KR20200132568A - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20200132568A
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최칠성
송훈
안중권
이홍석
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삼성전자주식회사
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Abstract

백라이트 유닛은 가간섭성의 광을 제공하는 광원, 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 도광판, 도광판 상의 서로 다른 영역에 배치되어, 광원으로부터의 광을 순차적으로 회절시켜 도광판 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확장되도록 하는 복수 개의 회절 격자(예를 들어, 제1 입력 격자, 제2 입력 격자, 제3 입력 격자) 및 확대된 빔폭의 광을 도광판 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 회절 격자(예를 들어, 출력 격자)를 포함할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치{Backlight unit and holographic display apparatus including the same}
본 개시는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.
3차원 영상을 구현하는 방식으로서 안경 방식과 무안경 방식이 널리 상용화되어 사용되고 있다. 안경 방식에는 편광 안경 방식과 셔터 안경 방식이 있으며, 무안경 방식에는 렌티큘러 방식과 패럴랙스 배리어 방식이 있다. 이러한 방식들은 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점 수의 증가에 한계가 있을 뿐만 아니라, 뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하지 않아서 시청자로 하여금 피로감을 느끼게 한다.
뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 방식으로서, 최근 홀로그래픽 디스플레이 방식이 점차 실용화되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이 방식은, 원본 물체로부터 반사된 물체광 및 참조광을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램 패턴에 참조광을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 현재 실용화되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 방식은 원본 물체를 직접 노광하여 홀로그램 패턴을 얻기 보다는 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 공간 광 변조기에 제공하는 방식을 활용한다. 입력된 CGH 신호에 따라 공간 광 변조기가 홀로그램 패턴을 형성하여 참조광을 회절시킴으로써 3차원 영상이 생성될 수 있다.
본 개시는 홀로그래픽 디스플레이에 적용되는 백라이트 유닛을 소형화하고자 한다.
본 개시는 백라이트 유닛에 의해 홀로그래픽 디스플레이에서 발생하는 간섭성 줄무늬를 제거하고자 한다.
일 실시예는,
가간섭성의 광을 제공하는 광원, 상기 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 도광판, 상기 도광판 상에 마련되고, 상기 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 제1 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제1 입력 격자, 상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 입력 격자를 거쳐 상기 제1 방향으로 진행된 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제2 입력 격자, 상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 도광판 내부에서 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제3 입력 격자 및 상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제3 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 상기 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 출력 격자를 포함하는 백라이트 유닛을 제공한다.
상기 제1 입력 격자, 상기 제2 입력 격자, 상기 제3 입력 격자 및 상기 출력 격자는 상기 도광판의 출광면 상에 마련될 수 있다.
상기 제2 입력 격자의 면적은 상기 제1 입력 격자의 면적보다 클 수 있다.
상기 제2 입력 격자는 상기 제1 입력 격자로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다.
상기 제3 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이는 상기 제2 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이보다 길 수 있다.
상기 출력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이는 상기 제3 입력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이보다 길 수 있다.
상기 광원은 제1 광원 및 상기 제1 광원으로부터의 광과 다른 편광의 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 상기 도광판 상에 마련되는 제4 입력 격자 및 제5 입력 격자를 더 포함하며, 상기 제1 광원은 상기 제1 입력 격자를 향해 광을 조사하고, 상기 제2 광원은 상기 제4 입력 격자를 향해 광을 조사하도록 배치될 수 있다.
상기 제4 입력 격자는 상기 도광판 상에 마련되고 상기 제2 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 제4 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성되고, 상기 제5 입력 격자는 상기 제3 입력 격자를 사이에 두고 상기 제2 입력 격자와 대칭되는 위치에 마련되며, 상기 제4 입력 격자를 거쳐 상기 제4 방향으로 진행된 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제4 방향과 다른 제5 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성되며, 상기 제3 입력 격자는 상기 제5 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 도광판 내부에서 상기 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성될 수 있다.
상기 도광판은 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 마련된 제3' 입력 격자를 더 포함하며, 상기 제3' 입력 격자는 상기 제2 광원으로부터의 광은 투과시키고, 상기 제1 광원으로부터의 광은 회절시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 출력 격자를 지나온 광을 회절시켜, 다시 상기 출력 격자로 진행시키도록 구성되는 리사이클 격자를 더 포함할 수 있다.
상기 도광판은 제1 층, 제2 층 및 제3 층을 포함하고, 상기 제2 층은 제1 층과 제3 층 중 적어도 어느 하나와 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
다른 일 실시예는,
가간섭성의 광을 제공하는 광원, 상기 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 제1 도광판, 상기 제1 도광판 상에 마련되고, 상기 광원으로부터의 광이 상기 제1 도광판 내부에서 전반사되며 제1 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제1 입력 격자, 상기 제1 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 입력 격자를 거쳐 상기 제1 방향으로 진행된 광을 상기 제1 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제1 출력 격자, 상기 제1 도광판 상에 마련되며, 상기 제1 출력 격자로부터의 광이 입사되는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 제2 도광판, 상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 출력 격자로부터의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제2 입력 격자, 상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제3 입력 격자 및 상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제3 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 상기 제2 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제2 출력 격자를 포함하는 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
상기 제1 입력 격자 및 상기 제1 출력 격자는 상기 제1 도광판의 출광면에 마련되고, 상기 제2 입력 격자, 상기 제3 입력 격자 및 상기 제2 출력 격자는 상기 제2 도광판의 출광면에 마련될 수 있다.
상기 제1 출력 격자의 면적은 상기 제1 입력 격자의 면적보다 클 수 있다.
상기 제3 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이는 상기 제2 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이보다 길 수 있다.
상기 제2 출력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이는 상기 제3 입력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이보다 길 수 있다.
상기 광원은 상기 제1 광원 및 상기 제1 광원으로부터의 광과 다른 편광의 광을 방출하는 제2 광원을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 제2 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하고, 상기 제2 도광판의 상기 입광면 상에 마련되어 상기 제1 도광판과 이격되어 형성되는 제3 도광판, 상기 제3 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 광원으로부터의 광이 상기 제3 도광판 내부에서 전반사되며 제4 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제4 입력 격자, 상기 제3 도광판 상에 마련되고, 상기 제4 입력 격자를 거쳐 상기 제4 방향으로 진행된 광을 상기 제3 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제3 출력 격자 및 상기 제3 입력 격자를 사이에 두고 상기 제2 입력 격자와 대칭되는 위치에 마련되며, 상기 제3 출력 격자로부터의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제4 방향과 다른 제5 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제5 입력 격자 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광원은 상기 제1 입력 격자를 향해 광을 조사하며, 상기 제2 광원은 상기 제4 입력 격자를 향해 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
상기 제3 입력 격자는 상기 제5 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 상기 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다.
다른 일 실시예는,
제1 광원과 제1 도광판을 포함하고, 상기 제1 도광판 상에는 상기 제1 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제1 입력 격자 및 상기 제1 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 상기 제1 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제1 출력 격자가 마련된, 제1 백라이트 유닛 및 상기 제1 광원과 다른 파장의 광을 방출하는 제2 광원과 제2 도광판을 포함하고, 상기 제2 도광판 상에는 상기 제2 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제2 입력 격자 및 상기 제2 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 상기 제2 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제2 출력 격자가 마련된 제2 백라이트 유닛을 포함하는 백라이트 유닛 패키지를 제공한다.
다른 일 실시예는,
상기 백라이트 유닛 패키지 및 상기 백라이트 유닛 패키지로부터의 광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 생성하는 공간 광 변조기를 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
본 개시는 간섭성의 면광원을 생성할 수 있는 복수 개의 회절 격자를 하나의 도광판 상에 마련함으로써 홀로그래픽 디스플레이에 적용되는 백라이트 유닛을 소형화할 수 있다.
본 개시는 백라이트 유닛에 포함되는 좌안용 영상 및 우안용 영상을 독립적인 두 개의 광원을 이용하여 형성함으로서, 홀로그래픽 디스플레이에서 발생하는 간섭성 줄무늬를 제거할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 사시도이다.
도 2은 도 1의 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 자른 단면을 도시한 것이다.
도 4는 도 1의 광원으로부터의 광의 특성을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자 및 출력 격자의 예시적인 구조를 도시한 측단면도이다.
도 6은 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자 및 출력 격자의 예시적인 구조를 도시한 측단면도이다.
도 7은 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자 및 출력 격자의 예시적인 구조를 도시한 측단면도이다.
도 8은 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자 및 출력 격자의 예시적인 구조를 도시한 측단면도이다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 10은 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 평면도이다.
도 11은 도 10의 A-A'선을 따라 자른 단면을 도시한 것이다.
도 12는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 사시도이다.
도 13은 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 14는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 사시도이다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛을 간략하게 도시한 사시도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 패키지를 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이를 간략하게 도시한 측단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 조명 장치 및 이를 포함하는 전자 장치에 대해 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 조명 장치 및 이를 포함하는 전자 장치은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1000)을 간략하게 도시한 사시도이다. 도 2은 도 1의 백라이트 유닛(1000)을 간략하게 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 백라이트 유닛(1000)은 가간섭성의 광을 제공하는 광원(100), 광원(100)으로부터의 광이 입사하는 입광면(200a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(200b)을 포함하는 도광판(200), 도광판(200) 상의 서로 다른 영역에 배치되어(예를 들어, 시계방향으로 배치), 광원(100)으로부터의 광을 순차적으로 회절시켜 도광판(200) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확장되도록 하는 복수 개의 회절 격자(예를 들어, 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500)) 및 확대된 빔폭의 광을 도광판(200) 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 회절 격자(예를 들어, 출력 격자(600))를 포함할 수 있다.
광원(100)은 가간섭성(coherent) 광을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광원(100)은 높은 간섭성을 갖는 광을 발생시키는 레이저 다이오드(laser didode)를 포함할 수 있다. 그러나, 어느 정도의 공간 간섭성(spatial coherence)을 가지고 있다면 공간 광 변조기에 의해 회절 및 변조되어 간섭성을 가질 수 있기 때문에, 어느 정도의 공간 간섭성을 갖는 빛을 방출한다면 다른 광원도 사용이 가능하다.
도광판(200)은 광원(100)으로부터 입사된 광(L1)이 진행하여 차원이 변경된 광(L2)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 입사된 광이 점광(spot light)일 때, 도광판(200)은 점광을 면광(surface light)으로 변경하여 출력할 수 있다. 도광판(200)의 두께는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도광판(200)은 0.1mm 내지 10mm의 두께를 가질 수 있다. 도광판(200)의 두께가 두꺼워질수록, 출력 격자(600)의 평균 출력 효휼이 증가할 수 있다. 출력 효율이란 도광판(200) 내부에서의 광의 세기 대비 출력 격자(600)를 통해 도광판(200) 외부로 출력되는 광의 세기를 의미한다. 또한, 평균 출력 효율이란 출력 격자(600) 전체 지점에서의 출력 효율의 평균을 의미한다.
전술한 바와 같이, 광원(200)으로부터의 광은 도광판(200) 내부를 진행하면서 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500) 및 출력 격자(600)에 의해 그 빔폭이 확대되어 도광판(200) 외부로 출력될 수 있다. 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500) 및 출력 격자(600)는 도광판(200)의 출광면(200b) 상에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500)는 입광면(200a) 상에 마련될 수도 있다.
제1 입력 격자(300)는 도광판(200) 상에 마련되고, 광원(100)으로부터의 광이 도광판(200) 내부에서 전반사되며 제1 방향(-X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 제1 입력 격자(300)는 광원(100)으로부터의 점광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다.
제2 입력 격자(400)는 도광판(200) 상에 제1 입력 격자(300)로부터 제1 방향(-X축 방향)으로 이격되어 마련되고, 제1 입력 격자(300)를 거쳐 제1 방향으로 진행된 광이 도광판(200) 내부에서 전반사되며 제1 방향과 다른 제2 방향(Y축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 제2 입력 격자(400)의 면적은 제1 입력 격자(300)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 입력 격자(400)는 제1 입력 격자(300)로부터 제1 방향으로 진행하면서 확대된 빔폭의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제2 입력 격자(400)는 제1 입력 격자(300)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 입력 격자(400)에 의해 회절된 광은 평행광일 수 있다.
제3 입력 격자(500)는 도광판(200) 상에 제2 입력 격자(400)로부터 제2 방향으로 이격되어 마련되고, 제2 입력 격자(400)를 거쳐 도광판(200) 내부를 진행하며 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 도광판(200) 내부에서 제2 방향과 다른 제3 방향(X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 제3 입력 격자(500)의 면적은 제2 입력 격자(400)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 입력 격자(500)의 제2 방향으로의 길이는 제2 입력 격자(400)의 제2 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제2 입력 격자(400)에 의해 회절된 광의 일부는 제3 입력 격자(500)의 제2 방향으로 나란한 복수의 지점(예를 들어, a1, b1, c1)에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 제3 방향으로 회절될 수 있다. 이에 따라, 제2 입력 격자(400)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 제3 입력 격자(500)의 면적만큼 확대되어 제3 방향으로 진행할 수 있다. 도 1에는 복수의 지점(a1, b1, c1)이 소정의 거리만큼 이격되어 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 복수의 지점(a1, b1, c1)은 광이 전반사하는 과정에서 제3 입력 격자(500)에 입사하는 지점을 의미한다.
출력 격자(600)는 도광판(200) 상에 제3 입력 격자(500)로부터 제3 방향으로 이격되어 마련되고, 제3 입력 격자(500)를 거쳐 도광판(200) 내부를 진행하며 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 도광판(200)의 외부를 향하는 방향(Z축 방향)으로 회절시켜 출력할 수 있다. 출력 격자(600)의 출력 효율은 제3 방향으로 갈수록 증가할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도광판(300)의 두께가 증가할수록 출력 격자(600)의 평균 출력 효율은 증가할 수 있다. 이에 따라, 도광판(300)의 두께가 증가할수록 출력 격자(600)의 최소 출력 효율이 증가할 수 있다. 출력 격자(600)의 면적은 제3 입력 격자(500)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 출력 격자(600)의 제3 방향으로의 길이는 제3 입력 격자(500)의 제3 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제3 입력 격자(500)에 의해 회절된 광의 일부는 출력 격자(600)의 제3 방향으로 나란한 복수의 지점에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 도광판(200) 외부를 향하는 방향으로 회절되어 출력될 수 있다. 이에 따라, 제3 입력 격자(500)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 출력 격자(600)의 면적만큼 확대되어 도광판(200) 외부로 출력될 수 있다. 출력된 광(L2)는 큰 하나의 화살표로 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 출력된 광(L2)을 나타내는 큰 화살표는 출력 격자(600)의 복수의 지점에서 출력되는 광의 집합을 의미한다.도 2를 참조하면, 광원(200)으로부터의 광의 빔폭을 확대시키기 위하여 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500) 및 출력 격자(600)가 시계 방향으로 순서대로 배치될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 입력 격자(300), 제2 입력 격자(400), 제3 입력 격자(500) 및 출력 격자(600)가 반시계 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 A-A'선을 따라 자른 단면을 도시한 것이다. 도 4는 도 1의 광원(100)으로부터의 광의 특성을 보여주는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 광원(100)으로부터의 광이 도광판(200)을 투과하여 제1 입력 격자(300)에 입사될 수 있다. 제1 입력 격자(300)는 광원(100)으로부터의 광을 회절시켜 도광판(200) 내부에서 전반사되며 제1 방향(-X축 방향)으로 진행하도록 할 수 있다. 예를 들어, 광원(100)으로부터의 광은 제1 입력 격자(300)에 의해 회절되어 제2 입력 격자(400)를 향해 진행할 수 있다. 이 경우, 제1 입력 격자(300)는 광원(100)으로부터의 광의 일부만을 회절시킬 수 있다. 이 때, 빔의 중심과 가까운 광만을 회절시키는 것을 플랫-토핑(flat topping)이라 할 수 있다. 플랫-토핑에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. 또한, 제1 입력 격자(300)에 의해 회절된 광은 제2 입력 격자(400)를 향해 진행하면서 그 빔폭이 증가할 수 있다.
도 4를 참조하면, 광원(100)으로부터의 광은 빔의 중심(r=0인 지점)에서 멀어질수록 광의 세기(intensity)가 약해지는 특성을 가지는 가우시안 빔일 수 있다. 제1 입력 격자(300)는 빔의 중심과 가까운 광만을 회절시키도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 입력 격자(300)에 의해 회절되는 광의 세기 산포는 비교적 낮을 수 있다. 이와 같이 제1 입력 격자(300)가 광원(100)으로부터의 광 중, 세기의 산포가 비교적 낮은 구간(FT)의 광만을 회절시키는 것을 플랫-토핑(flat-topping)이라 할 수 있다. 제1 입력 격자(300)에 의해 플랫-토핑된 광은 빔의 중심으로부터의 거리와 무관하게 세기가 일정할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)의 예시적인 구조를 도시한 측단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)는 회절 효율이 0.405인 표면 격자(surface grating)일 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)는 회절 효율이 0.811인 표면 격자일 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)는 회절 효율이 0.949인 표면 격자일 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)는 회절 효율이 0.987인 표면 격자일 수 있다.
회절 효율이 높은 표면 격자를 이용할수록, 도 1의 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 출력 격자(600)에 의해 회절되는 광의 광량이 증가할 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 5 내지 도 8에는 제1 내지 제3 입력 격자(300, 400, 500) 및 제1 출력 격자(600)에 적용될 수 있는 예시적인 구조로서 다양한 표면 격자가 도시되어 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 격자들은 입사되는 파의 위상의 원하는 변화를 일으키고 이에 따라 파면 형상을 변화시켜 광에 대해 발산, 수렴, 콜리메이팅 등의 작용을 하는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 격자들은 볼륨 격자를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 격자들은 다양한 회절 패턴을 나타낼 수 있고, 이를 위해 격자들은 물리적인 요철 패턴을 가지는 릴리프-위상(relief-phase) 격자로 이루어질 수 있다. 릴리프-위상 격자는 표면 프로파일을 조절하여 다양한 광의 변화를 유도할 수 있다. 또는, 원하는 회절 패턴을 나타내기 위해, 격자들은 광을 회절시키는 간섭 패턴이 기록된 홀로그램으로 구현될 수도 있다. 또는, 상기 격자들에는 입사파의 위상 변화가 굴절률 변화에 의해 확보되는 모두 수단, 예를 들어, 액정 및 중합체 등의 물질이 사용될 수 있다. 상술한 격자들은 리소그래피(lithography), 홀로그래픽 기록(holographic recording)과 같은 공지된 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
도 9는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1001)을 간략하게 도시한 측단면도이다. 도 9의 백라이트 유닛(1001)의 구성은 도광판(201)을 제외하면 도 1의 백라이트 유닛(1000)의 구성과 동일할 수 있다. 도 9를 설명함에 있어, 도 1과 중복되는 내용은 생략한다. 이하, 도 9를 참조하여 도광판(201)의 구체적인 구조에 대해 설명한다.
도 9를 참조하면, 도광판(201)은 2개 이상의 층을 포함할 수 있다. 2개 이상의 층은 광을 내부 반사를 통해 도광시키는 층을 나타낼 수 있다.
도광판(201)의 2개 이상의 층은 광의 반사율과 투과율의 비율을 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 층 중 이웃하는 두 층이 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 도광판(201)은 제1 층(211), 제2 층(221) 및 제3 층(231)을 포함하고, 제2 층(221)은 제1 층(211)과 제3 층(231) 중 적어도 어느 하나와 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 층(211)과 제2 층(221)이 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다.
제1 층(211)과 제2 층(221)의 굴절률 차가 0.2 이상일 수 있다. 또한, 제1 층(211)의 굴절률이 제2 층(221)의 굴절률보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 층(211)과 제2 층(221)이 각각 1.2 내지 2.0 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 제1 층(211)과 제2 층(221)이 400-2000nm 범위의 광을 투과시키는 레진(resin) 또는 글라스로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제2 층(221)과 제3 층(231)이 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 제2 층(221)과 제3 층(231)의 굴절률 차가 0.2 이상일 수 있다. 또한, 제2 층(221)의 굴절률이 제3 층(231)의 굴절률보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 층(221)과 제3 층(231)이 각각 1.2 내지 2.0 범위의 굴절률을 가질 수 있다. 제2 층(221)과 제3 층(231)이 400-2000nm 범위의 광을 투과시키는 레진(resin) 또는 글라스로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 층(211)과 제3 층(231)은 서로 다른 굴절률을 가지거나 같은 굴절률을 가질 수 있다. 제2 층(221)은 제1 층(211)과 제3 층(221)을 결합하기 위한 접착층일 수 있다. 예를 들어, 제2 층(221)은 제1 층(211) 및 제3 층(231) 중 적어도 하나와 같은 굴절률을 가질 수 있다.
한편, 도광판(201)의 층들(211, 221, 231)의 굴절률 차이에 의해서 광의 투과율이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제3 층(231)과 제2 층(221)의 굴절률 차에 의해 제3 층(231)과 제2 층(221) 사이의 투과율이 결정될 수 있다. 투과된 광은 제1 층(211)까지 진행한 후에 도광되고, 제1 층(211)의 바닥면에서 다시 전반사하여 출력 격자(601)를 향해 진행할 수 있다. 또한, 제1 층(211)과 제2 층(221)의 계면에서 반사된 광은 출력 격자(601)를 향해 진행할 수 있다. 이처럼, 제1 층(211)과 제2 층(221)의 계면에서 반사 및 투과에 의해 분할된 광이 각각 제1 층(211) 및 제3 층(231)에서 도광된 후, 출력 격자(601)에 의해 출력될 수 있다.
예를 들어, 제2 층(221)은 다이크로익(dichroic) 코팅층일 수 있다. 다이크로익 코팅층은 제3 입력 격자(501)로부터의 광을 특정 각도에 따라 투과 및 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 코팅층은 제3 입력 격자(501)로부터의 광의 10%는 반사시키고, 90%는 투과시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 다이크로익 코팅층의 투과 및 반사율은 설계에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
도광판(201)이 하나의 층으로 이루어진 경우 도광판(201)을 통해 출력된 광에는 띠무늬가 형성될 수 있다. 입력 광의 사이즈 고정, 빔 스티어링으로 인한 도광 각도 변화로 인해 띠무늬(stripe)가 발생될 수 있다. 그런데, 도 9의 실시예에서와 같이 도광판(201)을 2개 이상의 층으로 구성한 경우, 광이 분할되는 회수를 조절하여 띠무늬를 줄일 수 있다.
도 10은 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1002)을 간략하게 도시한 평면도이다. 도 11은 도 10의 A-A'선을 따라 자른 단면을 도시한 것이다..
도 10의 백라이트 유닛(1002)은 리사이클 격자(702)를 제외하면 도 1의 백라이트 유닛(1000)과 동일할 수 있다. 도 10 및 도 11을 설명함에 있어, 도 1과 중복되는 내용은 생략한다. 이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 리사이클 격자(702)에 대해 설명한다.
도 10을 참조하면, 리사이클 격자(702)는 출력 격자(602)를 사이에 두고 제3 입력 격자(502)와 이격되어 형성될 수 있다. 리사이클 격자(702)는 출력 격자(602)를 지나온 광을 회절시켜, 다시 출력 격자(602)로 진행시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 리사이클 격자(702)는 제3 입력 격자(502)에 의해 회절되어 도광판(202) 내부에서 제3 방향(X축 방향)으로 진행하며 출력 격자(602)를 거친 광을, 도광판 내부에서 전반사하는 방향으로 회절시켜 다시 출력 격자로 향하게 하도록 구성될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(1002)의 도광판(202)이 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 층을 포함할 수 있고, 이에 따라, 출력된 광의 띄무늬가 최소화될 수 있다는 것은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
도 11을 참조하면, 제3 입력 격자(502)는 광을 회절시켜 도광판(202) 내부를 전반사하며 제3 방향(X축 방향)으로 진행하도록 할 수 있다. 제3 방향으로 진행하는 광의 일부는 출력 격자(602)에 의해서 도광판(202)의 외부를 향하는 방향으로 회절되어 출력될 수 있다. 출력되지 않은 광의 일부는 계속 도광판(202)내부에서 전반사하며 제3 방향으로 진행할 수 있다. 출력 격자(602)를 지난 광은 출력 격자(602)로부터 제3 방향으로 이격되어 형성된 리사이클 격자(702)에 입사할 수 있다. 리사이클 격자(702)는 입사된 광을 회절시켜 도광판(202) 내부에서 전반사하며 다시 출력 격자(602)를 향해 진행하도록 할 수 있다. 리사이클 격자(702)에 의해 회절된 광의 일부는 출력 격자(602)에 의해서 도광판(202)의 외부를 향하는 방향으로 회절되어 출력될 수 있다. 이와 같이, 출력 격자(602)에 의해 1차적으로 출력되지 못한 광이 리사이클 격자(702)에 의해 다시 출력 격자(602)로 보내져 출력 격자(602)에 의해 2차적으로 출력됨으로써, 광 손실을 줄어들 수 있다.
도 12는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1003)을 간략하게 도시한 사시도이다. 도 12의 백라이트 유닛(1003)은 제2 광원(113), 제4 입력 격자(803), 제5 입력 격자(903)를 제외하고는 도 1의 백라이트 유닛(1000)과 동일한 구성을 포함할 수 있다. 이하, 도 1의 백라이트 유닛(1000)과 다른 점을 중심으로 도 12의 백라이트 유닛(1003)에 대해 설명한다.
도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(1003)은 가간섭성의 광을 제공하는 제2 광원(113), 제2 광원(113)으로부터의 광이 입사하는 입광면(203a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(203b)을 포함하는 도광판(203), 도광판(203) 상의 서로 다른 영역에 배치되어, 제2 광원(203)으로부터의 광을 순차적으로 회절시켜 도광판(203) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확장되도록 하는 복수 개의 회절 격자(예를 들어, 제3 입력 격자(503), 제4 입력 격자(803), 제5 입력 격자(903)) 및 확대된 빔폭의 광을 도광판(203) 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 회절 격자(예를 들어, 출력 격자(603))를 포함할 수 있다.
제2 광원(113)은 제1 광원(103)으로부터의 광과 다른 편광을 가지는 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(103)으로부터의 광은 제1 편광의 광이 방출되고, 제2 광원(113)으로부터의 광은 제2 편광이 광이 방출될 수 있다. 제1 광원(103)은 우안용 영상을 생성하는 광원일 수 있고, 제2 광원(113)은 좌안용 영상을 생성하는 광원일 수 있다. 제1 광원(103)이 제1 입력 격자(303)를 향해 광을 조사하도록 구성되는 것과 달리, 제2 광원(113)은 제4 입력 격자(803)을 향해 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
제4 입력 격자(803)는 도광판(203) 상에 마련되고, 제2 광원(113)으로부터의 광이 도광판(203) 내부에서 전반사되며 제4 방향(-X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이 때, 제4 방향은 도 1의 제1 방향과 평행한 방향일 수 있다. 제4 입력 격자(803)는 출력 격자(603)을 사이에 두고, 제1 입력 격자(303)와 대칭되는 위치에 마련될 수 있다. 제4 입력 격자(803)는 제2 광원(113)으로부터의 점광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다.
제5 입력 격자(903)는 도광판(203) 상에 제4 입력 격자(803)로부터 제4 방향으로 이격되어 마련되고, 제4 입력 격자(803)를 거쳐 제4 방향으로 진행된 광이 도광판(203) 내부에서 전반사되며 제4 방향과 다른 제5 방향(-Y축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이 때, 제5 방향은 도 1의 제2 방향과 반대 방향일 수 있다. 제5 입력 격자(903)는 제3 입력 격자(503)을 사이에 두고, 제2 입력 격자(403)와 대칭되는 위치에 마련될 수 있다. 제5 입력 격자(903)의 면적은 제4 입력 격자(803)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제5 입력 격자(903)는 제4 입력 격자(803)로부터 제4 방향으로 진행하면서 확대된 빔폭의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제5 입력 격자(903)는 제4 입력 격자(803)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제5 입력 격자(903)에 의해 회절된 광은 평행광일 수 있다.
제3 입력 격자(503)는 도광판(203) 상에 제5 입력 격자(903)로부터 제5 방향으로 이격되어 마련되고, 제5 입력 격자(903)를 거쳐 도광판(203) 내부를 진행하며 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 도광판(203) 내부에서 제5 방향과 다른 제3 방향(X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이와 같이, 제3 입력 격자(503)는 제2 입력 격자(403)로부터의 광뿐만 아니라, 제5 입력 격자(903)로부터의 광도 제3 방향으로 진행하도록 회절시킬 수 있다. 제3 입력 격자(503)의 면적은 제5 입력 격자(903)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 입력 격자(503)의 제5 방향으로의 길이는 제5 입력 격자(903)의 제5 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제5 입력 격자(903)에 의해 회절된 광의 일부는 제3 입력 격자(503)의 제5 방향으로 나란한 복수의 지점(예를 들어, a2, b2, c2)에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 제3 방향으로 회절될 수 있다. 이에 따라, 제5 입력 격자(903)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 제3 입력 격자(503)의 면적만큼 확대되어 제3 방향으로 진행할 수 있다. 도 12에는 복수의 지점(a2, b2, c2)이 소정의 거리만큼 이격되어 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 복수의 지점(a2, b2, c2)은 광이 전반사하는 과정에서 제3 입력 격자(503)에 입사하는 지점을 의미한다.
도 12의 실시예와 달리, 하나의 광원만을 이용하여 좌안용 영상 및 우안용 영상을 생성하게 되면, 영상 생성과정에서 광의 간섭으로 인하여, 간섭형 줄무늬가 형성될 수 있다. 이러한 줄무늬는 영상의 화질을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이, 좌안용 영상 및 우안용 영상을 서로 다른 제1 및 제2 광원(103, 113)으로 생성하면, 광의 간섭을 최소화하여 간섭형 줄무늬가 형성되는 것을 억제시킬 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(1003)의 도광판(203)이 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 층을 포함할 수 있고, 이에 따라, 출력된 광의 띄무늬가 최소화될 수 있다는 것은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
나아가, 백라이트 유닛(1003)이 출력 격자(603)에 의해 1차적으로 출력되지 못한 광을 다시 출력 격자(603)로 보내어 출력 격자(603)에 의해 2차적으로 출력 될 수 있게 하여, 광 손실을 줄이는 리사이클 격자를 포함할 수 있음은 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같다.
도 13은 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1004)을 간략하게 도시한 측단면도이다. 도 13의 백라이트 유닛(1004)는 제3' 입력 격자(514), 도광판(204)을 제외하고는 도 12의 백라이트 유닛(1003)과 동일한 구성을 포함할 수 있다. 이하, 도 12의 백라이트 유닛(1003)과 다른 점을 중심으로 도 13의 백라이트 유닛(1004)에 대해 설명한다.
도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(1004)은 제1 층(214) 및 제2 층(224)을 포함하는 도광판(204), 제1 층(214) 및 제2 층(224) 사이에 마련된 제3' 입력 격자(514) 및 제2 층(224) 상에 마련된 제3 입력 격자(504)를 포함할 수 있다.
도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 입력 격자(404)는 제1 광원(미도시)으로부터의 광을 회절시켜 도광판(204)내부에서 전반사되어 제2 방향(Y축방향)으로 진행시키도록 구성될 수 있다. 제2 입력 격자(404)에 의해 회절된 광은 제2 층(224)을 지나 제1 층(214)의 바닥면에서 전반사되어 제3' 입력 격자(514)로 입사될 수 있다. 제3' 입력 격자(514)로 입사된 광의 일부는 전반사되어 제2 방향으로 계속 진행할 수 있고, 다른 일부는 회절되어 도광판(204) 내부에서 전반사되어 제3 방향(X축방향)으로 진행될 수 있다. 이 경우, 제3' 입력 격자(514)는 제1 광원(미도시)으로부터의 제1 편광의 광을 투과시키지 못하도록 설계될 수 있고, 이로 인해, 제2 입력 격자(404)로부터의 광은 제3' 입력 격자(514)를 투과하지 못 할 수 있다. 이로 인해, 제2 입력 격자(404)로부터의 광은 제1 층(214)의 바닥면에서 전반사된 이후에는 제2 층(224) 내부에서 진행하지 못할 수 있다.
또한, 도 12를 참조하여 설명한 바와 같이, 제5 입력 격자(904)는 제2 광원(미도시)으로부터의 광을 회절시켜 도광판(204)내부에서 전반사되어 제5 방향(-Y축방향)으로 진행시키도록 구성될 수 있다. 제5 입력 격자(904)에 의해 회절된 광은 제2 층(224)을 지나 제1 층(214)의 바닥면에서 전반사되어 제3' 입력 격자(504)를 투과한 뒤, 제3 입력 격자(504)로 입사될 수 있다. 제3 입력 격자(504)로 입사된 광의 일부는 전반사되어 제2 방향으로 계속 진행할 수 있고, 다른 일부는 회절되어 도광판(204) 내부에서 전반사되어 제3 방향(X축방향)으로 진행될 수 있다. 이 경우, 제3' 입력 격자(514)는 제2 광원(미도시)으로부터의 제2 편광의 광을 투과시키도록 설계될 수 있고, 이로 인해, 제5 입력 격자(904)로부터의 광은 제3' 입력 격자(514)를 투과할 수 있다. 이로 인해, 제5 입력 격자(904)로부터의 광은 제1 층(214)의 바닥면에서 전반사되고, 뒤 제2 층(224)의 내부에서 도광될 수 있다.
이처럼, 백라이트 유닛(1004)는 제1 편광의 광은 투과시키지 못하고, 제2 편광의 광은 투과시키도록 구성되는 제3' 입력 격자(514)를 구비할 수 있다. 이로 인해, 서로 다른 위치에 마련된 서로 다른 입력 격자에서 서로 다른 편광의 광의 제3 방향(X축 방향)으로의 회절이 독립적으로 이루어질 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(1004)의 도광판(204)이 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 층을 포함할 수 있고, 이에 따라, 출력된 광의 띄무늬가 최소화될 수 있다는 것은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
나아가, 백라이트 유닛(1004)이 출력 격자(604)에 의해 1차적으로 출력되지 못한 광을 다시 출력 격자(604)로 보내어 출력 격자(604)에 의해 2차적으로 출력 될 수 있게 하여, 광 손실을 줄이는 리사이클 격자를 포함할 수 있음은 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같다.
도 14는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1005)을 간략하게 도시한 평면도이다.
도 14를 참조하면, 백라이트 유닛(1005)은 가간섭성의 광을 제공하는 광원(105), 광원(105)으로부터의 광이 입사하는 입광면(205a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(205b)을 포함하는 제1 도광판(205), 제1 도광판(205) 상에 마련되고, 광원(105)으로부터의 광 제1 도광판(205) 내부에서 전반사되며 제1 방향(-X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제1 입력 격자(305), 제1 도광판(205) 상에 제1 입력 격자(305)로부터 제1 방향으로 이격되어 마련되고, 제1 입력 격자(305)를 거쳐 제1 방향으로 진행된 광을 제1 도광판(205)의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제1 출력 격자(605), 제1 도광판(205) 상에 마련되며, 제1 출력 격자(605)로부터의 광이 입사되는 입광면(215a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(215b)을 포함하는 제2 도광판(215), 제2 도광판(215) 상의 서로 다른 영역에 배치되어, 제1 출력 격자(605)로부터의 광을 순차적으로 회절시켜 제2 도광판(215) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확장되도록 하는 복수 개의 회절 격자(예를 들어, 제2 입력 격자(405), 제3 입력 격자(505)) 및 확대된 빔폭의 광을 제2 도광판(215) 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 회절 격자(예를 들어, 제2 출력 격자(615))를 포함할 수 있다.
광원(205)으로부터의 광은 제1 입력 격자(305)에 의해 회절되어 제1 도광판(205) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확대되고, 제1 출력 격자(605)에 의해 제1 도광판(205) 외부로 출력될 수 있다. 제1 입력 격자(305), 제1 출력 격자(605)는 제1 도광판(205)의 출광면(205b) 상에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 입력 격자(305)는 입광면(205a) 상에 마련될 수도 있다.
나아가, 제1 출력 격자(605)에 의해 출력된 광은 제1 도광판(205) 상에 마련된 제2 도광판(215)의 입광면(215a)으로 입사할 수 있다. 제2 도광판(215)의 입광면(215a)은 제1 도광판(205)의 출광면(205b)과 마주할 수 있다. 또한, 제1 도광판(205)의 출광면(205b)의 면적은 제2 도광판(215)의 입광면(214a)의 면적보다 작을 수 있다. 제1 출력 격자(605)로부터의 광은 제2 도광판(215) 내부를 진행하면서 제2 입력 격자(405), 제3 입력 격자(505) 및 제2 출력 격자(615)에 의해 그 빔폭이 순차적으로 확대되어 제2 도광판(215) 외부로 출력될 수 있다. 제2 입력 격자(405), 제3 입력 격자(505) 및 제2 출력 격자(615)는 제2 도광판(215)의 출광면(215b) 상에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 입력 격자(405), 제3 입력 격자(505)는 입광면(215a) 상에 마련될 수도 있다.
광원(105)은 도 1의 광원(100)과 동일할 수 있다.
제1 도광판(205)은 광원(105)으로부터 입사된 광이 진행하여 차원이 변경된 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 입사된 광이 점광(spot light)일 때, 도광판(205)은 점광을 면광(surface light)으로 변경하여 출력할 수 있다.
제1 입력 격자(305)는 광원(105)으로부터의 점광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 제1 입력 격자(305)는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 광원(105)으로부터의 광을 플랫-토핑시킬 수 있다.
제1 출력 격자(605)의 면적은 제1 입력 격자(305)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 격자(605)는 제1 입력 격자(305)로부터 제1 방향으로 진행하면서 확대된 빔폭의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제1 출력 격자(605)는 제1 입력 격자(305)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제1 출력 격자(605)에 의해 회절되어 출력된 광은 평행광일 수 있다.
제2 도광판(215)은 입광면(215a)이 제1 도광판(205)의 출광면(205b)과 마주하도록 마련될 수 있다. 제2 도광판(215)는 제1 출력 격자(605)로부터 입사된 광이 진행하여 차원이 변경된 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 입사된 광이 면광일 때, 제2 도광판(215)은 면광의 조사 면적을 확장시켜 출력할 수 있다. 제2 도광판(215)의 입광면(215a)의 면적은 제1 도광판(205)의 출광면(205b)의 면적보다 클 수 있다.
제2 입력 격자(405)는 제2 도광판(215) 상에 제1 출력 격자(605)로부터의 광이 입사되는 위치에 마련될 수 있다. 제2 입력 격자(405)는 입사되는 광이 제2 도광판(215) 내부에서 전반사되며 제1 방향과 다른 제2 방향(Y축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 제2 입력 격자(405)의 면적은 제1 출력 격자(605)의 면적보다 크거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 제2 입력 격자(405)는 제1 출력 격자(605)로부터의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제2 입력 격자(405)는 제1 출력 격자(605)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다.
제3 입력 격자(505)는 제2 도광판(215) 상에 제2 입력 격자(405)로부터 제2 방향으로 이격되어 마련될 수 있다. 제3 입력 격자(505)는 제2 입력 격자(405)를 거쳐 제2 도광판(215) 내부를 진행하며 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 제2 도광판(215) 내부에서 제2 방향과 다른 제3 방향(X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 제3 입력 격자(505)의 면적은 제2 입력 격자(405)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 입력 격자(505)의 제2 방향으로의 길이는 제2 입력 격자(405)의 제2 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제2 입력 격자(405)에 의해 회절된 광의 일부는 제3 입력 격자(505)의 제2 방향으로 나란한 복수의 지점(예를 들어, a3, b3, c3)에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 제3 방향으로 회절될 수 있다. 이에 따라, 제2 입력 격자(405)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 제3 입력 격자(505)의 면적만큼 확대되어 제3 방향으로 진행할 수 있다. 도 14에는 복수의 지점(a3, b3, c3)이 소정의 거리만큼 이격되어 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 복수의 지점(a3, b3, c3)은 광이 전반사하는 과정에서 제3 입력 격자(505)에 입사하는 지점을 의미한다.
제2 출력 격자(615)는 제2 도광판(205) 상에 제3 입력 격자(505)로부터 제3 방향으로 이격되어 마련되고, 제3 입력 격자(505)를 거쳐 제2 도광판(205) 내부를 진행하며 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 도광판(205)의 외부를 향하는 방향(Z축 방향)으로 회절시켜 출력할 수 있다. 제2 출력 격자(615)의 면적은 제3 입력 격자(505)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 출력 격자(615)의 제3 방향으로의 길이는 제3 입력 격자(504)의 제3 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제3 입력 격자(505)에 의해 회절된 광의 일부는 제2 출력 격자(615)의 제3 방향으로 나란한 복수의 지점에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 제2 도광판(215) 외부를 향하는 방향으로 회절되어 출력될 수 있다. 이에 따라, 제3 입력 격자(505)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 출력 격자(614)의 면적만큼 확대되어 제2 도광판(215) 외부로 출력될 수 있다.
한편, 백라이트 유닛(1005)의 제2 도광판(215)이 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 층을 포함할 수 있고, 이에 따라, 출력된 광의 띄무늬가 최소화될 수 있다는 것은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
나아가, 백라이트 유닛(1005)이 제2 출력 격자(615)에 의해 1차적으로 출력되지 못한 광을 다시 제2 출력 격자(615)로 보내어 제2 출력 격자(615)에 의해 2차적으로 출력 될 수 있게 하여, 광 손실을 줄이는 리사이클 격자를 포함할 수 있음은 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(1006)을 간략하게 도시한 사시도이다. 도 15의 백라이트 유닛(1006)은 제2 광원(116), 제3 도광판(226), 제4 입력 격자(806), 제3 출력 격자(626), 제5 입력 격자(906)를 제외하고는 도 14의 백라이트 유닛(1005)와 동일한 구성을 포함할 수 있다. 이하, 도 14의 백라이트 유닛(1005)과 다른 점을 중심으로 도 15의 백라이트 유닛(1006)에 대해 설명한다.
도 15를 참조하면, 백라이트 유닛(1006)은 가간섭성의 광을 제공하는 제2 광원(116), 제2 광원(116)으로부터의 광이 입사하는 입광면(226a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(226b)을 포함하고, 제2 도광판(216)의 입광면(216a) 상에 마련되어 제1 도광판(206)과 이격되어 형성되는 제3 도광판(226), 제3 도광판(226) 상에 마련되고, 제2 광원(116)으로부터의 광이 제3 도광판(226) 내부에서 전반사되며 제4 방향(-X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제4 입력 격자(806), 제3 도광판(226) 상에 제4 입력 격자(806)로부터 제4 방향으로 이격되어 마련되고, 제4 입력 격자(806)를 거쳐 제4 방향으로 진행된 광을 제3 도광판(226)의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제3 출력 격자(626), 제3 도광판(226) 상에 마련되며, 제1 출력 격자(606)로부터의 광이 입사되는 입광면(216a) 및 입사한 광을 출광시키는 출광면(216b)을 포함하는 제2 도광판(216), 제2 도광판(216) 상의 서로 다른 영역에 배치되어, 제3 출력 격자(626)로부터의 광을 순차적으로 회절시켜 제2 도광판(216) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확장되도록 하는 복수 개의 회절 격자(예를 들어, 제3 입력 격자(506), 제5 입력 격자(906)) 및 확대된 빔폭의 광을 제2 도광판(216) 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 회절 격자(예를 들어, 제2 출력 격자(616))를 포함할 수 있다.
제2 광원(116)으로부터의 광은 제4 입력 격자(806)에 의해 회절되어 제3 도광판(226) 내부를 진행하면서 그 빔폭이 확대되고, 제3 출력 격자(626)에 의해 제3 도광판(226) 외부로 출력될 수 있다. 제4 입력 격자(806), 제3 출력 격자(626)는 제3 도광판(226)의 출광면(226b) 상에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제4 입력 격자(806)는 입광면(226a) 상에 마련될 수도 있다.
나아가, 제3 출력 격자(626)에 의해 출력된 광은 제3 도광판(226) 상에 마련된 제2 도광판(216)의 입광면(216a)으로 입사할 수 있다. 제2 도광판(216)의 입광면(216a)은 제3 도광판(226)의 출광면(226b)과 마주할 수 있다. 또한, 제3 도광판(226)의 출광면(226b)의 면적은 제2 도광판(216)의 입광면(216a)의 면적보다 작을 수 있다. 제3 출력 격자(626)로부터의 광은 제2 도광판(216) 내부를 진행하면서 제5 입력 격자(906), 제3 입력 격자(506) 및 제2 출력 격자(616)에 의해 그 빔폭이 순차적으로 확대되어 제2 도광판(216) 외부로 출력될 수 있다. 제5 입력 격자(906), 제3 입력 격자(506) 및 제2 출력 격자(616)는 제2 도광판(216)의 출광면(216b) 상에 마련될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제5 입력 격자(906), 제3 입력 격자(506)는 입광면(215a) 상에 마련될 수도 있다.
제2 광원(116)은 제1 광원(106)으로부터의 광과 다른 편광을 가지는 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(106)으로부터의 광은 제1 편광의 광이 방출되고, 제2 광원(116)으로부터의 광은 제2 편광이 광이 방출될 수 있다. 제1 광원(106)은 우안용 영상을 생성하는 광원일 수 있고, 제2 광원(116)은 좌안용 영상을 생성하는 광원일 수 있다. 제1 광원(106)은 제1 입력 격자(306)를 향해 광을 조사하도록 구성되는 것과 달리, 제2 광원(116)은 제4 입력 격자(806)을 향해 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
제4 입력 격자(806)는 제3 도광판(206) 상에 마련되고, 제2 광원(116)으로부터의 광이 제3 도광판(206) 내부에서 전반사되며 제4 방향(-X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이 때, 제4 방향은 도 14의 제1 방향과 평행한 방향일 수 있다. 제4 입력 격자(806)는 제2 출력 격자(616)에 대해서, 제1 입력 격자(306)와 대칭되는 위치에 마련될 수 있다. 제4 입력 격자(806)는 제2 광원(116)으로부터의 점광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다.
제3 출력 격자(626)의 면적은 제4 입력 격자(806)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 출력 격자(626)는 제4 입력 격자(806)로부터 제4 방향으로 진행하면서 확대된 빔폭의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제3 출력 격자(626)는 제4 입력 격자(806)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제3 출력 격자(806)에 의해 회절되어 출력된 광은 평행광일 수 있다.
제2 도광판(216)은 제3 출력 격자(626)로부터 입사된 광이 진행하여 차원이 변경된 광을 출력할 수 있다. 예를 들어, 입사된 광이 면광일 때, 제2 도광판(216)은 면광의 조사 면적을 확장시켜 출력할 수 있다.
제5 입력 격자(906)는 제2 도광판(216) 상에 제4 입력 격자(806)로부터의 광이 입사되는 위치에 마련되고, 입사되는 광이 제2 도광판(216) 내부에서 전반사되며 제4 방향과 다른 제5 방향(-Y축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이 때, 제5 방향은 도 14의 제2 방향과 반대되는 방향일 수 있다. 제5 입력 격자(906)는 제3 입력 격자(506)를 사이에 두고, 제2 입력 격자(406)와 대칭되는 위치에 마련될 수 있다. 제5 입력 격자(906)의 면적은 제3 출력 격자(626)의 면적보다 크거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 제5 입력 격자(906)는 제3 출력 격자(626)로부터의 광이 모두 입사될 수 있을 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, 제5 입력 격자(906)는 제3 출력 격자(626)로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성될 수 있다.
제3 입력 격자(506)는 제2 도광판(216) 상에 제5 입력 격자(906)로부터 제5 방향으로 이격되어 마련될 수 있다. 제3 입력 격자(506)는 제5 입력 격자(906)를 거쳐 제2 도광판(216) 내부를 진행하며 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 제2 도광판(216) 내부에서 제5 방향과 다른 제3 방향(X축 방향)으로 진행하도록, 광을 회절시킬 수 있다. 이와 같이, 제3 입력 격자(506)는 제2 입력 격자(406)로부터의 광뿐만 아니라, 제5 입력 격자(906)로부터의 광도 제3 방향으로 진행하도록 회절시킬 수 있다. 제3 입력 격자(506)의 면적은 제5 입력 격자(906)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 제3 입력 격자(506)의 제5 방향으로의 길이는 제5 입력 격자(906)의 제5 방향으로의 길이보다 길 수 있다. 제5 입력 격자(906)에 의해 회절된 광의 일부는 제3 입력 격자(506)의 제5 방향으로 나란한 복수의 지점(예를 들어, a4, b4, c4)에서 계속 전반사되고, 다른 일부는 제3 방향으로 회절될 수 있다. 이에 따라, 제5 입력 격자(906)의 면적의 빔폭을 갖던 광의 빔폭은 제3 입력 격자(506)의 면적만큼 확대되어 제3 방향으로 진행할 수 있다. 도 15에는 복수의 지점(a4, b4, c4)이 소정의 거리만큼 이격되어 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 복수의 지점(a4, b4, c4)은 광이 전반사하는 과정에서 제3 입력 격자(506)에 입사하는 지점을 의미한다.
도 15의 실시예가 두 개의 광원(106, 116)을 이용함으로써, 광의 간섭을 최소화하여 간섭형 줄무늬가 형성되는 것을 억제시킬 수 있는 것은, 도 12를 참조하여 설명한 바와 같다.
한편, 백라이트 유닛(1006)의 제2 도광판(216)이 굴절률이 서로 다른 2개 이상의 층을 포함할 수 있고, 이에 따라, 출력된 광의 띄무늬가 최소화될 수 있다는 것은 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다.
나아가, 백라이트 유닛(1006)이 제2 출력 격자(616)에 의해 1차적으로 출력되지 못한 광을 다시 제2 출력 격자(616)로 보내어 제2 출력 격자(616)에 의해 2차적으로 출력 될 수 있게 하여, 광 손실을 줄이는 리사이클 격자를 포함할 수 있음은 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 바와 같다.
도 16은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 패키지(2000)를 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 16을 참조하면, 백라이트 유닛 패키지(2000)는 제1 파장의 평행광(예를 들어, 청색광)을 방출하는 제1 백라이트 유닛(1100), 제2 파장의 평행광(예를 들어, 녹색광)을 방출하는 제2 백라이트 유닛(1200), 제3 파장의 평행광(예를 들어, 적색광)을 방출하는 제3 백라이트 유닛(1300)을 포함할 수 있다. 제1 백라이트 유닛(1100), 제2 백라이트 유닛(1200) 및 제3 백라이트 유닛(1300)은 순차적으로 적층될 수 있다. 하부에 마련된 제1 백라이트 유닛(1100)으로부터의 광은 제2 백라이트 유닛(1200) 및 제3 백라이트 유닛(1300)을 투과할 수 있다. 제1 백라이트 유닛(1100) 상에 마련된 제2 백라이트 유닛(1200)으로부터의 광은 제3 백라이트 유닛(1300)을 투과할 수 있다. 제1 백라이트 유닛(1100), 제2 백라이트 유닛(1200) 및 제3 백라이트 유닛(1300)으로부터의 서로 다른 파장의 광이 섞여 백색광이 형성될 수 있다. 위와 같은 구조로 인해, 백라이트 유닛 패키지(2000)로부터 백색광이 평행광의 형태로 방출될 수 있다. 제1 백라이트 유닛(1100), 제2 백라이트 유닛(1200) 및 제3 백라이트 유닛(1300) 각각은 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명한 백라이트 유닛들(1000, 1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 백라이트 유닛(1100)은 제1 광원과 제1 도광판을 포함할 수 있다. 제1 도광판 상에는 제1 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제1 입력 격자 및 제1 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 제1 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제1 출력 격자가 마련될 수 있다.
또한, 제2 백라이트 유닛(1200)은 제1 광원과 다른 파장의 광을 방출하는 제2 광원과 제2 도광판을 포함할 수 잇다. 제2 도광판 상에는 제2 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제2 입력 격자 및 제2 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 제2 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제2 출력 격자가 마련될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)를 간략하게 도시한 측단면도이다.
도 17을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)는 평행광을 방출하는 백라이트 유닛 패키지(3100), 백라이트 유닛 패키지(3100)로부터의 광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 생성하는 공간 광 변조기(3200)를 포함할 수 있다. 백라이트 유닛 패키지(3100)는 가간섭성(coherent)의 광을 제공할 수 있다. 백라이트 유닛 패키지(3100)는 도 16를 참조하여 설명한 예가 적용될 수 있으며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다. 공간 광 변조기(3200)는 LCD패널 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 따라서, 공간 광 변조기(3200)에 의해 생성된 홀로그래픽 영상은 명암, 색감을 가질 수 있다.
백라이트 유닛 패키지(3100)와 공간 광 변조기(3200) 사이에는 공간 광 변조기(3200)에 의해 생성되는 홀로그래픽 영상을 소정의 공간상에 포커싱하는 필드 렌즈(3400)가 더 구비될 수 있다. 도 16에서, 필드 렌즈(3400)의 위치는 백라이트 유닛(3100)과 공간 광 변조기(3200) 사이에 위치하는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 필드 렌즈(3400)는 예를 들어, 공간 광 변조기(3200)의 전면에 위치할 수도 있다. 필드 렌즈(3400)는 초점거리가 일정한 고정 렌즈 및 초점거리의 조절이 가능한 이동 렌즈를 포함할 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)는 홀로그래픽 영상이 포커싱되는 위치를 2차원적으로 제어하는 빔 편향기(3300)를 더 포함할 수 있다. 빔 편향기(3300)는 예를 들어 액정층 또는 전기 습윤 소자 등으로 구현될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 빔 편향기(3300)는 백라이트 유닛 패키지(3100)의 전면에 마련될 수 있다. 이에 따라, 홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)의 베젤 공간이 감소될 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)는 백라이트 유닛 패키지(3100) 이외의 별도의 광원 어레이(3500)을 더 포함할 수 있다. 광원 어레이(3500)는 평행광이 아닌, 여러 방향으로 확산되는 광을 방출하는 복수 개의 발광 소자를 포함할 수 있다. 광원 어레이(3500)으로부터의 광은 2D 영상을 재생하는 데에 이용될 수 있다. 2D 영상을 재생하는 경우에는, 백라이트 유닛 패키지(3100) 및 빔 편향기(3300)가 작동하지 않도록 제어될 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 장치(3000)는 시청자의 우안(RE)과 좌안(LE)의 위치를 인식하는 아이트래킹 센서(3700)를 더 구비할 수 있다. 아이트래킹 센서(3700)로부터 감지된 시청자의 우안(RE)과 좌안(LE)의 위치에 따라, 빔 편향기(3300)를 제어하는 제어부(3600)를 더 구비할 수 있다. 아이트래킹 센서(3700)는 적외선카메라, 가시광선 카메라, 또는, 기타 다양한 센서를 포함할 수 있다. 나아가, 제어부(3600)는 백라이트 유닛 패키지(3100), 공간 광 변조기(3200)의 작동을 제어할 수도 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
1000, 1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1100, 1200, 1300: 백라이트 유닛
100, 101, 102, 103, 113, 104, 105, 106, 116: 광원
200, 201, 202, 203, 204, 205, 215, 206, 216, 226: 도광판
211, 214: 제1 층
221, 224: 제2 층
231: 제3 층
300, 301, 302, 303, 304, 305, 306: 제1 입력 격자
400, 402, 403, 404, 405, 406: 제2 입력 격자
500, 501, 502, 503, 504, 505, 506: 제3 입력 격자
514: 제3' 입력 격자
600, 601, 602, 603, 604, 614, 605, 615, 606, 616, 626: 출력 격자
702: 리사이클 격자
803, 806: 제4 입력 격자
903, 904, 906: 제5 입력 격자
200a, 203a, 205a, 215a, 216a, 226a: 입광면
200b, 203b, 205b, 215b, 216b, 226b: 출광면
2000, 3100: 백라이트 유닛 패키지
3000: 홀로그래픽 디스플레이 장치
3200: 공간 광 변조기
3300: 빔 편향기
3600: 제어부
3400: 필드 렌즈
3500: 광원 어레이

Claims (20)

  1. 가간섭성의 광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 도광판;
    상기 도광판 상에 마련되고, 상기 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 제1 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제1 입력 격자;
    상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 입력 격자를 거쳐 상기 제1 방향으로 진행된 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제2 입력 격자;
    상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 도광판 내부에서 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제3 입력 격자; 및
    상기 도광판 상에 마련되고, 상기 제3 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 상기 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 출력 격자; 를 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 입력 격자, 상기 제2 입력 격자, 상기 제3 입력 격자 및 상기 출력 격자는 상기 도광판의 출광면 상에 마련되는, 백라이트 유닛.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 입력 격자의 면적은 상기 제1 입력 격자의 면적보다 큰, 백라이트 유닛.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 입력 격자는 상기 제1 입력 격자로부터의 광을 콜리메이팅하도록 구성되는, 백라이트 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이는 상기 제2 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이보다 긴, 백라이트 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 출력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이는 상기 제3 입력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이보다 긴, 백라이트 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광원은 제1 광원 및 상기 제1 광원으로부터의 광과 다른 편광의 광을 방출하는 제2 광원을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은 상기 도광판 상에 마련되는 제4 입력 격자 및 제5 입력 격자를 더 포함하며,
    상기 제1 광원은 상기 제1 입력 격자를 향해 광을 조사하고, 상기 제2 광원은 상기 제4 입력 격자를 향해 광을 조사하도록 배치되는, 백라이트 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제4 입력 격자는 상기 도광판 상에 마련되고 상기 제2 광원으로부터의 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 제4 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성되고,
    상기 제5 입력 격자는 상기 제3 입력 격자를 사이에 두고 상기 제2 입력 격자와 대칭되는 위치에 마련되며, 상기 제4 입력 격자를 거쳐 상기 제4 방향으로 진행된 광이 상기 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제4 방향과 다른 제5 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성되며,
    상기 제3 입력 격자는 상기 제5 입력 격자를 거쳐 상기 도광판 내부를 진행하며 상기 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 도광판 내부에서 상기 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키도록 구성되는, 백라이트 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 도광판은 제1 층 및 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 마련된 제3' 입력 격자를 더 포함하며,
    상기 제3' 입력 격자는 상기 제2 광원으로부터의 광은 투과시키고, 상기 제1 광원으로부터의 광은 회절시킬 수 있도록 구성되는, 백라이트 유닛.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 출력 격자를 지나온 광을 회절시켜, 다시 상기 출력 격자로 진행시키도록 구성되는 리사이클 격자; 를 더 포함하는, 백라이트 유닛.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 도광판은 제1 층, 제2 층 및 제3 층을 포함하고, 상기 제2 층은 제1 층과 제3 층 중 적어도 어느 하나와 서로 다른 굴절률을 가지는, 백라이트 유닛.
  12. 가간섭성의 광을 제공하는 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 제1 도광판;
    상기 제1 도광판 상에 마련되고, 상기 광원으로부터의 광이 상기 제1 도광판 내부에서 전반사되며 제1 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제1 입력 격자;
    상기 제1 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 입력 격자를 거쳐 상기 제1 방향으로 진행된 광을 상기 제1 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제1 출력 격자;
    상기 제1 도광판 상에 마련되며, 상기 제1 출력 격자로부터의 광이 입사되는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하는 제2 도광판;
    상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제1 출력 격자로부터의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제2 입력 격자;
    상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제2 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 상기 제2 방향과 다른 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제3 입력 격자; 및
    상기 제2 도광판 상에 마련되고, 상기 제3 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제3 방향으로 확대된 빔폭의 광을 상기 제2 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제2 출력 격자; 를 포함하는 백라이트 유닛.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 입력 격자 및 상기 제1 출력 격자는 상기 제1 도광판의 출광면에 마련되고,
    상기 제2 입력 격자, 상기 제3 입력 격자 및 상기 제2 출력 격자는 상기 제2 도광판의 출광면에 마련되는, 백라이트 유닛.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 출력 격자의 면적은 상기 제1 입력 격자의 면적보다 큰, 백라이트 유닛.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이는 상기 제2 입력 격자의 상기 제2 방향으로의 길이보다 긴, 백라이트 유닛.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 출력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이는 상기 제3 입력 격자의 상기 제3 방향으로의 길이보다 긴, 백라이트 유닛.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제1 광원 및 상기 제1 광원으로부터의 광과 다른 편광의 광을 방출하는 제2 광원을 포함하며,
    상기 제2 광원으로부터의 광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 광을 출광시키는 출광면을 포함하고, 상기 제2 도광판의 상기 입광면 상에 마련되어 상기 제1 도광판과 이격되어 형성되는 제3 도광판;
    상기 제3 도광판 상에 마련되고, 상기 제2 광원으로부터의 광이 상기 제3 도광판 내부에서 전반사되며 제4 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제4 입력 격자;
    상기 제3 도광판 상에 마련되고, 상기 제4 입력 격자를 거쳐 상기 제4 방향으로 진행된 광을 상기 제3 도광판의 외부를 향하는 방향으로 회절시켜 출력하는 제3 출력 격자; 및
    상기 제3 입력 격자를 사이에 두고 상기 제2 입력 격자와 대칭되는 위치에 마련되며, 상기 제3 출력 격자로부터의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 전반사되며 상기 제4 방향과 다른 제5 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는 제5 입력 격자; 를 더 포함하고,
    상기 제1 광원은 상기 제1 입력 격자를 향해 광을 조사하며, 상기 제2 광원은 상기 제4 입력 격자를 향해 광을 조사하도록 구성되는, 백라이트 유닛.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제3 입력 격자는 상기 제5 입력 격자를 거쳐 상기 제2 도광판 내부를 진행하며 상기 제5 방향으로 확대된 빔폭의 광이 상기 제2 도광판 내부에서 상기 제3 방향으로 진행하도록, 광을 회절시키는, 백라이트 유닛.
  19. 제1 광원과 제1 도광판을 포함하고, 상기 제1 도광판 상에는 상기 제1 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제1 입력 격자 및 상기 제1 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 상기 제1 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제1 출력 격자가 마련된, 제1 백라이트 유닛; 및
    상기 제1 광원과 다른 파장의 광을 방출하는 제2 광원과 제2 도광판을 포함하고, 상기 제2 도광판 상에는 상기 제2 광원으로부터의 광의 빔폭을 순차적으로 확대시키는 복수 개의 제2 입력 격자 및 상기 제2 복수 개의 입력 격자를 거친 광을 상기 제2 도광판 외부로 향하는 방향으로 회절시켜 출력하도록 구성되는 제2 출력 격자가 마련된, 제2 백라이트 유닛; 을 포함하는 백라이트 유닛 패키지.
  20. 제19 항의 백라이트 유닛 패키지; 및
    상기 백라이트 유닛 패키지로부터의 광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 생성하는 공간 광 변조기; 를 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
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