KR20220071083A - 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20220071083A
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송병권
김윤희
최칠성
홍종영
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삼성전자주식회사
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Abstract

빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 빔 편향 장치는 제 1 방향으로 광을 편향시키는 제 1 빔 편향기 및 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 광을 편향시키는 제 2 빔 편향기를 포함하며, 상기 제 1 빔 편향기와 상기 제 2 빔 편향기는 제 1 파장의 광을 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 파장의 광을 편향시키는 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 1 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 1 파장 사이의 비율이, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 2구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같을 수 있다.

Description

빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 {Beam deflection apparatus and holographic display apparatus including the same}
개시된 실시예들은 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 색수차가 저감된 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관한 것이다.
뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 방식으로서, 최근 홀로그래픽 디스플레이 기술이 연구되고 있다. 과거의 홀로그래픽 디스플레이 기술은, 원본 물체로부터 반사된 물체광과 참조광의 간섭으로 생성되는 간섭무늬를 감광성 필름에 기록하여 홀로그램 패턴을 얻은 후, 홀로그램 패턴에 다시 참조광을 조사하면 참조광이 홀로그램 패턴을 통해 회절되면서 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용한다. 반면, 최근 연구되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 기술은 디스플레이될 3차원 영상에 대해 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH)을 전기적 신호로서 공간 광변조기에 제공한다. 입력된 CGH 신호에 따라서 홀로그램 패턴을 형성한 공간 광변조기에 참조광을 조사하면, 참조광이 홀로그램 패턴을 통해 회절되면서 3차원 영상이 재생될 수 있다.
색수차가 저감된 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
일 실시예에 따른 빔 편향 장치는, 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 1 빔 편향기; 및 상기 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 2 빔 편향기;를 포함하며, 상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 내에 각각 복수의 제 1 구동 전극 및 복수의 제 2 구동 전극을 포함하고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 1 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 1 파장 사이의 비율이, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 2 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 2 파장 사이의 비율과 같을 수 있다.
상기 제 1 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열되고, 상기 제 2 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열될 수 있다.
상기 제 1 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고 상기 제 2 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 개별적으로 신호가 제공될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며, 상기 제 1 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기는: 기판; 상기 기판 위에 배열된 복수의 연결 전극; 및 상기 기판과 상기 연결 전극들을 덮도록 배치된 층간 절연막;을 더 포함하며, 상기 제 1 구동 전극들과 제 2 구동 전극들은 상기 층간 절연막 위에 배열될 수 있다.
상기 연결 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 걸쳐 제 2 방향을 따라 각각 연장되고 제 1 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 연결 전극들은 상기 제 1 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 1 연결 전극 및 상기 제 2 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 2 연결 전극을 포함하고, 상기 제 1 연결 전극들과 제 2 연결 전극들은 제 1 방향을 따라 하나씩 번갈아 배열될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 하나의 제 1 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 하나의 제 2 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 구동 전극들 및 상기 제 2 구동 전극들 중에서 하나와 상기 제 1 연결 전극들 및 제 2 연결 전극들 중에서 하나 사이를 전기적으로 연결하도록 상기 층간 절연막을 관통하여 배치되는 복수의 비아홀을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 상기 제 1 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 1 구동 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 상기 제 2 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 2 구동 전극에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제 1 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기와 상기 제 2 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기가 상이할 수 있다.
상기 제 1 구동 전극들의 배열 주기와 제 1 파장 사이의 비율 및 상기 제 2 구동 전극들의 배열 주기와 제 2 파장 사이의 비율이 동일할 수 있다.
상기 제 2 빔 편향기는 제 1 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 2 방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 제 3 구동 전극을 포함하며, 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 3 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 3 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같을 수 있다.
상기 제 2 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며, 상기 제 2 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제 3 구동 전극들 중에서 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있고 다른 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치될 수 있다.
상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기를 갖는 제 1 신호가 인가되고, 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기와 상이한 제 2 주기를 갖는 제 2 신호가 인가될 수 있다.
상기 제 1 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같을 수 있다.
상기 빔 편향 장치는 공통 기판을 더 포함하며, 상기 제 1 빔 편향기는 상기 공통 기판의 제 1 표면 상에 배치되고, 상기 제 2 빔 편향기는 상기 공통 기판의 제 1 표면에 마주하는 제 2 표면 상에 배치될 수 있다.
상기 빔 편향 장치는 상기 공통 기판의 제 1 표면 또는 상기 공통 기판의 제 2 표면 상에 배치되는 반파장판을 더 포함할 수 있다.
상기 빔 편향 장치는, 상기 제 1 빔 편향기 및 상기 제 2 빔 편향기 중에서 적어도 하나는 상기 제 1 영역 내에 배치되어 제 1 파장의 광만을 투과시키는 제 1 컬러 필터 및 상기 제 2 영역 내에 배치되어 제 2 파장의 광만을 투과시키는 제 2 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치는: 조명광을 제공하는 백라이트 유닛; 조명광 중에서 제 1 파장의 광을 변조하는 제 1 화소 및 제 2 파장의 광을 변조하는 제 2 화소를 구비하는 공간 광변조기; 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 1 빔 편향기; 및 상기 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 2 빔 편향기;를 포함하며, 상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 내에 각각 복수의 제 1 구동 전극 및 복수의 제 2 구동 전극을 포함하고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 1 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 1 파장 사이의 비율이, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 2 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 2 파장 사이의 비율과 같을 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역이 상기 공간 광변조기의 제 1 화소와 마주하고 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역이 상기 공간 광변조기의 제 2 화소와 마주하도록 상기 제 1 빔 편향기가 상기 공간 광변조기에 대해 정렬될 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 백라이트 유닛과 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치되며 상기 제 1 빔 편향기는 상기 공간 광변조기와 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치될 수 있다.
상기 공간 광변조기는 상기 백라이트 유닛과 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치되며 상기 제 1 빔 편향기는 상기 백라이트 유닛과 상기 공간 광변조기 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기는 상기 백라이트 유닛과 상기 공간 광변조기 사이에 배치되며 상기 제 2 빔 편향기는 상기 제 1 빔 편향기와 상기 공간 광변조기 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 빔 편향기와 상기 제 2 빔 편향기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치되거나, 상기 제 2 빔 편향기와 상기 공간 광변조기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치되거나, 또는 상기 제 1 빔 편향기, 상기 제 2 빔 편향기, 및 상기 공간 광변조기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치될 수 있다.
상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는 상기 백라이트 유닛과 상기 제 1 빔 편향기 사이, 상기 제 1 빔 변향기와 상기 제 2 빔 편향기 사이, 또는 제 2 빔 편향기와 상기 공간 광변조기 사이에 배치되는 양안 분리 격자 및 포커싱 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역을 통과한 광이 상기 공간 광변조기의 제 1 화소에 입사하고 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역을 통과한 광이 상기 공간 광변조기의 제 2 화소에 입사하도록 상기 제 2 빔 편향기에 의한 광의 편향 각도에 따라 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역의 위치가 동적으로 변화할 수 있다.
상기 홀로그래픽 디스플레이 장치는 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기를 더 포함하며, 상기 제 1 빔 편향기와 상기 제 2 빔 편향기는 상기 시선 추적기로부터 제공 받은 관찰자의 동공 위치 정보에 응답하여 광을 편향시킬 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 빔 편향기의 전극들이 공간 광변조기의 화소들에 맞추어 정렬되어 있다. 따라서 공간 광변조기의 화소에서 변조되는 광의 파장에 맞추어 빔 편향기의 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기가 조절될 수 있다. 특히, 빔 편향기의 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 공간 광변조기의 화소에서 변조되는 광의 파장 사이의 비율을 공간 광변조기의 전체 영역 또는 빔 편향기의 전체 영역에서 일정하게 유지함으로써, 빔 편향기에 의해 발생하는 색수차가 저감될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 제 1 빔 편향기의 구조와 동작을 개략적으로 보이는 개념도이다.
도 3은 공간 광변조기의 화소 배열을 예시적으로 보인다.
도 4는 도 3에 도시된 공간 광변조기의 화소 배열에 맞추어 정렬된 제 1 빔 편향기의 구동 전극들의 배열을 예시적으로 보인다.
도 5a 내지 도 5c는 공간 광변조기의 서로 다른 화소에 대응하는 제 1 빔 편향기의 서로 다른 영역의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 제 1 빔 편향기의 구동 전극들의 배열을 예시적으로 보인다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 제 1 빔 편향기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8은 도 3에 도시된 공간 광변조기의 화소 배열에 맞추어 정렬된 제 2 빔 편향기의 구동 전극들의 배열을 예시적으로 보인다.
도 9는 일 실시예에 따른 제 2 빔 편향기의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 10은 제 2 빔 편향기의 구동 전극들에 인가되는 전기적인 신호들을 예시적으로 보인다.
도 11은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.
도 13은 제 1 빔 편향기, 제 2 빔 편향기, 및 공간 광변조기가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.
도 15는 제 2 빔 편향기 및 공간 광변조기가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다.
도 17은 제 1 빔 편향기 및 제 2 빔 편향기가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다.
도 18 및 도 19는 공간 광변조기의 화소들에 각각 대응하는 제 2 빔 편향기의 영역들의 위치를 동적으로 변화시키는 동작을 예시적으로 보인다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
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 용어는 단수 및 다수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 이러한 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있으며, 반드시 기재된 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타날 수 있다.
모든 예들 또는 예시적인 용어는 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 이런 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다. 도 1을 참조하면 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)는 조명광을 제공하는 백라이트 유닛(110), 백라이트 유닛(110)으로부터 제공되는 조명광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 표시하는 공간 광변조기(140), 및 관찰자의 동공 위치에 따라 광을 편향시켜 홀로그래픽 영상의 위치를 조절하는 빔 편향 장치(190)를 포함할 수 있다. 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)는 관찰자의 좌안과 우안에 각각 홀로그래픽 영상을 제공할 수 있도록 조명광을 2개로 분할하는 양안 분리 격자(120) 및 홀로그래픽 영상을 공간 상에 포커싱하는 포커싱 렌즈(130)를 더 포함할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)는 재생할 홀로그래픽 영상에 따라 홀로그램 신호를 생성하여 공간 광변조기(140)에 제공하는 영상 처리기(170) 및 관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기(170)를 더 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(110)은 공간 광변조기(140)의 전체 표시면에 가간섭성을 갖는 콜리메이팅된 조명광을 제공할 수 있다. 이를 위하여 백라이트 유닛(110)은 광원, 도광판, 및 출광 구조 등을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(110)의 광원은 공간 간섭성(spatial coherence)을 갖는 빛을 방출하는 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
양안 분리 격자(120)는 백라이트 유닛(110)로부터 제공되는 조명광을 서로 다른 방향으로 진행하는 2개의 조명광으로 분할할 수 있다. 이를 위하여 양안 분리 격자(120)는 주기적인 격자 구조를 갖는 회절 광학 소자(DOE; diffraction optical element) 또는 홀로그래픽 광학 소자(HOE; holographic optical element)를 포함할 수 있다.
포커싱 렌즈(130)는 조명광을 포커싱하는 양의 굴절력을 갖는 렌즈의 역할을 한다. 공간 광변조기(140)에 의해 변조되어 형성되는 재생광은 포커싱 렌즈(130)에 의해 소정의 공간 상에 포커싱되어 영상을 형성할 수 있다. 예를 들어, 재생광은 포커싱 렌즈(130)에 의해 관찰자의 동공 위치에 포커싱될 수 있다. 포커싱 렌즈(130)는 일반적인 굴절식 렌즈일 수도 있지만, 얇은 두께를 갖는 격자형 평판 렌즈일 수도 있다. 예를 들어, 포커싱 렌즈(130)는 회절 광학 소자(DOE) 또는 홀로그래픽 광학 소자(HOE)일 수도 있다. 평판 렌즈 형태의 포커싱 렌즈(130)는 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)의 부피를 줄일 수 있다.
공간 광변조기(140)는 영상 처리기(170)로부터 제공되는 홀로그램 데이터 신호, 예컨대 CGH 데이터 신호에 따라 조명광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이를 위하여, 공간 광변조기(140)는 2차원 배열된 다수의 디스플레이 화소를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 공간 광변조기(140)는 위상 변조만 수행할 수 있는 위상 변조기, 진폭 변조만 수행할 수 있는 진폭 변조기, 및 위상 변조와 진폭 변조를 모두 수행할 수 있는 복합 변조기 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 비록 도 1에는 공간 광변조기(140)가 투과형 공간 광변조기인 것으로 도시되어 있지만 반사형 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다.
영상 처리기(170)는 관찰자에게 제공할 홀로그래픽 영상에 따라 홀로그램 신호를 생성하여 공간 광변조기(140)에 제공할 수 있다. 특히, 영상 처리기(170)는 좌안용 홀로그래픽 영상을 위한 좌안용 홀로그램 신호와 우안용 홀로그래픽 영상을 위한 우안용 홀로그램 신호를 각각 생성하여 공간 광변조기(140)에 제공할 수 있다. 또한, 영상 처리기(170)는 백라이트 유닛(110)의 동작을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 영상 처리기(170)는 백라이트 유닛(110)의 점등 및 소등을 제어할 수 있다. 이러한 영상 처리기(170)는 소프트웨어를 이용하여 구현될 수도 있으며, 또는 그러한 소프트웨어의 기능이 내장되어 있는 반도체 칩의 형태로 구현될 수도 있다.
공간 광변조기(140)는 양안 분리 격자(120)에 의해 분할된 2개의 조명광 중에서 관찰자의 좌안(EL)으로 진행하는 조명광을 좌안용 홀로그램 신호로 변조하여 좌안용 홀로그래픽 영상을 재생하고, 관찰자의 우안(ER)으로 진행하는 조명광을 우안용 홀로그램 신호로 변조하여 우안용 홀로그래픽 영상을 재생할 수 있다. 관찰자의 좌안(EL)과 우안(ER)에 보이는 2개 시점의 홀로그래픽 영상만을 재생하기 때문에, 영상 처리기(170)가 모든 시점에 대한 정보를 갖는 홀로그램 신호를 생성할 필요가 없어서 홀로그램 신호를 생성하기 위한 계산량이 줄어들 수 있다.
시선 추적기(180)는 카메라 등을 통해 관찰자의 영상을 얻고, 영상 내에서 관찰자의 동공을 검출하여 그 위치를 분석할 수 있다. 또는 시선 추적기(180)는 관찰자의 눈에 보이지 않는 적외선 대역의 시선 추적용 조명광을 관찰자를 향해 조사하고 반사된 시선 추적용 조명광을 측정하여 관찰자의 동공 위치를 분석할 수 있다. 이러한 방식으로 시선 추적기(180)는 관찰자의 동공 위치 변화를 실시간으로 추적하여 그 결과를 영상 처리기(170)에 제공할 수 있다. 영상 처리기(170)는 시선 추적기(180)로부터 제공 받은 관찰자의 동공 위치 정보에 응답하여 관찰자의 동공 위치에 맞는 시점의 홀로그램 신호를 생성할 수 있다. 다시 말해, 영상 처리기(170)는 관찰자의 위치 변화에 따른 시점 변화에 맞추어 홀로그램 신호를 생성하고 이를 공간 광변조기(140)에 제공할 수 있다.
또한 시선 추적기(180)는 재생된 좌안용 홀로그래픽 영상과 우안용 홀로그래픽 영상이 관찰자의 좌안(EL)과 우안(ER)에 각각 입사할 수 있도록 빔 편향 장치(190)를 제어할 수 있다. 시선 추적기(180)는 동공 위치 정보에 응답하여 빔 편향 장치(190)를 제어하고, 빔 편향 장치(190)는 시선 추적기(180)로부터 제공 받은 관찰자의 동공 위치 정보에 응답하여 광의 진행 방향을 수직 및 수평 방향으로 편향시킬 수 있다.
이를 위하여 빔 편향 장치(190)는 시선 추적기(180)로부터 제공 받은 관찰자의 동공 위치 정보에 응답하여 광을 수직(vertical) 방향으로 편향시키는 제 1 빔 편향기(150) 및 수평(horizontal) 방향으로 편향시키는 제 2 빔 편향기(160)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)는 2개의 투명한 기판 사이에 채워진 액정층의 유효 굴절률을 위치에 따라 조절하여 블레이즈 격자(blazed grating)를 형성하는 방식으로 동작할 수 있다. 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)를 통과하는 광의 진행 방향은 액정층의 유효 굴절률 변화에 따라 형성되는 블레이즈 격자의 주기에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 2a 및 도 2b는 제 1 빔 편향기(150)의 구조와 동작을 개략적으로 보이는 개념도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제 1 빔 편향기(150)는 복수의 구동 전극(153), 구동 전극(153)에 마주하여 배치된 공통 전극(154), 구동 전극(153)과 공통 전극(154) 사이의 공간에 배치된 액정층(155)을 포함할 수 있다. 구동 전극(153) 각각에는 독립적으로 전압이 인가될 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 각각의 구동 전극(153)에 대응하는 액정층(155)의 유효 굴절률이 변화할 수 있다. 따라서 구동 전극(153)에 주기적인 전기적 신호를 인가하면 액정층(155)의 유효 굴절률이 주기적으로 변화하면서 액정층(155)이 격자의 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 도 2a 및 도 2b의 아래쪽에 표시된 그래프와 같이 계단형으로 증가하는 형태의 주기적인 신호를 구동 전극(153)에 인가하면 액정층(155)은 블레이즈 격자의 역할을 할 수 있다. 이 경우, 제 1 빔 편향기(150)에 의해 광이 편향되는 각도는 다음의 수학식 1과 같이 구동 전극(153)에 인가되는 신호의 공간적 주기에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, m은 회절 차수, θi는 입사각, θm은 m차 회절광의 출광 각도, λ는 입사광의 파장, d는 블레이즈 격자의 주기 또는 구동 전극(153)에 인가되는 신호의 공간적 주기이다. 도 2a 및 도 2b와 수학식 1에서 알 수 있듯이, 회절 차수(m)가 1 이상의 정수인 경우에, 주기(d)가 짧아지면 제 1 빔 편향기(150)에 의해 광이 편향되는 각도(θm)가 증가하고, 주기(d)가 길어지면 편향되는 각도(θm)가 작아진다.
제 2 빔 편향기(160)도 제 1 빔 편향기(150)와 유사한 구조를 가지며 상술한 원리와 동일한 방식으로 동작할 수 있다. 제 2 빔 편향기(160)의 구동 전극은 제 1 빔 편향기(150)의 구동 전극(153)의 연장 방향에 대해 90도 회전된 방향으로 연장될 수 있다. 그러면 제 2 빔 편향기(160)는 제 1 빔 편향기(150)의 편향 방향에 수직한 방향으로 광을 편향시킬 수 있다.
그런데 수학식 1에서 알 수 있듯이, 광이 편향되는 각도(θm)는 주기(d)뿐만 아니라 입사광의 파장(λ)에 의해서도 결정된다. 주기(d)가 동일하더라도 입사광의 파장(λ)이 길어지면 광이 편향되는 각도(θm)가 커진다. 예를 들어, 동일 주기(d)에서 청색광의 편향 각도보다 적색광의 편향 각도가 더 크다. 따라서 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 구동 전극에 인가되는 신호의 공간적 주기가 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 전체 영역에서 동일하다면 색수차가 발생할 수 있고, 관찰자는 청색, 녹색, 및 적색이 분리된 홀로그래픽 영상을 볼 수도 있다.
실시예에 따르면, 이러한 색수차를 저감하기 위하여, 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 구동 전극을 공간 광변조기(140)의 화소들에 맞추어 정렬하고, 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 영역들에 입사하는 광의 파장에 알맞는 주기를 갖는 신호를 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 구동 전극에 인가할 수 있다. 특히, 수학식 1에 따르면 신호의 공간적 주기(d)와 입사광의 파장(λ) 사이의 비율(λ/d)이 일정하면 광이 편향되는 각도(θm)도 일정해진다. 따라서, 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 모든 영역들에서 신호의 공간적 주기(d)와 입사광의 파장(λ) 사이의 비율(λ/d)을 일정하게 유지시키면 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)에 의한 색수차를 최소화할 수 있다.
도 3은 공간 광변조기(140)의 화소 배열을 예시적으로 보인다. 도 3을 참조하면, 공간 광변조기(140)는 2차원 배열된 복수의 화소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공간 광변조기(140)는 X 방향을 따라 번갈아 배열된 적색 화소(140R), 녹색 화소(140G), 및 청색 화소(140B)를 포함할 수 있다. X 방향에 수직한 Y 방향으로는 동일한 화소가 일렬로 배열될 수 있다. 다시 말해, 복수의 적색 화소(140R)가 Y 방향을 따라 일렬로 배열되고, 복수의 녹색 화소(140G)가 Y 방향을 따라 일렬로 배열되며, 복수의 청색 화소(140B)가 Y 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 또한, 공간 광변조기(140)는 X 방향 및 Y 방향으로 화소들 사이에 배치된 블랙 매트릭스(BM)를 더 포함할 수 있다.
색수차를 저감하기 위하여, 제 1 및 제 2 빔 편향기(150, 160)의 구동 전극들은 도 3에 도시된 공간 광변조기(140)의 화소 배열에 맞추어 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 도 3에 도시된 공간 광변조기(140)의 화소 배열에 맞추어 정렬된 제 1 빔 편향기(150)의 구동 전극(153)들의 배열을 예시적으로 보인다. 도 4를 참조하면, 제 1 빔 편향기(150)는 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R), 녹색 화소(140G), 및 청색 화소(140B) 각각에 대응하며 마주하여 배치된 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B)을 포함한다. 다시 말해, 제 1 빔 편향기(150)의 제 1 영역(150R)은 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R)와, 제 2 영역(150G)은 녹색 화소(140G)와, 제 3 영역(150B)은 청색 화소(140B)와 마주보도록 배치된다. 이를 위해, 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B)은 Y 방향을 따라 연장될 수 있고, X 방향을 따라 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B)이 하나씩 번갈아 배치될 수 있다. 따라서, 제 1 빔 편향기(150)의 제 1 영역(150R)은 적색광을, 제 2 영역(150G)은 녹색광을, 제 3 영역(150B)은 청색광을 Y 방향으로 편향시킬 수 있다.
제 1 빔 편향기(150)의 구동 전극(153)들은 제 1 영역(150R) 내에 배열된 복수의 제 1 구동 전극(153R), 제 2 영역(150G) 내에 배열된 복수의 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 영역(150B) 내에 배열된 복수의 제 3 구동 전극(153B)을 포함할 수 있다. 제 1 구동 전극(153R)들은 각각 제 1 영역(150R) 내에서 X 방향을 따라 연장되어 있으며 Y 방향을 따라 간격을 두고 배열된다. 제 2 구동 전극(153G)들 및 제 3 구동 전극(153B)들 또한 각각 제 2 영역(150G) 및 제 3 영역(150B) 내에서 X 방향을 따라 연장되어 있으며 Y 방향을 따라 간격을 두고 배열된다.
제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 구동 전극(153B)에는 독립적으로 전압이 인가될 수 있다. 다시 말해, 제 1 영역(150R) 내의 제 1 구동 전극(153R)들 각각에 독립적으로 전압이 인가되고, 제 2 영역(150G) 내의 제 2 구동 전극(153G)들 각각에 독립적으로 전압이 인가되고, 제 3 영역(150B) 내의 제 3 구동 전극(153B)들 각각에 독립적으로 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제3 영역(150B) 각각에 개별적으로 다른 전기적 신호가 제공될 수 있다. 따라서, 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 구동 전극(153B)에는 서로 다른 주기를 갖는 신호가 인가될 수 있다.
예를 들어, 제 1 빔 편향기(150)의 제 1 영역(150R) 내에 배열된 제 1 구동 전극(153R)들에 인가되는 신호의 Y 방향 공간적 주기와 적색광의 파장 사이의 비율, 제 2 영역(150G) 내에 배열된 제 2 구동 전극(153G)들에 인가되는 신호의 Y 방향 공간적 주기와 녹색광의 파장 사이의 비율, 및 제 3 영역(150B) 내에 배열된 제 3 구동 전극(153B)들에 인가되는 신호의 Y 방향 공간적 주기와 청색광의 파장 사이의 비율이 거의 같도록, 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 구동 전극(153B)에 전압이 인가될 수 있다. 그 결과, 제 1 영역(150R)에 의한 적색광의 Y 방향 편향 각도, 제 2 영역(150G)에 의한 녹색광의 Y 방향 편향 각도, 및 제 3 영역(150B)에 의한 청색광의 Y 방향 편향 각도가 서로 같아질 수 있다. 따라서, 관찰자는 홀로그래픽 영상에서 Y 방향으로 색수차를 거의 느끼지 않을 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 공간 광변조기(140)의 서로 다른 화소에 대응하는 제 1 빔 편향기(150)의 영역들을 개략적으로 보이는 단면도이다. 예를 들어, 도 5a는 제 1 영역(150R)에 대한 Y 방향 단면도이며, 도 5b는 제 2 영역(150G)에 대한 Y 방향 단면도이고, 도 5c는 제 3 영역(150B)에 대한 Y 방향 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제 1 빔 편향기(150)는 서로 마주하여 배치되는 제 1 기판(151)과 제 2 기판(152)을 포함할 수 있다. 제 1 기판(151)과 제 2 기판(152)은 유리 또는 투명 폴리머와 같은 투명한 재료로 이루어질 수 있다. 공통 전극(154)은 제 2 기판(152)의 하부 표면의 전체 영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 또한, 제 1 빔 편향기(150)는 제 1 기판(151)의 상부 표면 위에 배치된 복수의 연결 전극(157) 및 제 1 기판(151)과 연결 전극(157)을 덮도록 배치된 층간 절연막(156)을 포함할 수 있다. 층간 절연막(156)은 투명한 절연성 재료로 이루어질 수 있으며, 층간 절연막(156) 위에는 복수의 구동 전극(153)이 배열될 수 있다. 또한, 제 1 빔 편향기(150)는 구동 전극(153)들과 연결 전극(157)들을 전기적으로 연결하는 복수의 비아홀(via hole)(158)을 더 포함할 수 있다. 비아홀(158)은 층간 절연막(156)을 수직 방향, 즉 Z 방향으로 관통하고, 구동 전극(153)들 중 하나와 연결 전극(157)들 중 하나를 연결하는 도전성 재료가 비아홀(158) 내에 채워질 수 있다.
연결 전극(157)은 제 1 영역(150R) 내의 제 1 구동 전극(153R)에 연결되는 제 1 연결 전극(157R), 제 2 영역(150G) 내의 제 2 구동 전극(153G)에 연결되는 제 2 연결 전극(157G), 및 제 3 영역(150B) 내의 제 3 구동 전극(153B)에 연결되는 제 3 연결 전극(157B)을 포함할 수 있다. 제 1 연결 전극(157R), 제 2 연결 전극(157G), 및 제 3 연결 전극(157B)은 제 1 기판(151) 상에서 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B)을 번갈아 통과하면서 X 방향을 따라 길게 연장되고, Y 방향을 따라 하나씩 번갈아 배열될 수 있다.
제 1 연결 전극(157R), 제 2 연결 전극(157G), 및 제 3 연결 전극(157B) 각각의 Y 방향 치수는 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 구동 전극(153B) 각각의 Y 방향 치수의 1/3과 같거나 그보다 작을 수 있다. 따라서, 제 1 연결 전극(157R), 제 2 연결 전극(157G), 및 제 3 연결 전극(157B)을 포함하는 연결 전극 그룹이 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 또는 제 3 구동 전극(153B)과 마주하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 제 1 영역(150R)에서는 제 1 구동 전극(153R)이, 도 5b에 도시된 제 2 영역(150G)에서는 제 2 구동 전극(153G)이, 도 5c에 도시된 제 3 영역(150B)에서는 제 3 구동 전극(153B)이 제 1 연결 전극(157R), 제 2 연결 전극(157G), 및 제 3 연결 전극(157B)에 마주하여 배치된다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 제 1 영역(150R)에서는 제 1 연결 전극(157R), 제 2 영역(150G)에서는 제 2 연결 전극(157G), 제 3 영역(150B)에서는 제 3 연결 전극(157B)만이 비아홀(158)을 통해 각각 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 제 3 구동 전극(153B)에 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 비아홀(158)의 위치가 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B)에 따라 달라질 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 구동 회로(미도시)로부터 제공되는 전기적인 신호는 제 1 연결 전극(157R)을 거쳐 제 1 구동 전극(153R)에, 제 2 연결 전극(157G)을 거쳐 제 2 구동 전극(153G)에, 제 3 연결 전극(157B)을 거쳐 제 3 구동 전극(153B)에 전달될 수 있다. 이러한 방식으로 제 1 구동 전극(153R), 제 2 구동 전극(153G), 및 제 3 구동 전극(153B)에 독립적으로 전압이 인가될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 제 1 빔 편향기의 구동 전극 배열을 예시적으로 보인다. 도 4에 도시된 실시예에서는 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B) 내의 구동 전극들이 Y 방향을 따라 모두 동일한 주기로 배열되어 있다. 도 6에 도시된 실시예에서는, 제 1 영역(150R), 제 2 영역(150G), 및 제 3 영역(150B) 내의 구동 전극들이 Y 방향을 따라 서로 다른 주기로 배열될 수 있다. 이 경우, 각각의 영역이 편향시키는 광의 파장이 상대적으로 길면 구동 전극의 배열 주기도 상대적으로 길고, 각각의 영역이 편향시키는 광의 파장이 상대적으로 짧으면 구동 전극의 배열 주기도 상대적으로 짧아질 수 있다. 예를 들어, 적색광을 편향시키는 제 1 영역(150R)에서 제 1 구동 전극(153R)의 배열 주기가 가장 길고, 청색광을 편향시키는 제 3 영역(150B)에서 제 3 구동 전극(153B)의 배열 주기가 가장 짧을 수 있다. 특히, 제 1 구동 전극(153R)의 배열 주기와 적색광의 파장 사이의 비율, 제 2 구동 전극(153G)의 배열 주기와 녹색광의 파장 사이의 비율, 및 제 3 구동 전극(153B)의 배열 주기와 청색광의 파장 사이의 비율이 거의 같을 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 제 1 빔 편향기의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 7의 단면도는 도 5a 내지 도 5b의 단면도와 달리 X 방향의 단면을 보인다. 도 7을 참조하면, 제 1 빔 편향기(150)는 컬러 필터층(159)을 더 포함할 수 있다. 컬러 필터층(159)은 적색광만을 투과시키는 제 1 컬러 필터(CF1), 녹색광만을 투과시키는 제 2 컬러 필터(CF2), 및 청색광만을 투과시키는 제 3 컬러 필터(CF3)를 더 포함할 수 있다. 제 1 컬러 필터(CF1)는 제 1 구동 전극(153R)과, 제 2 컬러 필터(CF2)는 제 2 구동 전극(153G)과, 제 3 컬러 필터(CF3)는 제 3 구동 전극(153B)과 마주하도록, 각각 제 1 영역(150R) 내지 제 3 영역(150B) 내에 배치될 수 있다. 도 7에는 컬러 필터층(159)이 제 1 기판(151)의 하부 표면에 배치된 것으로 도시되었지만, 이는 단지 일 예에 불과하며 컬러 필터층(159)의 위치는 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 컬러 필터층(159)은 제 2 기판(152)의 상부 표면에 배치될 수도 있고, 제 1 기판(151)과 제 2 기판(152) 사이에 배치될 수도 있다.
컬러 필터층(159)은 제 1 빔 편향기(150) 각각의 영역에 해당하지 않는 색의 광이 입사하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(159)은 제 1 영역(150R)에 녹색광이나 청색광이 입사하거나 제 2 영역(150G)에 적색광이나 청색광이 입사하거나 제 3 영역(150B)에 녹색광이나 적색광이 입사하여 발생하는 노이즈를 최소화할 수 있다. 그러나, 제 1 빔 편향기(150)의 컬러 필터층(159)은 필수적인 구성이 아니며, 노이즈의 가능성이 낮은 경우에는 생략될 수도 있다.
도 8은 도 3에 도시된 공간 광변조기의 화소 배열에 맞추어 정렬된 제 2 빔 편향기의 구동 전극 배열을 예시적으로 보인다. 도 8을 참조하면, 제 2 빔 편향기(160)는 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R), 녹색 화소(140G), 및 청색 화소(140B)에 각각 대응하고, 마주하여 배치된 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)은 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R)와, 제 2 영역(160G)은 녹색 화소(140G)와, 제 3 영역(160B)은 청색 화소(140B)와 마주보도록, X 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치된다. 또한, 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)은 Y 방향을 따라 연장될 수 있다. 따라서, 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)은 적색광을, 제 2 영역(160G)은 녹색광을, 제 3 영역(160B)은 청색광을 각각 X 방향으로 편향시킬 수 있다.
제 2 빔 편향기(160)의 구동 전극(163)은 Y 방향을 따라 연장되어 있으며 X 방향을 따라 일정한 간격을 두고 주기적으로 배열되어 있다. 구동 전극(163) 중 일부는 Y 방향을 따라 제 1 영역(160R)들에, 다른 일부는 Y 방향을 따라 제 2 영역(160G)들에, 또 다른 일부는 Y 방향을 따라 제 3 영역(160B)들에 걸쳐서 연장될 수 있다. 이러한 방식으로 제 2 빔 편향기(160)의 복수의 구동 전극(163)은 공간 광변조기(140)의 화소 배열에 맞추어 정렬될 수 있다.
제 1 빔 편향기(150)의 연결 전극(157)은 서로 다른 종류의 영역들에 걸쳐 연장되지만, 제 2 빔 편향기(160)의 구동 전극(163)은 동일한 종류의 영역들에 걸쳐 연장된다. 따라서, 제 2 빔 편향기(160)의 경우, 서로 다른 영역 내에 배치된 구동 전극(163)들에 서로 다른 종류의 전기적인 신호를 인가하는 것이 가능하다. 다시 말해, 제 1 영역(160R) 내에 배치된 구동 전극(163)들에는 제 1 신호를 인가하고, 제 2 영역(160G) 내에 배치된 구동 전극(163)들에는 제 1 신호와 상이한 제 2 신호를 인가하고, 제 3 영역(160B) 내에 배치된 구동 전극(163)들에는 제 1 및 제 2 신호와 상이한 제 3 신호를 인가할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 제 2 빔 편향기의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다. 도 9는 도 8의 제 2 빔 편향기(160)를 X 방향을 따라 절단한 단면을 보인다. 도 9를 참조하면, 제 2 빔 편향기(160)는 마주하여 배치된 제 1 기판(161)과 제 2 기판(162), 제 1 기판(161)의 상부 표면에 배치된 구동 전극(163), 제 2 기판(162)의 하부 표면에 배치된 공통 전극(164), 및 제 1 기판(161)과 제 2 기판(162) 사이에 배치된 액정층(165)을 포함할 수 있다. 액정층(165)은 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)으로 분할될 수 있다. 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B) 내에는 각각 복수의 구동 전극(163)이 배치된다.
또한, 제 2 빔 편향기(160)는 컬러 필터층(169)을 더 포함할 수 있다. 컬러 필터층(169)은 적색광만을 투과시키는 제 1 컬러 필터(CF1), 녹색광만을 투과시키는 제 2 컬러 필터(CF2), 및 청색광만을 투과시키는 제 3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제 1 컬러 필터(CF1)는 제 1 영역(160R) 내에, 제 2 컬러 필터(CF2)는 제 2 영역(160G) 내에, 제 3 컬러 필터(CF3)는 제 3 영역(160B) 내에 각각 배치될 수 있다. 컬러 필터층(169)은 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)에 녹색광이나 청색광이 입사하거나, 제 2 영역(160G)에 적색광이나 청색광이 입사하거나, 제 3 영역(160B)에 녹색광이나 적색광이 입사하여 발생하는 노이즈를 최소화할 수 있다. 그러나, 제 2 빔 편향기(160)의 컬러 필터층(169)은 필수적인 구성이 아니며, 노이즈의 가능성이 낮은 경우에는 생략할 수도 있다.
도 10은 제 2 빔 편향기의 구동 전극들에 인가되는 전기적인 신호들을 예시적으로 보인다. 도 10의 위쪽에 표시된 그래프 중에서, 제 1 신호(S1), 제 2 신호(S2), 및 제 3 신호(S3)는 각각 제 1 영역(160R) 내지 제 3 영역(160B) 내에 배치된 구동 전극(163)들에 인가되는 전기적 신호를 나타낸다. 제 1 신호(S1)의 주기, 제 2 신호(S2)의 주기, 및 제 3 신호(S3)의 주기는 서로 상이할 수 있다.
색수차를 저감하기 위하여, 제 1 신호(S1)의 X 방향 공간적 주기와 적색광의 파장 사이의 비율, 제 2 신호(S2)의 X 방향 공간적 주기와 녹색광의 파장 사이의 비율, 및 제 3 신호(S3)의 X 방향 공간적 주기와 청색광의 파장 사이의 비율이 거의 같을 수 있다. 그 결과, 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)에 의한 적색광의 X 방향 편향 각도, 제 2 영역(160G)에 의한 녹색광의 X 방향 편향 각도, 및 제 3 영역(160B)에 의한 청색광의 X 방향 편향 각도가 서로 같아질 수 있다. 따라서, 관찰자는 홀로그래픽 영상에서 X 방향으로 색수차를 거의 느끼지 않을 수 있다.
예를 들어, 적색광의 파장이 약 638 nm이고 녹색광의 파장이 약 520 nm이고 청색광의 파장이 약 460 nm인 경우, 제 1 영역(160R) 내의 구동 전극(163)들에 인가되는 제 1 신호(S1)의 X 방향 공간적 주기는 약 20.804 ㎛이고, 제 2 영역(160G) 내의 구동 전극(163)들에 인가되는 제 2 신호(S2)의 X 방향 공간적 주기는 약 16.957 ㎛이고, 제 3 영역(160B) 내의 구동 전극(163)들에 인가되는 제 3 신호(S3)의 X 방향 공간적 주기는 약 15 ㎛일 수 있다. 여기서 예시된 수치는 한정적인 것이 아니며, 광의 X 방향 편향 각도에 따라 제 1 내지 제 3 신호(S1, S2, S3)의 실제 주기는 달라질 수 있다.
제 2 빔 편향기(160)의 전체 구동 전극(163)들에 인가되는 전기적 신호(S4)는 제 1 내지 제 3 영역(160R, 160G, 160B)들의 위치에 각각 대응하는 제 1 내지 제 3 신호(S1, S2, S3)를 공간적으로 샘플링하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 도 10에 표시된 제 1 신호(S1) 중에서 제 1 영역(160R)들의 X 방향 위치에 대응하는 부분, 제 2 신호(S2) 중에서 제 2 영역(160G)들의 X 방향 위치에 대응하는 부분, 및 제 3 신호(S3) 중에서 제 3 영역(160B)들의 X 방향 위치에 대응하는 부분을 공간적으로 샘플링하여 전체 구동 전극(163)들에 인가되는 전기적 신호(S4)를 형성할 수 있다.
상술한 도 8 내지 도 10에서는, 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)에서 복수의 구동 전극(163)이 X 방향을 따라 일정한 간격을 두고 주기적으로 배열되며, 서로 다른 주기를 갖는 신호들을 공간적으로 샘플링하여 복수의 구동 전극(163)에 인가하는 것으로 설명하였다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 빔 편향기(160)의 구동 전극(163)들은 영역에 따라 상이한 간격으로 배열될 수도 있다.
예컨대, 제 1 영역(160R) 내의 구동 전극(163)들 사이의 X 방향 간격, 제 2 영역(160G) 내의 구동 전극(163) 사이의 X 방향 간격, 및 제 3 영역(160B) 내의 구동 전극(163) 사이의 X 방향 간격은 서로 상이할 수 있다. 특히, 제 1 영역(160R) 내의 구동 전극(163)들의 X 방향 간격과 적색광의 파장 사이의 비율, 제 2 영역(160G) 내의 구동 전극(163)들의 X 방향 간격과 녹색광의 파장 사이의 비율, 및 제 3 영역(160G) 내의 구동 전극(163)들의 X 방향 간격과 청색광의 파장 사이의 비율이 서로 동일할 수 있다. 이 경우에는, 서로 다른 주기를 갖는 신호들을 공간적으로 샘플링할 필요가 없다.
도 1에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)에서는 조명광의 진행 방향을 따라 양안 분리 격자(120), 포커싱 렌즈(130), 공간 광변조기(140), 제 1 빔 편향기(150), 및 제 2 빔 편향기(160)가 순서대로 배치되어 있다. 따라서, 공간 광변조기(140)는 백라이트 유닛(110)과 제 2 빔 편향기(160) 사이에 배치되며, 제 1 빔 편향기(150)는 공간 광변조기(140)와 제 2 빔 편향기(160) 사이에 배치된다. 이 경우, 공간 광변조기(140)에 의해 변조된 광이 제 1 빔 편향기(150)를 통과하면서 Y 방향으로 편향된 후, 제 2 빔 편향기(160)를 통과하면서 X 방향으로 편향된다. 그러나, 광학 요소들의 배치 순서는 반드시 이에 한정되지 않는다.
도 11은 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다. 도 11을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(200)는 조명광의 진행 방향을 따라 순차적으로 배치된 백라이트 유닛(110), 양안 분리 격자(120), 포커싱 렌즈(130), 제 1 빔 편향기(150), 공간 광변조기(140), 및 제 2 빔 편향기(160)를 포함한다. 따라서, 공간 광변조기(140)는 백라이트 유닛(110)과 제 2 빔 편향기(160) 사이에 배치되며, 제 1 빔 편향기(150)는 백라이트 유닛(110)과 공간 광변조기(140) 사이에 배치된다. 이 경우, 제 1 빔 편향기(150)를 통과하면서 Y 방향으로 편향된 광이 공간 광변조기(140)에 의해 변조되며, 공간 광변조기(140)에 의해 변조된 광이 제 2 빔 편향기(160)를 통과하면서 X 방향으로 편향된다.
도 1 및 도 11에 도시된 실시예에서, X 방향으로 광을 편향시키는 제 2 빔 편향기(160)가 백라이트 유닛(110)으로부터 가장 멀리 배치되어 있다. 제 1 빔 편향기(150)는 Y 방향으로 광을 편향시키기 때문에, 제 1 빔 편향기(150)의 영역들을 통과한 광은 공간 광변조기(140)의 대응하는 화소 또는 제 2 빔 편향기(160)의 대응하는 영역들에 입사할 수 있다. 따라서, 도 1 및 도 11에 도시된 실시예의 경우, 제 1 빔 편향기(150)의 제 1 영역(150R), 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R), 및 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)이 서로 일직선으로 마주하도록 정렬되며, 제 1 빔 편향기(150)의 제 2 영역(150G), 공간 광변조기(140)의 녹색 화소(140G), 및 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 영역(160G)이 서로 일직선으로 마주하도록 정렬되고, 제 1 빔 편향기(150)의 제 3 영역(150B), 공간 광변조기(140)의 청색 화소(140B), 및 제 2 빔 편향기(160)의 제 3 영역(160B)이 서로 일직선으로 마주하도록 정렬될 수 있다.
그런데, 공간 광변조기(140)에 의해 변조된 광이 다른 광학 요소를 통과하게 되면 관찰자가 보는 홀로그래픽 영상의 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 영상의 품질을 향상시키기 위하여 공간 광변조기(140)를 백라이트 유닛(110)으로부터 가장 멀리 배치할 수도 있다. 예를 들어, 도 12는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다. 도 12를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)는 조명광의 진행 방향을 따라 순차적으로 배치된 백라이트 유닛(110), 양안 분리 격자(120), 포커싱 렌즈(130), 제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)를 포함한다. 따라서, 제 1 빔 편향기(150)는 백라이트 유닛(110)과 공간 광변조기(140) 사이에 배치되며, 제 2 빔 편향기(160)는 제 1 빔 편향기(150)와 공간 광변조기(140) 사이에 배치된다.
이 경우, 제 2 빔 편향기(160)에 의해 X 방향으로 편향된 광이 공간 광변조기(140)에 입사하기 때문에, 제 2 빔 편향기(160)에 의한 영향을 최소화하기 위하여 제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140)가 간격 없이 서로 밀착하여 배치될 수 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 장치(300)의 부피를 줄이기 위하여, 제 1 빔 편향기(150)와 제 2 빔 편향기(160) 또한 간격 없이 서로 밀착하여 배치될 수 있다.
제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)는 공통 기판을 통해 일체로 제작될 수 있다. 도 13은 제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다. 도 13을 참조하면, 제 1 빔 편향기(150)의 제 2 기판(152)은 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 기판 역할을 할 수 있다. 따라서 제 1 빔 편향기(150)의 제 2 기판(152)은 제 1 빔 편향기(150)와 제 2 빔 편향기(160)의 공통 기판이 된다. 제 2 빔 편향기(160)는 제 1 빔 편향기(150)의 제 2 기판(152)의 상부 표면 위에 순차적으로 배치된 반파장판(halfwave plate)(166), 공통 전극(164), 액정층(165), 구동 전극(163), 및 제 1 기판(161)을 포함할 수 있다. 제 2 빔 편향기(160)의 액정층(165)의 정렬 방향이 제 1 빔 편향기(150)의 액정층(155)의 정렬 방향에 대해 90도 회전되어 있기 때문에 광의 편향 방향을 90도 회전시키기 위하여 반파장판(166)이 배치될 수 있다. 반파장판(166)은 제 2 빔 편향기(160) 내에 배치되지 않고 제 1 빔 편향기(150) 내에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 반파장판(166)은 제 1 빔 편향기(150)의 공통 전극(154)과 제 2 기판(152)의 하부 표면 사이에 배치될 수도 있다.
또한, 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 기판(161)은 공간 광변조기(140)의 하부 기판 역할을 할 수 있다. 따라서 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 기판(161)은 제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140)의 공통 기판이 된다. 공간 광변조기(140)는 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 기판(161) 위에 순차적으로 배치된 공통 전극(144), 액정층(145), 화소 전극(143), 컬러 필터층(146), 및 상부 기판(141)을 포함할 수 있다. 컬러 필터층(146)은 컬러 필터(CF1, CF2, CF3)들과 블랙 매트릭스(BM)를 포함할 수 있다. 액정층(145)은 화소를 구분하기 위한 격벽(147)들에 의해 분할될 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다. 도 14를 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(400)는 조명광의 진행 방향을 따라 순차적으로 배치된 백라이트 유닛(110), 제 1 빔 편향기(150), 양안 분리 격자(120), 포커싱 렌즈(130), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)를 포함한다. 도 14에 도시된 실시예는 제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)의 순서로 배치된다는 점에서 도 12에 도시된 실시예와 유사하지만, 양안 분리 격자(120)와 포커싱 렌즈(130)가 제 1 빔 편향기(150)와 제 2 빔 편향기(160) 사이에 배치된다는 점에서 양안 분리 격자(120)와 포커싱 렌즈(130)가 백라이트 유닛(110)과 제 1 빔 편향기(150) 사이에 배치된 도 12에 도시된 실시예와 상이하다. 또한, 도 14에 도시된 실시예의 경우, 제 2 빔 편향기(160)에 의한 영향을 최소화하기 위하여, 제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140)가 간격 없이 서로 밀착하여 배치될 수 있다.
제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140)는 공통 기판을 통해 일체로 제작될 수 있다. 도 15는 제 2 빔 편향기(160) 및 공간 광변조기(140)가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다. 도 15를 참조하면, 제 2 빔 편향기(160)는 제 1 기판(161) 위에 순차적으로 배치된 구동 전극(163), 액정층(165), 공통 전극(164), 및 제 2 기판(162)을 포함할 수 있다. 공간 광변조기(140)는 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 기판(162) 위에 배치된다. 따라서 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 기판(162)이 제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140)의 공통 기판이 된다. 공간 광변조기(140)의 상세한 구조는 도 13에서 설명한 것과 같다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 구성도이다. 도 16을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(500)는 조명광의 진행 방향을 따라 순차적으로 배치된 백라이트 유닛(110), 제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 양안 분리 격자(120), 포커싱 렌즈(130), 및 공간 광변조기(140)를 포함한다. 도 16에 도시된 실시예는 제 1 빔 편향기(150), 제 2 빔 편향기(160), 및 공간 광변조기(140)의 순서로 배치된다는 점에서 도 12에 도시된 실시예와 유사하지만, 양안 분리 격자(120)와 포커싱 렌즈(130)가 제 2 빔 편향기(160)와 공간 광변조기(140) 사이에 배치된다는 점에서 도 12에 도시된 실시예와 상이하다. 도 16에 도시된 실시예의 경우, 홀로그래픽 디스플레이 장치(500)의 부피를 줄이기 위하여, 제 1 빔 편향기(150)와 제 2 빔 편향기(160)가 간격 없이 서로 밀착하여 배치될 수 있다.
제 1 빔 편향기(150)와 제 2 빔 편향기(160)는 공통 기판을 통해 일체로 제작될 수 있다. 도 17은 제 1 빔 편향기(150) 및 제 2 빔 편향기(160)가 일체형으로 구성된 구조를 예시적으로 보인다. 도 17에 도시된 구조는 도 13에 도시된 구조에서 공간 광변조기(140)가 삭제된 것과 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.
도 12, 도 14, 및 도 16에 도시된 홀로그래픽 디스플레이 장치(300, 400, 500)의 경우, 제 2 빔 편향기(160)를 통과한 광이 공간 광변조기(140)에 입사하는 X 방향 위치가 제 2 빔 편향기(160)에 의한 광의 X 방향 편향 각도에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)이 고정되어 있으면, 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R), 녹색 화소(140G), 및 청색 화소(140B)를 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)에 정확하게 매칭시키기 어려울 수 있다. 따라서, X 방향 편향 각도에 따라 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)의 X 방향 위치를 동적으로 변화시킬 수 있다.
도 18 및 도 19는 공간 광변조기(140)의 화소들에 각각 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 영역들의 위치를 동적으로 변화시키는 동작을 예시적으로 보인다. 도 18을 참조하면, 제 2 빔 편향기(160)에 의한 광의 X 방향 편향 각도가 θ1인 경우, 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R)에 대해 θ1의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)으로, 공간 광변조기(140)의 녹색 화소(140G)에 대해 θ1의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 영역(160G)으로, 공간 광변조기(140)의 청색 화소(140B)에 대해 θ1의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 3 영역(160B)으로 각각 결정할 수 있다. 다시 말해, 제 2 빔 편향기(160)에 의해 편향되는 적색광이 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R)에 θ1의 각도로 입사하도록 하는 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)으로, 제 2 빔 편향기(160)에 의해 편향되는 녹색광이 공간 광변조기(140)의 녹색 화소(140G)에 θ1의 각도로 입사하도록 하는 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 영역(160G)으로, 제 2 빔 편향기(160)에 의해 편향되는 청색광이 공간 광변조기(140)의 청색 화소(140B)에 θ1의 각도로 입사하도록 하는 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 3 영역(160B)으로 각각 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)에 대해 도 10에서 설명한 방식으로 전기적 신호(S4)를 인가할 수 있다. θ1과 다른 각도들로 편향된 광은 공간 광변조기(140) 내부의 컬러 필터 또는 블랙 매트릭스에 의해 차단될 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 제 2 빔 편향기(160)에 의한 광의 X 방향 편향 각도가 -θ2인 경우에는, 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R)에 대해 -θ2의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R)으로, 공간 광변조기(140)의 녹색 화소(140G)에 대해 -θ2의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 2 영역(160G)으로, 공간 광변조기(140)의 청색 화소(140B)에 대해 -θ2의 각도로 비스듬하게 대응하는 제 2 빔 편향기(160)의 X 방향 영역을 제 2 빔 편향기(160)의 제 3 영역(160B)으로 각각 결정할 수 있다. 이러한 방식으로, 제 2 빔 편향기(160)에 의한 광의 X 방향 편향 각도에 따라 제 2 빔 편향기(160)의 제 1 영역(160R), 제 2 영역(160G), 및 제 3 영역(160B)의 X 방향 위치를 동적으로 변화시켜 광의 X 방향 편향 각도에 관계 없이 공간 광변조기(140)의 적색 화소(140R), 녹색 화소(140G), 및 청색 화소(140B)에 매칭시킬 수 있다.
상술한 빔 편향 장치 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 권리범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500.....홀로그래픽 디스플레이 장치
110.....백라이트 유닛 120.....양안 분리 격자
130.....포커싱 렌즈 140.....공간 광변조기
150.....제 1 빔 편향기 151, 152, 161.....기판
153, 163.....구동 전극 154, 164.....공통 전극
155, 165.....액정층 156.....층간 절연막
157.....연결 전극 158.....비아홀
159, 169.....컬러 필터층 160.....제 2 빔 편향기
166.....반파장판 170.....영상 처리기
180.....시선 추적기 190.....빔 편향 장치

Claims (43)

  1. 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 1 빔 편향기; 및
    상기 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 2 빔 편향기;를 포함하며,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 내에 각각 복수의 제 1 구동 전극 및 복수의 제 2 구동 전극을 포함하고,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 1 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 1 파장 사이의 비율이, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 2 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 빔 편향 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열되고, 상기 제 2 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열되는, 빔 편향 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고 상기 제 2 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 개별적으로 신호가 제공되는, 빔 편향 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며,
    상기 제 1 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장되어 있는, 빔 편향 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기는:
    기판;
    상기 기판 위에 배열된 복수의 연결 전극; 및
    상기 기판과 상기 연결 전극들을 덮도록 배치된 층간 절연막;을 더 포함하며,
    상기 제 1 구동 전극들과 제 2 구동 전극들은 상기 층간 절연막 위에 배열되어 있는, 빔 편향 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 걸쳐 제 2 방향을 따라 각각 연장되고 제 1 방향을 따라 배열되어 있는, 빔 편향 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연결 전극들은 상기 제 1 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 1 연결 전극 및 상기 제 2 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 2 연결 전극을 포함하고, 상기 제 1 연결 전극들과 제 2 연결 전극들은 제 1 방향을 따라 하나씩 번갈아 배열되어 있는, 빔 편향 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 하나의 제 1 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 하나의 제 2 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치되는, 빔 편향 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 구동 전극들 및 상기 제 2 구동 전극들 중에서 하나와 상기 제 1 연결 전극들 및 제 2 연결 전극들 중에서 하나 사이를 전기적으로 연결하도록 상기 층간 절연막을 관통하여 배치되는 복수의 비아홀을 더 포함하는, 빔 편향 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 상기 제 1 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 1 구동 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 상기 제 2 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 2 구동 전극에 전기적으로 연결되는, 빔 편향 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기와 상기 제 2 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기가 상이한, 빔 편향 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들의 배열 주기와 제 1 파장 사이의 비율 및 상기 제 2 구동 전극들의 배열 주기와 제 2 파장 사이의 비율이 동일한, 빔 편향 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기는 제 1 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 2 방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 제 3 구동 전극을 포함하며,
    상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 3 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 3 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 빔 편향 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며, 상기 제 2 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제 3 구동 전극들 중에서 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있고 다른 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치되어 있는, 빔 편향 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기를 갖는 제 1 신호가 인가되고, 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기와 상이한 제 2 주기를 갖는 제 2 신호가 인가되는, 빔 편향 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 빔 편향 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    공통 기판을 더 포함하며,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 공통 기판의 제 1 표면 상에 배치되고, 상기 제 2 빔 편향기는 상기 공통 기판의 제 1 표면에 마주하는 제 2 표면 상에 배치되는, 빔 편향 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 공통 기판의 제 1 표면 또는 상기 공통 기판의 제 2 표면 상에 배치되는 반파장판을 더 포함하는, 빔 편향 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기 및 상기 제 2 빔 편향기 중에서 적어도 하나는 상기 제 1 영역 내에 배치되어 제 1 파장의 광만을 투과시키는 제 1 컬러 필터 및 상기 제 2 영역 내에 배치되어 제 2 파장의 광만을 투과시키는 제 2 컬러 필터를 더 포함하는, 빔 편향 장치.
  20. 조명광을 제공하는 백라이트 유닛;
    조명광 중에서 제 1 파장의 광을 변조하는 제 1 화소 및 제 2 파장의 광을 변조하는 제 2 화소를 구비하는 공간 광변조기;
    상기 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 제 1 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 1 빔 편향기; 및
    상기 제 1 파장 및 제 2 파장의 광을 각각 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 편향시키는 제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하는 제 2 빔 편향기;를 포함하며,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 영역 및 제 2 영역 내에 각각 복수의 제 1 구동 전극 및 복수의 제 2 구동 전극을 포함하고,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 1 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 1 파장 사이의 비율이, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 2 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 상기 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열되고, 상기 제 2 구동 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역 내에서 제 2 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 1 방향을 따라 간격을 두고 배열되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고 상기 제 2 구동 전극들에 독립적으로 전압이 인가되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 개별적으로 신호가 제공되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며,
    상기 제 1 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장되어 있는 연장되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기는:
    기판;
    상기 기판 위에 배열된 복수의 연결 전극; 및
    상기 기판과 상기 연결 전극들을 덮도록 배치된 층간 절연막;을 더 포함하며,
    상기 제 1 구동 전극들과 제 2 구동 전극들은 상기 층간 절연막 위에 배열되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 연결 전극들은 상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역에 걸쳐 제 2 방향을 따라 각각 연장되고 제 1 방향을 따라 배열되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 연결 전극들은 상기 제 1 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 1 연결 전극 및 상기 제 2 구동 전극들에 연결되는 복수의 제 2 연결 전극을 포함하고, 상기 제 1 연결 전극들과 제 2 연결 전극들은 제 1 방향을 따라 하나씩 번갈아 배열되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 하나의 제 1 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 하나의 제 2 구동 전극이 하나의 제 1 연결 전극 및 하나의 제 2 연결 전극에 마주하여 배치되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 제 1 구동 전극들 및 상기 제 2 구동 전극들 중에서 하나와 상기 제 1 연결 전극들 및 제 2 연결 전극들 중에서 하나 사이를 전기적으로 연결하도록 상기 층간 절연막을 관통하여 배치되는 복수의 비아홀을 더 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역에서 상기 제 1 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 1 구동 전극에 전기적으로 연결되고, 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역에서 상기 제 2 연결 전극만이 상기 비아홀을 통해 상기 제 2 구동 전극에 전기적으로 연결되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기와 상기 제 2 구동 전극들의 제 1 방향을 따른 배열 주기가 상이한, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 제 1 구동 전극들의 배열 주기와 제 1 파장 사이의 비율 및 상기 제 2 구동 전극들의 배열 주기와 제 2 파장 사이의 비율이 동일한, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  32. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기는 제 1 방향을 따라 각각 연장되어 있으며 제 2 방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있는 복수의 제 3 구동 전극을 포함하며,
    상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배열된 제 3 구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배열된 제 3구동 전극들에 인가되는 신호의 공간적 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기 내에서 복수의 제 1 영역과 복수의 제 2 영역이 제 2 방향을 따라 하나씩 번갈아 배치되어 있으며, 상기 제 2 빔 편향기 내의 각각의 제 1 영역과 제 2 영역은 제 1 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 제 3 구동 전극들 중에서 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있고 다른 일부는 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기를 갖는 제 1 신호가 인가되고, 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역 내에 배치되어 있는 제 3 구동 전극들에는 제 1 주기와 상이한 제 2 주기를 갖는 제 2 신호가 인가되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 주기와 제 1 파장 사이의 비율이 상기 제 2 주기와 제 2 파장 사이의 비율과 같은, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  36. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기의 제 1 영역이 상기 공간 광변조기의 제 1 화소와 마주하고 상기 제 1 빔 편향기의 제 2 영역이 상기 공간 광변조기의 제 2 화소와 마주하도록 상기 제 1 빔 편향기가 상기 공간 광변조기에 대해 정렬되어 있는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  37. 제 20 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 백라이트 유닛과 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치되며 상기 제 1 빔 편향기는 상기 공간 광변조기와 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  38. 제 20 항에 있어서,
    상기 공간 광변조기는 상기 백라이트 유닛과 상기 제 2 빔 편향기 사이에 배치되며 상기 제 1 빔 편향기는 상기 백라이트 유닛과 상기 공간 광변조기 사이에 배치되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  39. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기는 상기 백라이트 유닛과 상기 공간 광변조기 사이에 배치되며 상기 제 2 빔 편향기는 상기 제 1 빔 편향기와 상기 공간 광변조기 사이에 배치되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 편향기와 상기 제 2 빔 편향기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치되거나, 상기 제 2 빔 편향기와 상기 공간 광변조기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치되거나, 또는 상기 제 1 빔 편향기, 상기 제 2 빔 편향기, 및 상기 공간 광변조기가 간격 없이 서로 밀착하여 배치되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛과 상기 제 1 빔 편향기 사이, 상기 제 1 빔 변향기와 상기 제 2 빔 편향기 사이, 또는 제 2 빔 편향기와 상기 공간 광변조기 사이에 배치되는 양안 분리 격자 및 포커싱 렌즈를 더 포함하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역을 통과한 광이 상기 공간 광변조기의 제 1 화소에 입사하고 상기 제 2 빔 편향기의 제 2 영역을 통과한 광이 상기 공간 광변조기의 제 2 화소에 입사하도록 상기 제 2 빔 편향기에 의한 광의 편향 각도에 따라 상기 제 2 빔 편향기의 제 1 영역과 제 2 영역의 위치가 동적으로 변화하는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  43. 제 20 항에 있어서,
    관찰자의 동공 위치를 추적하는 시선 추적기를 더 포함하며,
    상기 제 1 빔 편향기와 상기 제 2 빔 편향기는 상기 시선 추적기로부터 제공 받은 관찰자의 동공 위치 정보에 응답하여 광을 편향시키는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
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