(57)【要約】【課題】導光板、バックライトユニット、及びそれを含んだホログラフィックディスプレイ装置を提供する。【解決手段】導光板、バックライトユニット、及びそれを含んだホログラフィックディスプレイ装置に係り、光源と、光源からの光が進むように案内する２層以上の層を含む導光板を含み、２層以上の層が光の透過率と反射率との比率を調整するように構成される。【選択図】図１
2019036541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が進むように案内する２層以上の層を含み、前記２層以上の層が、前記層によって反射された光と、前記層を介して透過された光との比を調節する導光板と、を含むバックライトユニット。
【請求項２】
前記２層以上の層が、第１層、第２層及び第３層を含み、前記第２層の屈折率が、前記第１層と第３層とのうち少なくとも一方の屈折率と異なることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記第１層と第２層との屈折率差が０．２以上であることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記第２層と第３層とが互いに異なる屈折率を有することを特徴とする請求項２または３に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記第２層と第３層との屈折率差が０．２以上であることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記第１層、第２層及び第３層が、それぞれ１．２ないし２．０の範囲の屈折率を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記第１層と第３層とがそれぞれ０．１〜５ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記第１層に反射層がさらに具備されたことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記第２層が接着層であることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記第１層、第２層、第３層が、２回以上反復的に積層されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
前記第３層上に配置された入力グレイティングと、前記第３層上に配置された出力グレイティングと、をさらに含むことを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記第１層と第３層との厚みが異なることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記第１層が第３層より薄い厚みを有することを特徴とする請求項２〜１２のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記２層以上の層のうち１層が透過率調節層を含むことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
前記透過率調節層は、４０〜６０％の透過率を有することを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
前記２層以上の層が、第１層、接着層によってなる第２層、透過率を調節する第３層、及び第４層を含むことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項１７】
前記第１層と前記第２層との屈折率が同じであることを特徴とする請求項１６に記載のバックライトユニット。
【請求項１８】
前記２層以上の層である第１層と第４層とが、それぞれ０．１〜５ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項１６または１７に記載のバックライトユニット。
【請求項１９】
前記第１層、第２層、第３層及び第４層が、２回以上反復的に積層されることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項２０】
前記第４層上に入力グレイティングと出力グレイティングとがさらに具備されたことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項２１】
前記第１層と第４層との厚みが異なることを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項２２】
導光板において、
光を案内する第１層と、
前記第１層上に形成された第２層と、
前記第２層上に形成され、光を案内する第３層と、を含み、
前記導光板が、反射された光と透過された光との比を調節するように構成された導光板。
【請求項２３】
前記第１層と第２層との屈折率差が０．２以上であることを特徴とする請求項２２に記載の導光板。
【請求項２４】
前記第２層が透過率を調節するコーティング層であることを特徴とする請求項２２に記載の導光板。
【請求項２５】
前記第２層は、４０〜６０％の透過率を有することを特徴とする請求項２４に記載の導光板。
【請求項２６】
光源と、
前記光源からの光が進むように案内する２層以上の層を含み、前記２層以上の層がその層によって反射された光と、その層を介して透過された光との比を調節する導光板と、
前記導光板からの入射光を回折させ、ホログラム映像を再生する空間光変調器と、を含むホログラフィックディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記２層以上の層が、互いに異なる屈折率を有することを特徴とする請求項２６に記載のホログラフィックディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記第２層以上の層の屈折率差が、０．２以上であることを特徴とする請求項２７に記載のホログラフィックディスプレイ装置。
【請求項２９】
前記２層以上の層が、透過率調節層を有することを特徴とする請求項２６に記載のホログラフィックディスプレイ装置。
【請求項３０】
前記透過率調節層が４０〜６０％の範囲の透過率を有することを特徴とする請求項２９に記載のホログラフィックディスプレイ装置。
【請求項３１】
光源と、
導光板と、を含み、
前記導光板は、第１層、前記第１層上に配置された第２層、前記第２層上に配置された第３層、前記第３層上に配置された入力グレイティングおよび出力グレイティングを含み、前記第１層の屈折率と前記第２層の屈折率との差は、０．２以上であるバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像の帯状縞を減少させた導光板、バックライトユニット、及びそれを含むホログラフィックディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元映像を具現する方式として、メガネ方式とメガネ無し方式とが広く商用化されて使用されている。該メガネ方式には、偏光メガネ方式とシャッタメガネ方式とがあり、メガネ無し方式には、レンチキュラ方式とパララックスバリア方式とがある。かような方式は、両目の両眼視差（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ  ｐａｒａｌｌａｘ）を利用することにより、視点数の増加に限界があるだけではなく、脳で認識する深さ感と、目の焦点とが一致せず、観察者にとって疲労感を感じさせる。
【０００３】
脳で認識する深さ感と目の焦点とが一致し、完全視差（ｆｕｌｌ  ｐａｒａｌｌａｘ）を提供することができる三次元映像ディスプレイ方式として、ホログラフィックディスプレイ方式が徐々に実用化されている。該ホログラフィックディスプレイ方式は、元の物体から反射された物体光と参照光とを干渉させて得た干渉縞を記録したホログラムパターンに参照光を照射して回折させれば、元の物体の映像が再生される原理を利用するのである。現在実用化されているホログラフィックディスプレイ方式は、元の物体を直接露光してホログラムパターンを得るよりは、コンピュータによって計算されたホログラム（ＣＧＨ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  ｈｏｌｏｇｒａｍ）を電気的信号として空間光（ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）変調器に提供する。入力されたＣＧＨ信号により、空間光変調器がホログラムパターンを形成して参照光を回折させることにより、三次元映像が生成される。
【０００４】
ところで、完全なホログラフィックディスプレイ方式を具現するためには、非常に高い解像度の空間光変調器、及び非常に多くのデータ処理量が必要である。最近では、データ処理量及び解像度条件を緩和するために、観察者の両眼に該当する視域にだけそれぞれホログラム映像を提供する両眼ホログラム（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ  ｈｏｌｏｇｒａｍ）方式が提案されている。例えば、観察者の左目視域に該当する視点を有するホログラム映像、及び観察者の右目視域に該当する視点を有するホログラム映像のみを生成し、観察者の左目と右目とにそれぞれ提供するのである。その場合、他の視点に対するホログラム映像を生成しなくてもよいために、データ処理量を大きく減らすことができ、現在商用化されているディスプレイ装置でも、空間光変調器の解像度条件を満足することができる。
【０００５】
一方、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）に使用されるバックライトユニット（ＢＬＵ：ｂａｃｋ  ｌｉｇｈｔ  ｕｎｉｔ）に比べ、ホログラフィックディスプレイに使用されるＢＬＵは、干渉性が高い光が使用される。該ＢＬＵは、導光板から放出される光の干渉性を維持するために、回折格子（以下、「グレイティング」という）が使用される。ところで、ホログラフィックディスプレイ装置の導光板から出光される光に帯状縞（ｓｔｒｉｐｅ）が生成され、画質が低下する場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、映像の帯状縞を減少させた導光板を提供することである。
【０００７】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、映像の帯状縞を減少させた導光板を含んだバックライトユニットを提供することである。
【０００８】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、映像の帯状縞を減少させた導光板を含んだホログラフィックディスプレイ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的な実施形態によるバックライトユニットは、光源と、前記光源からの光が進むように案内する２層以上の層を含み、前記２層以上の層が、前記層によって反射された光と、前記層を介して透過された光との比を調節する導光板と、を含む。
【００１０】
前記２層以上の層が、第１層、第２層及び第３層を含み、前記第２層の屈折率が、前記第１層と第３層とのうち少なくとも一方の屈折率と異なる。前記第１層と第２層との屈折率差が０．２以上でもある。
【００１１】
前記第２層と第３層とが互いに異なる屈折率を有することができる。
【００１２】
前記第２層と第３層との屈折率差が０．２以上でもある。
【００１３】
前記第１層、第２層及び第３層がそれぞれ１．２ないし２．０の範囲の屈折率を有することができる。
【００１４】
前記第１層と第３層とがそれぞれ０．１〜５ｍｍの範囲の厚みを有することができる。
前記第１層に反射層がさらに具備されてもよい。
【００１５】
前記第２層が接着層でもある。
【００１６】
前記第１層、第２層、第３層が２回以上反復的に積層されてもよい。
【００１７】
前記バックライトユニットが、前記第３層上に配置された入力グレイティングと、前記第３層上に配置された出力グレイティングと、をさらに含んでもよい。前記第１層と第３層との厚みが異なる。
【００１８】
前記第１層が第３層より薄い厚みを有することができる。
【００１９】
前記２層以上の層のうち１層が透過率調節層を含んでもよい。
【００２０】
前記透過率調節層は、４０〜６０％の透過率を有することができる。
【００２１】
前記２層以上の層が、第１層、接着層になった第２層、透過率を調節する第３層、及び第４層を含んでもよい。
【００２２】
第１層と第２層との屈折率が同じでもある。
【００２３】
前記２層以上の層である第１層と第４層とがそれぞれ０．１〜５ｍｍの範囲の厚みを有することができる。
【００２４】
前記第１層、第２層、第３層及び第４層が２回以上反復的に積層されてもよい。
【００２５】
前記第４層上に入力グレイティングと出力グレイティングとがさらに具備されてもよい。
【００２６】
前記第１層と第４層との厚みが異なる。
【００２７】
例示的な実施形態による導光板は、光を案内する第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、前記第２層上に形成され、光を案内する第３層と、を含み、前記導光板が、反射された光と透過された光との比を調節するように構成されてもよい。前記第１層と第２層との屈折率差が０．２以上でもある。
【００２８】
前記第２層が透過率を調節するコーティング層でもある。
【００２９】
前記第２層は、４０〜６０％の透過率を有することができる。
【００３０】
例示的な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置は、光源と、前記光源からの光が進むように案内する２層以上の層を含み、前記２層以上の層が光の反射率と透過率との比率を調節する導光板と、前記導光板からの入射光を回折させてホログラム映像を再生する空間光変調器と、を含む。
【００３１】
一実施形態によるバックライトユニットは、光源と導光板とを含み、前記導光板が、第１層、前記第１層に配置された第２層、前記第２層に配置された第３層、前記第３層上に配置された入力グレイティングおよび出力グレイティングを含み、前記第１層の屈折率と前記第２層の屈折率との差が０．２以上でもある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】例示的な一実施形態によるバックライトユニットを概略的に図示した図面である。
【図２Ａ】バックライトユニットの導光板に含まれた層の透過率を変化させるとき、導光板の位置による出力強度の変化を図示した図面である。
【図２Ｂ】バックライトユニットの導光板に含まれた層の透過率を変化させるとき、導光板の位置による出力強度の変化を図示した図面である。
【図２Ｃ】バックライトユニットの導光板に含まれた層の透過率を変化させるとき、導光板の位置による出力強度の変化を図示した図面である。
【図２Ｄ】バックライトユニットの導光板に含まれた層の透過率を変化させるとき、導光板の位置による出力強度の変化を図示した図面である。
【図３Ａ】例示的な実施形態によるバックライトユニットの層厚を変化させた例を図示した図面である。
【図３Ｂ】例示的な実施形態によるバックライトユニットの層厚を変化させた例を図示した図面である。
【図４】例示的な他の実施形態によるバックライトユニットを概略的に図示した図面である。
【図５】図１に図示された実施形態によるバックライトユニットの導光板に含まれた層を複数回積層した構造を図示した図面である。
【図６】例示的な他の実施形態によるバックライトユニットを概略的に図示した図面である。
【図７】図６に図示された実施形態によるバックライトユニットの導光板に含まれた層を複数回積層した構造を図示した図面である。
【図８】例示的な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置を図示した図面である。
【図９】例示的な他の実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付された図面を参照し、導光板、バックライトユニット、及びそれを含むホログラフィックディスプレイ装置について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さのために、誇張されてもいる。また、以下で説明される実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、かような実施形態から多様な変形が可能である。また、以下で説明する層構造において、「上部」または「上」と記載された表現は、接触し、直に上下左右にあるものだけではなく、非接触で上下左右にあるものも含んでもよい。
【００３４】
以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さ及び便宜さのために誇張されてもいる。第１、第２のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、該構成要素は、用語によって限定されるものではない。該用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のためだけに使用される。
【００３５】
単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。
【００３６】
また、明細書に記載された「…部」、「モジュール」というような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。
【００３７】
図１は、例示的な実施形態によるバックライトユニット１００の概略的な断面図を図示した図面である。
【００３８】
バックライトユニット１００は、光源１１０と、光源１１０からの光を案内する導光板１２０と、を含みうる。
【００３９】
光源１１０は、可干渉性（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）光ビームを供給することができる。光源１１０は、レーザーダイオードを含んでもよい。しかし、ある程度の空間干渉性（ｓｐａｔｉａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）を有しているならば、空間光変調器によって回折及び変調されることにより、可干渉性を有することができるために、ある程度の空間干渉性を有する光を放出するならば、他の光源も使用が可能である。
【００４０】
光源１１０は、互いに異なる波長の光を放出する複数の光源を含んでもよい。例えば、第１波長帯域の光を放出する第１光源、第１波長と異なる第２波長帯域の光を放出する第２光源、第１及び第２波長と異なる第３波長の光を放出する第３光源を含んでもよい。第１，第２，第３波長の光は、それぞれ赤色、緑色、青色光でありうる。
【００４１】
導光板１２０は、２層以上の層を含みうる。該２層以上の層は、光を、内部における全反射を通じて導くように構成できる。
【００４２】
２層以上の層は、光の反射率と透過率との比率を調節するように構成されてもよい。２層以上の層は、それらの層によって反射された光と、それら層を介して透過された光との比を調節するように構成されてもよい。例えば、２層以上の層のうち隣接する２層が互いに異なる屈折率を有することができる。例えば、導光板１２０が、第１層１２１、第２層１２２及び第３層１２３を含み、第１層１２１及び第２層１２２が互いに異なる屈折率を有することができる。第２層１２２は、第１層１２１上に形成され、第３層１２３は第２層１２２上に形成されうる。第１層１２１と第２層１２２との屈折率差は、０．２以上でありうる。また、第１層１２１の屈折率が第２層１２２の屈折率よりも小さくてもよい。しかし、それに限定されるものではなく、第１層１２１の屈折率が第２層１２２の屈折率より大きくてもよい。その場合、第１層１２１で光が導光されるとき、第１層１２１と第２層１２２のとの界面で全反射が起こらない角度で光が入射されれば、一部の光は、透過され、一部の光は、反射される。第１層１２１と第２層１２２のとの界面で全反射が起こらずに、光が案内されるように、第１層１２１と第２層１２２との屈折率差を調節することができる。
【００４３】
例えば、１層１２１及び第２層１２２がそれぞれ１．２ないし２．０範囲の屈折率を有することができる。第１層１２１及び第２層１２２が４００〜２，０００ｎｍ範囲の光を透過させるレジン（ｒｅｓｉｎ）またはガラスから構成されてもよい。
【００４４】
一方、第２層１２２及び第３層１２３が互いに異なる屈折率を有することができる。第２層１２２と第３層１２３との屈折率差が０．２以上でありうる。また、第２層１２２の屈折率が第３層１２３の屈折率よりも小さくてもよい。しかし、それに限定されるものではなく、第２層１２２の屈折率が第３層１２３の屈折率より大きくてもよい。その場合、第２層１２２で光が導光されるとき、第２層１２２と第３層１２３との界面で全反射が起こらない角度で光が入射されれば、一部の光は、透過され、一部の光は、反射される。第２層１２２と第３層１２３との界面で全反射が起こらずに、光が案内されるように、第２層１２２と第３層１２３との屈折率差を調節することができる。
【００４５】
例えば、２層１２２及び第３層１２３がそれぞれ１．２ないし２．０範囲の屈折率を有することができる。第２層１２２及び第３層１２３が４００〜２，０００ｎｍ範囲の光を透過させるレジンまたはガラスから構成されてもよい。
【００４６】
第１層１２１と第３層１２３は、互いに異なる屈折率を有するか、あるいは同じ屈折率を有することができる。第２層１２２は、第１層１２１と第３層１２３とを結合するための接着層でもある。例えば、第２層１２２は、第１層１２１及び第３層１２３のうち少なくとも１層と同じ屈折率を有することができる。該接着層は、接着レジンを含んでもよく、該接着レジンは、レジンによってボンディングされた層のうち少なくとも１層の屈折率と同じ屈折率を有することができる。
【００４７】
第１層１２１に反射層１３０がさらに具備されてもよい。反射層１３０は、９０％以上の反射率を有することができる。反射層１３０は、反射機能のあるコーティングであるならば、いずれも可能であり、誘電体ミラーコーティング（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｉｒｒｏｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）を施すことが望ましい。光源１１０から照射された光が第１層１２１に入射されるように、反射層１３０は、光源１１０からの光が通過する領域には具備されない。
【００４８】
第３層１２３上に、入力グレイティング１４０と出力グレイティング１５０とがさらに具備されてもよい。入力グレイティング１４０は、光源１１０から照射された光が、第１層１２１、第２層１２２及び第３層１２３を通過し、入力グレイティング１４０によって反射され、導光板１２０内部に進ませる。入力グレイティング１４０は、光が反射する角度を調節し、光が導光板１２０内部を進む方向を制御することができる。入力グレイティング１４０に、赤色光、緑色光、青色光が入射し、内部全反射により、導光板を介して光が進行する。出力グレイティング１５０は、光が出力されるとき、平行光に出力させる。出力グレイティング１５０は、例えば、光の一部を回折させたり透過させたりする回折光学素子でもある。
【００４９】
多様な実施形態によるバックライトユニットは、導光板を２層以上の層で構成し、出射される光の均一度を高めることができる。
【００５０】
一方、導光板の層の屈折率差により、透過率が決定される。例えば、第１層１２１と第２層１２２との屈折率差により、第１層１２１と第２層１２２との透過率が決定される。第１層１２１と第２層１２２のとの界面を介して透過された光は、第３層１２３内で導光され、第１層１２１と第２層１２２との界面で反射された光は、第１層１２１内で導光される。
【００５１】
導光板が１層からなる場合、該導光板を介して出力された光には、帯状縞（ｓｔｒｉｐｅ）が形成されもする。入力光のビーム幅が固定され、ビームステアリング（ｂｅａｍ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ）による導光角度変化により、帯状縞が発生してしまう。例えば、バックライトユニットが、およそ１４ｎｍのビーム幅を使用し、＋６゜ビームステアリングを行うことができる。例えば、入力ビームの幅が増大することにより、ブラック帯状縞の減少が改善されうる。しかし、ビーム幅増大は、所望しないベゼルのサイズ増大を必要とする。ところで、本実施形態のように、導光板を２層以上の層で構成した場合、光が導光される回数を調節し、帯状縞を減らすことができる。
【００５２】
屈折率が互いに異なる２層の界面で発生する透過率（あるいは、反射率）は、３個の独立変数によって決定される。３個の独立変数は、偏光（ｐ偏光、ｓ偏光）、入射角（０〜９０°）、屈折率比（ｎ２／ｎ１、ｎ１とｎ２は、２層の屈折率である）と定義することができる。ＴＥモード（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｏｄｅ）としては、屈折率差が０．２以上であるとき、帯状縞を低減させるのに効果的である。
【００５３】
ｓ偏光の場合、透過率を算出する式は次の数式１の通りである：
【００５４】
【数１】
2019036541.tif 000003
【００５５】
ｐ偏光の場合、透過率を算する式は、次の数式２の通りである：
【００５６】
【数２】
2019036541.tif 000004
【００５７】
ここで、θ１は、第１層１２１から第２層１２２への光の入射角を示し、θ２は、屈折角を示す。
【００５８】
前記数式１および２により、第１層と第２層との透過率が調節され、透過率によって光が導光される回数が異なる。導光される回数が増加するほど、帯状縞が低減される。ｓ偏光がｐ偏光に比べ、相対的に導光回数が増加し、帯状縞が低減される。
【００５９】
光の第２層に対する入射角は、第１層１２１の屈折率によって異なる。光の第２層に対する入射角が小さいほど、導光回数が増加し、帯状縞が低減される。導光回数は、光が層内で反射される回数を示す。
【００６０】
カラー帯状縞を減少させるための複数層構造に対してシミュレーションを行った。３個の主要変数を、透過率、第１層での導光距離、第２層での導光距離と設定した。該導光距離は、光が層内で移動した距離を示す。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄは、それぞれ透過率が０．１、０．３、０．４、０．７であり、第１層の導光距離が６．３ｍｍであり、第２層の導光距離が３．６ｍｍであるとき、導光板の位置による出力強度（ｏｕｔｐｕｔ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示したものである。シミュレーションの結果、第１層と第２層との透過率がおよそ５０％であるとき、帯状縞が低減され、光均一度が向上した。例えば、第１層と第２層との透過率が４０〜６０％範囲を有するとき、帯状縞が低減される。
【００６１】
一方、第１層１２１及び第２層１２２の導光距離差が小さいとき、第１層１２１及び第２層１２２の導光距離差が大きいときに比べ、相対的に帯状縞が多く発生した。
【００６２】
第１層１２１と第３層１２３との厚みは、０．１〜５．０ｍｍの範囲を有することができ、第２層１２２は、５０ｎｍ〜５．０ｍｍの範囲を有することができる。第１層１２１が、第３層１２３より薄い厚みを有することができる。図３Ａは、第１層１２１と第３層１２３とが同じ厚みを有するとき、光経路を示し、図３Ｂは、第１層１２１が、第３層１２３より薄い厚みを有するとき、光経路を示したものである。第１層１２１が、第３層１２３より薄い厚みを有するとき、相対的に光がさらに均一に導光される。
【００６３】
図４は、図１と比較するとき、入力グレイティング１４０に、反射層１４５をさらに具備した例を図示した図面である。反射層１４５は、光が入力グレイティング１４０で透過されて外部に出力されることにより、光効率の低下を防止することができる。
【００６４】
図５は、第１層１２１及び第２層１２２を２回以上反復的に積層した構造を図示した図面である。本実施形態としては、導光板が３層以上の層を具備することにより、光均一度を増大させ、帯状縞を低減させることができる。例えば、第１層１２１及び第２層１２２を２回〜４回反復的に積層することができる。
【００６５】
図６は、他の実施形態によるバックライトユニット２００を図示した図面である。バックライトユニット２００は、光源２１０と、２層以上の層を含む導光板２２０とを含むことができる。光源２１０は、可干渉性光ビームを提供することができる。光源２１０は、レーザーダイオードを含んでもよい。
【００６６】
導光板２２０は、２層以上の層を含むことができる。該２層以上の層は、光を導光させる層を示す。
【００６７】
２層以上の層のうち少なくとも１層が、透過率を調節する透過率調節層でもある。例えば、導光板２２０が、第１層２２１、第２層２２２、第３層２２３及び第４層２２４を含んでもよい。
【００６８】
第１層２２１と第４層２２４は、光が進む通路になる層でもあり、第３層２２３は、光透過率を調節する透過率調節層でもある。第３層２２３は、誘電体ミラーコーティング層（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｉｒｒｏｒ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）でもある。第３層２２３は、例えば、４０〜６０％範囲の透過率を有することができる。第１層２２１に入射した光は、第３層２２３において、一部の光は、透過され、一部の光は、反射される。第３層２２３を介して透過された光は、第４層２２４まで進んだ後で導光され、第３層２２３で反射された光は、第１層２２１で導光される。
【００６９】
第２層２２２は、第１層２２１と第４層２２４とを結合する接着層でありうる。その場合、第１層２２１と第２層２２２との屈折率が同じでもある。または、第３層２２３が接着層であり、第２層２２２が透過率調節層でもよい。その場合、第３層２２３と第４層２２４の屈折率とが同じでもある。第１層２２１と第４層２２４は、同じ屈折率を有することができる。第１層２２１と第４層２２４とが異なる屈折率を有することも可能であるが、第１層２２１と第４層２２４とが同じ屈折率を有する場合にも、第２層２２２によって透過率を調節することにより、導光板から出力された光の帯状縞を減らすことができる。また、導光板を、２層以上の層で構成するとき、光の均一度を高めることができる。
【００７０】
例えば、１層２２１と第４層２２４とがそれぞれ１．２ないし２．０の範囲の屈折率を有することができる。第１層２２１と第４層２２４とが４００〜２，０００ｎｍの範囲の光を透過させるレジンまたはガラスから構成されてもよい。
【００７１】
第１層２２１に、反射層２３０がさらに具備されてもよい。反射層２３０は、９０％以上の反射率を有することができる。光源２１０から照射された光が、第１層２２１に入射されるように、反射層２３０は、光源２１０からの光が通過する領域には、具備されない。
第４層２２４に、入力グレイティング２４０と出力グレイティング２５０とがさらに具備されてもよい。入力グレイティング２４０は、光源２１０から照射された光が、第１層２２１ないし第４層２２４を通過し、入力グレイティング２４０によって反射され、導光板２２０内部に進ませる。入力グレイティング２４０は、光が反射する角度を調節し、光が導光板２２０内部を進む方向を制御することができる。入力グレイティング２４０に、赤色光、緑色光、青色光が入射し、内部における全反射により、導光板を通じて光が進行する。出力グレイティング２５０は、光が出力されるとき、平行光を出力させる。
【００７２】
本実施形態としては、透過率調節層を利用して光が導光される回数を調節し、帯状縞を減らすことができる。
【００７３】
一方、第１層２２１と第４層２２４は、それぞれ０．１〜５ｍｍの範囲を有することができる。第１層２２１と第４層２２４との厚みが同じであってもよい。または、第１層２２１と第４層２２４との厚みが異なるように構成することも可能である。
【００７４】
図７は、第１層２２１と第４層２２４とを２回以上反復的に積層した構造を図示した図面である。例えば、第１層２２と第４層２２４とを、２〜４回積層することができる。本実施形態としては、導光板が３層以上の層を具備することにより、光均一度を上昇させ、透過率調節層を利用して、帯状縞を低減させることができる。例えば、第１層２２１、第２層２２２、第３層２２３、第４層２２４、第２層２２２、第３層２２３、第１層２２１、第２層２２２、第３層２２３及び第４層２２４をこの順で積層することができる。
【００７５】
図８は、一実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置３００を図示した図面である。
【００７６】
ホログラフィックディスプレイ装置３００は、光を提供する光源３１０、光源３１０からの光を案内する導光板３２０、及び導光板３２０からの光を回折させ、ホログラム映像を再生する空間光変調器３５０を含むことができる。光源３１０は、可干渉性光ビームを提供することができる。導光板３２０は、図１ないし図７を参照して説明した例が適用され、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００７７】
導光板３２０と空間光変調器３５０との間には、空間光変調器３５０によって再生されるホログラム映像を、所定空間上にフォーカシングするフィールドレンズ３４０がさらに具備されてもよい。また、導光板３２０から出る光の進行方向を二次元的に制御する第１ビームステアラ（ｂｅａｍ  ｓｔｅｅｒｅｒ）３３０及び第２ビームステアラ３３５がさらに具備されてもよい。第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５は、観察者の瞳孔位置によって出力される光ビームの位置を調節することができる。例えば、第１ビームステアラ３３０は、光ビームの横方向位置を調節し、第２ビームステアラ３３５は、光ビームの縦方向位置を調節することができる。第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５は、例えば、液晶層または電気湿潤素子などによって具現されてもよい。
【００７８】
図８において、フィールドレンズ３４０の位置は、第２ビームステアラ３３５と空間光変調器３５０との間に位置するように図示されているが、それに限定されるものではなく、フィールドレンズ３４０は、他の位置にも位置する。フィールドレンズ３４０は、例えば、空間光変調器３５０の前面に位置することもできる。
【００７９】
光源３１０と導光板３２０との間にビーム拡張部（ｂｅａｍ  ｅｘｐａｎｄｅｒ）３１５がさらに具備されてもよい。ビーム拡張部３１５は、光源３１０からの点光（ｐｏｉｎｔ  ｌｉｇｈｔ）をコリメーティングさせ、一次的に光ビームを拡張させることができる。ビーム拡張部３１５は、例えば、コリメーティングレンズを含んでもよい。光ビームをコリメーティングさせ、光ビームの発散角を０°に近付けるほど、光の干渉性を高めることができる。従って、光ビームが、ビーム拡張部３１５によってコリメーティングされ、ホログラフィック映像の品質を高くすることができる。
【００８０】
ホログラフィックディスプレイ装置３００は、観察者の位置を認識するアイトラッキングセンサ（ｅｙｅ−ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｓｅｎｓｏｒ）３７０をさらに具備することができ、アイトラッキングセンサ３７０から感知された位置により、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５を制御する制御部３６０をさらに具備することができる。アイトラッキングセンサ３７０は、赤外線カメラ、可視光線カメラ、またはその他多様なセンサを含みうる。
【００８１】
制御部３６０は、また光源３１０の駆動を制御することができる。例えば、制御部３６０は、ホログラム映像が、観察者の左目、右目に、視る順序で形成されるように、光ビームの照射方向を順次的に制御することができる。
【００８２】
本実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置３００は、両眼ホログラム方式であり、観察者の左目ＬＥと右目ＲＥとに、視点が異なるホログラム映像をそれぞれ提供することができる。例えば、ホログラフィックディスプレイ装置３００は、観察者の左目ＬＥ視域に、左目用ホログラム映像を提供し、観察者の右目ＲＥ視域に、左目用ホログラム映像とは視点が異なる右目用ホログラム映像を提供することができる。ホログラフィックディスプレイ装置３００で提供される左目用ホログラム映像及び右目用ホログラム映像は、ステレオスコピック（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）方式の左目映像及び右目映像とは異なり、単独でも観察者に立体感を提供することができ、ただ、視点だけが互いに異なる。ステレオスコピック方式の場合、視点が異なる左目用二次元映像と右目用二次元映像とが、観察者の左目と右目とでそれぞれ認知されるとき、両眼視差を利用して立体感を提供する。従って、ステレオスコピック方式では、左目映像と右目映像とのうちいずれか一つだけでは立体感が発生せず、脳で認識する深さ感と目の焦点とが一致せず、観察者が疲労感を感じてしまう。一方、ホログラフィックディスプレイ装置３００は、所定空間上の位置、すなわち、観察者の左目ＬＥと右目ＲＥとの視域に、左目用ホログラム映像と右目用ホログラム映像とをそれぞれ形成するために、脳で認識する深さ感と目の焦点とが一致し、完全視差を提供することができる。本実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置３００が、両眼視点のみを提供する理由は、観察者が、左目ＬＥと右目ＲＥとで、２つの視点のみを認識することができるために、観察者が認識することができる視点情報を除いた残り視点情報を除去し、データ処理量を減らすためである。しかし、多様な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置は、さらに多くの視点を提供することも可能である。
【００８３】
一方、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５により、ホログラム映像がフォーカシングされる位置が調節される。言い換えれば、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５により、左目ホログラム映像がフォーカシングされる左目位置、右目ホログラム映像がフォーカシングされる右目位置が調節される。各観察者の固有の両眼間隔がアイトラッキングセンサ３７０によって感知され、また、観察者の動きによる両眼位置の変更が感知される。このように感知された情報により、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５が、光ビーム進行方向を制御することができる。
【００８４】
第１ビームステアラ３３０と第２ビームステアラ３３５とのうちいずれか一つは、入射光を回折させ、互いに異なる角度で進む２つの光ビームを作る液晶偏向器でもある。第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５のうちいずれか一つが、光を同時に左目、右目に向けるように空間的に分離される場合、光源１１０の順次的な駆動は、不要となる。
【００８５】
フィールドレンズ３４０は、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５で方向制御された光を、所定空間にフォーカシングすることができる。フィールドレンズ３４０は、フレネルレンズ、液晶レンズ、ホログラフィック光学素子（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を含んでもよい。
【００８６】
第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５で方向制御された光は、フィールドレンズ３４０を介して、空間光変調器３５０に入射する。空間光変調器３５０は、入射光を変調するための干渉縞を有するホログラムパターンを形成する役割を担うことができる。空間光変調器３５０で形成されるホログラムパターンによって、入射光が回折されて変調されることにより、所定空間上の位置にホログラム映像が再生される。
【００８７】
例示的な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置は、例えば、モバイルフォンにも適用される。アイトラッキングセンサ３７０と、第１ビームステアラ３３０及び第２ビームステアラ３３５ビームステアラとを利用し、ユーザがモバイルフォンの画面を見るとき、ユーザの目の位置が移動することを追跡し、目の位置により、三次元映像が表示される。
【００８８】
図９は、他の例示的な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置４００を図示した図面である。
【００８９】
ホログラフィックディスプレイ装置４００は、光を提供する光源４１０、光源４１０からの光を案内する導光板４２０、導光板４２０からの光を回折させ、ホログラム映像を再生する空間光変調器４５０を含んでもよい。光源４１０は、可干渉性光ビームを提供することができる。導光板４２０は、図１ないし図７を参照して説明した例が適用され、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００９０】
導光板４２０と空間光変調器４５０との間には、空間光変調器４５０によって再生されるホログラム映像を所定空間上にフォーカシングするフィールドレンズ４４０がさらに具備されてもよい。
【００９１】
光源４１０と導光板４２０との間に、ビーム拡張部４１５がさらに具備されてもよい。ビーム拡張部４１５は、光源４１０からの点光をコリメーティングさせ、一次的に光ビームを拡張させることができる。
【００９２】
また、光源４１０と導光板４２０との間に、光の進行方向を二次元的に制御する第１ビームステアラ４１８及び第２ビームステアラ４１９がさらに具備されてもよい。第１ビームステアラ４１８及び第２ビームステアラ４１９は、観察者の瞳孔位置により、出力される光ビームの位置を調節することができる。例えば、第１ビームステアラ４１８は、光ビームの横方向位置を調節し、第２ビームステアラ４１９は、光ビームの縦方向位置を調節することができる。
【００９３】
ホログラフィックディスプレイ装置４００は、観察者の位置を認識するアイトラッキングセンサ４７０をさらに具備することができ、アイトラッキングセンサ４７０から感知された位置により、第１ビームステアラ４１８及び第２ビームステアラ４１９を制御する制御部４６０をさらに具備することができる。
【００９４】
制御部４６０は、また光源４１０の駆動を制御することができる。例えば、制御部４６０は、ホログラム映像が、観察者の両眼に視る順序で形成されるように、光ビームの照射方向を順次的に制御することができる。
【００９５】
図８と図９とを比較するとき、ビームステアラの位置が異なり、同一名称の構成要素は、実質的に同一機能と動作とを遂行するので、ここでは、詳細な説明を省略する。例示的な実施形態によるバックライトユニットは、ホログラフィックディスプレイ、モバイルフォン、三次元（３Ｄ：３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）ＴＶ（ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）などにも適用される。例示的な実施形態によるホログラフィックディスプレイ装置は、複数層が積層された構造の導光板によって光均一度が向上し、帯状縞が低減される。
【００９６】
前述の実施形態は、例示的なものに過ぎず、当該技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であろう。従って、例示的な実施形態による真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の、導光板、バックライトユニット、及びそれを含んだホログラフィックディスプレイ装置は、例えば、三次元映像関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１００，２００  バックライトユニット、
１１０，２１０，３１０，４１０  光源、
１２０，２２０，３２０，４２０  導光板、
１３０，２３０  反射層、
１４０，２４０  入力グレイティング、
１５０，２５０  出力グレイティング、
３００，４００  ディスプレイ装置。
【図１】
2019036541.tif 000005
【図２Ａ】
2019036541.tif 000006
【図２Ｂ】
2019036541.tif 000007
【図２Ｃ】
2019036541.tif 000008
【図２Ｄ】
2019036541.tif 000009
【図３Ａ】
2019036541.tif 000010
【図３Ｂ】
2019036541.tif 000011
【図４】
2019036541.tif 000012
【図５】
2019036541.tif 000013
【図６】
2019036541.tif 000014
【図７】
2019036541.tif 000015
【図８】
2019036541.tif 000016
【図９】
2019036541.tif 000017