Light and n is the refractive index of the medium or of the material, in which the metallic ellipsoids are embedded. in this respect would the metallic ellipsoids and the embedding medium represent the above material. The metallic ellipsoids have an electric dipole. Free electrons of the dipole can in the electric field, which is induced by the incident light, not in a direction perpendicular to the main axis of the dipole swing. In a direction of movement parallel to the main axis of the In contrast, dipoles can be the electrons of a metallic one Ellipsoids swing; thus establishing a plasmon resonance becomes. In that regard, essentially parallel aligned metallic Ellipsoid anisotropy dar. With appropriate concentration of Metallic nano-particles in the surrounding medium can undergo birefringence realized the metallic ellipsoids and their embedding medium which depends on the orientation of the metallic ellipsoids. A comparable mode of action is metallic Carbo Nano Tubes whose geometry over process parameters in the Manufacturing are adjustable. The length of the metallic Carbo Nano Tubes is also chosen smaller than λ / 2n. In a similar way, metal molecules could of equal magnitude with two in theirs Length significantly different major axes are used.
Im Konkreten könnten zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat und/oder zwischen einem Substrat und einer hierzu benachbarten Zwischenelektrodenschicht und/oder zwischen zwei benachbarten Zwischenelektrodenschichten Flüssigkristalle angeordnet sein, welche in ihrer Ausrichtung dadurch beeinflussbar sind, dass an den Elektroden eine vorgebbare elektrische Spannung angelegt wird. Die Elektroden des ersten und/oder des zweiten Substrats weisen vorzugsweise jeweils Isolationsschichten auf, so dass die Flüssigkristalle nicht im elektrischen Kontakt mit den Elektroden stehen. Die Isolationsschicht ist ebenfalls derart auszuwählen, dass der Brechungsindex weitgehend an den der Elektroden und/oder an den des Substrats angepasst ist und dass die Isolationsschicht für das verwendete Licht transparent ist. Hierbei könnten mit der Isolationsschicht eventuell vorliegende Höhenunterschiede ausgeglichen werden, welche durch das Aufbringen des Elektrodenmaterials auf dem im Wesentlichen planaren Substrat verursacht werden. Letztendlich könnte die Isolationsschicht ebenfalls eine im Wesentlichen planare Oberfläche zu der Schicht der Flüssigkristalle bilden.Concretely, liquid crystals could be arranged between the first and the second substrate and / or between a substrate and an intermediate electrode layer adjacent thereto and / or between two adjacent intermediate electrode layers, which crystals can be influenced in their orientation by applying a specifiable electrical voltage to the electrodes , The electrodes of the first and / or the second substrate preferably each have insulating layers, so that the liquid crystals are not in electrical contact with the electrodes. The insulating layer is also to be selected such that the refractive index is largely matched to that of the electrodes and / or to that of the substrate, and that the insulation layer for the light used is transparent. In this case, it would be possible to compensate for any height differences which may be caused by the application of the electrode material on the substantially planar substrate with the insulating layer. Finally, the insulating layer could also form a substantially planar surface to the layer of liquid crystals.
Für eine Beugungseinrichtung auf Basis von Flüssigkristallen kann diese beispielsweise ähnlich aufgebaut sein, wie ein ECB-SLM (ECB = Electrically Controlled Birefringence). Üblicherweise liegt dabei in Abwesenheit eines elektrischen Feldes eine Orientierung der Flüssigkristalle weitgehend parallel zum Substrat durch Oberflächenkräfte vor. In dieser Ebene parallel zum Substrat wird bei der Herstellung (zum Beispiel durch mechanisches Reiben) eine Richtung vorgegeben. Hierzu könnte eine Schicht vorgesehen sein, mit welcher die Flüssigkristalle vororientiert werden können, beispielsweise durch das mechanische Einbringen (z. B. durch Bürsten) entsprechender Vertiefungen.For a diffraction device based on liquid crystals For example, this can be similar in structure to a ECB-SLM (ECB = Electrically Controlled Birefringence). Usually lies in the absence of an electric field an orientation the liquid crystals largely parallel to the substrate Surface forces. Parallel in this plane to the substrate during manufacture (for example, by mechanical Rubbing) one direction. For this purpose, a layer could be provided be with which the liquid crystals are preoriented can, for example, by the mechanical introduction (eg by brushing) corresponding wells.
Bevorzugt erfolgt im Fall einer Beugungseinrichtung mit linienförmigen Elektroden die Ausrichtung der LC Moleküle an der Oberfläche eines Substrats parallel zur Längsrichtung der Elektroden, da dann schärfere Übergänge in der LC Orientierung zwischen benachbarten Elektroden beim Anlegen einer Spannung möglich sind.Prefers takes place in the case of a diffraction device with linear Electrodes the alignment of the LC molecules on the surface a substrate parallel to the longitudinal direction of the electrodes, because then sharper transitions in the LC Orientation between adjacent electrodes when creating a Tension are possible.
Für eine Anordnung, die auf Ansteuerung von Flüssigkristallen basiert, bei der die Abmessung der Elektroden in der gleichen Größenordnung ist, wie die Dicke der LC Schicht die für eine Phasenmodulation von 2π benötigt wird, kann der Fall auftreten, dass die Ansteuerung der LC über die einzelnen Elektroden nicht völlig unabhängig voneinander erfolgt. Beispielsweise kann der Phasenwert, der an einer bestimmten Position in der Beugungseinrichtung realisiert wird, nicht nur von der Spannung an einer Elektrode, sondern auch von der Spannung an mindestens einer Nachbarelektrode abhängen.For an arrangement based on activation of liquid crystals based, wherein the dimension of the electrodes in the same order of magnitude is how the thickness of the LC layer is for a phase modulation required by 2π, the case may occur the activation of the LC via the individual electrodes is not completely independent of each other. For example For example, the phase value realized at a certain position in the diffraction device will, not only from the voltage on an electrode, but also depend on the voltage on at least one neighboring electrode.
Im
Gegensatz zu einem Phasen-SLM, bei dem in der Regel für
jedes Pixel unabhängig eine Ansteuerung zur Realisierung
eines Phasenwertes für dieses Pixel erfolgt, wird daher
in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, zur Realiserung von
Blaze Gittern unterschiedlicher Periode, die Spannungswerte jeweils
eines Satzes von Elektroden, die einer Gitterperiode entsprechen,
einmalig so zu ermitteln, dass sie den gewünschten Phasenverlauf
ergeben. Diese Spannungswerte können z. B. in gespeicherter
Form für die Ansteuerung bereit gehalten werden. Hierzu
kann insbesondere eine Anordnung der Elektroden an den gegenüberliegenden Substraten
hilfreich sein, wie sie in
Mit
der Beugungseinrichtung werden insbesondere Beugungsstrukturen erzeugt,
mit welchen lokale Phasenänderungen des mit den Beugungsstrukturen
der Beugungseinrichtung wechselwirkenden Lichts realisiert werden
können (Phasengitter). Es könnte problematisch
sein, kleine Perioden der Beugungsstrukturen zu realisieren, da
gegebenenfalls nur wenige Elektroden auf engem Raum angeordnet sind,
beispielsweise nur 5, um für einen bestimmten Betriebszustand
eine vorgebbare Phaseneinstellung der Beugungseinrichtung einzustellen. Ein
bevorzugtes Beispiel einer Beugungsstruktur bzw. einer vorgebbare
Phaseneinstellung ist ein Sägezahnprofil, welches beispielsweise
mit der LC-Schicht der Beugungseinrichtung realisiert werden kann.
Dies ist in
Werden
die Elektroden sehr breit ausgestaltet, d. h. beispielsweise das
Tastverhältnis von 0,5 auf 0,8 angehoben, so dass die Elektroden
80% der Periode einnehmen, so würde zwar eine weniger stufenförmige
Phasenrampe realisiert werden können, aber der Bereich
des 2π-(Phasen)-Sprunges bzw. 2π-Stufe, welche
mit dem Bezugszeichen PS in
Eine
vergrabene, in der Ebene E2 angeordnete
zweite Schicht von transparenten Elektroden
Im
Bereich der möglichst linear ansteigenden Flanke der sägezahnförmigen
Phasenstufe werden die Elektroden
Der Vorteil einer zweiten Elektrodenkammstruktur, die vergraben ist, liegt darin, dass an der Grenze der Auflösung der beispielsweise verwendeten Kontaktkopie-Lithographie Linienbreiten verwendet werden können, die beispielsweise doppelt so breit sind, wie die Linienbreiten, die verwendet werden müssten, wenn beider Elektrodenkammstrukturen in einer gemeinsamen Ebene liegen würden.Of the Advantage of a second electrode comb structure buried lies in the fact that on the border of the dissolution of the example used contact copy lithography line widths are used can, for example, be twice as wide as the Line widths that would have to be used if both Electrode comb structures would lie in a common plane.
Die
Ebene am oberen – in
Mit anderen Worten ist bevorzugt vorgesehen, dass an mindestens einem Substrat der Beugungseinrichtung Elektroden in mindestens zwei unterschiedlichen und zu einer Oberfläche des Substrats parallelen Ebenen angeordnet sind. Die in den unterschiedlichen Ebenen angeordneten Elektroden können lateral zueinander versetzt angeordnet sein. Die Ausmaße der Elektroden und/oder deren Abstände untereinander können sich unterscheiden oder weitgehend gleich sein.With In other words, it is preferably provided that at least one Substrate of the diffraction device electrodes in at least two different and planes parallel to a surface of the substrate are arranged. The arranged in the different levels Electrodes can be arranged laterally offset from each other be. The dimensions of the electrodes and / or their distances with each other can differ or largely be equal.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Elektroden der Beugungseinrichtung derart beschaltet, dass sich eine elektrische Feldverteilung in der Beugungseinrichtung einstellt, mit welcher sich zumindest bereichsweise eine sägezahnförmige Brechungsindexverteilung mit einer vorgebbaren Periodizität ergibt. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass bezüglich einer Richtung die nebeneinander angeordneten Elektroden mit jeweils unterschiedlichen elektrischen Spannungen beaufschlagt werden.According to one Particularly preferred embodiment, the electrodes the diffraction device connected such that an electric Field distribution in the diffraction device adjusts, with which at least partially a sawtooth Refractive index distribution with a predeterminable periodicity results. This can be achieved, for example, in that with respect to a Direction of the juxtaposed electrodes, each with different electrical voltages are applied.
Dementsprechend ergibt sich zwischen den zwei Substraten der Beugungseinrichtung ein elektrisches Feld, mit welchem das zwischen den zwei Substraten angeordnete Material derart beeinflusst werden kann, dass sich ein sägezahnförmiger Brechungsindexverlauf einstellt. Hierbei handelt es sich um einen aktiven Zustand, in welchem zwei- und/oder dreidimensionale Bildinhalte erzeugt werden.Accordingly results between the two substrates of the diffraction device an electric field, with which the between the two substrates arranged material can be influenced such that a set sawtooth refractive index profile. This is an active state in which two and / or three-dimensional image content are generated.
Weiterhin könnte vorgesehen sein, dass zur Vorbereitung eines anderen aktiven Zustands, in welchem die Beugungseinrichtung eine andere Beugungsstruktur aufweist, die Elektroden der Beugungseinrichtung derart beschaltet werden, dass sich eine elektrische Feldverteilung in der Beugungseinrichtung einstellt, mit welcher sich eine im Wesentlichen homogene Brechungsindexverteilung ergibt. Hierzu könnten jeweils benachbarte Elektroden eines Substrats mit jeweils elektrischen Spannungen unterschiedlicher Vorzeichen beaufschlagt werden, so dass die elektrischen Feldlinien von einer beispielsweise positiv geladenen Elektrode zu den beiden benachbarten negativ geladenen Elektroden – und nicht zu der gegenüberliegend angeordneten Elektrode des anderen Substrats – verlaufen. Dementsprechend ergibt sich eine elektrische Feldverteilung, deren elektrische Feldlinien einen relativ kleinen Winkel bezogen zur Oberfläche des Substrats aufweisen, so dass in einem mittleren Bereich zwischen den zwei Substraten sich resultierende elektrische Feldlinien ergeben, welche im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der beiden Substrate ausgerichtet sind. Hierbei handelt es sich um einen inaktiven Zustand, in welchem keine zwei- und/oder dreidimensionale Bildinhalte dargestellt werden. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise das zwischen den zwei Substraten angeordnete Material sehr schnell in einen definierten neutralen Zustand überfuhrt werden, aus welchem das Material wieder in einen aktiven Zustand verbracht werden kann, in welchem eine andere Beugungsstruktur realisiert wird.Farther could be provided that in preparation for another active state in which the diffraction device is another Diffraction structure, the electrodes of the diffraction device be connected so that an electric field distribution in the diffraction device, with which a substantially homogeneous refractive index distribution results. Could do this respectively adjacent electrodes of a substrate, each with electrical Voltages of different signs are applied, so that the electric field lines of an example positively charged Electrode to the two adjacent negatively charged electrodes - and not to the oppositely disposed electrode of the other substrate - run. Accordingly, results an electric field distribution whose electric field lines a relatively small angle relative to the surface of the substrate have, so that in a middle area between the two substrates resulting electric field lines, which essentially aligned parallel to the surfaces of the two substrates are. This is an inactive state in which no two- and / or three-dimensional image contents are displayed. This can advantageously arranged between the two substrates Material very quickly converted into a defined neutral state from which the material is returned to an active state can be, in which realizes another diffraction structure becomes.
Damit zum Realisieren einer hohen Bildwiederholrate für den nächsten aktiven Zustand eine vorgebbare Beugungsstruktur bzw. Brechungsindexverteilung sehr schnell eingestellt werden kann, werden gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bereits bei dem Einstellen einer im Wesentlichen homogenen Brechungsindexverteilung die Elektroden der Beugungseinrichtung derart beschaltet, dass sich eine elektrische Feldverteilung ergibt, welche die als Nächstes zu erzeugende Brechungsindexverteilung vorbereitet. Dies könnte beispielsweise dadurch erzielt werden, dass an Stellen, an welchen ein großer Brechungsindexunterschied bzw. ein Phasensprung erfolgen soll, die dort angeordneten Elektroden jeweils mit einer entsprechenden Spannung beaufschlagt werden, so dass an diesen Stellen – schon in dem inaktiven Zustand – eine entsprechende Brechungsindexverteilung vorbereitet wird bzw. sich schon teilweise einstellt.In order to to realize a high refresh rate for the next one active state a predetermined diffraction structure or refractive index distribution can be set very quickly, according to a preferred embodiment already in the setting a substantially homogeneous refractive index distribution the electrodes the diffraction device connected such that an electric Field distribution yields the ones to be generated next Refractive index distribution prepared. This could be, for example be achieved in that at places where a large refractive index difference or a phase jump should take place, the electrodes arranged there each be subjected to a corresponding voltage, so that in these places - already in the inactive state - a appropriate refractive index distribution is prepared or already partially stops.
Damit eine Beugungsstruktur schnell eingestellt werden kann, werden die Elektroden der Beugungseinrichtung im zeitlichen Verlauf jeweils mit einer zunächst erhöhten elektrischen Spannung beaufschlagt, als dies zum Einstellen der zu erzeugenden Brechungsindexverteilung erforderlich ist. Die elektrische Spannung wird danach jeweils auf Werte eingestellt, welche zum Einstellen der zu erzeugenden Brechungsindexverteilung erforderlich ist.In order that a diffraction structure can be adjusted quickly, the electrodes of the diffraction device are each subjected to an initially increased electrical voltage over time, as is necessary for setting the refractive index distribution to be generated. The electrical voltage is then set to values that are used to set the Refractive index distribution is required.
Vorzugsweise ist in Ausbreitungsrichtung des Lichtwellenfelds der Beugungseinrichtung eine weitere Beugungseinrichtung nachgeordnet. In der weiteren Beugungseinrichtung ist eine Beugungsstruktur einer Periodizität einstellbar, welche eine vorgebbare Richtung oder Struktur aufweist, die sich von der vorgebbaren Richtung oder Struktur der Periodizität einer eingestellten Beugungsstruktur der dem Lichtmodulator nachgeordneten (ersten) Beugungseinrichtung unterscheidet. Hierdurch kann eine Betrachternachführung in einer anderen Richtung erfolgen, als das mit der ersten Beugungseinrichtung möglich ist.Preferably is in the propagation direction of the light wave field of the diffraction device downstream of a further diffraction device. In the further diffraction device is a diffraction structure of a periodicity adjustable, which has a predeterminable direction or structure that differs from the predeterminable direction or structure of the periodicity a set diffraction structure of the light modulator downstream differs (first) diffraction device. This allows an observer tracking take place in a different direction than that possible with the first diffraction device is.
Die zwei Beugungseinrichtungen könnten derart zueinander angeordnet sein, dass die vorgebbare Richtung oder die Struktur der Periodizität der Beugungsstruktur der (ersten) Beugungseinrichtung im Wesentlichen senkrecht zu der vorgebbaren Richtung oder Struktur der Periodizität der Beugungsstruktur der weiteren Beugungseinrichtung steht. Im Konkreten könnte die erste und die zweite Beugungseinrichtung jeweils ein Substrat mit im Wesentlichen linear ausgebildeten, im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten und in einer vorgebbaren Richtung ausgerichteten Elektroden aufweisen. Die zwei Beugungseinrichtungen sind derart zueinander angeordnet, dass die linear ausgebildeten Elektroden der ersten Beugungseinrichtung im Wesentlichen senkrecht zu den linear ausgebildeten Elektroden der zweiten Beugungseinrichtung ausgerichtet sind. Die Elektroden der beiden Beugungseinrichtungen können hierbei in im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Ebenen liegen.The two diffraction devices could be arranged in such a way to each other be that the predeterminable direction or the structure of the periodicity the diffraction structure of the (first) diffraction device substantially perpendicular to the predeterminable direction or structure of the periodicity the diffraction structure of the further diffraction device is. In the concrete The first and the second diffraction device could respectively a substrate of substantially linear design, substantially arranged parallel to each other and in a predeterminable direction having aligned electrodes. The two diffraction devices are arranged to each other such that the linear formed Electrodes of the first diffraction device substantially perpendicular to the linearly formed electrodes of the second diffraction device are aligned. The electrodes of the two diffraction devices can in this case arranged in substantially parallel to each other Layers lie.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind die im Wesentlichen linear
ausgebildeten und im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Elektroden
der Beugungseinrichtung in einem Winkel relativ zur Horizontalen
derart ausgerichtet, dass sich eine Lichtverteilung des an der Beugungseinrichtung gebeugten
Lichts in einer Betrachterebene ergibt, welche ein Auftreten von
Lichtintensitäten in Betrachteraugen, die benachbart zu
Betrachteraugen mit einem Sichtbarkeitsbereich liegen, weitgehend
unterdrückt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung,
wenn die erfindungsgemäße Lichtmutationsvorrichtung
für ein Display zur Darstellung holographischer dreidimensionaler
Bildinhalte eingesetzt wird, welches nach den in der
Der Lichtmodulator und/oder die Beugungseinrichtung weist entlang mindestens einer Richtung eine periodische Struktur mit einer vorgebbaren Periodizität auf. Der Lichtmodulator weist in der Regel eine matrixförmige Struktur auf, d. h. eine Gitterstruktur in zwei unterschiedlichen Richtungen. Die Beugungseinrichtung weist bevorzugt eine periodische Struktur in lediglich einer Richtung auf. Im Konkreten ist vorgesehen, dass der Lichtmodulator und die Beugungseinrichtung eine periodische Struktur mit einer vorgebbaren Periodizität aufweisen. Die Periodizität der Beugungseinrichtung ist kleiner als die Periodizität des Lichtmodulators oder die Periodizität der Beugungseinrichtung ist gleich der Periodizität des Lichtmodulators. Die Periodizität der Beugungseinrichtung könnte beispielsweise um einen Faktor kleiner als die Periodizität des Lichtmodulators sein, der einen Wert aufweist, der in einem Bereich zwischen 2 und 150 liegt.Of the Light modulator and / or the diffraction device points along at least one direction a periodic structure with a predeterminable periodicity on. The light modulator usually has a matrix-shaped Structure on, d. H. a lattice structure in two different Directions. The diffraction device preferably has a periodic structure in only one direction. In concrete terms, it is envisaged that the light modulator and the diffraction device a periodic Having structure with a predetermined periodicity. The periodicity of the diffraction device is less than the periodicity of the light modulator or the periodicity the diffraction device is equal to the periodicity of Light modulator. The periodicity of the diffraction device could, for example, be smaller by a factor than the periodicity of the light modulator having a value which is in one Range is between 2 and 150.
Die Beugungseinrichtung weist einzelne Beugungselemente auf, in welche binäre, diskrete oder kontinuierliche Werte einstellbar sind. Diesen Werten könnten insbesondere eingestellte Orientierungen der Flüssigkristalle entsprechen, welche entsprechende Phasenänderungen des das jeweilige Beugungselement der Beugungseinrichtung durchlaufenden Lichts bewirken. Die eingestellten bzw. eingeschriebenen Werte der Beugungselemente der Beugungseinrichtung bilden die Beugungsstruktur. Ein Beugungselement könnte insbesondere eine Elektrode und das bei dieser Elektrode angeordnete LC Material sein.The diffraction device has individual diffraction elements into which binary, discrete or continuous values can be set. These values could correspond in particular to adjusted orientations of the liquid crystals which cause corresponding phase changes of the light passing through the respective diffraction element of the diffraction device. The set or Inscribed values of the diffraction elements of the diffraction device form the diffraction structure. In particular, a diffraction element could be an electrode and the LC material arranged at this electrode.
Eine Feldlinsenfunktion für das Display könnte dadurch erzielbar sein, dass vorgebbare Phasenterme in die Beugungseinrichtung eingeschrieben werden.A Field lens function for the display could thereby be achievable that predetermined phase terms in the diffraction device be enrolled.
Alternativ oder zusätzlich könnte ein fokussierendes optisches Bauteil vorgesehen sein, mit welchem eine Feldlinsenfunktion für das Display realisiert werden kann. Das fokussierende optische Bauteil könnte in Form eines Bragg Gitters vorgebbarer Eigenschaft ausgeführt sein.alternative or additionally could be a focusing optical Component be provided with which a field lens function for the display can be realized. The focusing optical component could be in the form of a Bragg grid predeterminable property be executed.
Wie bereits angedeutet, könnte eine Temperaturkompensation vorgesehen sein, welche eine aktive Temperaturregelung mit mindestens einem Temperatursensor und mindestens einem thermodynamischen Element – beispielsweise ein Peltier-Element – aufweist. Ein Peltier-Element kann dabei lokal zur Kühlung, zur Erwärmung und/oder zur Temperaturmessung (U(T)) eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Temperaturkompensation durch das Einschreiben eines vorgebbaren Phasenverlaufs in den Lichtmodulator realisiert werden.As already indicated, could be a temperature compensation be provided, which an active temperature control with at least a temperature sensor and at least one thermodynamic element - for example a Peltier element - has. A Peltier element can doing locally for cooling, heating and / or for temperature measurement (U (T)) are used. Alternatively or in addition could be a temperature compensation by registered mail realized a predetermined phase profile in the light modulator become.
Ein vorgebbarer Ablenkwinkel für Licht unterschiedlicher Wellenlängen wäre auch dann einstellbar, wenn der Lichtmodulator und die Beugungseinrichtung zeitsequentiell mit Licht unterschiedlicher Wellenlänge beleuchtet werden. Synchron hierzu wird eine auf die aktuell verwendete Wellenlänge des Lichts abgestimmte Beugungsstruktur in die Beugungseinrichtung eingeschrieben. Dies kann für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erfolgen, so dass eine Farbdarstellung der Bildinhalte mit dem Display möglich ist.One predefinable deflection angle for light of different wavelengths would be adjustable even if the light modulator and the diffraction device is time-sequential with light of different wavelengths be illuminated. Synchronous to this one will be used on the currently used Wavelength of light tuned diffraction structure in the diffraction device inscribed. This can be for the three Basic colors red, green and blue take place, giving a color representation the image content is possible with the display.
Bevorzugt ist die Beugungseinrichtung benachbart zum Lichtmodulator angeordnet. Eine gegebenenfalls vorgesehene weitere Beugungseinrichtung ist benachbart zur ersten Beugungseinrichtung angeordnet. Benachbart in diesem Zusammenhang ist insbesondere so zu verstehen, dass keine weitere optische Komponente zwischen Lichtmodulator und Beugungseinrichtung bzw. zwischen den beiden Beugungseinrichtungen angeordnet ist oder dass die jeweiligen Komponenten in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind. Mit in räumlicher Nähe könnte ein Abstandsbereich von 0 bis 10 mm bezeichnet werden. Es ist auch denkbar, dass zumindest zwei der folgenden Komponenten als Sandwich ausgestaltet sind: der Lichtmodulator, die Beugungseinrichtung und die weitere Beugungseinrichtung. In diesem Fall ist beim Herstellungsprozess die eine Komponente unmittelbar an die andere Komponente angebaut worden. Einzelne Komponenten des Sandwichs könnten ein gemeinsames Bauteil aufweisen, insbesondere ein Substrat. In das Sandwich könnte auch das die Feldlinsenfunktion realisierende Bauteil integriert sein.Prefers the diffraction device is arranged adjacent to the light modulator. An optionally provided further diffraction device is arranged adjacent to the first diffraction device. Adjacent In this context, it should be understood in particular that none another optical component between the light modulator and the diffraction device or between the two diffraction devices is arranged or that the respective components are in close proximity are arranged to each other. With in close proximity could be a distance range of 0 to 10 mm. It is also conceivable that at least two of the following components designed as a sandwich: the light modulator, the diffraction device and the other diffraction device. In this case, the manufacturing process one component directly attached to the other component Service. Individual components of the sandwich could be one Have common component, in particular a substrate. In the Sandwich could also implement the field lens function Be integrated component.
Bezüglich
eines Displays ist die eingangs genannter Aufgabe durch die Lehre
des Anspruchs 32 gelöst. Demgemäß ist
ein erfindungsgemäßes Display gekennzeichnet durch
eine Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 31. Das Display ist derart ausgestaltet, dass stereoskopische Bildinhalte
und/oder stereoskopische Multi-View-Bildinhalte und/oder holographische
Bildinhalte darstellbar sind. Ein solches Display (3D-Display) ist
also in der Lage, dreidimensionale Bildinhalte für die menschliche
Wahrnehmung dreidimensional darzustellen. Hinsichtlich der möglichen
Ausgestaltungen der Lichtmodulationsvorrichtung wird zur Vermeidung
von Wiederholungen auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung
verwiesen.In terms of
a display is the task given by the teaching
of
Für 3D-Displays ist es vorteilhaft, eine Umschaltung zwischen einem 3D-Modus und einem 2D-Modus realisieren zu können, wobei im 2D-Modus herkömmliche zweidimensionale Bilddaten übertragen bzw. dargestellt werden können.For 3D displays, it is advantageous to switch between a 3D mode and a 2D mode to realize where transmit conventional two-dimensional image data in 2D mode or can be displayed.
Grundsätzlich ist es für das erfindungsgemäße 3D-Display denkbar, die Betrachternachführung beizubehalten, und bezüglich des dargestellten Inhalts die Information für die 3D-Szene durch einen 2D-Bildinhalt zu ersetzen. Vorteilhaft wäre jedoch eine Umschaltung zu einem 2D-Display in der Weise zu realisieren, dass ein ortsfester großer Betrachterbereich vorliegt und keine Nachführung (Tracking) eines kleinen Betrachterfensters an die momentane Augenposition des Betrachters erforderlich ist.in principle it is for the inventive 3D display conceivable to maintain the viewer tracking, and re of the displayed content, the information for the 3D scene by replacing a 2D image content. Would be advantageous However, to realize a switch to a 2D display in the way that a stationary large viewer area is present and no tracking of a small observer window is required to the current eye position of the viewer.
Es werden daher zwei Möglichkeiten der 3D-2D-Umschaltung vorgeschlagen:
- (a) Es ist eine zusätzliche optische Einrichtung vorgesehen, welche in dem Aufbau und in der Form ein schaltbares streuendes Medium umfasst. Im inaktiven bzw. ausgeschalteten Zustand ist das Medium transparent. Im eingeschalteten Zustand wirkt das Medium streuend. Als schaltbares Streumedium kommen beispielsweise Polymer Dispersed Liquid Crystals (PDLC) in Frage. Die zusätzliche optische Einrichtung könnte auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Displays angeordnet sein, sozusagen als letzte optische Komponente des Displays. Im aktiven Zustand der optischen Einrichtung wäre die Beugungseinrichtung zu deaktivieren. Hierdurch wäre der 2D-Modus des 3D-Displays realisiert. Falls die optische Einrichtung deaktiviert und die Beugungseinrichtung aktiviert ist, befindet sich das 3D-Display im 3D-Modus. Bei dieser Möglichkeit ist daher eine zusätzliche Komponente im Aufbau erforderlich.
- (A) An additional optical device is provided, which comprises in the structure and in the form of a switchable scattering medium. When inactive or switched off, the medium is transparent. When switched on, the medium has a scattering effect. Suitable switchable scattering medium are, for example, polymer-dispersed liquid crystals (PDLC). The additional optical device could be arranged on the side of the display facing the observer, so to speak as the last optical component of the display. In the active state of the optical device, the diffraction device would be deactivated. This would realize the 2D mode of the 3D display. If the optical device is deactivated and the diffraction device is activated, the 3D display is in 3D mode. With this possibility, therefore, an additional component is under construction required.
Die zweite bevorzugte Möglichkeit ist:
- (b) Die Beugungseinrichtung selbst wird zwischen zwei Betriebsmodi umgeschaltet. In dem einen Betriebsmodus (3D-Modus) wird die Beugungseinrichtung derart angesteuert, dass sie auf eine gezielte Position Licht ablenkt. In dem anderen Betriebsmodus (2D-Modus) wird die Beugungseinrichtung derart angesteuert, dass sie eine streuende Funktion aufweist. Dazu wird eine codierte Diffusorfunktion verwendet. Dies kann beispielsweise durch eine zufällige Phasenverteilung oder auch durch eine gezielt optimierte Phasenverteilung realisiert werden, die anstelle eines regelmäßigen Gitters durch entsprechende Ansteuerung in der Beugungseinrichtung eingestellt wird. Werden zwei gekreuzte Beugungseinrichtungen verwendet, so wird die erste zur horizontalen und die zweite zur vertikalen Streuung verwendet.
- (b) The diffraction device itself is switched between two modes of operation. In the one operating mode (3D mode), the diffraction device is driven in such a way that it deflects light to a specific position. In the other operating mode (2D mode), the diffraction device is driven in such a way that it has a scattering function. For this a coded diffuser function is used. This can be realized for example by a random phase distribution or by a specifically optimized phase distribution, which is adjusted instead of a regular grid by appropriate control in the diffraction device. If two crossed diffraction devices are used, the first is used for horizontal and the second for vertical dispersion.
In
holografischen Displays werden Full-Parallax-Hologramme oder Single-Parallax-Hologramme
verwendet. Single-Parallax-Hologramme stellen eine Vereinfachung
bezüglich des Berechnungs- bzw. Codierungsaufwandes dar.
Single-Parallax-Hologramme erlauben unter anderem die Verwendung einer
Beleuchtungseinrichtung, die nur in Codierungsrichtung bzw. Parallaxrichtung
kohärent ist. In der einen Richtung (der Codierungsrichtung)
kann ein Betrachterfenster erzeugt werden, in einer anderen Richtung
(senkrecht dazu) ein Sweet Spot, vergleiche beispielsweise hierzu
Eine Beugungseinrichtung zur Betrachternachführung benötigt in der Regel kohärentes Licht. Dabei ist es jedoch nicht erforderlich, dass Kohärenz über die gesamte Fläche der Beugungseinrichtung vorliegt. Es ist für die Funktion der Beugungseinrichtung vielmehr ausreichend, wenn die Kohärenz über einige Perioden des Gitters vorliegt.A Diffraction device required for viewer tracking usually coherent light. It is not that requires coherence over the entire area the diffraction device is present. It is for the function Rather, the diffraction device is sufficient if the coherence over some Periods of the grid is present.
Es wird also vorgeschlagen, eine Beleuchtungseinrichtung (unter Nutzung des bekannten van-Cittert-Zernike Theorems) in ihren Abmessungen, Eigenschaften und insbesondere in ihrem Winkelspektrum bezüglich der Verteilung der Pointing-Vektoren des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts derart zu gestalten, dass zur Betrachternachführung bei einer Single-Parallax-Hologramm-Codierung senkrecht zur Codierungsrichtung mit einer Beugungseinrichtung partielle Kohärenz vorliegt, derart, dass mehrere Gitterperioden der Beugungseinrichtung noch weitgehend räumlich kohärent zueinander beleuchtet werden, aber unterschiedliche Pixel des SLM weitgehend inkohärent zueinander sind. Hiermit kann die Betrachternachführung kohärent durchgeführt werden, aber weiterhin ein Sweet Spot erzeugt werden.It is therefore proposed, a lighting device (under use the well-known van-Cittert-Zernike theorem) in their dimensions, Properties and in particular in their angle spectrum regarding the distribution of the pointing vectors emitted by the illumination device Make light so that the viewer tracking in a single-parallax hologram coding perpendicular to the coding direction with there is partial coherence of a diffraction device, such that multiple grating periods of the diffraction device still largely spatially coherently illuminated to each other but different pixels of the SLM are largely incoherent to each other. This allows the viewer tracking be carried out coherently, but continue to do so Sweet spot to be generated.
Bei einem Pixelpitch des SLM von beispielsweise 50 μm und einem Pitch der Beugungseinrichtung von 2 μm, wäre es beispielsweise möglich, ca. 25 Gitterperioden der Beugungseinrichtung kohärent zu beleuchten, aber benachbarte Pixel des SLM weitgehend inkohärent zu beleuchten.at a pixel pitch of the SLM of, for example, 50 microns and a Pitch of the diffraction device of 2 microns, it would be for example, possible, about 25 grating periods of the diffraction device coherently, but adjacent pixels of the SLM largely incoherent to illuminate.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Lichtmodulationsvorrichtung ist die eingangs genannte Aufgabe durch die Lehre des Patentanspruches 35 gelöst. Demgemäß dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31. Das Herstellungsverfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a) Beschichten eines ersten Substrats mit Elektroden,
- b) Aufbringen einer Materialschicht auf einer Oberfläche des ersten Substrats,
- c) Aufbringen eines zweiten, mit Elektroden beschichteten Substrats, wobei die zwei Substrate derart zueinander ausgerichtet werden, dass die linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden des ersten Substrats im Wesentlichen parallel zu den linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden des zweiten Substrats ausgerichtet sind.
- a) coating a first substrate with electrodes,
- b) applying a layer of material on a surface of the first substrate,
- c) applying a second electrode-coated substrate, wherein the two substrates are aligned such that the linearly formed and mutually parallel electrodes of the first substrate are aligned substantially parallel to the linearly formed and arranged parallel to each other electrodes of the second substrate.
Im Schritt b) könnte beispielsweise ein dünner Polymerfilm auflaminiert werden, der Flüssigkristalle oder Carbon Nano Tubes oder metallische elliptische Nanopartikel enthält.in the Step b) could be, for example, a thin polymer film be laminated, the liquid crystals or carbon nano Tubes or metallic elliptical nanoparticles contains.
Gemäß Schritt e) könnte nun eine weitere Materialschicht, beispielsweise ein weiterer Polymerfilm, auflaminiert werden.According to step e) could now another layer of material, for example another polymer film to be laminated.
Weiterhin könnten die weiteren Verfahrensschritte vorgesehen sein:
- d) nach Schritt b) wird eine Elektroden aufweisende Zwischenelektrodenschicht auf die Materialschicht aufgebracht,
- e) auf der Zwischenelektrodenschicht wird eine weitere Materialschicht aufgebracht.
- d) after step b) an electrode electrode having intermediate electrode layer is applied to the material layer,
- e) on the intermediate electrode layer, a further material layer is applied.
Die Schritte d) und e) können mindestens ein weiteres mal ausgeführt werden.The Steps d) and e) can be performed at least once more become.
Hierbei könnte das erste Substrat und die mindestens eine Zwischenelektrodenschicht derart zueinander ausgerichtet werden, dass die linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden des ersten Substrats im Wesentlichen parallel zu den linear ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Elektroden der Zwischenelektrodenschicht ausgerichtet sind.in this connection could be the first substrate and the at least one inter-electrode layer be aligned with each other so that the linear formed and electrodes of the first substrate arranged parallel to one another essentially parallel to the linear and parallel arranged electrodes of the intermediate electrode layer are aligned.
Zum Aufbringen von Elektroden auf ein Substrat gemäß Verfahrensschritt a) oder auf eine Materialschicht gemäß Verfahrensschritt d) könnte ein ”Lift off” Prozess verwendet werden. Alternativ hierzu könnten Elektroden dadurch aufgebracht werden, dass ein elektrisch leitender Film aus einer Flüssig- oder Gas-Phase auf das Substrat oder auf die Materialschicht abgeschieden wird. Ein Photoresist wird auflaminiert, aufgeschleudert, oder auch aufgesprüht. Der Photoresist wird mit einem streifenförmigen Muster belichtet. Die Belichtung kann z. B. in Kontaktkopie erfolgen. Die Streifen können auch in Form eines Zweistrahlinterferenzmusters erzeugt werden. Der belichtete Photoresist wird z. B. mit KOH entwickelt (AZ Hoechst). Die frei liegenden Linien der leitenden Schicht werden mit einer Lösung weggeätzt. Der restliche, d. h. stehengebliebene Photoresist wird mit Remover entfernt. Die Lücken zwischen den Elektroden könnten gefüllt werden, indem z. B. ein nichtleitendes, hinreichend transparentes Material aus der Flüssig- oder Gas-Phase abgeschieden wird.For applying electrodes to a substrate according to method step a) or to a material layer according to method step d), a "lift Off "process to be used. Alternatively, electrodes could be deposited by depositing an electrically conductive film of liquid or gas phase onto the substrate or onto the material layer. A photoresist is laminated, spin-coated or even sprayed on. The photoresist is exposed with a striped pattern. The exposure can z. B. done in contact copy. The strips can also be produced in the form of a two-beam interference pattern. The exposed photoresist is z. B. developed with KOH (AZ Hoechst). The exposed lines of the conductive layer are etched away with a solution. The remainder, ie remaining photoresist is removed with Remover. The gaps between the electrodes could be filled by z. B. a non-conductive, sufficiently transparent material from the liquid or gas phase is deposited.
Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten
Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung
zeigen jeweils in einer schematischen DarstellungIt
Now there are different ways of teaching the present
Invention in an advantageous manner and further develop.
On the one hand is subordinate to the
In den Fig. sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same or similar components with the same Reference number marked.
In
Zwischen
dem ersten Substrat
Die
Elektroden
Die
erste und die zweite Beugungseinrichtung
Der
Lichtmodulator
Die
Elektroden
Bei
den in den
Das
Display, welches eine in den
Die
Elektroden
Die
Alternativ
zu der in
In
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally be particularly noted that the above discussed Embodiments only for the description of the claimed Doctrine serve, but not on the embodiments limit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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