KR20190078892A - 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20190078892A KR1020170180646A KR20170180646A KR20190078892A KR 20190078892 A KR20190078892 A KR 20190078892A KR 1020170180646 A KR1020170180646 A KR 1020170180646A KR 20170180646 A KR20170180646 A KR 20170180646A KR 20190078892 A KR20190078892 A KR 20190078892A
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Abstract

본 발명은 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 위상 변조용 단일 패널의 공간 광 변조기 상에 하프 미러층 및 반사 편광판을 배치하여 인접한 두 화소 영역의 빛이 중첩되어 출광되도록 함으로써, 오정렬에 의한 불량을 방지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치{Holographic display device having a Spatial Light Modulator}
본 발명은 공간 광 변조기를 이용하여 홀로그램을 구현하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.
입체 영상은 광 분리 소자를 이용하여 시청자의 좌안 및 우안에 제공되는 영상을 분리하는 방식 및 전자적으로 생성된 홀로그램을 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)을 이용하여 재생하는 방식이 있다.
상기 공간 광 변조기를 이용한 방식은 빛의 간섭 현상을 이용하므로, 자연스러운 시차를 제공할 수 있다. 그러나, 상기 공간 광 변조기를 이용한 방식은 통과하는 빛의 세기 및 위상을 모두 변조하여야 하므로, 상기 공간 광 변조기를 이용하여 입체 영상을 구현하는 홀로그래픽 디스플레이 장치는 세기의 변조를 위한 공간 광 변조기 및 위상의 변조를 위한 공간 광 변조기를 모두 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 생산 비용이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 상기 세기의 변조를 위한 공간 광 변조기와 상기 위상의 변조를 위한 공간 광 변조기의 오정렬에 의한 편차가 크게 발생될 수 있다. 덧붙여, 상기 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 상기 세기의 변조를 위한 공간 광 변조기와 상기 위상의 변조를 위한 공간 광 변조기 사이의 거리에 따라 의도치 않은 시차(parallax)가 발생될 수 있다. 이에 따라, 상기 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 정렬에 대한 부담감이 높을 수 있다. 따라서, 상기 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 생산성이 크게 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단일 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공하는 것이다
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 앞서 언급한 과제로 한정되지 않는다. 여기서 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 광원 유닛을 포함한다. 광원 유닛 상에는 공간 광 변조기가 위치한다. 공간 광 변조기 상에는 전면 선형 편광판이 위치한다. 전면 선형 편광판 상에는 전면 1/4 파장판을 위치한다. 전면 1/4 파장판 상에는 배리어가 위치한다. 배리어 상에는 후면 1/4 파장판이 위치한다. 후면 1/4 파장판 상에는 반사 편광판이 위치한다. 전면 1/4 파장판은 제 1 편광 영역들 및 제 2 편광 영역들을 포함한다. 제 2 편광 영역들은 제 1 편광 영역들 사이에 위치한다. 배리어는 제 2 편광 영역들과 대응하는 반투과 영역들을 포함한다. 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 위상은 제 1 편광 영역들을 통과한 빛의 위상과 반대 방향으로 지연된다.
광원 유닛은 제 1 편광 영역들과 제 2 편광 영역들 사이의 경계면을 기준으로 비스듬히 진행하는 직진광을 방출할 수 있다.
제 1 편광 영역들을 통과한 빛은 반사 편광판 및 반투과 영역들에 의해 제 2 편광 영역들을 통과한 빛과 중첩될 수 있다.
후면 1/4 파장판을 통과한 빛의 위상은 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 위상과 동일한 방향으로 지연될 수 있다.
공간 광 변조기는 제 1 편광 영역들과 대응하는 제 1 화소 영역들 및 제 2 편광 영역들과 대응하는 제 2 화소 영역들을 포함할 수 있다. 제 2 화소 영역들의 크기는 제 1 화소 영역들의 크기와 동일할 수 있다.
각각의 화소 영역은 표시 영역 및 비표시 영역을 포함할 수 있다. 제 2 화소 영역의 표시 영역은 제 1 화소 영역의 표시 영역보다 작은 크기를 가질 수 있다.
배리어는 반투과 영역 내에 위치하는 하프 미러층을 포함할 수 있다.
배리어는 하프 미러층을 지지하는 투명 기판을 더 포함할 수 있다.
하프 미러층은 전면 1/4 파장판의 제 1 편광 영역들과 대응하는 영역을 포함할 수 있다.
반사 편광판 상에는 후면 선형 편광판이 위치할 수 있다. 후면 선형 편광판의 투과축은 반사 편광판의 투과축과 동일할 수 있다.
반사 편광판의 투과축은 전면 선형 편광판의 투과축과 수직할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 공간 광 변조기 상에 위치하는 하프 미러층 및 반사 편광판에 의해 인접한 화소 영역들을 통과한 빛이 중첩되어 출광될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 입체 영상의 구현을 위하여 단일 공간 광 변조기가 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 생산성 및 입체 영상의 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 공간 광 변조기의 제 1 화소 영역들 및 전면 1/4 파장판의 제 1 편광 영역들을 통과한 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면들이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 공간 광 변조기의 제 2 화소 영역들 및 전면 1/4 파장판의 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면들이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 공간 광 변조기의 화소 영역들을 나타낸 도면들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않도록 다른 형태로 구체화될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시된 부분들은 동일한 구성 요소들을 의미하며, 도면들에 있어서 층 또는 영역의 길이와 두께는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 덧붙여, 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소 "상"에 있다고 기재되는 경우, 상기 제 1 구성 요소가 상기 제 2 구성 요소와 직접 접촉하는 상측에 위치하는 것뿐만 아니라, 상기 제 1 구성 요소와 상기 제 2 구성 요소 사이에 제 3 구성 요소가 위치하는 경우도 포함한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위한 것으로, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서는 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소는 당업자의 편의에 따라 임의로 명명될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, "포함하다"　또는 "가지다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
(실시 예)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 공간 광 변조기(100), 광원 유닛(200), 하프 미러층(300), 전면 선형 편광판(400), 전면 1/4 파장판(510), 후면 1/4 파장판(520) 및 반사 편광판(600)을 포함할 수 있다.
상기 공간 광 변조기(100)는 구현하고자 하는 입체 영상의 정보에 따른 간섭 패턴으로 통과하는 광을 변조할 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 광 변조기(100)는 통과한 빛의 위상을 변조할 수 있다. 상기 공간 광 변조기(100)는 다수의 화소 영역들(PX1, PX2)을 포함할 수 있다. 각각의 화소 영역들(PX1, PX2)은 동일한 크기를 가질 수 있다.
상기 광원 유닛(200)은 상기 공간 광 변조기(100) 방향으로 직진광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 유닛(200)은 레이저와 같은 단파장의 광을 방출할 수 있다.
상기 하프 미러(300)는 상기 공간 광 변조기(100) 상에 위치할 수 있다. 상기 공간 광 변조기(100)에 의해 위상이 변조된 광은 상기 하프 미러(300) 방향으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 광 변조기(100)는 상기 광원 유닛(200)과 상기 하프 미러(300) 사이에 위치할 수 있다.
상기 하프 미러(300)는 입사하는 빛을 부분적으로 반사할 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)로 입사하는 빛은 절반 정도만 상기 하프 미러(300)를 통과할 수 있다. 상기 하프 미러(300)는 반투과 물질(semi-transimissive material)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)는 마그네슘(Mg), 은(Ag) 및 알루미늄(Al)과 같은 금속 박막을 포함할 수 있다.
상기 전면 선형 편광판(400)은 상기 공간 광 변조기(100)와 상기 하프 미러(300) 사이에 위치할 수 있다. 상기 공간 광 변조기(100)로부터 상기 하프 미러(300) 방향으로 진행하는 광은 상기 전면 선형 편광판(400)을 통과할 수 있다. 상기 전면 선형 편광판(400)은 제 1 방향의 투과축을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 광 변조기(100)로부터 상기 하프 미러(300) 방향으로 진행되는 광은 상기 전면 선형 편광판(400)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광될 수 있다.
상기 전면 1/4 파장판(510)은 상기 전면 선형 편광판(400)과 상기 하프 미러(300) 사이에 위치할 수 있다. 상기 전면 선형 편광판(400)을 통과한 광은 상기 전면 1/4 파장판(510)을 통과할 수 있다. 상기 전면 1/4 파장판(510)은 입사한 빛의 위상을 지연할 수 있다. 예를 들어, 상기 전면 1/4 파장판(510)을 통과한 빛은 원편광될 수 있다.
상기 전면 1/4 파장판(510)는 제 1 편광 영역들(PA1) 및 제 2 편광 영역들(PA2)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 편광 영역들(PA1) 및 상기 제 2 편광 영역들(PA2)은 상기 다수의 화소 영역과 대응될 수 있다. 예를 들어, 상기 공간 광 변조기(100)는 상기 제 1 편광 영역들(PA1)과 대응하는 제 1 화소 영역들(PX1) 및 상기 제 2 편광 영역들(PA2)과 대응하는 제 2 화소 영역들(PX2)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 편광 영역들(PA2)은 상기 제 1 편광 영역들(PA1) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 편광 영역들(PA1) 및 상기 제 2 편광 영역들(PA2)은 행방향으로 교차 배치될 수 있다. 상기 공간 광 변조기(100)의 상기 제 1 화소 영역들(PX1) 및 상기 제 2 화소 영역들(PX2)은 행방향으로 교대로 위치할 수 있다.
상기 제 2 편광 영역들(PA2)을 통과한 빛의 위상은 상기 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과한 빛의 위상과 반대 방향으로 지연될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 편광 영역들(PA1)은 입사한 빛의 위상을 λ/4만큼 지연할 수 있다. 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 제 1 편광 영역들(PA1)에 의해 우원 편광될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 편광 영역들(PA2)은 입사한 빛의 위상을 -λ/4만큼 지연할 수 있다. 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 제 2 편광 영역들(PA1)에 의해 좌원 편광될 수 있다.
상기 후면 1/4 파장판(520)은 상기 하프 미러(300) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)는 상기 전면 1/4 파장판(510)과 상기 후면 1/4 파장판(520) 사이에 위치할 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)은 입사한 빛의 위상을 지연할 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛은 원편광될 수 있다.
상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛의 위상은 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 2 편광 영역들(PA2)을 통과한 빛의 위상과 동일한 방향으로 지연될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 1/4 파장판(520)은 입사한 빛의 위상을 -λ/4만큼 지연할 수 있다. 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 1 편광 영역들(PA1)에 의해 우원 편광된 빛은 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛으로 변환될 수 있다.
상기 반사 편광판(600)은 상기 후면 1/4 파장판(520) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 1/4 파장판(520)은 상기 하프 미러(300)와 상기 반사 편광판(600) 사이에 위치할 수 있다. 상기 반사 편광판(600)은 특정 방향으로 선편광된 빛을 반사할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 편광판(600)은 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 반사할 수 있다. 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 선편광된 빛은 상기 반사 편광판(600)을 통과할 수 있다. 상기 반사 편광판(600)은 APF(Advanced Polarizing Film) 또는 DBEF(Dual Bright Enhanced Film)을 포함할 수 있다.
상기 반사 편광판(600) 상에는 후면 선형 편광판(700)이 위치할 수 있다. 상기 후면 선형 편광판(700)의 투과축은 상기 반사 편광판(600)의 투과축과 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 선형 편광판(700)은 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 차단할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 구현되는 입체 영상의 품질이 향상될 수 있다.
도 2a 내지 2i는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 공간 광 변조기의 제 1 화소 영역들 및 전면 1/4 파장판의 제 1 편광 영역들을 통과한 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면들이다. 도 3a 및 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 공간 광 변조기의 제 2 화소 영역들 및 전면 1/4 파장판의 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면들이다.
도 2a 내지 2i, 3a 및 3b를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광원 유닛(200)으로부터 방출된 빛의 이동 경로를 설명한다. 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 광원 유닛(200)으로 방출된 직진광은 공간 광 변조기(100)로 비스듬히 입사할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 유닛(200)으로 방출된 직진광은 상기 공간 광 변조기(100)의 상기 제 1 화소 영역들(PX1)과 상기 제 2 화소 영역들(PX2)의 경계면과 일정 경사각(θ)을 가질 수 있다. 상기 광원 유닛(100)은 전면 1/4 파장판(510)의 제 1 편광 영역들(PA1)과 제 2 편광 영역들(PA2) 사이의 경계면을 기준으로 비스듬히 진행하는 직진광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 유닛(100)으로부터 방출된 직진광은 행 방향을 비스듬히 진행될 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 공간 광 변조기(100)에 입사된 직진광은 상기 전면 선형 편광판(400)에 의해 제 1 방향으로 선편광될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 방향은 좌우 방향일 수 있다. 상기 전면 선형 편광판(400)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 전면 1/4 파장판(510) 방향으로 진행할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 전면 선형 편광판(400)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 1 편광 영역들(PA1)에 의해 우원 편광될 수 있다. 상기 제 1 편광 영역들(PA)에 의해 우원 편광된 빛은 상기 하프 미러(300) 방향으로 진행할 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 하프 미러(300)에 입사한 빛은 상기 하프 미러(300)에 의해 부분적으로 반사 및 투과될 수 있다. 상기 하프 미러(300)에 의해 반사된 빛은 상기 하프 미러(300)에 의해 반사되기 전과 동일한 편광 회전 방향을 가질 수 있다. 상기 하프 미러(300)에 의해 반사된 빛의 진행 방향은 상기 하프 미러(300)에 의해 반사되기 전과 반대 방향일 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)에 의해 상기 전면 1/4 파장판(510) 방향으로 반사된 빛은 좌원 편광된 빛일 수 있다.
상기 하프 미러(300)를 투과한 빛의 위상은 변화되지 않을 수 있다. 상기 하프 미러(300)를 통과한 빛은 상기 후면 1/4 파장판(520) 방향으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)를 통과하여 상기 후면 1/4 파장판(520)에 입사하는 빛은 우원 편광된 빛일 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 하프 미러(300)를 통과한 빛은 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 선편광될 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 선편광된 빛은 반사 편광판(600) 방향으로 진행할 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛의 위상은 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과한 빛의 위상과 반대 방향으로 지연될 수 있다. 예를 들어, 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과하여 상기 반사 편광판(600) 방향으로 진행하는 빛은 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛일 수 있다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 상기 반사 편광판(600)으로 입사한 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 반사 편광판(600)에 의해 상기 후면 1/4 파장판(520) 방향으로 반사될 수 있다.
도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사된 빛은 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과할 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛은 상기 하프 미러(300) 방향으로 진행할 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)은 상기 전면 1/4 파장판(510)과 반대 방향으로 빛의 위상을 지연하므로, 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛의 편광 회전 방향은 상기 전면 1/4 파장판(510)을 통과한 빛의 편광 회전 방향과 반대일 수 있다. 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사된 빛은 상기 광원 유닛(200)로부터 방출된 빛과 반대 방향으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사되어 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과한 빛은 우원 편광된 빛일 수 있다. 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사되어 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 우원 편광된 빛의 편광 회전 방향은 상기 공간 광 변조기(100)를 통과하여 상기 전면 1/4 파장판(510)에 의해 우원 편광된 빛의 편광 회전 방향과 반대 방향일 수 있다.
상기 광원 유닛(200)으로부터 방출된 빛은 비스듬히 진행되므로, 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과하여 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사된 빛은 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 2 편광 영역들(PA2) 방향으로 진행될 수 있다.
도 2h에 도시된 바와 같이, 상기 반사 편광판(600)에 의해 반사되어 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 우원 편광된 빛이 상기 하프 미러(300)에 의해 부분적으로 재반사될 수 있다. 상기 하프 미러(300)에 의해 반사된 빛은 위상이 반전될 수 있다. 예를 들어, 상기 하프 미러(300)에 의해 상기 후면 1/4 파장판(520) 방향으로 재반사되는 빛은 좌원 편광된 빛일 수 있다.
도 2i에 도시된 바와 같이, 상기 하프 미러(300)에 의해 재반사된 빛은 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과하여 상기 반사 편광판(600)에 재입사할 수 있다. 상기 하프 미러(300)에 의해 반사되어 상기 후면 1/4 파장판(520)에 입사하는 빛은 좌원 편광된 빛이므로, 상기 후면 1/4 파장판(520)을 통과하여 상기 반사 편광판(600)에 재입사하는 빛은 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 선편광된 빛일 수 있다. 상기 후면 1/4 파장판(520)에 의해 상기 제 2 방향으로 선편광된 빛은 상기 반사 편광판(600)을 통과할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 공간 광 변조기(100)의 상기 제 2 화소 영역들(PX2)을 통과한 빛은 상기 전면 선형 편광판(400)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광되고, 상기 전면 1/4 파장판(510)의 상기 제 2 편광 영역들(PA2)에 의해 좌원 편광될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 편광 영역들(PA2)에 의해 좌원 편광된 빛은 상기 하프 미러(300)를 부분적으로 통과하여 상기 후면 1/4 파장판(520) 방향으로 진행할 수 있다. 상기 하프 미러(300)를 투과한 빛의 위상은 변화되지 않으므로, 상기 제 2 편광 영역들(PA2)에 의해 좌원 편광된 빛은 위상의 변화 없이 상기 후면 1/4 파장판(520) 방향으로 진행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 상기 제 2 편광 영역들(PA2) 및 상기 하프 미러(300)를 통과한 빛이 상기 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과하여 상기 반사 편광판(600)과 상기 하프 미러(300)에 순서대로 반사된 빛과 중첩될 수 있다. 중첩되는 빛은 좌원 편광된 빛이므로, 상기 후면 1/4 파장판(520) 및 상기 반사 편광판(600)을 통과할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 하프 미러(300)와 상기 반사 편광판(600) 사이의 간격을 이용하여 중첩되는 지점에서 각 빛의 위상을 조절함으로써, 사용자에게 제공되는 빛의 진폭을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 세기의 변조를 위한 공간 광 변조기 없이, 위상의 변조를 위한 공간 광 변조기만으로 사용자에게 입체 영상을 제공할 수 있다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 단일 공간 광 변조기(100) 상에 전면 선형 편광판(400), 전면 1/4 파장판(510), 하프 미러(300), 후면 1/4 파장판(520) 및 반사 편광판(600)을 배치하되, 상기 전면 1/4 파장판(510)이 위상의 지연 방향이 반대인 제 1 편광 영역들(PA1) 및 제 2 편광 영역들(PA2)로 구분하여, 사용자에게 입체 영상을 제공할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 공간 광 변조기(100)의 정렬에 대한 부담 없이 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 생산성 및 입체 영상의 품질이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 공간 광 변조기(100)의 상기 제 1 화소 영역들(PX1)과 상기 제 2 화소 영역들(PX2)이 동일한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 영역들(PX1, PX2)은 각각 표시 영역(AA) 및 비표시 영역(NA)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 화소 영역(PX1)의 상기 표시 영역(AA)의 길이(d1)는 상기 제 2 화소 영역(PX2)의 상기 표시 영역(AA)의 길이(d2)와 동일할 수 있다. 상기 제 1 화소 영역(PX1)의 상기 비표시 영역(NA)은 상기 제 2 화소 영역(PX2)의 상기 비표시 영역(NA)과 동일한 크기를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 제 1 화소 영역들(PX1)의 표시 영역(AA)이 상기 제 2 화소 영역들(PX2)의 표시 영역(AA)과 다른 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 각 제 2 화소 영역(PX2)의 표시 영역(AA)이 각 제 1 화소 영역(PX1)의 표시 영역(AA)보다 작은 길이(d3)를 가질 수 있다. 또는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 각 제 1 화소 영역(PX1)의 표시 영역(AA)이 각 제 2 화소 영역(PX2)의 표시 영역(AA)보다 긴 길이(d4)를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과한 빛이 상기 하프 미러(300)에 의해 손실되는 진폭 및 세기를 보상할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 중첩하는 빛의 휘도 편차에 의한 특성 저하가 방지될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 상기 전면 1/4 파장판(510)과 상기 후면 1/4 파장판(520) 사이에 하프 미러층(300)이 위치하는 것으로 설명된다. 그러나, 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 전면 1/4 파장판(510)과 후면 1/4 파장판 사이에 투과 영역들(TA) 및 반투과 영역들(HM)을 포함하는 배리어(800)가 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 배리어(800)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 투명 기판(810) 상에 서로 이격된 하프 미러층(820)이 위치하는 구조일 수 있다. 상기 하프 미러층(820)은 상기 반투과 영역들(HM)과 중첩할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 상기 전면 1/4 파장판(510)의 제 1 편광 영역들(PA1)을 통과한 빛이 세기 또는 진폭의 손실 없이 상기 전면 1/4 파장판(510)의 제 2 편광 영역들(PA2)을 통과한 빛과 중첩될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치에서는 입체 영상의 품질이 효과적으로 향상될 수 있다.
100 : 공간 광 변조기 200 : 광원 유닛
300 : 하프 미러 400 : 전면 선형 편광판
510 : 전면 1/4 파장판 520 : 후면 1/4 파장판
600 : 반사 편광판

Claims (11)

  1. 광원 유닛 상에 위치하는 공간 광 변조기;
    상기 공간 광 변조기 상에 위치하는 전면 선형 편광판;
    상기 전면 선형 편광판 상에 위치하고, 제 1 편광 영역들 및 상기 제 1 편광 영역들 사이에 위치하는 제 2 편광 영역들을 포함하는 전면 1/4 파장판;
    상기 전면 1/4 파장판 상에 위치하고, 상기 제 2 편광 영역들과 대응하는 반투과 영역들을 포함하는 배리어;
    상기 배리어 상에 위치하는 후면 1/4 파장판; 및
    상기 후면 1/4 파장판 상에 위치하는 반사 편광판을 포함하되,
    상기 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 위상은 상기 제 1 편광 영역들을 통과한 빛의 위상과 반대 방향으로 지연되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 유닛은 상기 제 1 편광 영역들과 상기 제 2 편광 영역들 사이의 경계면을 기준으로 비스듬히 진행하는 직진광을 방출하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 영역들을 통과한 빛은 상기 반사 편광판 및 상기 배리어의 상기 반투과 영역들에 의해 상기 제 2 편광 영역들을 통과한 빛과 중첩되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 후면 1/4 파장판을 통과한 빛의 위상은 상기 제 2 편광 영역들을 통과한 빛의 위상과 동일한 방향으로 지연되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기는 상기 제 1 편광 영역들과 대응하는 제 1 화소 영역들 및 상기 제 2 편광 영역들과 대응하는 제 2 화소 영역들을 포함하되,
    상기 제 2 화소 영역들의 크기는 상기 제 1 화소 영역들의 크기와 동일한 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각각의 화소 영역은 표시 영역 및 비표시 영역을 포함하되,
    상기 제 2 화소 영역의 표시 영역은 상기 제 1 화소 영역의 표시 영역보다 작은 크기를 갖는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어는 상기 반투과 영역 내에 위치하는 하프 미러층을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배리어는 상기 하프 미러층을 지지하는 투명 기판을 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 하프 미러층은 상기 전면 1/4 파장판의 상기 제 1 편광 영역들과 대응하는 영역을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 편광판 상에 위치하는 후면 선형 편광판을 더 포함하되,
    상기 후면 선형 편광판의 투과축은 상기 반사 편광판의 투과축과 동일한 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 반사 편광판의 투과축은 상기 전면 선형 편광판의 투과축과 수직하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
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