KR20020045367A - 3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작용 디퓨저 제조방법및 이를 적용한 홀로그램 소자 제작방법 - Google Patents

Abstract

3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 홀로그램 소자 제작방법에 관해 개시된다. 개시된 디퓨저의 제작방법은: 제1감광막이 형성된 투명성 제1사진판에 대해 소정각도 경사진 방향에서 제1기준광을 조사하고 이와 동시에 제1사진판의 감광막에 전면적으로 확산광을 조사하여 상기 감광막에 상기 확산광과 제1기준광의 회절 및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계; 잠상이 형성된 상기 제1사진판의 제1감광막을 현상하는 단계; 제2감광막이 형성된 디퓨저 가공용 제2사진판에 소정각도 경사진 방향에서 제2기준광을 입사시킴과 아울러 상기 제1사진판을 제1켤레 기준광을 소정 각도로 입사시킨 후 제1사진판을 투과한 광을 상기 제2사진판의 감광막에 입사시켜 상기 제2기준광과 제1켤레기준광의 회절및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계; 상기 제2사진판의 제2감광막을 현상하여 소정 패턴의 회절격자를 갖는 홀로그래픽 디퓨져를 제작하는 단계;를 포함한다.

이상과 같은 본 발명은 디퓨져로서 홀로그래픽 디퓨져를 적용하고, 이 홀로그래픽 소자의 광의 수렴 기능을 이용한다. 이러한 홀로그래픽 디퓨져는 최종 제작목표인 HOE 전면적으로 고른 강도의 광을 입사시키게 되므로 양질의 HOE를 제작할 수 있다.

Description

3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 홀로그램 소자 제작방법{manufacturing method of a diffuser for making the holographic optical element for 3 dimensional display device and manufacturing method of holographic optical element adopting the same}

본 발명은 3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 홀로그램 소자 제작 방법에 관한 것으로, 특히 홀로그램 소자의 부분적인 휘도차이를 저감할 수 있는 3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 홀로그램 소자 제작방법에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Dispaly) 를 이용한 3차원 표시장치는 LCD 에 의해 합성되어 표시되는 좌우 영상을 좌우측의 눈에 분리 입사시켜 3차원 영상을 느낄 수 있게 하는 것이다.

도 1을 참조하면, LCD 디스플레이(2)의 후방에 홀로그램 소자(Holographic Optical Element, HOE)가 마련되고, HOE(1)의 후방으로 부터 소정각도로 켤레 기준빔(Conjugated Reference Beam)이 입사된다. 그리고, LCD 에서는 좌우 영상이 인터레이스트 방식에 의해 우수열과 기수열 단위로 표시된다. 이와 같은 구조에 따르면, LCD(2)의 전방에 가상의 실물 입체영상(4)이 현시되게 된다.

상기 HOE 는 스트라이프 방식의 회절격자를 가지며, 도 2에 도시된 바와 같은 2분할 노광법에 의해 제작된다.

사진건판과 같은 은염등이 코팅된 사진판(photoplate, 1a)의 전방에 LCD 소자의 화소 피치에 대응하는 피치의 스트라이프를 가지는 마스크(5)를 위치시킨다. 그리고, 마스크(5)로 부터 일정거리 떨어진 곳에는 간유리등과 같은 광확산판(6)을 위치시키고, 광확산판(6)의 상부에는 광확산판(6)의 1/2을 덮는 광스톱(7)의 위치시킨다.

이와 같은 상태에서 상기 광확산판(6)의 상부로 부터 오브젝트 빔(ObjectBeam)을 조사하고 상기 마스크(5)의 일측으로 부터는 기준빔(Reference Beam)을 소정 각도 경사진 방향에서 입사시킨다.

이와 같이 상기 사진판(1a) 상의 감광막을 노광시키면, 감광막에는 상기 오브젝트 빔과 기준빔의 회절 및 간섭에 의한 일측의 영상을 위한 잠상이 형성된다.

이에 이어 상기 스톱(7)의 위치를 바꿈과 아울러 상기 마스크(5)를 기준피치만큼 이동시킨 상태에서 상기와 같은 상태에서 상기 감광막에 대한 노광을 실시한다.

이상과 같이 좌우 영상을 위한 노광이 완료되면 현상과정등을 거쳐 HOE 소자를 얻는다. 위의 노광법은 확산판을 2분할하여 분할된 1/2영역에 광을 입사시키고 그 하부의 마스크를 통해 입사된 광에 의해 감광막을 1차 노광시키고, 그리고 이에 이어 나머지 1/2영역을 광을 입사시키되 그 하부의 마스크는 화소의 1피치를 이동시킨 상태에서 이동시킨 상태에서 2차 노광이 이루어 진다.

이상과 같은 종래 HOE 소자의 제조방법의 문제점은 상기 확산판에 의한 광의 확산이 사진판(1a)의 전면에 대해 고르게 일어나지 않는다는 점이다. 예를 들어 설명하며, 도 2에 도시된 바와 같이 오브젝트 빔(8)이 확산판(6)의 절반부에 의해 확산되었을 때에 스톱(7)에 의해 가리워진 부분의 외곽부분(A)에 확산된 오브젝트 빔이 다른 부분 즉 확산판(6)의 광투과영역의 하부에 대응하는 부분(B)에 비해 약한 강도도 입사되게 된다. 역시 스톱(7)의 위치를 바꾸어 노광을 실시했을 때에도 역시 이러한 현상이 나타난다.

결과적으로 HOE 소자에 있어서, 중간부분은 고른 분포로 광을 투과시키지만그 주변영역에서는 광노출량의 부족으로 인해 중간부분에 비해 투광량이 적다. 이러한 투과량의 차이는 입체영상에서 주변영역의 휘도가 중간영역에 비해 낮게 나타나도록 하는 결과를 낳는다. 즉, 종래의 방법에 의하면, 간유리 등의 확산기를 오브젝트(Object)로 하여 사진판에 기록함으로써 좌우 영상창을 구성하였는데, 대형 3D 표시를 제작하기 위해서는 대형의 HOE를 제작해야 하는데, 확산기의 확산 각도가 한정되어 있어서 사진판의 전면에 광을 확산시키지 못하게 된다. 이렇게 기록된 HOE를 재생하면 좌우영상이 합성되어 나타나는 LCD의 중심부와 주변부의 영상이 같은 세기로 눈에 들어오지 않게 되어 가운데 부분만 밝고 주변부는 어둡게 보이는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명의 제1의 목적은 전체적으로 고른 광투과율을 가지는 HOE 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 제1의 목적은 전체적으로 고른 광투과율을 가지는 HOE 소자를 제조할 수 있는 디퓨저의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3의 목적은 입체 영상의 국부적인 휘도차를 현저히 감소시킬 수 있는 3차원 표시장치의 홀로그래픽 광 소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 HOE 제작방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 3차원 표시장치의 개략적 구성도이다.

도 2은 종래 방법에 의한 HOE 제조를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디퓨저 제조방법의 제1단계를 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디퓨져의 제조방법의 제2단계를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명에 의해 제조된 홀로그래픽 디퓨져에 의한 광의 수렴 상태를 설명하는 도면이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 3차원 표시장치의 홀로그램소자 제작과정을 보인다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 표시장치의 HOE 제작용 홀로그래픽 디퓨져의 제작방법은:

제1감광막이 형성된 투명성 제1사진판에 대해 소정각도 경사진 방향에서 제1기준광을 조사하고 이와 동시에 제1사진판의 감광막에 전면적으로 확산광을 조사하여 상기 감광막에 상기 확산광과 제1기준광의 회절 및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

잠상이 형성된 상기 제1사진판의 제1감광막을 현상하는 단계;

제2감광막이 형성된 디퓨저 가공용 제2사진판에 소정각도 경사진 방향에서 제2기준광을 입사시킴과 아울러 상기 제1사진판을 제1켤레 기준광을 소정 각도로 입사시킨 후 제1사진판을 투과한 광을 상기 제2사진판의 감광막에 입사시켜 상기 제2기준광과 제1켤레기준광의 회절및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

상기 제2사진판의 제2감광막을 현상하여 소정 패턴의 회절격자를 갖는 홀로그래픽 디퓨져를 제작하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 표시장치의 HOE의 제작방법은:,

제1감광막이 형성된 투명성 제1사진판에 소정각도 경사진 방향에서 제1기준광을 조사하고 이와 동시에 제1사진판의 감광막에 전면적으로 확산광을 조사하여 상기 감광막에 상기 확산광과 제1기준광의 회절 및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

잠상이 형성된 상기 사진판의 제1감광막을 현상하는 단계;

제2감광막이 형성된 디퓨저 가공용 제2사진판에 소정각도 방향에서 제2기준광을 입사시킴과 아울러 상기 제1사진판을 제1켤레 기준광을 소정 각도로 입사시킨 후 제1사진판을 투과한 광을 상기 제2사진판의 감광막에 입사시켜 상기 제2기준광과 켤레기준광의 회절및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

상기 제2사진판의 제2감광막을 현상하여 소정 패턴을 회절격자를 갖는 홀로그래픽 디퓨져를 형성하는 단계;

제3감광막이 형성된 HOE 가공용 제3사진판의 전방에 상기 홀로그래픽 디퓨져를 위치시키고, 상기 제3사진판과 홀로그래픽 디퓨져 사이에서 제2사진판에 인접하여 노광용 마스크를 위치시키는 단계;

상기 홀로그래픽 디퓨져의 2분할된 영역 중 제1영역에 소정각도 경사진 방향에서 제2켤레 기준광을 입사시킴과 아울러 상기 마스크에 표면에 대해 소정 각도 경사진 방향에서 제3기준광을 입사시켜 제1차노광을 실시하는 단계;

상기 마스크를 1 피치 이동시킨 상태에서 상기 제2켤레 기준광과 상기 제3기준광에 의해 상기 제3감광막 중 제1차노광에 의해 노광되지 않은 부분에 대한 제2차노광을 실시하는 단계;

상기 제3사진판의 제3감광막을 현상하여 목적하는 HOE 를 얻는 단계;를 포함한다.

상기 본 발명의 제작 방법의 상기 제1사진판에 대한 노광단계에 있어서, 상기 제1기준광은 평행광화된 것을 특징으로 하며, 또한 상기 확산광은 상기 제1사진판보다 큰 면적을 가지는 확산판에 의해 생성하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 3차원 표시장치의 홀로그래픽 광 소자 제작용 디퓨저 제조방법 및 이를 적용한 HOE 제작방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<< 홀로그래픽 디퓨져 제작 방법 >>

도 3에 도시된 바와 같이 간유리와 같은 마스터 디퓨져(10)를 이용해 제1사진판(11)에 형성된 감광막을 노광한다. 이때에 제1사진판(11)에 균일한 디퓨져 이미지를 기록하기 위해 제1사진판(11)에 비해 큰 크기를 가지는 간유리등의 마스터 디퓨져(10)를 적용한다. 이때에 나중에 재시되는 오브젝트의 크기를 일정하게 유지하기 위해 제1사진판(11)의 일측면에서 콜리메이팅 렌즈(15)에 의해 평행광화된 제1기준광(14)을 입사시켜, 제1기준광(14)과 상기 확산광의 회절 및 간섭에 의한 간섭무뉘(H1)를 상기 제1사진판(11)의 감광막을 노광한다. 그리고, 상기와 같이 노광된 감광막을 현상한다.

이와 같이 상기 제1사진판(11)에 기록된 홀로그램 이미지(H1)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1켤레 기준광(15, conjugated reference beam)을 비추면 원래의 확산기(10)의 이미지(H1')가 공간 상에 나타나게 된다. 이 이미지를 오브젝트로 하여 또 다시 평행광화된 제2기준광(reference, 16)을 이용하여 제2사진판(17)에 대한 노광을 실시한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1사진판(11)을 확산판으로 적용하여 제2감광막이 형성된 제2사진판(17)에 대한 노광을 실시한다. 이때에 제2기준광(16)이 제2사진판(17)에 대해 소정각도 경사진 방향에서 입사되고, 따라서 제2사진판(17)의 감광막에 회절 및 간섭에 의한 무늬(H2)가 기록된다.

도 5에 도시된 바와 같이, H2 무늬가 기록된 제2사진판(17)에 제2결레 기준광(18)을 비추면 공간 상에 H1 실상(real image)가 공간상에 현시된다. 일반적으로 홀로그램은 높은 정보 밀도를 가지고 있기 때문에 홀로그램을 일정 부분을 가리더라도 오브젝트의 전체 모습이 그대로 재생되는 특성이 있다. 이를 응용하여 전술된 H2를 다시 켤레 기준빔으로 비춰주어 재생된 H1의 실상은 제2사진판(17)의 절반을 가리더라도 모두 보이게 된다. 이 상태에서 H2를 재생시키면 제2켤레 기준광(18)이 회절되면서 광이 H1 이미지로 수렴하게 된다. 이때, H2를 전술한 제 1도에 도시된 바와 같은 방식의 2분할 노광법에서 광확산기와 같은 역할을 하도록 셋업을 함으로써 본 발명에서 목적으로 하는 HOE를 얻을 수 있다.

<<HOE 의 제작 방법>>

전술한 과정을 통해 최종적으로 얻어진 제2사진판(17)을 HOE를 제작하기 위한 광확산기로 적용한다. 이하 상기 제2사진판(17)을 홀로그래픽 디퓨져로 부른다.

도 6에 도시된 바와 같이, HOE로 가공될 제3사진판(21)의 상부에 마스크(19)를 위치시키고, 마스크(19)의 상방에는 전술한 과정에서 최종적으로 얻어진 홀로그래픽디퓨져(17)를 위치시킨다.

제1차노광을 위하여 홀로그래픽 디퓨져(17)의 1/2을 스톱(19)을 가린 상태에서 홀로그래픽 디퓨져(17)에 제2켤레 기준광(18)을 조사하고, 이와 아울러 마스크(20)에 대해서는 일정각도 방향에서 제3기준광(22)을 조사하여, 제2켤레 기준광(18)과 제3기준광(22)간의 회절 및 간섭에 의한 무늬를 제3기판(21)에 기록한다.

제2차 노광을 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 스톱(7)의 위치를 변경하고, 그리고 이에 대응하여 마스크(5)를 1 피치 이송시킨 상태에서 전기한 바와 같은 방법을 상기 제3기판(21)을 노광한다.

상기와 같이 제1, 제2차 노광이 완료되면 상기 제3기판(21)의 감광막을 현상하여 목적하는 HOE 를 얻는다.

이상과 같은 본 발명은 디퓨져로서 홀로그래픽 디퓨져를 적용하고, 이 홀로그래픽 소자의 광의 수렴 기능을 이용한다. 이러한 홀로그래픽 디퓨져는 최종 제작목표인 HOE 전면적으로 고른 강도의 광을 입사시키게 되므로 양질의 HOE를 제작할 수 있다.

즉, 본 발명은 일반적인 홀로그램 원리를 반복적으로 이용하여 종래의 디퓨져를 홀로그래픽 디퓨져로 대치함으로써 최종적인 대형 HOE의 전 영역에서 균일한 강도로 로 회절이 일어나도록 제작하는 것이 가능하다. 또한 종래 방법의 경우 2개의 오브젝트 빔이 필요하지만, 본 발명에 의하면 평행광화된 빔만 있으면 가능하므로 HOE 제작을 위한 셋업이 간단해진다.

Claims (6)

1. 제1감광막이 형성된 투명성 제1사진판에 대해 소정각도 경사진 방향에서 제1기준광을 조사하고 이와 동시에 제1사진판의 감광막에 전면적으로 확산광을 조사하여 상기 감광막에 상기 확산광과 제1기준광의 회절 및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

   잠상이 형성된 상기 제1사진판의 제1감광막을 현상하는 단계;

   제2감광막이 형성된 디퓨저 가공용 제2사진판에 소정각도 경사진 방향에서 제2기준광을 입사시킴과 아울러 상기 제1사진판을 제1켤레 기준광을 소정 각도로 입사시킨 후 제1사진판을 투과한 광을 상기 제2사진판의 감광막에 입사시켜 상기 제2기준광과 제1켤레기준광의 회절및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

   상기 제2사진판의 제2감광막을 현상하여 소정 패턴의 회절격자를 갖는 홀로그래픽 디퓨져를 제작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작용 디퓨저 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1사진판에 대한 노광단계에 있어서,

   상기 제1기준광은 평행광화된 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작용 디퓨져 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 확산광은 상기 제1사진판보다 큰 면적을 가지는 확산판에 의해 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작용 디퓨저 제조방법.
4. 제1감광막이 형성된 투명성 제1사진판에 소정각도 경사진 방향에서 제1기준광을 조사하고 이와 동시에 제1사진판의 감광막에 전면적으로 확산광을 조사하여상기 감광막에 상기 확산광과 제1기준광의 회절 및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

   잠상이 형성된 상기 사진판의 제1감광막을 현상하는 단계;

   제2감광막이 형성된 디퓨저 가공용 제2사진판에 소정각도 방향에서 제2기준광을 입사시킴과 아울러 상기 제1사진판을 제1켤레 기준광을 소정 각도로 입사시킨 후 제1사진판을 투과한 광을 상기 제2사진판의 감광막에 입사시켜 상기 제2기준광과 켤레기준광의 회절및 간섭에 의한 잠상을 형성하는 단계;

   상기 제2사진판의 제2감광막을 현상하여 소정 패턴을 회절격자를 갖는 홀로그래픽 디퓨져를 형성하는 단계;

   제3감광막이 형성된 HOE 가공용 제3사진판의 전방에 상기 홀로그래픽 디퓨져를 위치시키고, 상기 제3사진판과 홀로그래픽 디퓨져 사이에서 제2사진판에 인접하여 노광용 마스크를 위치시키는 단계;

   상기 홀로그래픽 디퓨져의 2분할된 영역 중 제1영역에 소정각도 경사진 방향에서 제2켤레 기준광을 입사시킴과 아울러 상기 마스크에 표면에 대해 소정 각도 경사진 방향에서 제3기준광을 입사시켜 제1차노광을 실시하는 단계;

   상기 마스크를 1 피치 이동시킨 상태에서 상기 제2켤레 기준광과 상기 제3기준광에 의해 상기 제3감광막 중 제1차노광에 의해 노광되지 않은 부분에 대한 제2차노광을 실시하는 단계;

   상기 제3사진판의 제3감광막을 현상하여 목적하는 HOE 를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1사진판에 대한 노광단계에 있어서,

   상기 제1기준광은 평행광화된 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작용 디퓨져 제조방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 확산광은 상기 제1사진판보다 큰 면적을 가지는 확산판에 의해 생성하는 것을 특징으로 하는 3차원 표시장치의 HOE 제작용 디퓨저 제조방법.