KR101951941B1

KR101951941B1 - 홀로그램 표시 시스템

Info

Publication number: KR101951941B1
Application number: KR1020130004621A
Authority: KR
Inventors: 신민영; 김선우; 윤민성
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2019-02-25
Also published as: KR20140092169A

Abstract

본 발명의 일 실시예에서는, 간섭무늬를 이용해서 홀로그램을 표시하는 시스템에 있어서, 백라이트에서 공급되는 평행광을 분할된 영역별로 선택적으로 투과시키는 백라이트 공급 패널과, 상기 공급 패널에서 공급된 평행광을 초점에 수렴한 후 발산하는 제1 방향의 참조광과 제2 방향의 참조광으로 변환하는 제1 광변환판과, 상기 제1 광변환판에서 공급된 상기 제1 방향의 참조광을 제1 방향의 평행광으로 변환하고, 상기 제2 방향의 참조광을 제2 방향의 평행광으로 변환하는 제2 광변환판과, 상기 제2 광변환판에서 공급된 평행광으로 제1 방향 또는 제2 방향에서 홀로그램을 형성하는 표시 패널을 포함하는 홀로그램 표시 시스템을 개시한다.

Description

홀로그램 표시 시스템{System for displaying a hologram}

본 발명은 홀로그램 시청시 시야각 문제를 해결한 표시 시스템에 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, 양안시차방식(stereoscopic)과 복합시차지각방식(autostereoscopic)으로 나누어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하는 방식이며, 안경을 이용하여 양안 시차 영상을 구현하는 안경방식의 입체영상 표시장치가 최근 상용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광을 바꿔서 표시하고 편광안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 편광안경방식과 좌우 시차 영상을 시분할방식으로 표시하고 셔터안경을 사용하여 입체영상을 구현하는 셔터안경방식으로 나누어진다. 하지만, 안경방식은 시청자가 안경을 착용하여야만 입체영상을 시청할 수 있는 불편함이 있다. 이를 해결하기 위해, 안경을 착용하지 않고 입체영상을 시청할 수 있는 무안경방식이 개발되고 있다. 특히, 무안경 방식 중 하나인 부피표현(Volumetric) 디스플레이 방식은 연속된 시차와 컬러 정보를 제공해줄 수 있어 관찰자가 시점을 비교적 자유롭게 움직일 수 있는 장점을 제공한다.

부피표현 디스플레이 방식인 홀로그램 방식은 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 사진 필름에 기록한다. 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 간섭 정보를 복원해 3차원적인 입체감을 느끼게 해준다. 이러한 기록 및 복원 원리를 사용해 3차원 영상을 구현하는 일련의 과정을 홀로그램이라고 한다.

홀로그램을 저장, 전송 및 영상처리를 위해 컴퓨터에 의해 생성하는 방법으로서, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram)이 개발되었다. 이 컴퓨터 생성 홀로그램은 지금까지 다양한 방법으로 개발되고 있는데, 근래에는 디지털 산업의 발달에 의해 정지 영상의 컴퓨터 생성 홀로그램에 머무르지 않고 동영상의 컴퓨터 생성 홀로그램을 표시하기 위한 시스템이 개발되고 있다.

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 SLM에 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(100)에서 구현하고자 하는 입체 영상에 해당하는 간섭 무늬 이미지를 생성한다. 생성된 간섭 무늬는 SLM(200)으로 전송된다. SLM(200)은 투과형 액정표시패널로 형성하여 간섭 무늬를 표시할 수 있다. SLM(200)의 일측면에는 참조광으로 사용할 레이저 광원(300)이 위치해 있다. 레이저 광원(300)에서 조사되는 참조광(900)을 SLM(200)의 전면에 고르게 투사하기 위해서 확장기(400)와 렌즈(500)가 순차적으로 배치된다. 레이저 광원(300)에서 출사된 참조광(900)은, 확장기(400)와 렌즈(500)를 거쳐 SLM(200)의 일측면에 조사된다. 이에 따라, SLM(200)의 타측면에는 SLM(200)에 구현된 홀로그램의 간섭 무늬에 의해 3차원 입체 영상(800)이 표시된다.

그런데, 이처럼 LCD 기반으로 홀로그램을 재생하는 경우에, 한 화소의 픽셀피치가 너무 커서 회절각이 너무 작게 된다. 이 때문에, 홀로그램을 시청할 수 있는 시야각이 매우 작아, 시청자는 매우 좁은 범위에서만 홀로그램을 시청할 수 밖에 없는 문제가 있다.

본 발명은 이 같은 배경에서 창안된 것으로, 좁은 시야각에도 불구하고 시청자가 시청 위치에 상관없이 홀로그램을 시청할 수 있도록 하는데 있다.

상기 백라이트 공급 패널은, 두 기판 사이에 액정셀이 협지된 구조로 이뤄져, 액정의 배열 방향에 의해 상기 평행광을 투과시키거나 차단한다.

상기 제1 광변환판은, 기판과 광경로 패턴을 기록하는 제1 기록판을 포함하고, 상기 제1 기록판은 상기 분할된 영역에 대응하게 각각 형성된다.

상기 제1 기록판은, 평행광과 상기 제1 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 평행광을 상기 제1 방향의 참조광으로 변환하는 제1-1 기록판과, 평행광과 상기 제2 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 평행광을 상기 제2 방향의 참조광으로 변환하는 제1-2 기록판을 포함한다.

상기 제2 광변환판은, 기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있으며, 각각 광경로 패턴을 기록하는 제2 기록판을 포함한다.

상기 제2 기록판은, 평행광과 상기 제1 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 제1 방향의 참조광을 상기 평행광으로 변환하는 제2-1 기록판과, 평행광과 상기 제2 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 제2 방향의 참조광을 상기 평행광으로 변환하는 제2-2 기록판을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 표시 시스템에서 백라이트에서 제1 광변환판(30)으로 공급된 빛은 제1 내지 제3 참조광으로 광경로가 변환돼 제2 광변환판(40)으로 공급되고, 다시 평행광으로 변환돼 표시 패널로 공급되므로, 기준점 해당하는 제2 포지션(P2), - θ 방향의 제1 포지션(P1), + θ 방향의 제3 포지션(P3)에 홀로그램이 표시될 수가 있다. 따라서, 개구 영역이 n개로 형성된다면, n개의 포지션에서 홀로그램이 형성될 수가 있어, 상술한 문제점을 해결할 수가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 컴퓨터 생성 홀로그램 방식을 구현한 디지털 홀로그램 영상 재생 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 시스템의 개략적인 구성을 보여준다.
도 3은 백라이트 공급 패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 제1 내지 제 3 기록판에 광경로 패턴이 형성되는 것을 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 광변환판의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 시스템의 개략적인 구성을 보여준다. 도 2에서 예시하는 바처럼, 이 실시예의 홀로그램 시스템은 백라이트 공급 패널(10), 제1 구동부(20), 제1 광변환판(30), 제2 광변환판(40), 표시패널(50), 제2 구동부(70), 제어부(80), 감지카메라(90)를 포함한다.

백라이트 공급 패널(10)은 백라이트(미도시)에서 공급되는 평행광을 선택적으로 제1 광변환판(30)으로 공급한다. 이 실시예에서, 백라이트 공급 패널(10)은 패널을 도면의y축 방향으로 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역으로 3분할 했을 때, 백라이트에서 공급되는 평행광을 어느 한 영역에서만 통과시키고 나머지 영역에서는 빛의 투과를 차단한다. 일 예로, 백라이트 공급 패널(10)은 제1 영역에서만 빛을 통과시키고, 나머지 제2 영역 및 제3 영역에서는 빛을 차단한다.

일 실시예에서, 이 백라이트 공급 패널(10)은 도 3에서 예시하는 바처럼 두 기판 사이에 액정셀이 협지된 구조로 구성될 수 있다.

제1 기판(31)은 플라스틱 기판 또는 유리기판으로 구성된다. 이 제1 기판(31) 위에는 제1 전극(33)이 형성된다. 제1 전극(33)은 투명한 도전성 물질, 일 예로, ITO, IZO와 같은 투명한 도전성 산화물을 포토리소그라피 공정을 통해서 제1 기판(31) 위에 형성될 수 있다. 이 제1 전극(113)은 일 방향으로 길게 연장돼 있으며, 이웃한 것과는 소정 거리로 떨어져 있으며, 서로 나란하게 배치돼서 스트라이프 배열을 이룬다. 이러한 제1 전극(33)은 투명한 보호층(35)으로 덮어져 보호된다. 이 투명한 보호층(35)은 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기물로 이뤄진다.

제2 기판(32)은 제1 기판(31)과 마찬가지로 유리기판 또는 플라스틱 기판으로 구성된다.

이 제2 기판(32) 위에는 제2 전극(34)이 형성되는데, 제1 전극(33)과 달리 제2 기판(32) 전체에 공통으로 형성된다. 이 같은 제2 전극(34)은 빛이 통과할 수 있도록 투명한 물질, 예로 ITO, IZO와 같은 투명한 도전성 산화물로 형성될 수 있다. 이러한 제2 전극(34)은 투명한 보호층(36)으로 덮어져 보호된다. 이 투명한 보호층(36)은 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기물로 이뤄진다.

그리고, 제1 기판(31)과 제2 기판(32) 사이에 협지된 액정셀(LC)은 TN모드, IPS 모드, ECB 모드 등으로 액정이 초기 배향될 수 있다.

그리고, 제1 기판(31)과 제2 기판(32) 각각에는 서로 직교하는 광축을 갖는 제1 편광판(PL1)과 제2 편광판(PL2)이 부착된다. 일 예로, 제1 기판(31) 위에 부착된 제1 편광판(PL1)은 수평 방향으로 선편광된 빛만 투과시키고, 제2 기판(32) 위에 부착된 제2 편광판(PL2)은 수직 방향으로 선편광된 빛민 투과시킨다. 이에 따라, 백라이트 공급 패널(10)로 공급된 빛은 편광판(PL1, PL2)의 편광 방향 때문에 선택적으로 투과된다. 결과적으로, 제1 영역 내지 제3 영역에 배치된 액정셀의 배열 방향을 조절함으로써, 빛은 제1 내지 제3 영역을 선택적으로 투과하거나 또는 선택적으로 차단된다.

그리고, 제1광변환판(30)은 백라이트 공급 패널(10)로부터 공급된 빛을 굴절시키거나 그대로 투과시켜 제2 광변환판(40)에 공급한다.

도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 절단한 단면도로, 백라이트 공급 패널(10)과 제1 광변환판(30)의 간략한 단면 구조를 나타낸다.

도 4에서, 백라이트 공급 패널(10)은 상술한 바처럼 패널을 도면의y축 방향으로 제1 영역, 제2 영역, 제3 영역으로 3분할 했을 때, 백라이트에서 공급되는 평행광을 액정셀의 배열 방향을 조절해서 어느 한 영역에서만 통과시키고 나머지 영역에서는 빛의 투과를 차단한다. 도 4에서는 제1 영역(A1)과 제3 영역(A3)은 차단되고, 제2 영역(A2)에서 빛이 투과되는 것을 예시하였다. 이하에서는 백라이트 공급 패널(10) 중 제2 영역(A2)처럼 빛이 투과될 수 있도록 액정 배열된 상태를 개구 영역이라 한다.

그리고, 제1 광변환판(30)은 투명기판(301)과 광중합체로 이뤄진 기록판(302)을 포함한다. 기록판(302)은 광경로 패턴을 기록해 입사된 광의 경로를 변환해서 투과시킨다.

이 실시예에서, 기록판(302)은 제1 기록판(LT1), 제2 기록판(LT2), 제3 기록판(LT3)을 포함한다. 제1 기록판(LT1)은 백라이트 공급 패널(10)의 제1 영역(A1)에 대응하는 위치로 형성되며, 제2 기록판(LT2)은 제2 영역(A2)에 대응하는 위치로, 제3 기록판(LT3)은 제3 영역(A3)에 대응하는 위치로 각각 형성된다.

이에 따라, 제1 영역(A1)을 통해 공급되는 빛은 제1 기록판(LT1)에 기록된 광경로 패턴에 따라 굴절되며, 제2 영역(A2)을 통해 공급되는 빛은 제2 기록판(LT2)에 기록된 광경로 패턴에 따라 굴절되며, 제3 영역(A3)을 통해 공급되는 빛은 제3 기록판(LT3)에 기록된 광경로 패턴에 따라 굴절된다.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조로, 제1 내지 제 3 기록판에 광경로 패턴이 형성되는 것을 설명한다.

먼저, 도 5는 제2 기록판(LT2)에 광경로 패턴을 기록하는 모습을 예시적으로 설명한다.

도 5에서, 제1 평행광(AS1)은 제2 기록판(LT2)에 평행한 상태로 입사된다. 그리고, 동시에 제1 참조광(AT1)이 제2 기록판(LT2)에 평행한 상태로 입사되는데, 이 제1 참조광(AT1)은 제1 거리(d1)만큼 떨어진 위치에 초점(f)을 형성하는 제1 볼록 렌즈(CR1)를 이용해서 수렴 및 확산하는 빛으로 구현될 수 있다. 즉 제1 참조광(AT1)은 초점(f)에 이르는 동안 수렴하다 초점(f)을 지나 확산하는 형태의 빛으로 구현될 수 있다.

이처럼, 제1 평행광(AS1)과 제1 참조광(AT1)이 동시에 제2 기록판(LT2)에 입사되는 경우, 제1 평행광(AS1)과 제1 참조광(AT1)에 의한 광경로 패턴이 제2 기록판(LT2)에 기록된다. 이에 따라, 제2 기록판(LT2)에 평행광이 입사되면, 그 빛은 제2 거리(d2)만큼 떨어진 초점(f)까지는 수렴하다, 이후 확산하는 제1 참조광으로 변환돼서 출력된다.

이에 따라, 백라이트 공급 패널(10) 중 제2 영역(A2)이 개구 영역으로 구현된 경우에, 백라이트(미도시)에서 공급되는 평행광은 개구 영역을 통해서 제1 광변환판(30)으로 공급되는데, 제2 영역(A2)에 대응해서는 제2 기록판(LT2)이 형성돼 있으므로, 평행광은 제2 기록판(LT2)을 투과하면서 제1 참조광(AT1)으로 변환돼 출력된다. 따라서, 백라이트가 백라이트 공급 패널(10)의 일부 영역에만 공급되더라도, 빛은 제1 광변환(30)을 투과하면서 수렴 확산하는 빛으로 변환이 돼, 표시 패널(50)의 크기에 맞는 빛으로 확장될 수가 있다.

그리고, 도 6은 제3 기록판(LT3)에 광경로 패턴을 기록하는 모습을 예시적으로 설명한다.

도 6에서, 제2 평행광(AS2)은 제3 기록판(LT3)에 평행한 상태로 입사된다. 그리고, 동시에 제2 참조광(AT2)이 제3 기록판(LT3)에 +θ만큼 경사진 상태로 입사되는데, 이 제2 참조광(AT2)은 제2 거리만큼 떨어진 위치에 초점(f)을 이루는 제2 볼록렌즈(CR2)을 이용해서 수렴 및 확산하는 빛으로 구현될 수 있다. 제2 참조광이 +θ만큼 경사진 상태로 제3 기록판(LT3)에 입사될 수 있도록 제2 볼록 렌즈(CR2)는 +θ만큼 기울어져 있다. 제2 볼록 렌즈(CR2)를 투과하는 제2 참조광(AT2)은 +θ만큼 기울어진 채 제3 기록판(LT3)으로 공급되고, 초점(f)까지는 수렴하다 초점(f)을 지나서는 확산한다.

이처럼 제2 평행광(AS2)과 제2 참조광(AT2)이 동시에 제1 기록판(LT1)에 입사되는 경우, 제2 평행광(AS2)과 제2 참조광(AT2)에 의한 광경로 패턴이 제3 기록판(LT3)에 기록된다. 이에 따라, 제3 기록판(LT3)에 평행광이 입사되면, 그 빛은 +θ 방향의 제2 참조광(AT2)으로 변환돼 출력된다.

이에 따라, 백라이트 공급 패널(10) 중 제1 영역(A1)이 개구 영역으로 구현된 경우에, 백라이트(미도시)에서 공급되는 평행광은 개구 영역을 통해서 제1 광변환판(30)으로 공급되는데, 제1 영역(A2)에 대응해서는 제3 기록판(LT3)이 형성돼 있으므로, 평행광은 제3 기록판(LT3)을 투과하면서 +θ 방향의 제2 참조광(AT2)으로 변환돼 출력된다.

그리고, 도 7은 제1 기록판(LT1)에 광경로 패턴을 기록하는 모습을 예시적으로 설명한다.

도 7에서, 제3 평행광(AS3)은 제1 기록판(LT1)에 평행한 상태로 입사된다. 그리고, 동시에 제3 참조광(AT3)이 제1 기록판(LT1)에 - θ만큼 경사진 상태로 입사되는데, 이 제3 참조광은(AT3)은 제3 거리만큼 떨어진 위치에 초점(f)을 이루는 제3 볼록렌즈(CR3)를 이용해서 수렴 및 확산하는 빛으로 구현될 수 있다. 제3 참조광이 -θ만큼 경사진 상태로 제1 기록판(LT1)에 입사될 수 있도록 제2 볼록 렌즈(CR3)는 -θ만큼 기울어져 있다. 제3 볼록 렌즈(CR3)를 투과하는 제3 참조광(AT3)은 -θ만큼 기울어진 채 제1 기록판(LT1)으로 공급되고, 초점(f)까지는 수렴하다 초점(f)을 지나서는 확산한다.

이처럼, 제3평행광(AS3)과 제3 참조광(AT3)이 동시에 제1 기록판(LT1)에 입사되는 경우, 제3 평행광(AS3)과 제3 참조광(AT3)에 의한 광경로 패턴이 제1 기록판(LT1)에 기록된다. 이에 따라, 제1 기록판(LT1)에 평행광이 입사되면, 그 빛은 -θ 방향의 제3 참조광(AT3)으로 변환돼 출력된다

이에 따라, 백라이트 공급 패널(10) 중 제3 영역(A3)이 개구 영역으로 구현된 경우에, 백라이트(미도시)에서 공급되는 평행광은 개구 영역을 통해서 제1 광변환판(30)으로 공급되는데, 제3 영역(A3)에 대응해서는 제1 기록판(LT1)이 형성돼 있으므로, 평행광은 제1 기록판(LT1)을 투과하면서 -θ 방향의 제3 참조광(AT3)으로 변환돼 출력된다.

다시, 도 2로 돌아가서 제1 광변환판(30)과 소정 거리 떨어져서는 제2 광변환판(40)이 배치된다. 이 제2 광변환판(40)은 도 8에서 예시하는 바처럼 제1 광변환판에서 공급되는 제1 내지 제3 참조광을 선택적으로 광변환시켜 평행광으로 표시 패널(50)에 공급한다.

이 제2 광변환판(40)은 기판(401) 위에 제4 기록판 내지 제6 기록판(402, 403, 404)이 순차적으로 적층된 형태를 이룬다. 제4 기록판(402)은 상술한 제1 기록판(LT1)에 의해 광경로 변환된 -θ방향의 제3 참조광(AT3)을 평행광으로 광경로 변환시키고, 제5 기록판(403)은 상술한 제2 기록판에 의해 광경로는 유지하지만 수렴 확산하는 제1 참조광(AT1)을 평행광으로 광경로 변환시키고, 제6 기록판(404)은 상술한 제3 기록판(LT3)에 의해 광경로 변환된 +θ방향의 제2 참조광(AT2)을 평행광으로 광경로 변환시킨다.

각 기록판()에서 빛이 광경로 변환되는 것은 상술한 제1 내지 제3 기록판에서 이미 설명한 내용이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

이에 따라, 이 제2 광변환판(40)을 투과하는 빛은 모두 평행광으로 변환돼 표시 패널(50)로 공급된다.

이 실시예에서, 간섭패턴을 표시하는 표시패널(10)은 도 1을 통해서 상술한 구성과 동일하게 구성된다. 즉, 표시패널(10)은 투과형 LCD로 구성된다. 이 표시패널(10)은 간섭무늬 패턴을 입력받아 디스플레이하며, 이에 따라 평행광이 표시패널(10)을 투과하면서, 홀로그램이 표시패널(10)의 타측면에 표시될 수가 있다.

한편, 표시 패널(50)은 제1 포지션(P1), 제2 포지션(P2), 제3 포지션(P3)에 각각 홀로그램을 표시한다. 여기서, 제2 포지션(P2)은 기판의 정면에 해당하는 위치로, 제1 참조광에 의해 제2 포지션()에 홀로그램이 표시된다. 그리고, 제1 포지션(P1)은 제2 포지션()에서 -θ만큼 굴절된 위치로, -θ 방향의 제3 참조광에 의해서 홀로그램이 표시된다. 그리고, 제3 포지션(P3)은 제2 포지션(P2)에서 +θ만큼 굴절된 위치로, +θ 방향의 제2 참조광에 의해서 홀로그램이 표시된다.

그리고, 제1 구동부(20)는 구동 전압을 백라이트 공급 패널(10)에 공급해서 백라이트 공급 패널(10)을 동작시킨다. 여기서, 구동전압은 액정셀을 이루는 액정의 분자 배열을 조정해서 개구 영역을 형성해, 이 개구 영역을 통해서만 빛이 백라이트 공급 패널(10)을 투과할 수 있도록 한다.

그리고, 제2 구동부(50)는 게이트 구동부와 데이터 구동부를 포함한다. 데이터 구동부는 제어부(80)로부터 홀로그램 데이터(DATA)를 입력받고, 감마전압 발생회로(미도시)로부터 공급되는 정극성/부극성 감마보상전압을 이용하여 홀로그램 데이터(DATA)를 정극성/부극성 아날로그 데이터 전압으로 변환한다. 데이터 구동부는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압을 표시패널(10)의 데이터 라인들에 공급한다. 게이트 구동부는 제어부(80)의 제어 하에 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)를 표시패널(10)의 게이트 라인들에 순차적으로 공급한다.

제어부(80)는 제1 및 제2 구동부(70)를 제어하여 백라이트 공급 패널과 표시패널(10)을 각각 구동시킨다. 제어부(80)는 게이트 구동부 제어신호(GCS)를 게이트 구동부로 공급하고, 홀로그램 데이터(DATA)와 데이터 구동부 제어신호(DCS)를 데이터 구동부로 공급한다. 게이트 구동부 제어신호(GCS)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock), 및 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable) 등을 포함할 수 있다. 데이터 구동부 제어신호(DCS)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable), 극성제어신호 등을 포함할 수 있다.

감지 카메라(90)는 시청자의 이미지를 촬영하여 촬영된 이미지를 제어부(80)로 전송한다. 제어부(80)는 촬영된 이미지를 분석하여 시청자가 제1 포지션(P1), 제2 포지션(P2). 제3 포지션(P3) 중 어디에 위치하는지를 판단한다.

제어부(80)는 시청자 위치 정보에 따라 백라이트 공급 패널(10)를 제어하여 제1 영역 내지 제3 영역(A1∼A3) 중 어느 하나를 개구 영역으로 형성한다. 개구 영역을 투과한 빛은 제1 광변환판(30)과 제2 광변환판(40)을 거쳐 +θ 또는 - θ방향의 평행광으로 변환돼 표시 패널(50)에 공급된다.

이처럼 구성되는 홀로그램 시스템의 구동방법을 도 9 및 도 10을 결부해서 설명하면 다음과 같다.

감지 카메라(90)는 시청자의 이미지를 촬영하여 촬영된 이미지를 제어부(80)로 전송한다. 제어부(80)는 촬영된 이미지를 분석하여 시청자가 위치한 좌표를 산출해 제1 포지션 내지 제3 포지션 중 어느 포지션에 위치하는지를 판단한다.

시청자가 기준점 대비 + θ 방향의 제3 포지션(P3)으로 이동하여 위치하는 경우, 제어부(80)는 시청자의 위치에 따른 구동 전압을 백라이트 공급 패널(10)에 공급해서 제1 영역(A1)을 개구 영역으로 형성해서 백라이트에서 공급된 빛을 제1 영역(A1)에서만 투과시키고 나머지 영역은 차단한다. 이에 따라, 평행광이 제1광변환판(30)의 제3 기록판(LT3)에만 공급되므로, 평행광은 제3 기록판(LT3)을 투과하면서, + θ 방향의 제2 참조광(AT2)으로 광경로 변환돼 제2 광변환판(40)에 공급된다. 제2 참조광(AT2)은 제2 광변환판(40)에서 평행광으로 광경로 변환돼 표시 패널(50)로 공급돼 + θ 방향의 제3 포지션(P3)에 홀로그램이 표시된다(도 9 참조).

만약, 시청자가 기준점 대비 - θ 방향으로 이동하여 위치하는 경우, 제어부(80)는 시청자의 위치에 따른 구동 전압을 백라이트 공급 패널(10)에 공급해서 제3 영역(A3)을 개구 영역으로 형성해서 백라이트에서 공급된 빛을 제3 영역(A3)에서만 투과시키고 나머지 영역은 차단한다. 이에 따라, 평행광이 제1광변환판(30)의 제1 기록판(LT1)에만 공급되므로, 평행광은 제1 기록판(LT1)을 투과하면서, - θ 방향의 제3 참조광(AT3)으로 광경로 변환돼 제2 광변환판(40)에 공급된다. 제3 참조광(AT3)은 제2 광변환판(40)에서 평행광으로 광경로 변환돼 표시 패널(50)로 공급돼 - θ 방향의 제1 포지션(P1)에 홀로그램이 표시된다(도 10 참조).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 표시 시스템에서 백라이트에서 제1 광변환판(30)으로 공급된 빛은 제1 내지 제3 참조광으로 광경로가 변환돼 제2 광변환판(40)으로 공급되고, 다시 평행광으로 변환돼 표시 패널로 공급되므로, 기준점 해당하는 제2 포지션(P2), - θ 방향의 제1 포지션(P1), + θ 방향의 제3 포지션(P3)에 홀로그램이 표시될 수가 있다. 한편, 상술한 실시예에서는 개구 영역이 제1 내지 제3 영역에 대응하는 것으로만 설명했지만, 개구 영역을 n개로 형성한다면, n개의 포지션에서 홀로그램이 형성될 수가 있어, 상술한 문제점을 해결할 수가 있다.

이상, 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

백라이트에서 공급되는 평행광을 분할된 영역별로 선택적으로 투과시키는 백라이트 공급 패널과,
상기 공급 패널에서 공급된 평행광을 초점에 수렴한 후 발산하는 제1 방향의 참조광과 제2 방향의 참조광으로 변환하는 제1 광변환판과,
상기 제1 광변환판에서 공급된 상기 제1 방향의 참조광을 제1 방향의 평행광으로 변환하고, 상기 제2 방향의 참조광을 제2 방향의 평행광으로 변환하는 제2 광변환판과,
상기 제2 광변환판에서 공급된 평행광으로 제1 방향 또는 제2 방향에서 홀로그램을 형성하는 표시 패널,
을 포함하는 홀로그램 표시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 백라이트 공급 패널은, 두 기판 사이에 액정셀이 협지된 구조로 이뤄져, 액정의 배열 방향에 의해 상기 평행광을 투과시키거나 차단하는 홀로그램 표시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 광변환판은,
기판과 광경로 패턴을 기록하는 제1 기록판을 포함하고,
상기 제1 기록판은 상기 분할된 영역에 대응하게 각각 형성되는 홀로그램 표시 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 기록판은,
평행광과 상기 제1 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 평행광을 상기 제1 방향의 참조광으로 변환하는 제1-1 기록판과,
평행광과 상기 제2 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 평행광을 상기 제2 방향의 참조광으로 변환하는 제1-2 기록판,
을 포함하는 홀로그램 표시 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제2 광변환판은,
기판과 상기 기판 위에 순차적으로 적층되어 있으며, 각각 광경로 패턴을 기록하는 제2 기록판을 포함하는 홀로그램 표시 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2 기록판은,
평행광과 상기 제1 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 제1 방향의 참조광을 상기 평행광으로 변환하는 제2-1 기록판과,
평행광과 상기 제2 방향의 참조광에 의한 광경로 패턴을 기록해서 상기 제2 방향의 참조광을 상기 평행광으로 변환하는 제2-2 기록판
을 포함하는 홀로그램 표시 시스템.