KR101495401B1

KR101495401B1 - 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치

Info

Publication number: KR101495401B1
Application number: KR20120108785A
Authority: KR
Inventors: 방형석; 임희진; 이근식
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2015-02-24
Also published as: KR20140042264A; CN103712123B; US9013773B2; US20140092457A1; CN103712123A

Abstract

본 발명은 시준 순도가 높은 평행 직진광을 발생하면서 발생된 평행 직진광의 조사 방향을 조절할 수 있는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛은, 광원; 상기 광원에서 초점 거리만큼 이격하여 배치되어 상기 광원에서 출사된 빛을 평행 직진광으로 만드는 콜리메이션 렌즈; 그리고 상기 콜리메이션 렌즈의 전면에 배치되어 상기 평행 직진광을 상기 콜리메이션 렌즈의 광축에 대해 일정 각도 굴절시키는 편광판을 포함한다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 단순하고 박막형 구조로 대면적에 걸쳐 고른 광 휘도 분포를 갖는 광 조사 방향을 조절한 평행 광선속을 제공할 수 있다.

Description

광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치{Back Light Unit Providing Direction Controllable Collimated Light Beam And 3D Display Using The Same}

본 발명은 시준(Collimation) 순도가 높은 평행 직진광(Collimated Light Beam)을 발생하면서 발생된 평행 직진광의 조사 방향을 조절할 수 있는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시준된 광선속을 발생하되 그 시준된 광의 진행 방향을 제어할 수 있는 백 라이트 유닛 및 이를 적용한 무안경 방식의 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.

최근 3차원 (3D: Three Dimension) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 3차원 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 이미지 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.

3차원 입체 영상을 재생하기 위한 방법으로는 크게, 스테레오스코피 (stereoscopy), 홀로그래피 (holography) 및 집적영상 (integral imaging) 등의 방법들이 연구 개발되고 있다. 이 중에서 홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.

홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 빛(물체파)과 간섭성이 있는 빛(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭신호를 기록하고 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 가간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪혀 산란되는 물체파를 또 다른 방향에서 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 3차원 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라고 한다.

컴퓨터 생성 홀로그램은 컴퓨터를 이용하여 직접 홀로그램에 저장되는 간섭무늬를 만드는 것으로. 간섭 무늬 이미지를 컴퓨터로 계산하여 생성한 후, 액정 - 공간 광 변조기(LC-SLM: Liquid Crystal - Spatial Light Modulator)와 같은 공간 광 변조기에 전송하고, 이 광변조기에 참조광을 조사하여 입체 영상을 복원/재생한다. 도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(20)으로 전송된다. SLM(20)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(20)의 일측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(30)이 위치해 있다. 레이저 광원(30)에서 조사되는 참조광(90)을 SLM(20)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(40)와 렌즈(50)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(30)에서 출사된 참조광(90)은, 확장기(40)와 렌즈(50)를 거쳐 SLM(20)의 일측면에 조사된다. SLM(20)이 투과형 액정표시 패널인 경우, SLM(20)의 타측면에는 SLM(20)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(80)이 표시된다.

도 1에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시장치는 특정한 조건을 만족하는 참조광(90)을 발생하여 대면적인 SLM(20)에 고르게 제공할 수 있는 백 라이트 유닛(BLU)이 필요하다. 도 1에서 백 라이트 유닛(BLU)은 광원(30), 확장기(40) 그리고 렌즈(50)와 같이 상당한 부피를 차지하는 광학적 구성품으로 이루어진다. 이와 같은 백 라이트 유닛(BLU)을 구비한 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템을 구축하는 경우 광원에서 방출되는 빛의 세기가 가우시안 형태(Gaussian Profile)을 따르기 때문에 휘도가 균일하지 않다. 또한, 이미지 노이즈를 유발하는 다차 모드를 줄이기 위해 빛이 입사되는 각도를 기울이는 경우, 빛의 직진(Collimation) 순도가 심하게 손상된다.

이와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위해, 다차 모드를 줄이기 위해 빛이 입사되는 각도를 기울인 상태에서도 빛의 직진 순도를 유지하기 위한 백 라이트 시스템(BLU)이 연구되고 있다. 일례로서 콜리메이션(Collimation) 렌즈를 이용한 방식이 있다. 도 2a는 콜리메이션 렌즈를 이용하여 평행 직진 광선속 (Collimated Light Beam)을 생성하는 백 라이트 유닛(BLU)의 개요를 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 광원(30)에 점 광원을 배치하고, 점 광원(30)으로부터 초점 거리만큼 떨어진 위치에 콜리메이션 렌즈(CL)를 배치하면, 점 광원(30)에서 방사된 빛은 콜리메이션 렌즈(CL)에 의해 평행 광선속(Collimated Lihgt Beam)이 만들어진다. 이와 같이 생성된 평행 광선속을 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템에서 참조광으로 사용할 수 있다.

그런데 대부분의 경우, 홀로그래피 입체 영상 시스템에서 참조광은 홀로그램 패턴이 형성된 광변조기에 일정 각도를 갖고 입사되는 것이 바람직하다. 이유는 홀로그램 필름과 같은 회절광학 소자들은 0차모드(0th mode)와 1차 이외의 고차 모드의 이미지가 생성될 수 있어, 이들의 발생을 제거 혹은 줄이기 위해서는 일정 각도의 입사각을 주는 것이 유리할 수 있기 때문이다.

이를 위해서는, 도 2a에 의한 백 라이트 유닛에서, 광원(30)의 위치를 입사각만큼 편향시키는 것을 생각할 수 있다. 도 2b는 콜리메이션 렌즈를 이용하여 소정의 입사각으로 진행하는 평행 광선속을 생성하는 백 라이트 유닛(BLU)의 개요를 나타낸 도면이다.

도 2b를 참조하면, 점 광원(30)의 위치를 광축(130)에서 위쪽 방향으로 편향시켜, 콜리메이션 렌즈(CL)의 중심을 향한 입사각이 α가 되도록 만들 수 있다. 그러면, 이론적으로는 도 2b의 점선으로 도시한 바와 같이, 광축(130)에 수평인 방향에 대해 각도 α만큼 경사진 방향으로 진행하는 평행 광선속을 만들 수 있다. 하지만, 실제의 경우에는 콜리메이션 렌즈(CL) 구면 수차와 같은 물리적 특성에 의해, 실제 광 경로는 도 2b의 실선으로 나타낸 것과 같이, 입사각 α를 갖고 평행하게 진행하지 않는다. 그 결과, 백 라이트 유닛(BLU)에서 출사한 평행 광선속이 원하는 방향으로, 원하는 영역에 걸쳐 고르게 입사되지 않고, 어느 한쪽에 치우쳐 분포되는 결과가 나타난다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 방향 조절이 가능한 평행 광선속을 생성하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 레이저 광원과 회절 광학 필름을 이용하여 평행 광선속을 생성하면서 휘도 균일도를 유지할 수 있는 방향 조절이 가능한 백 라이트 유닛 및 이를 적용한 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 레이저 광원과 회절 광학 필름을 이용하여 구면 광선속을 생성하면서 휘도 균일도를 유지할 수 있는 백 라이트 유닛 및 이를 적용한 입체 영상 표시 장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛은, 광원; 그리고 상기 광원에서 입사한 빛을 특정 방향 및 특정 영역으로 출사되는 광선속으로 만드는 조사 방향 제어 수단을 포함한다.

상기 광원은, 직선광을 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 조사 방향 제어 수단은, 시야 범위 조절용 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조사 방향 제어 수단은, 상기 광원에서 초점 거리만큼 이격하여 배치되어 상기 광원에서 출사된 빛을 평행 직진광으로 만드는 콜리메이션 렌즈; 그리고 상기 콜리메이션 렌즈의 전면에 배치되어 상기 평행 직진광을 상기 콜리메이션 렌즈의 광축에 대해 일정 각도 굴절시키는 편광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원은, 회절 패턴을 이용하여 상기 콜리메이션 렌즈의 면적에 고르게 확산된 직선광을 생성하는 회절 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회절 광원은, 회절 패턴이 형성되어 상기 직선광을 재생하는 회절 광학 필름; 그리고 상기 회절 광학 필름에 상기 직선광을 재생하기 위한 참조광을 제공하는 참조 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 그 중앙 위치가 상기 콜리메이션 렌즈의 광축 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 편광판의 전면에 배치되는 시야 범위 조절 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛을 구비한 표시 장치는, 3차원 입체 영상에 관련된 데이터를 표시하는 디스플레이 패널; 그리고 상기 디스플레이 패널의 배면에 위치하는 백 라이트 유닛을 포함하되, 상기 백 라이트 유닛은, 광원; 그리고 상기 광원에서 입사한 빛을 특정 방향 및 특정 영역으로 출사되는 광선속으로 만드는 조사 방향 제어 수단을 포함한다.

본 발명에 의한 백 라이트 유닛은 박막형 콜리메이션 렌즈와 박막형 프리즘 시트를 구비함으로써 광 조사 방향을 조절한 평행 광선속을 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 백 라이트 유닛은, 단순한 구조로 대면적에 걸쳐 고른 광 휘도 분포를 갖는 광 조사 방향을 조절한 평행 광선속을 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명은 광 조사 영역을 조절한 광선속을 제공하는 박막형 백 라이트 유닛을 구비한 홀로그래피 입체 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 홀로그램 기반의 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2a는 콜리메이션 렌즈를 이용하여 평행 직진 광선속 (Collimated Light Beam)을 생성하는 백 라이트 유닛(BLU)의 개요를 나타낸 도면.
도 2b는 콜리메이션 렌즈를 이용하여 소정의 입사각으로 진행하는 평행 광선속을 생성하는 백 라이트 유닛(BLU)의 개요를 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 점 광원을 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도.
도 3b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략도.
도 4a는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도.
도 4b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략 단면도.
도 5a는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도.
도 5b는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 멀티-뷰 표시 장치를 나타내는 개략도.
도 6a는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도.
도 6b는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 협시야 표시 장치를 나타내는 개략도.
도 7a는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 구면파를 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도.
도 7b는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략도.

이하, 첨부한 도면들, 도 3a 내지 6b를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 백 라이트 유닛과 이를 이용한 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로서, 직진광을 생성하는 광원을 포함한다. 또한, 이 광원에서 출사한 빛을 입사 받아 광축에 대해 일정 각도 경사진 특정(기 정해진) 방향으로 그리고 특정(기 정해진) 범위에 한정된 영역으로 출사하는 광 조사 방향 제어 수단을 포함한다. 본 발명의 주요 내용은 광원의 다양성과 그에 따른 광 조사 방향 제어 수단의 다양성에 있다. 이하, 실시 예들에서 이들에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3a를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예를 설명한다. 도 3a는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 점 광원을 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 점 광원(30) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다. 점 광원(30)은 한 지점에서 방사형으로 빛을 방출하는 광원이면 어는 것이어도 좋다. 점 광원(30)에서 출사하는 빛이 가급적 콜리메이션 렌즈(CL) 쪽으로 조사되도록 하기 위해 뒤편에 반사경(도시하지 않음)을 더 포함할 수도 있다.

점 광원(30)은 콜리메이션 렌즈(CL)의 초점 평면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 점 광원(30)은 콜리메이션 렌즈(CL)의 중심에서 초점 평면의 중심을 연결하는 광축(130; Light Axis) 상에 위치하는 것이 더 바람직하다.

콜리메이션 렌즈(CL)는 점 광원(30)으로부터 입사되는 빛을 평행 광선속 (100; Collimated Light Beam)으로 만든다. 즉, 광축(130)과 평행한 방향으로 직진하는 평행 광선속을 형성한다. 콜리메이션 렌즈(CL)는 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)와 같은 광학계 렌즈를 포함할 수 있다.

프리즘 시트(PS)는 콜리메이션 렌즈(CL)를 기준으로 점 광원(30)과 대칭되는 쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 프리즘 시트(PS)는 콜리메이션 렌즈(CL)에 의해 평행 직진하는 빛의 방향을 광축에 대해 수직 방향으로 일정 각도 α만큼 굴절시킨다. 예를 들어, 프리즘 시트(PS)는 평행 광선속(100)의 평행성은 그대로 유지한 채, 진행하는 방향이 광축(130)에서 일정하게 α°만큼 아래를 향하도록 조절할 수 있다. 즉, 프리즘 시트(PS)는 평행 광선속(100)을 조사 방향이 조절된 평행 광선속(200; Controlled Collimated Light Beam)으로 변환한다. 프리즘 시트(PS)는 프레즈넬 프리즘 시트를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)을 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템에 적용한 경우를 살펴보면 다음과 같다. 도 3b는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략도이다.

도 3b를 참조하면, 제1 실시 예에 의한 입체 영상 장치는 홀로그래피 영상에 상응하는 홀로그램 패턴을 표시하는 광 변조기(SLM)와 광 변조기(SLM)의 배면에 설치된 백 라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 백 라이트 유닛(BLU)은, 도 3a와 동일한 구조를 갖는 것으로서, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 점 광원(30) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다. 여기서, 콜리메이션 렌즈(CL) 및 프리즘 시트(PS)의 크기 및 형상은 광 변조기(SLM)의 크기 및 형상과 실질적으로 거의 동일한 것이 바람직하다. 다만, 광 변조기(SLM)는 프리즘 렌즈(PS)에서 아래 (혹은 위) 방향으로 일정 각도 (여기서는, α°) 꺾여진 광 경로 상에 위치해야 하므로, 배치 상에서 아래로 (혹은 위로) 약간 벗어나 위치할 수 있다.

본 발명에 의한 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템은, 홀로그래피 광학 소자의 일종인 광 변조기(SLM)을 사용한다. 광 변조기(SLM)는 콜리메이션된 참조광과 물체광의 간섭 패턴과 동일한 무늬를 표시하다. 즉, 광 변조기(SLM)가 표시하는 홀로그램 패턴은, 어떤 실물체에 콜리메이션된 광을 조사하여 반사되는 물체광과, 그 실물체에 반사되기 전의 콜리메이션된 광인 참조광을 일정 각도의 입사각으로 회절 광학 소자에 조사했을 때, 회절 광학 소자에 기록되는 회절 간섭 무늬와 동일한 패턴이다. 광 변조기(SLM)가 이 회절 간섭 무늬를 표현할 때, 참조광과 동일한 조건의 빛을 광 변조기(SLM)에 조사하면, 물체파가 재생됨으로써 원래 실물체와 동일한 입체 영상(80)을 표현할 수 있다.

여기서, 회절 간섭 무늬는 참조광과 물체광이 일정 사이 각도 α를 갖고 입사되어 형성된 회절 패턴이므로, 광 변조기(SLM)에 참조광을 조사할 때 복원되는 물체광을 시청자의 관람 위치로 보내기 위해서는 (여기서는, 관람자가 위치는 정면 방향을 광축(130) 상에 놓는다), 참조광을 광 변조기(SLM)에 입사 각도 α를 갖도록 조사하여야 한다.

따라서, 제1 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)에서는 프리즘 시트(PL)에 의해 평행 광선속(100)의 진행 방향을 광축(130)에 대해 α만큼 꺾이도록 조절할 수 있으므로, 도 3b와 같은 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템을 구현할 수 있다. 특히, 박막형 콜리메이션 렌즈(CL)와 프리즘 시트(PS)를 사용함으로써 백 라이트 유닛(BLU)을 박형화 할 수 있다.

이하, 도 4a를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예를 설명한다. 도 4a는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다. 본 발명의 제2 실시 예는 구성 요소가 제1 실시 예의 것과 거의 동일하다. 차이가 있다면, 광원(300)의 구성이 다르다. 제1 실시 예에서는 단순한 점 광원(30)이었지만, 제2 실시 예에서는 더 복잡한 구성을 갖는다. 제1 실시 예에서 사용한 점 광원에서 출사한 빛의 광량은 광원으로부터의 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서, 콜리메이션 렌즈(CL)가 대면적일 필요가 있는 경우, 가장자리의 광량과 중앙부의 광량이 너무 심하게 차이 날 수 있다. 이러한 문제를 추가로 해결하기 위해 제2 실시 예에서는 작은 면적에서 대면적으로 고른 광량으로 빛을 조사할 수 있는 광원(300)을 제공한다.

제2 실시 예에서 광원(300)은 빛이 조사될 영역이 기록된 회절 광학 필름(BSH)을 포함한다. 예를 들어, BS-HOE(Beam-Shaped Holographic Optical Element Flim)라고 명명한 회절 광학 필름(BSH)을 사용할 수 있다. BS-HOE는, 일례로, 홀로그래피 패턴을 갖는 작은 필름 조각일 수 있다. BS-HOE도 홀로그래피 특성을 이용하는 것이므로, 참조광과 물체광의 회절 간섭 무늬가 기록되어 있을 수 있다. 특히, 이 회절 간섭 무늬는, 참조광이 BS-HOE에 조사될 경우, 재생되는 물체광이 특정 영역에 고르게 분포되도록 하는 회절 패턴을 포함한다.

예를 들어, 회절 광학 필름(BSH)의 배면에서 참조광으로서 레이저 광(LASER)을 조사하면, 회절 광학 필름(BSH)의 전면으로는 훨씬 넓은 대면적인 콜리메이션 렌즈(CL)에 대응하여 빛이 조사된다. 도 4a를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면, 제2 실시 예에 의한 광원(300)은 대면적으로 빛을 조사하기 위한 회절 패턴이 기록된 회절 광학 필름(BSH)과, 그 배면에 배치되어 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공하는 참조 광원(RL)을 포함한다.

참조 광원(RL)은 평행 광선속을 제공하는 레이저 광원일 수 있다. 예를 들어, 레이저 LED를 이용하여 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공할 수 있다. 레이저 LED를 이용한 레이저 광원일 경우, 참조광은 평면파일 수 있다. 또한, 참조 광원(RL)은 점 광원일 수 있다. 꼬마 전구와 같이 아주 작은 점 광원을 이용할 수도 있다. 점 광원을 이용할 경우, 참조광은 구면파일 수 있다.

여기에서는 편의상 레이저 LED를 이용한 경우로 설명한다. 레이저 LED인 참조광원(RL)에서 출사한 레이저 빔이 회절 광학 필름(BSH)에 조사된다. 그러면, 회절 광학 필름(BSH)에 기록된 패턴에 의해서, 콜리메이션 렌즈(CL)에 대응하도록 고른 광량을 갖고 확장된 빛이(이 경우, 참조광에 따라서 구면파 빛 또는 평면파 빛으로 출광된다) 콜리메이션 렌즈(CL)로 출사한다.

광원(300)은 콜리메이션 렌즈(CL)의 초점 평면 상에 위치하는 것이 바람직하다. 특히, 광원(300)을 구성하는 회절 광학 필름(BSH) 및 참조 광원(RL)은 그 중심이 콜리메이션 렌즈(CL)의 중심에서 초점 평면의 중심을 연결하는 광축(130; Light Axis) 상에 위치하는 것이 더 바람직하다.

콜리메이션 렌즈(CL)는 회절 광학 필름(BSH)으로부터 입사되는 빛을 평행 광선속(100)으로 만든다. 콜리메이션 렌즈(CL)는 프레즈넬 렌즈(Fresnel Lens)와 같은 광학계 렌즈를 포함할 수 있다.

프리즘 시트(PS)는 콜리메이션 렌즈(CL)를 기준으로 광원(300)과 대칭되는 쪽의 표면에 위치하는 것이 바람직하다. 프리즘 시트(PS)는 콜리메이션 렌즈(CL)에 의해 평행 직진하는 빛의 방향을 광축에 대해 수직 방향으로 일정 각도 α만큼 굴절시킨다. 예를 들어, 프리즘 시트(PS)는 평행 광선속(100)의 평행성은 그대로 유지한 채, 진행하는 방향이 광축(130)에서 일정하게 α°만큼 아래를 향하도록 조절할 수 있다. 즉, 프리즘 시트(PS)는 평행 광선속(100)을 조사 방향이 조절된 평행 광선속(200)으로 변환한다. 프리즘 시트(PS)는 프레즈넬 프리즘 시트를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)을 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템에 적용한 경우를 살펴보면 다음과 같다. 도 4b는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략 단면도이다.

도 4b를 참조하면, 본 발명에 의한 입체 영상 장치는 홀로그래피 영상에 상응하는 홀로그램 패턴을 표시하는 광 변조기(SLM)와, 광 변조기(SLM)의 배면에 설치된 백 라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 백 라이트 유닛(BLU)은, 도 4a와 동일한 구조를 갖는 것으로서, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다. 여기서, 콜리메이션 렌즈(CL) 및 프리즘 시트(PS)의 크기 및 형상은 광 변조기(SLM)의 크기 및 형상과 실질적으로 거의 동일한 것이 바람직하다. 다만, 광 변조기(SLM)는 프리즘 렌즈(PS)에서 아래 (혹은 위) 방향으로 일정 각도 꺾여진 광 경로 상에 위치해야 하므로, 배치 상에서 아래로 (혹은 위로) 약간 벗어나 위치할 수 있다.

제1 실시 예와 마찬가지로, 제2 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)도 프리즘 시트(PL)에 의해 평행 광선속(100)의 진행 방향을 광축(130)에 대해 α만큼 꺾이도록 조절할 수 있다. 따라서, 도 4b와 같은 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템을 구현할 수 있다. 특히, 회절 광학 필름(BSH)을 광원(300)으로 사용하기 때문에, 제1 실시 예에 비해서, 대면적에 걸쳐 균일한 광량 분포를 갖가지며 더 박형화된 백 라이트 유닛(BLU)을 제공 할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 도 5a를 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 대하여 설명한다. 도 5a는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다. 본 발명의 제3 실시 예는 구성 요소가 제2 실시 예의 것과 거의 동일하다. 차이가 있다면, 제3 실시 예에서는 프리즘 시트(PS)에서 출사되는 빛이 정해진 시야 범위에만 국한적으로 조사하도록 조절하는 시야 범위 조절 필름(PH)을 더 포함한다. 또한, 제3 실시 예에서 광원은 제1 실시 예의 것일 수 있고, 제2 실시 예의 것일 수도 있다. 하지만, 제3 실시 예에서는 또 다른 형태의 광원에 대해서 설명한다.

제3 실시 예에서의 광원(300)은 빛이 조사될 영역이 기록된 회절 광학 필름(BSH)을 포함한다. 예를 들어, BS-HOE(Beam-Shaped Holographic Optical Element Flim)라고 명명한 회절 광학 필름(BSH)을 사용할 수 있다. BS-HOE에는 참조광과 물체광의 회절 간섭 무늬가 기록되어 있어, 참조광이 BS-HOE에 조사될 경우, 출사되는 빛이 특정 영역에 고르게 분포되도록 하는 회절 패턴을 포함한다.

도 5a를 참조하면, 제2 실시 예의 경우와 마찬가지로, 제3 실시 예에 의한 광원(300)은 대면적으로 빛을 조사하기 위한 회절 패턴이 기록된 회절 광학 필름(BSH)과, 그 배면에 배치되어 회절 광학 필름(BSH)에 참조광을 제공하는 참조 광원(RL)을 포함한다. 참조 광원(RL)도, 제2 실시 예와 마찬가지로, 평면파를 제공하는 광원 및 구면파를 제공하는 광원 중 선택하여 사용할 수 있다. 여기서는, 편의상 레이저 LED를 이용한 경우로 설명한다.

그리고, 제2 실시 예의 경우와 마찬가지로, 콜리메이션 렌즈(CL)는 회절 광학 필름(BSH)으로부터 입사되는 빛을 평행 직진광 (100)으로 만든다. 프리즘 시트(PS)는 콜리메이션 렌즈(CL)를 기준으로 광원(300)과 대칭되는 쪽의 표면에 위치하는 것이 바람직하다. 프리즘 시트(PS)는 평행 광선속(100)을 조사 방향이 조절된 평행 광선속(200)으로 변환한다.

한편, 회절 광학 필름(BSH)의 크기는, 제2 실시 예의 것과 비교해서, 가로 방향으로 연장된 형태를 갖는다. 이는 참조 광원(RL)에서 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부가 아닌 좌측 혹은 우측으로 편향된 위치에 참조광을 더 조사할 수 있도록 하기 위함이다.

예를 들어, 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부에 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은, 제2 실시 예를 나타내는 도 4a와 동일한 방식으로 방향이 조절된 평행 광선속(200)으로 출사된다. 즉, 참조 광원(RL)에서 출사한 빛은, 회절 광학 필름(BSH)을 통과하면서 콜리메이트 렌즈(CL)의 크기에 대응하도록 확장되어 입사되고, 콜리메이트 렌즈(CL)에 의해 평행 광선속(100)으로 형성되며, 다시 프리즘 시트(PS)에 의해 진행 방향이 α만큼 조절된 평행 광선속(200)으로 출사된다.

하지만, 도 5a를 참조하면, 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부에서 수평 방향을 따라 왼쪽으로(정면에서 보았을 때) 편향되는 곳으로 이동하여 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 오른쪽으로 편향된 각도(θ)로 진행한다. 반대로 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부에서 수평 방향을 따라 오른쪽으로 편향되는 곳을 이동하여 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 왼쪽으로 편향된 각도로 진행한다. 즉, 광원(300)에서 출광하는 빛의 위치를 수평축 상에서 좌우로 스캔함에 따라서 백 라이트 유닛(BLU)에서 출광하는 광선속은 좌-우로 회전하는 방향이 조절된 광선속(Swiveled Controlled Collimated Light Beam)이 된다.

즉, 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은, 멀티-뷰(Multi-view) 표시장치의 백 라이트 유닛으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 제1 시간 주기 동안에는 정 중앙부에 화상을 제공하고, 제2 시간 주기 동안에는 중앙부에서 오른쪽으로 θ만큼 편향된 위치에 화상을 제공하며, 제3 시간 주기 동안에는 중앙부에서 왼쪽으로 θ만큼 편향된 위치에 화상을 제공할 수 있다.

도면으로 도시하지 않았지만, 이와 같이 참조 광원(RL)에서 출사되는 참조광을 회절 광학 필름(BSH) 상에서 수평 방향을 따라 좌-우로 스캔할 수 있도록 하기 위한 장치가 추가로 필요할 수 있다. 예를 들어, 참조 광원(RL)을 회전하거나 수평 방향으로 이동시키는 기계적인 회전 혹은 이동수단을 더 구비할 수 있다. 혹은, 반사경과 같은 광학적 수단과 반사경의 반사 각도를 조절하는 기계적 수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)을 멀티-뷰 표시 장치에 적용한 경우를 설명한다. 도 5b는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 멀티-뷰 표시 장치를 나타내는 개략도이다.

멀티-뷰 표시 장치는 어떻게 구성하는가에 따라서 서로 다른 2차원 영상을 서로 다른 관람자에게 제공하는 표시장치에 응용할 수도 있고, 시야 방향에 따른 입체 영상을 제공하는 입체 표시 장치에 응용할 수도 있다. 도 5b를 참조하면, 본 발명에 의한 멀티-뷰 표시 장치는 2차원 혹은 3차원 영상을 표시하는 표시 패널(LP)과, 표시 패널(LP)의 배면에 설치된 백 라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 백 라이트 유닛(BLU)은, 도 5와 동일한 구조를 갖는 것으로서, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300) 그리고 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS)를 포함한다.

여기서, 콜리메이션 렌즈(CL) 및 프리즘 시트(PS)의 크기 및 형상은 표시 패널(LP)의 크기 및 형상과 실질적으로 거의 동일한 것이 바람직하다. 다만, 표시 패널(LP)은 프리즘 렌즈(PS)에서 아래 (혹은 위) 방향으로 일정 각도 꺾여진 광 경로 상에 위치해야 하므로, 배치 상에서 아래로 (혹은 위로) 약간 벗어나 위치할 수 있다.

제2 실시 예와 마찬가지로, 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)도 프리즘 시트(PL)에 의해 평행 광선속(100)의 진행 방향을 광축(130)에 대해 α만큼 꺾이도록 광 방향 조절된 평행 광선속(200)을 생성할 수 있다. 또한, 광원(300)을 구성하는 회절 광학 필름(BSH)에 참조광이 조사되는 위치를 좌우로 스캔함에 따라서, 광 변조기(SLM)의 영상을 수평 방향을 따라 서로 다른 영상을 제공할 수 있다. 특히, 회절 광학 필름(BSH)을 광원(300)으로 사용하기 때문에, 대면적에 걸쳐 균일한 광량 분포를 갖가지며 더 박형화된 백 라이트 유닛(BLU)을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 도 6a를 참조하여 본 발명의 제4 실시 예에 대하여 설명한다. 도 6a는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 회절 광학 소자를 광원으로 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 평행 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제4 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300), 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS) 그리고, 프리즘 시트(PS) 앞면에 배치된 시야 범위 조절 필름(PH)을 포함한다. 제4 실시 예에서는 프리즘 시트(PS)에서 출사되는 빛이 정해진 시야 범위에만 국한적으로 조사하도록 조절하는 시야 범위 조절 필름(PH)을 더 포함한다.

제4 실시 예에서 광원은 제1 실시 예 내지 제3 실시 예의 것일 수 있으나, 편의상, 제3 실시 예와 동일한 경우로 설명한다. 즉, 회절 광학 필름(BSH)의 크기는, 제3 실시 예와 동일하게 가로 방향으로 연장된 형태를 갖는다. 이는 참조 광원(RL)에서 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부가 아닌 좌측 혹은 우측으로 편향된 위치에 참조광을 더 조사할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같은 구조에서, 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부(즉, 광축)에 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 정 중앙부에서 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 정의된 영역(VW)으로 조사된다. 즉, 참조 광원(RL)에서 출사한 빛은, 회절 광학 필름(BSH)을 통과하면서 콜리메이트 렌즈(CL)의 크기에 대응하도록 확장되어 입사되고, 콜리메이트 렌즈(CL)에 의해 평행 직진광(100)으로 형성되며, 다시 프리즘 시트(PS)에 의해 진행 방향이 α만큼 조절된 평행 광선속(200)으로 출사된 후, 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 결정된 시야 범위(VW)로 변경되어 출사된다.

그리고, 제3 실시 예와 마찬가지로, 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부에서 수평 방향을 따라 왼쪽으로 편향되는 곳으로 이동하여 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 오른쪽으로 편향된 각도로 진행한다. 반대로 참조광을 회절 광학 필름(BSH)의 중앙부에서 수평 방향을 따라 오른쪽으로 편향되는 곳을 이동하여 조사할 경우, 최종적으로 출사되는 빛은 왼쪽으로 편향된 각도로 진행한다.

본 발명의 제4 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)을 이용한 협시야 표시장치 또는 특수 백 라이트 유닛에 응용한 경우를 살펴보면 다음과 같다. 도 6b는 본 발명의 제4 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 협시야 표시 장치를 나타내는 개략도이다. 협시야 표시 장치는, 필요에 따라서, 대면적으로 입사되는 영상 데이터를 원하는 좁은 범위에 국한적으로 조사하는 표시장치를 말한다.

도 6b를 참조하면, 본 발명에 의한 협시야 표시 장치는 2차원 혹은 3차원 영상을 표시하는 표시 패널(LP)과, 표시 패널(LP)의 배면에 설치된 백 라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 백 라이트 유닛(BLU)은, 도 6a와 동일한 구조를 갖는 것으로서, 콜리메이션 렌즈(CL), 콜리메이션 렌즈(CL)의 일측변에 위치한 광원(300), 콜리메이션 렌즈(CL)의 타측 변에 위치한 프리즘 시트(PS) 그리고, 프리즘 시트(PS) 앞면에 배치된 시야 범위 조절 필름(PH)을 포함한다. 여기서, 콜리메이션 렌즈(CL) 및 프리즘 시트(PS)의 크기 및 형상은 표시 패널(LP)의 크기 및 형상과 실질적으로 거의 동일한 것이 바람직하다. 다만, 표시 패널(LP)은 프리즘 렌즈(PS)에서 아래 (혹은 위) 방향으로 일정 각도 꺾여진 광 경로 상에 위치해야 하므로, 배치 상에서 아래로 (혹은 위로) 약간 벗어나 위치할 수 있다.

제2 실시 예와 마찬가지로, 제3 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)도 프리즘 시트(PL)에 의해 평행 광선속(100)의 진행 방향을 광축(130)에 대해 α만큼 꺾이도록 광 방향 조절된 평행 광선속(200)을 생성할 수 있다. 그리고, 프리즘 시트(PS)의 앞면에 배치된 시야 범위 조절 필름(PH)에 의해 시야 범위가 협소하게 조절된다.

또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 시야 범위(VW)를 좌우로 스캔하여 표시할 필요가 있을 경우에는, 제3 실시 예를 함께 적용할 수 있다. 예를 들어, 광원(300)을 구성하는 회절 광학 필름(BSH)에 참조광이 조사되는 위치를 좌우로 스캔함에 따라서, 표시 패널(LP)의 영상을 수평 방향을 따라 서로 다른 영상을 제공할 수 있다. 특히, 회절 광학 필름(BSH)을 광원(300)으로 사용하기 때문에, 대면적에 걸쳐 균일한 광량 분포를 갖가지며 더 박형화된 백 라이트 유닛(BLU)을 제공할 수 있다는 장점이 있다.

지금까지는 평면파 빛을 생성하는 백 라이트 유닛(BLU)을 중심으로 설명하였다. 광원에서 제공하는 빛이 평면파이든 구면파이든, 지금까지의 실시 예에서는 콜리메이션 렌즈를 사용하여 평행 광선속을 생성하는 백 라이트 유닛에 대하여 설명하였다. 광 변조기(SLM)에서 표현하는 홀로그램 패턴이 평면파를 이용한 패턴일 경우에는 광 변조기(SLM)에 평면파 빛을 백 라이트로 제공하는 것이 바람직하다. 반면에, 광 변조기(SLM)에서 표현하는 홀로그램 패턴이 구면파를 이용한 패턴일 경우에는 광 변조기(SLM)에 구면파 빛을 백 라이트로 제공하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 의한 구면파 빛을 제공하는 백 라이트 유닛에 대해서도 살펴본다.

도 7a를 참조하여 본 발명의 제5 실시 예를 설명한다. 도 7a는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 구면파를 이용하여 광 조사 방향 제어 가능한 광선속을 제공하는 백 라이트 유닛의 구조를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 시야 범위 조절 필름(PH)와, 시야 범위 조절 필름(PH)의 일측변에 위치한 광원(300)을 포함한다. 시야 범위 조절 필름(PH)은 빛이 조사될 영역이 기록된 회절 광학 소자의 일종인 것이 바람직하다. 예를 들어, HOE(Holographic Optical Element Flim)라고 명명한 회절 광학 소자를 사용할 수 있다. 시야 범위 조절 필름(PH)은, 홀로그래피 패턴을 갖는 필름의 형태일 수 있다. 시야 범위 조절 필름(PH)은 홀로그래피 특성을 이용하는 것이므로, 참조광과 물체광의 회절 간섭 무늬가 기록되어 있을 수 있다. 이 회절 간섭 무늬는, 참조광이 시야 범위 조절 필름(PH)에 조사될 경우, 재생되는 물체광이 특정 방향 및 특정 영역으로 조사되도록 하는 회절 패턴을 포함한다. 특히, 제1 실시 예에서의 시야 범위 조절 필름(PH)은 구면파 빛을 이용하여 회절 간섭 무늬를 기록한 것을 특징으로 한다.

이 경우, 광원(300)은 구면파 빛을 발생하는 광원인 것이 바람직하다. 예를 들어, 한 지점에서 방사형으로 빛을 방출하는 점 광원일 수 있다. 이 경우, 점 광원은 시야 범위 조절 필름(PH)의 중앙점의 연장선상에 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)은, 구면파 빛을 발생하는 점 광원(30)과 구면파 빛으로 기록된 시야 범위 조절 필름(PH)만으로 구성이 가능하다.

또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 광원(300)은 제2 실시 예를 도시한 도 4a와 같이 회절 광학 필름(BSH)과 참조 광원(RL)을 포함할 수 있다. 광원(300)에서 구면파 빛을 발생하고자 한다면, 회절 광학 필름(BSH)에는 구면파로 기록된 회절 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛(BLU)을 홀로그래피 방식의 입체 영상 시스템에 적용한 경우를 살펴보면 다음과 같다. 도 7b는 본 발명의 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛을 적용한 홀로그래피 방식의 입체 영상 장치를 나타내는 개략도이다.

도 7b를 참조하면, 제5 실시 예에 의한 입체 영상 장치는 홀로그래피 영상에 상응하는 홀로그램 패턴을 표시하는 광 변조기(SLM)와 광 변조기(SLM)의 배면에 설치된 백 라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 백 라이트 유닛(BLU)은, 도 7a와 동일한 구조를 갖는 것으로서, 시야 범위 조절 필름(PH)과, 시야 범위 조절 필름(PH)의 일측변에 위치한 광원(300)을 포함한다.

도 7b와 같은 구조를 갖는 입체 영상 표시 장치에서, 광 변조기(SLM)로 투사되는 빛은 α°의 각도로 입사되는 조사 방향이 조절된 광선속(200)이 되어야 바람직하다. 따라서, 시야 범위 조절 필름(PH)은 구면파 입사광에 대해서 시야 범위 조절 필름(PH) 표면의 수직선(광축과 평행)에 대해서 α만큼 아래로 경사진 방향으로 평행하게 출사되도록 하는 홀로그램 패턴을 갖는 것이 바람직하다.

제5 실시 예에서는 콜리메이션 렌즈를 사용하지 않았다. 따라서, 제5 실시 예에 의한 백 라이트 유닛은 구면파 빛을 생성한다. 따라서, 광 변조기(SLM)도 구면파 빛을 이용하여 입체 영상을 복원할 수 있는 홀로그램 패턴을 생성하는 것이 바람직하다.

지금까지는 참조광으로서 평행 광선속을 필요로 하는 홀로그래피 방식의 입체 영상 표시 시스템을 중심으로, 입사각 조절이 가능한 평행 광선속을 생성하는 백 라이트 유닛 및 이를 이용한 입체 영상 표시장치에 대하여 주로 설명하였다. 하지만, 입사각 조절이 가능한 팽행 광선속을 필요로 하는 어떤 시스템에도 본 발명의 기술 사상을 적용 및 응용할 수 있다. 또한, 각 실시 예들에서 각각의 특징에 맞는 경우만 대표적으로 설명하였다. 하지만, 필요에 따라서는 본 발명의 실시 예를 서로 조합하여 다양한 또 다른 실시 예들을 구현할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

30: 점 광원 300: 광원
130: 광축 BLU: 백 라이트 유닛
100: 평행 광선속 200: 방향이 조절된 평행 광선속
CL: 콜리메이션 렌즈 PS: 프리즘 시트
SLM: 공간 광 변조기 BSH: 회절 광학 필름
RL: 참조 광원 LP: 표시 패널
PH: 시야 범위 조절 필름 VW: (협)시야 범위
10: 컴퓨터 20: 공간 광 변조기
40: 확장기 50: 렌즈
80: 출력 영상 90: 참조광
32: 레이저 광원

Claims

평면 상의 한 점에서 방사형으로 확산된 빛을 제공하는 광원; 그리고
상기 광원에서 입사한 상기 확산된 빛을 특정 방향 및 특정 영역으로 출사되는 광선속으로 만드는 조사 방향 제어 수단을 포함하되,
상기 조사 방향 제어 수단은,
상기 광원에서 초점 거리만큼 이격하여 배치되어 상기 광원에서 출사된 상기 확산된 빛을 평행 직진광으로 만드는 콜리메이션 렌즈; 그리고
상기 콜리메이션 렌즈의 전면에 배치되어 상기 평행 직진광을 상기 콜리메이션 렌즈의 광축에 대해 일정 각도 굴절시키는 프리즘 시트를 포함하며,
상기 광원은,
상기 평면 상의 상기 한 점으로 참조광을 제공하는 참조 광원; 그리고
상기 평면 상에 배치되며, 회절 패턴이 형성되어 상기 참조광을 상기 콜리메이션 렌즈의 면적에 고르게 확산되도록 재생하는 회절 광학 필름을 포함하되,
상기 광원의 상기 한 점은 상기 콜리메이션 렌즈의 광축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 조사 방향 제어 수단은, 시야 범위 조절용 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 프리즘 시트의 전면에 배치되는 시야 범위 조절 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백 라이트 유닛.
3차원 입체 영상에 관련된 데이터를 표시하는 디스플레이 패널; 그리고
상기 디스플레이 패널의 배면에 위치하는 백 라이트 유닛을 포함하되, 상기 백 라이트 유닛은,
평면 상의 한 점에서 방사형으로 확산된 빛을 제공하는 광원; 그리고
상기 광원에서 입사한 상기 확산된 빛을 특정 방향 및 특정 영역으로 출사되는 광선속으로 만드는 조사 방향 제어 수단을 포함하되,
상기 조사 방향 제어 수단은,
상기 광원에서 초점 거리만큼 이격하여 배치되어 상기 광원에서 출사된 상기 확산된 빛을 평행 직진광으로 만드는 콜리메이션 렌즈; 그리고
상기 콜리메이션 렌즈의 전면에 배치되어 상기 평행 직진광을 상기 콜리메이션 렌즈의 광축에 대해 일정 각도 굴절시키는 프리즘 시트를 포함하며,
상기 광원은,
상기 평면 상의 상기 한 점으로 참조광을 제공하는 참조 광원; 그리고
상기 평면 상에 배치되며, 회절 패턴이 형성되어 상기 참조광을 상기 콜리메이션 렌즈의 면적에 고르게 확산되도록 재생하는 회절 광학 필름을 포함하되,
상기 광원의 상기 한 점은 상기 콜리메이션 렌즈의 광축 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 조사 방향 제어 수단은, 시야 범위 조절용 회절 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 프리즘 시트의 전면에 배치되는 시야 범위 조절 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시 장치.