一种全息显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种全息显示装置。

背景技术：

全息重建显示设备中的拼接式空间光调制器阵列结构包括呈阵列排布的多个子空间光调制器，每个子空间光调制器能够独立加载不同的全息图，并分时显示。

现有技术中，这种采用拼接式空间光调制器的全息重建显示设备中，再现光源可以是同一再现光源，也可以是根据空间光调制器的显示状态进行独立控制的不同的再现光源。当再现光源是同一再现光源时，由于该再现光源是一直处于照明状态，所以当在某一时刻某一子空间光调制器未显示全息图像时，再现光源能够透过该子空间光调制器，透过的光束将对人眼观看全息再现像的观看效果产生影响；而当每个子空间光调制器对应不同的可独立控制的再现光源时，由于直接控制再现光源的开关，因此当某一时刻某一子空间光调制器被加载全息图时，其对应的再现光源被点亮，由于光源发出的光能从点亮到稳定需要一个过程，在这个过程中，不稳定的再现光束被子空间光调制器上加载的全息图调制所得到的全息再现图像质量不稳定，从而导致全息再现图像效果变差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全息显示装置，能够解决拼接式空间光调制器阵列结构中各子空间光调制器分时显示全息图时，不显示全息图的子空间光调制器的再现光源对全息再现图像的干扰，造成图像质量下降的问题。

本发明所提供的技术方案如下：

一种全息显示装置，包括：

空间光调制器阵列结构，所述空间光调制器阵列结构包括呈阵列排布的多个子空间光调制器，不同的子空间光调制器能够独立加载不同的全息图，并分时显示；

用于为所述空间光调制器阵列结构提供光源的光源部件，所述光源部件设置于所述空间光调制器阵列结构的一侧；

以及，设置于所述光源部件与所述空间光调制器阵列结构之间的光开关；

其中，所述光开关包括与多个子空间光调制器一一对应设置的多个透光控制区域，且每一透光控制区域的透光率能够改变，以控制每一所述透光控制区域向对应的子空间光调制器透射光线的光透射状态，其中所述光透射状态包括透光状态和不透光状态。

进一步的，所述光开关包括：

相对设置的第一透明电极和第二透明电极；

以及，设置于所述第一透明电极和所述第二透明电极之间的液晶层；

其中，所述第一透明电极和所述第二透明电极中的至少一个电极包括多个第一电极块，多个所述第一电极块与多个所述子空间光调制器一一对应设置，以将所述光开关划分成多个所述透光控制区域，每个所述第一电极块与相对的电极配合驱动各自对应的透光控制区域内的液晶层。

进一步的，所述全息显示装置还包括：

用于向所述空间光调制器阵列结构输入控制信号，以驱动各子空间光调制器的控制器；其中，所述光开关的第一透明电极和第二透明电极与所述控制器相连，所述控制器还用于控制所述光开关的各透光控制区域与对应的子空间光调制器同步驱动。

进一步的，所述全息显示装置还包括：

用于使得所述光源部件出射的光线调整至预设状态后进入所述空间光调制器阵列结构的光线调整部件；所述光线调整部件包括透镜阵列结构，所述透镜阵列结构包括呈阵列排布的多个透镜单元，多个透镜单元与多个子空间光调制器一一对应设置；

所述透镜阵列结构为液体透镜阵列结构，所述液体透镜阵列结构包括多个液体透镜单元。

进一步的，所述液体透镜阵列结构包括：

相对设置的第一透明基板和第二透明基板；

在所述第二透明基板上设置有第四透明电极，所述第二透明基板包括面向所述子空间光调制器的第一表面；

与所述第四透明电极相对设置的第三透明电极；

以及，形成于所述第一表面上的隔断层，所述隔断层包括多个凹槽区域，多个凹槽区域与多个所述子空间光调制器一一对应设置，在所述隔断层上覆盖有疏水层，且在所述凹槽区域内填充有第一液体，在所述第一液体和所述第一透明电极之间填充有第二液体；

其中，所述第一液体为非极性绝缘液体，所述第二液体为导电或极性液体，所述第一液体与所述第二液体之间形成的液体界面形状能够根据所述第三透明电极与所述第四透明电极上施加电压不同而改变，以调整所述液体透镜单元的焦距。

进一步的，所述第三透明电极和所述第四透明电极中的至少一个电极包括多个第二电极块，多个所述第二电极块与多个所述凹槽区域一一对应设置，以将所述光开关划分成多个所述液体透镜单元，每个所述第二电极块能够分别单独被驱动，以使得每一所述液体透镜单元的焦距能够单独调整；

或者，所述第三透明电极和所述第四透明电极均为能够覆盖整个所述空间光调制器阵列结构所对应的区域的整块电极，且所述第三透明电极和第四透明电极上区分有与多个凹槽一一对应设置的多个驱动领域，以形成所述液体透镜单元，每一驱动区域能够被单独驱动，以使得每一所述液体透镜单元的焦距能够单独调整。

进一步的，在所述疏水层与所述第二透明基板之间形成有绝缘层。

进一步的，所述第三透明电极和第四透明电极与所述控制器相连，所述控制器还用于控制所述液体透镜阵列的各液体透镜单元与对应的子空间光调制器同步驱动。

进一步的，所述第三透明电极与所述第二透明电极共用同一电极。

进一步的，所述全息显示装置还包括：

用于将各子空间光调制器出射的全息光束进行调整，以使得各子空间光调制器出射的全息光束偏转至预设显示空间的光学偏转机构，其设置于所述空间光调制器阵列结构的远离所述光源部件的一侧；

所述多个子空间光调制器至少包括第一子空间光调制器和第二子空间光调制器；所述光学偏转机构至少包括：

与所述第一子空间光调制器对应设置的半透半反镜，所述半透半反镜相对于所述第一子空间光调制器出射的全息光束以第一倾斜角度倾斜设置，所述半透半反镜能够使得所述第一子空间光调制器出射的全息光束透射至所述预设显示空间；

以及，与所述第二子空间光调制器对应设置的反射镜，所述反射镜相对于所述第二子空间光调制器出射的全息光束以第二倾斜角度倾斜设置，且所述反射镜能够使得所述第二子空间光调制器出射的全息光束经所述反射镜反射后进入到所述半透半反镜上，再经所述半透半反镜反射之后出射至所述预设显示空间。

本发明的有益效果如下：

本发明所提供的全息显示装置，在光源与拼接式空间光调制器阵列之间设置有光开关，该光开关划分为与各子空间光调制器对应的多个透光控制区域，可以控制光源的光束是否通过，光源无需变化，可实现拼接式空间光调制器阵列分区照明。当子空间光调制器加载全息图，光开关控制对应该子空间光调制器的透光控制区域为透光状态，使得再现光束通过，从而照明全息图；当子空间光调制器未加载全息图，光开关控制相应的透光控制区域为不透光状态，使得再现光束不通过，从而不照明全息图。由此可见，本发明所提供的全息显示装置其不通过直接控制光源本身开关的方式，而是可以通过光开关来直接控制对应各子空间光调制器的再现光束通过或不通过，解决了采用拼接式空间光调制器作为全息显示屏时再现光源对再现全息图像质量影响的问题。

附图说明

图1表示本发明所提供的全息显示装置的第一种实施例的结构示意图；

图2表示本发明所提供的全息显示装置的第二种实施例的结构示意图；

图3表示本发明所提供的全息显示装置的第三种实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术中采用拼接式空间光调制器的全息显示装置各子空间光调制器分时显示全息图时，由于控制光源开关，会使得再现光源对不显示全息图的子空间光调制器的全息再现图像产生干扰，造成图像质量下降的问题，本发明提供了一种全息显示装置，其能够有效解决减少没有显示全息图的子空间光调制器的再现光束对全息再现图像的干扰，提高图像质量。

如图1至图3所示，本发明所提供的全息显示装置，包括：

空间光调制器阵列结构100，所述空间光调制器阵列结构100包括呈阵列排布的多个子空间光调制器101，不同的子空间光调制器101能够独立加载不同的全息图，并分时显示；

用于为所述空间光调制器阵列结构100提供光源的光源部件200，所述光源部件200设置于所述空间光调制器阵列结构100的一侧；

以及，设置于所述光源部件200与所述空间光调制器阵列结构100之间的光开关300；

其中，所述光开关300包括与多个子空间光调制器101一一对应设置的多个透光控制区域，且每一透光控制区域的透光率能够改变，以控制每一所述透光控制区域向对应的子空间光调制器101透射光线的光透射状态，其中所述光透射状态包括透光状态和不透光状态。

本发明所提供的全息显示装置，在光源部件200与拼接式空间光调制器阵列100之间设置有光开关300，该光开关300划分为与各子空间光调制器101对应的多个透光控制区域，可以控制光源部件100的光束是否通过，光源部件100本身无需变化，可实现拼接式空间光调制器阵列分区照明。当子空间光调制器101加载全息图，光开关300控制对应该子空间光调制器101的透光控制区域为透光状态，使得再现光束通过，从而照明全息图；当子空间光调制器101未加载全息图，光开关300控制相应的透光控制区域为不透光状态，使得再现光束不通过，从而不照明全息图。

由此可见，本发明所提供的全息显示装置其不通过直接控制光源部件本身开关的方式，而是可以通过光开关300来直接控制对应各子空间光调制器101的再现光束通过或不通过，解决了采用拼接式空间光调制器作为全息显示屏时再现光源对再现全息图像质量影响的问题。

需要说明的是，在本发明所提供的全息显示装置中，拼接式空间光调制器阵列的各子空间光调制器101之间设置边框102，通过边框102划分为多个子空间光调制器101，且每一子空间光调制器101单独加载全息图。

以下说明本发明所提供的全息显示装置的优选实施例。

如图1至图3所示，本发明优选实施例所提供的全息显示装置中，所述光开关300包括：

相对设置的第一透明电极311和第二透明电极312；

以及，设置于所述第一透明电极311和所述第二透明电极312之间的液晶层313；

其中，所述第一透明电极311和所述第二透明电极312中的至少一个电极包括多个第一电极块，多个所述第一电极块与多个所述子空间光调制器101一一对应设置，以将所述光开关300划分成多个所述透光控制区域，每个所述第一电极块与相对的电极配合驱动各自对应的透光控制区域内的液晶层313。

采用上述方案，在上述方案中，第一透明电极311或第二透明电极312中的一个电极可以是面电极，而另一个电极可以是包括多个透明第一电极块，或者，还可以是将第一透明电极311和第二透明电极312均设计为包括多个透明第一电极块，多个透明第一电极块可以将再现光照射区域划分为与多个子空间光调制器101对应的多个透光控制区域，每个透明第一电极块和与其相对的电极驱动各自对应透光控制区域内的液晶分子。其中，通过给所述液晶层313两侧的第一透明电极311和第二透明电极312施加电压，使所述液晶层313的液晶分子的排向发生改变，控制液晶分子的翻转。根据液晶分子排向不同时的透光率也不同这一特性，当所述液晶分子垂直光线排列时，光线能够通过所述液晶层313；当所述液晶分子与光线平行排列时，光线不能够通过所述液晶层313，从而达到控制光是否通过所述液晶层313的目的，进而控制所述光开关300的各透光控制区域光通过或不通过，进而解决不显示全息图的子空间光调制器101的再现光束对全息再现图像的干扰的问题。

在本发明所提供的优选实施例中，所述全息显示装置还包括：用于向所述空间光调制器阵列结构100输入控制信号，以驱动各子空间光调制器101的控制器；其中，所述光开关300的第一透明电极311和第二透明电极312与所述控制器相连，所述控制器还用于控制所述光开关300的各透光控制区域与对应的子空间光调制器101同步驱动。

需要说明的是，在上述方案中，所述光开关300利用液晶分子排向不同时透光率不同的特性来实现控制光是否通过，这种方式可以使得各透光控制区域与对应的子空间光调制器101同步驱动，以使得子空间光调制器101加载全息图时，所对应的透光控制区域相应地驱动液晶分子垂直于光线排列，而使得光通过而照明全息图，而子空间光调制器101不加载全息图时，所对应的透光控制区域相应地驱动液晶分子平行于光线排列，从而可以使光不通过，而不照明全息图。

应当理解的是，在实际应用中，所述光开关300还可以采用其他方式实现，例如：所述光开关300的各透光控制区域内设置有可移开的遮光块，当子空间光调制器101不加载全息图时，则控制对应的遮光块遮挡住透光控制区域，当子空间光调制器101加载全息图时，则控制对应的遮光块移开而不遮挡透光控制区域；对于所述光开关300的具体实现方式在此并不进行局限。

还需要说明的是，所述光开关除了可以控制光线通过或不通过，还可以是通过改变透光率，来根据实际需要，控制光线的透光状态为半透光状态。

此外，在本发明实施例所提供的全息显示装置中，所述全息显示装置还包括：用于使得所述光源部件200出射的光线调整至预设状态后进入所述空间光调制器阵列结构100的光线调整部件。

在上述方案中，所述光源部件200可以是一点光源，通过所述光线调整部件可以将该点光源的光线调整成准直再现光束而通过光开关300为各子空间光调制器101进行照明，或者，还可以是通过该光线调整部件可以将该光源部件200的光线调整成其他所需要的光束来为各子空间光调制器101进行照明。

在本发明所提供的优选实施例中，所述光线调整部件包括透镜阵列结构，所述透镜阵列结构包括呈阵列排布的多个透镜单元，多个透镜单元与多个子空间光调制器一一对应设置。

采用上述方案，通过透镜阵列结构400中的各透镜单元，可以调整对应的子空间光调制器101的再现照明光。需要说明的是，在实际应用中，所述光线调整部件可以不仅局限于透镜阵列结构，还可以是根据实际需要设置的其他光学结构，在此仅提供一种优选方式，但并不对此进行限定。

在本发明所提供的优选实施例中，如图1至图3所示，所述透镜阵列结构为液体透镜阵列结构400，所述液体透镜阵列结构400包括多个液体透镜单元。

在上述方案中，所述透镜阵列结构400采用的液体透镜阵列结构400，一方面，与采用传统多个分立的光学透镜相比，有利于整个装置的扁平化；另一方面，液体透镜单元可以改变焦距，从而个性化地为每个子空间光调制器101提供再现照明光束。当然可以理解的是，在实际应用中，所述透镜阵列结构400不仅仅局限于此。

此外，在本发明所提供的优选实施例中，如图1至图3所示，所述液体透镜阵列结构400包括：

相对设置的第一透明基板和第二透明基板410；

在所述第二透明基板410上设置有第四透明电极，所述第二透明基板410包括面向所述子空间光调制器101的第一表面；

与所述第四透明电极相对设置的第三透明电极416；

以及，形成于所述第一表面上的隔断层412，所述隔断层412包括多个凹槽区域，多个凹槽区域与多个所述子空间光调制器101一一对应设置，在所述隔断层412上覆盖有疏水层413，且在所述凹槽区域内填充有第一液体414，在所述第一液体414和所述第一透明电极420之间填充有第二液体415；

其中，所述第一液体414为非极性绝缘液体，所述第二液体415为导电或极性液体，所述第一液体414与所述第二液体415之间形成的液体界面形状能够根据所述第三透明电极416与所述第四透明电极上施加电压不同而改变，以调整所述液体透镜单元的焦距。

在上述方案中，如图1所示，可以在所述第二透明基板410上制作中间隔断层412，中间隔断层412呈网状结构，每个网孔形成一个凹槽区域，并对应形成一个液体透镜单元，每个液体透镜单元对应一个子空间光调制器101；在所述第二透明基板410和中间隔断层412上覆盖疏水层413，疏水层413可以采用特氟龙(teflon)等疏水性较强的材料，并且为防止疏水层413被外加电压击穿，优选的，可以在所述疏水层413与所述第二透明基板410之间，在疏水层413下方先制作一层绝缘介质层，例如：采用聚酰亚胺的介质层；在中间隔断层412的网状孔结构内部填充第一液体414，即非极性绝缘液体(例如矿物油等)。在未加载电压时，第一液体414的高度与中间隔断层412高度相等，在第一液体414之上是第二液体415，即导电或极性液体(例如盐水溶液、或去离子水等)，在第二液体415的上方是第三透明电极416(第三透明电极416可以是ito、zno或导电聚合物制成的透明导电电极)，在未加载电压时，第二液体415与第一液体414的接触面是平面(即图1中所示的第一液面a)，当在第三透明电极416和中间隔断层412之间加载电压时，第二液体415与中间隔断层412之间将由不浸润变为浸润，且随电压的增加，两者之间的接触角逐渐变小，从而第二液体415与第一液体414的接触面变为曲面(即图1中所示的第二液面b)，从而形成液体透镜，对光源部件200发出的再现光束调整，使之变为准直照明光或其他所需要的光束。

在本发明实施例所提供的全息显示装置中，优选的，所述第三透明电极416和所述第四透明电极中的至少一个电极包括多个第二电极块，多个所述第二电极块与多个所述凹槽区域一一对应设置，以将所述光开关300划分成多个所述液体透镜单元，每个所述第二电极块能够分别单独被驱动，以使得每一所述液体透镜单元的焦距能够单独调整。

采用上述方案，所述第三透明电极416和所述第四透明电极中的一个电极为面电极，另一个电极可以是分为多个透明第二电极块，或者，还可以是将第三透明电极416和第四透明电极均设计为包括多个透明第二电极块，多个透明第二电极块可以将液体透镜阵列结构400划分为与多个子空间光调制器101对应的多个液体透镜单元，每个透明第二电极块和与其相对的电极单独驱动，以使得各自对应的液体透镜单元内的第一液体414和第二液体415的接触面变化，也就是说，每一液体透镜单元可以单独控制施加到第二电极块上的电压，来控制改变该液体透镜单元焦距，从而个性化地为每个子空间光调制器101提供再现照明光束。

当然可以理解的是，在实际应用中，还可以通过其他方式来实现各液体透镜单元的驱动控制，例如：所述第三透明电极416和所述第四透明电极均为能够覆盖整个所述空间光调制器阵列结构100所对应的区域的整块电极，且所述第三透明电极416和第四透明电极上区分有与多个凹槽区域一一对应设置的多个驱动领域，以形成所述液体透镜单元，每一驱动区域能够被单独驱动，以使得每一所述液体透镜单元的焦距能够单独调整，以控制进入各子空间光调制器101内的光束为所需的预设状态。

此外，还需要说明的是，各液体透镜单元中的电极也可以是同时驱动，在进行全息显示时，将各液体透镜单元同时均驱动，以使得各液体透镜单元中第一液体414和第二液体415的接触面均为曲面。

此外，在本发明所提供的实施例中，优选的，所述第三透明电极416和第四透明电极与所述控制器相连，所述控制器还用于控制所述液体透镜阵列的各液体透镜单元与对应的子空间光调制器101同步驱动。

采用上述方案，可以实现各液体透镜单元与对应的各子空间光调制器101同步驱动。

此外，在本发明所提供的实施例中，优选的，如图1所示，所述第三透明电极416与所述第二透明电极312共用同一电极。采用上述方案，将所述光开关300中的第二透明电极312与所述液体透镜阵列中的第三透明电极416共用同一电极，简化制作工艺，同时，更有利于装置扁平化，此外，还便于同步驱动所述光开关300、所述液体透镜阵列及空调光调制器阵列，使得在全息显示装置工作期间，仅在相对应的子空间光调制器101加载全息图时，需用同时控制第一透明电极311、第二透明电极312和第三透明电极416上加载电压，使得与加载全息图的子空间光调制器101相对应的液体透镜单元中第二液体415和第一液体414的接触面处于预定曲面状态，且对应的光开关300的透光控制区域液晶层313处于光线通过状态。

当然可以理解的是，所述液体透镜阵列中全部液体透镜单元也可以是在全息显示装置工作期间一直处于电极加载电压的状态，也就是说，全部液体透镜单元第二液体415和第一液体414的接触面始终处于曲面状态。

还需要说明的是，在上述实施例中，所述第一液体和所述第二液体位于所述第三透明电极和所述第四透明电极之间，在本发明的其他实施例中，如图2所示，所述第三透明电极416也可以设置于所述第二透明基板的远离所述第一液体和一侧。

此外，在本发明所提供的实施例中，优选的，所述全息显示装置还包括：用于将各子空间光调制器101出射的全息光束进行调整，以使得各子空间光调制器101出射的全息光束偏转至预设显示空间的光学偏转机构，其设置于所述空间光调制器阵列结构100的远离所述光源部件200的一侧。

采用上述方案，该光学偏转机构将经过各子空间光调制器101衍射的再现全息光束偏转到预设显示空间，例如：将经过各子空间光调制器101衍射的再现全息光束偏转至同一显示空间，使得观察者不会产生全息图像不连续的感觉。

在本发明所提供的实施例中，优选的，如图3所示，所述多个子空间光调制器101至少包括第一子空间光调制器101a和第二子空间光调制器101b；所述光学偏转机构至少包括：与所述第一子空间光调制器101a对应设置的半透半反镜601，所述半透半反镜601相对于所述第一子空间光调制器101a出射的全息光束以第一倾斜角度倾斜设置，所述半透半反镜601能够使得所述第一子空间光调制器101a出射的全息光束透射至所述预设显示空间；以及，与所述第二子空间光调制器101b对应设置的反射镜602，所述反射镜602相对于所述第二子空间光调制器101b出射的全息光束以第二倾斜角度倾斜设置，且所述反射镜602能够使得所述第二子空间光调制器101b出射的全息光束经所述反射镜602反射后进入到所述半透半反镜601上，再经所述半透半反镜601反射之后出射至所述预设显示空间。

采用上述方案，所述光学偏转机构可以是利用反射镜602和半透半反镜601来偏折光线，实现将各子空间光调制器101出射的全息光束偏转至预设显示空间的目的，结构简单。在实际应用中，所述光学偏转机构还可以采用其他结构实现，对此不进行限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。