几何相位光学元件和包括其的三维显示装置的制作方法

技术特征：
1.一种几何相位光学元件，包括：液晶层，液晶布置在所述液晶层中并且光透过所述液晶层；在所述液晶层的一表面上的第一电极；以及在所述液晶层的另一表面上的第二电极，其中，当没有向所述第一电极和所述第二电极施加电压时，在具有第一偏振态的第一光与具有垂直于所述第一偏振态的第二偏振态的第二光之间的取决于所述液晶的排列的相位差为π，并且所述透射光以第一偏转角衍射，其中，当向所述第一电极和所述第二电极施加第一电压时，取决于所述液晶的所述排列的所述相位差为π/2，并且所述透射光以第二偏转角衍射，其中，当向所述第一电极和所述第二电极施加第二电压时，取决于所述液晶的所述排列的所述相位差为0，并且所述透射光以第三偏转角衍射，其中所述第一偏转角大于所述第二偏转角，以及其中所述第二偏转角大于所述第三偏转角。2.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中所述第一偏转角满足以下等式：sinθ1＝2λ/p，其中θ1表示所述第一偏转角，λ表示所述透射光的波长，p表示与所述液晶层的液晶排列周期对应的节距。3.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中所述第二偏转角满足以下等式：sinθ2＝(λ/p)，其中θ2表示所述第二偏转角，λ表示所述透射光的波长，p表示与所述液晶层的液晶排列周期对应的节距。4.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中所述第三偏转角为0。5.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中，当施加所述第一电压并且入射光为左旋圆偏振光时，所述透射光发散。6.根据权利要求5所述的几何相位光学元件，其中所述透射光相对于所述入射光具有的相位差，其中表示所述液晶层的液晶排列周期的方向与所述液晶的所述排列的晶轴之间的角度。7.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中，当施加所述第一电压并且入射光为右旋圆偏振光时，所述透射光会聚。8.根据权利要求7所述的几何相位光学元件，其中所述透射光相对于所述入射光具有的相位差，其中表示所述液晶层的液晶排列周期的方向与所述液晶的所述排列的晶轴之间的角度。9.一种几何相位光学元件结构，包括多个根据权利要求1所述的几何相位光学元件。10.根据权利要求9所述的几何相位光学元件结构，其中，当所述多个几何相位光学元件的数量为n时，由所述几何相位光学元件衍射的光的不同偏转角的数量为3
n-n 1。11.根据权利要求1所述的几何相位光学元件，其中所述液晶层包括电控双折射模式、垂直配向模式、混合模式和扭曲向列模式之中的至少一种。12.一种三维显示装置，包括：
光源；导光板，配置为引导从所述光源入射的光束；至少一个几何相位光学元件，配置为改变从所述导光板入射的光的偏转角；以及空间光调制器，配置为使用透过所述至少一个几何相位光学元件的光来形成全息图图像，其中所述至少一个几何相位光学元件包括其中布置液晶并且所述入射光透过其的液晶层、在所述液晶层的一表面上的第一电极以及在所述液晶层的另一表面上的第二电极，其中，当没有向所述第一电极和所述第二电极施加电压时，在具有第一偏振态的第一光与具有垂直于所述第一偏振态的第二偏振态的第二光之间的取决于所述液晶的排列的相位差为π，并且透过所述液晶层的光以第一偏转角衍射，其中，当向所述第一电极和所述第二电极施加第一电压时，取决于所述液晶的所述排列的所述相位差为π/2，并且所述透射光以第二偏转角衍射，其中，当向所述第一电极和所述第二电极施加第二电压时，取决于所述液晶的所述排列的所述相位差为0，并且所述透射光以第三偏转角衍射，其中所述第一偏转角大于所述第二偏转角，以及其中所述第二偏转角大于所述第三偏转角。13.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中所述第一偏转角满足以下等式：sinθ1＝2λ/p，其中θ1表示所述第一偏转角，λ表示所述透射光的波长，p表示与所述液晶层的液晶排列周期对应的节距。14.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中所述第二偏转角满足以下等式：sinθ2＝(λ/p)，其中θ2表示所述第二偏转角，λ表示所述透射光的波长，p表示与所述液晶层的液晶排列周期对应的节距。15.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中所述第三偏转角为0。16.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中，当施加所述第一电压并且所述入射光是左旋圆偏振光时，所述透射光发散。17.根据权利要求16所述的三维显示装置，其中所述透射光相对于所述入射光具有的相位差，其中表示所述液晶层的液晶排列周期的方向与所述液晶的所述排列的晶轴之间的角度。18.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中，当施加所述第一电压并且所述入射光是右旋圆偏振光时，所述透射光会聚。19.根据权利要求18所述的三维显示装置，其中所述透射光相对于所述入射光具有的相位差，其中表示所述液晶层的液晶排列周期的方向与所述液晶的所述排列的晶轴之间的角度。20.根据权利要求12所述的三维显示装置，其中所述至少一个几何相位光学元件包括多个几何相位光学元件。21.根据权利要求20所述的三维显示装置，其中，当所述多个几何相位光学元件的数量为n时，由所述多个几何相位光学元件衍射的光的不同偏转角的数量为3
n-n 1。
22.一种几何相位偏转器，包括：液晶层；以及控制器，配置为向所述液晶层施加电压，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第一电压，入射光没有偏转地通过所述液晶层，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第二电压，所述液晶层使左旋圆偏振入射光以第一角度偏转，并使右旋圆偏振入射光以第二角度偏转，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第三电压，所述液晶层使所述左旋圆偏振入射光以第三角度偏转，并且使所述右旋圆偏振入射光以第四角度偏转，其中所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压彼此不同，以及其中所述第一角度、所述第二角度、所述第三角度和所述第四角度彼此不同。23.根据权利要求22所述的几何相位偏转器，其中所述第一角度和所述第二角度关于所述入射光的光轴对称，以及其中所述第三角度和所述第四角度关于所述入射光的所述光轴对称。24.一种几何相位透镜，包括：液晶层；以及控制器，配置为向所述液晶层施加电压，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第一电压，入射光没有偏转地通过所述液晶层，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第二电压，所述液晶层使右旋圆偏振入射光衍射以在第一正焦点处会聚，并且使左旋圆偏振入射光衍射以从第一负焦点发散，其中，基于所述控制器向所述液晶层施加第三电压，所述液晶层使所述右旋圆偏振入射光衍射以在第二正焦点处会聚，并且使所述左旋圆偏振入射光衍射以从第二负焦点发散，其中所述第一电压、所述第二电压和所述第三电压彼此不同，以及其中所述第一正焦点、所述第一负焦点、所述第二正焦点和所述第二负焦点彼此不同。25.根据权利要求24所述的几何相位透镜，其中所述第一正焦点和所述第一负焦点与所述液晶层等距，以及其中所述第二正焦点和所述第二负焦点与所述液晶层等距。

技术总结
提供了一种几何相位光学元件和包括其的三维显示装置。该几何相位光学元件包括：液晶层；在液晶层的一表面上的第一电极；以及在液晶层的另一表面上的第二电极，其中，当没有向第一电极和第二电极施加电压时，液晶层配置为使得取决于液晶的排列的相位差为π并且透过液晶层的光以第一偏转角衍射，当向第一电极和第二电极施加使取决于液晶的排列的相位差变为π/2的第一电压时，液晶层配置为使得透过液晶层的光以第二偏转角衍射。晶层的光以第二偏转角衍射。晶层的光以第二偏转角衍射。


技术研发人员：金暎 权纯凡 宋炳权 安重权 元康喜 李泓锡 洪宗永
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：2020.11.26
技术公布日：2021/9/28