[go: up one dir, main page]

KR102411662B1 - 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이 - Google Patents

액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR102411662B1
KR102411662B1 KR1020170103716A KR20170103716A KR102411662B1 KR 102411662 B1 KR102411662 B1 KR 102411662B1 KR 1020170103716 A KR1020170103716 A KR 1020170103716A KR 20170103716 A KR20170103716 A KR 20170103716A KR 102411662 B1 KR102411662 B1 KR 102411662B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
electrode layer
electric field
electrode
crystal molecules
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
KR1020170103716A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190018937A (ko
Inventor
김영
알렉산더 브이. 모로조브
송훈
원강희
이홍석
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170103716A priority Critical patent/KR102411662B1/ko
Priority to US15/863,453 priority patent/US10585330B2/en
Publication of KR20190018937A publication Critical patent/KR20190018937A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102411662B1 publication Critical patent/KR102411662B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • 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
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • 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
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134381—Hybrid switching mode, i.e. for applying an electric field with components parallel and orthogonal to the substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/128—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode field shaping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)

Abstract

액정 광 편향기는 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층, 공통 전극인 제 2 전극층 및 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들을 이용한 전기적 프리즘을 형성하는 액정층을 포함하고, 액정 분자들의 배향들은 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋된다.

Description

액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이 {Liquid crystal light deflector and Holographic display having liquid crystal light deflector}
액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이에 관한다.
홀로그래픽 디스플레이 시스템은 일반 영상 신호를 홀로그래픽용 영상 신호로 변환을 한 뒤, 광학계를 이용하여 변환된 홀로그래픽용 영상을 양안에 제공하여 입체감 있는 3차원(3D) 영상을 시청할 수 있도록 구현되어 있다. 홀로그래픽용 영상을 양안으로 편향시키기 위해서 광 편향기(light defector)가 사용될 수 있다. 광 편향기는 전기적 신호로 광의 진행방향을 변경시킬 수 있는 광 편향 패널을 구비할 수 있다. 광 편향기의 예로는 MEMS Scanner, Galvano Mirror, Linear SLM (spatial light modulator), 액상 광 편향기(liquid crystal light deflector) 등이 있다. 이 중, 소형 편향기로는 액상 광 편향기가 사용될 수 있다.
액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이를 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따르면, 액정 광 편향기는, 서로 나란하게 배치된 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층; 상기 라인 전극들에 대한 공통 전극이고, 상기 제 1 전극층과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 제 2 전극층; 및 상기 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성하는, 상기 전극층들 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 액정 분자들의 배향들은, 상기 전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 상기 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋된다.
다른 측면에 따르면, 홀로그래픽 디스플레이는, 서로 나란하게 배치된 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층, 상기 라인 전극들에 대한 공통 전극이고, 상기 제 1 전극층과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 제 2 전극층, 및 상기 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성하는 상기 전극층들 사이에 배치된 액정층을 포함하는 액정 광 편향기; 및 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층에 인가되는 전압을 제어하는 제어 회로를 포함하고, 상기 액정 분자들의 배향들은, 상기 전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 상기 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋된다.
도 1은 실시예에 따른 액정 광 편향기의 구조의 단면도이다.
도 2는 도 1의 액정 광 편향기의 제 1 정렬층(130)의 구조의 측단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 액정 광 편향기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 액정 광 편향기의 제 1 전극층의 라인 전극들의 배치를 보여주는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전계가 형성된 전계 온(ON) 모드와 전계가 형성되지 않은 전계 오프(OFF) 모드에서의 액정층 내 액정 분자들의 배향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 일 실시예에 따라 전기적 프리즘을 형성하기 위한 제 1 전극층의 라인 전극들 및 제 2 전극층의 공통 전극에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 일 실시예에 따라 전계 오프 모드에서 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 및 제 2 전극층(170)의 공통 전극에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전계 온 모드와 전계 오프 모드 간의 스위칭에 따른 액정 응답 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드에 의한 액정 응답 시간의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드에서 리셋 전계를 형성하기 위하여 제 1 전극층 및 제 2 전극층에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다.
본 실시예들에서 사용되는 용어는 본 실시예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 임의로 선정된 용어도 있으며, 이 경우 해당 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 실시예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
실시예들에 대한 설명들에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 실시예들에서 사용되는 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 도는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예들에서 "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
하기 실시예들에 대한 설명은 권리범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 해당 기술분야의 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 실시예들의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 이하 첨부된 도면들을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 액정 광 편향기의 구조의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 액정 광 편향기(100)는 서로 마주보며 평형하게 배치된 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(160)을 포함한다. 제 1 기판(110) 상에는 제 1 전극층(120)이 형성되며, 제 2 기판(160) 상에는 제 2 전극층(170)이 형성된다. 제 1 전극층(120)과 제 2 전극층(170)은 서로 마주보게 배치된다. 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(160)은 절연 기판일 수 있다. 제 1 기판(110) 및 제 2 기판(160)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
제 1 전극층(120)은 복수의 라인 전극들(121)을 포함하도록 구현될 수 있다. 라인 전극들(121)은 서로 나란하게 배치될 수 있다. 라인 전극들(121)은 제 1 방향(예를 들어, x 방향)으로 일정한 피치(P)로 배치될 수 있다. 예컨대, 라인 전극들(121)의 피치(P)는 대략 2㎛ 일 수 있다. 라인 피치(P)가 좁게 형성됨에 따라, 액정 광 편향기(100)의 광의 회절 각도 또는 편향 각도가 증가할 수 있다. 라인 전극들(121)은 동일한 폭을 갖도록 배치될 수 있다. 라인 전극들(121) 간의 폭은 대략 1.5㎛ 일 수 있으며, 길이는 대략 14mm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 1에서는 편의상 6개의 라인 전극들(121)이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 제 1 전극층(120)은 예컨대 720개의 라인 전극들(121)을 포함할 수 있다. 즉, 라인 전극들(121)의 총 개수는 다양할 수 있다. 라인 전극들(121)은 제 2 방향(예를 들어, y 방향)으로 길게 형성된다.
라인 전극들(121)은 투명 도전 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 라인 전극들(121)은 ITO(indium-tin-oxide), IZO(indium-zinc-oxide), ITZO(indium-tin-zinc-oxide)로 제작될 수 있다.
제 2 전극층(170)은 라인 전극들(121)에 대한 공통 전극이고, 제 1 전극층(120)과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 평판 타입의 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제 2 전극층(170)은 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121)과 같은 형태로도 구현될 수 있다. 그러나 이때, 제 2 전극층(170)의 라인 전극들에는 모두 동일한 플로팅(floating) 전압이 인가될 수 있다. 제 2 전극층(170)은 제 1 전극층(120)과 마찬가지로 투명성 도전 물질로 이루어질 수 있다.
제 1 기판(110) 상에는 제 1 전극층(120)을 덮는 제 1 정렬층(130)이 배치된다. 도 2는 도 1의 액정 광 편향기의 제 1 정렬층(130)의 구조의 측단면도이다. 제 1 정렬층(130)의 상면에는 제 1 방향(x 방향)과 직교하는 제 2 방향(y 방향)으로 오목부들(132)이 길게 형성될 수 있다. 오목부들(132)은 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121)과 직교하도록 배치된다. 오목부(132)는 반구 형상을 가지며, 오목부(132)의 직경(R)은 수 백 nm 일 수 있다.
제 1 정렬층(130) 상에는 액정 분자들(152)로 이루어진 액정층(150)이 배치된다. 액정 분자들(152)의 장경이 제 1 방향(x 방향)으로 정렬될 수 있다. 액정 분자들(152)은 제 1 전극층(120)에 수평으로 평행한 배향들, 즉 도 1에서 가로 방향(x 방향)으로 배향될 수 있다. 액정 분자들(152)은 포지티브(positive) 타입의 유전율이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 분자들일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 포지티브 타입의 액정 분자들(152)의 장경은 라인 전극들(121)의 길이 방향과 직교하게 배치된다. 제 1 전극층(120)과 제 2 전극층(170) 각각에 전압이 인가되면, 제 1 전극층(120)과 제 2 전극층(170) 사이의 액정층(150) 내에 전계(electric field, E-field)가 형성된다. 전계의 세기, 즉 인가된 전압들의 전압 차에 따라 액정 분자들(152)이 제 1 기판(110)에 대해 수직하는 배향으로 회전될 수 있다. 이와 같은 현상을 이용하여 제 1 전극층(120)으로 입사되는 광의 상 변조(phase modulation)를 야기시킬 수 있다.
액정층(150)은 전극층들(120, 170) 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성한다. 액정층(150)은 전극층들(120, 170) 사이에 배치된다.
액정층(150) 및 제 2 전극층(170) 사이에는 제 2 정렬층(180)이 형성될 수 있다. 제 2 정렬층(180)에서 액정층(150)과 접촉하는 면에는 제 1 정렬층(130)의 오목부들(132)과 같은 오목부들(132)이 형성될 수 있다. 제 2 정렬층(180)의 오목부들(132)도 제 1 방향(x 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 제 2 정렬층(180)의 오목부들도 라인 전극들(121)과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
제 1 정렬층(130)과 제 2 정렬층(180)은 폴리이미드로 이루어질 수 있다.
제 1 정렬층(130) 및 제 2 정렬층(180) 사이에는 복수의 스페이서 볼들이 배치될 수 있다. 스페이서 볼은 대략 2.5 ~ 3㎛ 직경을 가진다. 스페이서 볼들은 제 1 정렬층(130) 및 제 2 정렬층(180) 사이의 거리를 일정하게 유지한다. 스페이서 볼은 폴리머 물질로 형성될 수 있다.
액정 광 편향기(100)는 좁은 폭을 가진 라인 전극들(121)이 이용될 수 있으며, 이와 같은 경우 액정층(150)이 얇고 그 크기가 작고 슬림하게 구현될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 액정 광 편향기의 동작을 설명하는 도면이다.
도 3에는 편의상 액정 광 편향기(100)의 4개의 라인 전극들(제 1 ~ 제 4 라인 전극들 LE1~LE4)이 제 1 기판(110) 상에 도시되어 있다. 제 1 ~ 제 4 라인 전극들(LE1~LE4)은 도 1의 라인 전극들(121) 중 연속적으로 배치된 4개의 전극들을 예로 든 것이다. 각 라인 전극들(LE1~ LE4)과 공통 전극 사이에 인가되는 전압들의 전압 차에 의하여 액정층(150) 내 해당 라인 전극들(LE1~LE4)과 공통 전극 사이의 영역에는 전계가 형성된다. 공통 전극과 제 1 라인 전극(LE1)에 동일한 크기의 전압을 인가한 경우, 액정 분자(301)는 제 1 기판(110)의 오목부(132)에 나란하게 배치될 수 있다. 즉, 공통 전극과 제 1 라인 전극(LE1) 간에는 전압 차이가 없어 전계가 형성되지 않았기 때문에, 액정 분자(301)는 움직이지 않고, 초기 배향을 유지한다.
라인 전극에 인가되는 전압이 증가함에 따라 액정 분자(301)는 제 1 기판(110)에 수직한 방향으로 장경의 배향이 회전될 수 있다. 배향이 회전하는 정도는 전계의 세기에 의존할 수 있다. 전계의 세기가 약하다면 액정 분자(301)의 장경의 배향은 덜 회전되고, 전계의 세기가 강하다면 액정 분자(301)의 장경의 배향은 보다 많이 회전될 수 있다. 만약, 전계의 세기가 최대 세기에 도달하면, 액정 분자(301)는 제 1 기판(110)에 대해서 수직하게 배향될 수 있다. 라인 전극에 임계 전압이 인가될 때, 전계의 세기가 최대일 수 있다. 임계 전압은 예를 들어, 5 V 일 수 있다. 도 3을 참고하면, 제 3 라인 전극(PE3)에는 5 V 의 임계 전압이 인가되었으며, 제 2 라인 전극(LE2)에는 2.5 V 전압이 인가된 것으로 가정할 수 있다. 이에 따라, 제 3 라인 전극(LE3) 상에 배치된 액정 분자(301)는 거의 수직의 배향을 갖도록 회전되고, 제 2 라인 전극(LE2) 상에 배치된 액정 분자(301)는 비스듬한 배향을 갖도록 회전될 수 있다.
라인 전극들(LE1~LE4) 각각에 인가되는 전압에 의해 형성되는 전계에 따라 광의 지연(retardation)을 유도할 수 있으며, 이에 따라 액정층(150) 내로 입사된 광의 상(phase)이 지연될 수 있다. 한편, 라인 전극에 임계 전압이 인가되어 액정 분자(301)가 제 1 기판(110)에 대해서 수직으로 배향되면, 해당 전극 영역으로 입사된 광의 지연이 2π가 될 수 있다.
라인 전극에 인가되는 전압이 증가함에 따라, 광의 지연 크기가 증가할 수 있으며, 이에 따라 액정층(150)에서 광경로 변환면(CF1)이 형성될 수 있다. 즉, 가상의 전기적 프리즘이 형성된다. 전기적 프리즘은 액정 광 편향기(100)의 제 1 방향(예를 들어, 도 1의 x 방향)을 따라 반복적으로 형성될 수 있다. 하나의 프리즘을 형성하기 위해 필요한 라인 전극들의 개수(예를 들어, m 개)는 라인 전극들 각각에 인가되는 전압에 의해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 이웃하는 두 개의 라인 전극들에 각각 0 V와 5 V(임계전압)이 인가된다면, 두 개의 라인 전극들 단위로 하나의 전기적 프리즘이 형성될 수 있다. 도 3에서 광경로 변환면(CF2)이 일점 쇄선으로 표시되어 있다. 여기서, m은 2 이상의 자연수이다. m개의 라인 전극들은 하나의 유니트 전극을 구성하는 것으로 가정할 수 있다.
제 1 내지 제 4 라인 전극(LE1~LE4) 각각에 전압이 인가된 경우, 예를 들어 제 1 ~ 제 4 라인 전극(LE1~LE4)에 각각 0V, 5/3 V, 10/3 V, 5 V 전압이 인가된 경우, 4개의 라인 전극들 당 하나의 광경로 변환면(CF3)(도 3의 이점 쇄선)이 형성될 수 있다.
즉, m개의 라인 전극들 각각에 0 V로부터 5 V (임계 전압) 사이의 전압들을 소정 간격으로 인가하면, m개의 액정층(150)에는 하나의 전기적 프리즘이 형성될 수 있다.
제 1 기판(110)으로 입사된 레이저 빔(LB)은 광경로 변화면(CF1~CF3)에서 굴절 또는 회절되어서 출사된다. 레이저 빔(LB)은 레드(R) 광, 그린(G) 광, 블루(B) 광 중 하나일 수 있다. 라인 전극들(LE1~LE4) 각각에 인가되는 전압의 조절로 광경로 변환면(CF1~CF3)에서의 회절 각도 또는 굴절률이 조절되므로, 액정층(150)을 통과하는 광의 출사 각도가 조절될 수 있다. 즉, 라인 전극들(LE1~LE4) 각각에 인가되는 전압을 이용하여 광의 경로가 변경되므로, 광 편향의 기능이 제공될 수 있다. 이러한 광 편향 기능을 이용하면 레드(R) 광, 그린(G) 광, 블루(B) 광이 동일한 방향으로 출사될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 액정 광 편향기의 제 1 전극층의 라인 전극들의 배치를 보여주는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 제 1 전극층(120)은 복수의 라인 전극들(121)을 포함한다. 전체 라인 전극들(121)은 복수 개, 예컨대 10개의 유니트 전극들로 그룹핑될 수 있다. 각 유니트 전극은 예컨대, 720개의 라인 전극들을 포함할 수 있다. 720개의 라인 전극들은 연결되는 전자 소자, 예컨대, 홀로그래피 디스플레이에 사용하는 구동 IC의 720개 채널들에 대응될 수 있다. 또는, 구동 IC가 1024개 채널들을 포함하는 경우, 각 유니트 전극은 1024개 라인 전극들을 포함할 수 있다.
도 4에는 편의상 제 1 전극층(120)은 3개의 라인 전극들(121)이 하나의 유니트 전극으로 그룹핑되고, 3개의 유니트 전극들(EU1~EU3)이 예로서 도시되어 있다.
각 유니트 전극(EU1~EU3)의 i번째 라인 전극들(121)은 i번째 연결 라인(401)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. i번째 연결 라인(401)에 연결된 3개의 검은 원은 i번째 라인 전극들(121)과 i번째 연결 라인(401)을 서로 연결하는 비아메탈이다.
한편, i번째 연결 라인(401)에 연결된 라인 전극들 중 하나는 외부 연결을 위해 연장 라인(122)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극층(120)이 7,200개의 라인 전극들을 포함하고 10개의 유니트 전극들로 그룹핑된 경우, 제 1 전극층(120)은 720 개의 연장 라인들을 포함할 수 있다. 이 경우, 1, 11, 21, ... 711번째의 라인 전극들의 연장 라인, 2, 22, 32, ... 712 번째의 연장 라인을 포함하여 총 720개의 연장 라인들이 구현될 수 있다.
각 연장 라인(122)은 대응하는 전극 패드(EP)에 연결된다. 예를 들어, 720개의 전극 패드들(EP)이 형성될 수 있다. 전극 패드(EP)는 메탈, 예컨대 Mo 으로 형성될 수 있다.
전극 패드들(EP)은 의 구동 IC(125)에 본딩된다. 720개의 전극 패드들(EP)을 통해서 720개의 라인 전극들(121)에 독립적으로 별도의 전압들을 인가할 수 있다. 즉, 각 유니트 전극 내의 720개의 전극 패드들(EP)에는 원하는 전압들이 독립적으로 인가될 수 있다. 이에 따라 각 유니트 전극 별로 원하는 크기(즉, 원하는 회절 각도)의 전기적 프리즘이 형성되어 광 편향이 제공될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전계가 형성된 전계 온(ON) 모드와 전계가 형성되지 않은 전계 오프(OFF) 모드에서의 액정층 내 액정 분자들의 배향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참고하면, 원하는 회절 각도의 전기적 프리즘을 형성하기 위하여, 액정 광 편향기(100)는 전계 오프 모드로부터 전계 온 모드로 스위칭된다. 전계 오프 모드는 제 1 전극층(120)의 라인 전극들과 제 2 전극층(170)의 공통 전극 사이에 전압 차가 없어 전계가 형성되지 않은 모드이다. 즉, 전계 오프 모드는 전기적 프리즘이 형성되지 않은 모드이다. 한편, 전계 온 모드는, 제 1 전극층(120)의 라인 전극들 각각에 전압이 인가되고 제 2 전극층(170)의 공통 전극에는 플로팅 전압이 인가됨에 따라, 액정층(150) 내 원하는 회절 각도를 갖는 전기적 프리즘이 형성된 모드이다.
전계 오프 모드에서 액정층(150) 내 액정 분자들(610)은 제 1 전극층(120)에 수평으로 평행하게 배향된다. 이때, 액정층(150) 내 액정 분자들(610)은 앞서 설명된 바와 같이, 포지티브타입의 유전율이방성을 갖는 분자들일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 하지만, 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 각각에 전압이 인가된 경우, 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 각각과 제 2 전극층(170)의 공통 전극 사이에 전계가 형성됨으로써 액정 분자들(620)의 장경의 배향들은 회전된다. 이에 따라, 전계 온 모드에서 액정층(150) 내 전기적 프리즘이 형성된다. 도 5에 따르면, 비록 전계 온 모드에서 액정 분자들(620)이 수직으로 배향되는 것처럼 도시되어 있으나, 앞서 도 1 등에서 설명된 바와 같이, 원하는 회절 각도의 전기적 프리즘을 형성하기 위해 액정 분자들(620)은 각 라인 전극과 공통 전극 사이의 전계 세기에 따라 서로 다른 각도의 배향들로 회전될 수 있다.
전기적 프리즘을 형성하기 위해 전계 오프 모드로부터 전계 온 모드로 스위칭될 때, 액정 분자의 배향이 회전되기 위한 액정 이동 속도((LC movement velocity) τon은 수학식 1로 표현될 수 있다.
Figure 112017078991589-pat00001
수학식 1을 참고하면, γ는 점성도(viscosity), d는 두께(thickness), ε0는 유전상수(dielectric constant), εa는 유전이방성(dielectric anisotropy), U는 전계(electric field)이다. 즉, 전계 오프 모드로부터 전계 온 모드로 스위칭될 때, 액정 분자의 액정 이동 속도는 형성된 전계의 세기에 의존 \하게 된다. 따라서, 전계 오프 모드로부터 전계 온 모드로 스위칭될 때, 액정 분자의 액정 응답 시간은 비교적 짧을 수 있다.
하지만, 원하는 회절 각도의 전기적 프리즘이 형성된 후 다른 회절 각도의 전기적 프리즘을 형성하고자 할 경우, 액정 광 편향기(100)는 전계 온 모드로부터 전계 오프 모드로 다시 스위칭될 수 있다. 이때, 전계 온 모드에 의해 배향된 액정 분자들(620)이 전계 오프 모드에서의 초기 배향들로 돌아오기까지는 수학식 2의 τoff와 같은 액정 이동 속도로 회전될 수 있다.
Figure 112017078991589-pat00002
수학식 2를 참고하면, γ는 점성도(viscosity), d는 두께(thickness), K는 유효 탄성상수(effective elastic constant)이다. 수학식 1의 τon과 달리, 전계 온 모드로부터 전계 오프 모드로 스위칭될 때의 액정 이동 속도 τoff는 전계의 세기와는 무관하다. 이는 전계가 형성되지 않은 상태이기 때문이다. 따라서, 액정 이동 속도 τoff는 액정 이동 속도 τon에 비하여 느리고, 이에 따라 전계 온 모드로부터 전계 오프 모드로 스위칭될 때 액정 분자는 천천히 회전하게 된다. 그러므로, 액정 광 편향기(100)의 빠른 동작(예를 들어, 회절 각도의 전환)을 위하여, 액정 분자는 보다 짧은 액정 응답 시간(즉, 보다 빠른 액정 이동 속도) 내에 회전될 필요가 있다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 11을 참고하여 설명하도록 한다.
도 6a는 일 실시예에 따라 전기적 프리즘을 형성하기 위한 제 1 전극층의 라인 전극들 및 제 2 전극층의 공통 전극에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참고하면, 액정 광 편향기(100)에서 액정층(150) 내 전기적 프리즘을 형성하기 위해 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121)의 각 채널에 인가되는 전압 및 제 2 전극층(170)의 공통 전극에 인가되는 전압이 도시되어 있다.
구체적으로, 제 2 전극층(170)의 공통 전극에는 Vref의 플로팅 전압이 인가되고, 1 전극층(120)에서 채널 1부터 채널 n의 라인 전극들(121)에는 점진적으로 증가하는 크기의 전압들이 각각 인가된다. 예를 들어, 채널 1의 라인 전극에는 공통 전극에는 Vref와 거의 차이가 없는 전압이 인가되고, 채널 n의 라인 전극에 가까워질수록 임계 전압에 가까운 전압이 인가된다. 이에 따라, 전계는 채널 1의 라인 전극 부근보다 채널 n의 라인 전극 부근에서 강하게 형성될 수 있다. 한편, 각 채널과 공통 전극 간의 전계는, 공통 전극의 전압 Vref를 기준으로 포지티브하게 또는 네거티브하게 스위칭되면서 형성될 수 있고, 이는 액정 분자의 경화를 방지하기 위함이다.
도 6a에서 설명된 바는, 결국 전계 온 모드에서의 라인 전극들 및 공통 전극에 인가되는 전압들에 관한다.
도 6b는 일 실시예에 따라 전계 오프 모드에서 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 및 제 2 전극층(170)의 공통 전극에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b를 참고하면, 전계 오프 모드에서는 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 및 제 2 전극층(170)의 공통 전극 간에 전계가 형성되지 않도록, 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121) 및 제 2 전극층(170)의 공통 전극에는 모두 플로팅 전압 Vref가 인가될 수 있다.
도 7은 전계 온 모드와 전계 오프 모드 간의 스위칭에 따른 액정 응답 시간을 설명하기 위한 도면이다. 전계 온 모드에서 제 1 전극층(120)의 라인 전극들(121)에 도 6a에서 설명된 개별 전압들이 인가된 후 전계 오프 모드에서 라인 전극들(121)에 도 6b에서 설명된 플로팅 전압이 인가되면, 액정 분자의 액정 이동 속도는 앞서 설명된 수학식 2와 같이 느리다. 이에 따라, 긴 액정 응답 시간(720)이 소요될 수 있다. 전계 온 모드(δon) 시 액정 분자의 배향 설정에 필요한 액정 응답 시간(710)이 수 십 msec인 것에 비하여, 전계 오프 모드(δoff) 시 액정 분자의 배향 설정에 필요한 액정 응답 시간(720)은 최대 수 초에 이르기도 한다. 그러므로, 이와 같은 현상은 액정 광 편향기(100)의 반복적인 회절 각도 전환을 위한 전체적인 동작 속도에 제한을 주게 될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 전계 리셋 모드는 전계 온 모드 및 전계 오프 모드 사이에 수행되는 모드로서, 전계 온 모드로부터 전계 오프 모드로 스위칭 시 액정 분자의 액정 응답 시간을 단축시키기 위해 도입된 모드이다.
액정 광 편향기(100)가 특정 회절 각도의 편향을 갖는 전기적 프리즘으로 동작되기 위해, 액정 광 편향기(100)는 전계 오프 모드(δoff)로부터 전계 온 모드(δon_1)로 스위칭되고, 이에 따라 액정 분자들(810)의 배향들은 액정 분자들(820)의 배향들로 회전된다.
뒤이어, 액정 광 편향기(100)가 다른 특정 회절 각도의 편향을 갖는 전기적 프리즘으로 전환되기 전, 액정 분자들(820)의 배향들은 액정 분자들(810)의 초기 배향들로 회복될 필요가 있다.
전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 액정 분자들의 배향들은, 제 1 전극층(120) 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계(리셋 전계(850))에 의해 리셋될 수 있다. 리셋은 액정 분자들(820)을, 전극층들(120, 170) 사이에 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 배향들로 되돌리기 위한 모드이다. 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 배향들은 제 1 전극층(120)에 수평으로 평행한 액정 분자들(810)의 배향들로서, 즉 전계 오프 모드에서의 초기 배향들이다.
액정 광 편향기(100)는 전계 오프 모드로 동작되기 전, 전계 리셋 모드(δon_2)를 활성화하여 액정 분자들(830)의 배향들을 액정 분자들(810)의 배향들로 회복시키기 위한 리셋 전계(850)를 형성시킨다.
전계 리셋 모드(δon_2)에서 액정 분자 배향에 대한 리셋은 제 1 전극층(120) 내 인접한 채널들 중 어느 하나의 라인 전극에는 제 2 전극층(170)의 플로팅 전압이 인가되고 다른 하나의 라인 전극에는 플로팅 전압과 다른 제 1 전압이 인가됨으로써 수행될 수 있다. 이에 따라, 인접한 채널들의 라인 전극들 간에는 플로팅 전압 및 제 1 전압의 전압 차이에 기초한 리셋 전계(850)가 형성될 수 있다. 인접한 채널들 각각에 인가된 플로팅 전압 및 제 1 전압에 의해 형성된 리셋 전계(850)는, 액정 분자들이 제 1 전극층(120)에 대해 수직으로 배향되기 위해 필요한 전계의 세기와 동일하게 또는 이에 근접한 세기로 형성될 수 있다. 그러므로, 제 1 전압은 예를 들어, 도 6a에서 설명된 마지막 채널인 채널 n에 인가되는 전압(즉, 임계 전압)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한편, 전계 리셋 모드(δon_2)에서 제 2 전극층(170)의 공통 전극에는 플로팅 전압(도 6a의 Vref)이 인가될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 전계 오프 모드(δoff) 전에 수행된 전계 리셋 모드(δon_2)에 의해 액정 분자 배향이 미리 회복(리셋)될 수 있으므로, 액정 광 편향기(100)의 회절 각도 전환에 필요한 전반적인 액정 응답 시간이 단축될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드에 의한 액정 응답 시간의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참고하면, 전계 온 모드(δon_1)가 종료된 직후 전계 리셋 모드(δon_2)가 활성화되는 경우, 도 7의 타이밍도와 비교할 때 전계 오프 모드(δoff)에서의 액정 분자 배향으로 회복되기 위한 액정 응답 시간은 비교적 많이 단축되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 액정 광 편향기(100)는 보다 빠른 회절 각도의 전환, 즉 보다 빠른 응답 속도를 구현할 수 있다. 다시 말하면, 리셋 구간(910)을 통해 액정 분자의 배향이 전계가 형성되지 않았을 때의 배향으로 강제적으로 회전됨으로써, 액정 분자의 액정 응답 시간이 줄어들 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 리셋 모드에서 리셋 전계를 형성하기 위하여 제 1 전극층 및 제 2 전극층에 인가되는 전압들을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고하면, 전계 리셋 모드에서 제 1 전극층(120) 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 리셋 전계가 형성될 수 있다. 여기서, 인접한 채널들은, 제 1 전극층(120) 내 이웃하는 두 채널들의 라인 전극들일 수 있다. 또는, 인접한 채널들은 제 1 전극층(120)에서 소정 채널 개수만큼 떨어진 두 채널들일 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 제 1 전극층(120)에서 짝수 번째 채널들(채널 2, 채널 4, ...) 각각에는 제 2 전극층(170)의 공통 전극에 인가되는 플로팅 전압 Vref와 동일한 전압이 인가될 수 있다. 이와 달리, 제 1 전극층(120)에서 홀수 번째 채널들(채널 1, 채널 3, ...) 각각에는 임계 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 임계 전압은 앞서 설명된 바와 같이, 제 2 전극층(170)의 공통 전극에 플로팅 전압 Vref이 인가된 경우, 액정층(150)의 액정 분자가 수직 배향을 갖도록 하는 전계를 형성하기 위해 제 1 전극층(120)의 라인 전압에 인가될 전압을 의미한다. 다만, 리셋 전계(850)의 형성을 위하여 임계 전압 대신 다른 유사한 크기의 전압이 인가될 수도 있다.
이와 같이, 홀수 번째 채널들에 임계 전압이 인가되고 짝수 번째 채널들에 플로팅 전압이 인가됨에 따라, 이웃하는 홀수 번째 채널(예를 들어, 채널 1)과 짝수 번째 채널(예를 들어, 채널 2) 사이에는 리셋 전계(도 8의 850)가 형성될 수 있다. 액정층(150) 내 액정 분자는 리셋 전계(850)의 영향으로 인하여, 제 1 전극층(120)에 수평한 배향을 갖도록 회전될 수 있다. 한편, 앞서 설명된 바와 같이, 리셋 전계(850)는 액정 분자의 경화를 방지하기 위하여 포지티브 또는 네거티브의 전계로 스위칭되면서 형성될 수 있다.
한편, 비록 도 10에 도시되지는 않았으나, 리셋 전계(850)를 형성하기 위한 임계 전압과 플로팅 전압은 홀수 번째 채널 및 짝수 번째 채널이 아닌, 소정 채널 개수만큼 떨어진 인접한 두 채널에 인가될 수 있다. 예를 들어, 채널 1에 임계 전압이 인가되고 채널 3에 플로팅 전압이 인가됨으로써 리셋 전계(850)가 형성될 수도 있고, 또는 채널 2에 임계 전압이 인가되고 채널 4에 플로팅 전압이 인가됨으로써 리셋 전계(850)가 형성될 수도 있다. 나아가서, 더 많이 떨어진 두 채널들에 임계 전압 및 플로팅 전압이 인가됨으로써 리셋 전계(850)가 형성될 수도 있다. 즉, 리셋 전계(850)를 형성하기 위한 두 라인 전극들의 채널들의 선택은 어느 하나의 방식에 의해 제한되지 않는다.
도 11은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이의 하드웨어 구성을 도시한 블록도이다. 도 11을 참고하면, 홀로그래픽 디스플레이(1100)는 제어 회로(1110) 및 액정 광 편향기(1120)를 포함할 수 있다. 한편, 도 11에 도시된 홀로그래픽 디스플레이(1100)에는 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 11에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 홀로그래픽 디스플레이(1100)에 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이(1100)는 광학계를 이용하여 변환된 홀로그래픽용 영상을 양안에 제공하여 입체감 있는 3차원(3D) 영상을 시청할 수 있도록 구현된 디스플레이 디바이스이다. 홀로그래픽 디스플레이(1100)는 홀로그래픽용 영상을 양안으로 편향시키기 위해서 액정 광 편향기(1120)를 이용할 수 있다.
액정 광 편향기(1120)는 서로 나란하게 배치된 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층, 라인 전극들에 대한 공통 전극이고 제 1 전극층과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 제 2 전극층, 및 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성하는 전극층들 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 즉, 액정 광 편향기(1120)는 앞서 도면들에서 설명된 액정 광 편향기(100)에 대응한다.
제어 회로(1110)는 액정 광 편향기(1120)에 구비된 제 1 전극층 및 제 2 전극층에 인가되는 전압을 제어한다. 제어 회로(1110)는 액정 광 편향기(1120)의 동작뿐만 아니라, 홀로그래픽 디스플레이(1100)의 전반적인 동작들 및 기능들을 제어하기 위한 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 메모리로 구현된 하드웨어에 해당한다.
한편, 액정 광 편향기(1120)는 앞서 설명된 전계 오프 모드, 전계 온 모드 및 전계 리셋 모드가 서로 스위칭되면서 다양한 회절 각도들을 갖는 전기적 프리즘을 형성할 수 있다. 이때, 액정 광 편향기(1120)의 액정층 내 액정 분자들의 배향들은, 전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋될 수 있다. 전계 리셋 모드에서의 리셋을 위하여, 제어 회로(1110)는 인접한 채널들 중 어느 하나의 라인 전극에는 제 2 전극층의 플로팅 전압을 인가하고 다른 하나의 라인 전극에는 플로팅 전압과 다른 제 1 전압(예를 들어, 임계 전압)이 인가되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어 회로(1110)는 리셋이 수행되는 동안 제 2 전극층에는 플로팅 전압이 인가되도록 제어할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 서로 나란하게 배치된 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층;
    상기 라인 전극들에 대한 공통 전극이고, 상기 제 1 전극층과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 제 2 전극층; 및
    상기 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성하는, 상기 전극층들 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 액정 분자들의 배향들은, 상기 전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 상기 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋되고,
    상기 리셋은 상기 인접한 채널들 중 어느 하나의 라인 전극에는 상기 제 2 전극층의 플로팅 전압이 인가되고 다른 하나의 라인 전극에는 상기 플로팅 전압과 다른 제 1 전압이 인가됨으로써 수행되는, 액정 광 편향기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셋은
    상기 액정 분자들을, 상기 전극층들 사이에 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 배향들로 되돌리기 위한 모드인, 액정 광 편향기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 상기 배향들은
    상기 액정 분자들이 상기 제 1 전극층에 수평으로 평행한 배향들인, 액정 광 편향기.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접한 채널들 각각에 인가된 상기 플로팅 전압 및 상기 제 1 전압에 의해 형성된 전계는,
    상기 액정 분자들이 상기 제 1 전극층에 대해 수직으로 배향되기 위해 필요한 전계의 세기와 동일한, 액정 광 편향기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극층은
    상기 리셋이 수행되는 동안 플로팅 전압이 인가되는, 액정 광 편향기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 분자들은
    포지티브(positive) 타입의 유전율이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 분자들인, 액정 광 편향기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접한 채널들은
    상기 제 1 전극층 내 이웃하는 두 채널들 또는 상기 제 1 전극층에서 소정 채널 개수만큼 떨어진 두 채널들인, 액정 광 편향기.
  9. 서로 나란하게 배치된 라인 전극들을 포함하는 제 1 전극층, 상기 라인 전극들에 대한 공통 전극이고, 상기 제 1 전극층과 마주보도록 일정 거리만큼 떨어져 배치된 제 2 전극층, 및 상기 전극층들 사이에 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 장경의 배향들이 회전됨으로써 전기적 프리즘을 형성하는 상기 전극층들 사이에 배치된 액정층을 포함하는 액정 광 편향기; 및
    상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층에 인가되는 전압을 제어하는 제어 회로를 포함하고,
    상기 액정 분자들의 배향들은, 상기 전기적 프리즘의 회절 각도를 전환하기 전, 상기 제 1 전극층 내 인접한 채널들의 라인 전극들 사이에 형성된 전계에 의해 리셋되고,
    상기 제어 회로는 상기 리셋을 위하여, 상기 인접한 채널들 중 어느 하나의 라인 전극에는 상기 제 2 전극층의 플로팅 전압을 인가하고 다른 하나의 라인 전극에는 상기 플로팅 전압과 다른 제 1 전압을 인가하도록 제어하는, 홀로그래픽 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리셋은
    상기 액정 분자들을 상기 전극층들 사이에 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 배향들로 되돌리기 위한 모드인, 홀로그래픽 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전계가 형성되지 않은 상태에 대응하는 상기 배향들은
    상기 액정 분자들이 상기 제 1 전극층에 수평으로 평행한 배향들인, 홀로그래픽 디스플레이.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 인접한 채널들 각각에 인가된 상기 플로팅 전압 및 상기 제 1 전압에 의해 형성된 전계는,
    상기 액정 분자들이 상기 제 1 전극층에 대해 수직으로 배향되기 위해 필요한 전계의 세기와 동일한, 홀로그래픽 디스플레이.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 리셋이 수행되는 동안 상기 제 2 전극층에 플로팅 전압을 인가하도록 제어하는, 홀로그래픽 디스플레이.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정 분자들은
    포지티브(positive) 타입의 유전율이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 분자들인, 홀로그래픽 디스플레이.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 인접한 채널들은
    상기 제 1 전극층 내 이웃하는 두 채널들 또는 상기 제 1 전극층에서 소정 채널 개수만큼 떨어진 두 채널들인, 홀로그래픽 디스플레이.
KR1020170103716A 2017-08-16 2017-08-16 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이 Active KR102411662B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103716A KR102411662B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이
US15/863,453 US10585330B2 (en) 2017-08-16 2018-01-05 Liquid crystal light deflector and holographic display having the liquid crystal light deflector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170103716A KR102411662B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190018937A KR20190018937A (ko) 2019-02-26
KR102411662B1 true KR102411662B1 (ko) 2022-06-21

Family

ID=65359876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170103716A Active KR102411662B1 (ko) 2017-08-16 2017-08-16 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10585330B2 (ko)
KR (1) KR102411662B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201803948D0 (en) * 2018-03-12 2018-04-25 Mbda Uk Ltd An imaging device
KR102640707B1 (ko) 2018-04-30 2024-02-27 삼성전자주식회사 빔 편향기, 이를 포함한 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 빔 편향기 구동 방법
US11561399B2 (en) 2019-07-05 2023-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Fourier-beam shaper and display apparatus including the same
KR20220131037A (ko) 2021-03-19 2022-09-27 삼성전자주식회사 복소 광 변조기, 홀로그래픽 디스플레이 장치, 및 홀로그램 패턴 생성 방법
CN113075793B (zh) * 2021-04-06 2023-06-02 业成科技（成都）有限公司 显示装置及其操作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150293409A1 (en) * 2012-09-05 2015-10-15 Naru Usukura Spatial light modulator comprising a liquid crystal device having reduced stray light

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4051001B2 (ja) 2003-05-26 2008-02-20 株式会社日立製作所 液晶表示装置
KR100623726B1 (ko) * 2005-02-22 2006-09-14 삼성에스디아이 주식회사 필드순차 구동방식의 입체영상 액정 표시 장치 및 그의 구동방법
JP4822535B2 (ja) 2005-12-22 2011-11-24 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 液晶表示装置及びそれを用いた端末装置
US7852445B2 (en) 2005-12-22 2010-12-14 Nec Corporation Liquid crystal display device and terminal device that uses same
JP4952063B2 (ja) 2006-05-29 2012-06-13 日本電気株式会社 横電界方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置
KR20110121845A (ko) * 2010-05-03 2011-11-09 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치의 구동방법
KR101189297B1 (ko) 2010-09-29 2012-10-09 부산대학교 산학협력단 액정 표시 소자 및 제조 방법
KR101996655B1 (ko) * 2012-12-26 2019-07-05 엘지디스플레이 주식회사 홀로그램 표시 장치
KR102230536B1 (ko) 2014-06-26 2021-03-22 엘지디스플레이 주식회사 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법
KR102251896B1 (ko) * 2014-12-31 2021-05-13 엘지디스플레이 주식회사 홀로그램 표시 장치 및 그 제어 방법
JP6486155B2 (ja) 2015-03-12 2019-03-20 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 液晶表示素子
KR20170084951A (ko) * 2016-01-13 2017-07-21 삼성전자주식회사 광 편향기 및 디스플레이 장치
CN105572930A (zh) * 2016-03-23 2016-05-11 京东方科技集团股份有限公司 一种显示模组及显示系统
KR102659194B1 (ko) 2016-07-26 2024-04-19 삼성전자주식회사 홀로그래픽 디스플레이 장치용 박형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치
CN106154683A (zh) * 2016-08-31 2016-11-23 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶棱镜及其制作方法、显示装置
KR102698292B1 (ko) * 2016-11-10 2024-08-23 삼성전자주식회사 액정 광 편향기 및 디스플레이 장치
CN106773379B (zh) * 2017-02-06 2020-02-07 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置及其控制方法
US10690958B2 (en) * 2017-10-18 2020-06-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Beam deflector and three-dimensional display device including the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150293409A1 (en) * 2012-09-05 2015-10-15 Naru Usukura Spatial light modulator comprising a liquid crystal device having reduced stray light

Also Published As

Publication number Publication date
US20190056635A1 (en) 2019-02-21
US10585330B2 (en) 2020-03-10
KR20190018937A (ko) 2019-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102411662B1 (ko) 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이
US8896772B2 (en) Optical variation device, optical assembly and method for manufacturing such a device
US10788727B2 (en) Liquid crystal light deflector
CN100489599C (zh) 液晶透镜
JP4057597B2 (ja) 光学素子
KR101274717B1 (ko) 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치
JP2020052409A (ja) 電気的に調整可能な出力およびアライメントを有するレンズ
US9715121B2 (en) Switchable 3-dimensional conversion device, method for manufacturing the same and stereoscopic image display device using the same
JP5699394B2 (ja) 液晶シリンドリカルレンズアレイおよび表示装置
US20120008057A1 (en) Lens array unit and image display device
KR20100074015A (ko) 렌즈 어레이 소자 및 화상 표시 장치
US10962796B2 (en) Beam deflector and three-dimensional display device including the same
US20180210218A1 (en) Liquid crystal lens and display device
US20230004050A1 (en) Electrode structure for creating electrical potential gradient
JP2015038535A (ja) 液晶光学素子及び画像表示装置
CN105259725A (zh) 液晶透镜装置以及图像显示装置
JP4438497B2 (ja) 光偏向素子
KR102003928B1 (ko) 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조
KR102640707B1 (ko) 빔 편향기, 이를 포함한 홀로그래픽 디스플레이 장치 및 빔 편향기 구동 방법
US20220404681A1 (en) Beam deflector, method for operating the beam deflector and eye tracking device based on the beam deflector
CN109239993B (zh) 一种用于光学相控阵扫描的液晶光开关
US20160231638A1 (en) Optical modulation device, driving method thereof, and optical device using the same
US10156769B2 (en) Two-dimensional beam steering device
KR100777690B1 (ko) 액정 표시 장치
JP2024528594A (ja) 透過モードで作動する高速アクティブビームステアリング装置及び機器

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20170816

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20200811

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20170816

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20211026

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20220323

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20220616

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20220617

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration