KR20030082737A - Hologram Optical and Liquid Crystal Device Panel including Hologram Optical Element - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A hologram optical system and a reflective LCD panel with a hologram optical element using the same are provided to easily manufacture a hologram optical element outputting a beam in a certain direction regardless of directions of an incident beam, thereby improving a viewing angle characteristics and brightness of a reflective LCD panel. CONSTITUTION: A photosensitive film is arranged at an interference area of a beam parallel entering a conical optical system and a beam reflected to the conical optical system for having different refraction rate patterns by the interfered beams and outputting the beam in a certain direction to an incident beam. A hologram optical element(20) is formed of the photosensitive film and outputting a beam to the photosensitive film in a certain direction. A reflective LCD(Liquid Crystal Panel) panel is arranged in front of the hologram optical element and modulates the beam entered by the hologram optical element in the certain direction by entering a background beam to output the modulated beam in a certain direction.

Description

홀로그램 광학계 및 그를 이용한 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널{Hologram Optical and Liquid Crystal Device Panel including Hologram Optical Element}Holographic Optical and Liquid Crystal Device Panel including Hologram Optical Element with Hologram Optical System and Hologram Optical Device Using the Same

본 발명은 홀로그램 광학계 및 그를 이용한 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a reflective LCD panel having a hologram optical system and a hologram optical element using the same.

홀로그램 광학소자(Holographic Optical Element: HOE)는 간섭성을 갖는 여러 개(대개 두개)의 빔에 의해 형성된 간섭무늬를 기록하여 제작하기 때문에 무늬간격이 균일하지는 않지만 일반적으로 잘 정의된 프린지(fringe) 간격을 갖는 회절격자 구조를 갖고 있다.Holographic Optical Element (HOE) is produced by recording interference patterns formed by several (usually two) beams with coherence, so the pattern spacing is not uniform but generally well-defined fringe spacing It has a diffraction grating structure having

따라서 홀로그램 광학소자는 반사법칙이나 굴절법칙이 아닌 회절법칙에 따라 동작하는 회절형 광학소자이며, 이중에서도 가장 대표적인 회절형 소자가 홀로그램 회절격자이다.Therefore, the holographic optical element is a diffractive optical element that operates according to the diffraction law, not the reflection or refraction law, and the most representative diffraction type element is the hologram diffraction grating.

홀로그램 렌즈는 회절형 소자이지만 기능상으로는 재래식 렌즈와 똑같이 굴절형 소자나 반사형 소자로써의 역할을 수행한다.The hologram lens is a diffractive element, but functionally, it functions as a refractive element or a reflective element like a conventional lens.

그리고 홀로그램 광학소자는 표면가공을 통해 얻어지는 재래식 광학소자에 비해 포토폴리머와 같은 감광재료에 사진촬영과 같은 방법으로 기록하여 얻을 수 있으므로 제작과 복제가 쉬워 대량생산이 가능하다.In addition, the holographic optical element can be obtained by recording on a photosensitive material such as a photopolymer in the same way as a photographing method, compared to conventional optical elements obtained through surface processing, so that the mass production is easy.

홀로그램 광학소자에 의해 회절된 빛의 방향은 홀로그램 광학소자의 표면의 프린지 구조에 의해 결정되는 반면, 회절된 빛의 회절효율은 프린지 방향과 굴절률 변조 등과 같은 내부 프린지 구조에 의해 결정된다.The direction of light diffracted by the holographic optics is determined by the fringe structure of the surface of the holographic optics, while the diffraction efficiency of the diffracted light is determined by internal fringe structures such as fringe direction and refractive index modulation.

이와 같은 홀로그램 광학소자를 포토폴리머를 이용하여 제작하는데 있어서 방위각의 의존성을 줄이기 위해서는 여러 방향에서 레이저를 입사시켜 이를 중첩하므로써 가능하였다.In order to reduce the dependence of the azimuth angle in manufacturing such a holographic optical device using a photopolymer, it was possible by injecting lasers in various directions and superimposing them.

그러나 이는 광학계를 정렬하는데 어려움이 많고, 각각의 레이저의 광량을 조절해야 하는 어려움이 있다.However, this is difficult to align the optical system, there is a difficulty in adjusting the amount of light of each laser.

예를 들어, 기존의 반사형 또는 투과형 HOE는 특정한 각도로 빛을 회절시키는 기능의 HOE로 사용되었다.For example, conventional reflective or transmissive HOEs have been used as HOEs for diffracting light at specific angles.

이러한 HOE는 도1a와 같이, 레이저의 빛의 간섭성으로 인하여 중첩되는 빛의 간섭무늬가 기록매질, 즉 사진건판과 같은 기록판(1)에 기록이 된다. 이러한 기록판(HOE, 1)에 두 개의 빛 중 어느 한 빛, 즉 레퍼런스 빛(2)이 입사하면 그 빛은 원래 간섭을 일으키게 하였던 다른 한 빛 즉, 오브젝트 빛(3)의 방향으로 회절되어 진행하게 된다.In the HOE, as shown in FIG. 1A, an interference pattern of overlapping light is recorded on a recording medium 1, that is, a recording plate 1 such as a photo plate, due to the coherence of light of a laser. When one of the two lights, that is, the reference light 2 is incident on the recording plate HOE 1, the light is diffracted in the direction of the other light that originally caused the interference, that is, the object light 3, and proceeds. Done.

상기 도1a와 같은 방법에 의해 제작된 도1b의 HOE(1)는 레이저에 의해 입사하는 레퍼런스 빛(2)을 정해진 각도로 회절시키고, 도1b와 같이 그 회절 효율에 따라 도1a의 상기 오브젝트 빛(3)을 회절된 빛(3-1)과 투과된 빛(3-2)의 세기를 조절한다.The HOE 1 of FIG. 1B manufactured by the method of FIG. 1A diffracts the reference light 2 incident by the laser at a predetermined angle, and the object light of FIG. 1A according to the diffraction efficiency as shown in FIG. 1B. (3) adjusts the intensity of the diffracted light (3-1) and transmitted light (3-2).

보통의 이러한 HOE(1)는 사용되는 파장에 대해서만 정해진 각도로 회절이 되며, 다른 파장의 빛이 입사하면서 다른 각도로 회절되어진다.Normally, this HOE 1 is diffracted at a predetermined angle only with respect to the wavelength used, and is diffracted at different angles as light of different wavelengths are incident.

따라서 백색광을 사용하게 되면 각각의 파장에 대해서 HOE를 제작하여야 하면 이는 동시에 각각 다른 파장의 빛을 입사시켜 제작하거나 또는 각도를 달리하여입사시켜 같은 효과를 주도록 제작하여야 한다. 그리고 여기서 사용되는 HOE 제작용 플레이트는 주로 포토폴리머가 사용된다.Therefore, if white light is used, HOE should be produced for each wavelength, which should be made by injecting light of different wavelengths at the same time, or by making incidents with different angles to give the same effect. And the HOE plate used here is mainly used a photopolymer.

상기와 같은 종래기술에 따른 HOE는 HOE에 입사하는 입사각은 정해져 있지만 그 방향에는 무관한 반사형 HOE를 기록판(예 : 포토폴리머)을 이용하여 제작하기 위해서는 입사각의 조정이 필요함과 마찬가지로 방위각의 조정 또한 필요하다.In the HOE according to the related art, the angle of incidence incident on the HOE is determined, but in order to produce a reflective HOE irrelevant to the direction using a recording plate (eg, a photopolymer), the angle of incidence is adjusted. It is also necessary.

즉, 입사각이 결정되었을 경우 이러한 입사각이 콘 형태로 어떤 방향에서 입사하더라도 반사되는 빛의 각도가 그 방위각에 대하여 일정하게 유지되어야 한다.That is, when the angle of incidence is determined, the angle of reflected light should be kept constant with respect to the azimuth angle, even if the angle of incidence is incident in any direction in the form of a cone.

따라서 이러한 대칭성을 갖도록 하기 위해서는 여러방향의 방위각에서 레이저를 입사시켜 이를 중첩함으로써 가능하고, 이는 광학계를 각각의 경우에 따라서 정렬하는데 어려움을 야기시킨다.Therefore, in order to have such a symmetry, it is possible by injecting a laser at multiple azimuth angles and superimposing them, which causes difficulty in aligning the optical system in each case.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 입사한 광의 방향에 관계없이 원추형 광학계를 이용하여 일정한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학계를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a holographic optical system that outputs light in a constant direction by using a conical optical system regardless of the direction of incident light.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 홀로그램 광학계를 이용한 광학소자를 만들고, 광학소자를 반사형 LCD 패널의 후측에 배치하여 LCD 패널의 일정 방향으로 광이 변조 출력되도록 하여 반사형 LCD 패널의 가장자리 영역에서 변조 출력되는 광도 잘 디스플레이 되도록 하여 광의 방향의존성을 제거한 반사형 LCD 패널을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to make an optical element using the holographic optical system as described above, by placing the optical element on the rear side of the reflective LCD panel to modulate the light in a predetermined direction of the LCD panel in the edge region of the reflective LCD panel The present invention provides a reflective LCD panel which removes the direction dependence of light by allowing the modulated output light to be displayed well.

도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 홀로그램 광학소자의 제작 원리를 도시한 것이다.1A and 1B illustrate a manufacturing principle of a holographic optical device according to the prior art.

도2a는 본 발명에 따른 홀로그램 광학계를 이용하여 홀로그램 광학소자(HOE)의 제작 장치 및 원리를 도시한 것이다.Figure 2a shows a manufacturing apparatus and principle of the holographic optical element (HOE) using a holographic optical system according to the present invention.

도2b는 상기 홀로그램 광학계를 구성하는 원추형 광학계의 사시도이다.2B is a perspective view of the conical optical system constituting the hologram optical system.

도2c는 도2a의 원부분을 확대하여 도시한 것이다.FIG. 2C is an enlarged view of the original portion of FIG. 2A.

도3는 본 발명에 따른 홀로그램 광학소자를 도시한 것이다.3 illustrates a holographic optical element according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널을 도시한 것이다.4 shows a reflective LCD panel with holographic optics according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 기록판 또는 HOE 2 : 레퍼런스 빛1: record board or HOE 2: reference light

3 : 오브렉트 빛 3-1 : 회절된 빛3: objective light 3-1: diffracted light

3-2 : 투과된 빛 10 : 원추형 광학계3-2: transmitted light 10: conical optical system

20 : 홀로그램 광학소자(HOE) 30 : 반사형 LCD 패널20: hologram optical element (HOE) 30: reflective LCD panel

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀로그램 광학계의 특징은 광원; 원추형 광학계; 상기 광원으로부터 상기 원추형 광학계에 대해 평행하게 입사되는 빛과 상기 광학계에 대해 반사되는 빛의 간섭영역에 배치되어 상기 간섭된 빛에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖고 입사광에 대해 일정한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학소자(HOE)를 구비하데 있다.Features of the holographic optical system according to the present invention for achieving the above object is a light source; Conical optical system; Hologram optics disposed in an interference region of light incident in parallel from the light source to the conical optical system and reflected from the optical system and having different refractive index patterns by the interfering light and outputting light in a constant direction with respect to the incident light. It is provided with the element HOE.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널의 특징은 간섭무늬에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖는 감광막으로 형성되고, 소정의 각도를 갖고 입사되는 광에 대해 상기 감광막에 대해 일정한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학소자; 상기 홀로그램 광학소자의 전면에 배치되고, 배경광을 입사하여 상기 홀로그램 광학소자에 의해 일정한 방향으로 입사된 빛을 변조하여 패널의 일정한 방향으로 출력하는 반사형 LCD 패널을 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the reflective LCD panel with a holographic optical element according to the present invention for achieving the above object is formed of a photosensitive film having a different refractive index pattern by an interference fringe, and for the light incident at a predetermined angle A hologram optical element for outputting light in a predetermined direction with respect to the photosensitive film; The reflective LCD panel is disposed on the front surface of the holographic optical element and modulates the light incident in a predetermined direction by the holographic optical element to output the light in a predetermined direction of the panel.

상기 홀로그램 광학소자는 상기 반사형 LCD 패널에 입사되는 광의 R, G, B 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 갖는 한 장의 필름으로 구성되거나, 상기 반사형 LCD 패널에 입사되는 광의 R, G, B 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 갖는 3장의 필름으로 구성된다.The hologram optical element is composed of one film having different refractive index patterns for each of the R, G, and B wavelengths of light incident on the reflective LCD panel, or for each of the R, G, and B wavelengths of light incident on the reflective LCD panel. It consists of three films, each having a different refractive index pattern.

그리고, 상기 감광막으로 포토폴리머막이 이용된다.A photopolymer film is used as the photosensitive film.

본 발명의 특징에 따른 작용은 원추형 광학계를 이용하여 입사되는 광과 반사되는 광의 간섭무늬를 홀로그램 광학소자로 만들어, 배경광을 이용하여 디스플레이를 하는 반사형 LCD 패널에서 배경광이 입사하여 LCD 패널을 투과하고, 상기 홀로그램 광학소자를 반사할 때 상기 배경광의 입사 방향 의존성과 관계없이 반사형 LCD 패널의 노말한 방향으로 반사가 이루어지도록 함으로써, 사람 눈의 높이나 방향에 크게 영향을 받지 않고 LCD 패널의 상하부 또는 좌우측 면에 디스플레이되는 화소를 잘 볼 수 있다.According to an aspect of the present invention, the interference pattern of the incident light and the reflected light is made into a hologram optical element using a conical optical system, and the background light is incident on the reflective LCD panel which displays using the background light. When transmitting and reflecting the holographic optical element, the reflection is reflected in the normal direction of the reflective LCD panel irrespective of the incident direction of the background light, so that the upper and lower parts of the LCD panel are not significantly affected by the height or direction of the human eye. Or, the pixels displayed on the left and right sides can be seen well.

이러한 기능을 가지는 HOE를 포토폴리머를 이용하여 제작하는데 있어서 보다 간편하고 효율이 좋으며, 방향의존성이 없도록 하는 것을 요점으로 한다.In the production of HOE having such a function by using a photopolymer, the main point is to make it simpler and more efficient, and to avoid orientation dependency.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 따른 홀로그램 광학계 및 그를 이용한 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a reflective LCD panel having a holographic optical system and a holographic optical element using the same according to the present invention will be described.

도2a는 본 발명에 따른 홀로그램 광학계를 이용하여 홀로그램 광학소자(HOE)의 제작 장치 및 원리를 도시한 것이다.Figure 2a shows a manufacturing apparatus and principle of the holographic optical element (HOE) using a holographic optical system according to the present invention.

도2b는 상기 홀로그램 광학계를 구성하는 원추형 광학계의 사시도이다.2B is a perspective view of the conical optical system constituting the hologram optical system.

도2a와 같이, 홀로그램 광학계는 광원(미도시)과, 원추형 광학계(10)와, 상기 광원으로부터 상기 원추형 광학계(10)에 대해 평행하게 입사되는 빔과 상기 광학계(10)에 대해 반사되는 빔의 간섭영역에 배치되어 상기 간섭된 빛에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖고 입사광에 대해 노말한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학소자(HOE)(20)로 구성된다.As shown in FIG. 2A, the hologram optical system includes a light source (not shown), a conical optical system 10, a beam incident in parallel from the light source to the conical optical system 10, and a beam reflected on the optical system 10. It is composed of a holographic optical element (HOE) 20 disposed in the interference region and having a different refractive index pattern and outputting light in a normal direction to incident light by the interference light.

도2a와 같이, 원추형 광학계(10)는 평행한 레이저빔을 입사시키면 그 하부에서 빛이 일정한 각도로 방위각에서 동일하게 반사되어 되돌아가게 된다.As shown in Figure 2a, when the conical optical system 10 is incident to a parallel laser beam, the light is reflected at the lower portion at the lower part of the same angle at the azimuth angle to return.

반사용 광학계를 콘(cone) 원추형 광학계(10)로 만들어 평행한 레이저빔을 입사면에 무반사처리를 한 원추형 광학계에 입사시키면 원추형 광학계(10)의 하부 거울면(10-1)에서 빛이 일정한 각도로 방위각에서 동일하게 반사되어 되돌아가게 된다.When the reflection optical system is made into a cone conical optical system 10 and a parallel laser beam is incident on the incident surface conical optical system, the light is uniform at the lower mirror surface 10-1 of the conical optical system 10. The angle is reflected back at the same azimuth angle.

이때 측면에서 빛이 입사하여 거울에서 반사된 빛(A, B)과 광학계에 수직하게 입사하는 빛(C)이 중첩되는 곳에 포토폴리머 필름을 놓고, 반사된 빛과 수직하게 입사하는 빛의 간섭된 것을 HOE로 만든다.At this time, the photopolymer film is placed where light incident on the side and reflected from the mirror (A, B) and light incident on the optical system overlap each other, and the interference of light incident perpendicularly to the reflected light Make HOE.

그리고, HOE 제작시 콘의 모든 방향으로 빛을 입사시키면 측면에서 입사되어진 빛들끼리 서로 간섭하여 원래 의도한 광학계의 수직한 방향과 반대로 빛이 회절하는 것이 아니라 측면에서 입사한 빛(A, B)이 서로 간섭하여 A가 B의 방향으로 회절되어 나가게 될 가능성이 있다.When the light is incident in all directions of the cone during the production of the HOE, the light incident on the side interferes with each other and the light incident on the side is not diffracted as opposed to the vertical direction of the originally intended optical system. There is a possibility that A interferes with each other and A is diffracted in the direction of B.

따라서 이를 방지하기 위하여 원추형 광학계(10) 앞에 원추형 광학계(10)와 포토폴리머 필름을 회절시키면서 HOE(20)를 만들면 된다.Accordingly, in order to prevent this, the HOE 20 may be made while diffractive the conical optical system 10 and the photopolymer film in front of the conical optical system 10.

즉, 도2c는 도2a의 원부분을 확대하여 도시한 것으로, 반사된 빛과 입사하는 빛이 중첩되는 곳에 포토폴리머 필름을 놓고, 이 두 빛의 간섭된 것을 홀로그램 광학소자(HOE)20)로 만들면 도3과 같은 기능의 HOE(20)가 만들어진다.That is, FIG. 2C is an enlarged view of the original portion of FIG. 2A. The photopolymer film is placed at the position where the reflected light and the incident light overlap, and the interference between the two lights is transmitted to the holographic optical element (HOE) 20 When created, the HOE 20 having the same function as that of FIG. 3 is created.

여기서 입사하는 빛(D)이 HOE(20)에 입사하면 회절된 빛(E)이 HOE(20)에 대해서 수직한 방향으로 나오게 된다. 이렇게 만들어진 HOE(20)는 방위각의 의존성이 없이 어느 각도에서 빛이 입사하여도 같은 방향으로 반사되어 사람이 배경광에 따라 위치를 바꾸지 않아도 상을 잘 볼 수 있게 된다.When the incident light D is incident on the HOE 20, the diffracted light E comes out in a direction perpendicular to the HOE 20. The HOE 20 thus made is reflected in the same direction even when light is incident from any angle without dependency of azimuth angle, so that a person can see the image well without changing the position according to the background light.

상기 HOE의 제작원리는 상세히 살펴보면 다음과 같다.Looking at the production principle of the HOE in detail as follows.

먼저, 원추형 광학계(10)의 입사빔과 반사빔의 보강, 상쇄 등의 간섭에 의한 빛의 세기를 포토폴리머 필름에 기록한다.First, the intensity of light due to interference such as reinforcement and cancellation of incident and reflected beams of the conical optical system 10 is recorded in the photopolymer film.

보강간섭이 일어나는 곳의 빛의 세기는 강하고 상쇄간섭이 일어나는 곳의 빛의 세기는 약하기 때문에 이 빛의 세기의 강약을 포토폴리머 필름에 기록하면 필름이 빛에 반응하고, 빛의 세기에 따라 필름의 굴절율이 달라진다.Since the light intensity where the constructive interference occurs is strong and the light intensity where the destructive interference occurs is weak, if you record the intensity of the light intensity on the photopolymer film, the film reacts to the light. The refractive index changes.

이러한 포토폴리머 필름(매질)의 굴절율의 변화는 매질을 통과하는 빛의 경로차를 유도하고, 굴절율이 높은 곳은 빔이 많이 꺽이고, 굴절율이 낮은 곳은 빔이 적게 꺽이게 된다.The change of the refractive index of the photopolymer film (medium) induces a path difference of light passing through the medium, and the high refractive index causes the beam to be broken a lot, and the low refractive index makes the beam be less.

따라서 포토폴리머 필름에 기록된 굴절율 패턴으로 인해 포토폴리머 필름에 빛이 입사하게 되면 굴절의 원리를 따르지 않고 정해진 방향으로 빛을 출력시키게 된다.Therefore, when light enters the photopolymer film due to the refractive index pattern recorded on the photopolymer film, the light is output in a predetermined direction without following the principle of refraction.

상기 포토폴리머 필름은 감광성 수지(Photosensitive resin)로서, 빛의 작용으로 분자구조에 변화가 일어나고, 그 결과 물성 변화가 생기는 고분자 또는 고분자 조성물이다.The photopolymer film is a photosensitive resin, and is a polymer or a polymer composition in which a change in molecular structure occurs due to the action of light, resulting in a change in physical properties.

이러한 포토폴리머의 광학적 성질을 변화시켜 홀로그램 광학소자(HOE)(20)를 제조하여 원하는 방향으로 출력되는 광을 출력시킨다.By changing the optical properties of the photopolymer to produce a holographic optical element (HOE) 20 to output the light output in the desired direction.

이때 포토폴리머 필름이 부착되는 원추형 광학계(10)는 소정각도의 입사각을 갖고 입사되는 배경광을 LCD 패널의 가운데로 몰아주는 데 매우 효율적이다.In this case, the conical optical system 10 to which the photopolymer film is attached is very efficient in driving the incident background light having a predetermined angle of incidence into the center of the LCD panel.

이러한 원추형 광학계(10)에 부착된 포토폴리머 필름에 입사되는 각과 반사되는 각의 중첩에 의해 보강 또는 상쇄 간섭이 발생되고, 이에 따라 빛의 크기가 달라지는 것을 포토폴리머 필름에 기록하여 포토폴리머 필름의 굴절율을 변화시킨 후, 원추형 광학계(10)를 필름으로부터 분리하여도 필름에 입사되는 입사각의 반사각이 입사각과 동일한 각을 갖지 않고 회절되어 진행된다.The reinforcement or destructive interference is caused by the superposition of the angles incident on the photopolymer film attached to the conical optical system 10 and the reflected angles, and accordingly, a change in the magnitude of light is recorded on the photopolymer film, thereby refractive index of the photopolymer film. After changing, the reflection angle of the incident angle incident on the film does not have the same angle as the incident angle and is diffracted to proceed even if the conical optical system 10 is separated from the film.

즉, 상기 필름의 굴절율에 따라 소정 각도를 갖고 반사를 하게 되어, 원하는 각도, 바람직하게 시야의 수직한 방향으로 빛이 반사되어 LCD 패널 화면을 잘 볼 수 있다.That is, the light is reflected at a predetermined angle according to the refractive index of the film, so that light is reflected in a desired angle, preferably in a vertical direction of the field of view, so that the LCD panel screen can be easily seen.

이러한 원추형 광학계(10)는 한 평면뿐만 아니라 공간적으로 소정 각도를 갖고 입사되는 입사각에 대해서도 배경광을 패널의 가운데로 몰아줄 수 있는 장점이 있기 때문에, 이러한 원추형 광학계(10)에 입사되어 반사된 빛과 원추형 광학계(10)에 입사되는 빛의 간섭되는 부분을 포토폴리머 필름에 기록하게 되면 어떠한 각도로 입사되는 배경광에 대해서도 노말한 방향의 시야각을 가질 수 있다. 즉 방위각에 의존성을 떨어뜨릴 수 있다.Since the conical optical system 10 has the advantage of driving the background light to the center of the panel not only in one plane but also at an incident angle incident at a predetermined angle in space, light incident and reflected by the conical optical system 10 is reflected. When the interfering portion of the light incident on the conical optical system 10 is recorded on the photopolymer film, the viewing angle may be normalized with respect to the background light incident at any angle. In other words, the dependency on the azimuth can be reduced.

도4는 본 발명에 따른 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널을 도시한 것이다.4 shows a reflective LCD panel with holographic optics according to the present invention.

도4와 같이, 간섭무늬에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖는 감광막으로 형성되고, 소정의 각도를 갖고 입사되는 광에 대해 상기 감광막에 대해 일정한 방향, 예를 들어 수직한 방향으로 광을 출력하는 HOE(20)와, 상기 HOE(20)의 전면에 배치되고, 배경광을 입사하여 상기 홀로그램 광학소자(20)에 의해 수직한 방향으로 입사된 빛을 변조하여 수직한 방향으로 출력하는 반사형 LCD 패널(30)을 포함하여 구성된다.As shown in Fig. 4, the HOE (20) is formed of a photosensitive film having a different refractive index pattern by an interference fringe, and outputs light in a predetermined direction, for example, a perpendicular direction to the photosensitive film with respect to light incident at a predetermined angle. And a reflective LCD panel 30 disposed on the front surface of the HOE 20 and modulating the light incident in the vertical direction by the hologram optical element 20 by inputting the background light. It is configured to include).

상기와 같은 도4와 같은 구성은 배경광을 효율적으로 가시방향으로 모을 수 있다.As shown in FIG. 4, the background light can be efficiently collected in the visible direction.

배경광을 이용하여 디스플레이를 하는 반사형 LCD 패널(30)은 배경광이 LCD 패널(30)로 입사하여 LCD 패널(30)의 상면을 투과하여 액정 셀(cell)을 지나 하면으로 입사한다. 그리고 이렇게 하면에 입사한 빛(F)은 HOE(20)를 통해서 반사되어 위로 반사되어 LCD의 하면과 액정 셀, 그리고 상면을 통과하면서 디스플레이된다.In the reflective LCD panel 30 displaying the background light, the background light is incident on the LCD panel 30, passes through the upper surface of the LCD panel 30, and passes through the liquid crystal cell to the lower surface. Then, the light F incident on the bottom surface is reflected through the HOE 20 and reflected upward, and is displayed while passing through the bottom surface, the liquid crystal cell, and the top surface of the LCD.

여기서 측면에서 입사되는 배경광이 평평한 제일 윗면, 상면에서 반사될 경우, 반사된 빛은 입사각과 같은 각으로 반사되어 나가는 글레어(G)로 상면의 정면에서 볼 때 다른 방향으로 나가므로 실제 LCD 패널의 디스플레이에서 문제가 되지 않지만, 실제 디스플레이 밝기를 결정하며 LCD 패널의 하부면으로 입사하고 HOE(20)에서 반사되어 나오는 빛, 즉 하부 반사광은 디스플레이의 콘트라스트에 영향을 주므로 입사방향과 같은 각도로 진행하여 나가는 것보다 상면의 정면의 관찰자의 눈이 위치한 표면의 직각인 수직 방향으로 반사가 되는 것이 좋다.Here, when the background light incident from the side is reflected from the flat top and the top surface, the reflected light exits in a different direction when viewed from the front of the upper surface as glare (G) that is reflected at the same angle as the incident angle. Although it is not a problem in the display, the light that is incident on the lower surface of the LCD panel and reflected from the HOE 20, that is, the lower reflected light, affects the contrast of the display. Rather than exiting, it is better to reflect in the vertical direction at right angles to the surface where the observer's eye in front of the upper surface is located.

따라서 측면에서 입사된 배경광이 반사형 LCD 패널(30)의 하부에서 반사되면서 정면방향으로 많은 광량을 갖도록 하는 HOE(20)를 LCD 패널(30)의 후면에 배치한다.Accordingly, the HOE 20 is disposed on the rear surface of the LCD panel 30 so that the background light incident from the side surface is reflected from the lower portion of the reflective LCD panel 30 and has a large amount of light in the front direction.

이러한 기능을 가지는 HOE20)를 포토폴리머를 이용하여 제작하여 방위각에 의존성이 없이 어느 각도에서 빛이 입사하여도 같은 방향으로 반사되어 사람이 반사형 LCD 패널(30)의 배경광에 따라 위치를 바꾸지 않아도 상을 잘 볼 수 있게 된다.The HOE20 having such a function is manufactured by using a photopolymer so that light is reflected in the same direction at any angle without depending on the azimuth angle, so that a person does not have to change the position according to the background light of the reflective LCD panel 30. You will be able to see the statue well.

또한 이러한 홀로그램 광학소자(20)를 이용하면 간편하고 효율성 높게 반사형 LCD 패널(30)의 시야각 특성을 개선한다.In addition, using the holographic optical device 20 improves the viewing angle characteristics of the reflective LCD panel 30 with high efficiency and simplicity.

또한 가운데로 입사하는 빛을 오목렌즈로 발산하게 하면 시야각도 크게 할 수 있다.In addition, when the light incident to the center is diverted by the concave lens, the viewing angle can be increased.

그리고, 상기 HOE(20)는 상기 반사형 LCD 패널(30)에 입사되는 광의 R, G, B 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 갖는 한 장의 포토폴리머 필름으로 구성되거나, 상기 반사형 LCD 패널(30)에 입사되는 광의 R, G, B 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 갖는 3장의 포토폴리머 필름으로 구성된다.The HOE 20 is composed of one photopolymer film having different refractive index patterns for each of R, G, and B wavelengths of light incident on the reflective LCD panel 30, or the reflective LCD panel 30 It consists of three photopolymer films which have a refractive index pattern different for each of R, G, and B wavelengths of the light incident on.

즉, 그리고 R, G, B 빛의 파장에 따라 같은 매질에 대해서도 굴절율이 달라지므로, R, G, B 파장별로 반사형 LCD 패널(30)에 입사되는 배경광에 대해 동일한 방향으로 반사되도록 각각 간섭무늬가 패턴된 포토포리머 필름을 구비하여야 한다.That is, since the refractive indices of the same medium are different according to the wavelengths of the R, G, and B light, the interference is reflected in the same direction with respect to the background light incident on the reflective LCD panel 30 for each of the R, G, and B wavelengths. The patterned photopolymer film should be provided.

또는 한 필름에 동일한 패턴의 간섭무늬가 생기도록 할 수도 있다.Alternatively, the same pattern of interference fringes may be formed on one film.

그리고 이는 사용되는 레이저 파장에 따라서 실험 장치를 바꾸지 않아도 되는 장점을 가지고 있어, 총천연색을 위한 LCD용 HOE의 제작시 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 색을 가지는 레이저에 대하여 각각 필름을 만들어 중첩함으로써 색깔이 각도에 따라 틀어지는 문제도 해결할 수 있다.And this has the advantage that does not need to change the experimental device according to the laser wavelength used, respectively for the laser having a color of red (R), green (G), blue (B) when manufacturing the HOE for LCD for full natural color You can also solve the problem of color shifting depending on the angle by making a film.

그리고 제작시 포토폴리머의 특성을 조절하여 입사각에 대한 각도의 폭을 조절할 수도 있다.In addition, the width of the angle with respect to the incident angle may be adjusted by adjusting the properties of the photopolymer during manufacturing.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 홀로그램 광학계 및 그를 이용한 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the reflective LCD panel including the holographic optical system and the holographic optical element using the same has the following effects.

원추형 광학계를 이용하여 입사한 광의 방향에 관계없이 일정한 방향, 예를 들어 수직한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학소자를 간편하게 제조할 수 있다.Using a conical optical system, it is possible to easily manufacture a hologram optical element that outputs light in a constant direction, for example, a vertical direction, regardless of the direction of incident light.

이러한 기능을 가지는 홀로그램 광학소자를 제작하여 배경광을 효율적으로 가시방향으로 모음으로써, 방위각에 의존성 없이 어느 각도에서 빛이 입사하여도 같은 방향으로 반사되어 사람이 배경광에 따라 위치를 바꾸지 않아도 상을 잘 볼 수 있게 되고, 이를 반사형 LCD에 적용하게 되면 배경광이 어떤 방향에 있더라도 밝은 이미지를 볼 수 있게 되어, 반사형 LCD 패널의 시야각 특성 및 휘도를 개선하고, 간편하고 효율성 높은 LCD 패널을 제공한다.By producing hologram optical element having this function, it collects background light efficiently in the visible direction, so that light is reflected in the same direction regardless of azimuth angle regardless of azimuth angle, so that a person does not have to change the position according to background light. When applied to a reflective LCD, it is possible to see well and to see a bright image regardless of the direction of the background light, improving the viewing angle characteristics and brightness of the reflective LCD panel, and providing a simple and efficient LCD panel. do.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (6)

광원;Light source; 원추형 광학계;Conical optical system; 상기 광원으로부터 상기 원추형 광학계에 대해 평행하게 입사되는 빛과 상기 광학계에 대해 반사되는 빛의 간섭영역에 배치되어 상기 간섭된 빛에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖고 입사광에 대해 일정한 방향으로 광을 출력하는 감광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학계.A photosensitive film disposed in an interference region of light incident in parallel from the light source to the conical optical system and reflected from the optical system, and having a different refractive index pattern by the interfering light and outputting light in a constant direction with respect to the incident light; Hologram optical system characterized in that it comprises. 제1항에 있어서, 상기 감광막을 포토폴리머막인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학계.The hologram optical system of claim 1, wherein the photosensitive film is a photopolymer film. 간섭무늬에 의해 상이한 굴절률 패턴을 갖는 감광막으로 형성되고, 소정의 각도를 갖고 입사되는 광에 대해 상기 감광막에 대해 일정한 방향으로 광을 출력하는 홀로그램 광학소자;A hologram optical element formed of a photosensitive film having different refractive index patterns by an interference fringe, and outputting light in a predetermined direction with respect to the photosensitive film with respect to light incident at a predetermined angle; 상기 홀로그램 광학소자의 전면에 배치되고, 배경광을 입사하여 상기 홀로그램 광학소자에 의해 상기 일정한 방향으로 입사된 빛을 변조하여 일정한 방향으로 출력하는 반사형 LCD 패널을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널.Holographic optics, characterized in that it comprises a reflective LCD panel disposed on the front surface of the holographic optical element, the background light is incident to the holographic optical element to modulate the light incident in the predetermined direction and output in a predetermined direction. Reflective LCD panel with elements. 제3항에 있어서, 상기 감광막을 포토폴리머막인 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널.The reflective LCD panel with a holographic optical element according to claim 3, wherein the photosensitive film is a photopolymer film. 제3항에 있어서, 상기 홀로그램 광학소자는 상기 반사형 LCD 패널에 입사되는 광의 R(Red), G(Green), B(Blue) 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 동시에 갖는 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널.The hologram optical device of claim 3, wherein the holographic optical device simultaneously has different refractive index patterns for each of R (Red), G (Green), and B (Blue) wavelengths of light incident on the reflective LCD panel. Reflective LCD panel having a. 제3항에 있어서, 상기 홀로그램 광학소자는 상기 반사형 LCD 패널에 입사되는 광의 R, G, B 파장별로 각각 상이한 굴절율 패턴을 갖는 3장의 필름으로 구성되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 광학소자를 구비한 반사형 LCD 패널4. The holographic optical device of claim 3, wherein the holographic optical device comprises three films having different refractive index patterns for each of R, G, and B wavelengths of light incident on the reflective LCD panel. Type LCD panel
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