KR20010007364A - 동적 홀로그래피 디스플레이 매체를 이용하는 처리 및 방법 - Google Patents
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Abstract
종래의 디스플레이 기술은 조악한, 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램(CGH)을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있고 이동식 디스플레이로 확장될 수 있다. 그러나, 통상의 액정 디스플레이(LCD)와 같은, 조명 적응성의 견지에서 가장 적합한 것들은 전환이 매우 느리다. 따라서, 보다 동적인, 즉 고속 응답의 시스템은 매우 복잡한 드라이브 전자 장치를 필요로 한다. 동적 홀로그래피 디스플레이인 비메모리 PLZT는 통상의 LCD 기술에 비해 보다 고속의 응답 시간을 제공한다. 본 발명의 주요 실시예인 이 시스템은 우수한 공간 디스플레이 능력을 나타내기도 한다. 본 발명의 시스템은 고속 푸리에 변환(FFT) 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램(CHH)을 디스플레이 할 수 있어, FFT 기반의 화상 조작을 사용할 수 있게 한다. 본 발명의 시스템은 푸리에 공간으로 갱신한 델타 화상을 이용하여 화상 생성을 상당히 고속화할 수 있다. 그 이유는 피사체의 공간 주파수 성분이 그의 위치보다 더 느리게 변하는 경우가 자주 있기 때문이다.
Description
다음 6건의 계류 중인 미국 특허 출원 모두는 동일의 양수인에게 양도되어 있다. 이 특허들은 대리인 관리 번호가 제AT-9-99-015호이고 발명의 명칭이 가역성 홀로그래피 기록 매체를 포함하는 시스템 및 방법, 대리인 관리 번호가 제RA-9-99-016호이고 발명의 명칭이 동적 홀로그래피 디스플레이 매체를 이용하는 시스템 및 방법, 대리인 관리 번호가 제RA-9-99017호이고 발명의 명칭이 홀로그래피 풀 칼라 디스플레이를 조성하는 방법 및 시스템, 대리인 관리 번호가 제RA-9-99-018호이고 발명의 명칭이 PLZT 홀로그래피 디스플레이를 기반으로 한 가상 현실 헤드셋의 이용 방법 및 시스템, 대리인 관리 번호가 제RA-9-99-019호이고 발명의 명칭이 PLZT의 배면 조명 및 확산 방법 및 시스템 및 대리인 관리 번호 제RA-9-99-014호이고 발명의 명칭이 PLZT 장치를 이용하는 광 도파 신호를 제어 및 감시하는 시스템 및 방법이다. 상기 6건의 특허 출원 모두는 대리인 관리 번호가 제IBM RA-9-97-094호이고 1998년10월29일자 출원된 미국 특허 출원 제09/182,075호인 건과 관련이 있다. 이 출원 계류 중인 특허는 발명의 명칭이 "공용 가능한 투영 장치에 이용하기 위한 35mm 슬라이드 투영 패널"이고 상기 6건의 발명에도 참고로 인용되고 있다.
현재의 홀로그래피 기록 매체는 몇 가지 문제를 나타내고 있다. 홀로그램이란 홀로그래피에 의해 생성된 3차원의 화상 기록이다. 즉, 감광 필름과 같은 매체 위에 빛의 간섭 패턴을 재생하는 방법을 이용하여 홀로그램을 생성한다. 홀로그램은 감광 필름과 같은 매체에 보존된 빛 간섭 패턴으로 이루어진다. 조명을 적절히 비추면, 홀로그램은 보는 사람의 각도 변화에 따라서 외형이 변하는 화상을 만들어 낸다.
본 발명은 진보적인 기록 물질에 기반을 두었다. PLZT는 본 출원의 기초로서의 역할을 하고 란탄 강화 납 지르코네이트 티타네이트(Lanthanum enhanced lead zirconate titanate) 합성물이다.
이 점에서 본 발명에 관하여 관련 기술을 검토하는 것이 유익할 것이다. 본 발명의 기술에 관한 연구에는 다음의 특허 자료들에 주목했다. 아래의 특허들을 면밀하게 재검토해 보면 이 선행 기술의 어느 것으로부터도 본 발명을 용이하게 구별할 수 있다.
미국 특허 번호 제5,608,554호. 이 특허는 2차원 디스플레이 매체에 관한 것일 뿐이고 비간섭성 광원을 이용한다. 이 특허는 홀로그래피, 즉 3차원을 필요로 하지 않는다.
미국 특허 번호 제5,122,882호. 이 특허는 2차원 애니메이션 디스플레이 매체에 관한 것이다(3차원, 즉 홀로그래피를 포함하지 않음). 더욱이, 이 특허는 백색 광원과 시뮬레이션 디스플레이를 이용한다.
미국 특허 번호 제5,122,890호. 이 특허는 상기 미국 특허 번호 제5,122,882호와 유사하다. 이 특허는 2차원 애니메이션 디스플레이에 관한 것이고(3차원, 즉 홀로그래피를 포함하지 않음), 백색 광원과 시뮬레이션 디스플레이를 이용한다.
미국 특허 번호 제5,517,278호. 이 특허는 비디오 카메라 뷰파인터용 2차원 디스플레이 장치에 것이고, 홀로그래피에 이용되지는 않는다. 이 특허는 비간섭성 광원을 이용한다.
미국 특허 번호 제5,440,428호. 이 특허는 본 발명과 전혀 무관하다. 이 특허는 개선된 자동차 헤드 업 디스플레이에 대한 것이고, 홀로그래피 3차원 디스플레이 매체에 대한 것은 아니다. 이 발명은 거울 시스템(영구 홀로그래피 협대역 반사경을 이용할 수 있음)에 해당하고, PLZT가 이용되지는 않았다.
미국 특허 번호 제5,589,980호. 이 특허는 2차원 또는 시뮬레이션된 3차원 디스플레이에 관한 것이다(홀로그래피가 아님). 이 특허는 투영 시스템에서의 적층 화상들을 이용하여 3차원을 시뮬레이션하고, 본 출원과는 전혀 상이하다.
미국 특허 번호 제5,552,840호. 이 특허는 입체시(立體視)용 시표(視標)를 이용하여 3차원 화상을 시뮬레이션한다(시차를 이용). 이 특허는 홀로그래피를 이용하지 않고, 또한 S 분광과 P 분광을 이용하여 입체시용 화상과 왼쪽 눈의 시각과 오른쪽 눈의 시각에 대한 빛을 분리하는 안경을 제공한다. 이 특허는 본 출원과는 전혀 상이하다.
IBM Technical Disclosure Bulletin지의 1985년 11월 제6호 볼륨128은 칼라 필터를 위해 PLZT를 이용하지만, 홀로그래피 디스플레이 매체를 이용하지는 않는다. 이 기술은 디스플레이 시스템이 아니다.
일본 특허 공개 번호 제94-006922호. 이 특허는 광 제어 소자를 이용하여 고속 광 셔터를 만드는 것이고, 홀로그래피 디스플레이와는 무관하다.
일본 특허 공개 번호 제84-018932호는 광 편향 장치에 관한 것이고, 홀로그래피 디스플레이와는 무관하다.
상기 인용된 계속 중인 특허 출원에서 언급한 바와 같이, 대리인 관리 번호 제IBM RA-9-97-094호이고 1998년10월29일자 출원된 미국 특허 출원 제09/182,075호는 PLZT 무기 물질에 관해 서술하고 있다. 이 PLZT 물질은 본 발명의 기초로서 제공되고 란탄 강화 납 지르코네이트 티타네이트 물질이다. 그 물질은 피에조-전기/광학 세라믹 물질이다. 이제, 이 PLZT 세라믹 물질의 화합물과 성질에 관한 설명은 본 발명의 이해에 도움이 될 것이다.
PLZT는 다음의 두 가지 방법으로 조성될 수 있다. 한 가지 경우는 혼합 산화물(MO)이고 다른 경우는 화학적 조성(CP)이다. 본 출원인은 혼합 산화물 처리 방법을 이용하여 PLZT를 조성했다. 혼합 산화물(MO)은 산화 납(PbO)을 습식 혼합하여 조성된다. 이어서, 그 혼합물을 건식하고 하소(고온의 고체 상태 화학 반응)한 다음, 제분하여 입자의 크기를 원하는 수준으로 줄인다. 이어서, 냉압하여 슬러그를 생성한 다음, 온압하여 그 슬러그로부터 웨이퍼를 형성할 수 있다. 이렇게 만들어진 웨이퍼를 액상 디스플레이용 패널로서 이용하기 위해 슬라이스화하여 연마한다. 웨이퍼는 연마 후 직경이 15cm, 두께가 0.5mm에서 수 밀리미터까지 될 수 있다. 웨이퍼는 억제된 입자 크기가 약 2 내지 5um의 균일한 미세 구조로 구성된다. 입자의 크기는 제어 전계가 얼마나 밀(密)하게 될 수 있는가에 따라서 보다 낮은 제한을 결정하고 따라서 픽셀의 크기를 제한하기 때문에, 입자의 크기는 중요하다.
산화 란탄이 양호하기는 하지만, 본 발명이 산화 란탄에 한정될 필요는 없음을 주목해야 한다. 오히려, 산화 란탄을 주기율표에서 "란탄계" 안의 다른 산화물로 대체해도 된다. 이것은 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm) 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu)을 포함한다.
종래의 디스플레이 기술은 조악한, 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램(CGH)을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있고 이동식 디스플레이로 확장될 수 있다. 그러나, 통상의 액정 디스플레이(LCD)와 같은, 조명 적응성의 견지에서 가장 적합한 것들은 전환이 매우 느리다. 따라서, 보다 동적인, 즉 고속 응답의 시스템은 매우 복잡한 드라이브 전자 장치를 필요로 한다.
동적 홀로그래피 디스플레이인 비메모리 PLZT는 통상의 LCD 기술에 비해 보다 고속의 응답 시간을 제공한다. 본 발명의 주요 실시예인 이 시스템은 우수한 공간 디스플레이 능력을 나타내기도 한다. 본 발명의 시스템은 고속 푸리에 변환(FFT) 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램(CHH)을 디스플레이 할 수 있어, FFT 기반의 화상 조작을 사용할 수 있게 한다.
본 발명의 시스템은 푸리에 공간으로 갱신한 델타 화상을 이용하여 화상 생성을 상당히 고속화할 수 있다. 그 이유는 피사체의 공간 주파수 성분이 그의 위치보다 더 느리게 변하는 경우가 자주 있기 때문이다. 더욱이, 투시 도법으로 인한 외형적 크기 변화는 실제 크기 불변 피사체의 디스플레이 생성이 푸리에 도메인에서 완료되도록 3차원의 푸리에 조작을 이용하여 처리될 수 있다.
도 1은 동적 홀로그래피 매체로서 PLZT를 이용하는 데 사용되는 방법의 개요를 표현하는 흐름도.
도 2는 세라믹 PLZT의 슬래브의 전면도.
도 3은 세라믹 PLZT의 슬래브의 배면도.
도 4는 인가된 폴링 전계에 응답하는 각 물질 입자의 굴절율 축의 정렬을 표시하는 확대도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200, 300 : 슬래브
201 : 인듐-주석-옥사이드
203 : 광도전층
204, 302 : 전극
301 : ITO 전극
400 : 슬래브 세라믹 물질
이 점에서, 본 발명의 세부를 설명함에 있어서 유용하게 사용될 몇 가지 용어를 먼저 정의함이 유익할 것이다.
용어 해설
PLZT는 란탄 강화 납 지르코네이트 티타네이트 물질이다. PLZT는 피에조-전기/광학 세라믹 물질이다. 이 PLZT 세라믹 물질의 합성과 성질에 관한 설명은 본 발명을 이해하는 데 도움이 될 것이다.
LCD: 액정 디스플레이(LCD)는 두 개의 투명 전극 사이에 삽입되는 분자 분극 구조의 화합물을 이용하는 디스플레이의 일종이다. 전계가 인가될 때, 분자는 그 전계 내에서 정렬하여 그 분자를 관통하는 빛을 편광하는 결정 배열을 형성한다. 전극 상에 피막된 편광 필터는 편광된 빛을 차단한다. 이와 같이 하여, 전극의 그리드는 액정 물질을 함유하는 셀 또는 픽셀을 선택적으로 "점등"하여 그 셀 또는 픽셀을 어둡게 할 수 있다. 원한다면, 몇 종의 액정 디스플레이는 스크린 뒤에 배치된 전기 발광 패널을 이용하여 스크린을 조명한다. 이것을 일반적으로 "배면 조명" 스크린이라고 한다. 배면 조명 스크린은 판독 능력을 개선하기 위해 사용되지만, 전력을 더 많이 유입하므로 비용이 들기 때문에 단점이 있다.
델타 화상은 연속하는 프레임들 간의 차(差)만을 처리하는 것을 기반으로 한 일반 개념의 디스플레이 압축 또는 대역 폭 제한에 관한 것이다.
상 모드는 물질을 통과하는 광파의 상 변화가 굴절율 편차로 인해 생기는 모드에서 전기-광학 물질을 이용하는 것과 관련이 있다.
산란 모드는 입자 경계에서 일어나는 회절율의 불연속 변화로 인해 물질 입자 경계에서 산란이 생기는 모드에서 전기-광학 물질을 이용하는 것과 관련이 있다. 산란이란 직사광의 에너지가 산란 발생 이전과는 다른 경로 또는 공간을 통해 재분산되는 것을 의미한다.
전술한 바와 같이, 도 1은 PLZT를 동적 홀로그래피 디스플레이 매체에 이용하는 방법의 일반적인 투영 방법을 도시하는 흐름도이다. 도 1을 보면, 프로세스는 단계(100)에서 개시되고 단계(101)에서는 PLZT를 동적 홀로그래피 디스플레이 매체로서 이용함을 알 수 있다. 프로세스는 계속해서 단계(102)에서 비메모리 디스플레이 매체에 시각 광학 기술을 이용한다. 단계(102)에 이어서, 단계(103)에서는 FFT 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램을 디스플레이한다.
다음에, 단계(104)에서 사용자가 보다 빠르고 리프레쉬된 화상을 생성하고 싶은지에 관한 질문이 제기된다. 단계(104)에 대한 대답이 "아니오"이면, 프로세스가 완료되어 단계(106)에서 종료한다.
단계(104)에 대한 대답이 "예"이면, 프로세스는 단계(105)로 이동해서 보다 빠르고 리프레쉬된 화상을 생성하기 위해 FFT 기반의 화상 조작을 수행한다. 다음에, 프로세스가 완료되어 단계(106)에서 종료한다.
전술한 바와 같이, 도 2는 광도전층(203) 위에 투명 인듐-주석-옥사이드(ITO) 전극(201)을 갖는 세라믹 PLZT의 슬래브(200)의 "전면도"이다. 다른 전극(204)도 도시되고 있다. 도 3은 투명 ITO 전극(301)과 다른 전극(302)을 갖는 슬래브(300)의 "배면도"이다. 도 4는 슬래브 세라믹 물질(400)을 도시하는 것으로서, 401을 확대도(402)로 표현하고 있고, 인가된 폴링 전계에 응답하여 각 물질 입자 안에서 굴절율 축의 정렬(403)을 묘사하고 있다.
본 발명에 이용된 "비메모리" PLZT 물질은 란탄 강화 납 지르코네이트 티타네이트 세라믹 시스템에서의 특정 물질의 상이다. 이 물질은 상업적으로 조성될 수 있다. 즉, 이 물질은 분말 성분의 혼합물을 적절한 비율로 온압하여 생산한다.
이 물질들을 구별하는 주요 특징으로는 상대적으로 고속인 라이팅(writing) 응답 뿐만 아니라 그 물질들 안에서 관찰되는 산란 모드 효과가 있다. 이 효과는 굴절율이 입자 경계에서 불연속하여 산란이 생기는 라이팅 모드이다. 이 모드에 의해 외관상의 암역(暗域)이 물질에 생기게 된다. 투명 광도전성 피복을 투명 인듐-주석-옥사이드(ITO)로 피막된 PLZT 물질의 플레이트 표면 위에 행하면, 폴링 계(poling field)를 빛이 조명된 구역에 선택적으로 인가할 수 있다. 따라서, 적당한 바이어스가 전술의 광 제어 가능한 전극과 간단한 ITO 배면 접지 전극을 통해 그 샘플에 인가되는 경우에는 그 장치에 홀로그래피 간섭 패턴이 생성된다. 광 증폭 패턴은 이 전계의 존재에 의해서 제어된다. 환언하면, 인가된 전계의 완화에 의해 지워진다. 이 배열에서, 비록 경사진 기하학적 배치가 이용된다 하더라도, 기록 시스템의 축은 플레이트의 표면에 수직할 수 있다.
이 물질들은 전기-광학적(EO) 특성을 나타내기 때문에 상 패턴을 기록하는 데 사용되는 것도 가능하다. 이를 성취하기 위해서는 상 전이가 요망되는 영역에 바이어스가 광 축에 횡방향으로 선택적으로 인가되어야 한다.
동적 홀로그래피 디스플레이인 비메모리 PLZT는 통상의 LCD 기술에 비해 보다 고속의 응답 시간을 제공한다. 본 발명의 주요 실시예인 이 시스템은 우수한 공간 디스플레이 능력을 나타내기도 한다. 본 발명의 시스템은 고속 푸리에 변환(FFT) 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램(CHH)을 디스플레이 할 수 있어, FFT 기반의 화상 조작을 사용할 수 있게 한다. 본 발명의 시스템은 푸리에 공간으로 갱신한 델타 화상을 이용하여 화상 생성을 상당히 고속화할 수 있다. 그 이유는 피사체의 공간 주파수 성분이 그의 위치보다 더 느리게 변하는 경우가 자주 있기 때문이다. 더욱이, 투시 도법으로 인한 외형적 크기 변화는 실제 크기 불변 피사체의 디스플레이 생성이 푸리에 도메인에서 완료되도록 3차원의 푸리에 조작을 이용하여 처리될 수 있다.
Claims (20)
- 비메모리 디스플레이 물질 수단과,고속 푸리에 변환 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 비메모리 홀로그래피 물질에 시각 광학 기술을 이용하는 수단과,상기 고속 푸리에 변환을 기반으로 한 화상 조작을 이용하여 상기 화상을 보다 고속으로 리프레쉬되게 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반의 동적 홀로그래피 디스플레이 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 비메모리 물질은 PLZT를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 시스템은 상기 디스플레이 목적상 비교 가능한 통상의 액정 디스플레이 물질보다 고속으로 작동하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 시스템은 비교 가능한 통상의 액정 디스플레이 물질과 같거나 그 보다 양호한 공간 디스플레이 능력을 나타내는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 시스템은 고속 푸리에 변환 (FFT) 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램 (CHH)을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제5항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 시스템은 고속 푸리에 변환을 기반으로 하는 화상 조작의 이용을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 시스템은 화상 생성을 고속화하기 위해 델타 화상을 푸리에 공간에서 갱신하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 PLZT 홀로그래피 매체는 납, 란탄, 지르코늄 및 티타늄으로 구성된 산화 금속들의 혼합물에서 유도되는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 산화 금속들은 산화 납(PbO), 산화 란탄(La2O3), 산화 티탄(TiO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2)인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 산화 란탄은 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm) 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu)을 포함하는 "란탄계"의 원소들 중 주기율표 안의 다른 산화물로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 동적 홀로그래피 디스플레이 매체를 이용하기 위한, 컴퓨터 기반의 방법에 있어서,비메모리 디스플레이 매체를 제공하는 단계와,고속 푸리에 변환 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램을 디스플레이하기 위해 상기 비메모리 홀로그래피 물질에 시각 광학 기술을 이용하는 단계와,상기 고속 푸리에 변환을 기반으로 한 화상 조작을 이용하여 상기 화상을 보다 고속으로 리프레쉬되게 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, PLZT를 상기 비메모리 물질 수단으로서 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 디스플레이 목적상 비교 가능한 통상의 액정 디스플레이 물질보다 고속으로 디스플레이하기 위해 상기 PLZT 기반의 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 비교 가능한 통상의 액정 디스플레이 물질과 같거나 그 보다 양호한 공간 디스플레이 능력을 나타내기 위해 상기 PLZT 기반의 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 고속 푸리에 변환 (FFT) 컴퓨터를 이용하여 만든 홀로그램 (CHH)을 디스플레이하기 위해 상기 PLZT 기반의 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 PLZT 기반의 방법은 고속 푸리에 변환을 기반으로 하는 화상 조작의 이용을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 화상 생성을 고속화하기 위해 델타 화상을 푸리에 공간에서 갱신하도록 상기 PLZT 기반의 방법을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 납, 란탄, 지르코늄 및 티타늄으로 구성된 산화 금속들의 혼합물에서 유도되는 상기 PLZT 비메모리 물질을 이용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 산화 금속들은 산화 납(PbO), 산화 란탄(La2O3), 산화 티탄(TiO2) 및 산화 지르코늄(ZrO2)인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 산화 란탄은 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm) 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu)을 포함하는 「란탄계」의 원소들 중 주기율표 안의 다른 산화물로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
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