IPC分类号：
F21V8/00 | B29D11/00
国民经济行业分类号：
C4350 | C3874 | C4090 | C3879
当前申请(专利权)人地址：
경기도 수원시 영통구 삼성로 129 (매탄동)
发明人：
이성훈 | 송훈 | 안중권 | 김선일 | 최칠성 | 김영 | 원강희 | 이홍석
摘要：
입력 커플러를 구비하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 및 입력 커플러의 제조 방법이 개시된다. 개시된 백라이트 유닛은 도광판의 입광면에 입사하는 조명광을 도광판의 내부로 진행시키는 입력 커플러를 포함하며, 상기 입력 커플러는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 갖고, 상기 다수의 격막들은 도광판의 입광면에 입사하는 조명광에 대해 기울어져 있다.
权利要求：
청구항 1
조명광을 발생시키는 광원;상기 광원에서 발생한 조명광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 조명광을 출광시키는 출광면을 구비하는 투명한 도광판;상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광을 도광판의 내부로 진행시키는 입력 커플러; 및상기 조명광을 상기 도광판의 출광면을 통해 외부로 출광시키는 출력 커플러;를 포함하며,상기 입력 커플러는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가지며, 상기 다수의 격막들은 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광에 대해 기울어져 있고,상기 도광판은 서로 맞은 편에 있는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며,상기 입력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면의 일측 가장자리 영역에 부분적으로 배치되어 상기 입력 커플러에 입사하는 조명광을 회절시켜 상기 도광판의 제 2 표면으로 경사지게 진행시키도록 구성되고,상기 조명광은 제 1 파장 대역을 갖는 빛과 제 1 파장 대역보다 짧은 제 2 파장 대역을 갖는 빛을 포함하며,상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 1 파장 대역을 갖는 빛이 상기 입력 커플러에 다시 입사하지 않도록 상기 입력 커플러의 격자 주기가 선택되는, 백라이트 유닛.
청구항 2
제 1 항에 있어서,상기 입력 커플러는 상기 입력 커플러에 수직하게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 경사지게 진행시키고 상기 입력 커플러에 경사지게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 수직한 방향으로 또는 상기 도광판 내에서 빛이 진행하는 방향과 반대 방향으로 진행시키도록 구성된 백라이트 유닛.
청구항 3
삭제
청구항 4
삭제
청구항 5
제 1 항에 있어서,상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 2 파장 대역을 갖는 빛의 일부가 상기 입력 커플러에 다시 입사하도록 상기 입력 커플러의 격자 주기는 선택되는 백라이트 유닛.
청구항 6
제 1 항에 있어서,상기 출력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면에서 상기 입력 커플러에 인접하여 배치되는 백라이트 유닛.
청구항 7
제 1 항에 있어서,상기 출력 커플러는 상기 도광판의 제 2 표면에 배치되는 백라이트 유닛.
청구항 8
제 1 항에 있어서,상기 광원으로부터 방출되어 상기 입력 커플러에 입사하는 조명광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함하는 백라이트 유닛.
청구항 9
제 1 항에 있어서,상기 입력 커플러를 덮도록 배치된 반사층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
청구항 10
백라이트 유닛; 및상기 백라이트 유닛에서 제공되는 조명광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 형성하는 공간 광변조기;를 포함하며,상기 백라이트 유닛은:조명광을 발생시키는 광원;상기 광원에서 발생한 상기 조명광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 조명광을 방출시키는 출광면을 구비하는 투명한 도광판;상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광을 도광판의 내부로 진행시키는 입력 커플러; 및상기 조명광을 상기 도광판의 출광면을 통해 외부로 방출시키는 출력 커플러;를 포함하며,상기 입력 커플러는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가지며, 상기 다수의 격막들은 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광에 대해 기울어져 있고,상기 도광판은 서로 맞은 편에 있는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며,상기 입력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면의 일측 가장자리 영역에 부분적으로 배치되어 상기 입력 커플러에 입사하는 조명광을 회절시켜 상기 도광판의 제 2 표면으로 경사지게 진행시키도록 구성되고,상기 조명광은 제 1 파장 대역을 갖는 빛과 제 1 파장 대역보다 짧은 제 2 파장 대역을 갖는 빛을 포함하며,상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 1 파장 대역을 갖는 빛이 상기 입력 커플러에 다시 입사하지 않도록 상기 입력 커플러의 격자 주기가 선택되는, 홀로그래픽 디스플레이 장치.
청구항 11
제 10 항에 있어서,상기 입력 커플러는 상기 입력 커플러에 수직하게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 경사지게 진행시키고 상기 입력 커플러에 경사지게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 수직한 방향으로 또는 상기 도광판 내에서 빛이 진행하는 방향과 반대 방향으로 진행시키도록 구성된 홀로그래픽 디스플레이 장치.
청구항 12
삭제
청구항 13
삭제
청구항 14
제 10 항에 있어서,상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 2 파장 대역을 갖는 빛의 일부가 상기 입력 커플러에 다시 입사하도록 상기 입력 커플러의 격자 주기는 선택되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
청구항 15
제 10 항에 있어서,상기 출력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면에서 상기 입력 커플러에 인접하여 배치되는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
청구항 16
제 10 항에 있어서,상기 백라이트 유닛은 상기 입력 커플러를 덮도록 배치된 반사층을 더 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치.
청구항 17
제 1 기판 상에 수직하게 배치된 다수의 평행한 탄성 격막을 마련하는 단계;상기 다수의 평행한 탄성 격막을 제 2 기판 상에 일시적으로 접합하는 단계;상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 다수의 탄성 격막 사이에 열경화성 또는 광경화성 수지를 채우는 단계;상기 제 1 기판과 제 2 기판을 서로 대해 변위시켜 상기 다수의 탄성 격막을 기울이는 단계;열 또는 빛을 가하여 상기 열경화성 또는 광경화성 수지를 경화시켜 수지층을 형성하는 단계;상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 제거하여 제 2 기판과 수지층을 포함하는 마스터 몰드를 제작하는 단계; 및상기 마스터 몰드를 이용하여 입력 커플러를 복제하는 단계;를 포함하며,상기 입력 커플러는 서로 평행한 다수의 기울어진 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 갖는 입력 커플러 제조 방법.
청구항 18
제 17 항에 있어서,상기 다수의 평행한 탄성 격막을 제 2 기판 상에 일시적으로 접합하는 단계는:상기 제 2 기판의 표면을 O2플라즈마 표면 처리하는 단계; 및상기 다수의 평행한 탄성 격막을 상기 표면 처리된 제 2 기판의 표면에 접촉시키는 단계를 포함하는 입력 커플러 제조 방법.
청구항 19
제 17 항에 있어서,각각의 탄성 격막은 제 1 방향을 따라 배치되어 있으며,상기 제 1 기판과 제 2 기판을 서로 대해 변위시키는 단계는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판을 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 입력 커플러 제조 방법.
청구항 20
제 17 항에 있어서,상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 제거하는 단계는 상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 상기 제 2 기판으로부터 떼어내는 단계를 포함하는 입력 커플러 제조 방법.
청구항 21
제 17 항에 있어서,상기 제 2 기판 상에 형성된 수지층은 서로 평행한 다수의 기울어진 공극들을 포함하는 입력 커플러 제조 방법.
技术领域：
[0001]개시된 실시예들은 입력 커플러를 구비하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 및 입력 커플러의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사 격자 구조를 갖는 입력 커플러를 이용하여 조명광의 줄무늬 패턴을 억제할 수 있는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 및 경사 격자 구조를 갖는 입력 커플러를 제조하는 방법에 관한 것이다.
背景技术：
[0002]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.
[0003]뇌에서 인식하는 깊이감과 눈의 초점이 일치하고 완전 시차(full parallax)를 제공할 수 있는 3차원 영상 디스플레이 방식으로서, 최근 홀로그래픽 디스플레이 방식이 점차 실용화되고 있다. 홀로그래픽 디스플레이 방식은, 원본 물체로부터 반사된 물체광과 참조광을 간섭시켜 얻은 간섭무늬를 기록한 홀로그램 패턴에 참조광을 조사하여 회절시키면, 원본 물체의 영상이 재생되는 원리를 이용하는 것이다. 최근에는, 이러한 홀로그래픽 디스플레이 장치에서 광학계의 부피를 줄이기 위하여 도광판을 이용한 백라이트 유닛을 사용하는 추세이다.
해결하려는 과제
[0004]경사 격자 구조를 갖는 입력 커플러를 이용하여 조명광의 줄무늬 패턴을 억제할 수 있는 백라이트 유닛을 제공한다.
[0005]또한, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치를 제공한다.
[0006]또한, 경사 격자 구조를 갖는 입력 커플러의 제조 방법을 제공한다.
과제의 해결 수단
[0007]일 실시예에 따르면, 조명광을 발생시키는 광원, 상기 광원에서 발생한 조명광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 조명광을 출광시키는 출광면을 구비하는 투명한 도광판, 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광을 도광판의 내부로 진행시키는 입력 커플러, 및 상기 조명광을 상기 도광판의 출광면을 통해 외부로 출광시키는 출력 커플러;를 포함하는 백라이트 유닛이 제공된다. 여기서, 상기 입력 커플러는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가지며, 상기 다수의 격막들은 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광에 대해 기울어질 수 있다.
[0008]상기 입력 커플러는 상기 입력 커플러에 수직하게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 경사지게 진행시키고 상기 입력 커플러에 경사지게 입사하는 빛을 회절시켜 상기 입력 커플러에 대해 수직한 방향으로 또는 상기 도광판 내에서 빛이 진행하는 방향과 반대 방향으로 진행시키도록 구성될 수 있다.
[0009]상기 도광판은 서로 맞은 편에 있는 제 1 표면 및 제 2 표면을 포함하며, 상기 입력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면의 일측 가장자리 영역에 부분적으로 배치되어 상기 입력 커플러에 입사하는 조명광을 회절시켜 상기 도광판의 제 2 표면으로 경사지게 진행시키도록 구성될 수 있다.
[0010]상기 조명광은 제 1 파장 대역을 갖는 빛과 제 1 파장 대역보다 짧은 제 2 파장 대역을 갖는 빛을 포함하며, 상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 1 파장 대역을 갖는 빛이 상기 입력 커플러에 다시 입사하지 않도록 상기 입력 커플러의 격자 주기가 선택될 수 있다.
[0011]상기 입력 커플러에 의해 회절되어 상기 도광판의 제 2 표면에 입사한 후 상기 도광판의 제 2 표면에서 전반사되어 상기 도광판의 제 1 표면을 향해 진행하는 제 2 파장 대역을 갖는 빛의 일부가 상기 입력 커플러에 다시 입사하도록 상기 입력 커플러의 격자 주기가 선택될 수 있다.
[0012]상기 출력 커플러는 상기 도광판의 제 1 표면에서 상기 입력 커플러에 인접하여 배치될 수 있다.
[0013]상기 출력 커플러는 상기 도광판의 제 2 표면에 배치될 수 있다.
[0014]상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 방출되어 상기 입력 커플러에 입사하는 조명광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈를 더 포함할 수 있다.
[0015]상기 백라이트 유닛은 상기 입력 커플러를 덮도록 배치된 반사층을 더 포함할 수 있다.
[0016]다른 실시예에 따르면, 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛에서 제공되는 조명광을 변조하여 홀로그래픽 영상을 형성하는 공간 광변조기를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치가 제공된다. 여기서, 상기 백라이트 유닛은, 조명광을 발생시키는 광원, 상기 광원에서 발생한 상기 조명광이 입사하는 입광면 및 상기 입사한 조명광을 방출시키는 출광면을 구비하는 투명한 도광판, 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광을 도광판의 내부로 진행시키는 입력 커플러, 및 상기 조명광을 상기 도광판의 출광면을 통해 외부로 방출시키는 출력 커플러;를 포함하며, 상기 입력 커플러는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가지며, 상기 다수의 격막들은 상기 도광판의 입광면에 입사하는 상기 조명광에 대해 기울어질 수 있다.
[0017]또한, 다른 실시예에 따르면, 제 1 기판 상에 수직하게 배치된 다수의 평행한 탄성 격막을 마련하는 단계, 상기 다수의 평행한 탄성 격막을 제 2 기판 상에 일시적으로 접합하는 단계, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 다수의 탄성 격막 사이에 열경화성 또는 광경화성 수지를 채우는 단계, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 서로 대해 변위시켜 상기 다수의 탄성 격막을 기울이는 단계, 열 또는 빛을 가하여 상기 열경화성 또는 광경화성 수지를 경화시켜 수지층을 형성하는 단계, 상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 제거하여 제 2 기판과 수지층을 포함하는 마스터 몰드를 제작하는 단계, 및 상기 마스터 몰드를 이용하여 입력 커플러를 복제하는 단계를 포함하는 입력 커플러 제조 방법이 제공된다. 여기서, 상기 입력 커플러는 서로 평행한 다수의 기울어진 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가질 수 있다.
[0018]상기 다수의 평행한 탄성 격막을 제 2 기판 상에 일시적으로 접합하는 단계는, 상기 제 2 기판의 표면을 O2플라즈마 표면 처리하는 단계, 및 상기 다수의 평행한 탄성 격막을 상기 표면 처리된 제 2 기판의 표면에 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
[0019]각각의 탄성 격막을 제 1 방향을 따라 배치되어 있으며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 서로 대해 변위시키는 단계는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판을 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
[0020]상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 제거하는 단계는 상기 제 1 기판 및 다수의 탄성 격막을 상기 제 2 기판으로부터 떼어내는 단계를 포함할 수 있다.
[0021]상기 제 2 기판 상에 형성된 수지층은 서로 평행한 다수의 기울어진 공극들을 포함할 수 있다.
발명의 효과
[0022]개시된 실시예에 따르면, 백라이트 유닛의 도광판에 배치된 입력 커플러가 경사 격자 구조를 갖기 때문에, 입력 커플러에 의해 회절되어 도광판의 내부를 진행하는 빛의 일부가 입력 커플러에 다시 입사하더라도, 입력 커플러에 재차 입사하는 빛은 도광판의 외부로 방출되기 때문에 도광판 내의 일부 영역에서 빛이 중첩되어 발생하는 밝은 줄 무늬(bright stripe) 패턴을 줄일 수 있다. 또한, 광원으로부터 제공되는 빛 중에서 가장 긴 파장을 갖는 빛이 입력 커플러에 재차 입사하지 않도록 설계하는 경우, 도광판의 일부 영역으로부터 빛이 출광하지 않아 발생하는 어두운 줄 무늬(dark stripe) 패턴을 방지할 수 있다.
具体实施方式：
[0024]이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 입력 커플러를 구비하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛을 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 장치, 및 입력 커플러의 제조 방법에 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. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 또는 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위/아래/좌/우에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위/아래/좌/우에 있는 것도 포함할 수 있다.
[0025]도 1은 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치의 구성을 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 홀로그래픽 디스플레이 장치(100)는 조명광을 제공하는 백라이트 유닛(110), 입사광을 변조하여 홀로그램 영상을 재생하기 위한 홀로그램 패턴을 형성하는 공간 광변조기(120), 공간 광변조기(120)로부터 입사하는 광을 포커싱하여 공간 상에 홀로그램 영상을 형성시키는 렌즈(130), 및 렌즈(130)에 의해 포커싱 되는 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된 공간 필터(spatial filter)(140)를 포함할 수 있다.
[0026]공간 광변조기(120)는 영상 신호 처리부(도시되지 않음)로부터 제공되는 홀로그램 신호에 따라 입사광을 회절시켜 변조하기 위한 홀로그램 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 공간 광변조기(120)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 것을 사용할 수도 있다. 비록 도 1에는 공간 광변조기(120)가 투과형 공간 광변조기인 것으로 도시되어 있지만 반사형 공간 광변조기를 사용하는 것도 가능하다. 투과형인 경우, 공간 광변조기(120)는 예를 들어 GaAs와 같은 화합물 반도체 기반의 반도체 변조기, 또는 LCD(liquid crystal device)를 사용할 수 있다. 반사형인 경우에, 공간 광변조기(120)는, 예를 들어 DMD(digital micromirror device), LCoS(liquid crystal on silicon), 또는 반도체 변조기를 사용할 수 있다.
[0027]한편, 일반적인 공간 광변조기(120)는 다수의 화소들의 어레이로 구성되어 있기 때문에, 다수의 화소들의 어레이가 화소 격자로서 작용하게 된다. 따라서, 공간 광변조기(120)에 입사하는 광은 공간 광변조기(120)에서 형성된 홀로그램 패턴뿐만 아니라, 공간 광변조기(120)의 화소들의 어레이로 구성된 화소 격자에 의해서도 회절 및 간섭하게 된다. 또한, 입사광 중에서 일부는 홀로그램 패턴에 의해 회절되지 않고 공간 광변조기(120)를 그대로 투과하게 된다. 그 결과, 홀로그램 영상이 점으로 모아지는 렌즈(130)의 초점 평면 상에는 홀로그램 영상뿐만 아니라 다수의 격자점(lattice spot)들이 함께 나타나게 된다. 이러한 다수의 격자점들은 홀로그램 영상의 화질을 저하시키고 홀로그램 영상의 감상을 불편하게 만드는 영상 노이즈로서 작용할 수 있다. 통상적으로, 이러한 다수의 격자점들이 관찰자의 눈에 보이지 않도록 하기 위하여, 홀로그램 영상이 다수의 격자점들을 피하여 재생되도록 축비킴(off-axis) 방식으로 홀로그램 영상을 재생할 수 있다. 축비킴 재생 방식에서, 공간 필터(140)는 렌즈(130)의 초점 평면 상에 배치되어 격자점을 차단하고 홀로그램 영상만을 통과시키도록 구성된다. 따라서, 관찰자는 홀로그램 영상만을 감상할 수 있다.
[0028]백라이트 유닛(110)은 간섭성을 갖는 균질한(homogenized) 조명광을 공간 광변조기(120)에 제공하는 역할을 한다. 백라이트 유닛(110)의 광학계를 소형화하기 위하여 백라이트 유닛(110)은 도광판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2는 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(110)의 구성을 개략적으로 보이는 단면도이다.
[0029]도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(110)은 조명광을 발생시키는 광원(114), 광원(114)에서 발생한 조명광이 입사하는 입광면(111a)과 조명광을 출광시키는 출광면(111b)을 구비하는 투명한 도광판(111), 도광판(111)의 입광면(111a)에 입사하는 조명광을 도광판(111)의 내부로 진행시키는 입력 커플러(112), 및 조명광을 도광판(111)의 출광면(111b)을 통해 외부로 출광시키는 출력 커플러(113)를 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(110)은 광원(114)으로부터 방출되어 입력 커플러(112)에 입사하는 조명광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(115)를 더 포함할 수 있다. 그러나 광원(114)이 콜리메이팅된 조명광을 자체적으로 발생시키는 경우에는 콜리메이팅 렌즈(115)가 생략될 수도 있다.
[0030]광원(114)은 가간섭성 광을 방출하는 가간섭성 광원일 수 있다. 높은 가간섭성을 갖는 광을 제공하기 위하여 광원(114)으로서, 예컨대, 레이저 다이오드(laser diode; LD)를 사용할 수도 있다. 그러나, 광이 어느 정도의 공간 간섭성(spatial coherence)만을 가지고 있다면 공간 광변조기(120)에 의해 충분히 회절 및 변조될 수 있기 때문에, 광원(114)으로로서, 예를 들어, 발광 다이오드(light emitting diode; LED)를 사용하는 것도 가능하다. 발광 다이오드 외에도 공간 간섭성을 갖는 광을 방출한다면 다른 어떤 광원(114)도 사용이 가능하다. 또한, 도 1에는 편의상 광원(114)이 단지 하나의 블록으로만 표시되어 있지만, 광원(114)은 다수의 점광원의 어레이를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 광원(114)은 다수의 적색 발광 레이저, 다수의 녹색 발광 레이저, 및 다수의 청색 발광 레이저를 포함할 수 있다.
[0031]도광판(111)은 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도광판(111)의 재료로서 PMMA(PolyMethyl MethAcrylate)를 사용할 수 있다. 도광판(111)은 빛을 전달하는 광도파로의 역할을 할 수 있도록 납작한 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 도광판(111)의 한쪽 단부로 입사한 빛은 내부 전반사를 통해 광 손실 없이 반대쪽 단부까지 전달될 수 있다.
[0032]입력 커플러(112)는 빛을 회절시켜 도광판(111)의 내부로 경사지게 진행하도록 하는 역할을 한다. 빛을 회절시키기 위하여, 입력 커플러(112)는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 입력 커플러(112)에 수직하게 입사한 빛은 입력 커플러(112)에 의해 회절된 후 임계각보다 큰 각도로 도광판(111)의 내부를 경사지게 진행하게 된다. 그러면, 빛이 도광판(111)의 상부 표면과 하부 표면에서 반복적으로 전반사되어 도광판(111)의 내부를 진행할 수 있게 된다.
[0033]출력 커플러(113)는 빛을 회절시켜 도광판(111)의 외부로 빛을 출광시키는 역할을 한다. 빛을 회절시키기 위하여, 출력 커플러(113)는 다수의 평행한 격막들이 일정한 격자 주기로 배열된 이진 격자 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 출력 커플러(113)는 출력 커플러(113)에 경사지게 입사하는 빛의 일부를 회절시켜 빛을 수직한 방향 또는 임계각보다 작은 방향으로 진행하게 한다. 그러면, 빛이 도광판(111)의 상부 표면에 있는 출광면(111b)에 임계각보다 작은 각도로 입사하게 되어 전반사되지 않고 그대로 도광판(111)의 상부 표면을 통과하게 된다. 이러한 방식으로, 도광판(111)의 내부를 진행하는 빛은 출력 커플러(113)에 의해 도광판(111)의 출광면(111b)을 통해 도광판(111)의 외부로 균질하게 출광될 수 있다.
[0034]도 2에 도시된 바와 같이, 입광면(111a)은 도광판(111)의 상부 표면의 일측 가장자리 영역에 위치할 수 있으며, 출광면(111b)은 도광판(111)의 상부 표면의 나머지 영역에 위치할 수 있다. 광원(114)과 콜리메이팅 렌즈(115)는 도광판(111)의 입광면(111a)과 대향하도록 도광판(111)의 상부 표면 위쪽에 배치될 수 있다. 그리고, 입력 커플러(112)는 도광판(111)의 입광면(111a)과 대향하도록 도광판(111)의 상부 표면의 맞은 편에 있는 하부 표면의 일측 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 출력 커플러(113)는 도광판(111)의 출광면(111b)과 대향하도록 도광판(111)의 하부 표면에서 입력 커플러(112)에 인접하여 배치될 수 있다.
[0035]그러면, 콜리메이팅 렌즈(115)에 의해 평행광이 된 조명광은 도광판(111)의 상부 표면에 있는 입광면(111a)을 통과하여 도광판(111)의 하부 표면에 있는 입력 커플러(112)에 수직하게 입사할 수 있다. 입력 커플러(112)에 수직하게 입사한 조명광은 입력 커플러(112)에 의해 회절되어 경사진 방향으로 도광판(111)의 상부 표면을 향해 진행하게 된다. 그런 후, 조명광은 도광판(111)의 상부 표면에서 전반사되어 도광판(111)의 하부 표면을 향해 경사지게 진행하게 된다. 도광판(111)의 하부 표면에서 조명광의 일부는 다시 전반사되어 도광판(111)의 상부 표면을 향하게 되고, 조명광의 다른 일부는 출력 커플러(113)에 의해 회절되어 도광판(111)의 상부 표면을 향해 거의 수직하게 진행하게 된다. 그리고, 도광판(111)의 상부 표면에 수지하게 입사한 조명광은 전반사되지 않고 도광판(111)으로부터 외부로 빠져나가게 된다. 이러한 방식으로 도광판(111)으로부터 출광된 조명광은 앞서 설명한 공간 광변조기(120)에 제공될 수 있다.
[0036]한편, 도광판을 사용하는 통상적인 백라이트 유닛의 경우, 도광판으로부터 출광된 조명광이 균일한 밝기를 갖지 않고 줄무늬 모양의 명암 패턴이 발생할 수도 있다. 본 실시예에 따른 백라이트 유닛(110)은 조명광에 발생하는 줄무늬 패턴을 감소시키거나 억제하기 위하여 입력 커플러(112)가 기울어진 격자 패턴을 가질 수 있다. 다시 말해, 입력 커플러(112)의 이진 격자 구조를 형성하는 다수의 격막들이 도광판(111)의 입광면(111a)에 입사하는 조명광에 대해 기울어지도록 구성될 수 있다.
[0037]예를 들어, 도 3은 일 실시예에 따른 입력 커플러(112)의 구조를 보다 상세하게 보이는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 도광판(111)의 하부 표면에 배치된 입력 커플러(112)는 일정한 주기로 배열된 다수의 격막(112a)들을 포함할 수 있다. 입력 커플러(112)의 다수의 격막(112a)들은 서로 평행하게 배열되어 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 커플러(112)의 각각의 격막(112a)은 기울어지게 형성될 수 있다. 바꾸어 말하자면, 입력 커플러(112)의 각각의 격막(112a)은 입력 커플러(112)의 표면의 법선 방향에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 따라서, 입력 커플러(112)의 각각의 격막(112a)은 도광판(111)의 입광면(111a)에 수직하게 입사하는 조명광에 대해 기울지게 된다.
[0038]도 4는 다른 실시예에 따른 입력 커플러(112)의 구조를 보이는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 광 이용 효율을 향상시키기 위하여 입력 커플러(112)를 덮도록 배치된 반사층(116)을 더 포함할 수 있다. 반사층(116)은 예를 들어 은(Ag)이나 알루미늄(Al)과 같이 높은 반사율을 갖는 금속 재료로 형성될 수 있다. 반사층(116)은 입력 커플러(112)에 의해 회절되지 않고 입력 커플러(112)를 투과하는 조명광을 반사함으로써 광 손실을 줄일 수 있다.
[0039]도 5 내지 도 7은 일 실시