KR20110034651A - 홀로그래픽 도광체를 구비한 조명장치 - Google Patents

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KR20110034651A
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refractive index
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러셀 웨인 그루흘케
클래런스 츄이
마렉 미엔코
강 수
이온 비타
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퀄컴 엠이엠스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

조명장치는 홀로그래픽 막(89) 및 점광원 등과 같은 광원(93)을 포함한다. 상기 점광원(93)은 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부에 위치되어 있고, 상기 홀로그래픽 막(89)의 가장자리부와 대면하는 발광면을 지닌다. 상기 홀로그래픽 막(89)은 회절성 굴절률 구조체로 형성된 홀로그램을 포함한다. 상기 회절성 굴절률 구조체의 밀도는 광원(93)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 광은 광원(93)으로부터 홀로그래픽 막(89)을 통해서, 예컨대, 전내부반사 등에 의해서 전파된다. 회절성 굴절률 구조체는 광의 방향을 전환시킴으로써, 해당 광을 소정의 방향으로 홀로그래픽 막(89)으로부터 전파시킨다. 몇몇 실시형태에서, 홀로그래픽 막(89)으로부터 전파 중인 광은 홀로그래픽 막(89)의 표면에 대해서 높은 굴일성을 지닌다.

Description

홀로그래픽 도광체를 구비한 조명장치{ILLUMINATION DEVICE WITH HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE}
관련출원에 대한 참조
본 출원은 미국 특허 가출원 제61/077,098호(출원일: 2008년 6월 30일)의 35 U.S.C. §119(c) 하의 우선권의 이득을 주장한다.
발명의 기술분야
본 발명은 일반적으로 조명장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 예를 들어, 디스플레이를 조명하기 위하여 광을 도광시키는 홀로그래픽 구조를 이용하는 조명장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이들 장치의 이용 및 제조방법에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems: MEMS)은 마이크로 기계 소자, 마이크로 작동기 및 마이크로 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 소자는 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 기타 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 유형은 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는데, 상기 1쌍의 도전판 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가 시 상대 운동을 할 수 있다. 특정 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 상기 고정층으로부터 공기 간극에 의해 분리된 금속 막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기에 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위하며, 기존의 제품들을 개선시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
몇몇 실시형태에서, 조명장치가 제공된다. 해당 조명장치는 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막을 포함한다. 해당 홀로그램은 복수개의 회절성 굴절률 구조체(diffractive refractive index structure)를 포함한다. 점광원은 홀로그래픽 막의 가장자리부(edge)에 배치된다. 상기 점광원의 발광면이 상기 가장자리부와 대면한다. 상기 회절성 굴절률 구조체의 밀도는 상기 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다.
몇몇 다른 실시형태에서, 디스플레이를 조명하기 위한 장치가 제공된다. 해당 장치에는 복수개의 회절성 굴절률 구조체를 지닌 홀로그래픽 막이 내부에 기록되어 있다. 상기 회절성 굴절률 구조체는 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 파장에서 우선적으로 광을 회절시키도록 구성되어 있다. 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부에는 광원이 배치되어 있다.
몇몇 다른 실시형태에서, 조명장치가 제공된다. 해당 조명장치는 광을 발생하고 해당 광을 평면체(planar body)를 통해 향하게 하는 제1수단; 및 상기 평면체의 표면으로부터 광을 균일하게 홀로그램으로 방향 변화시키기 위한 제2수단을 포함한다.
몇몇 다른 실시형태에서, 디스플레이를 조명하는 방법이 제공된다. 해당 방법은 홀로그래픽 막의 가장자리부에서 점광원을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 점광원으로부터의 광은 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부로 직접 투사되고, 해당 광은 상기 홀로그래픽 막을 통해 전파된다. 상기 광은 회절성 굴절률 구조체와 접촉하여 홀로그래픽 막의 주 면(major surface)으로부터 향하게 된다. 디스플레이의 화소를 향하여 방향변화된 광의 면적당 파워가 상기 홀로그래픽 막의 주 면에 대해서 실질적으로 균일하다.
몇몇 다른 실시형태에서, 표시장치(display device)를 제작하는 방법이 제공된다. 해당 방법은 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막을 제공하는 단계를 포함하되, 해당 홀로그램은 복수개의 회절성 굴절률 구조체를 포함한다. 상기 회절성 굴절률 구조체의 밀도는 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부에는 점광원이 부착되어 있다. 상기 점광원의 발광면은 상기 가장자리부와 대면하고, 상기 홀로그래픽 막에는 디스플레이가 부착되어 있다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동식 반사층이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동식 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장하는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대한 이동식 미러의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 한 세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이 내의 표시 데이터의 하나의 예시적인 프레임을 나타낸 도면;
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 신호 및 열방향 신호의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 8a는 표시장치의 일 실시형태의 단면도;
도 8b는 표시장치의 다른 실시형태의 단면도;
도 8c는 표시장치의 일 실시형태의 사시도;
도 8d는 표시장치의 다른 실시형태의 사시도;
도 9a는 도 8c의 표시장치의 평면도;
도 9b는 도 8d의 표시장치의 평면도;
도 10a 및 도 10b는 홀로그래픽 막의 평면도;
도 10c는 도 10a 및 도 10b의 구조체의 단면도;
도 11a는 홀로그래픽 막 및 관련된 지지 구조체의 단면도;
도 11b는 도 11a의 홀로그래픽 막 및 관련된 지지 구조체의 일 실시형태의 평면도;
도 11c는 도 11a의 홀로그래픽 막 및 관련된 지지 구조체의 다른 실시형태의 평면도.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 소정의 구체적인 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 이 설명에서는, 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표기된 도면을 참조하여 설명을 행한다. 각 실시형태는 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 화상을 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수 있다. 더욱 상세하게는, 각 실시형태는 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 플랫 패널 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어, 보석류에 대한 화상의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 다양한 전자 장치들로 구현되거나 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에 기재된 것과 마찬가지 구조체의 MEMS 장치는 또한 전자 전환(즉, 스위칭) 장치 등에서와 같은 디스플레이가 아닌 용도에도 이용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 몇몇 실시형태는 광원 및 홀로그래픽 광 "방향전환" 막(holographic light "turning" film)을 지니는 도광 패널을 포함하는 조명 시스템을 포함한다. 상기 광원은 점광원(예컨대, 발광 다이오드 (LED)) 또는 선광원일 수 있다. 상기 홀로그래픽 막은 회절성 굴절률(DRI: diffractive refractive index) 구조체를 지니는 홀로그램을 포함한다. 광원으로부터의 광은 상기 도광 패널 내로 주입되어, 해당 패널을 통해 전파되어 DRI 구조체와 접촉한다. 해당 DRI 구조체는, 예컨대, 패널로부터, 예컨대, 간섭계 변조기로 형성된 디스플레이로 광의 방향을 변화시킨다. 몇몇 실시형태에서, DRI 구조체의 밀도는 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 유리하게는, 상기 패널로부터 방향이 변화된 광의 플럭스가 해당 패널의 소망의 영역, 예컨대, 화소가 배치되어 있는 디스플레이의 활성 영역에 대응하는 영역에 걸쳐서 고도로 균일할 수 있다.
간섭계 MEMS 표시소자를 포함하는 하나의 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이 장치에 있어서, 화소들은 명 상태(혹은 밝은 상태)(bright state) 또는 암 상태(암흑 상태)(dark state)이다. 명("이완된" 또는 "열린") 상태에서, 표시소자는 입사되는 가시광의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 암("작동된" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사시키지 않는다. "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은, 실시형태에 따라서는 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색에서 우선적으로 반사시키도록 구성되어 흑색 및 백색에 부가해서 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학적 공동부(resonant optical cavity)를 형성한다. 일 실시형태에서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 지칭되는 제1위치에서, 이동식 반사층은 고정식 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치된다. 여기서 작동 위치라고도 지칭되는 제2위치에서, 이동식 반사층은 상기 고정식 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치된다. 이들 두 층에서 반사된 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학적 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동식 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에는 광학적 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동식 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 말하는 광학적 적층부(16a), (16b)(일괄해서 "광학적 적층부(16)"라 칭함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층과, 크롬과 같은 부분 반사층, 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학적 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분적으로 반사성인 층(즉, 부분 반사층)은 각종 금속, 반도체 및 유전체 등과 같이 부분적으로 반사성인 각종 재료로 형성될 수 있다. 상기 부분 반사층은 하나 이상의 재료의 층으로 형성될 수 있고, 이들 각 층은 단일 재료 혹은 재료들의 조합으로 형성될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학적 적층부(16)의 층들은 평행 스트립들(strips)로 패턴화되고, 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동식 반사층(14a), (14b)은 기둥부(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥부(18)의 상부면에 증착된 열들을 형성하는 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학적 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동식 반사층(14a), (14b)은 광학적 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리되게 된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다. 단, 도 1은 일정 척도로 그려져 있지 않을 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 기둥부(18)들 간의 간격은 10 내지 100㎛ 정도일 수 있는 한편, 간극(19)은 < 1000Å 정도일 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동식 반사층(14a)이 기계적으로 이완된 상태에서, 간극(19)이 이동식 반사층(14a)과 광학적 적층부(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위(전압)차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동식 반사층(14)은 변형이 일어나 광학적 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 작동 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학적 적층부(16) 내의 유전체 층(이 도면에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 간섭계 변조기들을 내장할 수 있는 전자 디바이스의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 해당 전자 디바이스는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM(등록상표), 펜티엄(Pentium)(등록상표), 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기와 같은 소정의 특수 목적의 마이크로프로세서, 또는 프로그래밍가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 당업계에 있어서 통상적인 바와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 통신하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이 혹은 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24)와 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선에 의해 표시된다. 단, 도 2는 명확화를 위해서 간섭계 변조기의 3×3 어레이를 예시하고 있지만, 디스플레이 어레이(30)는 매우 많은 수의 간섭계 변조기를 포함할 수 있고, 또한 열방향과 행방향에 있어서 상이한 개수의 간섭계 변조기를 구비(예를 들어, 행당 300 화소 × 열당 190 화소)할 수도 있다.
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대한 이동식 미러 위치 대 인가된 전압의 선도이다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 예시된 바와 같은 이들 디바이스의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 간섭계 변조기는, 예를 들어, 이완 상태에서 작동 상태로 이동식 층을 변형시키기 위해 10볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동식 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시형태에 있어서, 전압이 2볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동식 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 내지 7V의 전압의 범위가 있고, 여기서, 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적인 인가 전압의 창이 존재한다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창"(hysteresis window) 또는 "안정성 창"(stability window)이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 지니는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하도록 약 5볼트의 정상 상태 혹은 바이어스 전압차에 노출된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 내지 7볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건 하에서 도 1에 예시된 화소 설계가 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정식 반사층 및 이동식 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.
이하에 더욱 설명된 바와 같이, 전형적인 응용에 있어서, 화상의 프레임은 제1행의 소망의 세트의 작동 화소에 따라서 열방향 전극의 세트를 가로질러 데이터 신호의 세트(각각은 소정의 전압 레벨을 지님)를 전송함으로써 작성될 수 있다. 이어서, 행방향 펄스는 제1 행방향 전극에 인가되어, 데이터 신호의 세트에 대응하는 화소를 작동시킨다. 데이터 신호의 세트는 이어서 제2행의 소망의 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 다음에, 소정의 펄스가 제2행방향 전극에 인가되어, 데이터 신호에 따라서 제2행의 적절한 화소를 작동시킨다. 화소의 제1행은 제2행방향 펄스에 의해 영향받지 않고, 제1행방향 펄스 동안 설정된 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 생성하도록 순차적인 방식으로 일련의 전체적인 행에 대해서 반복될 수 있다. 일반적으로, 프레임은 초당 소정의 원하는 수의 프레임에서 이 과정을 계속해서 반복함으로써 새로운 화상 데이터로 갱신 및/또는 업데이트된다. 화상 프레임을 생성하도록 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 다양한 프로토콜이 이용될 수 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, 이들 -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5볼트 및 +5볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 행방향 신호 및 열방향 신호를 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이 내의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 바와 같이 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또, 행 및 열 작동을 수행시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전, 휴대용 미디어 플레이어 등과 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다.
표시장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.
예시적인 표시장치(40)의 디스플레이(30)는, 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 예시적 표시장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 통신할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 완화시킬 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 통신하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 신호가 안테나(43)를 거쳐서 예시적 표시장치(40)로부터 송신될 수 있게 한다.
대안적인 실시형태에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 화상 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스(즉, 화상 공급원(image source))로 대체될 수 있다. 예를 들어, 화상 공급원은 화상 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 화상 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 화상 공급원으로부터의 압축된 화상 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 화상 데이터(raw image data)로 또는 원천 화상 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 전송한다. 원천 데이터는 전형적으로 화상 내의 각각의 위치에서 화상 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 화상 특성들은 색깔, 채도 혹은 포화도(saturation) 및 계조 레벨(gray-scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 프로세서(21)는 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로제어기, CPU 또는 논리(로직) 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 송신하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 화상 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 화상 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 화상 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 전송한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 자립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 연관되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 프로세서(21) 내에 소프트웨어로서 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 내장될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러 번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.
일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 감압막 또는 감열막을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.
전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 공급원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 도료를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 내의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 몇몇 경우에, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 앞서 설명된 최적화 조건들은 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e(이하 간단히 일괄적으로 "도 7"이라 칭할 경우도 있음)는 이동식 반사층(14) 및 그의 지지 구조체의 5개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 각 간섭계 변조기의 이동식 반사층(14)은 정사각형 혹은 직사각형이며, 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 정사각형 혹은 직사각형이며, 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(deformable layer)(34)으로부터 매달려 있다. 이 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 이들 접속부(혹은 연결부)는 여기서는 지지 기둥부로도 칭해진다. 도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 간극부 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥부를 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥부는 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시형태는 도 7d에 나타낸 실시형태에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시형태의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거할 수 있다.
도 7에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 화상들은 투명한 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 부정적으로 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 예를 들어, 이러한 차단은 도 7e에서 버스 구조체(44)를 허용하며, 이것은 어드레싱 및 그 어드레싱으로부터 기인하는 이동 등과 같은, 상기 변조기의 전자기계 특성으로부터 해당 변조기의 광학적 특성을 분리시키는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시형태는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.
간섭계 변조기에 입사되 광은, 광학적 적층부(16)와 반사층(14) 사이의 거리에 따라서, 보강 혹은 소멸 간섭으로 인해 반사 혹은 흡수된다. 간섭계 변조기를 이용하는 디스플레이의 인지된 휘도 및 품질은, 그 광이 디스플레이에 화상을 생성하도록 반사되므로, 디스플레이에 입사되는 광에 의존한다. 낮은 주변광 조건 등과 같은 몇몇 상황에서, 조명 시스템은 디스플레이를 조명하여 화상을 생성하는데 이용될 수 있다.
도 8a는 디스플레이(81)에 인접하여 배치된 도광 패널(80)을 포함하는 조명 시스템을 포함하는 표시장치의 단면도이다. 해당 도광 패널(80)은 홀로그램이 기록된 홀로그래픽 광 방향전환 막(89)을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 상기 홀로그래픽 막(89)은 예시된 바와 같이 지지판(83)에 부착되어 해당 지지판에 의해 지지된다. 디스플레이(81)는 각종 표시소자, 예컨대, 복수개의 공간적 광 변조기, 간섭계 변조기, 액정 소자 등을 포함할 수 있고, 이들은 홀로그래픽 막(89)의 주 면에 평행하게 배열되어 있을 수 있다. 홀로그래픽 막(89)은 도광 패널(80)을 통해서 전파되는 광을 디스플레이(81) 내로 향하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 조명 시스템은 전면광(front light)이고, 디스플레이(81)로부터 반사된 광은 사용자를 향하여 도광 패널(80)을 통해서 그리고 해당 도광 패널로부터 전송된다. 디스플레이(81)는 몇몇 실시형태에서 디스플레이(30)(도 6a 및 도 6b)일 수 있다.
상기 홀로그래픽 막(89)은 홀로그램의 형성을 지원할 수 있고 또한 해당 막(89)을 통한 광의 전파를 지원할 수 있는 재료로 형성되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지판(83)은 또한 해당 판(83)을 통한 광의 전파를 지원할 수 있는 재료로 형성되어, 홀로그래픽 막(89)을 지지하도록 충분한 구조적 통합성을 지닌다. 예를 들어, 지지판(83)은 유리, 플라스틱 혹은 기타 투명한 재료로 형성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 지지판(83)은 홀로그래픽 막(89)에 직접 부착되고; 상기 판(83)과 홀로그래픽 막(89)은 예컨대 전내부반사(total internal reflection)를 통해서 광이 전파되는 단일 유닛을 형성한다. 다른 실시형태에서, 상기 판(83)은 전내부 반사를 위하여 해당 판(83)으로부터 홀로그래픽 막(89) 내로, 혹은 그 반대로의 광의 전파를 용이하게 하는 굴절률 정합층에 의해 홀로그래픽 막(89)에 결합된다.
몇몇 다른 실시형태에서, 상기 판(83)과 홀로그래픽 막(89)은 광학적으로 분리되어, 디스플레이를 향하여 방향전환된 광이 홀로그래픽 막(89)만을 통한 전내부반사에 의해 실질적으로 전파된다. 상기 판(83)과 홀로그래픽 막(89)은 이들 부분을 형성하는 재료의 굴절률차로 인해, 혹은 이들 부분 사이에 삽입된 굴절률 분리층(refractive index decoupling layer)으로 인해 광학적으로 분리될 수 있다. 굴절률 분리층은 상기 판(83)과 홀로그래픽 막(89) 사이에 광의 전파를 최소화하도록 해당 판(83) 및/또는 홀로그래픽 막(89)의 재료와는 충분히 상이한 굴절률을 지닐 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 8b를 참조하면, 몇몇 다른 실시형태에서, 홀로그래픽 막(89)은, 홀로그래픽 막(89)을 더욱 기계적으로 지지하고/하거나 보호하기 위하여, 두 지지판(83a), (83b) 사이에 배치되어 있다. 상기 판(83a)은 판(83b)과 유사한 재료로 형성되어 있을 수 있다. 상기 홀로그래픽 막(89)은, 도 8a를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 판(83a), (83b)으로부터 광학적으로 결합 혹은 분리될 수 있다. 몇몇 배열에서, 상기 홀로그래픽 막(89)은 판(83a), (83b) 중 하나에 결합되고, 판(83a), (83b) 중 다른 것과는 분리되어 있을 수 있다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 광은 라이트 바(light bar)(90)를 포함하는 광원에 의해 도광 패널 속으로 주입될 수 있다. 상기 라이트 바(90)는 광 이미터(92)로부터 광을 입수하기 위하여 제1단부(90a)를 지닌다. 상기 광 이미터(92)는, 다른 발광 장치도 가능하지만, 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 라이트 바(90)는 해당 라이트 바(90)의 길이를 따라 광의 전파를 지원하는 실질적으로 광학적으로 투과성인 재료를 포함한다. 광 이미터(92)로부터 방출된 광은 라이트 바(90) 속으로 전파된다. 해당 광은 예를 들어 측벽에서 전내부반사를 통해서 그 내로 도광되어, 공기 또는 다른 소정의 주위를 둘러싸는 유체 혹은 고형 매질과 간섭을 형성한다. 예를 들어, 라이트 바(90)가 도광 패널(80) 및 홀로그래픽 막(89)과 유사한 굴절률을 지니는 재료로 형성되어 있는 경우, 해당 라이트 바(90)는 해당 라이트 바(90) 내에서 전내부반사를 촉진시키도록 공기, 유체 혹은 고체 매질에 의해 패널(80)로부터 분리될 수 있다.
라이트 바(90)는, 적어도 하나의 측면, 예를 들어, 도광 패널(80)과는 실질적으로 반대쪽에 있는 측면(90b) 상에 방향전환 미세구조체(turning microstructure)를 포함한다. 상기 방향전환 미세구조체는 라이트 바(90)의 그 측면(90b) 상에 입사하는 광을 방향전환시켜, 그 광을 라이트 바(90)로부터(예컨대, 측면(90c)으로부터) 도광 패널(80) 속으로 향하게 하도록 구성되어 있다. 라이트 바(90)의 방향전환 미세구조체는 상기 도광 패널(80)을 향하여 입사광을 반사시키는 파세트(facet)(91a)를 지니는 복수개의 방향전환 특성부(turning feature)(91)를 포함한다. 도 8c에 도시된 상기 특성부(91)는 그 사이에 공간을 가지고 개략적으로 크기가 과장되어 도시되어 있는 것을 이해할 수 있을 것이다. 해당 특성부(91)의 크기, 형상, 밀도, 위치 등은 소망의 광 방향전환 효과를 얻도록 묘사된 것으로부터 다양할 수 있다.
상기 조명장치는 라이트 바(90)와 도광 패널(80) 사이에 커플링 광학소자(coupling optic)(도시 생략)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커플링 광학소자는 라이트 바(90)로부터 전파 중인 광의 색을 시준, 확대, 확산, 변화 등 시킬 수도 있다.
따라서, 광은 라이트 바(90)의 제2단부(90d)의 방향으로 제1단부(90a)로부터 이동하여, 제1단부(90a)를 향하여 재차 도로 반사될 수 있다. 그 통로를 따라서, 광은 인접한 도광 패널(80)을 향하여 방향전환될 수 있다. 도광 패널(80)은 방향전환 미세구조체에 의해 방향전환되어 라이트 바(90)로부터 향하게 된 광을 입수하도록 라이트 바(90)에 관하여 배치되어 있다.
도 8d를 참조하면, 바람직한 실시형태에서, 광원은 점광원(93)일 수 있고, 이것은 조명 시스템, 표시장치 및 그들의 제작을 간단화하기 위한 이점을 지닌다. 점광원(93)은 발광 다이오드 (LED) 혹은 기타 발광 장치일 수 있다. 예시된 실시형태에서, 점광원(93)은 도광 패널(80)의 가장자리부, 예컨대, 모서리부에 배치되어 있다. 점광원(93)의 발광면(94)은 패널(80)의 가장자리부와 대면한다. 광은 발광면(94)으로부터 점광원(93)을 빠져나가는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 점광원(93)은, 도광 패널(80)의 평면 상에, 도광 패널(80)을 통해서 광을 주입하기에 충분한 소정 범위의 각도에 걸쳐서 광을 분산시킨다. 다른 실시형태에서, 점광원(93)이 도광 패널(80) 내로 광의 소정의 주입을 위해 충분한 각도 범위에 걸쳐서 광이 분산되는지의 여부에 따라서, 점광원(93)은 도광 패널(80)의 모서리부 이외의 다른 개소에 위치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 180° 원호에 걸쳐서 광을 분산시키는 점광원(93)은 예컨대 패널(80)의 가장자리부 내의 노치부에 위치되어 있을 수도 있다.
도 8d를 계속 참조하면, 도광 패널(80)은 지지판(83)과 홀로그래픽 막(89)을 포함하며, 이들은 디스플레이(81)와 대면하여 배치된다. 위에서 논의된 바와같이, 도광 패널(80)은, 예컨대, 지지판과 홀로그래픽 막(89) 사이에 홀로그래픽 막(89), 및/또는 굴절률 결합 혹은 분리층을 샌드위치시키도록, 추가의 지지판을 구비할 수 있다.
광원, 예컨대, 점광원(93)(도 8d)에 의해 도광 패널(80) 내로 주입된 후, 패널(80)을 통해 전파 중인 광은 패널(80) 내에 형성된 회절성 굴절률(DRI) 구조체에 의해 디스플레이(81)(도 8a 내지 도 8d)를 향하여 방향을 바꾼다.
DRI 구조체는 소정의 광 방향전환 특성을 달성하도록 각종 패턴으로 홀로그래픽 막(89) 위에 분포될 수 있다. 면적당 파워의 균일성이 디스플레이(81)를 균일하게 조명하는 많은 용도에 있어서 요망되는 것은 이해할 수 있을 것이다. DRI 구조체는 면적 당 파워의 양호한 균일성을 달성하도록 배열되어 있을 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 디스플레이(81) 쪽으로 향하는 광의 면적 당 파워는 디스플레이(81)에 해당하는 홀로그래픽 막(89)의 영역에 대해서 실질적으로 균일하다. 소정의 실시형태에서, 디스플레이의 화소에 대응하는 홀로그래픽 막의 전체 면적에 걸쳐서, 면적 당 방향변화된 광의 최소 대 최대 플러스의 비는 0.20 이상이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, DRI 구조체의 밀도는 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 도 9a를 참조하면, 단위 면적 당 DRI 구조체의 개수는 선광원(90)에 직접 인접한 홀로그래픽 막의 가장자리부로부터의 거리가 증가함에 따라 증가한다. 도 9b를 참조하면, 단위 면적 당 DRI 구조체의 개수는 점광원(93)으로부터의 거리에 따라 증가한다. DRI 구조체 밀도의 증가는 도 9a 및 도 9b에서 음영 밀도로 개략적으로 표시되어 있다.
몇몇 실시형태에서, DRI 구조체의 다양한 밀도는 단위 면적 당 방향변화된 광의 플럭스를 디스플레이(81)에 대응하는 홀로그래픽 막(89)의 영역에 대해서 고도로 균일하게 할 수 있다(도 8a 내지 도 8d). 광이 도광 패널(80)을 통해 전파됨에 따라, 소정량의 광이 DRI 구조체와 접촉하여, 패널(80)로부터 방향변화된다. 이와 같이 해서, 패널(80)을 통해 전파 중인 나머지 양의 광은, 더 많은 광이 DRI 구조체와의 접촉에 의해 방향이 변화되므로, 광원으로의 거리에 따라 저감된다. 패널(80)을 통해 전파 중인 광의 감소된 양을 보상하기 위하여, DRI 구조체의 밀도는 광원으로부터의 거리에 따라 증가할 수 있다.
DRI 구조체의 밀도가 도광 패널(80)의 추출 효율과 관련되는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 해당 추출 효율은 패널(80) 내에 계속 전파되는 광량과 비교해서 패널(80)로부터 향하게 된 광량의 척도이다. 광원으로부터의 거리가 증가함에 따른 DRI 구조체의 밀도의 증가로 인해, 상기 추출 효율은 광원으로부터 떨어질수록 높고, 광원에 가까울수록 감소한다. 일반적으로, 패널(80)을 통한 광의 전파를 촉진시키기 위하여, 추출 효율은 낮다. 몇몇 실시형태에서, 추출 효율은 약 50% 이하 혹은 약 40% 이하이다. 이와 같이 해서, 패널(80)을 통해 전파 중인 광의 약 50% 이하 혹은 약 40% 이하가 패널(80)로부터 향하게 된다.
패널(80) 내의 DRI 구조체의 밀도는 패널(80)의 단위 체적 당 DRI 구조체가 점유하는 체적을 의미하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 주어진 체적에서의 단일의 대형 DRI 구조체 혹은 복수개의 소형의 DRI 구조체는 동일한 밀도를 지닐 수 있다. 이와 같이 해서, 상기 밀도는, 예컨대, 체적 당 DRI 구조체의 크기 및/또는 개수의 변화로 인해 변화될 수 있다.
DRI 구조체는 홀로그램의 요소이고, 홀로그래픽 막 내의 홀로그램을 기록함으로써 형성된다. 홀로그램은 당업계에 공지된 각종 방법에 의해 기록될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 홀로그래픽 막(88)은 기록을 위하여 제공된다. 예시된 바와 같이, 홀로그래픽 막(88)은 지지판(83)에 부착되어 제공될 수 있다. 다른 실시형태에서, 홀로그래픽 막(88)은 홀로그램의 기록 후 지지판(83)에 부착될 수 있다.
본 명세서의 설명을 쉽게 하기 위하여 "막"(film)이란 용어가 이용되고 있지만, 홀로그래픽 막(88), (89)(도 8a 내지 도 9b)은 재료의 시트 혹은 단일 층 이외의 다른 각종 3차원 형상을 상정할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 막(88), (89)은 홀로그램을 형성하고 매질을 통한 광의 전파를 지원할 수 있는 능력을 지니는 1종 이상의 재료로 형성될 수 있다. 홀로그래픽 막(88), (89)용의 재료의 예로는 다이크로메이트 젤라틴, 포토폴리머막, 은 할로겐화물 에멀젼 및 당업계에 공지된 기타 재료를 들 수 있다.
도 10a 내지 도 10c를 계속 참조하면, 홀로그램은 홀로그래픽 막(88)에 기록되어 홀로그래픽 막(89)을 형성하며(도 8a 내지 도 9b), 이것은 그 안에 기록된 홀로그램을 지닌다. 다수의 레이저빔이 두 주된 방향으로부터 홀로그래픽 막(88)으로 향하게 된다. 제1세트의 레이저빔은 해당 막의 가장자리부로부터 홀로그래픽 막(88) 내로 향하게 되고, 제2세트의 레이저 빔이 홀로그래픽 막(88)의 주 면 상에 입사된다.
제1세트의 레이저빔의 방향과 입사는 나중에 광원으로부터 홀로그래픽 막(88) 속으로 향하게 될 광의 방향과 입사에 상당한다. 몇몇 실시형태에서, 도 10a를 참조하면, 레이저빔은 가장자리부(95) 상에 입사되고, 그 중 선광원으로부터의 광이 나중에 막(88) 속으로 주입될 것이다. 몇몇 다른 실시형태에서, 도 10b를 참조하면, 레이저빔은 가장자리부(92) 상에 입사되고, 그 중 점광원으로부터의 광은 나중에 막(88) 속으로 주입될 것이다.
제2세트의 레이저빔은 홀로그래픽 막(88)의 주 면 상으로 향하고 광원으로부터 홀로그래픽 막(89) 밖으로 방향변화된 광의 소정의 방향과 위치에 상당한다(도 8a 내지 도 9b). 몇몇 실시형태에서, 도 10c를 참조하면, 제2세트의 레이저빔은 홀로그래픽 막(88)에 대해서 실질적으로 수직으로, 또한 해당 법선에 대해서 약 A로부터 약 B까지의 각도 범위에서 향하게 된다. 몇몇 실시형태에서, 각도 A와 B는 동일하고 30°이하 또는 약 15°이하이다. 소정의 실시형태에서, A로부터 B까지의 각도 범위는 홀로그래픽 막(89)에 의해 방향전환된 광에 의해 조명될 디스플레이에 대해서 소정의 시야각에 해당한다. 예를 들어, 얻어지는 DRI 구조체는 홀로그래픽 막(89)의 주 면에 대한 법선에 대해서 측정된 바와 같이 약 ±30°이하 혹은 약 ±15°이하의 각도에 걸쳐서 뻗어 있는 원뿔에서 해당 주 면으로부터 광을 향하게 할 수 있다. 광의 비교적 좁은 원뿔은, 홀로그래픽 막(89)으로부터 방향변화된 광이 보다 좁은 범위에 걸쳐서 집중되므로, 디스플레이(81)의 인지된 휘도에 유익할 수 있다. 또한, 몇몇 적용에 있어서, 광의 비교적 좁은 원뿔은, 해당 좁은 원뿔이 디스플레이(81)의 시야각을 제한하므로, 사적인 편의를 위해 바람직할 수 있다.
홀로그래픽 막(89)에 의해 조명된 디스플레이는 상이한 색을 표시하는 화소를 지니는 컬러 디스플레이일 수 있다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 기록된 DRI 구조체는 이들 화소에 의해 표시된 색에 대응하는 광의 방향을 전환시키도록 설계되어 있다. 예를 들어, 화소는, 각종 색을 형성하는 이들 색의 상이한 조합과 함께 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 광을 표시할 수 있다. 그 결과, DRI 구조체는 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 파장에서 우선적으로 광을 회절시키도록 형성되어 있을 수 있다. 이것은, 예컨대, 제1위치에서 홀로그래픽 막의 선택된 위치의 조명을 허용하는 개구부를 지니는 마스크를 이용하여, 해당 마스크를 다른 위치, 예컨대, 제2 및 제3위치로 이동시킴으로써 달성될 수 있는 한편, 홀로그래픽 막을 광에 노광시키면서 상기 마스크가 각 위치에 있어서 상이한 바람직한 파장 혹은 색, 예컨대, 적색, 녹색 및 청색을 전환하기 위한 영역 혹은 "화소"를 형성한다. 각 위치에서, 홀로그래픽 막은 상이한 파장, 즉, 화소가 전환되도록 요망되는 광의 색에 대응하도록 채택된 레이저 광의 파장의 레이저 광에 노광될 수 있다. 레이저 광은 홀로그래픽 막에 실질적으로 수직으로 배향된 레이저빔을 포함한다. 또한, 실질적으로 정상의(normal) 레이저빔과 동일한 파장을 지닐 수 있는 2차 빔은 디스플레이를 조명하기 위한 나중에 설치된 광원으로부터의 광의 소망의 각도 및 방향과 동일한 각도 및 방향에서 홀로그래픽 막 속으로 향하게 된다. 화소 영역은 중첩되지 않고 횡방향으로 분리되어 있을 수 있다. 이와 같이 해서, 화소처리된(혹은 모자이크 처리된)(pixilated) 홀로그래픽 막이 형성될 수 있고, 각 화소는 특정 색을 우선적으로 방향전환시킨다. 다른 실시형태에서, 상이한 파장 범위를 지니는 레이저빔이 홀로그래픽 막으로 동시에 향하여 소정 파장의 광을 우선적으로 방향전환시키는 DRI 구조체를 동시에 형성시킬 수 있다.
다른 배열에서, 레이저 광의 파장은 일정하게 유지될 수 있고, 홀로그래픽 막은 DRI 구조체를 형성하는 데 이용되는 레이저 광의 빔 간의 각도를 변화시킴으로써 상이한 파장의 광을 방향전환시킬 수 있다. 이러한 배열은, 다른 경우라면 DRI 구조체를 형성하는 데 이용될 수도 있었던 레이저광의 모든 파장에 응답하지 않는 홀로그래픽 기록 재료에서 소망의 DRI 구조체를 형성하도록 적용될 수 있다. 유리하게는, 상기 홀로그래픽 재료가 응답하는 레이저 광의 파장이 DRI 구조체를 형성하는 데 이용될 수 있고, 이때 레이저 광의 빔 간의 각도는 소망의 파장의 광에서 광의 방향전환을 달성하기 위해 필요에 따라 변화된다.
도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 밀도를 지니는 DRI 구조체가 형성될 수 있다. 이 밀도 변화는 복수의 레이저 혹은 차광 구조체(96)를 지니는 마스크를 이용하는 홀로그램 기록 동안 달성될 수 있다. 차광 구조체(96)의 밀도는 광원으로부터의 직선 거리의 증가에 따라 감소된다. 그 결과, 더 많은 레이저 광이 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 마스크를 통해서 그리고 홀로그래픽 막(88) 상에 허용됨으로써, 해당 거리의 증가에 따라 보다 높은 밀도의 DRI 구조체를 형성한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 차광 구조체(96)의 밀도는 가장자리부(92)에 대한 거리에 따라서 감소할 수 있고, 이때 선광원은 홀로그래픽 막(88)과 쌍을 이루게 된다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 차광 구조체(96)의 밀도는 가장자리부(92)에 대한 거리에 따라 감소될 수 있고, 이때 점광원은 홀로그래픽 막(88)과 쌍을 이루게 된다. 기록 후, 차광 구조체(96)는 DRI 구조체가 없는 홀로그래픽 막 내의 영역에 상당한다.
차광 구조체(96) 및 막(88)의 상대적인 크기는 예시를 용이하게 하기 위하여 과장되어 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시형태에서, 차광 구조체(96)는 광의 방향전환의 균일성을 용이하게 하기 위하여 작게 되어 있다. 차광 구조체(96)는 직사각형 형상 등과 같은 규칙적인 형상을 지닐 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 차광 구조체는 다른 형상을 지닐 수 있거나, 혹은 형상 및/또는 크기가 다양할 수 있다.
홀로그램의 기록 후, 광원, 예컨대, 선광원 혹은 점광원(90), (93)은 몇몇 실시형태에서 홀로그래픽 막(89)에 부착되어 있다(도 8a 내지 도 9b). 디스플레이(81)는 또한 홀로그래픽 막(89)에 부착되고, 이에 따라, 몇몇 실시형태에서는 막(89)을 포함하는 조명 시스템을 구비한 표시장치를 형성한다.
본 발명은 소정의 실시형태 및 실시예의 본문에 개시되어 있지만, 당업자에게는 본 발명이 구체적으로 개시된 실시형태를 넘어 다른 대안적인 실시형태 및/또는 본 발명의 용도 및 명백한 변경 및 그의 등가물에까지 확대되는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 또, 본 발명의 수개의 변형예가 상세히 표시되고 설명되어 있지만, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 변경도 본 명세서의 개시 내용에 의거해서 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 각 실시형태의 구체적인 특성 및 측면들의 다양한 조합 혹은 서브조합이 행해질 수 있고, 이것은 또한 본 발명의 범위 내인 것으로 상정된다. 또, 개시된 실시형태의 각종 특성 및 측면들은 개시된 본 발명의 다양한 모드를 형성하기 위하여 서로 조합되거나 대체될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위에서 설명된 특별히 개시된 실시형태에 의해 제한되지 않고 단지 이하의 특허청구범위에 의해서만 결정되도록 의도되어 있다.

Claims (34)

  1. 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막(holographic film)을 포함하되,
    상기 홀로그램은 복수개의 회절성 굴절률 구조체(diffractive refractive index structure)를 포함하고, 상기 홀로그래픽 막은, 점광원의 발광면이 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부(edge)와 대면하도록, 해당 가장자리부에 배치된 점광원과 결합되도록 구성되어 있으며,
    상기 회절성 굴절률 구조체의 밀도는 상기 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 것인 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막은 상기 회절성 굴절률 구조체가 없는 복수개의 규칙적으로 정형화된 영역(regularly shaped area)을 포함하며, 상기 규칙적으로 정형화된 영역의 밀도는 상기 광원에 대한 거리가 증가함에 따라 감소하는 것인 조명장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 규칙적으로 정형화된 영역은 직사각 형상을 지니는 것인 조명장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회절성 굴절률 구조체는 상기 광원으로부터의 광을 회절시키도록 구성되고, 회절된 광선은 상기 홀로그래픽 막의 주 면(major surface)에 수직인 선에 대해서 측정한 경우 ±30° 이하의 각도로 해당 주 면으로부터 전파되는 것인 조명장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 각도는 ±15° 이하인 것인 조명장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 회절성 굴절률 구조체는 약 50% 이하의 추출 효율을 지니는 것인 조명장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막의 모서리부에 위치되어, 해당 모서리부로부터만 상기 홀로그래픽 막 속으로 광을 향하게 하도록 구성된 광원을 추가로 포함하는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드인 것인 조명장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회절성 굴절률 구조체는 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 파장에서 주로 광을 회절시키도록 구성된 것인 조명장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막은 유리판에 부착되고, 상기 홀로그래픽 막과 유리판 사이에 굴절률 정합층이 배치되어 있는 것인 조명장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막은 유리판에 부착되고, 상기 홀로그래픽 막과 유리판 사이에 굴절률 분리층(refractive index decoupling layer)이 배치되어 있는 것인 조명장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막의 주 면과 평행하게 부착된 복수개의 간섭계 변조기(interferometric modulator)를 추가로 포함하는 조명장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회절성 굴절률 구조체는 중첩하지 않는 횡방향으로 인접한 화소들의 3세트로 그룹화되고, 각 화소 세트는 다른 화소 세트에 의해 우선적으로 방향전환된 광과는 다른 색에 대응하는 광을 우선적으로 방향전환시키는 것인 조명장치.
  14. 광을 발생하고 해당 광을 평면체(planar body)를 통해 향하게 하는 제1수단; 및
    상기 평면체의 표면으로부터 광을 균일하게 홀로그래픽으로 방향 변화시키기 위한 제2수단을 포함하는 조명장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2수단은 복수개의 회절성 굴절률 구조체를 포함하는 홀로그램을 포함하고, 상기 홀로그램은 상기 평면체 내에 기록되어 있는 것인 조명장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1수단은 발광 다이오드를 포함하는 것인 조명장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 발광 다이오드는 상기 홀로그래픽 막의 모서리에 위치되어 있는 것인 조명장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 평면체를 통해서 화상을 표시하는 제3수단을 추가로 포함하는 조명장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제3수단은 복수개의 간섭계 변조기를 포함하되, 해당 간섭계 변조기는 화소를 형성하는 것인 조명장치.
  20. 제1항에 있어서,
    디스플레이(display);
    상기 디스플레이와 통신하도록 구성된 동시에, 화상 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하도록 구성된 메모리 장치를 추가로 포함하는 조명장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 하나의 신호를 전송하도록 구성된 드라이버 회로를 추가로 포함하는 조명장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 화상 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하도록 구성된 제어기를 추가로 포함하는 조명장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 화상 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 화상 공급원 모듈(image source module)을 추가로 포함하는 조명장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 화상 공급원 모듈은 수신기, 트랜스시버 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것인 조명장치.
  25. 제20항에 있어서, 입력 데이터를 수신하여 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된 입력 장치를 추가로 포함하는 조명장치.
  26. 홀로그래픽 막의 가장자리부에서 점광원을 제공하는 단계;
    상기 점광원으로부터 상기 홀로그래픽 막의 가장자리부로 직접 광을 투사시키는 단계로서, 상기 광은 상기 홀로그래픽 막을 통해 전파되는 것인 투사단계; 및
    상기 홀로그래픽 막의 주 면으로부터 광을 향하게 하기 위하여 상기 광을 회절성 굴절률 구조체와 접촉시키는 단계를 포함하되,
    디스플레이의 화소를 향하여 방향변화된 광의 면적당 파워가 상기 홀로그래픽 막의 주 면에 대해서 실질적으로 균일한 것인 디스플레이의 조명방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 디스플레이의 화소에 대응하는 상기 홀로그래픽 막의 전체 면적에 대해서, 면적당 방향변화된 광의 최소 플럭스 대 최대 플럭스의 비는 0.20 이상인 것인 디스플레이의 조명방법.
  28. 표시장치를 제작하는 방법으로서,
    홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막을 제공하는 단계;
    상기 홀로그래픽 막의 가장자리부에 점광원을 부착시키는 단계; 및
    상기 홀로그래픽 막에 디스플레이를 부착시키는 단계를 포함하되,
    상기 홀로그램은 복수개의 회절성 굴절률 구조체를 포함하고,
    상기 점광원의 광방출면은 상기 가장자리부와 대면하며,
    상기 회절성 굴절률 구조체의 밀도는 상기 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 것인 표시장치의 제작방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막을 제공하는 단계는
    상기 홀로그래픽 막에 실질적으로 수직으로 향하는 제1레이저빔에 홀로그래픽 막을 노광시키는 단계; 및
    상기 홀로그래픽 막을 제2레이저빔에 동시에 노광시키는 단계를 포함하되,
    상기 제2레이저빔은 상기 광원으로부터의 광의 특정된 각도 및 방향과 동일한 각도 및 방향에서 홀로그래픽 막으로 향하는 것인 표시장치의 제작방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 홀로그래픽 막에 인접한 복수개의 차광 구조체를 제공하는 단계를 추가로 포함하되, 해당 차광 구조체는 상기 제1레이저빔으로부터 상기 홀로그래픽 막의 일부 영역을 차광하고, 상기 차광 구조체의 선형 밀도는 상기 광원의 특정된 배치로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하는 것인 표시장치의 제작방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 막을 제공하는 단계는
    복수개의 개구를 포함하는 마스크를 통해서 상기 홀로그래픽 막을 제1레이저빔으로 노광시키는 단계;
    상기 마스크를 제2위치로 이전시키는 단계;
    상기 제2위치에서 상기 마스크를 통해서 상기 홀로그래픽 막을 제2레이저막으로 노광시키는 단계;
    상기 마스크를 제3위치로 이전시키는 단계; 및
    상기 제3위치에서 상기 마스크를 통해서 상기 홀로그래픽 막을 제3레이저빔으로 노광시키는 단계를 포함하고,
    상기 홀로그래픽 막을 상기 제1, 제2 및 제3레이저빔으로 노광시키는 각 단계는 상기 광원으로부터의 광의 특정된 각도 및 방향과 동일한 각도 및 방향에서 상기 홀로그래픽 막으로 향하는 2차 레이저빔(secondary laser beam)으로 상기 홀로그래픽 막을 동시에 노광시키는 것인 표시장치의 제작방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3레이저빔은 상이한 색에 대응하는 파장을 지니는 것인 표시장치의 제작방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 2차 레이저의 파장은 상기 제1, 제2 및 제3레이저빔의 파장에 따라 변화하며,
    상기 2차 레이저빔은 상기 제1레이저빔으로 상기 홀로그래픽 막을 노광하는 동안에 해당 제1레이저빔의 파장과 실질적으로 동일하고,
    상기 2차 레이저빔의 파장은 상기 제2레이저빔으로 상기 홀로그래픽 막을 노광하는 동안에 해당 제2레이저빔의 파장과 실질적으로 동일하며,
    상기 2차 레이저빔의 파장은 상기 제3레이저빔으로 상기 홀로그래픽 막을 노광하는 동안에 해당 제3레이저빔의 파장과 실질적으로 동일한 것인 표시장치의 제작방법.
  34. 제28항에 기재된 방법에 의해 제작된 표시장치.
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