KR101334238B1 - 안경형 모니터용 광학엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안경형 모니터용 광학엔진에 관한 것으로, 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 제1반투명 거울의 전면 사이에 배치되어 있는 프리즘을 이용하여 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 제1반투명 거울의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거한다.
본 발명에 따르면 사용자의 시야에서 표시되는 영상의 화면 크기를 설정함에 제한을 받지 않으면서 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 용이하게 해소할 수 있다.

Description

안경형 모니터용 광학엔진{Optical engine for glasses type monitor}
본 발명은 안경형 모니터에 관한 것이며, 더욱 상세히는 안경형 모니터용 광학엔진에 관한 것이다.
안경형 모니터는 HMD(Head Mounted Display)의 일종으로 사용자가 안경처럼 얼굴에 착용하였을 때 대략 2∼4m 거리에서 대형 화면(예컨대, 40인치 화면, 65인치 화면 등)을 통해 영상을 보는 듯한 효과를 나타내며, 이러한 대형 화면을 사용자의 시야에서 표시하는 광학엔진을 포함한다.
도 1 내지 도 3은 종래의 안경형 모니터용 광학엔진(100)을 나타낸 실시예이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 안경형 모니터용 광학엔진(100)은 영상을 표시하는 반사형 액정표시장치(110)와 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하는 프론트 라이트 유닛(FLU; Front Light Unit)(120), 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사시키는 제1반투명 거울(130), 상기 제1반투명 거울(130)의 이면에 부착되어 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름(130_1), 상기 제1반투명 거울(130)과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 정해진 각도로 반사하는 제2반투명 거울(140), 및 상기 제2반투명 거울(140)을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시하는 오목 거울(Concave Mirror)(150)을 포함하여 구성된다.
참고로, 액정표시장치는 광을 이용하는 방식에 따라 크게 투과형과 반사형으로 구별된다. 투과형 액정표시장치(예컨대, LCD)는 전면 유리기판과 이면 유리기판 사이에 액정물질이 주입된 액정표시패널과 상기 이면 유리기판을 통해 상기 액정표시패널을 투과하는 광을 액정표시패널에 공급하는 백라이트 유닛(BLU; Back Light Unit)을 구비한다. 반사형 액정표시장치(예컨대, LCoS(Liquid Crystal on Silicon))는 상기한 투과형 액정표시장치의 이면 유리기판을 실리콘기판으로 대체한 것으로 상기 전면 유리기판과 액정표시패널을 통해 입사한 후 상기 실리콘기판에서 반사되는 광을 액정표시패널에 공급하는 프론트 라이트 유닛(FLU)을 구비한다.
상기 반사형 액정표시장치(110)는 전면 유리기판(111)과 실리콘기판(112) 사이에 액정물질이 주입된 액정표시패널(113)을 구비하며 상기 실리콘기판(112)에 영상신호를 저장하고 상기 실리콘기판(112)이 저장된 영상신호에 따라 입사된 광을 반사하게 하는 영상신호를 공급하는 회로가 포함된 기판(114)으로 구성되며, 상기 기판(114)은 PCB, FPCB, FPCB+금속판 등의 형태로 다양하게 구성될 수 있다.
상기 프론트 라이트 유닛(120)은 광원(예컨대, LED)(121)과 상기 광원(121)이 방출하는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 안내하는 도광판(122)으로 구성되며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 도광판(122)의 외면에는 상기 광원(121)에 방출하는 광이 입사되는 부분(A)과 상기 광이 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 조사되는 부분(B)을 제외하고 입사광을 외부로 누설시키지 않으면서 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 확산 및 반사하는 화이트 코팅층(122a)이 형성되어 있다. 상기 화이트 코팅층(122a)은 광 확산 및 반사 기능을 구비하는 백색 페인트를 상기 도광판(122)의 외면에 도포하여 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 종래의 안경형 모니터용 광학엔진(100)은 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면의 연장선의 교각과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각, 및 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)에 의해 사용자의 시야에서 표시되는 영상의 화면 크기가 결정된다.
참고로, 상기 오목 거울(150)은 사용자의 시야에서 영상을 표시하기 위하여 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면(예컨대, 상기 실리콘기판(112) 전면의 반사면)의 중심점과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 중심점 사이의 거리 L1과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 중심점과 상기 오목 거울(150)의 전면의 중심점 사이의 거리 L2의 합이 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)의 1/2이 되도록 R값(원호 값)을 설정하며, 이는 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112012018198970-pat00001
예컨대, 상기 수학식 1과 같이 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)이 결정된 상태에서, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 대각 크기가 약 0.75 인치이고, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면의 연장선의 교각과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각을 각각 45°로 설정하면, 상기 안경형 모니터용 광학엔진(100)은 사용자가 안경처럼 얼굴에 착용하였을 때 대략 2m 거리에서 대략 40인치 이내의 화면을 통해 영상을 보는 듯한 효과를 나타낸다.
이와 달리, 상기 수학식 1과 같이 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)이 결정된 상태에서, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 대각 크기가 약 0.75 인치이고, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면의 연장선의 교각과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각을 각각 20°와 55°로 설정하면, 상기 안경형 모니터용 광학엔진(100)은 사용자가 안경처럼 얼굴에 착용하였을 때 대략 2m 거리에서 대략 40인치보다 큰 화면(예컨대, 65인치 화면)을 통해 영상을 보는 듯한 효과를 나타낸다.
하지만, 상기와 같이 작동하는 종래의 상기 안경형 모니터용 광학엔진(100)은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째로, 상기 수학식 1과 같이 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)이 결정된 상태에서, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면의 연장선의 교각과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각을 각각 45°로 설정하면 사용자의 시야에서 표시되는 화면 크기가 대략 40인치 이내로 제한되는 단점이 있다.
둘째로, 상기 수학식 1과 같이 상기 오목 거울(150)의 R값(원호 값)이 결정된 상태에서, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면의 연장선의 교각과 상기 제2반투명 거울(140)의 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각을 서로 다른 값으로 설정하면 사용자의 시야에서 표시되는 화면 크기를 40인치보다 크게 구현할 수는 있으나, 이 경우 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 중첩되는 현상이 발생한다.
참고로, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같은 인물 영상이 표시되고 상기한 바와 같은 영상 중첩 현상이 발생하지 않는다고 가정하면, 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상은 상기 제1반투명 거울(130)을 투과하여 상기 제2반투명 거울(140)에 비치고, 상기 제2반투명 거울(140)에 비치는 인물 영상은 정해진 각도로 반사되어 상기 오목 거울(150)에 비치며, 상기 오목 거울(150)에 비치는 인물 영상은 최종적으로 상기 제2반투명 거울(140)을 투과하여 사용자의 시야에서 정해진 배율로 확대되어 도 4의 (b)에 나타낸 인물 영상으로 표시된다.
하지만, 실제로는 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상은 상기 제1반투명 거울(130)을 투과하여 상기 제2반투명 거울(140)에 비침과 동시에 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 반사되어 비치며, 그 결과 도 4의 (c)에 나타낸 중첩 인물 영상이 상기 제1반투명 거울(130)을 투과하여 상기 제2반투명 거울(140)에 비친다. 이때, 중첩 인물 영상에는 상기 제1반투명 거울(130)이 반사하는 상기 프론트 라이트 유닛(120)의 도광판(122)의 영상(도 4의 (c)에 직사각형으로 나타낸 영상)이 추가로 중첩된다.
이는 상기 제1반투명 거울(130)이 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하여 영상이 표시되게 하는 중에 발생하는 부작용이다.
따라서, 상기 제2반투명 거울(140)에 비치는 중첩 인물 영상은 정해진 각도로 반사되어 상기 오목 거울(150)에 비치며, 상기 오목 거울(150)에 비치는 중첩 인물 영상은 최종적으로 상기 제2반투명 거울(140)을 투과하여 사용자의 시야에서 정해진 배율로 확대되어 도 4의 (d)에 나타낸 중첩 인물 영상으로 표시된다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 제1반투명 거울의 전면 사이에 배치되어 있는 프리즘을 이용하여 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 제1반투명 거울의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거하는 안경형 모니터용 광학엔진을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진은, 반사형 액정표시장치의 일종으로 영상을 표시하는 반사형 액정표시장치와; 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하는 프론트 라이트 유닛; 상기 프론트 라이트 유닛으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 균일하게 반사하고, 전면의 연장선과 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면의 연장선의 교각이 10∼30°인 제1반투명 거울; 상기 제1반투명 거울의 이면에 부착되어 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름; 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지하고, 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°인 삼각 기둥 형상의 프리즘; 상기 제1반투명 거울과 편광필름을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°인 제2반투명 거울; 및 상기 제2반투명 거울을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시하는 오목 거울;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진은, 반사형 액정표시장치의 일종으로 영상을 표시하는 반사형 액정표시장치와; 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하는 프론트 라이트 유닛; 상기 프론트 라이트 유닛으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 균일하게 반사하는 제1반투명 거울층이 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면의 대면에 코팅되어 일체로 형성되되, 상기 제1반투명 거울층의 이면에 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름이 부착되어 있고, 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울층의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울층의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울층의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지하고, 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울층의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°인 삼각 기둥 형상의 프리즘; 상기 제1반투명 거울층과 편광필름을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울층의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°인 제2반투명 거울; 및 상기 제2반투명 거울을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시하는 오목 거울;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 사용자의 시야에서 표시되는 영상의 화면 크기를 설정함에 제한을 받지 않으면서 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 용이하게 해소할 수 있다.
도 1은 종래의 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 측면도.
도 2는 도 1의 프론트 라이트 유닛을 제외한 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 프론트 라이트 유닛을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 중첩 영상의 실시예.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 측면도.
도 6은 도 5의 프리즘을 나타낸 사시도.
도 7은 도 5의 프론트 라이트 유닛을 제외한 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 사시도.
도 8은 도 5의 제1반투명 거울의 반사작용에 의해 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 중첩 영상이 프리즘을 통해 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절되어 제거되는 현상을 나타낸 실시예.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 측면도.
도 10은 도 9의 프리즘을 나타낸 사시도.
도 11은 도 9의 프론트 라이트 유닛을 제외한 안경형 모니터용 광학엔진의 구성을 나타낸 사시도.
도 12는 도 9의 제1반투명 거울층의 반사작용에 의해 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면에 표시되는 중첩 영상이 프리즘을 통해 반사형 액정표시장치의 영상 표시 면 밖으로 굴절되어 제거되는 현상을 나타낸 실시예.
이하, 본 발명의 다양한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100a)은 반사형 액정표시장치(110)와 프론트 라이트 유닛(120), 제1반투명 거울(130), 편광필름(130_1), 프리즘(130a), 제2반투명 거울(140) 및 오목 거울(150)을 포함하여 구성된다.
상기 반사형 액정표시장치(110)는 영상을 표시하며, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 전면 유리기판(111)과 실리콘기판(112) 사이에 액정물질이 주입된 액정표시패널(113)을 구비하며 상기 실리콘기판(112)에 영상신호를 저장하고 상기 실리콘기판(112)이 저장된 영상신호에 따라 입사된 광을 반사하게 하는 영상신호를 공급하는 회로가 포함된 기판(114)으로 구성되며, 상기 기판(114)은 PCB, FPCB, FPCB+금속판 등의 형태로 다양하게 구성될 수 있다.
상기 반사형 액정표시장치(110)로는 LCoS를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 프론트 라이트 유닛(120)은 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하며, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 광원(예컨대, LED)(121)과 상기 광원(121)이 방출하는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 안내하는 도광판(122)으로 구성된다.
상기 프론트 라이트 유닛(120)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 도광판(122)의 외면에는 상기 광원(121)에 방출하는 광이 입사되는 부분(A)과 상기 광이 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 조사되는 부분(B)을 제외하고 입사광을 외부로 누설시키지 않으면서 상기 반사형 액정표시장치(110) 쪽으로 확산 및 반사하는 화이트 코팅층(122a)이 형성되어 있다. 상기 화이트 코팅층(122a)은 광 확산 및 반사 기능을 구비하는 백색 페인트를 상기 도광판(122)의 외면에 도포하여 형성할 수 있다.
상기 제1반투명 거울(130)은 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하고, 전면의 연장선과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선의 교각이 10∼30°가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 편광필름(130_1)은 상기 제1반투명 거울(130)의 이면에 부착되어 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 볼 수 있게 한다.
상기 프리즘(130a)은 삼각 기둥 형상이며, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치(130)의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지한다.
상기 프리즘(130a)의 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°이다.
상기 프리즘(130a)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 삼각 기둥 형상의 양면에 난반사를 방지하는 블랙 무광 코팅층(131)이 형성되어 있고 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 면에 무반사 코팅층(132)이 형성되어 있다.
상기 블랙 무광 코팅층(131)은 블랙 무광 코팅제를 분무식으로 상기 프리즘(130a)의 외면에 도포하여 형성할 수 있다.
상기 무반사 코팅층(132)은 티타늄이나 알루미늄 등을 진공 증착 방식으로 상기 프리즘(130a)의 외면에 코팅하여 형성할 수 있다.
상기 프리즘(130a)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면과 평행한 변의 끼인각의 대면에 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 편광하여 입사시키는 편광(polarization) 코팅층(133)이 더 형성될 수 있다.
상기 편광 코팅층(133)은 편광필름을 상기 프리즘(130a)의 외면에 접착하여 형성할 수 있다.
상기 프리즘(130a)에 편광(polarization) 코팅층(133)을 형성하면, 화면의 명암비를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 제2반투명 거울(140)은 상기 제1반투명 거울(130)과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 오목 거울(150)은 상기 제2반투명 거울(140)을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100a)은 다음과 같이 작동한다.
상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같은 인물 영상이 표시된다고 가정하면, 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상은 상기 제1반투명 거울(130)을 투과하여 상기 제2반투명 거울(140)에 비침과 동시에 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 반사된다.
이때, 상기 1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면으로 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 중첩 영상은 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 프리즘(130a)의 굴절작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절되어 제거된다.
이에 따라서, 상기 제2반투명 거울(140)에는 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상이 그대로 비치며, 이 인물 영상은 상기 제2반투명 거울(140)에서 정해진 각도로 반사되어 상기 오목 거울(150)에 비치며, 상기 오목 거울(150)에 비치는 인물 영상은 최종적으로 상기 제2반투명 거울(140)을 투과하여 사용자의 시야에서 정해진 배율로 확대되어 도 4의 (b)에 나타낸 인물 영상으로 표시된다.
이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100a)은 상기 제1반투명 거울(130)이 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하여 영상이 표시되게 하는 중에 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 영상을 반사함으로써 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 다시 표시하여 중첩 영상을 형성하는 부작용을 해소할 수 있다.
[실시예 2]
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100b)은 반사형 액정표시장치(110)와 프론트 라이트 유닛(120), 제1반투명 거울층(130')이 일체로 형성되고 편광필름(130_1)이 부착된 프리즘(130a'), 제2반투명 거울(140) 및 오목 거울(150)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 상기 반사형 액정표시장치(110) 및 상기 프론트 라이트 유닛(120)은 본 발명의 제1실시예에서 설명한 상기 반사형 액정표시장치(110) 및 상기 프론트 라이트 유닛(120)과 동일한 구성요소이다.
상기 프리즘(130a')은 삼각 기둥 형상이며, 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하는 제1반투명 거울층(130')이 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 대면에 코팅되어 일체로 형성되되, 상기 제1반투명 거울층(130')의 이면에 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름(130_1)이 부착되어 있다.
상기 프리즘(130a')은 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지한다.
상기 프리즘(130a')의 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°이다.
상기 프리즘(130a')은 도 10에 나타낸 바와 같이, 삼각 기둥 형상의 양면에 난반사를 방지하는 블랙 무광 코팅층(131)이 형성되어 있고 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 면에 무반사 코팅층(132)이 형성되어 있다.
상기 블랙 무광 코팅층(131)은 블랙 무광 코팅제를 분무식으로 상기 프리즘(130a)의 외면에 도포하여 형성할 수 있다.
상기 무반사 코팅층(132)은 티타늄이나 알루미늄 등을 진공 증착 방식으로 상기 프리즘(130a)의 외면에 코팅하여 형성할 수 있다.
상기 프리즘(130a')은 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면과 평행한 변의 끼인각의 대면에 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 편광하여 입사시키는 편광(polarization) 코팅층(133)이 더 형성될 수 있다.
상기 편광 코팅층(133)은 편광필름을 상기 프리즘(130a)의 외면에 접착하여 형성할 수 있다.
상기 프리즘(130a')의 상기 제1반투명 거울층(130')의 편광필름(130_1)과 상기 편광 코팅층(133)은 편광 방향이 서로 정반대인 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 제1반투명 거울층(130')의 편광필름(130_1)이 수직 편광(vertical polarization) 코팅층이면 상기 편광 코팅층(133)은 수평 편광(horizontal polarization) 코팅층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 프리즘(130a')에 편광(polarization) 코팅층(133)을 형성하면, 화면의 명암비를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 프리즘(130a')의 상기 제1반투명 거울층(130')의 편광필름(130_1)과 상기 편광 코팅층(133)의 편광 방향이 서로 정반대이면 영상이 보이고, 상기 편광 방향의 각이 맞지 않아 서로 정반대가 아니면 영상의 색상이 달라지며, 상기 편광 방향이 서로 같으면 영상이 보이지 않는다.
상기 제2반투명 거울(140)은 상기 제1반투명 거울층(130')과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울층(130')의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°가 되도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 오목 거울(150)은 상기 제2반투명 거울(140)을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100b)은 다음과 같이 작동한다.
상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같은 인물 영상이 표시된다고 가정하면, 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상은 상기 프리즘(130a')과 일체로 형성된 상기 제1반투명 거울층(130')을 투과하여 상기 제2반투명 거울(140)에 비침과 동시에 상기 제1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 반사된다.
이때, 상기 1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면으로 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 중첩 영상은 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 프리즘(130a')의 굴절작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절되어 제거된다.
이에 따라서, 상기 제2반투명 거울(140)에는 도 4의 (a)에 나타낸 인물 영상이 그대로 비치며, 이 인물 영상은 상기 제2반투명 거울(140)에서 정해진 각도로 반사되어 상기 오목 거울(150)에 비치고, 상기 오목 거울(150)에 비치는 인물 영상은 최종적으로 상기 제2반투명 거울(140)을 투과하여 사용자의 시야에서 정해진 배율로 확대되어 도 4의 (b)에 나타낸 인물 영상으로 표시된다.
이상에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100a)과 마찬가지로, 본 발명의 제2실시예에 따른 안경형 모니터용 광학엔진(100b)도 역시 상기 제1반투명 거울층(130')이 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하여 영상이 표시되게 하는 중에 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 영상을 반사함으로써 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 다시 표시하여 중첩 영상을 형성하는 부작용을 해소할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 안경형 모니터용 광학엔진은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.
100, 100a, 100b: 안경형 모니터용 광학엔진
110: 반사형 액정표시장치 111: 전면 유리기판
112: 실리콘기판 113: 액정표시패널
114: 기판 120: 프론트 라이트 유닛
121: 광원 122: 도광판
122a: 화이트 코팅층 130: 제1반투명 거울
130_1: 편광필름 130': 제1반투명 거울층
130a,130a': 프리즘 131: 블랙 무광 코팅층
132: 무반사 코팅층 133: 편광 코팅층
140: 제2반투명 거울 150: 오목 거울

Claims (5)

  1. 영상을 표시하는 반사형 액정표시장치(110)와;
    상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하는 프론트 라이트 유닛(120);
    상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하고, 전면의 연장선과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 연장선의 교각이 10∼30°인 제1반투명 거울(130);
    상기 제1반투명 거울(130)의 이면에 부착되어 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름(130_1);
    상기 반사형 액정표시장치(130)의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치(130)의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울(130)의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지하고, 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°인 삼각 기둥 형상의 프리즘(130a);
    상기 제1반투명 거울(130)과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울(130)의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°인 제2반투명 거울(140); 및
    상기 제2반투명 거울(140)을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시하는 오목 거울(150);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 안경형 모니터용 광학엔진.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프리즘(130a)은 삼각 기둥 형상의 양면에 난반사를 방지하는 블랙 무광 코팅층(131)이 형성되어 있고 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 면에 무반사 코팅층(132)이 형성되어 있거나, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울(130)의 전면과 평행한 변의 끼인각의 대면에 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 편광하여 입사시키는 편광(polarization) 코팅층(133)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안경형 모니터용 광학엔진.
  3. 반사형 액정표시장치의 일종으로 영상을 표시하는 반사형 액정표시장치(110)와;
    상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시에 필요한 광원을 공급하는 프론트 라이트 유닛(120);
    상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 균일하게 반사하는 제1반투명 거울층(130')이 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면의 대면에 코팅되어 일체로 형성되되, 상기 제1반투명 거울층(130')의 이면에 사용자의 눈으로 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 볼 수 있게 하는 편광필름(130_1)이 부착되어 있고, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면 사이에 배치되며, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시되는 영상이 상기 제1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 반사되어 다시 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 표시됨에 따라서 형성되는 중첩 영상을 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면 밖으로 굴절시켜 제거함으로써 상기 제1반투명 거울층(130')의 반사작용에 의해 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면에 나타나는 영상 중첩 현상을 방지하고, 단면은 부등변 예각 삼각형으로서 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면과 평행한 변의 끼인각은 10∼30°이며, 이 끼인각의 대변과 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변의 끼인각은 80∼85°인 삼각 기둥 형상의 프리즘(130a');
    상기 제1반투명 거울층(130')과 편광필름(130_1)을 투과하여 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 정해진 각도로 반사하고, 전면의 연장선과 상기 제1반투명 거울층(130')의 뒷면의 연장선의 교각이 45∼65°인 제2반투명 거울(140); 및
    상기 제2반투명 거울(140)을 통해 비치는 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상을 사용자의 시야에서 확대시켜 표시하는 오목 거울(150);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 안경형 모니터용 광학엔진.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 프리즘(130a')은 삼각 기둥 형상의 양면에 난반사를 방지하는 블랙 무광 코팅층(131)이 형성되어 있고 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 면에 무반사 코팅층(132)이 형성되어 있거나, 상기 반사형 액정표시장치(110)의 영상 표시 면과 평행한 변과 상기 제1반투명 거울층(130')의 전면과 평행한 변의 끼인각의 대면에 상기 프론트 라이트 유닛(120)으로부터 조사되는 광을 편광하여 입사시키는 편광(polarization) 코팅층(133)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안경형 모니터용 광학엔진.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제1반투명 거울층(130')의 이면에 부착된 편광필름(130_1)과 상기 프리즘(130a')의 편광 코팅층(133)은 편광 방향이 서로 정반대인 것을 특징으로 하는 안경형 모니터용 광학엔진.
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