KR102100930B1 - 음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 음향광학 소자는 음향광학 재료로 형성된 음향광학층을 포함하는 음향광학 변조부와, 음향광학 변조부에 제1 방향으로 광을 입사시키는 광공급부와, 음향광학 변조부에 제2 방향으로 제1 탄성파를 인가하는 제1 음파 변조부와, 음향광학 변조부에 제3 방향으로 제2 탄성파를 인가하는 제2 음파 변조부;를 포함하며, 광공급부로부터 음향광학 변조부에 입력되는 광은 제1 및 제2 탄성파에 의한 회절에 의해 편향하여 음향광학 변조부의 전면으로 방출할 수 있다.

Description

음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치{Acousto-optic element, acousto-optic element array and 3-dimensional display apparatus including the acousto-optic element}
본 개시는 음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 음향광학 효과를 이용하여 다중 방향으로 광을 지향시킬 수 있는 음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
음향광학 효과(acousto-optic effect)란 음파나 초음파로 매질(medium)의 광학적 성질을 변형하는 효과이다. 이와 같이 광학적 성질이 변형된 매질에 입사하는 광은 그 변형된 정도에 따라 입사광을 다르게 변조시켜 출사하게 된다. 예를 들어, 음향광학 효과에 의해 굴절률이 주기적으로 변하는 구조를 가질 수 있고, 이러한 매질은 위상 격자로 작용될 수 있어 입사광을 회절시킬 수 있다. 이 때, 매질에 가해지는 음파나 초음파의 강도, 주파수를 조절하여 회절광의 강도나 회절각을 변화시킬 수 있으므로, 음향광학 효과를 이용하여 광의 진폭을 변조하는 광 변조기, 광을 편향하는 스캐너 등을 구현할 수 있다.
이와 같이 음향광학 효과를 이용하여 광의 진폭을 변조하는 광 변조기, 광을 편향하는 스캐너를 이용한 디스플레이 기술이 많이 연구되고 있다.
현재 상용화되고 있는 3차원 영상 디스플레이 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 디스플레이 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경식 3차원 영상 디스플레이 장치와 안경을 필요로 하지 않는 무안경식 3차원 영상 디스플레이 장치가 있다.
보다 자연스런 입체 영상을 표시하기 위해 홀로그래픽 3차원 영상 디스플레이 장치(Holographic 3D image display)가 연구되고 있다. 광은 세기 정보와 위상 정보를 가지는 파동으로 생각할 수 있는데, 홀로그래피 기술은 광의 위상과 광의 세기 제어를 통해 영상을 표시한다. 따라서, 홀로그래픽 3차원 영상 디스플레이 장치는 광의 진폭(세기) 또는 위상을 제어할 수 있는 소자가 필요하다.
본 발명의 실시예들은 다중 방향으로 광을 지향시킬 수 있는 음향광학 소자를 제공한다. 본 발명의 실시예들은 다중 방향으로 광을 지향시킬 수 있는 평판형 패널 타입의 음향광학 소자 어레이를 제공한다. 본 발명의 실시예들은 음향 광학 소자 어레이를 포함한 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 음향광학 소자는,
음향광학 재료로 형성된 음향광학층을 포함하는 음향광학 변조부;
상기 음향광학 변조부에 제1 방향으로 광을 입사시키는 광공급부;
상기 음향광학 변조부에 제2 방향으로 제1 탄성파를 인가하는 제1 음파 변조부; 및
상기 음향광학 변조부에 제3 방향으로 제2 탄성파를 인가하는 제2 음파 변조부;를 포함하며,
상기 광공급부로부터 상기 음향광학 변조부에 입력되는 광은 상기 제1 음파 변조부에서 인가된 제1 탄성파에 의한 회절과 상기 제2 음파 변조부에서 인가된 제2 탄성파에 의한 회절에 의해 편향하여 상기 음향광학 변조부의 전면으로 방출할 수 있다.
상기 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향은 상기 제1 및 제2 음향광학층 상에 놓이는 서로 다른 방향일 수 있다.
상기 음향광학 재료는 ZnO, LiNbO3, LiTaO3, Quartz, TiO2, Si, SiN, AlN, SiO2 및 SrTiO3 중에서 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다.
상기 음향광학 변조부는, 광이 입사되는 코어층; 상기 코어층의 하부에 배치되며, 상기 코어층과 굴절률이 상이한 제1 클래드층; 및 상기 코어층의 상부에 배치되며, 상기 코어층과 굴절률이 상이한 제2 클래드층;을 포함할 수 있다.
상기 코어층의 굴절률은 상기 제1 클래드층의 굴절률 및 상기 제2 클래드층의 굴절률보다 높을 수 있다.
상기 제 1 클래드층과 제 2 클래드층 중에서 어느 하나 이상의 층은 공기층일 수 있다.
상기 음향광학층은 상기 코어층, 제 1 클래드층, 및 제 2 클래드층 중에서 적어도 어느 하나의 층일 수 있다.
상기 코어층은 소정 패턴의 단위 셀이 반복되는 주기적인 광결정 구조를 가질 수 있다.
상기 코어층의 주기적인 광결정 구조는 유전율이 서로 다른 적어도 2개 이상의 재료가 주기적으로 2차원 또는 3차원 배열되어 있는 주기 구조물일 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 클래드층은 상기 코어층과 동일한 주기적인 광결정 구조를 가질 수 있다.
상기 코어층의 주기적인 광결정 구조는 광 파수벡터의 등주파수 등고선이 제1 및 제2 방향으로 평평하도록 형성될 수 있다.
음향광학 변조부의 광결정 구조는 빛이나 표면탄성파 속도를 느리게 할 수 있다.
상기 광결정 구조는 수 나노미터 내지 수백 나노미터 사이즈의 주기 구조로 배열될 수 있다.
상기 코어층은 유전체 기판 및 상기 유전체 기판에 형성된 다수의 홀들을 포함하며, 상기 다수의 홀들은 소정 패턴의 단위 셀이 반복되는 주기 구조로 배열될 수 있다.
상기 홀 내에는 공기 또는 상기 유전체 기판과 굴절률이 상이한 다른 유전체 재료가 채워져 있을 수 있다.
상기 코어층은 유전체 기판 및 상기 유전체 기판에 형성된 다수의 유전체기둥들을 포함하며, 상기 다수의 기둥들은 소정 패턴의 단위 셀이 반복되는 주기 구조로 배열되어 있을 수 있다.
상기 음향광학 변조부는 상기 제1 클래드층의 하부에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다.
상기 음향광학 변조부는 상기 반사층의 하부에 배치되는 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 음향광학층은 상기 코어층, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층, 상기 반사층, 및 상기 기판 중에서 적어도 어느 하나의 층일 수 있다.
상기 코어층, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층, 상기 반사층, 및 상기 기판 중에서 적어도 하나의 층은 압전 재료로 이루어지며, 압전 재료(ZnO, PZT, LiNbO3, LiTaO3, Quartz, SrTiO3 등)로 이루어지는 층은 그 자체로 상기 제1 음파 변조부 및 상기 제2 음파 변조부 중 적어도 하나의 음파 발생기의 역할을 할 수 있다.
상기 제1 음파 변조부의 제1 음파 발생기 및 상기 제2 음파 변조부의 제2 음파 발생기는 서로 다른 층에 형성될 수 있다.
가령, 상기 코어층, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층, 상기 반사층, 및 상기 기판 중에서 2개 층이 압전 재료로 이루어지며, 압전 재료로 이루어지는 2개 층은 그 자체로 상기 제1 음파 발생기 및 상기 제2 음파 발생기의 역할을 할 수 있다.
상기 광공급부는, 상기 음향광학 변조부의 제1 측부에 배치되는 광도파로; 상기 광도파로와 상기 음향광학 변조부의 사이에 마련되는 광커플러;를 포함할 수 있다.
상기 광커플러는 격자 커플러일 수 있다. 격자 커플러는 홈 혹은 굴절률이 다른 물질로 패터닝된 것일 수 있다.
상기 음향광학 변조부는 적어도 3개의 측부들을 포함하며, 상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 서로 다른 측부에 배치될 수 있다.
상기 광공급부는 상기 음향광학 변조부의 제1 측부에 배치되며, 상기 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제2 측부에 배치되며, 상기 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제3 측부에 배치되며, 이때 제1 내지 제3 측부는 서로 다른 측부일 수 있다.
상기 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제2 측부에 배치되는 제1 음파 발생기와, 상기 제1 음파 발생기에 제1 고주파 전원을 인가하는 제1 고주파 도파로를 포함하며, 상기 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제3 측부에 배치되는 제2 음파 발생기와, 상기 제2 음파 발생기에 제2 고주파 전원을 인가하는 제2 고주파 도파로를 포함할 수 있다.
상기 제1 음파 발생기 및 상기 제2 음파 발생기는 서로 다른 층에 형성될 수 있다.
상기 제1 고주파 도파로 및 상기 제2 고주파 도파로는 서로 다른 층에 형성될 수 있다.
상기 제1 고주파 도파로에 공급되는 제1 고주파 전원 및 상기 제2 고주파 도파로에 공급되는 제2 고주파 전원 각각의 주파수와, 주파수 성분별 위상 및 세기를 조절하여 상기 음향광학 변조부의 전면으로 방출하는 광의 모양 및 방향과 세기를 조절할 수 있다.
상기 제1 및 제2 음파 변조부 각각의 외곽에는 흡음부재가 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 음향광학 소자 어레이는 복수의 음향광학 소자들을 포함하며, 상기 복수의 음향광학 소자들 각각은 음향광학 재료로 형성된 음향광학층을 포함하는 음향광학 변조부; 상기 음향광학 변조부에 제1 방향으로 광을 입사시키는 광공급부; 상기 음향광학 변조부에 제2 방향으로 제1 탄성파를 인가하는 제1 음파 변조부; 및 상기 음향광학 변조부에 제3 방향으로 제2 탄성파를 인가하는 제2 음파 변조부;를 포함하며, 상기 광공급부로부터 상기 음향광학 변조부에 입력되는 광은 상기 제1 음파 변조부에서 인가된 제1 탄성파에 의한 회절과 상기 제2 음파 변조부에서 인가된 제2 탄성파에 의한 회절에 의해 편향하여 상기 음향광학 변조부의 전면으로 방출할 수 있으며, 상기 복수의 음향광학 소자들의 음향광학 변조부들은 적어도 하나의 열로 배열될 수 있다.
상기 음향광학 변조부들은 일 열로 배열될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 각각의 광공급부, 제1 음파 변조부, 및 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 일 열의 선두, 상기 일 열의 후미, 상기 일 열의 일 측부, 및 상기 일 열의 타 측부 중 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 일 측부 또는 상기 일 열의 타 측부에 배치되는 것은 상기 일 열을 따라 길게 연장되어 형성되어 상기 음향광학 변조부들에 공통으로 마련될 수 있다.
상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 일 측부 및 상기 일 열의 타 측부에 배치되는 것은 상기 음향광학 변조부들 각각에 개별적으로 마련될 수 있다.
상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 선두 혹은 상기 일 열의 후미에 배치되는 것은 상기 음향광학 변조부들에 공용으로 사용될 수 있다.
상기 음향광학 변조부들은 복수의 열과 복수의 행으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 광공급부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 광공급부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 복수의 열마다 하나씩 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 행들의 각 행마다 일 측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 행들의 각 행마다 일 측부에 개별적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 다른 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 다른 한 쪽 최외측 열의 외측부에 복수의 행마다 하나씩 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다.
상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 개별적으로 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 디스플레이 장치는, 전술한 음향광학 소자 어레이를 구비한 디스플레이 패널을 포함하며, 상기 디스플레이 패널의 2차원 배열된 복수개의 음향광학 변조부에서 전면으로 방출되는 광의 출사방향, 모양, 위상, 및 세기 중 적어도 하나를 조절하여 화상을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향에 관계없이 하나의 시점에 대한 영상, 즉 2D 영상을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향을 조절하여 적어도 2개 시역을 형성함으로써 적어도 2개 시점에 대한 영상, 즉 3D 영상을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향을 선택적으로 조절하여 2D 영상과 3D 영상을 전환할 수 있다.
상기 적어도 2개 시역은 좌우 방향 및 상하 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성될 수 있다.
상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향, 세기 및 위상을 변조하여 홀로그램 영상을 표시하는 홀로그래픽 디스플레이 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 음향 광학 소자는 음향광학 효과를 이용하여 광의 출사 방향을 수평방향 및 수직 방향으로 제어할 수 있으며, 나아가 출사되는 광의 모양, 세기 및/또는 위상을 제어할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 음향 광학 소자 어레이는 평판형으로 구현 가능하며, 2D 영상 디스플레이 장치, 3D 영상 디스플레이 장치, 2D/3D 전환가능한 영상 디스플레이 장치, 다중 시점 입체 영상 디스플레이 장치, 홀로그래픽 영상 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향광학 소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2은 도 1 에 도시된 음향광학 소자를 I-I'선을 따라 본 개략적인 측 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 음향광학 소자의 코어층의 광결정 구조를 예시적으로 보이는 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 1 에 도시된 음향광학 소자의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1 에 도시된 음향광학 소자 내에서의 광의 진행방향을 파수공간에서 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1 에 도시된 음향광학 소자에서 출사되는 광의 방향을 실공간에서 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 음향광학 소자 어레이의 광공급부 및 제1 및 제2 음파 발생기의 배치를 도시한다.
도 9a 내지 9h는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이의 광공급부 및 제1 및 제2 음파 발생기의 배치를 도시한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이의 광공급부 및 제1 및 제2 음파 발생기의 배치를 도시한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이를 포함하는 2D/3D 전환 입체 영상 디스플레이 장치를 개략적으로 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향광학 소자(100)를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2은 도 1 에 도시된 음향광학 소자(100)를 I-I'선을 따라 본 개략적인 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 음향광학 소자(100)는 기판(117) 상에 마련되는 음향광학 변조부(110)와, 음향광학 변조부(110)에 광을 공급하는 광공급부(130)와, 음향광학 변조부(110)에 제1 탄성파(AH)를 인가하기 위한 제1 음파 변조부(150)와, 음향광학 변조부(110)에 제2 탄성파(AV)를 인가하기 위한 제2 음파 변조부(170)를 포함할 수 있다.
음향광학 변조부(110)는 코어층(111), 및 상기 코어층(111)의 하부면과 상부면에 각각 배치된 제1 클래드층(112)과 제2 클래드층(113)을 포함할 수 있다. 코어층(111)의 굴절률은 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 굴절률보다 더 높을 수 있다. 제1 및 제2 클래드층(112, 113) 중에서 어느 하나 이상의 층은 단순히 공기(air)이거나 진공일 수도 있다. 이 경우, 제1 클래드층(112)과 제2 클래드층(112, 113) 중에서 어느 하나 이상은 생략된 것으로 간주될 수 있다.
상기 제1 클래층(112)의 하부에는 반사층(115)이 더 마련될 수 있다. 반사층(115)은 Al, Ag등의 금속으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(115)은 후술하는 바와 같이, 음향광학 변조부(110)에 입사한 빛이 변조되어 음향광학 변조부(110)로부터 출사될 때 하방으로 향하는 빛을 반사하여 상방으로 출사되도록 한다.
상기 코어층(111), 제1 클래드층(112) 및 제2 클래드층(113) 중에서 적어도 하나는 음향광학 효과를 갖는 음향광학 재료로 이루어질 수 있다. 코어층(111), 제1 클래드층(112) 및 제2 클래드층(113) 중에서 적어도 하나가 음향광학 재료로 이루어지면, 음향광학 변조부(110)에 음파가 인가될 때, 음파의 밀함(compression)과 소함(rarefaction)에 대응하여 음향광학 변조부(110)의 국소적인 밀도도 반복적으로 변화할 수 있다. 그러한 음향광학 재료로 예를 들어, ZnO, LiNbO3, LiTaO3, Quartz, TiO2, Si, SiN, AlN, SiO2, SrTiO3 등이 있다.
음향광학 변조부(110)는 적어도 3개의 측부(side)(110a, 110b, 110c)을 포함한다. 가령, 음향광학 변조부(110)는 도 1에 도시되듯이 4개의 측부를 가지는 형상(즉, 상부에서 보았을 때 사각형 형상)을 지닐 수 있다.
음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a)에는 제1 방향으로 광(L)을 입사시키는 광공급부(130)가 마련된다. 광공급부(130)는 광도파로(131)와 광커플러(135)를 포함할 수 있다.
광도파로(131)는 음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a)를 따라 길게 연장되어 형성되어 광원(미도시)에서 방출되는 광(L)을 전달하며, 광커플러(135)는 음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a)에 마련되어 광도파로(131)를 통해 전달되는 광을 음향광학 변조부(110)의 코어층(111)에 결합시킨다. 예를 들어, 음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a) 쪽은, 도 2에 도시되듯이, 코어층(111)의 일부가 노출되도록 제2 클래드층(113)이 단차되어 있을 수 있다. 광도파로(131)는 제2 클래드층(113)의 단차된 측면(113a)과 코어층(111)의 상면의 노출된 영역 사이에 배치되어, 음향광학 변조부(110)의 코어층(111)의 상면에 접하여 배치될 수 있다. 광커플러(135)는 코어층(111) 상면의 노출된 영역에 위치하는 광도파로(131)에 형성된 격자 커플러(grating coupler)일 수 있다. 격자 커플러는 일 예로 광도파로(131)에 굴절률이 상이한 물질로 격자 패턴을 형성할 수 있다. 다른 예로, 격자 커플러는 광도파로(131)와 코어층(111) 의경계면에 홈(groove)으로 격자 패턴을 형성하여 형성할 수 있다.도 1에는 광(L)의 입사방향이 +V축 방향으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광커플러(135)의 결합 방식에 따라, 제1 방향은 광공급부(130)에서 음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a)로 향하는 비스듬한 방향일 수도 있다.
제1 음파 변조부(150)는 제1 탄성파(AH)가 제2 방향으로 발생하도록 음향광학 변조부(110)의 제2 측부(110b)에 배치되는 제1 음파 발생기(151)와, 상기 제1 음파 발생기(151)에 제1 고주파 전원을 인가하는 제1 고주파 도파로(155)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 음파 발행부(170)는 제2 탄성파(AV)가 제3 방향으로 발생하도록 음향광학 변조부(110)의 제3 측부(110c)에 배치되는 제2 음파 발생기(171)와, 상기 제2 음파 발생기(171)에 제2 고주파 전원을 인가하는 제2 고주파 도파로(175)를 포함할 수 있다. 상기 제2 방향 및 제3 방향은 전술한 광의 입사하는 제1 방향과 다른 방향이다. 가령, 도 1에 도시되듯이 제2 방향은 -H축 방향이고, 제3 방향은 +V축 방향일 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)에는 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)에 대한 접지선 혹은 공통 배선이 추가적으로 마련될 수 있다.
제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)는 예컨대, 표면 탄성파(surface acoustic wave; SAW) 혹은 체적 탄성파(bulk acoustic wave; BAW)를 발생시킬 수 있는 전기-음향 변조기일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)는 코어층(111), 제1 클래드층(112), 제2 클래드층(113), 반사층(115) 및 기판(117) 중 어느 한 층 혹은 서로 다른 층에 마련되거나 혹은 층사이의 경계면에 마련될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 고주파 도파로(155, 175)는, 후술하는 바와 같이 음향광학 소자(100)의 어레이 구조에서 서로 엇갈려 배치되는 것을 고려하여 서로 다른 층에 마련될 수 있다.
한편, 제1 음파 발생기(151)의 외곽에는 재1 흡음부재(159)가 마련되고, 제2 음파 발생기(171)의 외곽에는 제2 흡음부재(179)가 마련될 수 있다. 제1 및 제2 흡음부재(159, 179)는 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)에서 발생되는 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)가 바깥으로 퍼지는 것을 방지한다. 이는 후술하는 바와 같이 본 실시예의 음향광학 소자(100)가 어레이 형태로 사용되는 경우, 이웃하는 음향광학 소자(100)간의 간섭을 방지할 수 있게 할 것이다.
한편, 일반적으로 자연계에 존재하는 음향광학 재료는 제한된 범위의 음향광학 변환 효율을 갖는다. 이에 따라, 본 실시예의 음향광학 소자(100)는 음향광학 효과에 의해 회절각의 범위를 좀 더 크게 확보하기 위하여 광결정 구조를 이용할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 적어도 코어층(111)은 2차원 또는 3차원의 주기적 광결정 구조를 가질 수 있다. 광결정이란 유전율(또는 굴절률)이 서로 다른 적어도 2개 이상의 재료가 주기적으로 배열되어 있는 주기 구조물로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광결정은 서브-마이크론 이하, 즉 , 즉 수 내지 수백 나노미터 사이즈의 주기(예를 들어, 빛의 파장이나 그보다 작은 주기)를 갖는 주기적인 구조물일 수 있다. 이러한 광결정은 특정 파장 대역의 빛을 거의 100% 투과, 반사 또는 흡수하는 특성을 가질 수 있다. 통상적으로, 광결정을 투과하지 못하는 광의 파장 대역을 광밴드갭(photonic bandgap)이라고 부른다. 이러한 광밴드갭을 갖는 광결정은 다양한 분야에서 응용되고 있다.
도 3은 본 실시예의 음향광학 변조부(110)의 코어층(111)의 광결정 구조를 예시적으로 보이는 개략적인 사시도이다. 도 3을 참조하면, 코어층(111)은 유전체 기판(111a) 및 상기 유전체 기판(111a)에 수직으로 형성된 다수의 홀(111b)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어층(111)이 음향광학 재료로 이루어지는 경우, 상기 유전체 기판(111a)이 음향광학 재료일 수 있다. 도 3의 예에서는 다수의 홀(111b)들이 유전체 기판(111a)을 완전히 수직하게 관통하는 것으로 도시되어 있지만, 완전히 관통하지 않을 수도 있다. 홀(111b) 내에는 단순히 공기가 채워져 있을 수도 있으며, 또는 유전체 기판(111a)과 굴절률이 상이한 다른 유전체 재료가 채워져 있을 수도 있다. 또한, 다수의 홀(111b)들은 예를 들어 사각형 패턴의 단위 셀이 반복되는 주기 구조로 배열될 수 있다. 또한, 도 3의 예에서 다수의 홀(111b)들이 원통 기둥인 경우를 도시하고 있으나, 다수의 홀(111b)들은 사각기둥이나 그밖의 다각기둥일 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 광결정 구조에 있어서, 반복되는 패턴에는 방향성을 가질 수 있으며, 이러한 방향성은 광결정 구조에 의해 발생되는 굴절률 분포에 이방성을 줄 수 있다. 이러한 굴절률 분포의 이방성에 의하여, 후술하는 바와 같이 음향광학 변조부(110)의 광결정 영역은 광 파수벡터(optical wave vector)의 등주파수 등고선(equifrequency contour)이 제1 방향 및 제2 방향으로 평평할 수 있다(도 5의 참조번호 207 참조).
도 3에 도시된 코어층(11)의 광결정 구조는 단순한 예일 뿐이며, 광결정 주기 구조는 매우 다양하게 설계될 수 있다. 가령, 도 2에 도시된 주기 구조 이외에도 필요에 따라 다양한 다른 형태의 주기 구조가 이용될 수 있다. 예를 들어, 수직 홀(111b) 대신에 육면체 또는 구 형태를 갖는 다수의 유전체 재료가 유전체 기판(111a) 내에 주기적으로 배열될 수 있다. 또한, 도 2에는 2차원 광결정 주기 구조만이 도시되어 있으나, 코어층(111)은 3차원 광결정 주기 구조(즉, 가로, 세로, 높이 방향으로 모두 주기성을 갖는 구조)를 갖도록 설계될 수도 있다. 이와 같은 코어층(11)의 광결정의 주기 구조는 요구되는 광 파수벡터(optical wave vector)의 등주파수 등고선(equifrequency contour)에 따라 적절하게 설계될 수 있을 것이다.
또한, 코어층(111)뿐만 아니라 제1 및 제2 클래드층(112, 113)도 역시 코어층(111)과 동일한 광결정 구조를 가질 수도 있다. 물론, 코어층(111)만 광결정 구조를 갖고 클래드층(112, 113)들은 광결정 구조를 갖지 않을 수도 있다.
도 4는 본 실시예의 음향광학 소자(100)의 동작을 설명하는 도면이며, 도 5는 음향광학 소자(100) 내에서의 광의 진행방향을 파수공간에서 설명하는 도면이며, 도 6은 음향광학 소자(100)에서 출사되는 광의 방향을 실공간에서 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 광공급부(130)의 광도파로(131)를 통해 광(L)이 진행하며, 광커플러(도 1 및 도 2의 135)에 의해 광도파로(131)에서 음향광학 변조부(110)로 광(L)이 입사된다. 제1 방향(예시적으로, +V축 방향 내지 이에 비스듬한 방향)으로 음향광학 변조부(110)에 입사되며, 제1 음파 변조부(150)에서 제2 방향(예시적으로, -H축 방향)으로 발생되는 제1 탄성파(AH)와 제2 음파 변조부(170)에서 제3 방향(예시적으로, -V축 방향)으로 발생되는 제2 탄성파(AV)에 의한 음향광학 효과에 의해 회절되어 편향되며, 이 결과 음향광학 변조부(110)의 면에서 탈출하게 된다.
제1 및 제2 탄성파(AH, AV)에 의한 음향광학 효과에 의한 광(L)의 편향은 도 5에 도시되는 파수 공간에서 좀 더 명확히 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면, 광도파로(131) 내의 광(L)은 제1 방향을 향하는 파수벡터(즉, -k H)를 가지고 있다. 참조번호 201은 광공급부(130)의 광도파로(131) 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터의 등주파수 등고선을 나타내며, 참조번호 211은 광도파로(131) 내의 광(L)의 파수벡터가 가르키는 끝점이다. 광도파로(131) 내의 광(L)은 광커플러(135)에 의해 음향광학 변조부(110)의 코어층(111)에 입사되는데, 이는 광도파로(131) 내의 광(L)의 파수벡터 -k H가 광커플러(135)에 의해 작용하는 파수벡터 -k coupler에 의해 진행방향이 바뀌게 되는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 파수 공간에서 광(L)의 파수벡터의 시작점을 원점에 놓았을 때, 끝점은 광커플러(135)에 의해 211에서 212로 이동된다. 참조번호 203은 제1 및 제2 클래드층(112, 113) 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터의 등주파수 등고선을 나타낸다. 코어층(111)은 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 굴절률보다 큰 값의 굴절률을 가지므로, 코어층(111) 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터의 등주파수 등고선은 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 등주파수 등고선(203)보다 바깥에 위치할 수 있다.
한편, 음향광학 변조부(110)에는 광결정 구조가 마련됨에 따라 광결정 구조 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터의 등주파수 등고선(207)은 도면에 표시되듯이 제1 방향 및 제2 방향으로 평평할 수 있다. 이와 같이 음향광학 변조부(110)의 광결정 구조 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터가 제한됨에 따라 제1 탄성파(AH)에 의해 음향광학 변조부(110) 내의 광(L)의 파수벡터의 끝점은 212에서 213으로 이동하게 된다. 나아가, 음향광학 변조부(110) 내의 광(L)의 파수벡터의 끝점은 제2 탄성파(AV)에 의해 213에서 214로 이동하게 된다. 그런데, 음향광학 변조부(110)의 광결정 구조 내의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터는 등주파수 등고선(207)로 제한됨에 따라, 끝점 214를 갖는 파수벡터는 실제로는 도 5로 표시되는 파수 공간 평면에 있을 수가 없게 되며, 실제로는 도 5로 표시되는 파수 공간 평면의 상방으로 탈출하게 된다.
도 5 및 도 6에서 참조번호 209는 음향광학 변조부(110)에서 빛이 상방으로 탈출하는 창(window)로 이해될 수 있다. 참조번호 205는 공기(air) 중의 광(L)이 가질 수 있는 파수벡터의 등주파수 등고선을 나타낸다. 즉, 공기 중으로 출사된 광(L)의 파수벡터는 상기 등주파수 등고선(205)의 어느 한 점을 가르키는 벡터이다. 따라서, 도 5에 도시된 끝점 214를 갖는 파수벡터는 일의적으로 도 6에 도시되는 입체 공간상에서 끝점 215를 가르키는 파수벡터 k light 의 사영벡터로 이해될 수 있다. 즉, 파수 공간 내에서 끝점 214는 입체 공간상의 특정 방향으로 진행하는 광(L)을 가르킨다.
파수 공간 내에서 끝점 214는 음향광학 변조부(110)에 입사하는 광(L)의 방향, 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)의 크기 및 방향, 음향광학 변조부(110) 내의 굴절률 등과 같은 설계변수들에 의해 결정될 수 있으므로, 이와 같은 설계변수들을 변경함으로써 음향광학 소자(100)에서 출사되는 광(L)의 방향을 변경시킬 수 있음을 이해 할 수 있을 것이다.
가령, 음향광학 변조부(110)에 입사하는 광(L)의 방향, 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)의 방향, 음향광학 변조부(110) 내의 굴절률은 음향광학 소자(100)의 설계사양으로서 주어진 경우, 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상을 적절히 변경함으로써, 음향광학 변조부(110)에서 상방으로 탈출하는 광(L)의 방향을 변경할 수 있다. 이러한 음향광학 변조부(110)에서 상방으로 탈출하는 광(L)의 방향은, 예를 들어 청정각(senith angle)(α)과 방위각(azimutal angle)(β)으로 특정될 수 있다. 한편, 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상은 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)에 인가되는 제1 및 제2 고주파 전원의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)에 인가되는 제1 및 제2 고주파 전원을 이용하여 음향광학 소자(100)에서 출사되는 광(L)의 방향을 변경할 수 있을 것이다. 달리 말하면, 제1 고주파 전원의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상을 제어함으로써 음향광학 소자(100)에서 출사되는 광(L)을 수평 방향(horizontal direction)으로의 주사(scanning)할 수 있으며, 제2 고주파 전원의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상을 제어함으로써, 음향광학 소자(100)에서 출사되는 광(L)을 수직 방향(vertical direction)으로의 주사할 수 있을 것이다. 즉, 제1 및 제2 고주파 도파로(155, 175)는 광스캐너나 디스플레이 패널의 수평 및 수평 주사 라인으로 이해될 수 있다.
상술한 음향광학 소자(100)는 다양한 분야에서 응용될 수 있다. 예를 들어, 음향광학 소자(100)는 광(L)을 수평 및 수직 방향으로 주사할 수 있는 2차원 광스캐너로 이용될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이 음향광학 변조부(110)에 광결정 구조를 채용함으로써, 높은 회절각을 확보할 수 있으며, 이 경우 광 스캐너의 동작 범위(즉, 스캐닝 범위)를 넓힐 수 있으므로, 광 스캐너에 사용되는 광학계의 구성을 간단하게 할 수 있다. 특히, 회절각 범위를 증가시키기 위해 요구되는 별도의 광학계를 사용하지 않을 수 있다.
또한, 전술한 음향광학 효과에 의한 편향은 탄성파에 의한 음향광학 매질의 국소적인 밀도가 반복적으로 변화됨에 따라 발생되는 광(L)의 회절현상으로 이해될 수 있는바, 탄성파의 주파수와, 주파수 성분별 세기에 따른 광의 회절 정도에 따라 0차 회절광의 세기를 조절할 수 있으므로, 본 실시예의 음향광학 소자(100)는 그 자체로 0차 회절광에 대한 광 변조기가 될 수 있을 것이다. 또한, 음향광학 소자(100)에 탄성파를 인가하여 광(L)을 회절시키는 경우에는, +1차 혹은 -1차 등의 다른 회절광 성분이 발생하므로 음향광학 소자(100)를 통과하는 0차 회절광의 세기가 약해질 것이다. 그리고, 회절 정도에 따라 1차 등의 다른 회절광 성분에 더 많은 에너지가 분배된다면, 0차 회절광의 세기는 더욱 약해 질 수 있다. 따라서, 음향광학 소자(100)는 0차 회절광의 세기를 진폭 변조하는 광 변조기로서 역할을 할 수 있다. 나아가, 음향광학 소자(100)에 내에서 광(L)의 진행 경로나 회절 정도를 조절함에 따라 광(L)의 위상 또한 제어될 수 있으므로, 위상변조가 가능한 광 변조기로도 역할할 수 있다. 더 나아가, 탄성파의 주파수와, 주파수 성분별 세기 및 위상을 조절하여 음향광학 소자(100)에서 방출하는 광(L)의 모양(파형) 또한 제어될 수 있다.
본 실시예는 코어층(111)의 굴절률이 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 굴절률보다 더 높은 경우를 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 클래드층(112)의 하부에 반사층(115)이 있는 경우, 혹은 코어층(111), 제1 및 제2 클래드층(112, 113) 중 일부가 광결정 구조 혹은 메타 물질 구조를 갖는 경우 등에 있어서, 코어층(111)의 굴절률이 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 굴절률과 상이하도록 선택되는 범위 내에서 코어층(111)과, 제1 및 제2 클래드층(112, 113)의 굴절률 조건은 완화될 수 있다.
또한, 전술한 실시예의 음향광학 소자(100)는 음향광학 효과를 확대시키기 위하여 광결정 구조를 채용한 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령 음향광학 변조부(110)의 코어층(111) 혹은 제1 및 제2 클래드층(112, 113)을 전도성 물질과 유전물질로 이루어진 플라즈모닉 구조체(plasmonic structure)와 같은 메타 물질(meta material)로 형성할 수도 있다. 메타 물질은 자연계에 존재하지 않는 굴절률 특성을 나타내는 물질로, 서브 파장 오더의 크기의 다양한 형상의 패턴을 포함하는 인공적인 원자 단위이다. 메타물질은 전자기파나, 음파 또는 초음파에 대하여 서브파장 포커싱(subwavelength focusing), 음굴절(Negative refraction), 기이한 전송(extraordinary transmission), 보이지 않는 망토(invisibility cloaking)와 같은 새로운 현상들을 나타낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 전술한 광결정이나 플라즈모닉 구조체는 이러한 메타 물질의 예로 이해될 수 있다. 물론, 강한 회절이 요구되지 않는 경우라면, 이러한 음향광학 효과를 확대시키기 위한 구조가 생략될 수도 있다.
또한, 도 2에는 제2 음파 변조부(170)의 제2 음파 발생기(171)가 반사층(115)에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 코어층(111), 제1 클래드층(112), 또는 제2 클래드층(113)에 배치될 수도 있다. 마찬가지로, 제1 음파 변조부(150)의 제1 음파 발생기(151) 역시, 코어층(111), 제1 클래드층(112), 제2 클래드층(113), 및 반사층(115) 중 어느 한 층에 형성될 수도 있다. 또는 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)의 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)는 코어층(111), 제1 클래드층(112), 제2 클래드층(113), 반사층(115) 및 기판(117) 사이의 경계면들에 마련될 수도 있다. 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)의 제1 및 제2 음파 발생기(151, 171)는 서로 다른 층에 마련되거나 혹은 같은 층에 마련될 수 있다.
또한, 전술한 실시예는 음파 발생을 위해 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)가 음향광학 변조부(110)의 제2 및 제3 측부(110b, 110c)에 배치된 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 상기 코어층(111), 제1 클래드층(112), 제2 클래드층(113), 반사층(115) 및 기판(117) 중에서 적어도 두 개의 층이 압전 재료(piezoelectric material)(예를 들어, ZnO, PZT, LiNbO3, LiTaO3, Quartz, SrTiO3 등)로 형성되어, 그 자체로 제1 음파 변조부(150) 및 제2 음파 변조부(170)의 역할을 할 수도 있다. 예를 들어, 제1 클래드층(112)이 압전 재료로 이루어지는 경우, 제1 클래드층(112)에 전압이 인가되면 제1 클래드층(112)이 진동하면서 탄성파를 발생시킬 수 있다. 한편, 탄성파의 방향은 압전 재료에 전원을 인가하는 전극의 배치 방향이나 압전 재료의 결정 방향에 따라 결정될 수 있으므로, 압전 재료에서 발생되는 탄성파가 제2 방향(-H축 방향) 혹은 제3 방향(-V축 방향)을 향하도록 설계될 수 있을 것이다. 경우에 따라서는, 상기 코어층(111), 제1 클래드층(112), 제2 클래드층(113), 반사층(115) 및 기판(117) 중에서 어느 한 층이 압전 재료로 형성되어 제1 음파 변조부(150)의 역할을 하고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)의 측부에 배치되는 별도의 음파 발생기가 그 역할을 할 수 있으며, 또는 그 반대로 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 전술한 실시예에서, 음향광학 변조부(110)는 광공급부(130)와 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)로부터 공간적으로 분리되어 있는 것처럼 설명되어 있으나, 음향광학 변조부(110)를 이루는 층들 중 일부의 층(가령, 코어층(111)이나 제1 클래드층(112))은 음향광학 변조부(110)의 영역 밖으로 연장되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 음향광학 변조부(110)는 광공급부(130)와 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)로 둘러싸인 내부 영역으로 이해될 수 있을 것이다. 또한, 전술한 실시예에서 광결정 구조는 음향광학 변조부(110)의 광공급부(130)와 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)로 둘러싸인 내부 영역에 형성되는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
전술한 실시예에서 광커플러(135)로서 격자 커플러를 예로 들어 설명하고 있으나, 공지된 다양한 방식의 광 커플링 소자가 이용될 수 있다. 가령, 광도파로(131)와 코어층(111) 사이에 렌즈나, 프리즘 등이 마련될 수 있다. 혹은 별도의 광커플러(135) 없이 광공급부(110)의 광도파로(131)와 코어층(111)이 직접 맞닿아 있을 수도 있다. 또 다른 예로, 광커플러(135)는 코어층(111) 상면의 노출된 영역에 위치하는 광도파로(131)에 반투과성 반사층들이 비스듬히 배열된 구조를 지닐 수도 있다.
또한, 전술한 실시예에서 광공급부(110)는 광도파로(131)와 광커플러(135)로 이루어진 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 광공급부(110)는 음향광학 변조부(110)의 제1 측부(110a) 쪽에 배치되는 광원 자체일 수도 있을 것이다.
전술한 실시예에서, 광공급부(130), 제1 음파 변조부(150) 및 제2 음파 변조부(170)의 배치 위치는 예시적인 것이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 음향광학 변조부(110)에 입사되는 광(L)의 제1 방향과, 제1 음파 변조부(150)에서 발생된 제1 탄성파(AH)의 제2 방향과, 제2 음파 변조부(170)에서 발생된 제2 탄성파(AV)의 제3 방향이 서로 다른 방향이라면, 제1 및 제2 탄성파(AH, AV)의 크기와 위상을 적절히 조절함으로써 음향광학 변조부(110)에 입사되는 광(L)을 창(도 5의 209)으로 편향시켜 출사시킬 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이(200)을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 8은 도 7에 도시된 음향광학 소자 어레이(200)의 광도파로(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)의 배치를 도시한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)은 기판(210) 상에 2차원으로 배열된 음향광학 변조부(110)들과, 음향광학 변조부(110)들에 광을 공급하는 광공급부(130)와, 음향광학 변조부(110)들에 제1 탄성파를 발생시키는 제1 음파 변조부(150)와, 음향광학 변조부(110)들에 제2 탄성파를 발생시키는 제2 음파 변조부(170)를 포함한다. 기판(210)은 평평한 면 혹은 곡면을 가질 수 있다.
음향광학 변조부(110)들은 기판(210) 상에 복수의 열과 복수의 행으로 배열된다. 이와 같은 음향광학 변조부(110)들의 2차원 배열은 디스플레이 패널의 화소들의 행렬 배열로 이해될 수 있다. 음향광학 변조부(110)를 이루는 층들 중 코어층(도 2의 111)과 제1 클래드층(도 2의 112)은 음향광학 변조부(110)들의 영역 밖으로 연장되어 기판(210) 전역에 걸쳐 형성된다. 음향광학 변조부(110)들은 광공급부(130)와 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)로 둘러싸인 내부 영역으로 구별될 수 으며, 나아가, 상기 내부 영역에만 광결정 구조를 형성할 수 있다.
광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되어 형성된다. 좀 더 구체적으로는, 광공급부(130)의 광도파로(도 1의 131 참조)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되며, 광도파로(131)와 음향광학 변조부(110)들 사이에는 광커플러(도 1의 135 참조)들이 마련되어 광도파로(131)를 통해 공급되는 광(L)을 음향광학 변조부(110)들에 입사시킨다.
제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 길게 연장되어 배치될 수 있다. 도 8에 도시되듯이, 제1 흠음부재(159) 역시 제1 음파 변조부(150)의 외곽에서 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 행을 따라 길게 연장되어 배치될 수 있다.
제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들마다 일 측부에 개별적으로 배치될 수 있다. 도 8에 도시되듯이, 제2 흠음부재(179) 역시 제2 음파 변조부(170)와 함께 개별적으로 배치될 수 있다.
상기와 같은 음향광학 변조부(110)들과, 광공급부(130)와, 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)은 평평한 기판(210) 상에 배치될 수 있으므로, 음향광학 소자 어레이(200)은 평판형 패널로 구현될 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)의 동작을 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열에 동시에 제1 방향(+V축 방향 내지 이에 비스듬한 방향)으로 광을 공급할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 음향광학 변조부(110)의 코어층(111)과 제1 클래드층(112)은 음향광학 변조부(110)들의 영역 밖으로 연장되어 기판(210) 전역에 걸쳐 형성되므로, 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열에 입사된 광은 기판(210) 전역에 걸쳐진 코어층(111)을 따라 전파될 수 있다. 즉, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들에 대해 공용될 수 있다.
제1 음파 변조부(150) 역시 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 행에 동시에 제2 방향(가령, -H축 방향)으로 제1 탄성파를 인가할 수 있다. 제1 음파 변조부(150)와 음향광학 변조부(110)들 사이에는 제2 방향으로 아무런 흡음부재가 배치되어 있지 아니하므로, 인가된 제1 탄성파는 제2 방향을 따라 음향광학 변조부(110)들에 계속 전파될 수 있다. 즉, 제1 음파 변조부(150) 역시 음향광학 변조부(110)들에 대해 공용될 수 있다.
한편, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들에 대해 개별적으로 마련되므로, 음향광학 변조부(110)들에 개별적으로 제2 탄성파가 인가된다. 제2 흠음부재(179)가 제2 음파 변조부(170)와 함께 개별적으로 음향광학 변조부(110)들에 배치되므로, 이웃하는 음향광학 변조부(110)들에서 발생되는 제2 탄성파에 의한 노이즈는 제2 흡음부재(179)에 의해 제거될 수 있다.
상기와 같은 도시된 음향광학 소자 어레이(200)에서 모든 음향광학 변조부(110)들은 광공급부(130)로부터의 광 입사와 제1 음파 변조부(150)로부터의 제1 탄성파의 인가가 공통적으로 적용되며, 다만 제2 음파 변조부(170)에서의 제2 탄성파를 조절함으로써 출사되는 광(L)의 방향을 조절하게 될 수 있다. 이 경우, 수평 방향으로의 주사는 모든 음향광학 변조부(110)들(즉, 화소들)에 대해 공통적으로 이루어지며, 수직 방향으로의 주사는 음향광학 변조부(110)들(즉, 화소들) 각각에 대해 개별적으로 이루어지게 될 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 음향광학 변조부(110) 각각에 입력되는 광(L)은 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)에서 인가되는 제1 및 제2 탄성파에 의하여 회절되어 상방으로 출사되며, 출사되는 광(L)의 방향과 모양은 제1 및 제2 탄성파의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)는 출사되는 광(L)이 복수의 시역으로 향하도록 하는 다중 방향성(multi-directional) 면광원으로 기능할 수 있다.
또한, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)는 출사되는 광(L)의 세기 역시 제1 및 제2 탄성파의 크기와 위상에 의해 제어될 수 있으므로, 2D 디스플레이 패널로도 기능할 수 있다. 나아가 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)는 출사되는 광(L)의 방향과 세기를 동시에 제1 및 제2 탄성파의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상에 의해 제어될 수 있으므로, 다중 시점을 제공하는 다중 방향 3D 디스플레이 패널로도 기능할 수 있다. 나아가, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)는 위상변조가 가능한 광 변조기로도 기능할 수 있으므로, 컴퓨터를 이용하여 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)에 공급함으로써, 홀로그래픽 영상을 제공하는 홀로그램 패널로도 기능할 수 있을 것이다. 나아가, 본 실시예의 음향광학 소자 어레이(200)의 광 제어는 광학적 접속(optical interconnection)에 이용될 수도 있을 것이다.
본 실시예에서의 광공급부(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)의 배치는 일 예이며, 다양한 변형예들이 존재할 수 있다. 도 9a 내지 9h는 도 7에 도시된 음향광학 소자 어레이에 채용될 수 있는 다른 실시예들에 따른 광공급부 및 제1 및 제2 음파 발생기의 배치를 도시한다.
가령, 도 9a에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150) 및 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다.
다른 예로, 도 9b에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열의 후미에 개별적으로 마련되고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다. 이 경우, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들 전체에 공용되며, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들의 각 열에 공용될 것이다.
또 다른 예로, 도 9c에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 길게 연장되어 배치되고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다. 이 경우, 광공급부(130) 및 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들 전체에 공용될 것이다.
또 다른 예로, 도 9d에 도시되듯이, 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열의 후미에 개별적으로 마련되고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9e에 도시되듯이, 광공급부(130) 및 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 양쪽 측부에 각각 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9f에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련되고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 마련될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9g에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 배치되고, 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 마련될 수 있다.
또 다른 예로, 도 9h에 도시되듯이, 광공급부(130) 및 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부 및 다른 쪽 최외측 열의 외측부에 각각 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다.
도 9a 내지 9h에 도시된 음향광학 소자 어레이의 광공급부(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)의 다양한 배치들은 예시적인 것이며, 그밖에 다양한 조합들이 가능하다는 점은 당해 분야의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 가령, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들의 복수의 행들의 각 행마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되는 경우도, 전술한 배치들에 조합될 수 있을 것이다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향광학 소자 어레이에 채용될 수 있는 또 다른 실시예들에 따른 광도파로(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)의 배치를 도시한다.
도 10a 내지 10c에 도시된 음향광학 소자 어레이는 음향광학 변조부(110)들이 일 열로 배열된 경우이다. 이와 같은 1차원 음향광학 소자 어레이 경우 역시 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같은 다양한 조합으로 광도파로(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)들이 배치될 수 있다.
가령, 도 10a에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 일 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)들은 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다. 또는 도 10b에 도시되듯이, 광공급부(130)는 음향광학 변조부(110)들의 일 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)는 음향광학 변조부(110)들의 일 열의 후미에 배치되며, 제2 음파 발생기(170)들은 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다. 또는 도 10c에 도시되듯이, 광공급부(130) 및 제2 음파 변조부(170)는 음향광학 변조부(110)들의 일 열의 양 쪽 외측부에 각각 길게 연장되어 배치되고, 제1 음파 변조부(150)들은 음향광학 변조부(110)들마다 개별적으로 마련될 수 있다. 도 10a 내지 10c에 도시된 음향광학 소자 어레이의 광공급부(130) 및 제1 및 제2 음파 발생기(150, 170)의 배치들 역시 예시적인 것이며, 그밖에 다양한 조합들이 가능하다는 점은 당해 분야의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향광학 소자를 포함하는 디스플레이 장치(300)를 개략적으로 도시한다.
디스플레이 장치(300)는 전술한 실시예들에 따른 음향광학 소자 어레이를 응용한 것이다. 예를 들어, 디스플레이 패널(310)들의 화소 어레이로서 전술한 실시예들에 따른 음향광학 소자 어레이(도 7의 200)를 채용할 수 있다.
음향광학 소자 어레이(200)는 출사되는 광(L)의 방향과 세기를 제1 및 제2 탄성파의 주파수와, 주파수 성분별 크기 및 위상에 의해 제어될 수 있으므로, 다중 시점을 제공하는 다중 방향 3D 디스플레이 패널로도 기능할 수 있으며, 선택적으로 출사되는 광(L)의 세기만을 조절할 수 있다. 따라서, 전술한 실시예들에 따른 음향광학 소자 어레이를 디스플레이 패널(310)로 채용한 디스플레이 장치(300)는 2D/3D 전환 입체 영상 디스플레이 장치가 될 수 있다.
또한, 음향광학 소자 어레이(200)는 위상 변조가 가능한 광 변조기로도 기능할 수 있으므로, 컴퓨터를 이용하여 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 제1 및 제2 음파 변조부(150, 170)에 공급함으로써, 전술한 실시예들에 따른 음향광학 소자 어레이를 디스플레이 패널(310)로 채용한 디스플레이 장치(300)는 홀로그래픽 영상 디스플레이 장치가 될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 음향광학 소자 어레이(200)는 평판형으로 구현될 수 있으므로, 이를 이용한 디스플레이 패널 역시 평판형 패널일 수 있으며, 나아가 디스플레이 장치(300) 역시 평판형 디스플레이 장치 일수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 음향광학 소자.
110: 음향광학 변조부,
111: 코어층
112, 113: 클래드층
115: 반사층
117: 기판
130; 광입력부,
150, 170: 음파 변조부
200: 음향광학 소자 어레이
300: 디스플레이 장치

Claims (47)

  1. 음향광학 재료로 형성된 음향광학층을 포함하는 음향광학 변조부;
    상기 음향광학 변조부에 제1 방향으로 광을 입사시키는 광공급부;
    상기 음향광학 변조부에 제2 방향으로 제1 탄성파를 인가하는 제1 음파 변조부; 및
    상기 음향광학 변조부에 제3 방향으로 제2 탄성파를 인가하는 제2 음파 변조부;를 포함하며,
    상기 음향광학 변조부는 적어도 3개의 측부들을 포함하며,
    상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 서로 다른 측부에 배치되며,
    상기 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제2 측부에 배치되는 제1 음파 발생기와, 상기 제1 음파 발생기에 제1 고주파 전원을 인가하는 제1 고주파 도파로를 포함하며,
    상기 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부의 제3 측부에 배치되는 제2 음파 발생기와, 상기 제2 음파 발생기에 제2 고주파 전원을 인가하는 제2 고주파 도파로를 포함하며,
    상기 광공급부로부터 상기 음향광학 변조부에 입력되는 광은 상기 제1 음파 변조부에서 인가된 제1 탄성파에 의한 회절과 상기 제2 음파 변조부에서 인가된 제2 탄성파에 의한 회절에 의해 편향하여 상기 음향광학 변조부의 전면으로 방출하는 음향광학 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 음향광학 재료는 ZnO, LiNbO3, LiTaO3, Quartz, TiO2, Si, SiN, AlN, SiO2 및 SrTiO3 중에서 적어도 하나의 재료를 포함하는 음향광학 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 음향광학 변조부는,
    광이 입사되는 코어층;
    상기 코어층의 하부에 배치되며, 상기 코어층과 굴절률이 상이한 제1 클래드층; 및
    상기 코어층의 상부에 배치되며, 상기 코어층과 굴절률이 상이한 제2 클래드층;을 포함하는 음향광학 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 코어층의 굴절률은 상기 제1 클래드층의 굴절률 및 상기 제2 클래드층의 굴절률보다 높은 음향광학 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드층과 제 2 클래드층 중에서 어느 하나 이상의 층은 공기층인 음향광학 소자.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 음향광학층은 상기 코어층, 제 1 클래드층, 및 제 2 클래드층 중에서 적어도 어느 하나의 층인 음향광학 소자.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 코어층은 소정 패턴의 단위 셀이 반복되는 주기적인 광결정 구조를 갖는 음향광학 소자.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 코어층의 주기적인 광결정 구조는 유전율이 서로 다른 적어도 2개 이상의 재료가 주기적으로 2차원 또는 3차원 배열되어 있는 주기 구조물인 음향광학 소자.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클래드층은 상기 코어층과 동일한 주기적인 광결정 구조를 갖는 음향광학 소자.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 코어층의 주기적인 광결정 구조는 광 파수벡터의 등주파수 등고선이 제1 및 제2 방향으로 평평하도록 형성된 음향광학 소자.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 음향광학 변조부는 상기 제1 클래드층의 하부에 배치되는 반사층을 더 포함하는 음향광학 소자.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 음향광학 변조부는 상기 반사층의 하부에 배치되는 기판을 더 포함하는 음향광학 소자.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 음향광학층은 상기 코어층, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층, 상기 반사층, 및 상기 기판 중에서 적어도 어느 하나의 층인 음향광학 소자.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 코어층, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층, 상기 반사층, 및 상기 기판 중에서 적어도 하나의 층은 압전 재료로 이루어지며, 압전 재료로 이루어지는 층은 그 자체로 상기 제1 음파 변조부 및 상기 제2 음파 변조부 중 적어도 하나의 음파 발생기의 역할을 하는 음향광학 소자.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 압전 재료는 ZnO, PZT, LiNbO3, LiTaO3, Quartz 및 SrTiO3 중에서 적어도 하나의 재료를 포함하는 음향광학 소자.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 음파 변조부의 제1 음파 발생기 및 상기 제2 음파 변조부의 제2 음파 발생기는 서로 다른 층에 형성되는 음향광학 소자.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 광공급부는,
    상기 음향광학 변조부의 제1 측부에 배치되는 광도파로; 및
    상기 광도파로와 상기 음향광학 변조부의 사이에 마련되는 광커플러;를 포함하는 음향광학 소자.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 광커플러는 격자 커플러인 음향광학 소자.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 음파 발생기 및 상기 제2 음파 발생기는 서로 다른 층에 형성되는 음향광학 소자.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 고주파 도파로 및 상기 제2 고주파 도파로는 서로 다른 층에 형성되는 음향광학 소자.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 고주파 도파로에 공급되는 제1 고주파 전원 및 상기 제2 고주파 도파로에 공급되는 제2 고주파 전원 각각의 주파수와, 주파수 성분별 위상 및 세기를 조절하여 상기 음향광학 변조부의 전면으로 방출하는 광의 모양, 방향 및 세기를 조절하는 음향광학 소자.
  24. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음파 변조부 각각의 외곽에는 흡음부재가 배치되는 음향광학 소자.
  25. 복수의 음향광학 소자들을 포함하며,
    상기 복수의 음향광학 소자들 각각은 제1 항 내지 제18 항, 제21 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 따르는 음향광학 소자이며,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 음향광학 변조부들은 적어도 하나의 열로 배열된 음향광학 소자 어레이.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 음향광학 변조부들은 일 열로 배열된 음향광학 소자 어레이.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 각각의 광공급부, 제1 음파 변조부, 및 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 선두, 상기 일 열의 후미, 상기 일 열의 일 측부, 및 상기 일 열의 타 측부 중 서로 다른 위치에 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 일 측부 또는 상기 일 열의 타 측부에 배치되는 것은 상기 일 열을 따라 길게 연장되어 형성되어 상기 음향광학 변조부들에 공통으로 마련되는 음향광학 소자 어레이.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 일 측부 또는 상기 일 열의 타 측부에 배치되는 것은 상기 음향광학 변조부들 각각에 개별적으로 마련되는 음향광학 소자 어레이.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 광공급부, 상기 제1 음파 변조부, 및 상기 제2 음파 변조부 중 상기 음향광학 변조부들의 상기 일 열의 선두 혹은 상기 일 열의 후미에 배치되는 것은 상기 음향광학 변조부들에 공용으로 사용되는 음향광학 소자 어레이.
  31. 제25 항에 있어서,
    상기 음향광학 변조부들은 복수의 열과 복수의 행으로 배열되는 음향광학 소자 어레이.
  32. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 광공급부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  33. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 광공급부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  34. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  35. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 한 쪽 최외측 행의 외측부에 복수의 열마다 하나씩 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  36. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 행들의 각 행마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  37. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제1 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 행들의 각 행마다 일 측부에 개별적으로 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  38. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 다른 한 쪽 최외측 열의 외측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  39. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들 중 다른 한 쪽 최외측 열의 외측부에 복수의 행마다 하나씩 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  40. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 길게 연장되어 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  41. 제31 항에 있어서,
    상기 복수의 음향광학 소자들의 제2 음파 변조부는 상기 음향광학 변조부들의 복수의 열들의 각 열마다 일 측부에 개별적으로 배치되는 음향광학 소자 어레이.
  42. 제25 항의 음향광학 소자 어레이를 구비한 디스플레이 패널을 포함하며,
    상기 디스플레이 패널의 2차원 배열된 복수개의 음향광학 변조부에서 전면으로 방출되는 광의 출사방향, 위상, 및 세기 중 적어도 하나를 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치.
  43. 제42 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 출사되는 광의 출사방향에 관계없이 하나의 시점 영상인 2D 영상을 표시하는 디스플레이 장치.
  44. 제42 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 출사되는 광의 출사방향별로 표시하는 영상의 시점 정보를 조절하여 적어도 2개 시역을 형성함으로써 3D 영상을 표시하는 디스플레이 장치.
  45. 제42 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향별 영상정보를 선택적으로 조절하여 2D 영상과 3D 영상을 전환할 수 있는 디스플레이 장치.
  46. 제44 항에 있어서,
    상기 적어도 2개 시역은 좌우 방향 및 상하 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 형성하는 디스플레이 장치.
  47. 제42 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널에서 출사되는 광의 출사방향별로 세기와 위상을 변조하여 홀로그램 영상을 표시하는 홀로그래픽 디스플레이 장치인 디스플레이 장치.
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