KR101550392B1 - 홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 - Google Patents

홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 백색 백라이트 기능을 하는 것으로서 주변광을 광원으로 이용하는 VHOE 기반의 홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 전극이 형성된 제1 기판층; 제1 기판층 위에 적층되며 전극이 형성된 제2 기판층; 제1 기판층과 제2 기판층 사이에 위치하며 액정을 포함하는 액정층; 및 제2 기판층 아래에 적층되며 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과 회절시키는 회절판들을 포함하는 홀로그래픽 광학층을 포함한다.

Description

홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 {Holographic optical element and display apparatus with the said element}
본 발명은 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element) 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 백색 백라이트(backlight) 기능을 하는 홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 소자(LCD; Liquid Crystal Display device)는 2장의 서로 대향하는 유리 기판들 사이에 액정(liquid crystal)이 주입되고, 두 유리 기판의 외측에 각각 편광판을 배치하고, 그 중 일측 편광판에 LED 백라이트 시스템을 배치한 구조로 되어 있다. 즉, LCD 셀의 뒷면에 편광판 및 LED 백라이트층을 두는 간단한 방식으로 풀 칼라를 표시하도록 실용화되었다.
그런데 한국공개특허 제1999-0069450호에 기술된 바와 같이 반사형 액정 표시 소자에서 투과형 액정 표시 소자 형태의 칼라 필터를 사용할 경우 입사된 광이 1차로 칼라 필터를 통과하고 반사판에서 반사되어 되돌아 나올 때에 또다시 칼라 필터를 통과해야 하기 때문에 입사 광량이 크게 저하되어 휘도가 떨어지고 칼라가 흐려지며 풀 칼라를 정상적으로 재현하지 못하는 문제점이 있었다.
한편 LED 광원의 전력 소모를 줄이고 단색 또는 다색의 저광효율의 반사형 LCD 표시 장치를 개선하기 위해 반사형 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 반사형 풀 칼라 액정 디스플레이가 제안되었다.
그런데 이 액정 디스플레이는 각 픽셀에 해당하는 칼라를 홀로그래픽 기록 방법으로 구현하기 때문에 제조 과정이 매우 복잡하고 정밀한 과정이 필요하다. 또한 광 시야각이 매우 좁고 각도에 따라 색 분산이 심하게 생기는 단점도 있다.
한편 백라이트 도광판 상판 표면에 홀로그래픽 기록 방법으로 작은 그루브(groove)형 회절 패턴들을 여러 방향으로 새겨 색 분산이 개선된 넓은 각도의 백색 홀로그래픽 도광판도 개발되었다.
하지만 이것도 제작 과정에서 고도의 정밀성과 복잡성을 요구하며 여전히 백라이트 광원을 사용하여 전력 소모를 줄이지 못한 구조이다. 대형 투사형 또는 헤드 업 디스플레이(Head up display)에 쓰이는 홀로그래픽 스크린 또한 투사하는 광원을 사용하고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 백색 백라이트 기능을 하는 것으로서 주변광을 광원으로 이용하는 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 기반의 홀로그래픽 광학 소자 및 이를 구비하는 디스플레이 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 전극이 형성된 제1 기판층; 상기 제1 기판층 위에 적층되며 상기 전극이 형성된 제2 기판층; 상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층 사이에 위치하며 액정(liquid crystal)을 포함하는 액정층; 및 상기 제2 기판층 아래에 적층되며 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과 회절시키는 회절판들을 포함하는 홀로그래픽 광학층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 홀로그래픽 광학층은 수렴하는 상태로 입사된 참조광(reference beam)과 발산하는 상태로 입사된 물체광(object beam)에 의해 다시점 정보가 기록된 제1 타입으로 형성되거나, 수렴하는 상태로 입사된 상기 참조광과 수렴하는 상태로 입사된 상기 물체광에 의해 상기 다시점 정보가 기록된 제2 타입으로 형성된다.
바람직하게는, 상기 디스플레이 장치가 2차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 상기 홀로그래픽 광학층은 상기 제1 타입으로 형성되며, 상기 디스플레이 장치가 3차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 상기 홀로그래픽 광학층은 상기 제2 타입으로 형성된다.
바람직하게는, 상기 홀로그래픽 광학층은, 제1 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제1 회절판; 상기 제1 회절판 위에 적층되며 제2 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제2 회절판; 및 상기 제2 회절판 위에 적층되며 제3 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제3 회절판을 포함한다.
바람직하게는, 상기 홀로그래픽 광학층은 라미네이션(lamination) 방법을 이용하여 상기 제2 기판층 아래에 적층된다.
바람직하게는, 상기 디스플레이 장치는 유리판(glass)과 편광판(polarizing plate)을 포함하며, 상기 제1 기판층과 상기 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하거나 상기 제2 기판층 위에 적층되는 편광층을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 기판층과 상기 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하는 편광층은 상기 유리판 아래에 상기 편광판이 적층되며, 상기 제2 기판층 위에 적층되는 편광층은 상기 유리판 위에 상기 편광판이 적층된다.
바람직하게는, 상기 제1 기판층은 상기 전극으로 투명 전극(transparent electrode)이 형성되며 상기 투명 전극 아래에 능동 회로(active circuit)가 장착되고, 상기 제2 기판층은 상기 전극으로 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극이 형성되며 상기 ITO 투명 전극 위에 컬러 필터가 코팅된다.
또한 본 발명은 디스플레이 장치에 탑재되어 백색 백라이트 기능을 수행하는 것으로서, 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과 회절시키는 회절판들이 적층 형성된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자를 제안한다.
바람직하게는, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 수렴하는 상태로 입사된 참조광과 발산하는 상태로 입사된 물체광에 의해 다시점 정보가 기록된 제1 타입으로 형성되거나, 수렴하는 상태로 입사된 상기 참조광과 수렴하는 상태로 입사된 상기 물체광에 의해 상기 다시점 정보가 기록된 제2 타입으로 형성된다.
바람직하게는, 상기 제1 타입은 2차원 영상을 디스플레이하는 장치에 이용되고, 상기 제2 타입은 3차원 영상을 디스플레이하는 장치에 이용된다.
바람직하게는, 상기 홀로그래픽 광학 소자는, 제1 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제1 회절판; 상기 제1 회절판 위에 적층되며 제2 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제2 회절판; 및 상기 제2 회절판 위에 적층되며 제3 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제3 회절판을 포함한다.
본 발명은 주변광을 광원으로 이용하는 VHOE(Volume Holographic Optical Element) 기반의 홀로그래픽 광학 소자를 백색 백라이트로 이용함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 광 효율이 극대화되며, 휘도가 높다.
둘째, 풀 칼라의 색 표현이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 영상을 디스플레이하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 구성하는 LCD 패널의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 구성하는 홀로그래픽 광학 소자의 상세도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자에 정보를 기록하는 원리를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 2D 디스플레이 시스템을 위한 화이트(white) VHOE 세트의 정렬 방법 및 빔 구조를 도시한 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 주변광을 이용한 투과형 홀로그래픽 백라이트 기반 액정 표시 소자(TLCD; Transmissive Liquid Crystal Display device)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홀로그래픽 광학 소자를 이용한 투과형 액정 표시 소자(HOE-TLCD; Transmissive Liquid Crystal Display by using Holographic Optical Element)에 관한 것이다.
일반적으로 액정(Liquid Crystal)이란 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비한 액체와 고체의 중간적 성질을 갖는 물질로서, 전계 또는 열에 의해 그 광학적 이방성이 변화될 수 있다. 이러한 성질을 이용한 것이 액정 표시 소자이다.
기존의 액정 표시 소자는 주로 투과형으로서, 표시 소자로서 역할을 하기 위해서는 별도의 광원이 필요한 수광 소자이다. 옥내에서는 주변 광의 밝기가 한계가 있어서 기존 액정 표시 소자의 휘도가 주변 광에 비해서 높기 때문에 사용하는 데에 문제가 없으나 별도의 광원인 백라이트(backlight)를 기존 액정 표시 소자에 사용함으로써, 소비 전력이 매우 커져서 휴대형 또는 광고용 디스플레이로 사용하는 데에 커다란 문제가 되고 있다.
이와 같은 근본적인 문제를 해결하기 위한 최선책이 주변광을 광원으로 이용하는 홀로그래픽 광소자의 백라이트로서의 적용이다.
본 발명에서 제안하는 것은 주변 광 기반의 백색 홀로그래픽 백라이트 소자 개발 및 그것을 이용한 투과형/반사형 표시 소자이다.
본 발명에 따른 백색 홀로그래픽 백라이트 소자는 주변광을 참조광으로 하여 집광한 뒤 그 회절되는 광을 사용자의 시역에 형성시키도록 홀로그래픽 기록 장치를 통해 제작된 투과형 또는 반사형 백색 홀로그래픽 광소자이고, 기 제작된 투과형/반사형 홀로그래픽 회절 소자를 표시 소자 후면에 배치하여 기존의 LED 백라이트 시스템 대신 주변 광을 이용하는 백라이트 장치로 풀 칼라를 표시한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 영상을 디스플레이하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1은 주변광을 이용하여 백라이트(backlight) 기능을 하는 투과형 홀로그래픽 광학 소자(130)가 부착된 액정 디스플레이 장치(150)로 영상을 디스플레이하는 광학적 원리를 도시한다. 도 1에서는 주변광으로 실내 전등(room lit; 110)을 예시하였으나, 주변광이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 주변에 광(121, 122, 123)이 있는 상태에서 관찰할 때 디스플레이용 배경색으로서 백색 및/또는 무색을 제공하기 위해 액정 디스플레이 장치(150)에 이용되는 홀로그래픽 광학 소자(130)에 관한 것이다. 본 실시예에서 홀로그래픽 광학 소자(130)는 볼륨 홀로그래픽 백색 투과 회절 소자로 구현된다.
액정 디스플레이 장치(150)는 액정에 대해 특정 오리엔테이션을 제공할 수 있는 복수의 셀을 내부에 포함하고 있는 액정층을 갖고 있는 LCD 패널(140)과 이 LCD 패널(140)의 후면에 인접된 홀로그래픽 광학 소자(130)를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 소자(130)는 수렴하는 상태로 입사된 참조광(reference beam)과 발산하는 상태로 입사된 물체광(object beam)에 의해 다시점 정보가 기록된 제1 타입으로 형성되거나, 수렴하는 상태로 입사된 상기 참조광과 수렴하는 상태로 입사된 상기 물체광에 의해 상기 다시점 정보가 기록된 제2 타입으로 형성된다.
액정 디스플레이 장치(150)가 2차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 홀로그래픽 광학 소자(130)는 제1 타입으로 형성되며, 액정 디스플레이 장치(150)가 3차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 홀로그래픽 광학 소자(130)는 제2 타입으로 형성된다.
본 발명은 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 이용하여 기록된 VHOE로부터 백라이트를 형성하기 위해 주변광을 최대한 높은 광 효율로 집광시키는 방법으로 참조광(reference beam)은 수렴하는 빔으로 입사되도록 한다. 또한 물체광(object beam)은 2D에 맞는 넓은 시야각을 얻기 위해 발산하는 빔을 형성할 수 있고, 3D에 맞는 양안에 분리된 시야각을 얻기 위해 수렴하는 빔으로 입사되도록 할 수 있다. 따라서 기록된 VHOE를 주변광을 이용한 방향성 있는 백라이트 소자로서 액정 디스플레이 장치의 후면에 채용한 점이 본 발명의 특징이다.
홀로그래픽 광학 소자(130)는 홀로그래픽 기록막 층으로서, 복수의 볼륨 회절 소자들(즉 회절판들)을 포함하고 있다. 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 소자(130)는 액정 디스플레이 장치(150)에 탑재되어 백색 백라이트 기능을 수행하는 것으로서, 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과 회절시키는 회절판들이 적층 형성된 것이다. 본 발명에서는 홀로그래픽 광학 소자(130)의 일례로, 설계한 방향으로 회절되는 총 3 볼륨 회절 소자들을 구비한 홀로그래픽 광학 소자(130)를 제안한다.
VHOE 필름으로 형성된 홀로그래픽 광학 소자(130)는 투과형으로 기록된 것으로서, 2D에 적용하기 위해서는 넓은 시야각을 얻기 위한 발산형(오목 렌즈)으로 형성되고, 3D에 적용하기 위해서는 시역 분리를 위해 수렴형(볼록 렌즈)으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 구성하는 홀로그래픽 광학 소자의 상세도이다.
홀로그래픽 광학 소자(130)는 제1 회절판(311), 제2 회절판(312) 및 제3 회절판(313)을 포함한다.
제1 회절판(311)은 제1 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 회절판이다. 제2 회절판(312)은 제1 회절판(311) 위에 적층되며 제2 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 회절판이다. 그리고 제3 회절판(313)은 제2 회절판(312) 위에 적층되며 제3 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 회절판이다.
예컨대 본 실시예에서는 제1 회절판은 적색(R)과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키고, 제2 회절판은 녹색(G)과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키며, 제3 회절판은 청색(B)과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키도록 구성할 수 있다.
본 발명에서는 액정을 통과하는 광이 제1, 2, 3 색 픽셀 칼라 필터로 투과되도록 기록막 층에 배치되어 있다. 이와 같은 액정 디스플레이 장치(150)의 실시예에 있어서, 홀로그래픽 광학 소자(130)를 구성하는 회절판들(311, 312, 313)은 디스플레이에 설계된 방향으로 백색 배경색을 부여한다. 본 발명의 양호한 실시예에 있어서, LCD 패널(140)에 백색 배경을 부여한다. 구체적으로 말하면, 이 실시예에 있어서, 동작시 디스플레이상의 이미지는 백색 배경 상에 흑색으로 나타난다. 그러므로, 이 실시예의 홀로그래픽 투과 회절판들(311, 312, 313)은 주변광을 이용하는 백색 홀로그래픽 백라이트 기능을 수행한다.
한편 본 발명에서는 상술한 홀로그래픽 광학 소자(130)와 같이 VHOE를 레드 컬러층, 그린 컬러층, 블루 컬러층 등 세층으로 적층 기록하여 LCD 패널(140)에 라미네이션(lamination)한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치를 구성하는 LCD 패널의 상세도이다.
LCD 패널(140)은 제1 기판층(210), 제2 기판층(230) 및 액정층(220)을 포함한다.
제1 기판층(210)은 전극이 형성된 기판층이다. 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다. 제1 기판층(210)은 제1 전극층(212)과 이 제1 전극층(212) 아래에 형성된 회로층(211)을 포함한다. 제1 전극층(212)은 투명 전극(transparent electrode)이 형성된 층이며, 회로층(211)은 박막 트랜지스터, 커패시터 등으로 이루어진 능동 회로(active circuit)가 설계된 층이다.
제2 기판층(230)은 제1 기판층(210) 위에 적층되며 전극이 형성된 기판층이다. 보다 자세하게 설명하면 다음과 같다. 제2 기판층(230)은 제2 전극층(231)과 이 제2 전극층(231) 위에 형성된 필터층(232)을 포함한다. 제2 전극층(231)은 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극이 형성된 층이며, 필터층(232)은 ITO 투명 전극 위에 컬러 필터가 코팅된 층이다.
제2 기판층(230)은 제1 기판층(210)에 대향하도록 배치된다.
액정층(220)은 제1 기판층(210)과 제2 기판층(230) 사이에 위치하며 액정(liquid crystal)을 포함하는 층이다.
한편 제2 기판층(230) 아래에는 홀로그래픽 광학층이 적층된다. 홀로그래픽 광학층은 홀로그래픽 광학 소자(VHOE; 240)에 의해 구현된 층으로서, 라미네이션(lamination) 방법을 이용하여 제2 기판층(230) 아래에 적층된다.
LCD 패널(140)은 편광층(240)을 더 포함할 수 있다.
편광층(240)은 제1 기판층(210)과 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하거나 제2 기판층(230) 위에 적층된다. 편광층(240)은 유리판(glass; 241)과 편광판(polarizing plate; 242)을 포함한다. 제1 기판층(210)과 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하는 편광층(240)에서는 유리판(241) 아래에 편광판(242)이 적층되며, 제2 기판층(230) 위에 적층되는 편광층(240)에서는 유리판(241) 위에 편광판(242)이 적층된다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
LCD 패널(140)의 구조는 액정 디스플레이 장치(150)의 백라이트 시스템(backlight system)을 모두 제거한 상태 즉, 박막 트랜지스터와 커패시터 및 칼라 필터로 이루어진 능동 회로부(211) 및 투명 전극(212)이 구비된 제1 기판층(210), 제1 기판층(210)과 대향하도록 배치되고 ITO 투명 전극(231)이 구비된 제2 기판층(230), 제1 기판층(210)과 제2 기판층(230)의 외측 상면에 수직으로 배치된 편광층(240) 및 제1 기판층(210)과 제2 기판층(230) 사이에 액정층(220)이 개재된 투과형 액정 표시 소자 구조이다.
제2 기판층(230)의 외측 상면에 배치된 편광층(240) 위에 제작된 VHOE 레이어들(layers)(즉 홀로그래픽 광학층)를 배치하도록 한다. 이때 VHOE 레이어들은 주변 흰색 광을 광원으로 하여 각 R, G, B 컬러들을 회절 형성하기 위하여 기록되었고, 백색광을 표현하기 위하여 3층으로 구성되었다.
VHOE의 3층은 각각 3 컬러에 대해 기록하였고, 그 중 한가지 파장의 광으로 그 색을 기록하고, 나머지 2가지의 색을 기록한다. 이때 기록하는 참조광과 물체광의 모양은, 주변광에 대해 최적화된 광 효율을 얻기 위하여 참조광의 모양을 설계하고, 입사된 빔의 회절효율을 최대한 높이고 최적화된 넓은 시야에서 볼 수 있도록 물체광의 모양을 설계한다.
설계되는 VHOE의 형태는 투과형 홀로그램 기록 방법에 의해 형성된다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자에 정보를 기록하는 원리를 설명하기 위한 참고도이다. 도 4에서 (a)는 측면도를 도시한 것이고, (b)는 평면도를 도시한 것이다. 이하 설명은 도 1과 도 4를 참조한다.
참조광(410)은 VHOE 면으로 입사되는 방향으로 수렴하는 빔 형태를 가지도록 하고, 물체광(420)은 VHOE 면에서 투과되어 수렴하는 빔의 형태를 취한다. 이때 수렴하는 각은 LCD 패널(140)의 화소에서 나오는 각을 기준으로 하여 최대한 넓은 영역에서 viewing zone(160)이 형성되도록 한다. 본 실시예에서 viewing zone(160)은 diamond viewing zone으로 구현될 수 있다.
수렴하는 거리는 LCD 패널(140)의 특성에 따라 변화시킬 수 있다. 또한 입사되는 빔을 모아서 수렴시키지 않고 단지 방향만 바꾸어 평행광으로 보낼 수 있다. 이때 넓은 시야각을 확보하기 위하여 확산판을 사용할 수 있다.
도 5는 2D 디스플레이 시스템을 위한 화이트(white) VHOE 세트의 정렬 방법 및 빔 구조를 도시한 개념도이다. 도 5에서 (a)가 VHOE 세트의 정렬 방법의 한 예시를 도시한 것이고, (b)와 (c)가 빔 구조를 도시한 것이며, 특히 (c)가 방향만 바꾸어 평행광으로 보내는 경우의 예시이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 LCD 패널(140)의 후면에 적층된 홀로그래픽 광학 소자(130)를 기반으로 주변광을 백라이트로 이용함으로써 즉, 복수의 볼륨 투과 회절 소자들을 포함하고 있는 홀로그래픽 기록막 층을 통해 주변광을 집광하고 그 집광된 광을 다시 설계된 FOV 안에서 일정한 방향으로 액정 디스플레이 장치(150)에 투과시킴으로써, 종전 액정 디스플레이 장치(150)에서 최대 문제점이었던 광 이용 효율을 극대화할 수 있고, 풀 칼라 표시가 가능해진다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 LCD 패널과 VHOE 필름으로 구분할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자로 상술한 바 있는 VHOE 필름은 주변광을 이용한 백색 백라이트 소자들에 의해 구현됨으로써 백라이트의 소비 전력 없는 에너지 절약형 디스플레이 패널의 구현을 가능하게 한다.
일반적으로 주변광을 모으는 과정은 복잡하지만 VHOE를 사용하면 기계적인 도움이나 복잡한 광학계 구성 없이 평면 필름 형태로 구현 가능하여 주변광을 집광하는 잠재적 해결 방법을 제공한다. 그리고 이것은 특정한 방향이나 특정 위치로 고효율을 가지고 광 파워를 보낼 수 있어서 다른 분야에도 적용 가능하다. 추가적으로 파장 선택성이 탁월해서 특정 파장을 분리해서 제공할 수 있다. 특히 디스플레이 분야에서는 실내의 여러 곳에서 광고 및 장식에 사용될 것으로 기대된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 전극이 형성된 제1 기판층;
    상기 제1 기판층 위에 적층되며 상기 전극이 형성되고 컬러 필터를 포함하는 제2 기판층;
    상기 제1 기판층과 상기 제2 기판층 사이에 위치하며 액정(liquid crystal)을 포함하는 액정층; 및
    상기 제2 기판층 아래에 적층되어 서로 다른 파장 대역을 갖는 광들을 투과 회절시키는 회절판들로 제1 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제1 회절판, 상기 제1 회절판 위에 적층되며 제2 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제2 회절판, 및 상기 제2 회절판 위에 적층되며 제3 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제3 회절판을 포함하며, 상기 회절판들을 이용하여 적어도 하나의 광의 진행 방향을 변경시켜 서로 다른 입사각을 가진 상기 광들이 동일한 각으로 출사되도록 하여 상기 컬러 필터와 더불어 백색 광을 생성시키는 홀로그래픽 광학층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학층은 수렴하는 상태로 입사된 참조광(reference beam)과 발산하는 상태로 입사된 물체광(object beam)에 의해 다시점 정보가 기록된 제1 타입으로 형성되거나, 수렴하는 상태로 입사된 상기 참조광과 수렴하는 상태로 입사된 상기 물체광에 의해 상기 다시점 정보가 기록된 제2 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치가 2차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 상기 홀로그래픽 광학층은 상기 제1 타입으로 형성되며, 상기 디스플레이 장치가 3차원 영상을 디스플레이하는 장치일 때 상기 홀로그래픽 광학층은 상기 제2 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학층은 라미네이션(lamination) 방법을 이용하여 상기 제2 기판층 아래에 적층되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유리판(glass)과 편광판(polarizing plate)을 포함하며, 상기 제1 기판층과 상기 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하거나 상기 제2 기판층 위에 적층되는 편광층
    을 더 포함하며,
    상기 제1 기판층과 상기 홀로그래픽 광학층 사이에 위치하는 편광층은 상기 유리판 아래에 상기 편광판이 적층되며, 상기 제2 기판층 위에 적층되는 편광층은 상기 유리판 위에 상기 편광판이 적층되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판층은 상기 전극으로 투명 전극(transparent electrode)이 형성되며 상기 투명 전극 아래에 능동 회로(active circuit)가 장착되고,
    상기 제2 기판층은 상기 전극으로 ITO(Indium Tin Oxide) 투명 전극이 형성되며 상기 ITO 투명 전극 위에 컬러 필터가 코팅되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 컬러 필터를 포함하는 기판층 아래에 적층된 채 디스플레이 장치에 탑재되어 백색 백라이트 기능을 수행하는 것으로서, 서로 다른 파장 대역을 갖는 광을 투과 회절시키는 회절판들로 제1 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제1 회절판, 상기 제1 회절판 위에 적층되며 제2 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제2 회절판, 및 상기 제2 회절판 위에 적층되며 제3 색상과 관련된 파장 대역을 갖는 광만을 투과 회절시키는 제3 회절판이 적층 형성되며, 상기 회절판들을 이용하여 적어도 하나의 광의 진행 방향을 변경시켜 서로 다른 입사각을 가진 상기 광들이 동일한 각으로 출사되도록 하여 상기 컬러 필터와 더불어 백색 광을 생성시키는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자는 수렴하는 상태로 입사된 참조광과 발산하는 상태로 입사된 물체광에 의해 다시점 정보가 기록된 제1 타입으로 형성되거나, 수렴하는 상태로 입사된 상기 참조광과 수렴하는 상태로 입사된 상기 물체광에 의해 상기 다시점 정보가 기록된 제2 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 타입은 2차원 영상을 디스플레이하는 장치에 이용되고, 상기 제2 타입은 3차원 영상을 디스플레이하는 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자.
  12. 삭제
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