用于显示二和/或三维图像内容的显示器的光调制器装置的制作方法

专利名称：用于显示二和/或三维图像内容的显示器的光调制器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制器装置。该光调制器装置包含光调制器和控制单元。根据在光调制器上的位置，实质上平行的光波场的相位和/或振幅可以被光调制器改变。光调制器可由控制单元控制。本发明还涉及一种显示器和一种光调制器装置的制造方法。
背景技术：
全息显示器包含现有技术中公知的具有像素矩阵排列的空间光调制器(SLM)。例如，有可以改变或调制与SLM相互作用的光的相位或振幅或两者都改变或调制(即复值) 的光调制器。仅作为一个例子，参考根据WO 2005/060270A1的自动立体显示器(ASD)，其取决于当前的眼睛位置，分别检测到至少一个观察者当前的眼睛位置并向观察者左眼和右眼偏转的立体象。这是通过底板关闭装置实现的。至于全息显示器，参考WO 2006/066919A1或 WO 2006/0272^Α1给出一些例子。在这种全息显示器的傅立叶平面生成较高的衍射级。这些衍射级之间的距离与显示器的SLM的像素间距，即，光调制器的周期性结构之间的中心到中心的距离，相互成比例。对于具有观察者窗口的全息显示器，衍射级必须至少包含这个观察者窗口的尺寸。因此要选择SLM的像素间距以与观察者窗口的期望尺寸相匹配。由于观察者窗口仅比眼睛瞳孔的直径稍大些，因而像素间距相对较大，典型值介于30 μ m到 50 μ m之间。此外，然而，如果将观察者的一只眼睛置于观察者窗口中，全息重建将仅仅变得可见。因此，观察者只好待在固定位置，或观察者窗口不得不跟踪到观察者眼睛的当前位置。 为此，需要提供一种眼睛检测装置和一种光束跟踪装置。现有技术中的光束跟踪装置，例如在TO 2006/119920A1中描述的光源跟踪装置或在WO 2008/142108A1中描述的电润湿单元跟踪装置，既复杂又昂贵。现有技术还已知实现物镜功能，物镜可以作为单独的单元提供，也可以集成在跟踪装置中。这个物镜功能用于将显示器的不同位置的光聚焦至观察者平面上的所需位置。 例如，Z跟踪，即在显示器轴向上跟踪观察者窗口(即当观察者眼睛向显示器移动或远离显示器移动时)，需要可变的物镜功能。然而，也可以通过软件方式实现光束跟踪，即通过可变编码的方式，例如像WO 2006/066906A1中所描述的。根据该方法，根据具体情况，除了全息图，还将线性相位剖面在SLM的像素中编码。然而，可以合理使用的通过编码进行跟踪的角范围还受到SLM的间距的限制。通常，在采用该方法时跟踪范围可包含若干个衍射级，所跟踪的观察者窗口的亮度根据各较高衍射级降低的亮度而降低。因而，合理的跟踪范围通常包括一个或最多两到三个衍射级。通常，也可以使用具有较小像素间距的SLM。观察者在全息显示器前合理的运动范围需要几度的角。尽管这将需要几微米范围内的间距。例如，间距为英寸显示器将导致大约400亿个像素，这对于制造、寻址和实时全息信息的计算机化生成是不可行的。

发明内容
因此，本发明的目的是提供并进一步发展一种光调制器装置、一种显示器和一种制造上述类型的光调制器装置的方法，以克服前述的问题。具体说，本发明公开一种容易实现的跟踪全息显示器观察者窗口或跟踪自动立体显示器的最佳位置或多视角显示器光束偏转的方法和装置。关于光调制器装置，本发明的目的是通过权利要求1中的教导解决的。本发明进一步的优选实施例和改进由从属权利要求限定。根据本发明，一种上述类型的光调制器装置的特征在于，在光波场的传播方向，光调制器之后是至少一个衍射装置。这个衍射装置包含可变衍射结构。这个衍射结构衍射已由光调制器通过可预先设定的方式调制了的光波场。根据本发明，最初已经发现可以通过以下方式特别地实现对至少一个观察者窗口的跟踪，即，在光波场的传播方向上，光调制器之后设置含可变衍射结构的衍射装置。这可以用于根据观察者当前眼睛的位置改变衍射装置的衍射结构，这样衍射装置生成光调制器影响过的光波场的限定的较高衍射级或者其通过衍射方式向观察者当前眼睛位置偏转光束。已经受到光调制器影响的光波场的周期性重现在各个衍射级被生成。衍射装置的衍射结构由控制单元设置或控制，这样被光调制器影响的光波场的重现，即观察者窗口的重现， 也生成于观看显示器的观察者当前眼睛位置。因此，观察者能够根据WO 2006/066919A1中所描述的原理在视觉上感知写入光调制器的信息。通常，衍射装置的衍射结构能够包含任意的周期性结构。在这里，尤其能想到的是二维光栅结构。衍射装置的衍射结构优选为一维光栅结构或锯齿结构。可以在衍射装置中实现实质上垂直的一维线性光栅结构，以生成水平偏转的周期性重现或衍射级。由于衍射装置也适于修改光波场的相位，从而局部地偏转光波场的各部分，衍射装置还可以称为相位偏转器。通常，可以在衍射装置中实现具有可预置的与水平线成角度的一维线性光栅结构。衍射装置的衍射结构应包含实质上处于所使用的光的波长级别中的光栅周期或周期性距离或梯度。因此，通常考虑包含200nm到30 μ m范围内的值的光栅周期。在这方面，衍射装置的作用不完全是衍射通过衍射装置的光。特别地，如果光栅周期处于10 μ m以上的范围内，例如，衍射装置的作用还来自于调制光的相位的元件。知道了这一点，就可以在此背景下看出和理解下面的衍射装置。最好提供两个衍射装置，其中一个衍射装置仅实现垂直偏转，另一个偏转装置仅实现水平偏转。这两个偏转装置设计为类似于在所使用光的波长为O到的许多步骤中具有可控相位调制的像素化元件形式的相位调制SLM，但是这样像素仅排列成行或列。因此，可以在一维或一个方向(水平或垂直)实现非常细微的结构，以便可以实现小的像素间距(或小的光栅周期)，以获得大的跟踪角度范围。在其他维度中(垂直或水平)，像素实质上连续地位于整个衍射装置的高度或宽度(该衍射装置也可以实现相位偏转器或相控阵的功能)。选择在细微结构方向上的像素间距，与用于照明的光的波长以及用于这些波长的所需角度范围相匹配。在仅需要水平跟踪的显示器中，例如，可以只使用一个衍射装置。进一步地，为了扩大跟踪角度或为了通过不同方法实现水平和/或垂直偏转，通常可以将衍射装置和其他跟踪装置相结合。在此背景下，术语“水平”和“垂直”应当以概括的方式理解为代表两个大致相互垂直定向的维度。通常，整个跟踪装置还可以转动，这样一个跟踪方向是正45°对角线，而另一个跟踪方向是负45°对角线。总体上，所有由相位调制光调制器已知的功能性原理也可以用于偏转装置。下面的实施例将示例性地说明基于用液晶方式进行相位调制的偏转装置。由于细微结构仅在一个维度或方向上，偏转装置的制造和寻址最好远低于例如可以是用于矩阵排列(电润湿单元阵列)的液态单元的复杂性。例如，屏幕对角线为M英寸且最小光栅结构(光栅周期)为2μπι的显示器中，实现水平方向衍射的衍射装置将仅有 265，000像素，实现垂直方向衍射的衍射装置更少，即150，000像素。在这里，像素的数量低于具有VGA分辨率的水平和垂直的像素化光调制器的像素。具有固定衍射结构的二进制光栅，例如偏振光栅，具有大幅度延长的固定光栅周期，从而实现实质上固定的偏转角。相反地，可变可控衍射装置通过用相位跳跃和可写入衍射装置形式设计的多套或一套衍射结构改变相位跳跃和/或线性相位剖面的坡度的量化值(即数值)，能够在非常精细的步骤中可变地控制通过衍射装置的光的偏转角或衍射角。首先，例如，可以计算出连续线性增加或减少的相位剖面，其对应于限定的正或负的偏转角。然后，衍射结构中各像素位置的相位值计算出模数2 π。将与这个计算值相差最小的可用相位跳跃(量化值)写入衍射结构的各像素。计算模数2π自动确保光波前的连续相位剖面。还可以考虑将衍射装置相位值的计算类推到闪耀光栅中。基于观察者窗口所需的横向位置以及其到显示器的距离，确定偏转角，以从显示器或光调制器上某个位置将光向观察者窗口偏转。计算出闪耀光栅，其光栅周期对应于所需的偏转角；这是使用一般光栅等式得出的sin α +/-sin β = m λ /g其中α为入射光的角度，β为由光栅偏转的光的角度，m为衍射级。在闪耀光栅中，后面的m通常等于1。此外，λ为所使用光的波长，g为闪耀光栅的光栅常数。当入射光束和偏转光束位于直射的同侧时将使用等式左手边的正运算符号。如果不是这样，则采用负运算符号。扫描这个闪耀光栅，将与衍射装置像素间距对应的扫描点的距离和最终扫描值写入衍射装置。根据扫描定理，如果光栅周期g至少是衍射装置像素间距的2倍，可正确扫描闪耀光栅。g 彡 2p其中ρ为衍射装置的像素间距。如果满足此条件，通常可以以任何光栅周期实现闪耀光栅。这意味着可以在精细步骤(即小的跟踪步骤)中实现可调偏转角等于与具有衍射装置相位间距2倍的光栅周期的闪耀光栅所对应的最大角。理想的闪耀光栅将所有的光偏转到其第一级中。因此，理论上更高的级不会由闪耀光栅本身生成，而只能通过用衍射装置的像素间距扫描其而生成。假定是非理想的行为， 也可以生成进一步的闪耀级，请见例如下面关于温度补偿的解释。通常，衍射装置的较高级可以为了扩大跟踪范围而使用。这特别有可能用在单用户系统中。衍射装置的较高级将意味着使用小于衍射装置像素间距2倍的闪耀光栅的光栅周期。尽管违背扫描定理，衍射装置的较高级的光的一部分也将被偏转到所需位置。然而另外，通常在衍射装置的第零级还会出现观察者窗口的更亮的重复。给定衍射装置的十分小的间距，将这些级与眼睛间距相比更进一步地分开，以便它们不影响单独的用户。反之，可用许多不同的方法降低或抑制衍射装置的更高级，特别是在它们有干扰效应的应用中。为此，可以考虑使用例如像素切趾的方法，例如，如迄今未公开文件DE 10 2008 002 692. 1 或 PCT/EP2009/050476 中所描述的。在多用户系统中，也就是当跟踪单个观察者时出现的较高的级将打扰其他观察者的时候，特别需要抑制较高级。光调制器最好与两个单独的衍射装置相结合。在光调制器上编码全息图，其中光调制器具有相对较大的像素间距Π^^Π30μπιΧ30μπι)和水平的/垂直的像素矩阵。一个衍射装置用于水平跟踪，另一个衍射装置用于垂直跟踪。两个衍射装置中的每一个都具有精细间距(例如1 μ m)，但仅是一维结构。观察者的运动范围变得大约和其在更加复杂和昂贵的系统中一样大，该系统包含像素间距为例如1 μ mX 1 μ m和1600亿像素的单光调制器， 其利用编码方法进行跟踪。进一步地，通过考虑相应的相位项，如果可以，还考虑棱镜项，可以在衍射装置上至少部分地可变地控制物镜功能。物镜功能对应于在显示器或光调制器上各个横向位置上局部不同的偏转角。换句话说，它不是包含在衍射装置整个有效表面上实质上恒定的光栅周期的周期性结构，其在这里将被写入衍射装置。相反，其用于在衍射装置的整个有效表面写入光栅结构或衍射结构，包含在衍射装置的全部有效表面的可变光栅周期或衍射结构， 从而实现物镜功能。然后为了从光调制器或显示器的相对边缘到位于所用衍射级内的观察者所需的最大偏转角，必须选择足够小的衍射装置的像素间距。根据优选实施例，显示器还包含光学性能不变的物镜。这个物镜将光聚焦在平均观察者距离和中央横向观察者位置。它可以选择是折射型或衍射型，后者由例如充分确定尺寸和定位的布拉格光栅实现。在这种情况下，最好将衍射设备设置在光路中布拉格光栅的下游，因为布拉格光栅需要固定的入射角。在前一种情况下，可以将折射透镜选择性地设置在衍射装置的上游或下游。可以通过将代表额外透镜的相位项写入光调制器和/或至少一个衍射装置来实现沿着光轴方向跟踪观察者窗口，即沿着与光调制器表面垂直的方向(Z跟踪)。然后可以在至少一个衍射装置和光调制器中通过编码实现对显示器中提供的物镜的像差补偿。在该情况下，当在衍射装置和光调制器和光调制器中整合整个物镜功能时，在一定角度跟踪范围的衍射装置表面较大的像素间距将是必要的。必须指出，在这两种情况中任一一种情况下，不同于单纯的偏转(棱镜项)，球面透镜功能(例如整个物镜或附加Z跟踪物镜的相位项)或像差校正可能无法完全分裂成两个相互独立的水平和垂直的相位剖面。至于透镜功能，这可以由单球面透镜和两个交叉柱面透镜之间的差异的叙述看出。柱面透镜和球面透镜的相位剖面只在旁轴近似中，即对于小的透镜孔径对应。它们对于大的透镜来说是不同的。这意味着需要将光偏转到某个观察者位置的显示器的水平相位剖面可以是不同的，例如显示器的上边缘与其中央或其底部边缘相比，并且所需的垂直相位剖面可以是不同的，例如显示器的左边缘与其中央或其右边缘相比。然而，不是整个相位剖面都可以单独地由SLM代表，因为可明显编码的相位剖面的局部梯度与像素间距相互成比例，并且SLM通常具有相当大的像素间距。代表透镜功能或像差校正的相位剖面φ (x,y)最好如下分离φ (x,y) = Cp1(X) + cp2(y) + φ3(χ,γ)其中Cp1(X)为相位函数，其仅取决于横坐标，cp2(y)为相位函数，其仅取决于纵坐标。 将这些部分Cpi(X)和cp2(y)在衍射装置中编码或分别补偿水平和垂直衍射，并且将较小部分 (p3(x,y)在光调制器中编码或补偿。根据整个全息显示器装置的优选实施例，这个装置包括含有光波导的照明装置， 其中通过光波导传播的光通过放置在上面的体积光栅渐渐消失地耦合。这样的照明装置例如在DE 10 2009 028 984. 4和PCT/EP2010/058619中进行了描述。这种设置生成具有可指定偏振的实质上平行的光波场。这样的照明装置最好可以是非常平坦的设计。为此，该照明装置被设计和设置为使平行光波场向光调制器传播。光调制器可以制成其在传输或反射时调制光波场的光。此外，从光波场传播的方向看去，实现物镜功能的组件，例如布拉格光栅被设置在光调制器的下游。特别优选地是将照明装置设置在光调制器和衍射装置之间。在这种情况下，该照明装置可称为“正面光(frontlight)”。如果提供实现物镜功能的组件，那么将照明装置设置在光调制器和实现物镜功能的组件之间。在这个实施例中，光调制器是能够调制与其相互作用的光的相位的反射型光调制器。将λ/4的板或类似的光学元件设置在照明装置和光调制器之间，以便当它向光调制器传播时，λ /4板或类似的光学组件第一次将与照明装置耦合的光的偏振转动45度，并且在再次经过λ /4板或类似光学组件时被光调制器反射后再转动45度。因此，相比于与照明装置耦合的光，向照明装置传播的光总共被转动了 90 度，以便已经被光调制器反射的光可以实质上不受干扰地通过照明装置，特别是通过其体积光栅。照明装置，或者更确切地说，实现物镜功能的组件之后的是实现水平或垂直方向光的衍射的第一衍射装置。第一衍射装置之后的是实现垂直或水平方向光的衍射的第二衍射
直ο当然还可以使用背光形式的照明装置提供实质上平行的光，在这种情况下，背光通过透射式光调制器和两个衍射装置沿着光波场的传播方向。可将实现物镜功能的组件设置在照明装置和光调制器之间，或设置在光调制器和衍射装置之间。总体上，还可将衍射装置应用于自动立体显示器或传统的2D显示器，其中，出于安全原因，呈现的图像内容应当仅向观察者眼睛偏转或聚焦于观察者眼睛。作为先决条件，这样的显示器必须显示相干或部分相干照明。在衍射装置中补偿温度波动可能是必要的。由于电子组件和照明装置中热量的产生，显示器常常包含从其中央到其边缘的温度梯度。例如，当温度变化时，液晶(LC)材料的双折射减少。而且，LC材料的弹性常数改变，这影响在给定的电压下LC分子的定向。因而，温度变化会影响衍射装置的相位调制或衍射行为。尽管通常可以通过在水平和垂直像素化光调制器调节对像素的控制来补偿温度梯度，但在纯行或纯列型调制器或纯行或纯列型衍射装置中不存在这种可能性。这往往会导致风险，例如垂直定向的列，相比于列的上端和下端，列的中心的导致的是不同的相位调制。当然，这是不希望的。LC材料减少的双折射，例如将具有实际相位相对于目标相位成比例减少的结果。 这相当于高度错误的闪耀光栅，以至2 π跳跃是不正确的。这将导致生成更高的闪耀级。如果由于温度梯度而发生不正确的偏转角，那么这可以在光调制器的一个衍射级内由光调制器中另外的线性相位剖面进行补偿。然而，最好使用设计为规避温度梯度发生的装置，其中衍射装置或者整个显示器的温度被有效地控制。在这种情况下，通过相应地编码光调制器和/或控制衍射装置中的温度可以实现温度校准，例如，利用珀尔帖(Peltier) 效应。当在光路中使用和设置物镜以使光首先通过它，也就是说，使光在通过衍射装置之前首先通过它时，就可以达到光能够以斜角进入衍射装置的效果，也就是说，衍射装置的入射角空间变化。然而，此入射角是已知的并且在光学性能不变的物镜中暂时恒定。可将此用于补偿。如果衍射装置的相位调制是基于折射材料，必须指出的是，当光以斜角通过时，有效双折射改变。在相同厚度的相位调整光调制器或衍射装置，以斜角射向装置的光束相比于以直角射向装置的光束将得到不同的相位调制。通过修改控制值的方法只能在有限的范围改变相位调制。如果衍射装置是成行组成的，例如通过修改控制电压不容易补偿从左至右变化的入射角。然而，可以提供可预置的厚度不变的相位调制层梯度。在成行组织的衍射装置中， 如果光以20度角入射，LC层的厚度将从中心至少向左和右边缘稍微增大或减小，通常为 10%。如果将两个交叉的衍射装置一个接一个地设置，光也将以可变化的斜角从第一衍射装置照射到第二衍射装置。水平方向的所需的跟踪范围通常比垂直方向的更大。因此，最好将垂直方向的衍射装置在光路中优先设置，因为那样随后的水平方向衍射装置的入射角比两个装置反过来设置时更小。至于在衍射装置入射的倾斜方向而言，还可以通过更改衍射装置的工作电压在偏转方向补偿入射角。如果光以这样的角度入射，通常，光线会与衍射装置的邻近像素串扰。 在LC层的厚度减小的层中，可以将串扰最小化，例如，通过采用具有高双折射的材料。如果斜角是已知的，这通常可以由基板上的结构电极和/或衍射装置的基板上交错排列的电极进行补偿。进一步地，对通过衍射装置的斜角的补偿可由有可能提供的实现物镜功能的组件实现，其中，LC层的厚度适合衍射装置或衍射装置的两个基板具有交错排列的电极。这是有可能的，因为实现物镜功能的组件包含在任何位置可预置并因此已知的通过其中的光的角偏转。在这种情况下，对于衍射装置上的可预置位置，入射角是已知的。至于衍射装置的操作，TFT显示器的每个像素通常有一个晶体管，所述晶体管设置在该像素中。如果显示器有小的像素间距，可能的情况是衍射装置的间距是2 μ m，晶体管可以比各个行或列更宽。由于在显示板边缘的交错散开设计，基板上可以容纳具有薄膜晶体管(TFT)的控制电路。可选择地，为了控制电极，可将芯片直接制造在玻璃上(CoG)的电路应用于基板。根据优选实施例，将衍射装置设计为可预置光栅型衍射结构可以调整或写入仅在一维空间延伸的衍射装置。换句话说，写入衍射装置的衍射结构只是线性光栅结构。这个光栅结构可具有二进制或离散的或连续的轮廓或各部分混合的形式。最好将衍射装置设计为由衍射装置调整的衍射结构的周期是可变的。至于设计方面，衍射装置可包含放置在第一基板上的实质上平行的线性电极。电极因此可具有条纹形态。衍射装置的第一基板或一个基板可具有与基板上实质上平行的线性电极相隔离的平面电极。衍射装置可包含与第一基板设置有一段距离的第二基板。第二基板可具有平面电极和/或多个实质上平行的线性电极。如果第二基板包含多个实质上平行的线性电极，那么可将这些电极设置为实质上与第一基板的线性电极相对或与第一基板的线性电极有可预置的横向偏移量。两个基板电极的定向将是实质上相互平行的。根据优选实施例，为了使光调制器的电极能够实现电场分布，例如生成实质上的锯齿形轮廓并且具有几乎垂直下落边缘，在两个基板之间提供至少一个中间电极层，类似于图3所示。中间电极层包含电极。根据中间电极层的具体设计，可将电极放置在中间电极层的至少一个表面上。特别是最好在两个基板之间提供四个中间电极层。至少一个中间电极层最好与基板表面平行排列。可以将放置在基板上的两个电极和中间电极层的电极分别地电气性处理，从而实现限定的电位剖面，其变得尽可能接近两个基板之间特定或所需理想的电位剖面。相比于至少一个基板上电极的设置，中间电极层的电极实质上是线性形状，实质上互相平行设置并且朝向可预置的方向。在这里，中间电极层的电极可具有与设置在一个基板上的电极的光栅周期实质上相对应的光栅周期。根据优选实施例，可以指定基板和邻近的中间电极层之间的距离和/或两个邻近的中间电极层之间的距离。这个距离可以是两个邻近的电极之间的距离的一部分或是基板或中间电极层的电极的光栅周期的一部分。举一个例子，电极在纵向方向的电极宽度可以是lym，两个邻近的电极之间的距离可以是Ιμπι，第一基板和邻近的中间电极层之间的距离可以是0.5μπι，以及中间电极层和邻近的中间电极层之间的距离也可以是0.5μπι。在这种情况下，在这个例子中，基板和邻近的中间电极层之间的距离或两个邻近的中间电极层之间的距离比两个邻近的电极之间的距离小，即它只有一半大，甚至可以更小。通常，可以将第一和/或第二基板中的那些和/或中间电极层的那些平行线性电极朝向可预置的方向。进一步地，可以将第一基板的平行线性电极的朝向设置为与第二基板的平行线性电极的朝向成小于限定的角度，所述角度范围在0到90度之间。该角度最好有实质上0度的值。然而，该角度具有例如10度的值也可以是合理的。可以选择地或额外地，可以将一个基板的平行线性电极的朝向设置为与中间电极层的平行线性电极的朝向成小于限定的角度，所述角度范围在0到90度之间，但最好是0度。下面将进一步给出具体细节。根据优选实施例，基板或中间电极层的多个电极相结合形成段。将结合形成段的电极共同在衍射装置的至少一个操作情况下处理。这样的处理尤其可以包括在段的电极中实质上同时关闭或设置可预置电位。根据这个实施例，可以在每个基板或中间电极层提供多个段。这样的实施例尤其可以优选地用于与分段照明装置结合(扫描背光或扫描正面光)，其中各段(条纹形区域)被开启和关闭或顺序扫描。在这里，可能需要提供具有“扫描关闭”特征的衍射装置或光调制器，其同时具有分段照明装置的“开启，，和“关闭”操作。 衍射装置的第一基板的电极26，例如设置为与“关闭状态”的线性电极72 (可将其放置在第二基板上)成80度角，并且可将它们在五个单独的组中处理，如图19所示。此附图示以简化形式示出了第一基板(图19未示出)的电极沈与第二基板(图19未示出)的“关闭状态”电极72成90度，它们结合形成段74。参考图19，附图标记1到20和标注Upg表示可将不同可预置电压用于各个电极26。附图标记1到5和图19下部的标注Uoff表示可将共用电压用于段74的电极72。由于照明装置的扫描通常与将像素内容写入光调制器同时发生，最好将“关闭状态”的电极72分成段，该段可与将要写入的光调制器的段同步处理。因此，可以形成段的“关闭状态”电极72的最终区域，以使其被设置为实质上与照明装置的段的区域重叠。可选择地，可根据光调制器的随后写入和随后照明的段，将“关闭状态”的电极 72设计成和/或分成段。在关闭状态场驱动的光调制器中，还可将“关闭状态”线性电极设置为与照明装置的扫描方向平行，其用于防止“关闭状态”的电极72的F形梳状(F-comb) 结构(即“关闭状态”的电极72定向为与电极沈实质上垂直的结构)，例如图19所示。为了能够实现与基板表面(平面场)平行的电场组件的大绝对值，提供以下示例性的层结构第一基板I平面ITO电极I IOOnm电介质|可单独处理的线性电极沈| 50nm电介质I LC层，例如厚3 μ m I 50nm电介质|相对于电极洸转动80度并可在组74中处理的 “关闭状态”的电极72 I IOOnm电介质|平面ITO电极|第二基板(玻璃盖板)。在这里，可以将第一和/或第二基板的那些和/或中间电极层的那些实质上平行的线性电极定向为实质上相互平行。为此，在根据本发明制造光调制器时，必须确保设置在各个层或放置在各个基板上的电极始终相互绝对平行排列。第一和/或第二基板的电极对所使用的光是透明的。第一和/或第二基板对所使用的光是透明的。电极折射率最好与基板折射率实质上相同。换句话说，选择或提供电极材料和基板材料，以使它们显示出实质上相同的折射率。这是特别为所使用波长的光提供的。根据优选实施例，将能够通过调制影响材料的控制要素实现局部改变光偏振的至少一个朝向的折射率的材料设置在第一和第二基板之间，和/或基板和邻近的中间电极层之间，和/或两个邻近的中间电极层之间。影响材料的控制要素可以是电压或电流，其变化将相应改变该材料的各元件的定位和/或光学性能。材料可以包含，例如液晶或聚合物层， 特别是具有液晶或椭圆形纳米颗粒的聚酰亚胺层。特别地，纳米颗粒可包括金属碳纳米管或包含永久性电偶极子分布的纳米颗粒。进一步地，可使用任意形状的纳米颗粒显示对所使用光的双折射并可被空间定向，例如在电场内。如果光调制器装置具有至少一个中间电极层，材料可包括相对稳定和适当设计的聚合物膜，聚合物膜内的空间有液晶或椭圆形纳米颗粒，其中在生产过程中，将中间电极层的电极直接放置于这个聚合物膜上。如果有必要，为了防止中间电极层电极的导电材料扩散到聚合物膜，在将中间电极层的电极放置在这个聚合物膜上之前，聚合物膜可以涂上薄保护层。可选择地，材料可以是混入或包括纳米颗粒的弹性或高粘度透明层。例如，椭圆形纳米颗粒可以以小于λ/2η尺寸的金属椭球形式实现，其中λ是所使用光的波长，η是嵌入金属椭球的介质或材料的折射率。金属椭球和嵌入的介质将代表上述材料。金属椭球有电偶极。偶极的自由电子不能在垂直于由入射光引入的电场中偶极长轴的方向震荡。然而，在平行偶极长轴的方向，金属偶极的电子能够震荡，从而导致等离子共振。在这种情况下，实质上平行定向的金属椭球代表一种各向异性的形式。给定嵌入介质中的金属纳米颗粒的适当浓度，金属椭球和嵌入它们的介质可以实现双折射，所述双折射取决于金属椭球的定向。金属碳纳米管提供了类似的功能原理，其几何形状可通过改变生产过程中的工艺参数而相应地调整。金属碳纳米管的长度也选择小于λ/2η。类似地， 也可以使用两个长轴尺寸实质上不同的金属分子。特别地，可将液晶设置在第一基板和第二基板之间和/或基板和邻近的中间电极层之间和/或两个邻近的中间电极层之间，其中将可预设电压应用于电极会影响所述液晶的朝向。第一和/或第二基板的电极最好有绝缘层，以便液晶不会与电极发生电接触。绝缘层也应该选择折射率尽可能接近电极和/或基板的折射率，并且该绝缘层对所使用光是透明的。此外，绝缘层还可以用于平整由于将电极材料应用于实质上的平面基板而引起的任意高度差。最后，绝缘层还可以形成邻近液晶层的实质上平面的表面。对于基于液晶的衍射装置，后者例如可设计为类似于电控双折射率 SLM(ECB-SLM)。通常，在缺少电场时，液晶由于它们表面的力，被定向为实质上与基板平行。 朝向是在这个平行于基板的平面的生产过程中(例如通过机械摩擦)被确立的。为此，可以提供给予液晶优选朝向的层，例如，通过机械应用适当凹陷的方式(例如通过刷的方式)。在具有线性电极的衍射装置中，最好将LC分子定向在基板表面平行于电极纵向的方向，因为当施加电压时，这会使邻近电极间的LC的朝向状态更清晰地转变。在基于液晶控制的设置中，其中电极的尺寸与的LC层的厚度数量相同，其需要 2 π的相位调制，可能发生各电极不完全独立控制液晶的情况。例如，在衍射方向的某个位置实现的相位值不仅取决于施加于电极的电压，而且取决于施加于至少一个邻近的电极的电压。相对于相位调制SLM，通常对每个像素独立寻址，以使这个像素实现某个相位值， 在本发明实施例中提出实现不同周期的闪耀光栅，以确定与一个光栅周期对应一次的每套电极的电压值，以使它们生成所需的相位剖面。这些电压值可以保存在，例如寻址存储器中。图7所示的在对立基板的电极设置对此特别有帮助。衍射装置具体用于生成衍射结构，用该结构可以实现与衍射装置的衍射结构相互作用的光的局部相位的改变(相位光栅)。实现衍射结构的小周期可能是有问题的，因为只有少数电极，例如仅五个电极，可被设置在有限空间以实现衍射装置在某操作情况下的可预置相位设置。衍射装置或可预置相位设置的优选实例是锯齿形轮廓，其可通过例如衍射装置的液晶层实现。这显示在图8中。图8所示的电极设置相比于图5的电极设置，S卩，平面电极32设置在顶部，线性电极沈设置在平面E1对面(基板未在图8示出)。φ(Χ)是液晶层的示例性相位剖面，如果将一定电压分布以电极32的电势Uc施加于电极沈，其将为通过衍射装置的光获得。如果电极相当宽，例如如果电极空间比从0. 5提高到0. 8，以致电极占据周期的 80%，一方面将可能实现较少台阶的相位斜坡，但另一方面，图8中的字母PS代表的2 π相位移动或台阶的区域将比图8中显示的台阶更少。通常，这种形式的局部未分化且不可变化调整的光滑代表低通过滤器，即它降低了仍可代表的合成可变相位光栅的最高空间频率。透明电极M的埋入的第二层，其设置在平面氏中，并且其包含例如与第一电极层相同的距离和相同或不同的电极空间比，可有目的地用于在这样的轨迹获得光滑的台阶轮廓，在该轨迹将实现相位斜坡，而同时保持2 π移动的清晰边缘。这在图9示出。在锯齿形相位台阶优选的线性升高边缘的区域，例如向平面氏中的电极M提供平面E1中的两个邻近电极的电压的平均电压。然而，位于将要实现的移动的正下方平面&中的那些电极M不遵循此规则。选择电压U2 π提供给它们，以尽可能实现清晰的边缘。第二埋入的电极梳状结构的优点在于，在可能使用的接触式复制光刻的分辨率极限可应用度宽几乎二倍于两个电极梳状结构均放在同一平面中所需要的行宽的行。根据优选实施例，上基板(图10未示出)的电极层还以通过两个平面&和&中的两个堆叠式电极梳状结构的形式实现。这显示在图10中。对比图9说明的实施例，这个设计用于获得相位移动区域的更陡峭边缘。电极沈、54由例如铟锡氧化玻璃(ITO)制成， 并且嵌入高折射玻璃，例如SF66，所以不起光学上的相位光栅作用。换句话说，最好将电极设置在至少两个不同平面中的衍射装置的至少一个基板， 其平行于基板表面。可将设置在不同平面的电极以横向偏移设置。电极的尺寸和/或它们彼此的距离可以不同或实质上相同。根据特别优选的实施例，衍射装置的电极被控制，使得在衍射装置中获得电场分布，其至少局部地以可预置周期实现锯齿形折射率分布。这可以通过例如相对于一个方向提供给邻近的电极不同电压来实现。因此，在衍射装置的两个基板之间生成电场，其影响设置在两个基板之间的材料，这样获得锯齿形折射率分布。这是生成二和/或三维图像内容的主动状态。进一步地，可以设定在为另一个包含不同的衍射结构的衍射装置的主动状态做准备时，运行衍射装置的电极以使在实现实质上平坦的折射率分布的衍射装置中获得电场分布。为了将此实现，可以向基板的邻近电极供给电压，这样电场线例如从正电荷电极到两邻近的负电荷电极、并且不到另一基板的相对设置的电极延伸。因此，获得具有与基板表面成相对较小角度的电场线的电场分布，以便在两个基板之间的中央区域获得朝向实质上平行于两个基板表面的最终的电场线。这是不显示二和/或三维图像内容的非主动状态。因此， 最好可以将设置在两个基板之间的材料很快地变成限定的中性状态，从该状态材料可以变回实现不同衍射结构的主动状态。为了能够快速获得下一个主动状态的可预置衍射结构或折射率分布，以期实现高刷新率，根据优选实施例，当设置实质上平坦的折射率分布时，衍射装置的电极已经被控制，这样获得为下一个即将生成的折射率分布准备的电场分布。这例如可以通过向位于将要实现大折射率差异或相位移动的位置的电极供给电压而实现，这样在这些已经处于非主动状态的位置准备好或已经部分地获得了期望的折射率分布。为了能够非常快速获得衍射结构，与调整所需折射率分布需要的电压相比，初始并暂时向衍射装置的电极供给更高的电压。然后，电压降低到调整所需折射率分布而需要的值。
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显示二 /或三维图像内容的光调制器装置可需要衍射装置和光调制器的短的响应时间。现在，将描述旨在减少衍射装置和光调制器的响应时间的可能性，以便可以使用不包含150Hz或更大刷新率的光调制器。为了显示彩色图像内容，例如，可以对光调制器和衍射装置顺序地提供不同波长的光，例如，原色红、绿和蓝光。衍射装置同时被调整至各照明情况。根据优选实施例，光调制器可以由控制单元控制，使得用于左边或右边眼睛的信息被写入整个光调制器。从而由光调制器调制为左边或右边眼睛的光波场可以被衍射装置分别偏转到至少一个观察者的左边或右边眼睛。左边或右边眼睛的信息被顺序写入光调制
ο可选择地，光调制器可以具有第一和第二区域，例如，用于左边和右边眼睛的信息可分别写入的列。将光调制器的第一和第二区域分别分配到衍射装置的第一和第二区域。 可以控制光调制器和衍射装置，使得受到光调制器第一区域影响的光波场，即被写入光调制器第一区域的信息实质上调制的光波场，被衍射装置第一区域向至少一个观察者的左边眼睛偏转。受到光调制器第二区域影响的光波场，即被写入光调制器第二区域的信息实质上调制的光波场，被衍射装置第二区域向至少一个观察者的右边眼睛偏转。光调制器的第一和第二区域是彼此交替重复设置的。可选择地或额外地，光调制器的第一和第二区域是垂直朝向的，它们处在光调制器的特定的列中。可将颜色过滤器分配给光调制器的各像素和/或可将颜色过滤器分配给衍射装置的各区域。特别地，为了实质上水平有效的光束偏转，光调制器之后可以是衍射装置。提供一种用于在垂直方向，即所谓的最佳位置扩展照明区域的装置，例如适当的散射器箔。因此，光调制器和衍射装置总体上可以用不同波长的光顺序照明，而适合各波长光的衍射结构被同步写入衍射装置，以获得用于这些波长的相同或可预置的偏转角。与到光调制器的各波长的光相应的图像内容也可以顺序为这些波长同步写入。可选择地，可以使用具有空间彩色信号多路传输系统(spatial colour multiplexing)，即颜色过滤器的光调制器。将要显示的图像内容可为多波长的光或取决于照明情况或在单独的编码过程中同步写入光调制器。这使较长响应时间的光调制器可以与较短响应时间的衍射装置相结合。例如，光调制器可以具有120Hz的刷新率，衍射装置可以具有360Hz的刷新率。因此，光调制器的各像素可以分配给颜色过滤器，其中那些像素的颜色过滤器最好对应于通常使用的原色，例如红色、绿色和蓝色。信息被写入光调制器的像素，即在通常情况下与它们特定的颜色分配无关。当所有光调制器的像素的写入操作完成时，光调制器由不同波长的光顺序照明，优选地对应于原色颜色过滤器。照明的调制可能在千赫兹范围内，因此它不是暂时限制因素。光调制器的各像素根据它们各自被分配的颜色过滤器而表现。然后，衍射装置与各照明情况同步运行。根据优选实施例，根据颜色分配进行写入操作。首先，将信息写入一个原色的所有像素，然后，顺序地，以与随后原色的光照明相同的级写入其它原色的像素。例如，首先寻址所有红色像素，然后是所有绿色像素，最后是所有蓝色像素。之后，所有红色像素被照明，然后是所有绿色像素，最后是所有蓝色像素。RGB光调制器的三原色的控制矩阵可以理解为三个单色的光调制器交错，其以相位滞后2 π /3被暂时寻址，即，其以三分之一刷新率相互彼此暂时移动。可用的响应时间，即从像素被寻址直到它们被各原色的光照明的时间段，在该时间段像素可以适应它们的所需的调制状态，因此，最好具有与其它原色的写入和照明时间相对应的最小值。如果提供一个或多个电极结构仅包含实质上平行的线性电极的衍射装置，那么空分复用(space division multiplexing)也是有可能的，例如，在适合不同波长的光的衍射装置中的衍射结构的帮助下。不违背本发明的一般原则，以下只考虑水平偏转。在此情况下，衍射装置的特定空间区域被分配给光调制器的特定列。现在，将衍射结构写入衍射装置的各空间区域，使得相应于光调制器像素列的光被偏转特定角度。例如，当衍射装置各区域的衍射结构相应调整时，邻近的红色、绿色和蓝色像素的光可以偏转相同的角度。以不同角度偏转打算提供给观察者左边和右边眼睛的图像内容也是有可能的。在后一情况下，用于观察者左边和右边眼睛的信息可以通过空分复用方式同步写入光调制器。在彩色信号多路传输系统的情况下，光调制器和衍射装置都包含颜色过滤器也是可能的。这使光调制器的像素列与未分配到光调制器各像素列的衍射装置空间区域的串扰能够几乎完全消除。多路技术也可以实施，其中光调制器的部分像素列被分配到衍射装置的不同部分。例如，可以将来自像素列左半边的光在一定方向上由分配给它的衍射装置的空间区域偏转，而来自像素列右半边的光可以在一定方向上由分配给它的衍射装置的另一个空间区域偏转。这种方法可以用于在多个观察者的同一眼睛显示相同的图像内容。不同于将空间划分成分配给各像素列的衍射装置区域，可选地将多个偏转函数的叠加写入衍射装置。这种叠加通常将产生复值偏转函数。然而，为了将后者写入相位调制衍射装置，它可以近似于相位函数。可以使用已知方法实现此近似，例如迭代傅里叶变换(IFTA)。可选择地，可以使用通过调制振幅和相位衍射光的衍射装置。通过调制振幅和相位来衍射也可以由一个接一个设置的两个衍射装置来实现，其中它们的电极结构包含实质上平行的线性电极，其中一个衍射装置调制光的振幅，另一个衍射装置调制光的相位。例如，如果衍射装置基于液晶的使用，那么调制振幅或相位中任意一个可以通过选择光的适当偏振来实现，例如，通过使用起偏振器和/或延迟板。光调制器对多个观察者的同一眼睛显示相同图像内容的另一种可能，S卩，对多个左边眼睛或在多个右边眼睛显示相同图像内容的另一种可能是再次将低刷新率的光调制器与高刷新率的衍射装置结合。尽管实质上不改变信息，例如用于左边眼睛的全息图或立体图像，保持写入光调制器，但衍射装置将光接连地偏转至各个观察者的各眼睛位置。进一步地，上面所描述的多颜色和多观察者眼睛在时间和空间划分的不同方式还可以相互结合。例如，刷新率为120HZ的光调制器和颜色过滤器可以与刷新率为720Hz的衍射装置一起使用。将用于左边眼睛的信息写入光调制器，并且衍射装置将三种不同颜色的光顺序地接连偏转至两个观察者的左边眼睛。随后，将用于右边眼睛的信息写入光调制器， 然后其将被顺序地由各颜色的光照明，并且衍射装置与照明情况同步将各颜色的光接连偏转至两个或更多观察者的右边眼睛。在此情况下，例如，用于右边眼睛的信息和蓝色，也已经开始被写入光调制器，而红色和绿色的光仍然被偏转至左边眼睛。从光波场的传播方向看去，最好在衍射装置的下游设置另一衍射装置。可以在此进一步设置的衍射装置中调整包含预定周期的衍射结构，该预定的周期的方向或结构不同于接着光调制器的(第一)衍射装置的经调整的衍射结构的周期的方向或结构。这使得与第一衍射装置相比，可以实现在不同方向的跟踪。可将两个衍射装置相对于彼此设置，使得(第一)衍射装置的衍射结构周期的预定的方向或结构实质上垂直于该进一步设置的衍射装置的衍射结构周期的预定的方向或结构。特别地，第一和第二衍射装置中的每一个可以包含具有朝向预定方向实质上平行的线性电极的基板。两个衍射装置相对于彼此设置，这样第一衍射装置的线性电极实质上垂直于第二衍射装置的线性电极。可将两个衍射装置的电极置于实质上平行的平面中。根据优选实施例，将衍射装置实质上平行的线性电极定向为相对于水平线有一定角度，这样由衍射装置衍射的光的分布生成于广泛抑制观察者眼睛产生光强度的观察者平面中，其紧邻有可见区域的观察者眼睛。这在将本发明光调制器装置用于显示全息三维图像内容的显示器时特别重要，其根据文献WO 2006/0669191A1中所描述的原理工作。在这里，可将在光调制器装置上编码的三维景象用至少一个观察者的至少部分相干光全息地重建。如果观察者的眼睛位置与已经为他的位置生成的可见区域中的观察者平面相对应，他将感知该重建，或三维场景。现在，如果观察者移动以改变他们到显示器的距离或如果他们在显示器前横向移动，可见区域将被跟踪到他们的新位置。为了能这样做，位置检测系统检测观察者眼睛的位置，并且因此确定光束相对于显示器朝向观察者眼睛的光轴的偏转角， 并更新位置信息。位置检测系统通过控制装置与光调制器连接。检测到的观察者眼睛的可见区域为两个邻近的衍射级之间的区域生成，并因而在两个邻近的光源图像之间。这是为了在观察重建时，防止将峰值强度置于这只眼睛并干扰观察者。调制器单元的开口的形状决定光源到其单独生成的光源图像的整个强度分布。通常，强度的串扰或在眼睛中衍射级的感知位于当前生成的可见区域的旁边可以是有可能的。然而，使用许多方法可以减小或完全抑制这种影响。通过将至少一个衍射装置设置在光调制器的下游可以导致类似的效果，这样的影响也将被减或抑制。这最好可以通过相对于水平线成可预置角度适当定向电极而实现。光调制器和/或衍射装置在至少一个方向包含具有预定周期的周期结构。通常光调制器具有矩阵结构，即，在两个不同维度的光栅结构。相反，衍射装置最好只在一个维度具有周期结构。特别地，光调制器和衍射装置具有预定周期的周期结构。衍射装置的周期比光调制器的周期小或相同。通过包含从2到150范围内数值的系数，衍射装置的周期例如可以小于光调制器的周期。衍射装置包含各个衍射元件，可在其中设定二进制、离散或顺序的数值。特别地， 这些数值对应于液晶的预定朝向，其影响通过衍射装置的各个衍射元件的光的相变。衍射装置的衍射元件的设定或写入值形成衍射结构。衍射元件尤其可以是电极和紧邻电极设置的LC材料。显示器的物镜功能可以通过将预定相位项写入衍射装置来实现。可选择地或额外地，可以提供实现显示器的物镜功能的聚焦光学组件。该聚焦光学组件可以是有可预置性能的布拉格光栅。正如上面已经简要提到的，可以提供包含具有至少一个温度传感器和至少一个热力学元件的主动温度控制器的温度补偿机构，例如珀尔帖元件。珀尔帖元件可局部用于冷却、加热和/或温度测量(U(T))。可选择地或额外地，温度补偿可以通过将可预置相位剖面写入光调制器来实现。
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如果光调制器和衍射装置被不同波长的光顺序地照明，不同波长的光的可预置偏转角也是可设置的。与此同时，将适合当前所用波长的衍射结构写入衍射装置。这可以为红色、绿色和蓝色三种原色完成，因此使显示器可以彩色显示图像内容。最好将衍射装置设置为紧邻光调制器。这样，进一步的衍射装置可能设置为紧邻第一衍射装置。在这种情况下，术语“紧邻”应当特别理解为没有其它光学组件设置在光调制器和衍射装置之间或两个衍射装置之间，或者各组件设置为在空间彼此接近。空间接近可以指0到IOmm之间的距离。进一步可以想到下列组件中的至少两个设计为夹层结构的形式光调制器、衍射装置和进一步的衍射装置。在这种情况下，在制造过程中将一个组件直接放置在另一组件上面。夹层结构的各组件可以具有共用的元件，特别是公用的基板。还可以将实现物镜功能的组件集成在夹层结构中。至于显示器，权利要求37的教导解决了上述问题。根据本发明的显示器，其特征在于根据权利要求1-36的其中任一项的光调制器装置。显示器设计为可以显示立体图像内容和/或立体多视角图像内容和/或全息图像内容。这种显示器(3D显示器)能够以三维方式显示三维图像内容，让人的眼睛感知。至于光调制器装置可能的实施例，为避免重复，参考上面的描述。3D显示器最好提供3D模式和2D模式之间切换的可能性，其中在2D模式中可以传输并显示传统的二维图像内容。通常可以想到在本发明3D显示器以及关于显示的内容继续实现跟踪，以用2D图像内容代替3D场景的信息。然而，最好实现切换到2D显示模式，这样生成固定的大的可见区域，以致对观察者眼睛当前位置没有跟踪小的观察者窗口的必要。因此，在此提出3D切换到2D的两种可能性a)提供额外的光学装置，其包含可切换的散射介质。此介质在非主动的“关闭”状态是透明的。在主动的“开启”状态，该介质包含散射效应。例如，可切换的散射介质可以是聚合物分散液晶(PDLC)。额外的光学装置可设置在显示器面向观察者的一侧，类似于显示器的最后的光学组件。在光学装置的主动状态，衍射装置将被停用。这将实现3D显示器的2D模式。如果停用光学装置，并激活衍射装置，那么3D显示器处于3D模式。如果利用这种可能性，则将有必要设置额外的组件。第二种优选的可能性是b)衍射装置本身在两中运行模式间切换。在一种运行模式中(3D模式)，操作衍射装置将光特定地向特定位置偏转。在另一种运行模式中(2D模式)，操作衍射装置，以使其包含散射功能。为了能够将此实现，编码的散射器功能是必要的。例如，这可以通过随机像素分布或通过特别优化的相位分布来实现，其通过分别控制衍射装置代替顺序光栅被写入。如果使用两个交叉衍射装置，那么第一个衍射装置用于水平控制，第二个衍射装置用于垂直控制。全视差全息图或单视差全息图用于全息显示器。单视差全息图表示有关计算和编码过程的简化。除了其它好处，单视差全息图还允许使用只显示编码方向或视差方向的相干性的照明装置。可以在一个方向(编码方向)生成观察者窗口，而在另一个方向(垂直于前者)生成最佳位置，详见例如文献WO 2006/027228A1。衍射装置通常需要用于跟踪的相干光。然而，不必在衍射装置整个表面区域都有相干性。如果有跨几个光栅周期的相干性，则足以确保衍射装置的正确功能。因此，提出利用已知的冯西泰-塞尼克(van-Cittert-Zernike)定理设计照明装置，并考虑维度、性能、尤其是有关照明装置发出的光的坡印亭(Poynting)矢量分布的角度谱，使得在采用单视差全息图编码的装置中启动跟踪，在垂直于编码方向的衍射装置中实现部分相干，这样衍射装置的复光栅周期仍然普遍地被相互空间相干地照明，而SLM的各像素普遍地被互相不相干地照明。这允许使用相干光进行跟踪，而仍然能够生成最佳位置。如果SLM例如具有50 μ m的像素间距，并且衍射装置例如具有2 μ m的间距，它将可以相干地照明衍射装置的大约25个光栅周期，但是SLM邻近的像素普遍不相干。至于光调制器装置的制造方法，权利要求46解决了上述问题。根据本发明的方法用于制造根据权利要求1至36中的任一个权利要求的光调制器装置。制造过程包含下列
工序a)用电极涂覆第一基板b)在第一基板的表面上放置材料层c)放置涂覆有电极的第二基板，其中两个基板相互对齐，以使第一基板的平行线性电极定向为实质上平行于第二基板的平行线性电极。在步骤b)中，可以将包括液晶、碳纳米管或椭圆形金属纳米粒的聚合物薄膜层压到基板上。进一步地，可以包括下列工序d)完成步骤b)后，将含有电极的中间电极层放置在材料层上。e)将进一步的材料层放置在中间电极层上。f)可以至少再执行一次步骤d)和e)。在这里，第一基板和至少一个中间电极层可以彼此对齐，以使第一基板的平行线性电极设置为实质上平行于中间电极层的平行线性电极。剥离(lift-off)过程可用于将电极在步骤a)中放置在基板上或在步骤d)中放置在材料层。可选择地，电极也可以这样放置，其中导电薄膜从液态或气态放置在基板或材料层上。光刻胶在离心过程中层压、喷洒的或涂覆。光刻胶暴露有条纹图案。此暴露例如可通过接触式复制形式完成。条纹例如也可以以双电子束干涉图样形式生成。暴露的光刻胶是由例如氢氧化钾开发的(AZ烟酸己可碱)(AZ Hoechst)。传导层的裸露线条被溶液侵蚀。用去除剂将保留的光刻胶分离。例如，电极之间的间隙可以被从液态或气态沉淀的绝缘的足够透明的材料填充。如果将起偏振器设置在衍射装置基板的电极平面中，所述起偏振器是实质上平行于电极延伸的线栅起偏振器，线栅起偏振器的多条线或导电结构可以与共用接触连结，以便例如，三或四条线共同形成衍射装置的电极。最终的电极可以连结以从一端或从两个对立端电寻址。可选择地，可以平行于在这些线栅起偏振器顶部的线栅起偏振器的线应用ITO电极线，并与这些线栅起偏振器的线电接触。例如，这可以在逐部分暴露(缝合)的帮助下完成，其中15nm的覆盖误差在半导体制造中是标准的，其不必一定留意。相反，150nm到250nm 的覆盖误差对这里提出的ITO电极线的制造是足够的。这样做的好处在于，ITO电极线和与前者电接触的线栅起偏振器的线的传导性实质上高于单独ITO结构的传导性，从而使开关频率更高，例如，在大于IkHZ的范围内。使用线栅起偏振器作为衍射装置的电极的好处在于其导电性比ITO的导电性更强，并且振幅或相位调制在存在于各衍射级中的光形式的全息显示器的远场将不明显。与 ITO 一起，有更高的导电性，或不妨选择使用线栅起偏振器的中断线。下面说明的是有关衍射装置基板具有与实质上平行的线性电极隔离的平面电极的特征，以及/或者第一基板的实质上平行的线性电极与第二基板或中间电极层的实质上平行的线性电极以可预置角度定位的特征，所述角度在O到90度之间，最好是0度。在这里，可以很快地开启或关闭LC分子的配置，以实现特定的LC模式，或者LC分子的定向可以扩大超出通常给定的角度范围。由于下面的说明不仅仅应用于本发明内容中的衍射装置， 在更广泛的意义上，下面的说明也将涉及光调制器、SLM和/或LC显示器。例如，响应时间，S卩，当使用LC显示器时，直到在显示面板的像素中获得所需的LC 分子定向的延迟是关键参数；它决定了显示器可以以多大的刷新率运行。使关闭时间与开启时间一样快常常是重要的。通常，这些程序中只有一个程序-开启或关闭-是由电场驱动的。一般在对齐层 (alignment layer)给予LC分子优选的定向。如果电源是开启的，那么例如，LC分子将通过LC材料的介电各向异性的交感与所施加的电场的共同引导进行定向。这个过程的速度会受到场强度的影响。如果电源是关闭的，那么电场将消失，LC分子将转回到由对齐层(松弛)确定的优选定向。松弛的速度通常仅由LC材料的材料性质决定，例如它的粘性，并且它通常比在开启阶段时的定向更慢。然而，将关闭和开启这两个过程都设置为由电场触发会获得更快的LC响应。如果在关闭阶段施加场引起实质上平行于LC分子优选定向的定向，那么场和固有松弛这两个过程一起进行。该场支持和加速优选定向的再定向。在这种情况下，将因此描述允许施加的电场的适当的电极设置，其引起LC分子一方面在开启阶段转离它们的优选定向，另一方面在关闭阶段转回它们的优选定向。进一步地，例如，也可以使用传统的电极设置，如果不采用耦合柔印电型交互作用的线性地依靠场的电介质，其中如果标记改变，LC分子的旋转方向将改变。例如，这在文献 WO 2008/104533中描述。然而，如果具有与场一致的效果的电介质相互作用是标记独立的， 正如在大多数LC显示器中的情况，则需要更为复杂的电极设置。至于根据本发明光调制器装置的实施例，线性电极的栅格例如可以在衍射装置中生成锯齿形的相位剖面。该锯齿形的剖面可以通过由第一和第二基板之间的相应离面场引起的LC分子的可变离面定向来设置。线性电极设置也允许施加平面内的场。后者用于加速关闭过程，在该过程中LC分子转回到由它们优选的定向决定的它们的平面内定向。衍射装置或光调制器的其它类型，例如，基于像平面内开关(IPS)或边缘场开关 (FFS LM模式)原理的衍射装置或光调制器利用与也在平面内的优选定向相结合的场内LC 分子的平面内旋转。在这种情况下，如上所述的快速关闭的平面内的场的原理不能被直接应用。SID 杂志(Journal of the SID)，2008 年 10 月 16 日，第 1069 至 1074 页公开的“使用交叉边缘场的快速响应液晶显示器(Fast-response liquid-crystal displays using crossed fringe fields) ”中，Yan Li等人描述了一种振幅调制光调制器，其中电极彼此成 60度角设置在上基板和下基板上。LC分子的优选定向是与下基板的电极倾斜10度。这决定了开启阶段的旋转方向。为了实现振幅调制，LC分子需要在它们的平面内旋转最大45 度。如果分子转动45度，它们几乎平行于上基板上的电极，但是和它仍然包含大约5度的小角度。因而，上基板的边缘场加速分子的再定向。因此，将描述电极设置，其实现快速关闭并且其适用于例如IPS、FFS的这些LC模式，特别适用于相位调整光调制器或衍射装置。在相位调制光调制器或LC分子平面内定向的显示器中，如果要实现2 π的相位调制，LC分子可以在180度角范围内旋转是必要的。文献DE 102009 059 095. 1已经描述了解决这个问题的方法，在这里以参考应用的方式将其全部内容结合于此。一种方法涉及可切换对齐层。然而，这需要在制造能够实现该可切换对齐层的LC显示板时加工额外的特殊材料层。在这种情况下，需要用LC显示器中的标准组件实现LC分子的大角度范围的定向。这里提到的问题可以用两个基板间包含LC层的光调制器或衍射装置解决。该光调制器或衍射装置最好用于通过LC分子实质上平面内的旋转或定向的圆偏振光的相位调制。该光调制器或衍射装置包含放置在第一和第二基板上的实质上平行的线性电极。进一步地，第一基板的平行线性电极的定向相对于第二基板的平行线性电极的定向成可预置的角度，所述角度在0到90度的范围内。平面内LC定向的角度可以通过充分控制第一基板上的电极由电场进行微调。可以扩大和/或还原LC分子定向的角度范围，或者，可以通过充分控制第二基板上的电极加速关闭阶段，因为LC分子将更快地在电场中回到它们的优选定向。衍射装置或光调制器的基板可以具有与实质上平行的电极隔离的平面电极。这将在两个实施例的帮助下进行说明。图17(a)是显示有条纹的电极设置的俯视图，即在第一基板观上的电极沈，和表面对齐层的优选定向R，以及当没有电场时的LC分子70的定向。这个定向向垂直电于极沈的轴向方向倾斜小角度φ，在本实例中为10度。这决定了当施加电场时，LC分子70逆时针方向旋转。为了实现相位调制，最好通过大角度实现旋转，以便如果施加强的场时，LC分子 70可以变得与第一(或下面的)基板观的那些分子平行。这种操作状态如图17(b)所示。 设置第二(例如上面的)基板30上的电极72，使得它们相对于LC分子的纵轴倾斜小角度， 例如(p，LC分子定向的最大角。如果对上基板30的电极72施加场，LC分子70将迅速返回如图17(a)所说明的状态。特别地，在这种情况下，可以在光调制器或衍射装置中全局地或例如逐行地实现加速关闭。为了生成需要的相位剖面或像素化的相位值，第一基板观上的电极沈必须在衍射装置中可离散地寻址或在光调制器中可逐像素地寻址。然而，例如，第二基板30上的电极72可使用将光调制器整个行或整个衍射装置切换回相同LC分子的优选定向的共用控制信号。特别地，衍射装置通常在第一基板观上使用结构非常精细的电极26，因为小的电极间距允许实现大衍射角度。相反，第二基板30上的电极72最好能够包含更加粗糙的结构， 因为它们与衍射角度不直接相关。在这种情况下，第一基板观的平行线性电极沈的定向与表面对齐层的优选定向R有可预置(小的)角度φ。第二基板30的实质上平行的线性电极72的定向相对于第一基板观的电极26的定向成角度β，例如，其中所述角度β可以是90度减去φ。支持LC分子70优选定向快速还原的另一个选择是，在各基板观、30的电极沈、72 之间暂时应用离面场，使LC分子70转动离开平面，但是相比于纯粹的平面内松弛过程，那样加速了它们优选定向的还原。这些设置还可以与如文献DE 10 2009 059 095. 1所述的可切换的优选定向相结合，用于获得LC分子大角度范围的旋转。图18是显示通过电极沈、72与静态表面对齐层相结合，实现LC分子70扩大的旋转或定向角度范围的实施例的俯视图。它优选适用于光调制器，并且需要两个基板观、30上的电极沈、72的逐像素寻址。在如图17(a)这种情况下，图18(a)是显示第一基板观上的电极沈以及静态表面对齐层的优选定向R的俯视图。 图18(b)是显示第二(上部的)基板30上的电极72的俯视图。通过对第二基板30的电极72施加电场，LC分子70的定向可以相对于第一基板观的电极沈的垂直方向改变角度 Ψ。后者相对于第一基板观上的电极26设置，使得如果施加电场，可能会有不同的旋转方向，这里是顺时针方向，如图18(c)所示。可选地，通过对第二基板30 (如图18(b)中下部的LC分子70所示)施加电压或不施加电压(如图18(b)中上部的LC分子70所示)实现开启，以便通过选择LC分子70不同的初始优选定向选择旋转方向。然后，LC分子70所需的总旋转角度由第一基板观上的电极26微调。另外，通过对第二基板30施加电场，可以加速LC分子70优选定向的关闭或还原。这样，没有任何主动或可变的表面对齐层，也可以扩大LC分子可用的定向角度范围。


现在，有许多体现和继续本发明的教导的可能性。为此，一方面要参考遵循权利要求1的从属权利要求，另一方面要参考下面对本发明优选实施例的描述，包括附图。总体上，教导的优选实物形态和延续将结合本发明优选实施例以及附图进行解释说明。附图为示意图，其中图1为显示本发明第一实施例的俯视图；图2为显示本发明第二实施例的俯视图；图3为显示写入衍射装置的示例性衍射结构的示意图；图4为说明衍射装置设计的其第一实施例的局部分解图；图5为显示图4中衍射装置的细节的剖面图；图6为显示衍射装置的另一实施例的细节的剖面图；图7为显示衍射装置的另一实施例的细节的剖面图；图8至图11为侧视图，每一幅图显示衍射装置的其他实施例以及可由其控制的相位移动的细节；图12为说明第一和第二衍射装置的电极定向的示意图；图13至15为侧视图，每一副图显示被不同控制或处于不同运行状态下的衍射装置的细节；图16为显示随时间变化的电压曲线示意图，其表示可应用于衍射装置电极的电压轮廓；
图17和18为显示基板上电极设置的俯视图；图19为显示另一电极设置的俯视图；以及图20到23为俯视图，每一副图显示本发明其他的实施例。图中相同的数字指同样的或相对等的部分。
具体实施例方式图1示出显示二和/或三维图像内容的显示器(图中未示出)的光调制器装置 10。光调制器装置10包含光调制器12 (SLM)和控制单元14。光调制器12由图1中箭头表示的平行光波场16照明。平行光波场16的相位和/或振幅可以由光调制器12根据光调制器12的位置改变。为此，光调制器12包含矩阵排列的各像素18(在图中放大了)。光调制器12由控制单元14操作。根据本发明，从光波场16传播的方向看去，将至少一个可控衍射装置20设置在光调制器12的下游。衍射装置20也由控制单元14操作；然而，也可以选择由单独的控制单元操作它。衍射装置20包含可变衍射结构，这取决于实际如何操作衍射装置20。这种衍射结构以可预置的方式可变地衍射已被光调制器12调制过的光波场 16。图3为显示写入衍射装置20的示例性衍射结构22的示意图。在这里，由衍射装置20给予光波场16的相位移动显示为光调制器12水平方向(X方向)上的像素或位置的函数。衍射装置20设计为由衍射装置20设置的衍射结构22的周期是可变的。特别地，衍射结构22的周期M可以扩大或减小。而且，衍射结构22的形式是可变的。这使得将例如矩形函数、锯齿函数、正弦函数或其它可预置函数以精确方式或近似方式、通过离散步骤方式或连续地写入衍射装置20成为可能，这取决于具体使用的衍射装置20的具体设计。图4为显示具有实质上平行的线性电极沈的衍射装置20的实施例的局部分解图。电极26设置在第一基板观并且实质上延伸至整个基板观的长度。电极沈或第一基板观的上端，设有电极沈的接点29，其用于电连接电极沈，通过该接点可以由控制单元 (图4未示出)向它们提供电压。衍射装置20包含与第一基板观设有一段距离的第二基板30。第二基板30具有平面电极32。图5为衍射装置20的剖面图，其中衍射装置20应理解为继续向左和向右或向任一边延伸，以至衍射装置20覆盖如图1所示的光调制器12的整个宽度。在这个实施例中， 设置在第一基板观上的线性电极沈具有1. 5 μ m的宽度B。两个邻近的电极沈之间的间隙G的宽度是0. 5 μ m。电极沈与两个邻近的电极沈之间的间隙有可以具有不同于上述值的宽度，这具体取决于显示器的预期应用和光调制器12的正确设计。图6为衍射装置20 的另一实施例的剖面图，其中在第一基板观和第二基板30上都设有线性电极26。图7为衍射装置20的另一实施例的剖面图，其设计实质上相当于图6中衍射装置 20的设计。然而，在图7所示的衍射装置20中，设置在上基板观的线性电极沈横向移至设置在下基板30的线性电极26。有液晶(LC)的层34设置在图5和图6所示的衍射装置20的第一基板28和第二基板30之间。对电极沈施加可预置电压可以影响液晶的定向。附图标记36表示绝缘层， 其用于防止液晶和电极沈、32之间的电接触。第一和第二基板观、30的电极沈、32对所用光是透明的。第一基板28和第二基板30也是一样。电极沈、32的折射率与基板观、30的折射率实质上相同。进一步地，电极 26,32的折射率与绝缘层36的折射率实质上相同。图2示出了根据本发明的光调制器装置10的另一实施例，其中，在光波场16的传播方向，第一衍射装置20之后是另一衍射装置38。在这个进一步的衍射装置38中，可以以周期调整衍射结构，该周期具有不同于光调制器12之后的(第一)衍射装置20的调整过的衍射结构22的周期M的X方向或结构的Y方向或结构。特别地，可以将两个衍射装置 20,38相对于彼此设置，使得(第一)衍射装置20的衍射结构22的周期M的X方向或结构实质上垂直于进一步的衍射装置38的衍射结构的周期的Y方向或结构。因此，第一衍射装置20实现了在水平方向X跟踪观察者眼睛，而第二衍射装置38实现了在垂直方向Y跟踪观察者眼睛。第一和第二衍射装置20、38都有具有实质上平行线性电极沈的基板。将两个衍射装置20、38相对于彼此设置，使得第一衍射装置20的线性电极沈实质上垂直于第二衍射装置38的线性电极26。光调制器12和第一、第二衍射装置20、38由控制单元14控制。光调制器12和衍射装置20有具有可预置周期的周期性结构，其中衍射装置20的周期小于光调制器12的周期。特别地，在受制于控制和具体设计的条件下，衍射装置20的周期是2μπι。光调制器在水平和垂直方向的周期都是50μπι。为了规避波纹效应，也可以使用相对主要的周期。衍射装置38的电极沈可以理解为单一的衍射元件，其中，与液晶层34的一部分交互作用，通过应用可预置电压设定离散值或顺序值。在图1和图2所示的显示器中，提供布拉格光栅形式的聚焦光学元件40可以实现显示器的物镜功能。这个元件聚焦或偏转通过面向中央观察者位置42的光调制器12的光波场16的光束。将中央观察者位置42设置为与光调制器装置10的中心轴44对称并且与光调制器12有一段距离D。中央观察者位置42包含两个观察者窗口 46、48。通过将相应的衍射结构22写入衍射装置20可以实现，衍射装置20使将观察者窗口 46、48横向跟踪到观察者眼睛的当前位置50、52。跟踪的观察者窗口由附图标记46’和48’表示。包括如图1或图2所示的光调制器装置10的显示器，和/或根据权利要求1到20 中的一个权利要求设计的显示器可以被特定地设计，使得可以呈现立体的和/或立体多视角图像内容和/或全息图像内容。图11为衍射装置20的另一实施例的侧视图，其设计实质上相当于图6中衍射装置20的设计。然而，图11所示的衍射装置20的特征在于三个中间电极层56。每个中间电极层56包含多个电极58，其宽度、距离和设置实质上相当于设置在第一基板28、以及根据具体情况可能设置在第二基板30上的的电极沈的宽度、距离和设置。将包含聚酰亚胺层的材料62设置在第一基板观和邻近的中间电极层58之间。聚酰亚胺层设计为一方面具有实质上形状不变的结构，另一方面它包括将液晶设置在其中的空间(图中未示出)。通过将电压施加在各电极沈或58，在聚酰亚胺层中可自由移动的液晶可以根据最终电场的电场分布而定向，因而，影响通过衍射装置20的光。材料62也被设置在各中间电极层56之间以及第二基板30和邻近的中间电极层56之间。实线表示在根据本发明的衍射装置20 的制造过程中，防止在涂覆过程中放置的电极58的电极材料扩散到材料层62中的绝缘层 64。
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可将中间电极层56的电极58设置在各个中间电极层56中，与第一和第二基板 28、30有横向偏移量。再次，至少一个中间电极层56的各电极58之间的宽度和距离可以选择与电极26之间的宽度和距离不同。图12为说明第一衍射装置20的电极沈相对于第二衍射装置20’的电极沈的定向的实施例的示意图。将第一衍射装置20的电极沈定向为与水平线60的夹角为α = 55°。将第二衍射装置20，的电极沈定向为与水平线60的夹角为α+90° =145°。因此，将第一衍射装置20的电极沈与第二衍射装置20’的电极沈定向为直角。在这样的各衍射装置20、20’上的电极沈的设置中，可将电极沈连接在各基板的所有四边。图13至15中每副图示出了衍射装置20的细节。图13中的衍射装置20是关于图像内容表现的非主动状态，其中的电场线66实质上平行于两个基板间的中部区域中基板表面延伸。在此实施例中，这是通过向基板的邻近的电极提供不同符号的电压(由“ + ” 和“-”表示)来实现的，这样电场线66从带正电的电极沈延伸到两个邻近的带负电的电极26，并不延伸到其它基板的相对设置的电极26。因此，优选地可以将设置在两个基板间的材料(图中未示出)很快转变为限定的中性状态，材料从该中性状态被转变回主动状态， 不同的衍射结构在该主动状态中得以实现。作为图13所示的电极连接的一种选择，可以提供图14所示的电极连接，根据该电极连接，向两个基板的电极提供实质上楔形的电压梯度。在这里，向第一基板的电极和第二基板的电极都提供相同极性的电压。这可以通过向位于附图中很左侧的电极提供可预置电压(由“1+”表示)并向右侧的各邻近电极提供略微更高些的可预置电压(由“2+”，...， “16+”表示)来实现。这将导致两个基板间的电场分布在衍射装置20右侧最强，其向左以实质上楔形的方式下降。这通过图14中的电场线66的厚度来表示。必须指出的是，电场线66在图13至15中只是示意性的。实际的电场线可包含不同配置的特定或其它连接类型的电极。图15示出了衍射装置20的电极沈连接在非主动状态关于图像内容显示的另一实施例。在这里，当调整实质上均勻的折射率分布时，已经运行衍射装置20的电极沈，这样来实现为下一个(虚线)将要调整的折射率分布φ(Χ)准备的电场分布。这通过向位于将要实现大折射率差异或相位移动的位置68的电极沈提供可预置正电压来实现，这样在这些已经处于非主动状态的位置准备所需的折射率分布。向其它电极沈提供可预置负电压。 这使得可以为下一个主动状态快速调整可预置衍射结构或折射率分布，因此允许非常高的刷新率。图16示出了随时间变化的电压曲线实施例，其说明了可施加在衍射装置20的电极沈上的电压轮廓。根据此曲线，向衍射装置20的至少一个电极沈初始并暂时提供比调整所需折射率分布需要的电压更高的电压队。然后电压降低到调整所需折射率分布需要的值Us。因而，最好可以很快地形成不同的衍射结构。图20为说明包含具有红色过滤器的像素181、具有绿色过滤器的像素182和具有蓝色过滤器的像素183的光调制器12的示意图(在附图中均被扩大化了)。图20A示出了用红色波长的光波场161，例如波长为635nm的激光，在时间点(或时间间隔)tl照明光调制器12。具有红色过滤器的光调制器12的像素181调制写入信息的这些像素181的光。具有绿色和蓝色过滤器的像素182、183由于它们的颜色过滤器而阻挡光，与写入这些像素 182、183的信息无关。控制单元14已经将衍射红色波长的光的衍射结构写入衍射装置20，从而将它朝观察者50引导。图20B示出了用不同光波场162，即绿色波长的光，在不同时间点(或时间间隔) t2照明光调制器12。具有绿色过滤器的光调制器12的像素182调制写入信息的这些像素 182的光。具有红色和蓝色过滤器的像素181、183分别阻挡该光。控制单元14已经将衍射绿色波长的光的不同衍射结构写入衍射装置20，从而将它也朝观察者50引导。在第三时间点(或第三时间间隔)t3 (图20未示出)，用蓝色波长的第三光波场照明光调制器12。具有蓝色过滤器的光调制器12的像素183调制写入信息的那些像素182 的光。具有红色和绿色过滤器的像素181、182分别阻挡该光。控制单元14已将衍射蓝色波长的光的另一个衍射结构写入衍射装置20，这样再次将它朝观察者50引导。换句话说， 图20示出了具有颜色过滤器181、182、183的光调制器12的顺序照明的实施例。在此实施例中，从光传播的方向看去，设置在光调制器12下游的衍射装置20是运行的，这样将各衍射结构写入适合实际照明情况，即各个波长的光的衍射装置。图21示出了一种实施例，其中控制单元14以较低的刷新率运行光调制器12，而衍射装置20以比光调制器12高的刷新率运行。写入光调制器12的相同的信息由衍射装置20和物镜40衍射到一个接一个的多个观察者的左边或右边的观察者眼睛(例如50’， 50”)。控制单元14已将特定信息写入光调制器12的像素18，例如3D立体图像或全息图。 具有左边观察者眼睛50’和50”和右边的观察者眼睛52’和52”的两个观察者位于衍射装置20和光调制器12前面的不同位置。光调制器12由光波场16照明。参考图21A，在时间点(或时间间隔)tl，控制单元14已将衍射结构写入衍射光的衍射装置20，这样它指向第一观察者的左边的观察者眼睛50’。参考图21B，在不同的时间点(或时间间隔)t2，写入光调制器12的信息保持不变，控制单元14已将不同的衍射结构写入衍射光的衍射装置20，这样它指向第二观察者的左边的观察者眼睛50”。类似地，在另外的时间间隔t3和t4，另外两个不同的衍射结构将顺序地被写入衍射装置20，这样当右边的观察者眼睛的信息被写入光调制器12时，光被衍射并指向一个接一个的两个观察者的右边观察者眼睛52’，、52”(这种情况在图21未示出)。可以例如通过位置检测系统检测到观察者眼睛50，、50”、52，、52”相对于光调制器 12的位置。位置检测系统可制成传递有关有多少观察者位于衍射装置20的跟踪范围内的信息。该信息写入光调制器12的刷新率不取决于本实施例中被检测的观察者的数量。控制单元14将衍射结构写入衍射装置20的刷新率可以适应当前被检测观察者的数量直到一定的上限，其中这个上限取决于衍射装置20的特性，而不取决于光调制器12的特性。图21示出了具有单个衍射装置20的系统。此设置可类似地延续到允许结合多个衍射装置，例如，两个交叉的衍射装置(图21中未示出)，在时间间隔tl，其中一个衍射装置将光衍射到水平位置，另一个衍射装置将光衍射到左边观察者的垂直位置。然而，在例如包含垂直散播介质的系统中只使用一个衍射装置是足够的，因此只需在水平方向上跟踪观察者的位置。
图21示出两个观察者位于距离光调制器12实质上同样的距离D的例子。然而， 例如通过写入衍射结构来改变物镜40与衍射装置20相结合的焦距也是可以的，该衍射结构不仅包含偏转，还包含将一部分聚焦到衍射装置20。通过这种方式，可将光顺序地指向位于光调制器12不同距离的观察者眼睛(图21未示出)。图22以光调制器12和衍射装置20以及有左观察者眼睛50’和50”的两个观察者说明了另一实施例。与图21的实施例对比，在时间间隔t，写入光调制器12的信息在这里被衍射装置20衍射，这样它实质上同时被指向两个观察者中的左边的观察者眼睛50’和 50”。为此，将光调制器12的每个像素18分配到衍射装置20的两个专门的空间区域，例如其被垂直设置并具有像素宽度的一半。将光朝一个观察者的观察者眼睛50’偏转的衍射结构被写入衍射装置20的一个区域。将光朝另一个观察者的观察者眼睛50”偏转的衍射结构被写入衍射装置20的第二区域。换句话说，在本实施例中，在时间间隔中，只将左或右观察者眼睛的信息写入光调制器12，对于朝两个观察者的左或右观察者眼睛50’、50”偏转的方向，在衍射装置20中进行空分复用。如果位置检测系统已经检测到多个观察者，即N个观察者，在此情况下，可以将衍射装置20的N个分开的空间区域分配给光调制器12的每个像素18。于是衍射装置20的N个空间区域中的每一个将光指向N个观察者的左边或右边的观察者眼睛。图23以光调制器12和衍射装置20以及具有左边观察者眼睛50’和右边观察者眼睛52’的观察者说明了另一实施例。光调制器12的某些像素184含有用于右边观察者眼睛52，的信息，其它像素185含有用于左边观察者眼睛50，的信息。这些像素184、185被分配到写入不同衍射结构的衍射装置20的空间区域，其衍射光使得它分别指向观察者眼睛50’、52’。换句话说，在本实施例的一个时间间隔，用于两个观察者眼睛的信息均被写入光调制器12。对于朝向左边观察者眼睛50’、50”的偏转方向，光调制器12和衍射装置20 均进行空分复用。最后，必须指出，以上所描述的实施例应当只理解为说明权利要求所声称的教导， 而权利要求所声称的教导不限于这些实施例。
权利要求
1.用于显示二和/或三维图像内容的显示器的光调制器装置，包含光调制器(12) (SLM)和控制单元(14)，其中，实质上平行的光波场(16)的相位和/或振幅由光调制器 (12)根据在光调制器上的位置改变，所述光调制器(12)由控制单元(14)控制，其特征在于，在光波场(16)传播方向，光调制器(1 之后是至少一个可控衍射装置QO二8)，所述衍射装置(20，38)包含取决于衍射装置00)当前如何控制的可变衍射结构02)，由光调制器 (12)调制过的光波场可被该衍射结构0 以可预置的方式可变地衍射。
2.根据权利要求1所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO)设计为调整仅在一个限定维度(X)延伸的可预置的光栅型或锯齿形衍射结构02)。
3.根据权利要求1或2所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO)设计为改变可由衍射装置OO)调整的衍射结构02)的周期04)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO)包含位于第一基板08)上实质上平行的线性电极06)。
5.根据权利要求4所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO)的基板08，30) 包含与实质上平行的电极06)相隔离的平面电极(32)。
6.根据权利要求4或5所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO)包含与第一基板08)设有一段距离的第二基板(30)，所述第二基板(30)包含平面电极(3 和/或多个实质上平行的线性电极06)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一和/或第二基板O8，30)的电极(沈，3幻对所使用的光是透明的，以及/或者第一和/或第二基板08， 30)对所使用的光是透明的。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，在至少两个不同平面内的至少一个基板上设有电极( ，32)，其平行于基板表面，并且设置在不同平面内的电极(沈，54)彼此横向位移。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，在两个基板08， 30)之间设有至少一个中间电极层(56)，但最好是四个中间电极层，中间电极层(56)包含电极(58)。
10.根据权利要求9所述的光调制器装置，其特征在于，中间电极层(56)的电极(58) 是实质上的线性形状、设置为实质上互相平行并以可预置的方向定向。
11.根据权利要求9或10所述的光调制器装置，其特征在于，基板08)和邻近的中间电极层(56)之间和/或两个邻近的中间电极层(56)之间的距离是可预置的，并且最好与两个邻近的电极06，56)之间的距离或基板08)或中间电极层(56)的电极06，56)的光栅周期的一部分相对应，例如，二分之一或更少。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一和/或第二基板O8，30)和/或中间电极层(56)的平行线性电极06，32)朝向可预置的方向。
13.根据权利要求12所述的光调制器装置，其特征在于，第一基板08)的平行线性电极06)的朝向设置为与第二基板(30)的平行线性电极06，72)的朝向成限定角β，所述角β在O到90度范围内，但最好是O度。
14.根据权利要求12或13所述的光调制器装置，其特征在于，基板Ο8，30)的平行线性电极06，72)的朝向设置为与中间电极层(56)的平行线性电极(58)的朝向成限定的角，所述角在0到90度范围内，但最好是0度。
15.根据权利要求4至14中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，基板或中间电极层的多个电极相结合形成段，一般是可寻址的，并特别是一般可分离的，可以提供多个段。
16.根据权利要求4至15所述的光调制器装置，其特征在于，第一和/或第二基板08， 30)和/或中间电极层(56)的平行线性电极(沈，32)定向为实质上相互平行。
17.根据权利要求4至16中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，电极(沈，32)的折射率与基板O8，30)的折射率实质上相同，或者将电极材料和基板材料设计为它们包含实质上相同的折射率。
18.根据权利要求4至17中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，在第一和第二基板(28,30)之间，和/或基板(28)和邻近的中间电极层(56)之间，和/或两个邻近的中间电极层(56)之间设有能够通过调制影响材料的控制要素实现局部改变光偏振的至少一个朝向的折射率的材料。
19.根据权利要求18所述的光调制器装置，其特征在于，材料包含液晶或材料包含聚合物膜，特别是包含液晶或椭圆形纳米颗粒的聚酰亚胺层，例如金属碳纳米管，或包含含有椭圆形纳米颗粒的弹性或高粘性层的材料。
20.根据权利要求4至19中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一和第二基板 (28,30)之间和/或基板08)和邻近的中间电极层(56)之间和/或两个邻近的中间电极层(56)之间设有液晶(34)，所述液晶(34)的朝向可通过向电极(沈，32)提供的可预置电压控制，并且这种方式可以将液晶的预先朝向限定为与电极的轴向方向平行。
21.根据权利要求4至20中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，运行衍射装置 (20)的电极，以在以预定周期实现至少局部锯齿形折射率分布的衍射装置00)中获得电场分布。
22.根据权利要求4至21中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，运行衍射装置 (20)的电极，以在实现实质上均勻的折射率分布的衍射装置00)中获得电场分布。
23.根据权利要求22所述的光调制器装置，其特征在于，为了设置实质上均勻的折射率分布，运行衍射装置00)的电极，以实现为下一个将要设置的折射率分布准备的电场分布。
24.根据权利要求4至23中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，向衍射装置 (20)的电极初始并暂时提供比设置所需折射率分布需要的电压更高的电压，然后将电压降低到设置所需折射率分布需要的值。
25.根据权利要求1至M中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，将颜色过滤器分配给光调制器的各像素，将信息写入光调制器的像素，用不同波长的光顺序照明光调制器， 与当前的照明情况同时操作衍射装置。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，在光波场(16) 的传播方向，将进一步的衍射装置(38)设置在衍射装置00)的下游，在这个进一步的衍射装置(38)中，衍射结构可以设置为包含预定的周期，其具有与由光调制器(1 之后的衍射装置OO)设置的衍射结构02)的周期04)的方向(X)或结构不同的方向(Y)或结构。
27.根据权利要求1至沈中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，两个衍射装置 (20，38)彼此设置成使得衍射装置OO)的衍射结构02)的周期04)的预定的方向(X)或结构实质上平行于进一步的衍射装置(38)的衍射结构的周期的预定的方向(Y)或结构。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，第一和第二衍射装置(20，38)各包含含有朝向预定方向的实质上平行的线性电极06)的基板( )，两个衍射装置(20，38)彼此设置成使得第一衍射装置OO)的线性电极06)实质上垂直朝向第二衍射装置(38)的线性电极06)。
29.根据权利要求4至观中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，实质上平行的线性电极06)定向为与水平线(60)成角α，使得由衍射装置OO)衍射的光的分布生成于抑制观察者眼睛产生光强度的观察者平面中，其有可见区域并紧邻的观察者眼睛。
30.根据权利要求1至四中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，光调制器(12) 和/或衍射装置(20，38)包含有预定周期的周期结构。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，光调制器(12) 和衍射装置(20，38)包含有预定周期的周期结构，衍射装置00，38)的周期小于光调制器 (12)的周期例如值在2至150之间范围内的系数。
32.根据权利要求1至31中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置00， 38)包含单独的衍射元件，可在其中设定二进制、离散或连续的数值。
33.根据权利要求1至32中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，显示器的物镜功能可以通过将预定相位项写入衍射装置(20，38)来实现和/或提供聚焦光学组件(40)，例如有可预置性能的布拉格光栅。
34.根据权利要求1至33中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，温度补偿机构， 其包含具有至少一个温度传感器和至少一个热力学元件的主动温度控制器，例如珀尔帖元件，和/或其通过将可预置相位剖面写入光调制器(1 来实现。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，光调制器(12) 和衍射装置(20，38)可用不同波长的光顺序地照明，适合于当前所用光的波长的衍射结构 (22)同步写入衍射装置00，38)，由此，通过适合的衍射结构(22)，可预置偏转角可对不同波长的光调整。
36.根据权利要求1至35中任一项所述的光调制器装置，其特征在于，衍射装置OO) 设置为紧邻光调制器和/或可选择地提供的进一步的衍射装置(38)设置为紧邻第一衍射装置(20)。
37.显示器，其特征在于，根据权利要求1至36中任一项所述的光调制器(10)，其中显示器设计为可显示立体图像内容和/或立体多视角图像内容和/或全息图像内容。
38.根据权利要求37所述的显示器，其特征在于，设有可控光学装置，其在一种操作情况中实质上光学透明，并且其在其他操作情况中包含光学散射效应，通过控制这个光学装置，可以在2D或3D模式下运行显示器。
39.根据权利要求37所述的显示器，其特征在于，当在3D模式下以第一运行模式运行显示器时，通过衍射装置OO)可实现跟踪变化的观察者位置，当在2D模式下以第二运行模式运行显示器时，衍射装置OO)可以控制使得其包含散射功能。
40.根据权利要求36至39中任一项所述的显示器，其特征在于，对于彩色图像内容的显示，光调制器(1 和衍射装置(20，38)用不同波长的光(161,16 顺序照明，衍射装置 (20，38)可同步调整至当前的照明情况。
41.根据权利要求40所述的显示器，其特征在于，光调制器(1 可以由控制单元(14) 控制，使得用于左边或右边眼睛的信息被写入光调制器(12)，从而被光调制器(1 为左边或右边眼睛调制的光波场可以由衍射装置(20，38)分别偏转到至少一个观察者的各自左边或右边眼睛，用于左边或右边眼睛的信息被顺序写入光调制器(12)。
42.根据权利要求40所述的显示器，其特征在于，光调制器(1 包含第一和第二区域， 用于左边和右边眼睛的信息可分别写入其中，衍射装置O0，38)的第一和第二区域分别分配到光调制器(1 的第一和第二区域，可以控制光调制器(1 和衍射装置00，38)，使得受到光调制器(1 第一区域影响的光波场被衍射装置(20，38)第一区域朝至少一个观察者的左边眼睛偏转，受到光调制器(1 第二区域影响的光波场被衍射装置(20，38)第二区域朝至少一个观察者的右边眼睛偏转。
43.根据权利要求42所述的显示器，其特征在于，光调制器(1 的第一和第二区域彼此交替重复设置和/或光调制器(1 的第一和第二区域垂直定向。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的显示器，其特征在于，将颜色过滤器分配给光调制器(1 的各像素(181，182，18 和/或将颜色过滤器分配给衍射装置O0，38)的各区域。
45.根据权利要求39至44中任一项所述的显示器，其特征在于，为了实质上水平的光束偏转，光调制器(1 之后是衍射装置(20)，并提供用于在垂直方向扩展照明区域的装置。
46.根据权利要求1至36中任一项所述的光调制器装置(10)的制造方法，其特征在于，包含下列工序a)用电极(26)涂覆第一基板(28)；b)在第一基板08)的表面上放置材料层(62)；c)放置涂覆有电极06)的第二基板(30)，其中两个基板( ，30)相互对齐，使得第一基板08)的平行线性电极06)朝向实质上平行于第二基板(30)的平行线性电极06)。
47.根据权利要求46所述的制造方法，其特征在于，包含下列进一步的工序d)完成步骤b)后，将含有电极(58)的中间电极层(56)放置在材料层(6 上；e)将进一步的材料层(6 放置在中间电极层(56)上；f)可以至少再执行一次步骤d)和e)。
48.根据权利要求47所述的制造方法，其特征在于，第一基板08)和至少一个中间电极层(56)彼此对齐，使得将第一基板08)的平行线性电极06)设置为实质上平行于中间电极层(56)的平行线性电极(58)。
全文摘要
本发明涉及用于显示二和/或三维图像内容或图像序列的显示器的光调制器装置(10)。光调制器装置(10)包含光调制器(12)和控制装置(14)。实质上平行的光波场(16)的相位和/或振幅可由光调制器(12)根据在光调制器(12)上的位置改变，所述光调制器(12)可由控制装置(14)驱动。根据本发明，在光波场(16)的传播方向，在光调制器(12)的下游设有至少一个衍射装置(20，38)。衍射装置(20，38)具有可变衍射结构(22)。通过可变衍射结构(22)，由光调制器(12)改变的光波场(16)可以以可变并可预定的方式衍射。进一步地，本发明涉及一种显示器和制造光调制器装置的方法。
文档编号G02F1/29GK102483605SQ201080037410
公开日2012年5月30日 申请日期2010年6月18日 优先权日2009年6月23日
发明者伯·克罗尔, 斯蒂芬·瑞切特, 杰拉尔德·菲特雷尔, 罗伯特·米斯拜奇, 诺伯特·莱斯特 申请人:视瑞尔技术公司