KR20220114407A - 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 - Google Patents

빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220114407A
KR20220114407A KR1020210017867A KR20210017867A KR20220114407A KR 20220114407 A KR20220114407 A KR 20220114407A KR 1020210017867 A KR1020210017867 A KR 1020210017867A KR 20210017867 A KR20210017867 A KR 20210017867A KR 20220114407 A KR20220114407 A KR 20220114407A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beam expanding
layer
film
expanding film
photonic crystal
Prior art date
Application number
KR1020210017867A
Other languages
English (en)
Inventor
김윤희
김휘
김영재
송훈
이홍석
Original Assignee
삼성전자주식회사
고려대학교 세종산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 고려대학교 세종산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020210017867A priority Critical patent/KR20220114407A/ko
Priority to US17/371,415 priority patent/US20220253017A1/en
Publication of KR20220114407A publication Critical patent/KR20220114407A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2286—Particular reconstruction light ; Beam properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/0208—Individual components other than the hologram
    • G03H2001/0224—Active addressable light modulator, i.e. Spatial Light Modulator [SLM]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H1/2205—Reconstruction geometries or arrangements using downstream optical component
    • G03H2001/221—Element having optical power, e.g. field lens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
    • G03H2001/2236—Details of the viewing window
    • G03H2001/2239—Enlarging the viewing window
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2223/00—Optical components
    • G03H2223/23—Diffractive element

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치에 관해 개시되어 있다. 예시적인 일 실시예에 따른 빔 확대필름은 제1 물질층과 상기 제1 물질층에 매립된 복수의 제2 물질층을 포함하여 입사 광의 폭을 확장시켜 방출하는 광자결정층을 포함한다. 예시적인 일 실시예에 의한 홀로그래픽 디스플레이 장치는 가간섭성 콜리메이팅된 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛과 마주하는 빔 확대필름과, 상기 백라이트 유닛과 상기 빔 확대필름 사이에 배치되어 홀로그램을 제공하는 플랫 패널과, 홀로그래픽 영상을 공간 상에 포커싱하는 렌즈를 포함하고, 상기 빔 확대필름은 상기 예시적인 일 실시예에 따른 빔 확대필름을 포함한다.

Description

빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치{Beam expending film and holographic display apparatus including the same}
본 개시는 디스플레이 장치와 관련된 것으로써, 보다 자세하게는 빔 확대 필름과 이를 포함하여 보다 넓은 시야창을 제공할 수 있는 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, 홀로그래픽 디스플레이 방식이 고려되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이 방식은, 원본 물체로부터 반사된 물체광과 참조광을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램 패턴에 참조광을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 현재 고려되고 있는 홀로그래픽 디스플레이 방식은 원본 물체를 직접 노광하여 홀로그램 패턴을 얻기 보다는 컴퓨터로 계산된 홀로그램(computer generated hologram; CGH) 신호를 전기적 신호로서 공간 광변조기(spatial light modulator)에 제공한다. 입력된 CGH 신호에 따라 공간 광변조기가 홀로그램 패턴을 형성하여 참조광을 회절시킴으로써 3차원 영상이 생성될 수 있다.
입사 빔을 보다 넓게 확장시켜 방출함으로써, 홀로그래픽 디스플레이 장치의 시야창을 확장시킬 수 있는 빔 확대필름을 제공한다.
이러한 빔 확대필름을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
예시적인 일 실시예에 따른 빔 확대필름은 제1 물질층과 상기 제1 물질층에 매립된 복수의 제2 물질층을 포함하여 입사 광의 폭을 확장시켜 방출하는 광자결정층을 포함한다. 일 예에서, 상기 광자결정층보다 굴절률이 낮은 투명한 기판을 더 포함하고, 상기 광자결정층은 상기 기판 상에 구비될 수 있다. 일 예에서, 상기 광자결정층은 DZI 물질특성을 가질 수 있다. 일 예에서, 상기 복수의 제2 물질층은 서로 이격되고, 서로 평행하며, 상기 복수의 제2 물질층 각각은 둥근 로드(rod) 형태일 수 있다. 일 예에서, 상기 복수의 제2 물질층 각각은 단면이 네모난 로드 형태일 수도 있다. 일 예에서, 상기 복수의 제2 물질층 사이는 상기 제1 물질층으로 채워질 수 있다. 일 예에서, 상기 제2 물질층은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 물질층은 공기 또는 일정한 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제2 물질층은 입사광에 수직하게 배치될 수 있다. 일 예에서, 상기 복수의 제2 물질층은 서로 이격되고, 서로 평행하며, 서로 마주하는 평면을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 복수의 제2 물질층은 각각 적층된 복수의 제1 및 제2 층을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 및 제2 층은 순차적으로 적층되고, 상기 복수의 제1 및 제2 층은 교번 적층될 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 물질층, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 물질층의 굴절률이 가장 작고, 상기 제1 층의 굴절률이 가장 클 수 있다. 일 예에서, 상기 광자결정층에 입사되는 광의 파장이 λ일 때, 상기 제1 및 제2 층의 두께는 λ/4일 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 층은 입사광에 투명하고, 상기 제2 층보다 굴절률이 큰 물질을 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 제2 층은 입사광에 투명하고, 상기 제1 층보다 굴절률이 작은 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시예에 의한 홀로그래픽 디스플레이 장치는 가간섭성 콜리메이팅된 광을 제공하는 백라이트 유닛과, 상기 백라이트 유닛과 마주하는 빔 확대필름과, 상기 백라이트 유닛과 상기 빔 확대필름 사이에 배치되어 홀로그램을 제공하는 플랫 패널과, 홀로그래픽 영상을 공간 상에 포커싱하는 렌즈를 포함하고, 상기 빔 확대필름은 상기 예시적인 일 실시예에 따른 빔 확대필름을 포함한다. 일 예에서, 상기 렌즈는 상기 백라이트 유닛과 상기 플랫패널 사이에 배치될 수 있다. 다른 예에서, 상기 렌즈는 상기 플랫패널과 상기 빔 확대필름 사이에 배치될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 렌즈는 상기 빔 확대필름으로부터 방출된 광이 직접 입사되는 위치에 배치될 수 있다. 일 예에서, 상기 플랫 패널은 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 일 예에서, 상기 플랫 패널은 LCD, 반도체 변조기, DMD 또는 LCoS를 포함할 수 있다.
개시된 홀로그래픽 디스플레이 장치는 광자결정을 포함하는 빔 확대필름을 구비하는 바, 1차 이상의 고차 회절을 제거 또는 저감함으로써 홀로그래픽 영상을 관찰할 수 있는 공간, 즉 시야창이 넓어질 수 있다. 따라서, 관찰자는 더 넓은 영역에서 홀로그래픽 영상을 관찰할 수 있다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름의 단면도이다.
도 2는 도 1의 광자결정층(200)에 대한 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 예시한 광자결정층(200)에 대한 입체도이다.
도 4는 도 1의 광자 결정층(200)에 대한 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 광자 결정층(400)에 대한 입체도이다.
도 6 및 도 7은 공간 광 변조기의 단위 화소로부터 방출되어 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름에 입사되는 빔이 폭이 확대되어 방출되는 경우는 나타낸 단면도이다.
도 8은 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름에 대한 시뮬레이션에서 입사빔이 확장되어 방출되는 경우를 나타낸 이미지 사진이다.
도 9는 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로, 빔 확대필름에 입사되는 빔의 필드 분포(field distribution)와 빔 확대필름으로부터 방출되는 빔의 필드 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것으로, 빔 확대필름에 입사되는 빔의 각 분포(angular distribution)와 빔 확대필름으로부터 방출되는 빔의 각 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 의한 홀로그래픽 디스플레이 장치를 나타낸 단면도이다.
도 12는 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름을 포함하지 않는 홀로그래픽 디스플레이 장치와 이 장치에 의해 표시되는 영상을 개략적으로 나타낸 입체도이다.
도 13은 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치와 이 장치에 의해 표시되는 영상을 개략적으로 나타낸 입체도이다.
최근 고해상도 투과형 패널이나 공간 광 변조기를 이용하여 홀로그래픽 디스플레이를 구현하는 연구가 진행되고 있다. 이는 코히어런트(coherent)한 광원에서 나온 빛을 컴퓨터 생성 홀로그램(Computer-Generated Hologram, CGH)을 표시한 플랫 패널(flat panel)과 렌즈를 이용, 변조하여 홀로그램 영상을 제공하는 방법이다. 이와 같이 변조된 홀로그램 정보를 관찰자의 눈에 초점이 맞도록 제공하기 위하여 플랫 패널 크기의 렌즈를 사용한다. 이때 사용된 패널의 화소 피치(pixel pitch)에 의해 시청 영역이 결정되는데, 현재 고해상도의 패널(pitch 약 50um)을 사용하더라도 홀로그램 영상의 시청영역은 5mm정도로 좁다.
따라서 좁은 시야각 문제가 해결된다면 홀로그래픽 디스플레이는 미래에 기존의 디스플레이들 대체할 것으로 전망된다. 특히 박형 플랫 패널 구조의 홀로그래픽 디스플레이가 가능하게 되면, 3차원(3D) 태블릿, 3D 휴대폰 등 모바일 디스플레이의 전분야에 적용될 수 있다.
이하에서 예시적으로 기술되는 홀로그래픽 디스플레이는 기존에 비해 상대적으로 넓은 시야창을 제공하는 것이므로, 상기한 제품들을 포함하여 일반적인 홀로그래픽 디스플레이에 적용할 수 있다.
이하, 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시될 수 있다. 그리고 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한, 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 아래 설명에서 각 도면의 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 의한 빔 확대필름(100)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 빔 확대필름(100)은 기판(110)과 광자결정층(200)을 포함한다. 기판(110)과 광자결정층(photonic crystal layer)(200)은 순차적으로 적층되어 있다. 기판(110)은 광자결정층(200)을 휘어지지 않게 지지하기 위한 지지대 역할을 할 수 있다. 광자결정층(200)이 자체적으로 휘어지지 않고 지지될 수 있다면, 기판(110)은 생략될 수도 있다. 기판(110)의 두께는 광자결정층(200)의 두께와 동일하거나 다를 수 있다. 기판(110)의 두께가 광자결정층(200)의 두께와 다른 경우, 기판(110)의 두께는 광자결정층(200)보다 두껍거나 얇을 수 있다. 일 예에서, 기판(110)의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 1 mm 정도일 수 있으나, 이것으로 제한되지 않는다. 기판(110)은 단단한 재질의 유리나 투명한 폴리머 재료로 이루어질 수 있다. 일 예에서 광자결정층(200)은 이차원(2D) 유전성(dielectric) 광자결정층이거나 상기 유전성 광자결정층을 포함할 수 있다. 일 예에서, 광자결정층(200)은 투명한 재료로 이루어질 수 있고, 기판(110)보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 빔 확대필름(100)은 빔 확대유닛이나 빔 확대층 혹은 광 확장부재로 표현될 수 있다.
광자결정층(200)은 DZI(Double-Zero Index) 물질 특성을 나타낼 수 있다. 상기 DZI 물질은 파장 또는 주파수에서 유전율(permittivity)과 투자율(permeability)이 동시에 거의 0에 가까운 물질이다. 상기 DZI 물질은 광자 터널링(photon tunneling), 수퍼-커플링(super-coupling), 방출제어(control of emission)와 같은 광학효과를 만들어 낸다. 더불어 상기 DZI 물질은 광파 파동의 공간 위상(spatial phase)을 정렬해주는 성질과 광파의 폭을 확장시키는 특성도 갖는다. 곧, 상기 DZI 물질은 입사 빔을 확대하는 효과를 갖는 바, 상기 DZI 물질을 디스플레이 패널과 결합하여 생각하면, 상기 DZI 물질은 디스플레이 패널의 화소 확장(pixel expansion) 효과를 갖는다. 따라서 광자결정층(200)에 입사되는 빔이나 광이 광자결정층(200)을 통과하여 광자결정층(200)으로부터 방출되는 경우, 방출되는 빔의 폭은 입사될 때의 빔의 폭보다 증가하게 된다. 그러므로 도 6 및 도 7에 예시한 바와 같이, 광자결정층(200, 400)이 공간 광 변조기(600)와 결합된 형태로 사용되는 경우, 광자결정층(200, 400)에 의해 공간 광 변조기(600) 패널의 단위화소(620)에서 출력되는 광파(IL)의 폭이 확장될 수 있다. 결과적으로, 광자결정층(200, 400)과 공간 광 변조기(600)가 결합될 경우, 공간 광 변조기(600) 패널의 화소가 확장되는 효과를 가져올 수 있고, 광파의 공간 위상이 정렬되어 k=0인 넓은 광파를 가질 수 있다. 이를 통해 이미지가 표시되는 영역(예, 푸리에 렌즈의 초점 평면)에서 0차 회절 주변의 고차 회절 부분이 필터링될 수 있는 바, 광자결정층(200) 없이 CGH를 관측할 때, 발생되는 고차 회절 노이즈는 대부분 제거될 수 있다. 이러한 결과로, 공간 광 변조기를 통해 표시되는 영상(예, 홀로그래픽 이미지)을 볼 수 있는 시야창은 광자결정층(200)이 없을 때보다 넓어질 수 있다. 이러한 점에서 광자결정층(200)은 반회절필터(Anti-Diffraction Filter, ADF)로 표현될 수도 있다.
도 1에서 참조번호 L1은 입사광을 나타낸다.
도 2는 도 1의 광자결정층(200)에 대한 일 예를 보여준다. 도 3은 광자결정층(200)을 입체적으로 보여준다. 도 2는 도 3을 2-2' 방향으로 절개한 단면과 동일할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 광자결정층(200)은 제1 물질층(210)과 제1 물질층(210)에 매립된 복수의 제2 물질층(220)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 물질층(220) 각각은 제1 물질층(210)으로 둘러싸여 있다. 곧, 복수의 제2 물질층(220) 사이는 제1 물질층(210)으로 채워져 있다. 복수의 제2 물질층(220) 각각은 동일한 방향으로 주어진 길이를 갖는 로드(rod) 형태일 수 있다. 복수의 제2 물질층(220)은 서로 이격되고, 서로 평행할 수 있다. 복수의 제2 물질층(220)은 입사광(L1)에 수직할 수 있다. 복수의 제2 물질층(220)은 x축과 y축으로 이루어지는 평면(이하, x-y 평면)에서 격자구조를 이루도록 규칙적으로 배열될 수 있다. 이러한 배열에서 복수의 제2 물질층(220) 사이의 간격은 일정할 수 있다. 일 예에서, 제2 물질층(220)은 비정질 실리콘(amorphous Si)이거나 비정질 실리콘을 포함할 수 있으나, 이 물질로 한정되지 않는다.
도 4는 예시적인 일 실시예에 의한 제2 광자 결정층(400)을 보여준다. 제2 광자 결정층(400)은 도 1의 광자 결정층(200)의 다른 실시예가 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 광자 결정층(400)은 제1 물질층(440)과 제1 물질층(440)에 매립된 복수의 제2 물질층(410)을 포함한다. 제1 물질층(440)은 복수의 제2 물질층(410) 사이를 채운다. 일 예에서, 제1 물질층(440)은 공기일 수 있다. 복수의 제2 물질층(410)은 입사광(4L1)의 진행방향으로 서로 평행하게 배치될 수 있다. 복수의 제2 물질층(410) 각각은 서로 마주하는 면을 포함할 수 있다. 상기 면은 서로 평행한 평면을 포함할 수 있다. 복수의 제2 물질층(410)은 입사광(4L1)에 수직한 측방향(y축 방향)으로 제1 피치(4P)를 갖도록 배치될 수 있다. 복수의 제2 물질층(410) 전체에서 제1 피치(4P)는 허용 오차 범위 내에서 일정할 수 있다. 일 예에서, 제1 피치(4P)는 427nm 정도일 수 있다. 복수의 제2 물질층(410) 각각은 y축 방향으로 주어진 폭(4W)을 가질 수 있다. 복수의 제2 물질층(410) 사이의 간격은 제2 물질층(410)의 폭(4W)보다 작을 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다. 복수의 제2 물질층(410) 각각의 폭(4W)은 허용오차내에서 일정할 수 있다. 복수의 제2 물질층(410) 각각은 적층된 복수의 제1 및 제2 층(420, 430)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 층(420, 430)은 x축 방향으로 순차적으로 적층되어 있다. 각 제2 물질층(410)에서 복수의 제1 및 제2 층(420, 430)은 x축 방향으로 교번 적층되어 있다. 제1 층(420)은 제1 굴절률을 가지며 입사광(4L1)에 투명한 물질층일 수 있다. 제2 층(430)은 제2 굴절률을 가지며 입사광에 투명한 물질층일 수 있다. 상기 제1 및 제2 굴절률은 서로 다를 수 있다. 일 예에서, 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 굴절률은 4.192 정도일 수 있고, 상기 제2 굴절률은 1.461 정도일 수 있다. 제1 및 제2 층(420, 430)의 굴절률은 제1 물질층(440)의 굴절률과 다를 수 있다. 제1 층(420)은 제1 두께(4t1)를 가질 수 있다. 제2 층(430)은 제2 두께(4t2)를 가질 수 있다. 제1 및 제2 두께(4t1, 4t2)는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 일 예에서, 제1 및 제2 두께(4t1, 4t2)가 동일할 경우, 두께는 λ/4 정도일 수 있다. 여기서, λ는 입사광(4L1)의 파장일 수 있다. 제1 및 제2 층(420, 430)은 서로 동일한 폭을 가질 수 있다. 제1 및 제2 층(420, 430)의 측면은 상기 면을 이룰 수 있다. 입사광(4L1)에 투명하고, 제1 및 제2 층(420, 430)의 상기 굴절률 조건을 만족하는 물질이라면, 제1 및 제2 층(420, 430)으로 사용될 수 있다. 일 예에서, 상대적으로 고굴절률인 제1 층(420)의 재료는 실리콘일 수 있는데, 예를 들면 비정질 실리콘(amorphous silicon)일 수 있다. 상대적으로 저굴절률인 제2 층(430)의 재료는 실리콘 산화물일 수 있는데, 예를 들면 SiO2일 수 있다. 참조번호 4L2는 제2 광자 결정층(400)을 통과하여 빔경이 확장된 광을 나타낸다.
도 5는 도 4의 제2 광자 결정층(400)을 입체적으로 보여준다. 도 4는 도 5를 4-4' 방향으로 절개한 단면을 보여준다.
도 5를 참조하면, 복수의 제2 물질층(410)은 y축 방향으로 일렬로 배치되어 있고, 입사광(4L1)의 진행방향(x축방향)으로 서로 평행하게 배치되어 있다. 복수의 제2 물질층(410) 각각은 x-y 평면에 수직한 방향, 곧 z축 방향으로 정렬된 로드 형태로 간주할 수 있다. 결과적으로, 제2 물질층(410) 각각은 단면이 네모난 로드 형태일 수 있다.
도 6은 공간 광 변조기(600)로부터 빔 확대필름(100)의 광자결정층(200)에 입사되는 빔이 폭이 확장되어 방출되는 경우를 보여준다. 편의상, 빔 확대필름(100)의 기판(110)은 생략한다. 공간 광 변조기(600) 대신에 액정 패널 혹은 액정 디스플레이가 사용될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 공간 광 변조기(600)의 각각의 개구(aperture)(620)로부터 광자결정층(200)에 입사하여 광자결정층(200)을 통과하는 광빔(IL)은 광자결정층(200)의 DZI 특성으로 인해 폭(빔경)이 확대된다. 이에 따라 광자결정층(200)으로부터 출력되는 광빔(OL)의 폭(W2)은 입사 광빔(IL)의 폭보다 넓어진다.
결과적으로, 광자결정층(200)은 공간 광 변조기(600)의 개구(620)로부터 입사하는 광빔(IL)의 빔경을 확대하는 역할을 하게 된다. 공간 광 변조기(600)의 개구(620)로부터 광자결정층(200)에 입사하는 광빔(IL)의 폭은 개구(620)의 폭(W1)과 동일할 수 있다. 하지만, 광자결정층(200)을 통과하면서 확대된 광빔(OL)의 폭(W2)은 공간 광 변조기(600)의 개구(620)의 폭(W1)보다 클 수 있다.
이와 같이, 광자결정층(200)에 의해 확대된 광빔(OL)의 폭(W2)은 광자결정층(200)의 특성에 따라 달라질 수 있다. 공간 광 변조기(600)의 화소의 피치(P1)는 개구(620)의 폭(W1)과 블랙 매트릭스(630)의 폭의 합과 같다.
종래의 경우, 개구(620)들 사이에 존재하는 블랙 매트릭스(black matrix)(630)로 인하여, 공간 광 변조기(600)의 다수의 개구(620)들로부터 나오는 다수의 광빔들 사이에 영상 정보가 없는 간극이 존재하게 된다. 이러한 광빔들 사이의 간극은 고차 회절 패턴의 세기를 증가시키는 역할을 한다.
반면, 본 실시예에 따르면, 광자결정층(200)이 각각의 광빔의 빔경을 확대하기 때문에, 동일한 픽셀 간격을 갖되, 개구에서 픽셀크기보다 넓게 출광되는 효과를 갖는 바, 고차 회절 패턴의 세기가 감소하고 궁극적으로 고차 회절 패턴이 제거될 수도 있다.
한편, 0차 회절에 의해 출광된 광빔의 세기는 1차 회절에 의해 출광된 광빔의 세기보다 크다. 따라서, 광자결정층(200)에 의해 확대된 광빔(OL)은 중심으로부터 주변부로 세기가 작아지는 분포, 대략적으로 가우스 분포(Gaussian distribution)와 유사한 형태를 갖게 된다. 본 실시예에 따르면, 공간 광 변조기(600)의 개구(620)의 폭(W1)보다 큰 빔경을 가지면서 중심에서 주변부로 갈수록 세기가 작아지는 분포를 갖는 이러한 확대된 광빔으로 인해, 공간 광 변조기(600)에 의해 푸리에 렌즈(도 11의 1140)의 초점 평면에서 발생하는 고차 노이즈가 줄어서 홀로그래픽 영상을 볼 수 있는 영역인 시야창이 확대될 수 있다.
상술한 바와 같이, 공간 광 변조기(600)는 다수의 개구(620)를 포함하는 어레이와 블랙 매트릭스(630)로 구성되어 있으며, 이러한 공간 광 변조기(600)의 물리적인 구조는 규칙적인 회절격자로 작용할 수도 있다. 따라서, 조명광은 공간 광 변조기(600)에서 표시되는 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광 변조기(600)를 구성하는 규칙적인 구조에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 조명광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고, 공간 광 변조기(600)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그래픽 영상이 점으로 모아지는 푸리에 렌즈의 초점 평면(또는 동공 평면) 상에는 다수의 격자점(lattice spot)들이 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들은 재생되는 홀로그래픽 영상의 화질을 저하시키고 홀로그래픽 영상의 감상을 불편하게 만드는 영상 노이즈로서 작용한다. 예를 들어, 푸리에 렌즈의 광축 상에는 회절되지 않은 조명광에 의한 0차 노이즈가 형성된다.
또한, 0차 노이즈 주변에는 공간 광 변조기(600)의 규칙적인 화소 구조에 의해 회절된 빛의 간섭으로 인해 발생하는 규칙적인 격자 구조를 갖는 다수의 고차 노이즈가 형성된다. 그러나, 공간 광 변조기(600)와 함께 광자결정층(200)을 사용하면 규칙적인 격자 구조를 갖는 다수의 고차 노이즈를 줄여서 시야창이 확대될 수 있다.
또한, 광자결정층(200)을 이용함으로써, 광자결정층(200)에 입사되는 빔의 각도 변화에 따른 허용오차(tolerance)가 기존보다 우수할 수 있고, 광 투과율도 더 높아질 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 도 6의 광자결정층(200) 대신 도 4 및 도 5에서 설명한 제2 광자결정층(400)이 사용될 수도 있다.
시뮬레이션
도 8 내지 도 10은 예시적인 실시예에 의한 광자결정층(200)에 대한 수치해석 시뮬레이션과 결과를 보여준다.
본 시뮬레이션에서 광자결정층(200)의 백그라운드 물질(background material)인 제1 물질층(210)은 편의상 프리 스페이스(free-space)로, 곧 공기로 설정하고, 로드 형태의 복수의 제2 물질층(220)은 비정질 실리콘으로 설정하였다. 또한, 복수의 제2 물질층(220)의 격자상수(lattice constant)는 342.5nm로, 각 제2 물질층(220)의 반경은 68.5nm로 각각 설정하였다. 유전율(ε)은 (4.232+0.4646i)2, 투자율(μ)은 1이다.
도 8은 광자결정층(200)의 수치해석 시뮬레이션 결과를 보여준다. 도 8에서 위쪽 도면은 전기장(E-field)의 절대치를, 아래쪽 도면은 전기장의 실수부(real part)를 보여준다. 출력부(output region)를 살펴보면, 출력 광빔(가우시안 빔)의 폭이 입력 광빔(가우시안 빔)의 폭보다 확장된 것을 확인할 수 있다.
도 9는 광자결정층(200)의 입력영역과 출력영역에서의 필드분포(field distribution)를 도 10은 각 스펙트럼(angular spectrum)를 각각 보여준다. 도 9 및 도 10에서 제1 그래프(G61, G71)은 입력영역에서 측정된 것이고, 제2 그래프(G62, G72)는 출력영역에서 측정된 것이다.
도 9를 참조하면, 광자결정층(200)으로부터 출력되는 광빔의 폭이 광자결정층(200)에 입력되는 광빔의 폭보다 넓은 것을 알 수 있다.
도 10을 참조하면, 출력영역에서 kx=0 근처의 값이 좁은 것을 알 수 있는데, 이는 곧 고차 회절 노이즈가 감소됨(damping)을 의미한다.
도 11은 예시적인 일 실시예에 의한 홀로그래픽 디스플레이 장치(1100)를 보여준다.
도 11을 참조하면, 홀로그래픽 디스플레이 장치(1100)는 2차원 배열된 다수의 화소를 구비하는 공간 광 변조기(600)와 공간 광 변조기(600)의 각각의 화소로부터 나오는 빛의 빔경을 확대하도록 배치된 빔 확대필름(100)을 포함할 수 있다. 공간 광 변조기(600)와 빔 확대필름(100)은 서로 이격될 수도 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이 장치(110)는 공간 광 변조기(600)에 가간섭성의 콜리메이팅된 조명광을 제공하는 백라이트 유닛(1110), 홀로그래픽 영상을 공간 상에 포커싱하는 푸리에 렌즈(1140) 및 재생할 홀로그래픽 영상을 기초로 홀로그램 데이터 신호를 생성하여 공간 광 변조기(600)에 제공하는 영상 처리기(1150)를 더 포함할 수도 있다. 도면에는 푸리에 렌즈(1140)가 공간 광 변조기(600)의 입광면에, 다시 말해 백라이트 유닛(1110)과 공간 광 변조기(600) 사이에 배치된 것으로 도시되었지만, 푸리에 렌즈(1140)의 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 푸리에 렌즈(1140)는 공간 광 변조기(600)와 빔 확대필름(100) 사이 또는 빔 확대필름(100)의 출광면에 배치될 수도 있다.
일 예에서, 백라이트 유닛(1110)은 높은 가간섭성을 갖는 조명광을 제공하기 위하여 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(1110)은 레이저 다이오드외에 공간 간섭성을 갖는 광을 방출한다면 다른 어떤 광원도 포함할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 백라이트 유닛(1110)은 레이저 다이오드에서 방출된 빛을 확대하여 균일한 세기 분포를 갖는 콜리메이팅된 평행광을 만드는 광학계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 백라이트 유닛(1110)은 균일한 세기 분포를 갖는 평행한 가간섭성 조명광을 공간 광 변조기(600)의 전체 영역에 제공할 수 있다.
공간 광 변조기(600)는 영상 처리기(1150)로부터 제공되는 홀로그램 데이터 신호, 예컨대 CGH 데이터 신호에 따라 조명광을 회절 및 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(600)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 하나를 포함할 수도 있다. 공간 광 변조기(600)는 투과형이지만, 다른 예에서 공간 광 변조기(600)는 반사형 공간 광 변조기이거나 반사형 공간 광 변조기를 포함할 수도 있다. 이러한 공간 광 변조기(600)는 조명광을 회절시키기 위한 홀로그램 패턴을 표시하기 위하여 2차원 배열된 다수의 디스플레이 화소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공간 광 변조기(600)는 LCD(liquid crystal device), 반도체 변조기, DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon) 등을 사용할 수 있다.
일반적으로, 공간 광 변조기(600)는 2차원 격자 형태의 블랙 매트릭스와 블랙 매트릭스에 의해 둘러싸인 다수의 개구를 포함한다. 블랙 매트릭스 아래에는 각각의 개구의 동작을 제어하기 위한 구동 회로가 배치되며, 각각의 개구는 투과광 또는 반사광의 세기 또는 위상을 변화시키는 활성 영역이다. 구동 회로의 제어에 따라 각각의 개구를 통과하는 빛 또는 개구에 의해 반사되는 빛의 세기 또는 위상이 조절될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리기(1150)로부터 제공되는 CGH 데이터 신호에 따라 공간 광 변조기(600)가 홀로그램 패턴을 표시하면, 다수의 개구에서 조명광의 세기 또는 위상이 서로 다르게 조절될 수 있다. 공간 광 변조기(600)의 다수의 개구에서 각각 세기 또는 위상이 변조된 조명광의 광빔들이 간섭을 일으키면서 푸리에 렌즈(1140)의 초점에 모이게 되면 홀로그래픽 영상이 관찰자의 눈(1180)에 보일 수 있다. 따라서, 재생되는 홀로그래픽 영상은 영상 처리기(1150)로부터 제공되는 CGH 데이터 신호 및 이를 기초로 공간 광 변조기(600)가 표시하는 홀로그램 패턴에 의해 결정될 수 있다.
도 12는 상술한 일 실시예에 의한 빔 확대필름(100)없이 공간 광 변조기(600)를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이(a)와 이것에 의해 형성되는 홀로그래픽 이미지(c)를 보여준다. 도 12의 (b)는 원본 이미지를 보여준다.
도 13은 일 실시예에 의한 홀로그래픽 디스플레이, 곧 빔 확대필름(100)과 함께 공간 광 변조기(600)를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이(a)와 이것에 의해 형성된 홀로그래픽 이미지(c)와 원본 이미지(b)를 보여준다. 원본 이미지(b)는 도 12의 원본 이미지(b)와 동일하다.
도 12와 도 13의 홀로그래픽 이미지(c)를 서로 비교하면, 도 12의 홀로그래픽 이미지의 경우, 표시영역의 중심뿐만 아니라 중심 둘레에도 고차 회절 노이즈, 곧 복수의 홀로그래픽 이미지가 존재하고, 일부가 서로 겹치는 등 전체적으로 이미지가 선명하게 인식되지 않는다.
반면, 도 13의 홀로그래픽 이미지의 경우, 표시영역의 중심에 원본 이미지와 동일한 이미지가 존재하고, 중심 둘레에서는 홀로그래픽 이미지는 인식하기 어렵다. 곧, 중심 둘레에 존재하는 이미지의 광 세기는 중심에 존재하는 이미지에 비해 무시할 수 있을 정도이다. 따라서 중심에 존재하는 홀로그래픽 이미지는 선명하게 인식될 수 있다.
도 12와 도 13의 결과는 상술한 빔 확대필름(100)이 홀로그래픽 디스플레이에 구비됨으로써, 고차 회절 노이즈가 제거되어 선명한 홀로그래픽 이미지를 얻을 수 있고, 더불어 시야창이 넓어질 수 있음을 시사한다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
100:빔 확대필름 110:기판
200:광자결정층 210, 440:제1 물질층
220, 410:복수의 제2 물질층 420, 430:제1 및 제2 층
600:공간 광 변조기(SLM) 620:개구(aperture)
630:블랙 매트릭스 1100:홀로그래픽 디스플레이 장치
1110:백라이트 유닛 1140:푸리에 렌즈
1150:영상처리기 1180:관찰자의 눈
IL:광자결정층(200) 입사광빔 4L1, L1:입사광
4L2, OL:광자결정층 방출광빔 4P:복수의 제2 물질층(410)의 피치
4t1:제1 물질층(420)의 두께 4t2:제2 물질층(430)의 두께
4W:제2 물질층(410)의 폭
P1:공간 광 변조기 패널의 화소피치 W1:개구의 폭
W2:광자결정층 방출광빔의 폭

Claims (21)

  1. 제1 물질층; 및
    상기 제1 물질층에 매립된 복수의 제2 물질층;을 포함하여 입사 광의 폭을 확장시켜 방출하는 광자결정층;을 포함하는 빔 확대필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자결정층보다 굴절률이 낮은 투명한 기판을 더 포함하고,
    상기 광자결정층은 상기 기판 상에 구비된 빔 확대필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자결정층은 DZI 물질특성을 갖는 빔 확대필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 물질층은 서로 이격되고, 서로 평행하며,
    상기 복수의 제2 물질층 각각은 단면이 둥근 로드(rod) 형태인 빔 확대필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 물질층 사이는 상기 제1 물질층으로 채워진 빔 확대필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 물질층은 비정질 실리콘을 포함하는 빔 확대필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 물질층은 서로 이격되고, 서로 평행하며, 서로 마주하는 평면을 포함하는 빔 확대필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 물질층은 입사광에 수직하게 배치된 빔 확대필름.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 물질층은 각각 적층된 복수의 제1 및 제2 층을 포함하는 빔 확대필름.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 층은 순차적으로 적층되고, 상기 복수의 제1 및 제2 층은 교번 적층된 빔 확대필름.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 물질층, 상기 제1 층 및 상기 제2 층은 서로 다른 굴절률을 갖는 빔 확대필름.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광자결정층에 입사되는 광의 파장이 λ일 때, 상기 제1 및 제2 층의 두께는 λ/4인 빔 확대필름.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 물질층의 굴절률이 가장 작고, 상기 제1 층의 굴절률이 가장 큰 빔 확대필름.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 층은 입사광에 투명하고, 상기 제2 층보다 굴절률이 큰 물질을 포함하는 빔 확대필름.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 층은 입사광에 투명하고, 상기 제1 층보다 굴절률이 작은 물질을 포함하는 빔 확대필름.
  16. 가간섭성 콜리메이팅된 광을 제공하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛과 마주하는 빔 확대필름;
    상기 백라이트 유닛과 상기 빔 확대필름 사이에 배치되어 홀로그램을 제공하는 플랫 패널; 및
    홀로그래픽 영상을 공간 상에 포커싱하는 렌즈;를 포함하고,
    상기 빔 확대필름은 청구항 1의 빔 확대필름을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 백라이트 유닛과 상기 플랫패널 사이에 배치된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 플랫패널과 상기 빔 확대필름 사이에 배치된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 빔 확대필름으로부터 방출된 광이 직접 입사되는 위치에 배치된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 플랫 패널은 공간 광 변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 플랫 패널은 LCD, 반도체 변조기, DMD 또는 LCoS를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
KR1020210017867A 2021-02-08 2021-02-08 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 KR20220114407A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210017867A KR20220114407A (ko) 2021-02-08 2021-02-08 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
US17/371,415 US20220253017A1 (en) 2021-02-08 2021-07-09 Beam expanding film and holographic display apparatus including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210017867A KR20220114407A (ko) 2021-02-08 2021-02-08 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220114407A true KR20220114407A (ko) 2022-08-17

Family

ID=82703779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210017867A KR20220114407A (ko) 2021-02-08 2021-02-08 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20220253017A1 (ko)
KR (1) KR20220114407A (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110083361A (ko) * 2010-01-14 2011-07-20 삼성전자주식회사 반사형 컬러 필터 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
WO2014171457A1 (ja) * 2013-04-17 2014-10-23 独立行政法人科学技術振興機構 フォトニック結晶及びそれを利用した光機能デバイス
KR102100930B1 (ko) * 2013-12-09 2020-04-14 삼성전자주식회사 음향광학 소자, 음향광학 소자 어레이 및 음향광학 소자 어레이를 이용한 디스플레이 장치
CN108153041A (zh) * 2018-01-18 2018-06-12 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板、背光模组及显示装置
US10529290B1 (en) * 2018-02-27 2020-01-07 Facebook Technologies, Llc Non-uniformly patterned photonic crystal structures with quantum dots for pixelated color conversion
CN109656118B (zh) * 2019-02-26 2021-08-24 京东方科技集团股份有限公司 全息显示装置及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20220253017A1 (en) 2022-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108072976B (zh) 用于提供扩展的观察窗口的全息显示设备
CN106200340B (zh) 空间光调制器和包括其的全息显示装置
US7218435B2 (en) Reconfigurable spatial light modulators
KR20120115201A (ko) ２차원 및/또는 ３차원 이미지 내용을 표시하기 위한 디스플레이용 광 변조 장치
US10747176B2 (en) System and method for 3D holographic display using spatial-division multiplexed diffractive optical elements for viewing zone improvement
US10795070B2 (en) Backlight unit and holographic display apparatus including the same
KR102612352B1 (ko) 시역 확장을 위한 공간 분할 다중화 doe를 이용한 3d 홀로그래픽 디스플레이 시스템 및 방법
KR20210030072A (ko) 홀로그래픽 투사 방식을 이용한 다중 영상 디스플레이 장치
US20220299937A1 (en) Complex light modulator, holographic display apparatus, and method of generating hologram pattern
KR20210074157A (ko) 확장된 시야창을 제공하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
KR20220114407A (ko) 빔 확대필름 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
US11796960B2 (en) Holographic display apparatus for providing expanded viewing window
KR20200145622A (ko) 확장된 시야창을 제공하는 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법
Su et al. Autostereoscopic three-dimensional display by combining a single spatial light modulator and a zero-order nulled grating
KR101829649B1 (ko) Lcos를 이용한 파장선택스위치에 적용되는 다위상 홀로그램 패턴 제작 방법 및 이를 이용한 파장선택스위치
EP4224256A1 (en) Complex light modulator, holographic display device, and see-through display device
JP7466903B2 (ja) Ａｒ表示装置用光学素子及びその製造方法、並びに、ａｒ表示装置
KR20100029631A (ko) 3차원 칼라 표시 장치 및 3차원 칼라 영상 표시 방법
Qaderi Waveguide-Based Spatial Light Modulators for Use in Holographic Video Displays
Mohammadian Development of Holographic Phase Masks for Wavefront Shaping
KR20240110579A (ko) 회절 기반 홀로그램 디스플레이를 위한 에너지 변조 시스템
KR20220049398A (ko) 도광 구조, 이를 포함하는 백라이트 유닛, 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
Fütterer Field lens multiplexing in holographic 3D displays by using Bragg diffraction based volume gratings