TW554183B - Interlaced waveguide hologram, 3-D HLCD system and method of making same - Google Patents

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554183 A7 B7 五、發明説明（3) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，一第二右一左視場多路傳輸的波導全息圖及一 L C D。 如果該背光不是平行的話，則一微平行器陣列會被置於該 背光與第一全息圖之間以提供平行的光線。 該系統藉由將該物件從一不同的角度觀看的景像呈現 給每一個眼睛而產生三維視差深度信號（c u e )。傳統 的三維觀看方法依賴特殊的觀看裝置，如眼罩及特殊的觀 看眼鏡，來將光線導引至適當的眼睛。然而，本發明的系 統使用一新穎的在該系統內的右-左視場多路傳輸的波導 全息圖來將光線導引至右眼或左眼，因而不再需要外部的 觀看裝置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一種使用在觀看系統中之新穎的右-左視場多路傳輸 的波導全息圖是經由一記錄處理而被形成，該記錄處理應 用一微影成像罩幕及一觀看區罩幕的組合，其結合一涉及 了在一波導傳播模式中之一物件光束及一參考光束的波導 全息記錄。該多路傳輸的波導全息圖記錄處理包含一兩步 驟處理：一第一對應於一第一眼睛觀看區的第一全息記錄 被形成，然後一對應於一第二眼睛觀看區的第二全息記錄 被形成。該多路傳輸的波導全息圖然後被用來形成全息的 接觸複本其提供一種將一傳統的L C D顯示轉換爲一自動 立體的3 - D HL CD顯示系統之有成本效益的方法。 本發明的一重要態樣爲，該波導全息圖提供一種可讓不想 要的光線不會被觀看者看到的方法。 本發明的另一態樣爲提供多路傳輸的右一左視場及一 頭部位置追蹤攝影機使得一正確的3 - D立體景像可依據 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554183 A7 B7 五、發明説明（4) 觀看者的眼睛位置被顯示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的其它態樣及目的在考量了下文中參照附圖的 詳細說明之後將會更加淸楚。然而，應被瞭解的是，以下 顯示本發明的較佳實施例的說明是用來舉例的而不是用來 限制的。許多在本發明的範圍內的變化及修改可在不偏離 本發明的精神下被達成，且本發明包含所有這些變化。 圖式簡單說明： 構成本發明的特徵及優點，及本發明所提供的機構的 結構與操作的一淸晰的槪念在參照示於附圖中之舉例性而 非限制性的實施例之後將會變得很淸楚，其中相同的標號 代表在不同的視圖中相同的元件，及其中： 第1圖爲3 — D HLCD系統的示意圖。 第2圖爲系統元件的分解示意圖。 第2 A圖爲通過該L C D像素之平行的光線的分解示 意圖。 第3圖爲製造一微型平行器陣列的方法的示意圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4圖爲一第一全息圖的記錄處理的示意圖。 第5圖爲一第二全息圖的記錄處理的示意圖。 第6圖顯示由第二全息圖所形成之交替的右及左視場 〇 第7圖顯示在第一全息記錄及第二全息記錄期間之微 影成像罩幕及觀看區罩幕的位置。 第8圖爲複製該第二全息圖的方法的示意圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 7 554183 A7 B7 五、發明説明（5) 元件對照表 1 0 :三維顯示系統 12 14:微型平行器陣列 16 1 8 :第二全息圖 20 21:像素 22 24:橡膠負透鏡 26 28:環氧樹脂 30 3 2 :基質 3 4 3 6 :基質 3 8 40:黑色玻璃板緊固器 42 44:微影成像罩幕 46 4 8 :黑色 5 0 52:觀看區罩幕漫射器 54 56:觀看區罩幕 58 6〇：全息板 62 6 4 :玻璃隔板 66 背光 第一全息圖 液晶顯示器 微型透鏡 基質 焦點 乳膠 乳膠層 記號流體 記號流體 透明的 基質 被封鎖的被區域 光敏乳膠 接觸複本 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細說明= 本發明及其許多的特徵與優點的細節將參照非限制性 的實施例於下文中詳細地加以說明。 系統槪觀 如第1圖所示的，本發明提供一種自動立體的，全解 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -8- 554183 A7 _ B7 五、發明説明（7 ) 透鏡的低功率金屬鹵素燈。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) B .微铟平行器陣列及其製造方法 該微型平行器陣列1 4可被用來讓背光源平形’如果 其不是平行（即漫射）的話。形成於每一微型透鏡上的焦 點處之針孔讓光線集中並平行。該微型平行器陣列1 4是 經由示於第3圖中的處理而被形成的。 一市面上可獲得之適當的微型透鏡2 2被選取。一橡 膠負透鏡2 4是由橡膠或其它適當的材質所形成。一基質 2 6被塗上UV硬化的環氧樹脂2 8其最好是具有介於 1 · 4 8至1 · 6 5之間的折射係數。該橡膠複透鏡2 4 然後被壓入該環氧樹脂2 8中用以形成該微型平行器陣列 1 4的微型透鏡2 2。當該橡膠複透鏡2 4被壓入該環氧 樹脂2 8中時，UV光被導引通過塗了環氧樹脂之基質 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 6用以硬化該環氧樹脂2 8。在該橡膠負透鏡2 4被去 除之後，該微型平行器陣列1 4的基質側被塗上含有 Shipley正光阻成分的黑色染料的混合物。然後，U V光線 被導引穿過每一微型透鏡2 2。每一微型透鏡2 2的曲率 將U V光線聚焦於沿著基質2 6的焦點3 0上，在每一焦 點3 0處軟化基質。一蝕刻溶液然後被施加於該基質2 6 上，形成針孔於該微型平行器陣列1 4內。 C .第一全息圖及其製浩方法 現參照第4圖，第一全息圖1 6被用來將該光線以一 本紙張尺度適用中國ϋ家標準（CNS ) A4規格（21GX297公釐)" 554183 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（8) 預定的角度，最好是介於與水平夾4 5 - 5 0度之間（即 ，大於反射角）導向第二全息圖其將光線分散成紅色，綠 、 色及藍色光學影像。第一全息圖是藉由傳統的二光束記錄 處理而形成的。詳言之，一全息板基質3 2被塗上一光敏 乳膠3 4如銀鹵化物。一漫射的物件光束及平行的參考光 束通過該基質3 2並進入該乳膠3 4中用以記錄一全息圖 其以與水平夾4 5 - 5 0度的角度分散光線。所獲得的全 息圖將被投射通過該微型平行器陣列1 4的光線分散成紅 色，綠色及藍色光學影像。 D .第一全息圖及其製造方法 如第5圖所示的，第二全息圖1 8包含兩個分開來的 相互交錯的全息記錄。一個記錄對應於一右視場及另一記 錄對應於一左視場。當被觀看時，最終的全息圖產生交替 的右及左全息記錄其直接對應於在L C D中的像素，如示 於第6圖中者，並產生一三維效果。每一交替的右及左記 錄都是一預定的寬度。此寬度等於一標準的L C D像素的 寬度，最好是200微米。 第二全息圖1 8爲經由以下處理而形成之右一左交錯 的全息圖。如第5圖所示的，一全息板或基質3 6被塗上 一光敏乳膠以形成一乳膠層3 8，最好是銀鹵化物。該被 塗覆的基質3 6然後被安裝於一灰色玻離板緊固器4 0上 ，使得該乳膠層3 8面向離開該灰色玻璃板緊固器4 0的 方向。該乳膠層露出來一側然後被塗上一記號流體4 2如 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 554183 A7 B7 五、發明説明（9) ISOPAR® 0 A---*---衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1.微影成像罩幕 一微影成像罩幕4 4被置於該乳膠層3 8上並在記錄 之前被塗上標記流體4 6。罩幕4 4提供一系列等間距的 線。每一條線具有與一標準的L C D像素寬度相等的寬度 ，最好是介於2 0 0至3 0 0微米之間。例如’如果奇數 線爲黑色4 8及偶數線5 0爲透明的話’則奇數線作爲一 罩幕阻擋在該罩幕4 4的奇數線底下的全息記錄。 2 .觀看區罩幕 L# 眾所週知的是，人類可感知三維是因爲右眼所接收到 的資訊與左眼所接收到的資訊稍微不同。右眼與左眼之間 相距約2 · 5英寸導致這些感知上的差異其集中於一點以 提供深度信號（c u e )其可產生一三維效果。此觀念經 由在第5圖所示的全息記錄處理期間使用觀看區罩幕漫射 器5 2而被摹仿。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一觀看區罩幕漫射器5 2被用來在全息記錄期間阻擋 右視場或左視場。該觀看區罩幕漫射器5 2包含一基質 5 4及一觀看區罩幕5 6。 該觀看區罩幕5 6提供一系列的被封鎖區5 8 °例如 ，每一被封鎖區58爲2·5英寸寬及與下一個被封鎖區 5 8相隔2 · 5英寸。在記錄處理期間，該觀看區罩幕 5 6被置於物件光束的路徑上。該被儲檔區5 8將會阻檔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 554183 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1〇) 該物件光束的右半部或左半部。 .該觀看區罩幕5 6與該微影成像罩幕4 4 一起使用以 產生一第一全息記錄及一第二全息記錄其相交錯以產生分 開來的右及左視場。 現參照第6及7圖，該微影成像罩幕4 4及觀看區罩 幕5 6兩者具有一第一位置及一第二位置。在第一全息記 錄期間，該微影成像罩幕4 4及觀看區罩幕5 6兩者必需 在第一位置。然後，該微影成像罩幕4 4及觀看區罩幕 5 6兩者必需在第二全息記錄開始之前移到它們的第二位 置。 例如，如果在第一全息記錄期間該微影成像罩幕4 4 遮住對應於L C D的奇數像素的區域，及該觀看區罩幕 5 6擋住右觀看區的話，則在第二全息記錄期間該微影成 像罩幕4 4必需遮住對應於L C D的偶數像素的區域，及 該觀看區罩幕5 6必需檔住左觀看區。 全息記錄係藉由第5圖所示的一二光束記錄處理而形 成的。第一全息記錄是藉由讓該物件光束通過該觀看區罩 幕5 6其位在與該系統所想要的播放距離相等的距離，然 後通過該微影成像罩幕4 4。該參考光束以一角度通過該 微影成像罩幕4 4 ’該角度等於用來記錄該第一全息圖的 參考角度相等，最好是介於與水平夾4 5 - 5 0度之間。 該微影成像罩幕4 4及觀看區注幕5 6然後從該第一位置 移至第二位置且該記錄被重復用以形成第二全息記錄。 第一全息記錄產生多個具有一預定寬度的全息圖，它 ---ς— λ---— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 13 - 554183 A7 B7 五、發明説明（11) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 們被具有相同的預定寬度之空白空間所分隔開。第二全息 記錄產生多個具有有柵欄的全息圖，該等柵欄塡滿第一全 息記錄之後出現的空白空間。 該右-左交錯的全息圖1 8的複本是藉由接觸複製而 被製成，其中該右-左交錯的全息圖1 8是用一利用具有 5 1 4耐米的波長之4 5度參考雷射光束的傳統方式複製 的。 詳言之，如第8圖所示，該右一左交錯的全息圖1 8 的一接觸複本是經由以下的處理而獲得的。一塗上了一光 敏乳膠6 2，如銀鹵化物，的全息板6 0被放在一灰色玻 璃板緊固器4 0上而該光敏乳膠6 2與該灰色玻璃板4 0 接觸。一玻璃隔板6 4被置於該全息板6 0上。該隔板 64最好是1公釐厚。該右-左交錯的全息圖18然後被 置於該玻璃隔板6 4上使得該右-左交錯的全息圖1 8之 塗了乳膠的一側3 8與隔板6 4接觸。該被塗覆的全息板 6 0 ，該隔板6 4及該右一左父錯的全息圖1 8被作記號 使得在全息板上的乳膠塗層及在該右-左交錯的全息圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8上的乳膠層被分開一等於該L C D基質的厚度之距離 ，最好是1公釐。該接觸複本6 6然後藉由讓一單一參考 光束以一預定的角度，最好是4 5度，通過該右-左交錯 的全息圖1 8，隔板6 4，及光敏乳膠層6 2持續一段曝 光時間而被記錄。該接觸複本6 6然後藉由光化學處理而 被顯影。 本發明實際上有許許多多的用途，其細節無法於本文 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 554183 五、發明説明（12) 中 細表。所有揭示 實施。 雖然本 於上文中揭 的是，本發 本發明的精 所揭示的材 者，每一被 揭示的實施 的。 以下的 化。本發明 案發明人所 示，但本發 明之特徵的 神與範圍下 料製成，而 揭示的實施 例的特徵相 申請專利範 之其它實施 的實施例都無需太多的實驗即可被 能想到之實施本發明的最佳模式已 明的應用絕不彳局限於此。應被瞭解 不同添加，修改及變化可在不偏離 被達成。例如’每一構件並不需用 是可用任何適當的材料來製造。再 例的所有特徵都可以與每一其它被 結合或取代，除非該等特徵是互斥 圍涵蓋所有的這些添加，修改及變 例由附屬申請專利範圍來加以區別 ----m #*u ίϋ 雪1 -I -I - I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 k 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210χ297公釐） -15-

Claims (1)

1. 554183 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種交錯的波導全息圖，其包含 a ·—第一全息記錄；及 b · —第二全息記錄其與該第一全息記錄交錯。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之交錯的波導全息圖 ，其中該第一全息記錄對應於一第一視場及該第二全息記 V 錄對應於一第二視場。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之交錯的波導全息圖 ，其中該第一視場爲一右視場及該第二視場爲一左視場。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之交錯的波導全息圖 ’其中每一全息記錄有一預定的寬度。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之交錯的波導全\息圖 ’其中該預定的寬度爲2 · 5英寸。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之交錯的波導全息圖 ，其中在使用時該第一全息記錄與該第二全息記錄結合用 以產生一三維效果。 7 . —種三維全息液晶顯示系統，其包含： a · —背光； b · —第一波導全息圖； c 一'液晶顯不器；及 d · —第二波導全息圖，其具有一第一全息記錄與一 第二全息記錄相交錯，該第二波導全息圖位在該第一波導 全息圖與該液晶顯示器之間。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之三維全息液晶顯示 系統，其更包含一微型平行器陣列位在該背光與該第一全 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 554183 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 息圖之間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 .如申請專利範圍第7項所述之三維全息液晶顯示 系統，其中該背光被平行化。 1 0 · —種製造一交錯的波導全息圖的方法，其包含 a ·形成一第一全息記錄於一第一位置處； b ·形成一第一全息記錄於一第一位置處，其中該第 一全息記錄與該第二全息記錄交錯。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之方法，其更包 含： 將一微影成像罩幕放在一第一位置的一基質上，該基 質塗覆了乳膠及記號流體； 將一觀看罩幕置於一對應的第一位置處’然後形成該 第一全息記錄； 及其中形成該第二全息記錄更包含： 將該微影成像罩幕放在該第一位置的該一基質上，該 塗覆了乳膠及記號流體的基質上； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將該觀看罩幕置於一對應的第二位置處’然後形成該 第二全息記錄。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該 第一位置對應於一右視場及該第二位置對應於一左視場。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法’其中該 微影成像罩幕包含一系列等間距的線’其中預定的線擋住 (mask )全息記錄。 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） “个 54 5 183 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範圍 4 ·如申請專利範圍第 項所述之方法，其中每 條 線都具有一寬度其等於一標準的像素寬度 観 ]_ 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之方法，其中每 {[条線的寬度介於2 〇 〇至3 0 0微米之間。 工6 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該 看輩冪包含一系列被分隔開一預定距離之被擋住的區域 經濟部智慧財產局員工消费合I社印製 1 7 ·如申請專利範圍第1 6項所述之方法，其中該 預定距離爲2·5英寸。 1 8 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其該乳 膠層逯由銀鹵化物所形成的。 1 9 · 一種製造一三維全息液晶顯示系統的方法，其 包含： a .提供一第一波導全息圖； b ·提供一第二波導全息圖，其具有一於一第二全息 記錄交錯的第一全息記錄； c ·提供一背光及一液晶線示器； d ·將該第一波導全息圖及第二波導全息圖安排在該 背光與該液晶顯示器之間，使得該第一波導全息圖與相鄰 的背光對齊及該第二波導全息圖被對準於該第一波導全息 圖與該液晶顯示器之間。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其更包 含將一微型平行器陣列置於該背光與該第一全息圖之間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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