KR20210137829A - 빔 편향 레이어 및 이를 포함하는 3차원 디스플레이 장치 - Google Patents

빔 편향 레이어 및 이를 포함하는 3차원 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20210137829A
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안중권
원강희
홍종영
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Abstract

빔 편향 레이어는 입사하는 광 빔 중 제1 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1A 컬러 광 및 제1B 컬러 광으로 분할하는 제1A 선택적 편광 변환-분할자, 제1A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 광 빔 중 제1A 컬러 광을 편향시키는 제1A 빔 편향기, 제1A 빔 편향기로부터 수광되는 광 빔 중 제1A 컬러 광 및 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제1 선택적 편광 변환자 및 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 광 빔 중 제1B 컬러 광을 편향시키는 제1B 빔 편향기;를 포함하되, 제1 컬러 광, 제1A 컬러 광, 및 제1B 컬러 광은 제1 파장 대역을 갖는다.

Description

빔 편향 레이어 및 이를 포함하는 3차원 디스플레이 장치{BEAM DEFLECTING LAYER AND 3 DIMENSIONAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 개시는 빔 편향 레이어 및 3차원 디스플레이 장치에 관한 것이다.
광의 진행 방향을 변경하는 빔 편향기는 지향성을 형성하기 위해 3차원 디스플레이에 적용할 수 있다. 빔 편향기에 의해 편향되는 광이 컬러별로 미세한 경로차를 가지는 산란 현상을 없애기 위해, 컬러별로 빔 편향기 구동을 분할할 수 있다. 분할 방식에는 공간 분할 방식(Spatial-Multiplexing)이나 시간 분할 방식(Time-Multiplexing)이 있다.
공간 분할 방식은 공간을 나누어 컬러별로 빔을 편향시키는 방식이므로 전체 시스템이 벌키(bulky)해 질 수 있다. 시간 분할 방식은 시간을 분할하여 빔 편향기에서의 편향 방향을 각 컬러에 알맞게 미세 조정하는 방식이다. 이는 빔 편향기의 응답 속도가 공간 분할 방식에 비해 3배가 되어야 하는 점에서 불편함이 있다.
본 개시는 빔 편향 레이어 및 이를 포함하는 3차원 디스플레이 장치를 제공한다.
다만, 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.
일 측면에 있어서, 입사하는 광 빔 중 제1 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1A 컬러 광 및 제1B 컬러 광으로 분할하는 제1A 선택적 편광 변환-분할자; 상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 편향시키는 제1A 빔 편향기; 상기 제1A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제1 선택적 편광 변환자; 및 상기 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 편향시키는 제1B 빔 편향기;를 포함하되, 상기 제1 컬러 광, 상기 제1A 컬러 광, 및 상기 제1B 컬러 광은 제1 파장 대역을 갖는 빔 편향 레이어가 제공될 수 있다.
상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제1 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제1A 빔 편향기는: 상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 수평 편향시키는 제1A 수평 편향자; 상기 제1A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제1A 범용 편광 변환자; 및 상기 제1A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 수직 편향시키는 제1A 수직 편향자;를 포함할 수 있다.
상기 제1 선택적 편광 변환자는 상기 제1A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제1B 빔 편향기는: 상기 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 수직 편향시키는 제1B 수직 편향자; 상기 제1B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제1B 범용 편광 변환자; 및 상기 제1B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 수평 편향시키는 제1B 수평 편향자;를 포함할 수 있다.
상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1Aa 컬러 광 및 제1Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1Ba 컬러 광 및 제1Bb 컬러 광으로 분할하는, 제1B 선택적 편광 변환-분할자; 및 상기 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제1 편광자;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제1 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 제2 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2A 컬러 광 및 제2B 컬러 광으로 분할하는 제2A 선택적 편광 변환-분할자; 상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 편향시키는 제2A 빔 편향기; 상기 제2A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제2 선택적 편광 변환자; 및 상기 제2 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 편향시키는 제2B 빔 편향기;를 포함하되, 상기 제2 컬러 광, 상기 제2A 컬러 광, 및 상기 제2B 컬러 광은 상기 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역을 가질 수 있다.
상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자 상기 제1 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제2 선택적 편광 변환자는 상기 제2A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제2A 빔 편향기는: 상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 수평 편향시키는 제2A 수평 편향자; 상기 제2A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제2A 범용 편광 변환자; 및 상기 제2A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 수직 편향시키는 제2A 수직 편향자;를 포함하고, 상기 제2B 빔 편향기는: 상기 제2 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 수직 편향시키는 제2B 수직 편향자; 상기 제2B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제2B 범용 편광 변환자; 및 상기 제2B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 수평 편향시키는 제2B 수평 편향자;를 포함할 수 있다.
상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2Aa 컬러 광 및 제2Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2Ba 컬러 광 및 제2Bb 컬러 광으로 분할하는, 제2B 선택적 편광 변환-분할자; 및 상기 제2B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제2 편광자;를 더 포함하되, 상기 제2B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제2 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 제3 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3A 컬러 광 및 제3B 컬러 광으로 분할하는 제3A 선택적 편광 변환-분할자; 상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 편향시키는 제3A 빔 편향기; 상기 제3A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3 선택적 편광 변환자; 및 상기 제3B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 편향시키는 제3B 빔 편향기;를 포함하되, 상기 제3 컬러 광, 상기 제3A 컬러 광, 및 상기 제3B 컬러 광은 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과 다른 제3 대역 파장을 가질 수 있다.
상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제2 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제3 선택적 편광 변환자는 상기 제3A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시킬 수 있다.
상기 제3A 빔 편향기는: 상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 수평 편향시키는 제3A 수평 편향자; 상기 제3A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3A 범용 편광 변환자; 및 상기 제3A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 수직 편향시키는 제3A 수직 편향자;를 포함하고, 상기 제3B 빔 편향기는: 상기 제3 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 수직 편향시키는 제3B 수직 편향자; 상기 제3B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3B 범용 편광 변환자; 및 상기 제3B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 수평 편향시키는 제3B 수평 편향자;를 포함할 수 있다.
상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3Aa 컬러 광 및 제3Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3Ba 컬러 광 및 제3Bb 컬러 광으로 분할하는, 제3B 선택적 편광 변환-분할자; 및 상기 제3B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제3 편광자;를 더 포함하되, 상기 제3B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시킬 수 있다.
일 측면에 있어서, 복수의 파장 대역들을 포함하는 광 빔을 출력하는 광원; 상기 광 빔을 편향시키는 청구항 제1항 내지 청구항 제17항 중 어느 하나에 기재된 상기 빔 편향 레이어; 상기 빔 편향 레이어에서 상기 광 빔을 편향시키는 방향을 제어하는 제어부; 및 상기 광 빔을 회절시켜 홀로그램 영상을 형성하는 공간 광변조기;를 포함하는 3차원 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 광 빔의 제1 부분과 제2 부분이 각각 서로 다른 제1 위치와 제2 위치에 집속되도록 상기 빔 편향 레이어를 제어할 수 있다.
상기 빔 편향 레이어와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되는 필드 렌즈;를 더 포함하되, 상기 필드 렌즈는 상기 광 빔의 제1 부분과 제2 부분이 각각 서로 다른 제1 위치와 제2 위치에 집속할 수 있다.
본 개시는 서로 다른 파장 대역들을 갖는 광들을 포함하는 빔을 편향시키는 빔 편향 레이어를 제공할 수 있다.
본 개시는 서로 다른 파장 대역들을 갖는 광들을 포함하는 빔을 편향시키는 빔 편향기를 갖는 3차원 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
다만, 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않을 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 레이어의 개념도이다.
도 2A 내지 도 2C는 도 1의 빔 편향 레이어의 제1 방향을 따르는 관점의 개념도들이다.
도 3A 내지 도 3C는 도 1의 빔 편향 레이어의 제2 방향을 따르는 관점의 개념도들이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 개념도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
본 명세서에서, 광이 일 방향으로 편향된다는 것은 광의 진행 방향이 상기 일 방향을 성분을 새로 갖게 되거나, 더 갖는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제3 방향으로 진행하는 광이 제1 방향으로 편향되는 경우, 광은 제3 방향과 제1 방향이 조합된 방향으로 진행할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 빔 편향 레이어의 개념도이다. 도 2A 내지 도 2C는 도 1의 빔 편향 레이어의 제1 방향(DR1)을 따르는 관점의 개념도들이다. 도 3A 내지 도 3C는 도 1의 빔 편향 레이어의 제2 방향(DR2)을 따르는 관점의 개념도들이다.
도 1, 도 2A, 및 도 3A를 참조하면, 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1), 제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2), 제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3), 및 제어부(10)를 포함하는 빔 편향 레이어(1)가 제공될 수 있다. 빔 편향 레이어(1)는 입사 빔(IB)을 수용하여 제1 출사 빔(OB1) 및 제2 출사 빔(OB2)을 방출할 수 있다. 제1 출사 빔(OB1) 및 제2 출사 빔(OB2)은 광 빔이 빔 편향 레이어(1)에 의해 분할 및 편향된 빔들일 수 있다. 빔 편향 레이어(1)는 제1 출사 빔(OB1) 및 제2 출사 빔(OB2)의 진행 방향을 조절할 수 있다. 빔 편향 레이어(1)는 제1 출사 빔(OB1) 및 제2 출사 빔(OB2)을 집속할 수 있다.
광 빔은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 교차하는 제3 방향(DR3)을 따라 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)에 입사할 수 있다. 광 빔은 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1), 제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2), 및 제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)를 차례로 지날 수 있다. 광 빔은 제1 파장 대역을 갖는 제1 컬러 광(L1), 제2 파장 대역을 갖는 제2 컬러 광(L2), 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)을 포함할 수 있다. 광 빔은 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)이 합성된 광일 수 있다. 제1 파장 대역, 제2 파장 대역, 및 제3 파장 대역은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 각각 빨간색, 녹색, 및 파란색을 가질 수 있다.
제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)에 입사하는 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)의 각각은 제1 편광 방향(⊙)을 가질 수 있다. 제1 편광 방향(⊙)은 제1 방향(DR1)에 평행할 수 있다. 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제3 방향(DR3)을 따라 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)에 입사할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2), 및 제3 방향(DR3)은 서로 수직할 수 있다.
제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)는 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111), 제1A 수평 편향자(211), 제1A 범용 편광 변환자(311), 제1A 수직 편향자(212), 제1 선택적 편광 변환자(112), 제1B 수직 편향자(221), 제1B 범용 편광 변환자(312), 제1B 수평 편향자(222), 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113), 및 제1 편광자(410)를 포함할 수 있다. 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)의 구성요소들은 제3 방향(DR3)을 따라 배열될 수 있다. 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111), 제1A 수평 편향자(211), 제1A 범용 편광 변환자(311), 제1A 수직 편향자(212), 제1 선택적 편광 변환자(112), 제1B 수직 편향자(221), 제1B 범용 편광 변환자(312), 제1B 수평 편향자(222), 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113), 및 제1 편광자(410)를 차례로 통과할 수 있다.
제1A 선택적 편광 변환-분할자(111) 및 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111) 및 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 파장 대역의 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111) 및 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 편광 변환 전의 제1 파장 대역의 광이 x 도(°)의 편광 방향을 가질 경우, 편광 변환 후의 제1 파장 대역의 광은 x+45 도(°)의 편광 방향을 가질 수 있다. x+45 도(°)의 편광 방향을 갖는 제1 파장 대역의 광은 x 도(°)의 편광 방향을 갖는 제1 파장 대역의 광과 x+90 도(°)의 편광 방향을 갖는 제1 파장 대역의 광의 합성 광일 수 있다. 이때, x 도(°)의 편광 방향을 갖는 제1 파장 대역의 광과 x+90 도(°)의 편광 방향을 갖는 제1 파장 대역의 광은 동일한 위상을 가질 수 있다. 임의의 편광 방향을 갖는 임의의 광의 편광 방향을 45 도(°) 만큼 회전시키는 것은 상기 임의의 광을 상기 임의의 편광 방향을 갖는 광과 상기 임의의 편광 방향에서 90 도(°) 만큼 회전된 편광 방향을 갖는 광으로 분할하는 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111) 및 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1 파장 대역의 광을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1 파장 대역의 광으로 분할할 수 있다. 다만, 제1 파장 대역의 광을 분할하는 것은 공간적인 분할이 아닌 편광 방향의 분할을 의미할 수 있다. 분할된 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1 파장 대역의 광은 동일한 파장 대역(즉, 제1 파장 대역) 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111) 및 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제2 파장 대역을 갖는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향은 유지시킬 수 있다.
제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1 파장 대역의 광의 편광 방향을 90 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1 파장 대역의 광의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꾸거나 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제2 파장 대역을 갖는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 유지시킬 수 있다.
제1A 수직 편향자(212) 및 제1B 수직 편향자(221)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 광을 수직 편향시킬 수 있다. 이하에서, 수직 편향시키는 것은 제1 방향(DR1) 또는 제1 방향(DR1)에 반대되는 제5 방향(DR5)으로 편향시키는 것을 지칭할 수 있다. 제1A 수평 편향자(211) 및 제1B 수평 편향자(222)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 광을 수평 편향시킬 수 있다. 이하에서, 수평 편향시키는 것은 제2 방향(DR2) 또는 제2 방향(DR2)에 반대되는 제4 방향(DR4)으로 편향시키는 것을 지칭할 수 있다.
제1A 수평 편향자(211), 제1B 수평 편향자(222), 제1A 수직 편향자(212), 제1B 수직 편향자(221)의 각각은 하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a), 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b), 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d), 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e), 및 액정층(211c, 212c, 221c, 222c)을 포함할 수 있다. 제1A 수평 편향자(211)와 제1B 수평 편향자(222)는 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 제1A 수평 편향자(211) 및 제1B 수평 편향자(222)는 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)의 배열 방향에 관해서 제1A 수직 편향자(212) 및 제1B 수직 편향자(221)와 다를 수 있다.
하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a) 및 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a) 및 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e)은 유리 또는 투명 플라스틱을 포함할 수 있다. 하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a) 및 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e)은 서로 마주할 수 있다.
하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)은 하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)은 하부 기판(211a, 212a, 221a, 222a)의 상면에 배치될 수 있다. 제1A 수평 편향자(211)의 하부 전극들(211b) 및 제1B 수평 편향자(222)의 하부 전극들(222b)은 제2 편향 방향에 평행한 방향을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1A 수평 편향자(211)의 하부 전극들(211b) 및 제1B 수평 편향자(222)의 하부 전극들(222b)은 제2 방향(DR2)을 따라 배열될 수 있다.
제1A 수직 편향자(212)의 하부 전극들(212b) 및 제1B 수직 편향자(221)의 하부 전극들(221b)은 제1 편향 방향에 평행한 방향을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1A 수직 편향자(212)의 하부 전극들(212b) 및 제1B 수직 편향자(221)의 하부 전극들(221b)은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다. 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)은 ITO(indium-tin-oxide), IZO(indium-zinc-oxide), ITZO(indium-tin-zinc-oxide), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제어부(10)에 의해 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)에 각각 구동 전압들이 인가될 수 있다. 구동 전압들의 크기들 및 극성들은 제어부(10)에 의해 독립적으로 조절될 수 있다.
상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)은 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e) 아래에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)은 상부 기판(211e, 212e, 221e, 222e)의 바닥면에 배치될 수 있다. 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)은 각각 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)과 마주할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극층은 단일 전극일 수 있다. 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)은 ITO(indium-tin-oxide), IZO(indium-zinc-oxide), ITZO(indium-tin-zinc-oxide), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.제어부(10)에 의해 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d)에 공통 전압이 인가될 수 있다. 공통 전압의 크기 및 극성은 제어부(10)에 의해 조절될 수 있다.
액정층(211c, 212c, 221c, 222c)은 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b) 및 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d) 사이에 제공될 수 있다. 일 예에서, 액정층(211c, 212c, 221c, 222c)은 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b) 사이의 영역을 채울 수 있다. 액정층(211c, 212c, 221c, 222c)은 액정 분자들을 포함할 수 있다. 액정 분자들은 액정층 내에 광 경로 변환면을 생성할 수 있다. 광 경로 변환면은 액정층 내에서 굴절률 변화가 일어나는 경계면일 수 있다. 광 경로 변환면은 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)과 상부 전극층(211d, 212d, 221d, 222d) 사이의 전압차에 의해 액정 분자들의 배열이 변함에 따라 형성될 수 있다. 광 경로 변환면을 기준으로 굴절률이 변하므로, 광은 광 경로 변환면을 지나는 동안 굴절될 수 있다. 광 경로 변환면이 형성되는 것은 액정 분자의 장축 방향의 굴절률과, 이에 수직인 단축 방향의 굴절률이 서로 다르기 때문이다. 다시 말하면, 액정 분자에 입사하는 광 중, 장축 방향과 나란한 편광의 광과 이에 수직인 방향에 나란한 편광의 광에 대해 액정 분자는 서로 다른 굴절률을 나타내기 때문이다.
광 경로 변환면의 형상 또는 기울기는 하부 전극들(211b, 212b, 221b, 222b)에 인가되는 구동 전압들에 의해 결정될 수 있다. 제1A 수평 편향자(211)의 하부 전극들(211b) 및 제1B 수평 편향자(222)의 하부 전극들(222b)은 제2 편광 방향(↔)을 갖는 광을 굴절시키는 광 경로 변환면을 액정층에 형성할 수 있다. 제1A 수평 편향자(211) 및 제1B 수평 편향자(222) 내에 형성되는 광 경로 변환면에 의해 제2 편광 방향(↔)을 갖는 광이 수평 편향될 수 있다. 제1A 수직 편향자(212)의 하부 전극들(212b) 및 제1B 수직 편향자(221)의 하부 전극들(221b)은 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 광을 굴절시키는 광 경로 변환면을 액정층에 형성할 수 있다. 제1A 수직 편향자(212) 및 제1B 수직 편향자(221) 내에 형성되는 광 경로 변환면에 의해 제2 편광 방향(↔)을 갖는 광이 수평 편향될 수 있다. 구동 전압들은 제어부(10)에 의해 조절되므로, 광 경로 변환면의 형상 또는 기울기는 제어부(10)에 제어될 수 있다.
제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)에 입사하는 광의 편광 방향을 변환시킬 수 있다. 제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)는 광의 파장 대역에 대한 선택성을 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)에 입사하는 광 빔 중 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 광의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있고, 제2 편광 방향(↔)을 갖는 광의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1A 범용 편광 변환자(311) 및 제1B 범용 편광 변환자(312)는 반파장판(Half Wave Plate)을 포함할 수 있다.
제1 편광자(410)는 제1 편광자(410)에 입사하는 광 빔 중 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 광만을 통과시킬 수 있다. 제1 편광자(410)에 입사하는 광 빔이 제1 편광 방향(⊙)에 수직한 제2 편광 방향(↔)을 가질 수 경우, 상기 광은 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 성분을 갖지 않을 수 있다. 따라서, 제2 편광 방향(↔)을 갖는 광은 제1 편광자(410)에 의해 차단될 수 있다.
이하에서, 광 빔이 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)를 지나는 과정이 설명된다.
제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 포함하는 광 빔이 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111)에 입사할 수 있다. 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제1 편광 방향(⊙)을 가질 수 있다.
제1A 선택적 편광 변환-분할자(111)는 제1 파장 대역을 갖는 제1 컬러 광(L1)을 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1A 컬러 광(L1A) 및 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1B 컬러 광(L1B)으로 분할할 수 있다. 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111)는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제1A 선택적 편광 변환-분할자(111)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1A 수평 편향자(211)에 제공할 수 있다.
제1A 수평 편향자(211)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1A 컬러 광(L1A)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제1A 컬러 광(L1A)은 제1A 수평 편향자(211)에 의해 제2 방향(DR2)으로 편향될 수 있다. 제1A 수평 편향자(211)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1A 범용 편광 변환자(311)에 제공할 수 있다.
제1A 범용 편광 변환자(311)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1A 범용 편광 변환자(311)는 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1A 범용 편광 변환자(311)는 제1A 컬러 광(L1A)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제1A 범용 편광 변환자(311)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1A 수직 편향자(212)에 제공할 수 있다.
제1A 수직 편향자(212)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1A 컬러 광(L1A)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제1A 컬러 광(L1A)은 제1A 수직 편향자(212)에 의해 제1 방향(DR1)으로 편향될 수 있다. 제1A 수직 편향자(212)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1 선택적 편광 변환자(112)에 제공할 수 있다.
제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1 파장 대역을 갖는 제1A 컬러 광(L1A)과 제1B 컬러 광(L1B)의 편광 방향을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1A 컬러 광(L1A)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1B 컬러 광(L1B)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)으로 유지시킬 수 있다. 제1 선택적 편광 변환자(112)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1B 수직 편향자(221)에 제공할 수 있다.
제1B 수직 편향자(221)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1B 컬러 광(L1B)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제1B 컬러 광(L1B)은 제1B 수직 편향자(221)에 의해 제5 방향(DR5)으로 편향될 수 있다. 제1A 수직 편향자(212)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1B 범용 편광 변환자(312)에 제공할 수 있다.
제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1A 컬러 광(L1A), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1B 컬러 광(L1B)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 제1B 범용 편광 변환자(312)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1B 수평 편향자(222)에 제공할 수 있다.
제1B 수평 편향자(222)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1B 컬러 광(L1B)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제1B 컬러 광(L1B)은 제1B 수평 편향자(222)에 의해 제4 방향(DR4)으로 편향될 수 있다. 제1B 수평 편향자(222)는 제1A 컬러 광(L1A), 제1B 컬러 광(L1B), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)에 제공할 수 있다.
제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 파장 대역을 갖는 제1A 컬러 광(L1A)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1Aa 컬러 광(L1Aa) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1Ab 컬러 광(L1Ab)으로 분할할 수 있다. 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1 파장 대역을 갖는 제1B 컬러 광(L1B)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제1Ba 컬러 광(L1Ba) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제1Bb 컬러 광(L1Bb)으로 분할할 수 있다. 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제1B 선택적 편광 변환-분할자(113)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ab 컬러 광(L1Ab), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제1Bb 컬러 광(L1Bb), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 제1 편광자(410)에 제공할 수 있다.
제1 편광자(410)는 제1 편광 방향을 갖는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 편광자(410)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 통과시킬 수 있다.
제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)는 제1 컬러 광(L1)을 서로 다른 방향으로 편향되는 제1Aa 컬러 광(L1Aa) 및 제1Ba 컬러 광(L1Ba)으로 분할할 수 있다. 제1 서브 빔 편향 레이어(BDL1)는 제2 컬러 광(L2) 및 제3 컬러 광(L3)을 편향시키지 않을 수 있다.
제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2)는 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121), 제2A 수평 편향자(231), 제2A 범용 편광 변환자(321), 제2A 수직 편향자(232), 제2 선택적 편광 변환자(122), 제2B 수직 편향자(241), 제2B 범용 편광 변환자(322), 제2B 수평 편향자(242), 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123), 및 제2 편광자(420)를 포함할 수 있다. 제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2)의 구성요소들은 제3 방향(DR3)을 따라 배열될 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121), 제2A 수평 편향자(231), 제2A 범용 편광 변환자(321), 제2A 수직 편향자(232), 제2 선택적 편광 변환자(122), 제2B 수직 편향자(241), 제2B 범용 편광 변환자(322), 제2B 수평 편향자(242), 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123), 및 제2 편광자(420)를 차례로 통과할 수 있다.
제2A 수평 편향자(231), 제2A 범용 편광 변환자(321), 제2A 수직 편향자(232), 제2B 수직 편향자(241), 제2B 범용 편광 변환자(322), 제2B 수평 편향자(242), 및 제2 편광자(420)는 각각 앞서 설명된 제1A 수평 편향자(211), 제1A 범용 편광 변환자(311), 제1A 수직 편향자(212), 제1B 수직 편향자(221), 제1B 범용 편광 변환자(312), 제1B 수평 편향자(222), 및 제1 편광자(410)와 실질적으로 동일할 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 제2A 수평 편향자(231), 제2A 범용 편광 변환자(321), 제2A 수직 편향자(232), 제2B 수직 편향자(241), 제2B 범용 편광 변환자(322), 제2B 수평 편향자(242), 및 제2 편광자(420)에 대한 설명은 생략된다.
제2A 선택적 편광 변환-분할자(121) 및 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제2 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121) 및 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제2 파장 대역의 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121) 및 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제2 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121) 및 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2 파장 대역의 광을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2 파장 대역의 광으로 분할할 수 있다. 다만, 제2 파장 대역의 광을 분할하는 것은 공간적인 분할이 아닌 편광 방향의 분할을 의미할 수 있다. 분할된 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2 파장 대역의 광은 동일한 파장 대역(즉, 제2 파장 대역) 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121) 및 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제1 파장 대역을 갖는 제1Aa 컬러 광(L1Aa)과 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향은 유지시킬 수 있다.
제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2 파장 대역의 광의 편광 방향을 90 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2 파장 대역의 광의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꾸거나 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제1 파장 대역을 갖는 제1Aa 컬러 광(L1Aa)과 제1Ba 컬러 광(L1Ba) 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 유지시킬 수 있다.
이하에서, 광 빔이 제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2)를 지나는 과정이 설명된다.
제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)을 포함하는 광 빔이 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121)에 입사할 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제1 편광 방향(⊙)을 가질 수 있다.
제2A 선택적 편광 변환-분할자(121)는 제2 파장 대역을 갖는 제2 컬러 광(L2)을 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2A 컬러 광(L2A) 및 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2B 컬러 광(L2B)으로 분할할 수 있다. 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제2A 선택적 편광 변환-분할자(121)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2A 수평 편향자(231)에 제공할 수 있다.
제2A 수평 편향자(231)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2A 컬러 광(L2A)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제2A 컬러 광(L2A)은 제2A 수평 편향자(231)에 의해 제2 방향(DR2)으로 편향될 수 있다. 제2A 수평 편향자(231)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2A 범용 편광 변환자(321)에 제공할 수 있다.
제2A 범용 편광 변환자(321)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제2A 범용 편광 변환자(321)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제2A 범용 편광 변환자(321)는 제2A 컬러 광(L2A)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제2A 범용 편광 변환자(321)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2A 수직 편향자(232)에 제공할 수 있다.
제2A 수직 편향자(232)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2A 컬러 광(L2A)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제2A 컬러 광(L2A)은 제2A 수직 편향자(232)에 의해 제1 방향(DR1)으로 편향될 수 있다. 제2A 수직 편향자(232)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2 선택적 편광 변환자(122)에 제공할 수 있다.
제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2 파장 대역을 갖는 제2A 컬러 광(L2A)과 제2B 컬러 광(L2B)의 편광 방향을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2A 컬러 광(L2A)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제2B 컬러 광(L2B)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)으로 유지시킬 수 있다. 제2 선택적 편광 변환자(122)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2B 수직 편향자(241)에 제공할 수 있다.
제2B 수직 편향자(241)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2B 컬러 광(L2B)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제2B 컬러 광(L2B)은 제2B 수직 편향자(241)에 의해 제5 방향(DR5)으로 편향될 수 있다. 제2B 수직 편향자(241)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2B 범용 편광 변환자(322)에 제공할 수 있다.
제2B 범용 편광 변환자(322)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제2B 범용 편광 변환자(322)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향들을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제2B 범용 편광 변환자(322)는 제2B 컬러 광(L2B)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 제2B 범용 편광 변환자(322)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2B 수평 편향자(242)에 제공할 수 있다.
제2B 수평 편향자(242)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2B 컬러 광(L2B)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제2B 컬러 광(L2B)은 제2B 수평 편향자(242)에 의해 제4 방향(DR4)으로 편향될 수 있다. 제2B 수평 편향자(242)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2A 컬러 광(L2A), 제2B 컬러 광(L2B), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)에 제공할 수 있다.
제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제2 파장 대역을 갖는 제2A 컬러 광(L2A)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2Aa 컬러 광(L2Aa) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2Ab 컬러 광(L2Ab)으로 분할할 수 있다. 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제2 파장 대역을 갖는 제2B 컬러 광(L2B)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제2Ba 컬러 광(L2Ba) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제2Bb 컬러 광(L2Bb)으로 분할할 수 있다. 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제2B 선택적 편광 변환-분할자(123)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ab 컬러 광(L2Ab), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제2Bb 컬러 광(L2Bb), 및 제3 컬러 광(L3)을 제2 편광자(420)에 제공할 수 있다.
제2 편광자(420)는 제1 편광 방향을 갖는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 편광자(420)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 및 제3 컬러 광(L3)을 통과시킬 수 있다.
제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2)는 제2 컬러 광(L2)을 서로 다른 방향으로 편향되는 제2Aa 컬러 광(L2Aa) 및 제2Ba 컬러 광(L2Ba)으로 분할할 수 있다. 제2 서브 빔 편향 레이어(BDL2)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 컬러 광(L3)을 편향시키지 않을 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa)의 진행 방향과 제2Aa 컬러 광(L2Aa)의 진행 방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 제1Ba 컬러 광(L1Ba)의 진행 방향과 제2Ba 컬러 광(L2Ba)의 진행 방향은 실질적으로 동일할 수 있다.
제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)는 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131), 제3A 수평 편향자(251), 제3A 범용 편광 변환자(331), 제3A 수직 편향자(252), 제3 선택적 편광 변환자(132), 제3B 수직 편향자(261), 제3B 범용 편광 변환자(332), 제3B 수평 편향자(262), 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133), 및 제3 편광자(430)를 포함할 수 있다. 제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)의 구성요소들은 제3 방향(DR3)을 따라 배열될 수 있다. 제1 컬러 광(L1), 제2 컬러 광(L2), 및 제3 컬러 광(L3)은 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131), 제3A 수평 편향자(251), 제3A 범용 편광 변환자(331), 제3A 수직 편향자(252), 제3 선택적 편광 변환자(132), 제3B 수직 편향자(261), 제3B 범용 편광 변환자(332), 제3B 수평 편향자(262), 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133), 및 제3 편광자(430)를 차례로 통과할 수 있다.
제3A 수평 편향자(251), 제3A 범용 편광 변환자(331), 제3A 수직 편향자(252), 제3B 수직 편향자(261), 제3B 범용 편광 변환자(332), 제3B 수평 편향자(262), 및 제3 편광자(430)는 각각 앞서 설명된 제1A 수평 편향자(211), 제1A 범용 편광 변환자(311), 제1A 수직 편향자(212), 제1B 수직 편향자(221), 제1B 범용 편광 변환자(312), 제1B 수평 편향자(222), 및 제1 편광자(410)와 실질적으로 동일할 수 있다. 설명의 간결함을 위해, 제3A 수평 편향자(251), 제3A 범용 편광 변환자(331), 제3A 수직 편향자(252), 제3B 수직 편향자(261), 제3B 범용 편광 변환자(332), 제3B 수평 편향자(262), 및 제3 편광자(430)에 대한 설명은 생략된다.
제3A 선택적 편광 변환-분할자(131) 및 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제3 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131) 및 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제3 파장 대역의 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131) 및 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제3 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131) 및 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3 파장 대역의 광을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3 파장 대역의 광으로 분할할 수 있다. 다만, 제3 파장 대역의 광을 분할하는 것은 공간적인 분할이 아닌 편광 방향의 분할을 의미할 수 있다. 분할된 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3 파장 대역의 광과 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3 파장 대역의 광은 동일한 파장 대역(즉, 제3 파장 대역) 및 동일한 위상을 가질 수 있다. 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131) 및 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제1 파장 대역을 갖는 제1Aa 컬러 광(L1Aa)과 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 및 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)의 편광 방향은 유지시킬 수 있다.
제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3 파장 대역에 대한 선택성을 가질 수 있다. 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3 파장 대역의 광의 편광 방향을 90 도(°) 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3 파장 대역에 대한 파장 선택성을 가지는 광학적 이방성(optically anisotropic) 폴리머나 무기 재료를 포함할 수 있다. 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3 파장 대역의 광의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꾸거나 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제1 파장 대역을 갖는 제1Aa 컬러 광(L1Aa)과 제1Ba 컬러 광(L1Ba) 및 제2 파장 대역을 갖는 제2Aa 컬러 광(L2Aa)과 제2Ba 컬러 광(L2Ba)의 편광 방향을 유지시킬 수 있다.
이하에서, 광 빔이 제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)를 지나는 과정이 설명된다.
제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 및 제3 컬러 광(L3)을 포함하는 광 빔이 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131)에 입사할 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 및 제3 컬러 광(L3)은 제1 편광 방향(⊙)을 가질 수 있다.
제3A 선택적 편광 변환-분할자(131)는 제3 파장 대역을 갖는 제3 컬러 광(L3)을 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3A 컬러 광(L3A) 및 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3B 컬러 광(L3B)으로 분할할 수 있다. 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 및 제2Ba 컬러 광(L2Ba)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제3A 선택적 편광 변환-분할자(131)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3A 수평 편향자(251)에 제공할 수 있다.
제3A 수평 편향자(251)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3A 컬러 광(L3A)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제3A 컬러 광(L3A)은 제3A 수평 편향자(251)에 의해 제2 방향(DR2)으로 편향될 수 있다. 제3A 수평 편향자(251)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3A 범용 편광 변환자(331)에 제공할 수 있다.
제3A 범용 편광 변환자(331)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제3A 범용 편광 변환자(331)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 및 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향들을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제3A 범용 편광 변환자(331)는 제3A 컬러 광(L3A)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제3A 범용 편광 변환자(331)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3A 수직 편향자(252)에 제공할 수 있다.
제3A 수직 편향자(252)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3A 컬러 광(L3A)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제3A 컬러 광(L3A)은 제3A 수직 편향자(252)에 의해 제1 방향(DR1)으로 편향될 수 있다. 제3A 수직 편향자(252)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3 선택적 편광 변환자(132)에 제공할 수 있다.
제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3 파장 대역을 갖는 제3A 컬러 광(L3A)과 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3A 컬러 광(L3A)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 및 제2Ba 컬러 광(L2Ba)의 편광 방향을 제2 편광 방향(↔)으로 유지시킬 수 있다. 제3 선택적 편광 변환자(132)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3B 수직 편향자(261)에 제공할 수 있다.
제3B 수직 편향자(261)는 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3B 컬러 광(L3B)을 수직 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제3B 컬러 광(L3B)은 제3B 수직 편향자(261)에 의해 제5 방향(DR5)으로 편향될 수 있다. 제3B 수직 편향자(261)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3B 범용 편광 변환자(332)에 제공할 수 있다.
제3B 범용 편광 변환자(332)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향들을 변환할 수 있다. 예를 들어, 제3B 범용 편광 변환자(332)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 및 제3A 컬러 광(L3A)의 편광 방향들을 제2 편광 방향(↔)에서 제1 편광 방향(⊙)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 제3B 범용 편광 변환자(332)는 제3B 컬러 광(L3B)의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)에서 제2 편광 방향(↔)으로 바꿀 수 있다. 제3B 범용 편광 변환자(332)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3B 수평 편향자(262)에 제공할 수 있다.
제3B 수평 편향자(262)는 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3B 컬러 광(L3B)을 수평 편향시킬 수 있다. 예를 들어, 제3B 컬러 광(L3B)은 제3B 수평 편향자(262)에 의해 제4 방향(DR4)으로 편향될 수 있다. 제3B 수평 편향자(262)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3A 컬러 광(L3A), 및 제3B 컬러 광(L3B)을 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)에 제공할 수 있다.
제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제3 파장 대역을 갖는 제3A 컬러 광(L3A)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3Aa 컬러 광(L3Aa) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3Ab 컬러 광(L3Ab)으로 분할할 수 있다. 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제3 파장 대역을 갖는 제3B 컬러 광(L3B)을 제1 편광 방향(⊙)을 갖는 제3Ba 컬러 광(L3Ba) 및 제2 편광 방향(↔)을 갖는 제3Bb 컬러 광(L3Bb)으로 분할할 수 있다. 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 및 제2Ba 컬러 광의 편광 방향을 제1 편광 방향(⊙)으로 유지시킬 수 있다. 제3B 선택적 편광 변환-분할자(133)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3Aa 컬러 광(L3Aa), 제3Ab 컬러 광(L3Ab), 제3Ba 컬러 광(L3Ba), 및 제3Bb 컬러 광(L3Bb)을 제3 편광자(430)에 제공할 수 있다.
제3 편광자(430)는 제1 편광 방향을 갖는 광을 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 편광자(430)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 제2Ba 컬러 광(L2Ba), 제3Aa 컬러 광(L3Aa), 및 제3Ba 컬러 광(L3Ba)을 통과시킬 수 있다.
제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)는 제3 컬러 광(L3)을 서로 다른 방향으로 편향되는 제3Aa 컬러 광(L3Aa) 및 제3Ba 컬러 광(L3Ba)으로 분할할 수 있다. 제3 서브 빔 편향 레이어(BDL3)는 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제1Ba 컬러 광(L1Ba), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 및 제2Ba 컬러 광(L2Ba)을 편향시키지 않을 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa)의 진행 방향, 제2Aa 컬러 광(L2Aa)의 진행 방향, 및 제3Aa 컬러 광(L3Aa)의 진행 방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 제1Aa 컬러 광(L1Aa), 제2Aa 컬러 광(L2Aa), 및 제3Aa 컬러 광(L3Aa)은 제1 출사 빔(OB1)으로 지칭될 수 있다. 제1Ba 컬러 광(L1Ba)의 진행 방향, 제2Ba 컬러 광(L2Ba)의 진행 방향, 및 제3Ba 컬러 광(L3Ba)의 진행 방향은 실질적으로 동일할 수 있다. 제1Ab 컬러 광(L1Ab), 제2Ab 컬러 광(L2Ab), 및 제3Ab 컬러 광(L3Ab)은 제2 출사 빔(OB1)으로 지칭될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치(1000)의 개념도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 3C를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다.
3차원 디스플레이 장치(1000)는 복수의 파장 대역을 포함하는 가간섭성 광빔을 제공하는 광원(1100), 광원(1100)에서의 광을 가이드하여 공간 광변조기(1500)를 향하게 하는 도광부(1200), 광원(1100)으로부터의 광을 편향시키는 빔 편향 레이어(1300), 빔 편향 레이어(1300)에서 광을 편향시키는 방향을 제어하는 제어부(10), 홀로그램 영상을 소정의 공간상에 포커싱 하기 위한 필드렌즈(1400), 및 입사광을 회절시켜 홀로그램 영상을 형성하는 공간 광변조기(1500)를 포함할 수 있다.
빔 편향 레이어(1300)는 도 1 내지 도 3C의 빔 편향 레이어(1)를 포함할 수 있다.
광원(1100)으로부터 방출된 광은 도광부(1200)에 의해 가이드되며 공간 광변조기(1500)에 대응하는 크기로 확대된 후, 빔 편향 레이어(1300)에 입사된다. 빔 편향 레이어(1300)는 입사광의 방향을 소정의 원하는 방향으로 편향시키며, 예를 들어, 사용자의 좌안을 향하는 방향 및 우안을 향하는 방향으로 편향시킬 수 있다. 이러한 지향성 광의 형성을 위해 빔 편향 레이어(1300)에 입사하는 광이 제어부(10)의 제어에 의해 각각 두 방향을 향하도록 두 방향으로 동시에 편향되는 것이 가능하다.
빔 편향 레이어(1300)를 통해 출사되는 두 지향성 빔(즉, 제1 및 제2 출사 빔들(OB1, OB2))은 필드 렌즈(1400)를 통해 공간 광변조기(1500)에 입사하게 된다. 공간 광변조기(1500)는 입사광을 변조하기 위한 간섭 무늬를 갖는 홀로그램 패턴을 형성하는 역할을 한다. 공간 광변조기(1500)에서 형성되는 홀로그램 패턴에 의해 입사광이 회절 및 변조됨으로써 소정의 공간 상의 위치에 홀로그램 영상이 재생될 수 있다. 좌안 위치에는 좌안 홀로그램 영상이, 우안 위치에는 우안 홀로그램 영상이 재생될 수 있다.
도 4의 3차원 디스플레이 장치(1000)에는 아이 트래킹 센서가 추가적으로 더 구비될 수 있고, 이를 이용하여 사용자의 좌안 위치, 우안 위치를 추적하여 해당 위치로 편향된 빔이 출사되도록 제어될 수도 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 3차원 디스플레이 장치(2000)의 개념도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1 내지 도 3C를 참조하여 설명된 것 및 도 4를 참조하여 설명된 것과의 차이점이 설명된다.
3차원 디스플레이 장치(2000)는 복수의 파장 대역을 포함하는 가간섭성 광빔을 제공하는 광원(2100), 광원(2100)에서의 광을 가이드하여 공간 광변조기(2500)를 향하게 하는 도광부(2200), 광원(2100)으로부터의 광을 편향시키는 빔 편향 레이어(2300), 빔 편향 레이어(2300)에서 광을 편향시키는 방향을 제어하는 제어부(10), 및 입사광을 회절시켜 홀로그램 영상을 형성하는 공간 광변조기(2500)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 것과 달리, 빔 편향 레이어(2300)는 제1 및 제2 출사 빔들(OB1, OB2)을 서로 다른 위치들에 각각 집속할 수 있다. 예를 들어, 빔 편향 레이어(2300)는 제1 및 제2 출사 빔들(OB1, OB2)을 사용자의 좌안을 향하는 방향 및 우안을 향하는 방향으로 편향시키되, 좌안 및 우안에 집속시킬 수 있다. 이에 따라, 도 4에 도시된 필드 렌즈없이 좌안 위치에는 좌안 홀로그램 영상이, 우안 위치에는 우안 홀로그램 영상이 재생될 수 있다.
도 5의 3차원 디스플레이 장치(2000)에는 아이 트래킹 센서가 추가적으로 더 구비될 수 있고, 이를 이용하여 사용자의 좌안 위치, 우안 위치를 추적하여 해당 위치로 편향된 빔이 출사되도록 제어될 수도 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.

Claims (20)

  1. 입사하는 광 빔 중 제1 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1A 컬러 광 및 제1B 컬러 광으로 분할하는 제1A 선택적 편광 변환-분할자;
    상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 편향시키는 제1A 빔 편향기;
    상기 제1A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제1 선택적 편광 변환자; 및
    상기 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 편향시키는 제1B 빔 편향기;를 포함하되,
    상기 제1 컬러 광, 상기 제1A 컬러 광, 및 상기 제1B 컬러 광은 제1 파장 대역을 갖는 빔 편향 레이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제1 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1A 빔 편향기는:
    상기 제1A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 수평 편향시키는 제1A 수평 편향자;
    상기 제1A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제1A 범용 편광 변환자; 및
    상기 제1A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 수직 편향시키는 제1A 수직 편향자;를 포함하는 빔 편향 레이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 선택적 편광 변환자는 상기 제1A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1B 빔 편향기는:
    상기 제1 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 수직 편향시키는 제1B 수직 편향자;
    상기 제1B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제1B 범용 편광 변환자; 및
    상기 제1B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 수평 편향시키는 제1B 수평 편향자;를 포함하는 빔 편향 레이어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1Aa 컬러 광 및 제1Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제1Ba 컬러 광 및 제1Bb 컬러 광으로 분할하는, 제1B 선택적 편광 변환-분할자; 및
    상기 제1B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제1 편광자;를 더 포함하는 빔 편향 레이어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제1B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제1A 컬러 광 및 상기 제1B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 제2 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2A 컬러 광 및 제2B 컬러 광으로 분할하는 제2A 선택적 편광 변환-분할자;
    상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 편향시키는 제2A 빔 편향기;
    상기 제2A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제2 선택적 편광 변환자; 및
    상기 제2 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 편향시키는 제2B 빔 편향기;를 포함하되,
    상기 제2 컬러 광, 상기 제2A 컬러 광, 및 상기 제2B 컬러 광은 상기 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역을 갖는 빔 편향 레이어.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자 상기 제1 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 선택적 편광 변환자는 상기 제2A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2A 빔 편향기는: 상기 제2A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 수평 편향시키는 제2A 수평 편향자; 상기 제2A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제2A 범용 편광 변환자; 및 상기 제2A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 수직 편향시키는 제2A 수직 편향자;를 포함하고,
    상기 제2B 빔 편향기는: 상기 제2 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 수직 편향시키는 제2B 수직 편향자; 상기 제2B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔의 편광 방향을 변환하는 제2B 범용 편광 변환자; 및 상기 제2B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 수평 편향시키는 제2B 수평 편향자;를 포함하는 빔 편향 레이어.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2Aa 컬러 광 및 제2Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제2Ba 컬러 광 및 제2Bb 컬러 광으로 분할하는, 제2B 선택적 편광 변환-분할자; 및
    상기 제2B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제2 편광자;를 더 포함하되,
    상기 제2B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제2B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제2A 컬러 광 및 상기 제2B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 제3 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3A 컬러 광 및 제3B 컬러 광으로 분할하는 제3A 선택적 편광 변환-분할자;
    상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 편향시키는 제3A 빔 편향기;
    상기 제3A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3 선택적 편광 변환자; 및
    상기 제3 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 편향시키는 제3B 빔 편향기;를 포함하되,
    상기 제3 컬러 광, 상기 제3A 컬러 광, 및 상기 제3B 컬러 광은 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과 다른 제3 대역 파장을 갖는 빔 편향 레이어.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제2 편광자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3 컬러 광의 편광 방향을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3 선택적 편광 변환자는 상기 제3A 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 90 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3A 빔 편향기는: 상기 제3A 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 수평 편향시키는 제3A 수평 편향자; 상기 제3A 수평 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3A 범용 편광 변환자; 및 상기 제3A 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 수직 편향시키는 제3A 수직 편향자;를 포함하고,
    상기 제3B 빔 편향기는: 상기 제3 선택적 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 수직 편향시키는 제3B 수직 편향자; 상기 제3B 수직 편향자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 변환하는 제3B 범용 편광 변환자; 및 상기 제3B 범용 편광 변환자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 수평 편향시키는 제3B 수평 편향자;를 포함하는 빔 편향 레이어.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3Aa 컬러 광 및 제3Ab 컬러 광으로 분할하고, 상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3B 컬러 광을 서로 다른 편광 방향들을 갖는 제3Ba 컬러 광 및 제3Bb 컬러 광으로 분할하는, 제3B 선택적 편광 변환-분할자; 및
    상기 제3B 선택적 편광 변환-분할자로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 일 편광 방향을 갖는 광을 통과시키는 제3 편광자;를 더 포함하되,
    상기 제3B 선택적 편광 변환-분할자는 상기 제3B 빔 편향기로부터 수광되는 상기 광 빔 중 상기 제3A 컬러 광 및 상기 제3B 컬러 광의 편광 방향들을 45 도(°) 회전시키는 빔 편향 레이어.
  18. 복수의 파장 대역들을 포함하는 광 빔을 출력하는 광원;
    상기 광 빔을 편향시키는 청구항 제1항 내지 청구항 제17항 중 어느 하나에 기재된 상기 빔 편향 레이어;
    상기 빔 편향 레이어에서 상기 광 빔을 편향시키는 방향을 제어하는 제어부; 및
    상기 광 빔을 회절시켜 홀로그램 영상을 형성하는 공간 광 변조기;를 포함하는 3차원 디스플레이 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 광 빔의 제1 부분과 제2 부분이 각각 서로 다른 제1 위치와 제2 위치에 집속되도록 상기 빔 편향 레이어를 제어하는 3차원 디스플레이 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 빔 편향 레이어와 상기 공간 광 변조기 사이에 배치되는 필드 렌즈;를 더 포함하되,
    상기 필드 렌즈는 상기 광 빔의 제1 부분과 제2 부분이 각각 서로 다른 제1 위치와 제2 위치에 집속하는 3차원 디스플레이 장치.
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