光束偏转层和包括其的三维显示装置

文档序号:1830471 发布日期:2021-11-12 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 光束偏转层和包括其的三维显示装置 (Beam deflection layer and three-dimensional display device including the same ) 是由 金暎 安重权 元康喜 洪宗永 于 2021-05-11 设计创作,主要内容包括:光束偏转层包括:第一选择性偏振转换分束器,将入射光束中的第一颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第一颜色光和第二第一颜色光;第一光束偏转器,使来自第一选择性偏振转换分束器的光束中的第一第一颜色光偏转;第一选择性偏振转换器,转换来自所述第一光束偏转器的光束中的第一第一颜色光和第二第一颜色光的偏振方向;和第二光束偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换器的光束中的第二第一颜色光偏转。第一颜色光、第一第一颜色光和第二第一颜色光每个具有第一波长带。(The beam deflecting layer includes: a first selective polarization conversion beam splitter splitting the first color light in the incident light beam into first and second first color lights having polarization directions different from each other; a first beam deflector deflecting a first color light in the light beam from the first selective polarization conversion beam splitter; a first selective polarization converter converting polarization directions of the first color light and the second first color light in the light beam from the first beam deflector; and a second beam deflector configured to deflect the second first color light in the light beam from the first selective polarization converter. The first color light, the first color light, and the second first color light each have a first wavelength band.)

光束偏转层和包括其的三维显示装置

技术领域

本公开的示例实施方式涉及光束偏转层和三维(3D)显示装置。

背景技术

显示装置,诸如三维(3D)显示装置,可以包括光束偏转器,该光束偏转器改变光的行进方向以实现光的方向性。然而,可能发生散射现象,即,对于由光束偏转器偏转的每种颜色的光的细微路径差。为了消除散射现象,可以针对每种颜色分开执行光束偏转器的驱动。分离方法可以包括空间复用法和时间复用法。

在空间复用法中,对于每种颜色,空间被分割并且光束被偏转,因此,采用该方法的系统会是笨重的。在时间复用法中,通过划分时间,根据每种颜色经由光束偏转器精细地调节偏转方向。这样,由于光束偏转器的响应时间应该是空间复用法中的响应时间的三倍,所以采用时间复用法的系统会很慢。

发明内容

提供了光束偏转层和包括该光束偏转层的3D显示装置。

另外的方面将在下面的描述中部分地阐述,并且部分地从该描述中将是显而易见的,或者可以通过实践本公开的所呈现的实施方式而获悉。

根据本公开的一方面,提供了一种光束偏转层,包括:第一选择性偏振转换分束器,配置为将入射光束中的第一颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第一颜色光和第二第一颜色光;第一光束偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换分束器的光束中的第一第一颜色光偏转;第一选择性偏振转换器,配置为转换来自第一光束偏转器的光束中的第一第一颜色光和第二第一颜色光的偏振方向;以及第二光束偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换器的光束中的第二第一颜色光偏转;其中,第一颜色光、第一第一颜色光和第二第一颜色光每个具有第一波长带。

第一选择性偏振转换分束器将第一颜色光的偏振方向旋转45度。

第一光束偏转器包括:第一水平偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换分束器的光束中的第一第一颜色光水平地偏转;第一通用偏振转换器,配置为转换来自第一水平偏转器的光束的偏振方向;第一垂直偏转器,配置为使来自第一通用偏振转换器的光束中的第一颜色光垂直地偏转。

第一选择性偏振转换器将来自第一光束偏转器的光束中的第一第一颜色光和第二第一颜色光的偏振方向旋转90度。

第二光束偏转器包括:第二垂直偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换器的光束中的第二第一颜色光垂直地偏转;第二通用偏振转换器,配置为转换从第二垂直偏转器接收的光束的偏振方向;第二水平偏转器,配置为使来自第二通用偏振转换器的光束中的第二第一颜色光水平地偏转。

光束偏转层还包括:第二选择性偏振转换分束器,配置为将来自第二光束偏转器的光束中的第一第一颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第一第一颜色光和第二第一第一颜色光,以及将来自第二光束偏转器的光束中的第二第一颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第二第一颜色光和第二第二第一颜色光;以及第一偏振器,配置为透射来自第二选择性偏振转换分束器的光束中的具有一个偏振方向的光。

第二选择性偏振转换分束器被进一步配置为将来自第二光束偏转器的光束中的第一第一颜色光和第二第一颜色光的偏振方向旋转45度。

光束偏转层还包括:第三选择性偏振转换分束器,配置为将来自第一偏振器的光束中的第二颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第二颜色光和第二第二颜色光;第三光束偏转器,配置为使来自第三选择性偏振转换分束器的光束中的第一第二颜色光偏转;第二选择性偏振转换器,转换来自第三光束偏转器的光束中的第一第二颜色光和第二第二颜色光的偏振方向;以及第四光束偏转器,配置为使来自第二选择性偏振转换器的光束中的第二第二颜色光偏转,其中第二颜色光、第一第二颜色光和第二第二颜色光每个具有与第一波长带不同的第二波长带。

第三选择性偏振转换分束器被进一步配置为将来自第一偏振器的光束中的第二颜色光的偏振方向旋转45度。

第二选择性偏振转换器被配置为将来自第一第二光束偏转器的光束中的第一第二颜色光和第二第二颜色光的偏振方向旋转90度。

第三光束偏转器包括:第三水平偏转器,配置为使来自第三选择性偏振转换分束器的光束中的第一第二颜色光水平地偏转;第三通用偏振转换器,配置为转换从第三水平偏转器接收的光束的偏振方向;第三垂直偏转器,配置为使来自第三通用偏振转换器的光束中的第一第二颜色光垂直地偏转,第四光束偏转器包括:第四垂直偏转器,使来自第二选择性偏振转换器的光束中的第二第二颜色光垂直地偏转;第四通用偏振转换器,配置为转换从第四垂直偏转器接收的光束的偏振方向;以及第四水平偏转器,配置为使来自第四通用偏振转换器的光束中的第二第二颜色光水平地偏转。

光束偏转层还包括第四选择性偏振转换分束器,配置为:将来自第四光束偏转器的光束中的第一第二颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第一第二颜色光和第二第一第二颜色光,以及将来自第四光束偏转器的光束中的第二第二颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第二第二颜色光和第二第二第二颜色光;以及第二偏振器,配置为使来自第四选择性偏振转换分束器的光束中的具有所述一个偏振方向的光通过,其中第四选择性偏振转换分束器被进一步配置为使来自第四光束偏转器的光束中的第一第二颜色光和第二第二颜色光的偏振方向旋转45度。

光束偏转层还包括第五选择性偏振转换分束器,配置为将从第二偏振器接收的光束的第三颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第三颜色光和第二第三颜色光;第五光束偏转器,配置为使来自第五选择性偏振转换分束器的光束中的第一第三颜色光偏转;第三选择性偏振转换器,转换来自第五光束偏转器的光束中的第一第三颜色光和第二第三颜色光的偏振方向;以及第六光束偏转器,使来自第三选择性偏振转换器的光束中的第二第三颜色光偏转,其中第三颜色光、第一第三颜色光和第二第三颜色光每个具有与第一波长带和第二波长带不同的第三波长带。

第五选择性偏振转换分束器使来自第二偏振器的光束中的第三颜色光的偏振方向旋转45度。

第三选择性偏振转换器将来自第五光束偏转器的光束中的第五颜色光和第六颜色光的偏振方向旋转90度。

第五光束偏转器包括:第五水平偏转器,配置为使来自第五选择性偏振转换分束器的光束中的第一第三颜色光水平地偏转;第五通用偏振转换器,配置为转换来自第五水平偏转器的光束中的第一第三颜色光和第二第三颜色光的偏振方向;以及第五垂直偏转器,使来自第五通用偏振转换器的光束中的第一第三颜色光垂直地偏转,第六光束偏转器包括:第六垂直偏转器,配置为使来自第三选择性偏振转换器的光束中的第二第三颜色光垂直地偏转;第六通用偏振转换器,配置为转换来自第六垂直偏转器的光束中的第一第三颜色光和第二第三颜色光的偏振方向;第六水平偏转器,配置为使来自第六通用偏振转换器的光束中的第二第三颜色光水平地偏转。

光束偏转层还包括:第六选择性偏振转换分束器,配置为将来自第六光束偏转器的光束中的第一第三颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第一第三颜色光和第二第一第三颜色光,以及将来自第六光束偏转器的光束中的第二第三颜色光分裂成具有彼此不同的偏振方向的第一第二第三颜色光和第二第二第三颜色光;以及第三偏振器,配置为使来自第六选择性偏振转换分束器的光束中的具有所述一个偏振方向的光通过,其中第六选择性偏振转换分束器被进一步配置为将来自第六光束偏转器的光束中的第一第三颜色光和第二第三颜色光的偏振方向旋转45度。

根据本公开的另一方面,提供了一种三维显示装置,包括:光源,配置为输出多个波长带中的光束;以及光束偏转层,配置为使光束偏转;控制器,配置为控制光束在光束偏转层中的偏转方向;以及空间光调制器,配置为通过使光束衍射来形成全息图像,其中,光束偏转层包括:第一选择性偏振转换分束器,配置为将光束中的第一颜色光分裂成第一第一颜色光和第二第一颜色,第一第一颜色光具有与第二第一颜色光不同的偏振方向;第一光束偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换分束器的光束中的第一第一颜色光偏转;第一选择性偏振转换器,配置为转换来自第一光束偏转器的光束中的第一第一颜色光和第二第一颜色光的偏振方向;以及第二光束偏转器,配置为使来自第一选择性偏振转换器的光束中的第二第一颜色光偏转;其中,第一颜色光、第一第一颜色光和第二第一颜色光每个具有第一波长带。

控制器被进一步配置为控制光束偏转层以将光束的第一部分朝向第一位置聚焦并且将光束的第二部分朝向不同于第一位置的第二位置聚焦。

三维显示装置还包括:场透镜,提供在光束偏转层和空间光调制器之间,其中,场透镜配置为将光束的第一部分朝向第一位置聚焦并将光束的第二部分朝向不同于第一位置的第二位置聚焦。

根据本公开的另一方面,提供一种光束偏转装置,包括:第一层,配置为将入射光束分为第一偏振光和第二偏振光,第一偏振光和第二偏振光具有第一波长带并且具有不同的偏振方向;第二层,配置为使来自第一层的第一偏振光在第一方向上偏转;第三层,配置为转换第一偏振光和第二偏振光的偏振方向;第四层,配置为使来自第三层的第二偏振光在第二方向上偏转。

根据本公开的另一方面,提供一种执行光束偏转的方法,该方法包括:将入射光束分为第一偏振光和第二偏振光,第一偏振光和第二偏振光具有第一波长带且具有不同的偏振方向;使第一偏振光在第一方向上偏转;在使第一偏振光偏转之后,转换第一偏振光和第二偏振光的偏振方向;在转换第一偏振光和第二偏振光的偏振方向之后,使第二偏振光在第二方向上偏转。

根据本公开的另一方面,提供一种控制装置,其包括:存储一个或更多个指令的存储器,以及处理器,配置为执行一个或更多个指令从而控制光束偏转器以:将入射光束分为第一偏振光和第二偏振光,第一偏振光和第二偏振光具有第一波长带且具有不同的偏振方向;使第一偏振光在第一方向上偏转;在使第一偏振光偏转之后,转换第一偏振光和第二偏振光的偏振方向;在转换第一偏振光和第二偏振光的偏振方向之后,使第二偏振光在第二方向上偏转。

附图说明

通过以下结合附图的描述,本公开的某些实施方式的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显,其中:

图1是根据实施方式的光束偏转层的概念图;

图2A至图2C是在图1的光束偏转层的第一方向上的概念图;

图3A至图3C是在图1的光束偏转层的第二方向上的概念图;

图4是根据实施方式的3D显示装置的概念图;和

图5是根据另一实施方式的3D显示装置的概念图。

具体实施方式

现在将详细参考实施方式,在附图中示出了实施方式的示例,其中,相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言,示例实施方式可以具有不同的形式,并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此,下面仅通过参考附图描述示例实施方式以解释各方面。如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目的任何和所有组合。当诸如“至少一个”的表述在一列元素之后时,修饰整列元素并且不修饰列表中的各个元素。

在下文中,将参考附图详细描述示例实施方式。本发明构思的示例实施方式能够进行各种修改并且可以以许多不同的形式体现。在附图中,相同的附图标记指代相同的元件,并且为了解释清楚和方便起见,可以夸大每个构成元件的尺寸。

当元件或层被称为在另一元件或层“上”或“上方”时,该元件或层可以直接在另一元件或层上或在居间的元件或层上。

除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式。除非另有定义,否则当说明书中一部分“包括”、“包含”或“具有”一元素时,它并不排除其他元素,而是可以进一步包括其他元素。

术语“上方”和类似的方向性术语可以应用于单数和复数。

在本公开中,当描述光在一个方向上被偏转时,光的行进方向可以在该方向上具有新的或更多的分量。例如,当沿第三方向行进的光在第一方向上被偏转时,光可以沿基于第三方向和第一方向的组合的方向行进。

图1是根据示例实施方式的光束偏转层1的概念图。图2A至图2C是示出图1的光束偏转层1在第一方向DR1上的视图的概念图。图3A至图3C是示出图1的光束偏转层1在第二方向DR2上的视图的概念图。

参照图1、图2A至图2C以及图3A至图3C,光束偏转层1可以包括第一子光束偏转层BDL1、第二子光束偏转层BDL2、第三子光束偏转层BDL3以及控制器10。光束偏转层1可以接收入射光束IB并发射第一发射光束OB1和第二发射光束OB2。例如,第一发射光束OB1和第二发射光束OB2是输出光束。光束偏转层1可以通过使入射光束1B分裂和偏转来产生第一发射光束OB1和第二发射光束OB2。这样,光束偏转层1可以控制第一发射光束OB1和第二发射光束OB2的行进方向。而且,光束偏转层1可以聚焦第一发射光束OB1和第二发射光束OB2。例如,光束偏转层1可以将第一发射光束OB1和第二发射光束OB2聚焦在期望的方向上。根据示例实施方式,分裂可以包括将光划分或分开为具有不同偏振的两束光。根据示例实施方式,偏转可以包括改变光的方向。

光束IB可以在与第一方向DR1和第二方向DR2相交的第三方向DR3上入射在第一子光束偏转层BDL1上。光束IB可以顺序地穿过第一子光束偏转层BDL1、第二子光束偏转层BDL2和第三子光束偏转层BDL3。光束IB可以包括具有第一波长带的第一颜色光L1、具有第二波长带的第二颜色光L2和具有第三波长带的第三颜色光L3。光束可以是其中合成了第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3的光。第一波长带、第二波长带和第三波长带可以彼此不同。例如,第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以分别具有红色、绿色和蓝色。

入射在第一子光束偏转层BDL1上的第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3中的每个可以具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向可以平行于第一方向DR1。第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以沿第三方向DR3入射在第一子光束偏转层BDL1上。例如,第一方向DR1、第二方向DR2和第三方向DR3可以彼此垂直。

第一子光束偏转层BDL1可以包括1A选择性偏振转换分束器111、1A水平偏转器211、1A通用偏振转换器311、1A垂直偏转器212、第一选择性偏振转换器112、1B垂直偏转器221、1B通用偏振转换器312、1B水平偏转器222、1B选择性偏振转换分束器113和第一偏振器410。根据示例实施方式,第一子光束偏转层BDL1的元件可以沿第三方向DR3布置,如图2A所示。第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以依次穿过1A选择性偏振转换分束器111、1A水平偏转器211、1A通用偏振转换器311、1A垂直偏转器212、第一选择性偏振转换器112、1B垂直偏转器221、1B通用偏振转换器312、1B水平偏转器222、1B选择性偏振转换分束器113和第一偏振器410。

1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以相对于第一波长带具有选择性。1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以将第一波长带中的光的偏振方向旋转45度。例如,1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以包括相对于第一波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。当偏振转换之前的第一波长带中的光具有x度偏振方向时,偏振转换之后的第一波长带中的光可以具有x+45度偏振方向。具有x+45度偏振方向的第一波长带中的光可以是具有x度偏振方向的波长带中的光和具有x+90度偏振方向的波长带中的光的合成光。此时,具有x度偏振方向的第一波长带中的光和具有x+90度偏振方向的第一波长带中的光可以具有相同的相位。具有任意偏振方向的光的偏振方向旋转45度可以基本上与将光分裂成具有任意偏振方向的光和具有从任意偏振方向旋转90度的偏振方向的光相同。例如,1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以将具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的第一波长带中的光分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的第一波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向的第一波长带中的光。

此外,1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以将具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第一波长带中的光分裂成具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第一波长带中的光和具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第一波长带中的光。

然而,分裂第一波长带中的光可以表示在偏振方向上的分裂而不是空间分裂。具有图2A、图2B和图2C中的分裂的第一偏振方向⊙的第一波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向的第一波长带中的光可以具有相同的波长带(即,第一波长带)和相同的相位。具有图3A、图3B和图3C中的分裂的第一偏振方向的第一波长带中的光和具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第一波长带中的光可以具有相同的波长带(即,第一波长带)和相同的相位。1A选择性偏振转换分束器111和1B选择性偏振转换分束器113可以保持具有第二波长带的第二颜色光L2和具有第三波长带的第三颜色光L3的偏振方向。

第一选择性偏振转换器112可以相对于第一波长带具有选择性。第一选择性偏振转换器112可以将第一波长带中的光的偏振方向旋转90度。例如,第一选择性偏振转换器112可以包括相对于第一波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。第一选择性偏振转换器112可以将第一波长带中的光的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或者从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙。第一选择性偏振转换器112可以将第一波长带中的光的偏振方向从图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙,或者从图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第一选择性偏振转换器112可以保持具有第二波长带的第二颜色光L2的偏振方向和具有第三波长带的第三颜色光L3的偏振方向。即,第一选择性偏振转换器112可以仅改变具有第一波长带的第一颜色光L1的偏振方向,而保持在其他波长带中的其他颜色光的偏振方向。

1A垂直偏转器212和1B垂直偏转器221可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光。在下文中,垂直偏转可以指的是在第一方向DR1或与第一方向DR1相反的第五方向DR5上的偏转。1A水平偏转器211和1B水平偏转器222可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光。在下文中,水平偏转可以指的是在第二方向DR2或与第二方向DR2相反的第四方向DR4上的偏转。

1A水平偏转器211、1A垂直偏转器212、1B垂直偏转器221和1B水平偏转器222中的每个可分别包括下基板211a、212a、221a和222a,下电极211b、212b、221b和222b,上电极层211d、212d、221d和222d,上基板211e、212e、221e和222e,以及液晶层211c、212c、221c和222c。1A水平偏转器211和1B水平偏转器222可以彼此基本相同。关于下电极211b、212b、221b和222b的布置方向,1A水平偏转器211和1B水平偏转器222可以与1A垂直偏转器212和1B垂直偏转器221不同。

根据示例实施方式,下基板211a、212a、221a和222a以及上基板211e、212e、221e和222e可以包括绝缘材料。例如,下基板211a、212a、221a和222a以及上基板211e、212e、221e和222e可以包括玻璃或透明塑料。下基板211a、212a、221a和222a与上基板211e、212e、221e和222e可以彼此面对。

下电极211b、212b、221b和222b可以提供在下基板211a、212a、221a和222a上。例如,下电极211b、212b、221b和222b可以设置在下基板211a、212a、221a和222a的上表面上。1A水平偏转器211的下电极211b和1B水平偏转器222的下电极222b可以在与第二偏转方向平行的方向上布置。例如,可以在第二方向DR2上布置1A水平偏转器211的下电极211b和1B水平偏转器222的下电极222b。

1A垂直偏转器212的下电极212b和1B垂直偏转器221的下电极221b可以在与第一偏转方向平行的方向上布置。例如,可以在第一方向DR1上布置1A垂直偏转器212的下电极212b和1B垂直偏转器221的下电极221b。下电极211b、212b、221b和222b可以包括透明导电材料。例如,下电极211b、212b、221b和222b可以包括铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)或这些材料的组合。驱动电压可以通过控制器10分别施加到下电极211b、212b、221b和222b。驱动电压的大小和极性可以由控制器10独立地控制。

上电极层211d、212d、221d和222d可以提供在上基板211e、212e、221e和222e下面。例如,上电极层211d、212d、221d和222d可以设置在上基板211e、212e、221e和222e的底表面上。上电极层211d、212d、221d和222d可以分别面对下电极211b、212b、221b和222b。例如,上电极层可以是单个电极层。上电极层211d、212d、221d和222d可以包括透明导电材料。例如,上电极层211d、212d、221d和222d可以包括铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)或这些材料的组合。公共电压可以通过控制器10施加到上电极层211d、212d、221d和222d。公共电压的大小和极性可以由控制器10来控制。

液晶层211c、212c、221c和222c可以提供在下电极211b、212b、221b和222b与上电极层211d、212d、221d和222d之间。在一个示例中,液晶层211c、212c、221c和222c可以填充下电极211b、212b、221b和222b之间的区域。液晶层211c、212c、221c和222c可以包括液晶分子。液晶分子可以在液晶层中产生光路转换表面。光路转换表面可以是在液晶层中发生折射率变化的界面。由于下电极211b、212b、221b和222b与上电极层211d、212d、221d和222d之间的电压差导致液晶分子的排列改变,可以形成光路转换表面。由于折射率基于光路转换表面而改变,因此光在穿过光路转换表面时会发生折射。因为液晶分子在长轴方向上的折射率与在短轴方向上的折射率不同,所以形成了光路转换表面。换句话说,当光入射在液晶分子上时,液晶分子相对于具有平行于长轴方向的偏振的光和具有垂直于长轴方向的偏振的光可以表现出彼此不同的折射率。

根据示例实施方式,可以通过施加到下电极211b、212b、221b和222b的驱动电压来确定光路转换表面的形状或斜率。1A水平偏转器211的下电极211b和1B水平偏转器222的下电极222b可以在液晶层中形成光路转换表面,该光路转换表面折射具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向的光或折射具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的光。具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的光可以通过形成在1A水平偏转器211和1B水平偏转器222中的光路转换表面被水平地偏转。1A垂直偏转器212的下电极212b和1B垂直偏转器221的下电极221b可以在液晶层中形成光路转换表面,该光路转换表面折射具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的光或折射具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光。具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光可以通过在1A垂直偏转器212和1B垂直偏转器221中形成的光路转换表面被水平地偏转。由于驱动电压由控制器10来控制,因此光路转换表面的形状或斜率可以由控制器10来控制。

1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312可以转换入射在1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312上的光的偏振方向。1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312对于光的波长带可不具有选择性。也就是说,1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312可以改变偏振方向,而与光的波长带的类型无关,即,所述改变不基于光的波长带的类型。例如,1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312可以,在入射到1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312上的光束当中,将具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的光的偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向并且可以将具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向的光的偏振方向改变为第一偏转方向。此外,1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312可以,在入射到1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312上的光束当中,将具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光的偏振方向改变为图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙,并且可以将具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的光的偏振方向改变为第一偏振方向。例如,1A通用偏振转换器311和1B通用偏振转换器312可以包括半波片。

第一偏振器410可以仅透射入射在第一偏振器410上的光束当中具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的光。当入射在第一偏振器410上的光束具有垂直于图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向时,光可以不含有具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的分量。此外,当入射在第一偏振器410上的光束具有垂直于图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙时,光可以不含有具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的分量。因此,具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的光可以被第一偏振器410阻挡。

在下文中,将描述光束穿过第一子光束偏转层BDL1的过程。

包括第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3的光束可以进入1A选择性偏振转换分束器111。第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向

1A选择性偏振转换分束器111可以将具有第一波长带的第一颜色光L1分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向的1A颜色光L1A和具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙的1B颜色光L1B。此外,1A选择性偏振转换分束器111可以将具有第一波长带的第一颜色光L1分裂成具有图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的1A颜色光L1A和具有图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的1B颜色光L1B。1A选择性偏振转换分束器111可以将第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向1A选择性偏振转换分束器111可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3提供到1A水平偏转器211。

1A水平偏转器211可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的1A颜色光L1A。例如,1A颜色光L1A可以由1A水平偏转器211在第二方向DR2上偏转。1A水平偏转器211可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2以及第三颜色光L3提供到1A通用偏振转换器311。

1A通用偏振转换器311可以改变1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向。例如,1A通用偏振转换器311可以将1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,1A通用偏振转换器311可以将1A颜色光L1A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向1A通用偏振转换器311可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3提供到1A垂直偏转器212。

1A垂直偏转器212可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的1A颜色光L1A。例如,1A颜色光L1A可以由1A垂直偏转器212在第一方向DR1上偏转。1A垂直偏转器212可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3提供到第一选择性偏振转换器112。

第一选择性偏振转换器112可以改变具有第一波长带的1A颜色光L1A和1B颜色光L1B的偏振方向。例如,第一选择性偏振转换器112可以将1A颜色光L1A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,第一选择性偏振转换器112可以将1B颜色光L1B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第一选择性偏振转换器112可以将第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。第一选择性偏振转换器112可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3提供到1B垂直偏转器221。

1B垂直偏转器221可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的1B颜色光L1B。例如,1B颜色光L1B可以由1B垂直偏转器221在第五方向DR5上偏转。1B垂直偏转器221可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2以及第三颜色光L3提供到1B通用偏振转换器312。

1B通用偏振转换器312可以改变1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向。例如,1B通用偏振转换器312可以将1A颜色光L1A、第二颜色光L2和第三颜色光L3的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向例如,1B通用偏振转换器312可以将1B颜色光L1B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。1B通用偏振转换器312可将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2和第三颜色光L3提供到1B水平偏转器222。

1B水平偏转器222可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的1B颜色光L1B。例如,1B颜色光L1B可以由1B水平偏转器222在第四方向DR4上偏转。1B水平偏转器222可以将1A颜色光L1A、1B颜色光L1B、第二颜色光L2以及第三颜色光L3提供到1B选择性偏振转换分束器113。

1B选择性偏振转换分束器113可以将具有第一波长带的1A颜色光L1A分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的1Aa颜色光L1Aa以及具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的1Ab颜色光L1Ab。1B选择性偏振转换分束器113可以将具有第一波长带的1B颜色光L1B分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的1Ba颜色光L1Ba以及具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的1Bb颜色光L1Bb。1B选择性偏振转换分束器113可以将第二颜色光L2的偏振方向和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向1B选择性偏振转换分束器113可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ab颜色光L1Ab、1Ba颜色光L1Ba、1Bb颜色光L1Bb、和第二颜色光L2以及第三颜色光L3提供到第一偏振器410。

第一偏振器410可以透射具有第一偏振方向的光。例如,第一偏振器410可以透射1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、第二颜色光L2和第三颜色光L3。

第一子光束偏转层BDL1可以将第一颜色光L1分裂成沿彼此不同方向偏转的1Aa颜色光L1Aa和1Ba颜色光L1Ba。第一子光束偏转层BDL1可以不偏转第二颜色光L2和第三颜色光L3。

第二子光束偏转层BDL2可以包括2A选择性偏振转换分束器121、2A水平偏转器231、2A通用偏振转换器321和2A垂直偏转器232、第二选择性偏振转换器122、2B垂直偏转器241、2B通用偏振转换器322、2B水平偏转器242、2B选择性偏振转换分束器123和第二偏振器420。第二子光束偏转层BDL2的组成元件可以在第三方向DR3上布置。1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以依次穿过2A选择性偏振转换分束器121、2A水平偏转器231、2A通用偏振转换器321、2A垂直偏转器232,第二选择性偏振转换器122、2B垂直偏转器241、2B通用偏振转换器322、2B水平偏转器242、2B选择性偏振转换分束器123和第二偏振器420。

2A水平偏转器231、2A通用偏振转换器321、2A垂直偏转器232、2B垂直偏转器241、2B通用偏振转换器322、2B水平偏转器242和第二偏振器420分别可以与上述的1A水平偏转器211、1A通用偏振转换器311、1A垂直偏转器212、1B垂直偏转器221、1B通用偏振转换器312、1B水平偏转器222和第一偏振器410基本相同。为了说明的简洁起见,对2A水平偏转器231、2A通用偏振转换器321、2A垂直偏转器232、2B垂直偏转器241和2B通用偏振转换器322、2B水平偏转器242以及第二偏振器420的描述被省略。

2A选择性偏振转换分束器121和2B选择性偏振转换分束器123可以相对于第二波长带具有选择性。2A选择性偏振转换分束器121和2B选择性偏振转换分束器123可以将第二波长带中的光的偏振方向旋转45度。例如,2A选择性偏振转换分束器121和2B选择性偏振转换分束器123可以包括相对于第二波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。例如,2A选择性偏振转换分束器121和2B选择性偏振转换分束器123可以将具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第二波长带中的光分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第二波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第二波长带中的光。然而,分裂第二波长带中的光可以表示在偏振方向上的分裂而不是空间分裂。具有图2A、图2B和图2C中的分裂的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的分裂的第一偏振方向的第二波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第二波长带中的光可以具有相同的波长带(即,第二波长带)和相同的相位。2A选择性偏振转换分束器121和2B选择性偏振转换分束器123可以保持具有第一波长带的1Aa颜色光L1Aa和1Ba颜色光L1Ba的偏振方向以及具有第三波长带的第三颜色光L3的偏振方向。

第二选择性偏振转换器122可以相对于第二波长带具有选择性。第二选择性偏振转换器122可以将第二波长带中的光的偏振方向旋转90度。例如,第二选择性偏振转换器122可以包括相对于第二波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。第二选择性偏振转换器122可以将第二波长带中的光的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙,或者从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第二选择性偏振转换器122可以保持具有第一波长带的1Aa颜色光L1Aa和1Ba颜色光L1Ba的偏振方向以及具有第三波长带的第三颜色光L3的偏振方向。

在下文中,将描述光束穿过第二子光束偏转层BDL2的过程。

包括1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、第二颜色光L2和第三颜色光L3的光束可以进入2A选择性偏振转换分束器121。1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向

2A选择性偏振转换分束器121可以将具有第二波长带的第二颜色光L2分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的2A颜色光L2A以及具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的2B颜色光L2B。2A选择性偏振转换分束器121可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向2A选择性偏振转换分束器121可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2A水平偏转器231。

2A水平偏转器231可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的2A颜色光L2A。例如,2A颜色光L2A可以通过2A水平偏转器231在第二方向DR2上偏转。2A水平偏转器231可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2A通用偏振转换器321。

2A通用偏振转换器321可以改变1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3的偏振方向。例如,2A通用偏振转换器321可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2B颜色光L2B和第三颜色光L3的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,2A通用偏振转换器321可以将2A颜色光L2A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向2A通用偏振转换器321可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2A垂直偏转器232。

2A垂直偏转器232可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的2A颜色光L2A。例如,2A颜色光L2A可以由2A垂直偏转器232在第一方向DR1上偏转。2A垂直偏转器232可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到第二选择性偏振转换器122。

第二选择性偏振转换器122可以改变具有第二波长带的2A颜色光L2A和2B颜色光L2B的偏振方向。例如,第二选择性偏振转换器122可以将2A颜色光L2A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,第二选择性偏振转换器122可以将2B颜色光L2B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第二选择性偏振转换器122可以将第一Aa颜色光L1Aa、第一Ba颜色光L1Ba和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。第二选择性偏振转换器122可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2B垂直偏转器241。

2B垂直偏转器241可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的2B颜色光L2B。例如,2B颜色光L2B可以由2B垂直偏转器241在第五方向DR5上偏转。2B垂直偏转器241可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2B通用偏振转换器322。

2B通用偏振转换器322可以改变1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3的偏振方向。例如,2B通用偏振转换器322可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A和第三颜色光L3的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向例如,2B通用偏振转换器322可以将2B颜色光L2B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。2B通用偏振转换器322可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2B水平偏转器242。

2B水平偏转器242可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的2B颜色光L2B。例如,2B颜色光L2B可以由2B水平偏转器242在第四方向DR4上偏转。2B水平偏转器242可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2A颜色光L2A、2B颜色光L2B和第三颜色光L3提供到2B选择性偏振转换分束器123。

2B选择性偏振转换分束器123可以将具有第二波长带的2A颜色光L2A分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的2Aa颜色光L2Aa和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的2Ab颜色光L2Ab。2B选择性偏振转换分束器123可以将具有第二波长带的2B颜色光L2B分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的2Ba颜色光L2Ba和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的2Bb颜色光L2Bb。2B选择性偏振转换分束器123可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba和第三颜色光L3的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向2B选择性偏振转换分束器123可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ab颜色光L2Ab、2Ba颜色光L2Ba、2Bb颜色光L2Bb和第三颜色光L3提供到第二偏振器420。

第二偏振器420可以透射具有第一偏振方向的光。例如,第二偏振器420可以透射1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba和第三颜色光L3。

第二子光束偏转层BDL2可以将第二颜色光L2分裂成沿彼此不同方向偏转的2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba。第二子光束偏转层BDL2可以不偏转1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba和第三颜色光L3。1Aa颜色光L1Aa和2Aa颜色光L2Aa的行进方向可以基本相同。1Ba颜色光L1Ba和第二Ba颜色光L2Ba的行进方向可以基本相同。

第三子光束偏转层(BDL3)可以包括3A选择性偏振转换分束器131、3A水平偏转器251、3A通用偏振转换器331、3A垂直偏转器252、第三选择性偏振转换器132、3B垂直偏转器261、3B通用偏振转换器332、3B水平偏转器262、3B选择性偏振转换分束器133和第三偏振器430。第三子光束偏转层BDL3的组成元件可以在第三方向DR3上布置。第一颜色光L1、第二颜色光L2和第三颜色光L3可以顺序地穿过3A选择性偏振转换分束器131、3A水平偏转器251、3A通用偏振变换器331、3A垂直偏转器252、第三选择性偏振转换器132、3B垂直偏转器261、3B通用偏振转换器332、3B水平偏转器262、3B选择性偏振转换分束器133和第三偏振器430。

3A水平偏转器251、3A通用偏振转换器331、3A垂直偏转器252、3B垂直偏转器261、3B通用偏振转换器332、3B水平偏转器262和第三偏振器430分别可以与上述的1A水平偏转器211、1A通用偏振转换器311、1A垂直偏转器212、1B垂直偏转器221、1B通用偏振转换器312、1B水平偏转器222和第一偏振器410基本相同。为了描述的简洁起见,对3A水平偏转器251、3A通用偏振转换器331、3A垂直偏转器252、3B垂直偏转器261以及3B通用偏振转换器332、3B水平偏转器262和第三偏振器430的描述被省略。

3A选择性偏振转换分束器131和3B选择性偏振转换分束器133可以相对于第三波长带具有选择性。3A选择性偏振转换分束器131和3B选择性偏振转换分束器133可以将第三波长带中的光的偏振方向旋转45度。例如,3A选择性偏振转换分束器131和3B选择性偏振转换分束器133可以包括相对于第三波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。例如,3A选择性偏振转换分束器131和3B选择性偏振转换分束器133可以将具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第三波长带中的光分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的第三波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第三波长带中的光。然而,分裂第三波长带中的光可以表示在偏振方向上的分裂而不是空间分裂。具有图2A、图2B和图2C中的分裂的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的分裂的第一偏振方向的第三波长带中的光和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的第三波长带中的光可以具有相同的波长带(即,第三波长带)和相同的相位。3A选择性偏振转换分束器131和3B选择性偏振转换分束器133可以保持具有第一波长带的1Aa颜色光L1Aa和1Ba颜色光L1Ba的偏振方向以及具有第二波长带的2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba的偏振方向。

第三选择性偏振转换器132可以相对于第三波长带具有选择性。第三选择性偏振转换器132可以将第三波长带中的光的偏振方向旋转90度。例如,第三选择性偏振转换器132可以包括相对于第三波长带具有波长选择性的光学各向异性聚合物或无机材料。第三选择性偏振转换器132可以将第三波长带中的光的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙,或者从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第三选择性偏振转换器132可以保持具有第一波长带的1Aa颜色光L1Aa和1Ba颜色光L1Ba的偏振方向以及具有第二波长带的2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba的偏振方向。

在下文中,将描述光束穿过第三子光束偏转层BDL3的过程。

包括1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba和第三颜色光L3的光束可以进入3A选择性偏振转换分束器131。1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba和第三颜色光L3可以具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向

3A选择性偏振转换分束器131可以将具有第三波长带的第三颜色光L3分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的3A颜色光L3A和具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的3B颜色光L3B。3A选择性偏振转换分束器131可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向3A选择性偏振转换分束器131可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3A水平偏转器251。

3A水平偏转器251可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的3A颜色光L3A。例如,3A颜色光L3A可以由3A水平偏转器251在第二方向DR2上偏转。3A水平偏转器251可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3A通用偏振转换器331。

3A通用偏振转换器331可以改变1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B的偏振方向。例如,3A通用偏振转换器331可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba和3B颜色光L3B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,3A通用偏振转换器331可以将3A颜色光L3A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向3A通用偏振转换器331可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3A垂直偏转器252。

3A垂直偏转器252可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的3A颜色光L3A。例如,3A颜色光L3A可以由3A垂直偏转器252在第一方向DR1上偏转。3A垂直偏转器252可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到第三选择性偏振转换器132。

第三选择性偏振转换器132可以改变具有第三波长带的3A颜色光L3A和3B颜色光L3B的偏振方向。例如,第三选择性偏振转换器132可以将3A颜色光L3A的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。例如,第三选择性偏振转换器132可以将3B颜色光L3B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向第三选择性偏振转换器132将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。第三选择性偏振转换器132可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3B垂直偏转器261。

3B垂直偏转器261可以垂直地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的3B颜色光L3B。例如,3B颜色光L3B可以由3B垂直偏转器261在第五方向DR5上偏转。3B垂直偏转器261可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3B通用偏振转换器332。

3B通用偏振转换器332可以改变1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B的偏振方向。例如,3B通用偏振转换器332可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba和3A颜色光的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙改变为图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向例如,3B通用偏振转换器332可以将3B颜色光L3B的偏振方向从图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向改变为图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙。3B通用偏振转换器332可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3B水平偏转器262。

3B水平偏转器262可以水平地偏转具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的3B颜色光L3B。例如,3B颜色光L3B可以由3B水平偏转器262在第四方向DR4上偏转。3B水平偏转器262可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3A颜色光L3A和3B颜色光L3B提供到3B选择性偏振转换分束器133。

3B选择性偏振转换分束器133可以将具有第三波长带的3A颜色光L3A分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的3Aa颜色光L3Aa和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的3Ab颜色光L3Ab。3B选择性偏振转换分束器133可以将具有第三波长带的3B颜色光L3B分裂成具有图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向的3Ba颜色光L3Ba和具有图2A、图2B和图2C中的第二偏振方向或图3A、图3B和图3C中的第二偏振方向⊙的3Bb颜色光L3Bb。3B选择性偏振转换分束器133可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba的偏振方向保持在图2A、图2B和图2C中的第一偏振方向⊙或图3A、图3B和图3C中的第一偏振方向3B选择性偏振转换分束器133可以将1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3Aa颜色光L3Aa、3Ab颜色光L3Ab、3Ba颜色光L3Ba和3Bb颜色光L3Bb提供到第三偏振器430。

第三偏振器430可以透射具有第一偏振方向的光。例如,第三偏振器430可以透射1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa、2Ba颜色光L2Ba、3Aa颜色光L3Aa、3Ba颜色光L3Ba。

第三子光束偏转层BDL3可以将第三颜色光L3分裂成沿彼此不同方向偏转的3Aa颜色光L3Aa和3Ba颜色光L3Ba。第三子光束偏转层BDL3可以不偏转1Aa颜色光L1Aa、1Ba颜色光L1Ba、2Aa颜色光L2Aa和2Ba颜色光L2Ba。1Aa颜色光L1Aa、2Aa颜色光L2Aa和3Aa颜色光L3Aa的行进方向可以基本相同。1Aa颜色光L1Aa、2Aa颜色光L2Aa和3Aa颜色光L3Aa可以被称为第一发射光束OB1。1Ba颜色光L1Ba、2Ba颜色光L2Ba和3Ba颜色光L3Ba的行进方向可以基本相同。1Ab颜色光L1Ab、2Ab颜色光L2Ab和3Ab颜色光L3Ab可以被称为第二发射光束OB2。

图4是根据实施方式的三维(3D)显示装置1000的概念图。为了描述的简洁起见,与参照图1、图2A-2C和图3A-3C给出的描述基本相同的描述可以被省略。

3D显示装置1000可以包括:光源1100,配置为提供包括多个波长带的相干光束;光导单元1200,配置为引导来自光源1100的光并将光引到空间光调制器1500;用于使来自光源1100的光偏转的光束偏转层1300;控制器10,配置为控制光束偏转层1300中的光的偏转方向;场透镜1400,用于将全息图像聚焦在指定空间上;和空间光调制器1500,配置为通过衍射入射光来形成全息图像。根据示例实施方式,所述指定空间可以是预定空间。

根据示例实施方式,控制器10可以包括处理器和随机存取存储器(RAM)。处理器可以包括中央处理单元或微处理器等,并且可以控制存储器控制器的整体操作。处理器可以通过存储器接口与存储装置10通信。处理器可以将RAM用作操作存储器、高速缓存存储器或缓冲存储器以控制存储装置。

光束偏转层1300可以包括图1、图2A-2C和图3A-3C的光束偏转层1。

从光源1100发射的光由光导单元1200引导并且被放大为与空间光调制器1500相对应的尺寸,并入射到光束偏转层1300上,作为入射光束IB。光束偏转层1300可以使入射光的方向在期望的方向上偏转,例如,在朝向用户的左眼的方向和朝向用户的右眼的方向上偏转。为了形成定向光,入射在光束偏转层1300上的光可以通过控制器10同时在彼此不同的两个方向上偏转。

通过光束偏转层1300发射的两个定向光束(即第一和第二发射光束OB1和OB2)通过场透镜1400进入空间光调制器1500。空间光调制器1500形成具有干涉条纹的全息图案,用于调制入射光。可以通过在空间光调制器1500中形成的全息图案对入射光进行衍射和调制,在预定空间上的位置处再现全息图像。左眼全息图像可以在左眼位置处再现,右眼全息图像可以在右眼位置处再现。

图4的3D显示装置1000可以进一步包括跟踪用户的左眼位置和右眼位置的眼睛跟踪传感器。例如,控制器10可以控制眼睛跟踪传感器以通过使用眼睛跟踪传感器跟踪用户的左眼位置和右眼位置以发射偏转到相应位置的光束。

图5是根据另一示例实施方式的3D显示装置2000的概念图。为了描述的简洁起见,将描述与参照图1、图2A-2C、图3A-3C和图4描述的那些的区别。

3D显示装置2000可以包括:光源2100,配置为提供包括多个波长带的相干光束;光导单元2200,配置为引导来自光源2100的光并将光引到空间光调制器2400;用于使来自光源2100的光偏转的光束偏转层2300;控制器10,配置为控制光束偏转层2300中的光的偏转方向;以及空间光调制器2400,配置为通过衍射入射光来形成全息图像。

与图4的3D显示装置1000不同,光束偏转层2300可以分别将第一发射光束OB1和第二发射光束OB2聚焦在彼此不同的位置处。例如,光束偏转层2300可以分别在朝向用户的左眼和右眼的方向上偏转第一和第二发射光束OB1和OB2,并且可以聚焦在左眼和右眼上。因此,在没有图4所示的场透镜1400的情况下,可以在左眼位置处再现左眼全息图像,并且可以在右眼位置处再现右眼全息图像。

图5的3D显示装置2000可以进一步包括眼睛跟踪传感器,其跟踪用户的左眼位置和右眼位置。例如,控制器10可以控制眼睛跟踪传感器以通过使用眼睛跟踪传感器来跟踪用户的左眼位置和右眼位置从而发射偏转到相应位置的光束。

本公开可以提供光束偏转层,该光束偏转层使包括具有彼此不同的波长带的光的光束偏转。

本公开可以提供具有光束偏转器的3D显示装置,该光束偏转器使包括具有彼此不同的波长带的光的光束偏转。

根据示例实施方式,本公开可以提供执行光束偏转的方法。该方法可以包括:将入射光束分为第一偏振光和第二偏振光,第一偏振光和第二偏振光具有第一波长带并且具有不同的偏振方向;使第一偏振光在第一方向上偏转;

在使第一偏振光偏转之后,将第一偏振光和第二偏振光的偏振方向转换,以及在将第一偏振光和第二偏振光的偏振方向转换之后使第二偏振光在第二方向上偏转。

根据示例实施方式,本公开可以提供控制装置。所述控制装置可以包括:存储器,存储一个或更多个指令;以及处理器,配置为执行所述一个或更多个指令以控制光束偏转器:将入射光束分为第一偏振光和第二偏振光,第一偏振光和第二偏振光具有第一波长带且具有不同的偏振方向,使第一偏振光在第一方向上偏转,在使第一偏振光偏转之后将第一偏振光和第二偏振光的偏振方向转换;以及在将第一偏振光和第二偏振光的偏振方向转换之后,使第二偏振光在第二方向上偏转。

然而,本发明构思的效果可以不限于以上公开。

应当理解,本文描述的示例实施方式应仅在描述性意义上考虑,而不是出于限制的目的。每个示例实施方式中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他示例实施方式中的其他类似特征或方面。尽管已经参考附图描述了一个或更多个示例实施方式,但是本领域普通技术人员将理解,在不脱离由以下权利要求定义的精神和范围的情况下可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

本申请基于并要求于2020年5月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0056153号的优先权,其全部公开内容通过引用合并于此。

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