KR101976831B1

KR101976831B1 - 개인 몰입형 장치

Info

Publication number: KR101976831B1
Application number: KR1020170144262A
Authority: KR
Inventors: 강연숙
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-10
Also published as: DE102018127015A1; US10712574B2; CN109725420A; US20190129185A1; KR20190048940A; CN109725420B

Abstract

본 발명은 사용자의 두부에 착용 가능하게 구비되는 개인 몰입형 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 개인 몰입형 장치는 표시 패널 및 투사 렌즈를 포함한다. 표시 패널은 제1 픽셀 및 제2 픽셀이 배치된 액티브 영역을 갖는다. 투사 렌즈는, 표시 패널 상에서 액티브 영역보다 좁은 면적을 갖도록 구비되며, 제1 픽셀에 대응되어 할당된 제1 렌즈 부분과 제2 픽셀에 대응되어 할당된 제2 렌즈 부분을 갖는다. 제1 픽셀 및 제2 픽셀은, 각각 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되며 동일 색을 발광하는 유기 화합물층을 포함한다. 제1 픽셀에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리는, 제2 픽셀에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리와 상이하다.

Description

개인 몰입형 장치{PERSONAL IMMERSION APPARATUS}

본 발명은 가상 현실(Virtual Reality) 및 증강 현실(Augmented Reality)을 구현할 수 있는 개인 몰입형 장치에 관한 것이다.

가상 현실 및 증강 현실 기술은 국방, 건축, 관광, 영화, 멀티미디어, 게임 분야 등 다양한 분야에 적용되고 있다.

가상 현실은 가상의 이미지를 이용하여 사용자가 특정한 환경 및 상황과 상호 작용하는 것처럼 느낄 수 있도록 하는 컨텐츠이다. 증강 현실은 가상의 이미지에 의한 가상 정보와 실제의 물리적 환경(또는, 공간)에 의한 실제 정보를 혼합 제공하여, 사용자가 가상 객체 및 실제 객체를 동시에 인지할 수 있도록 하는 컨텐츠이다. 가상 현실과 증강 현실은 사용자가 실제 환경 및 상황을 인지할 수 있는지 여부에 따라 구분될 수 있다.

개인 몰입형 장치는 전술한 가상 현실 또는 증강 현실을 구현하는 기기로, 사용자의 두부에 착용 가능하도록 구비될 수 있다. 개인 몰입형 장치는 HMD(Head Mounted Display), FMD(Face Mounted Display), EGD(Eye Glasses-type Display) 등 다양한 형태로 개발되고 있다. 개인 몰입형 장치는 사용자에게 2D 영상은 물론 3D 영상을 제공함으로써, 실감나고 현실감 있는 영상을 제공할 수 있다.

개인 몰입형 장치는 표시 패널에서 구현된 이미지를 사용자의 육안으로 직접 제공하는 것이 아니라, 소정의 광학계를 통해 제공한다. 따라서, 개인 몰입형 장치는 표시 패널로부터의 광을 사용자의 육안으로 가이드 하기 위한 렌즈부 및 광 가이드부와 같은 별도의 구성을 더 포함한다.

이러한 개인 몰입형 장치는 사용자의 두부에 착용되는 구성이기 때문에, 사용 편의성을 개선하기 위해서는 장치의 경량화, 소형화가 요구된다. 다만, 전술한 렌즈부 및 광 가이드부의 자체 무게 및 이들을 구비하기 위한 공간 확보의 필요성에 의해, 경량화, 소형화된 개인 몰입형 장치를 제공하는 데에는 한계가 있다.

본 발명의 목적은 장치를 소형화, 경량화하면서도, 광 손실을 최소화할 수 있는 개인 몰입형 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 개인 몰입형 장치는 표시 패널 및 투사 렌즈를 포함한다. 표시 패널은 제1 픽셀 및 제2 픽셀이 배치된 액티브 영역을 갖는다. 투사 렌즈는, 표시 패널 상에서 액티브 영역보다 좁은 면적을 갖도록 구비되며, 제1 픽셀에 대응되어 할당된 제1 렌즈 부분과 제2 픽셀에 대응되어 할당된 제2 렌즈 부분을 갖는다. 제1 픽셀 및 제2 픽셀은, 각각 제1 전극, 제2 전극, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 개재되며 동일 색을 발광하는 유기 화합물층을 포함한다. 제1 픽셀에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리는, 제2 픽셀에서 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리와 상이하다.

본 발명은 투사 광학계를 구성하는 투사 렌즈의 크기를 줄임으로써, 개인 몰입형 장치의 경량화, 소형화를 구현할 수 있다. 이에 따라, 사용 편의성이 개선된 개인 몰입형 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 위치에 따라 픽셀의 캐비티 구조를 달리 설정함으로써, 장치의 소형화, 경량화를 구현하면서도 광 손실을 최소화한 개인 몰입형 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 개인 몰입형 장치를 나타낸 사시도 및 블록도이다.
도 2는 표시 패널의 픽셀 구조 예를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 개인 몰입형 장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 위치 관계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 관계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 캐비티 두께에 따른 배광 특성 변화를 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.
도 10 및 도 11은 캐비티 두께를 달리한 제1 픽셀과 제2 픽셀의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 투사 렌즈로 입사되는 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 캐비티 구조의 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 백색을 발광하는 유기 화합물층과 컬러 필터를 포함하는 구성에서, 투사 렌즈와 표시 패널의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 여러 실시예들을 설명함에 있어서, 동일한 구성요소에 대하여는 서두에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명에 의한 개인 몰입형 장치를 나타낸 사시도 및 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 개인 몰입형 장치(10)는 사용자의 두부에 착용 가능하게 구비되는 프레임(20)을 포함한다. 도면에서는, 프레임(20)이 대략 안경 형상을 갖는 경우를 예로 들어 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 개인 몰입형 장치(10)는, 프레임(20)에 결합되며 사용자의 양안 중 적어도 하나에 대응하여 배치되는 렌즈(30)를 더 포함할 수 있다. 개인 몰입형 장치(10)가 증강 현실을 구현하는 경우, 사용자는 실제의 물리적 환경(또는, 공간)을 렌즈(30)를 통해 인지할 수 있다.

개인 몰입형 장치(10)는 시스템 제어부(40), 디스플레이 구동부(50), 표시 패널(100), 및 투사 광학계를 포함한다. 시스템 제어부(40), 디스플레이 구동부(50), 표시 패널(100), 및 투사 광학계는 프레임(20)에 마련된 내부 공간에 수용될 수 있다.

시스템 제어부(40)는 메모리나 외부 비디오 소스와 연결되는 외부 기기 인터페이스, 사용자 명령을 수신하는 유저 인터페이스(User interface), 개인 몰입형 장치(10)의 구동에 필요한 전원을 생성하는 전원부 등을 더 포함한다. 외부 기기 인터페이스, 유저 인터페이스, 전원부 등은 도면에서 생략되어 있다. 외부 기기 인터페이스는 Universal serial bus(USB), High definition　multimedia interface (HDMI) 등 공지된 다양한 인터페이스 모듈로 구현될 수 있다. 시스템 제어부(40)는 센서(41), 카메라(43) 등에 연결될 수 있다.

시스템 제어부(40)는 영상 데이터를 디스플레이 구동부(50)로 전송하고, 디스플레이 구동부(50)를 제어할 수 있다. 디스플레이 구동부(50)로 전송되는 영상 데이터는 가상 현실 데이터, 증강 현실 데이터, 카메라(43)에 의해 촬영된 외부 실제 환경의 영상 데이터, 그 이외 외부 비디오 소스로부터 수신된 영상 데이터를 포함할 수 있다. 가상/증강 현실 데이터는 2D 또는 3D 포맷 데이터로 디스플레이 구동부(50)로 전송될 수 있다. 3D 포맷 데이터는 좌안 영상 데이터와 우안 영상 데이터로 분리된다. 가상 현실 영상 데이터는 외부 기기 인터페이스를 통해 메모리 모듈이나 외부 비디오 소스로부터 시스템 제어부(40)에 수신될 수 있다. 가상/증강 현실 영상 데이터는 외부 환경과 독립된 영상 데이터이다. 증강 현실 데이터는 센서(41) 및 카메라(43)에 의해 획득된 정보를 포함할 수 있다.

센서(41)는 자이로 센서, 가속도 센서 등 다양한 센서를 포함할 수 있다. 시스템 제어부(40)는 센서(41)를 통해 획득된 정보를 이용하여 영상 데이터를 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어부(40)는 개인 몰입형 장치(10)를 착용한 사용자가 상, 하, 좌, 우 움직일 때, 사용자의 움직임에 연동되어, 육안에 제공되는 영상이 이동할 수 있도록 영상 데이터를 조절할 수 있다. 카메라(43)는 외부 환경을 촬영하여 그 영상 데이터를 시스템 제어부(40)로 전송할 수 있다. 시스템 제어부(40)는 카메라(43)를 통해 획득된 정보를 이용하여 영상 데이터를 적절히 조절할 수 있다.

디스플레이 구동부(50)는 시스템 제어부(40)로부터의 영상 데이터를 표시 패널(100)의 픽셀들에 기입한다. 표시 패널(100)은 데이터 전압이 인가되는 데이터 라인들, 게이트 펄스(또는 스캔 펄스)가 인가되는 게이트 라인들(또는 스캔 라인들)을 포함한다. 픽셀은 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차 구조에 의해 정의될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 픽셀들 각각은 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes) 소자를 포함한다.

디스플레이 구동부(50)는 데이터 구동부, 게이트 구동부, 및 타이밍 콘트롤러 등을 구비한다. 데이터 구동부는 입력 영상의 데이터를 감마보상전압으로 변환하여 데이터전압을 발생하고, 그 데이터 전압을 데이터 라인들로 출력한다. 게이트 구동부는 데이터 전압에 동기되는 게이트 펄스를 게이트 라인들에 순차적으로 출력한다. 타이밍 콘트롤러는 시스템 제어부(40)로부터 수신된 입력 영상의 데이터를 데이터 구동부로 전송한다. 타이밍 콘트롤러는 입력 영상 데이터와 동기되는 타이밍 신호들을 시스템 제어부(40)로부터 수신하고, 이 타이밍 신호들을 바탕으로 데이터 구동부와 게이트 구동부의 동작 타이밍을 제어한다.

개인 몰입형 장치(10)는 광 가이드부(300)를 제어하는 광학계 구동부(60)를 더 포함할 수 있다. 시스템 제어부(40)는 미리 설정된 어플리케이션(Application) 프로그램에 따라 광학계 구동부(60)를 제어하여 육안으로 제공되는 영상을 확대 또는 축소하거나 이동, 회전, 시프트할 수 있다. 예를 들어, 광학계 구동부(60)는, 표시 패널(100)에서 제공된 가상/증강 현실의 이미지 광을 육안으로 가이드할 때, 시스템 제어부(40)로부터의 기 설정된 신호에 응답하여 광의 위치를 시프트할 수 있도록 렌즈부(200) 및/또는 광 가이드부(300)를 제어할 수 있다.

도 2는 표시 패널의 픽셀 구조 예를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 표시 패널은 액티브 영역에 배치된 픽셀들을 포함한다. 픽셀들은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 픽셀들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

표시 패널은 기판(SUB)을 포함한다. 기판(SUB) 상에는 픽셀들 각각에 할당된 박막 트랜지스터(T) 및 박막 트랜지스터(T)와 연결된 유기발광 다이오드(OLE)가 배치된다. 이웃하는 픽셀들은 뱅크(BN)(또는, 픽셀 정의막)에 의해 구획될 수 있고, 각 픽셀(PIX)들의 평면 형상은 뱅크(BN)에 의해 정의될 수 있다. 따라서, 미리 설정된 평면 형상을 갖는 픽셀(PIX)들을 형성하기 위해, 뱅크(BN)의 위치 및 형상은 적절히 선택될 수 있다.

박막 트랜지스터(T)는 바텀 게이트(bottom gate), 탑 게이트(top gate), 더블 게이트(double gate) 구조 등 다양한 방식의 구조로 구현될 수 있다. 즉, 박막 트랜지스터(T)는 반도체층, 게이트 전극, 소스/드레인 전극을 포함할 수 있고, 반도체층, 게이트 전극, 소스/드레인 전극은 적어도 하나의 절연층을 사이에 두고 서로 다른 층에 배치될 수 있다.

박막 트랜지스터(T)와 유기발광 다이오드(OLE) 사이에는 적어도 하나 이상의 절연막(IL)이 개재될 수 있다. 상기 절연막(IL)은 포토아크릴(photo acryl), 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene resin), 아크릴레이트계 수지(acrylate)와 같은 유기 물질로 이루어진 평탄화막을 포함할 수 있다. 평탄화막은 박막 트랜지스터(T)와 여러 신호 배선들이 형성된 기판(SUB)의 표면을 평탄화시킬 수 있다. 도시하지는 않았으나, 절연막은, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다층으로 이루어진 보호막을 더 포함할 수 있고, 보호막은 평탄화막과 박막 트랜지스터(T) 사이에 개재될 수 있다. 박막 트랜지스터(T)와 유기발광 다이오드(OLE)는 하나 이상의 절연막(IL)을 관통하는 픽셀 콘택홀(PH)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

유기발광 다이오드(OLE)는 서로 대향하는 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 및 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 개재된 유기 화합물층(OL)을 포함한다. 제1 전극(E1)은 애노드일 수 있고, 제2 전극은 캐소드일 수 있다.

제1 전극(E1)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(E1)은 반사층을 더 포함하여 반사 전극으로 기능한다. 반사층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 APC(은/팔라듐/구리 합금)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 전극(E1)은 ITO/Ag alloy/ITO로 이루어진 삼중층으로 형성될 수 있다. 제1 전극(E1)은 각 픽셀에 대응되도록 분할되어, 각 픽셀 당 하나씩 할당될 수 있다.

제1 전극(E1)이 형성된 기판(SUB) 상에는, 이웃하는 픽셀들을 구획하는 뱅크(BN)가 위치한다. 뱅크(BN)는 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene resin), 아크릴레이트계 수지(acrylate)와 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 뱅크(BN)는 제1 전극(E1)의 중심부 대부분을 노출하기 위한 개구부를 포함한다. 뱅크(BN)에 의해 노출된 제1 전극(E1)의 부분은, 발광 영역으로 정의될 수 있다. 뱅크(BN)는 제1 전극(E1)의 중심부를 노출하되, 제1 전극(E1)의 측단을 덮도록 배치될 수 있다.

뱅크(BN)가 형성된 기판(SUB) 상에는, 유기 화합물층(OL)이 형성된다. 픽셀들 각각에는, 대응되는 색의 유기 화합물층(OL)이 위치한다. 즉, 픽셀들 각각은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 유기 화합물층(OL) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기 화합물층(OL)은 발광층(Emission layer)을 포함하며, 정공주입층(Hole injection layer), 정공수송층(Hole transport layer), 전자수송층(Electron transport layer) 및 전자주입층(Electron injection layer)과 같은 공통층(common layer) 들 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

유기 화합물층(OL)이 형성된 기판(SUB) 상에는, 제2 전극(E2)이 형성된다. 제2 전극(E2)은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag)과 같은 불투명 도전 물질이 얇게 형성되어, 반투과 전극으로 기능할 수 있다. 제2 전극(E2)은 픽셀들을 덮도록 기판(SUB) 상에 일체로 연장되어 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 표시 패널의 각 픽셀들은 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이를 광 공진기(optical cavity)로 사용하는 마이크로 캐비티(micro-cavity)를 적용한다. 즉, 본 발명은, 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 간 두께(달리 표현하면, 반사층과 반투과층 사이의 두께(또는, 간격), 이하, “캐비티 두께”라 함) 조절을 통해 타겟이 되는 파장에 맞는 보강 간섭을 발생시킴으로써, 발광 스펙트럼을 변화시킬 수 있고, 광 효율 및 색재현율을 개선할 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 색을 발광하는 서로 다른 픽셀들(R, G, B)은 타겟이 되는 파장을 맞추기 위해, 서로 다른 캐비티 두께(L1, L2, L3)를 가질 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 개인 몰입형 장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 개인 몰입형 장치는 표시 패널에서 제공된 이미지 광을 사용자의 육안으로 제공하기 위한 투사 광학계를 포함한다. 투사 광학계는 렌즈부(200) 및 광 가이드부(300)를 포함하여, 적절한 스위칭 또는 반사 등의 과정을 통해 표시 패널에서 제공된 이미지를 사용자의 육안으로 가이드 한다.

렌즈부(200)는 표시 패널로부터 제공된 광을 광 가이드부(300)로 지향시킨다. 렌즈부(200)는 투사 렌즈(projection lens, 도 4의 210)를 포함한다. 투사 렌즈는 표시 패널로부터 제공된 광을 시준(또는, 집속)하여 광 가이드부(300)로 투사시킬 수 있다. 렌즈부(200)는 단일 렌즈로 구성될 수 있고, 복수의 렌즈가 조합된 형태로 구성될 수도 있다.

광 가이드부(300)는 렌즈부(200)로부터 입사된 광을 가이드하여 사용자의 육안 방향으로 출사시킨다. 일 예로, 광 가이드부(300)는 제1 반사부(310), 도광부(320), 제2 반사부(330)를 포함할 수 있다. 제1 반사부(310)는 렌즈부(200)로부터 제공된 광을 반사시켜, 도광부(320)로 가이드 한다. 도광부(320)는 렌즈부(200)로부터 제공된 광을 제2 반사부(330)로 가이드한다. 도광부(320)로 입사된 광은, 도광부(320) 내부에서 전반사를 통해 제2 반사부(330)를 향하여 진행한다. 제2 반사부(330)는 전반사를 통해 도광부(320) 내부를 진행한 광을 반사시켜, 사용자의 육안을 향하여 출사시킨다.

도 4는 비교예에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 위치 관계를 설명하기 위한 도면들이다.

도 4를 참조하면, 투사 렌즈(210)는 표시 패널(100)의 액티브 영역(AA)에 대응하여, 표시 패널(100)에 대향 배치된다. 투사 렌즈(210)는 표시 패널(100)로부터 방출되는 광이 지향하는 방향에 배치된다. 투사 렌즈(210)는 표시 패널(100)의 액티브 영역(AA)과 대응되는 면적을 가질 수 있다. 이 경우, 투사 렌즈(210)는 액티브 영역(AA) 내에 배열된 픽셀 각각으로부터 방출되는 광을 용이하게 수용할 수 있다. 즉, 투사 렌즈(210)의 면적을 액티브 영역(AA)의 면적과 실질적으로 동일하게 설정하는 경우, 충분한 대향 면적을 확보할 수 있기 때문에, 액티브 영역(AA)의 픽셀들로부터 지향 방향으로 방출된 광 대부분이 투사 렌즈(210)에 입사될 수 있다.

개인 몰입형 장치는 사용자의 두부에 착용되는 구성이기 때문에, 사용 편의성을 개선하기 위해서는 장치의 경량화, 소형화가 요구된다. 이를 위하여, 표시 패널(100)의 크기를 줄이는 방안을 고려해볼 수 있으나, 표시 패널(100)의 크기는 효율 및 해상도를 고려하여 기 설정된 크기로 고정될 필요가 있기 때문에, 개인 몰입형 장치의 경량화, 소형화를 위해 표시 패널(100)의 크기를 줄이는 데에는 한계가 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예는, 개인 몰입형 장치의 경량화, 소형화를 구현하기 위해, 광학계를 구성하는 투사 렌즈(210)의 크기를 줄인다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 투사 렌즈(210)는 액티브 영역(AA) 대비 좁은 면적을 갖도록 구비된다. 이에 따라, 투사 렌즈(210)와 액티브 영역(AA)의 대향 면적은 도 4에 도시된 구조 대비 좁다.

액티브 영역(AA) 중 투사 렌즈(210)와 중첩되는 영역은 유효 영역(EA)으로 정의될 수 있고, 중첩되지 않는 영역은 비유효 영역(IEA)으로 정의될 수 있다. 도면에서는, 유효 영역(EA)이 액티브 영역(AA)의 중심에 대응하여 정의되는 것을 예로 들어 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서, 유효 영역(EA)은 액티브 영역(AA)의 어느 일측 방향으로 치우쳐 정의될 수 있다.

본 발명의 실시예와 같이 투사 렌즈(210)의 면적을 줄이는 경우, 비유효 영역(IEA)이 생긴다. 비유효 영역(IEA)에 배치된 픽셀들에서 방출된 광 중 대부분은, 투사 렌즈(210)에 입사되지 못하고 외부로 빠져나간다. 따라서, 일반적인 픽셀 구조에 의하는 경우, 비유효 영역(IEA)에서의 광 손실은 불가피하다.

본 발명의 바람직한 실시예는, 개인 몰입형 장치의 경량화, 소형화를 구현하기 위해 광학계를 구성하는 투사 렌즈(210)의 크기를 줄이면서도, 광 손실을 현저히 줄일 수 있는 신규 구조를 제안한다.

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 투사 렌즈와 표시 패널의 관계를 설명하기 위한 도면들이다. 도 9는 캐비티 두께에 따른 배광 특성 변화를 설명하기 위한 시뮬레이션 결과이다.

표시 패널(100)의 액티브 영역(AA)은 A, B, C 영역(RA)으로 구분되어 정의될 수 있고, 투사 렌즈(210)는 액티브 영역(AA)의 A, B, C 영역(CA, LA, RA)과 대응되도록 할당된 A', B', C' 영역(CA', LA', RA')으로 구분되어 정의될 수 있다. 이하 설명되는 제1 픽셀(PIX1), 제2 픽셀(PIX2), 및 제3 픽셀(PIX3)은, 각각 A 영역(CA), B 영역(LA), C 영역(RA)에 배치되는 픽셀이며, 동일한 색을 방광하는 픽셀들이다.

도 7을 참조하면, A 영역(CA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는, 투사 렌즈(210)의 A' 영역(CA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P1)를 갖는 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제1 픽셀(PIX1)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P1')를 갖는 제1 렌즈 부분(LP1)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 투사 렌즈(210)의 면적은 액티브 영역(AA)의 면적 대비 좁기 때문에, 제1 렌즈 부분(LP1)의 피치(P1')는 제1 픽셀(PIX1) 피치(P1) 보다 좁다. 즉, 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광의 지향 방향은 전면(前面) 방향일 수 있다. 이에 따라, 제1 픽셀(PIX1)과 이웃한 픽셀에서 방출된 광은, 제1 렌즈 부분(LP1)에 입사되지 않기 때문에, 혼색 불량이 발생하지 않는다.

B 영역(LA)은 A 영역(CA)의 좌측에 정의된 영역일 수 있다. B 영역(LA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는 투사 렌즈(210)의 B' 영역(LA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P2)를 갖는 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제2 픽셀(PIX2)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P2')를 갖는 제2 렌즈 부분(LP2)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 투사 렌즈(210)의 면적은 액티브 영역(AA)의 면적 대비 좁기 때문에, 제2 렌즈 부분(LP2)의 피치(P2')는 제2 픽셀(PIX2) 피치(P2) 보다 좁다. 즉, 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광의 지향 방향은, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ1)만큼 우측으로 틸트된 방향일 수 있다. 이에 따라, 제2 픽셀(PIX2)과 이웃한 픽셀에서 방출된 광은, 제2 렌즈 부분(LP2)에 입사되지 않기 때문에, 혼색 불량이 발생하지 않는다.

C 영역(RA)은 A 영역(CA)의 우측에 정의된 영역일 수 있다. C 영역(RA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는 투사 렌즈(210)의 C' 영역(RA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P3)를 갖는 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제3 픽셀(PIX3)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P3')를 갖는 제3 렌즈 부분(LP3)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 투사 렌즈(210)의 면적은 액티브 영역(AA)의 면적 대비 좁기 때문에, 제3 렌즈 부분(LP3)의 피치(P3')는 제3 픽셀(PIX3) 피치(P3) 보다 좁다. 즉, 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광의 지향 방향은, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ2)만큼 좌측으로 틸트된 방향일 수 있다. 이에 따라, 제3 픽셀(PIX3)과 이웃한 픽셀에서 방출된 광은, 제3 렌즈 부분(LP3)에 입사되지 않기 때문에, 혼색 불량이 발생하지 않는다.

도 8을 참조하면, 본 발명은 캐비티 두께를 달리 설정하여, 픽셀(PIX)로부터 방출되어 지향 방향으로 향하는 광량을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명은, 중심선(CL)으로부터의 거리에 대응하여 픽셀(PIX)들의 캐비티 두께를 달리 적용함으로써, 픽셀(PIX) 마다 지향 방향으로 향하는 광량을 증가시킨다. 여기서, 중심선(CL)은 투사 렌즈(210)의 중심과 액티브 영역(AA)의 중심을 가로지르는 가상의 선을 의미한다. 달리 표현하면, 본 발명에서 픽셀(PIX) 마다 적용되는 캐비티 두께는 위치에 따라 상이하게 설정될 수 있으며, 각 픽셀(PIX)의 캐비티 두께는 지향 방향으로의 광량이 최대치가 되는 배광 특성을 갖는 두께로 선택될 수 있다.

도 9 를 더 참조하면, 제1 픽셀(PIX1)의 캐비티 구조는, 전면 방향으로 진행하는 광량이 최대치를 갖는 캐비티 두께로 설정될 수 있다. 이 경우, 제1 픽셀(PIX1)의 캐비티 구조는, 도 9의 (a)의 청색 표시 부분 및 도 9의 (b)와 같은 배광 특성을 가질 수 있다. 제1 픽셀(PIX1)에서 방출되어 전면 방향으로 지향된 광은, 투사 렌즈(210)에 입사되며, 투사 광학계를 거쳐 사용자의 육안으로 가이드된다.

제2 픽셀(PIX2)의 캐비티 구조는, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ1)(실험에서는 +55°로 설정됨)만큼 틸트된 방향으로 진행하는 광량이 최대치를 갖는 캐비티 두께로 설정될 수 있다. 이 경우, 제2 픽셀(PIX2)의 캐비티 구조는 도 9의 (a)의 적색 표시 부분 및 도 9의 (c)와 같은 배광 특성을 가질 수 있다. 배광 특성을 보면 알 수 있듯이, 픽셀(PIX)로부터 방출된 광은, 정면 방향으로부터 (+) 각도(우측 방향으로 틸트)로 기울어진 성분과 정면 방향으로부터 (-) 각도(좌측 방향으로 틸트)로 기울어진 성분을 포함한다. 제2 픽셀(PIX2)에서 방출되어 (+) 각도 틸트된 방향으로 지향된 광은, 투사 렌즈(210)에 입사되며, 투사 광학계를 거쳐 사용자의 육안으로 가이드된다. 제2 픽셀(PIX2)에서 방출된 광 중 이미지 구현에 기여하는 광은, (+) 각도 틸트된 방향으로 지향된 광이다.

제3 픽셀(PIX3)의 캐비티 구조는, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ2)(실험에서는 -55°로 설정됨)만큼 틸트된 방향으로 진행하는 광량이 최대치를 갖는 캐비티 두께로 설정될 수 있다. 이 경우, 제3 픽셀(PIX3)의 캐비티 구조는 도 9의 (a)의 적색 표시 부분 및 도 9의 (c)와 같은 배광 특성을 가질 수 있다. 배광 특성을 보면 알 수 있듯이, 픽셀(PIX)로부터 방출된 광은, 정면 방향으로부터 (+) 각도(우측 방향으로 틸트)로 기울어진 성분과 정면 방향으로부터 (-) 각도(좌측 방향으로 틸트)로 기울어진 성분을 포함한다. 제3 픽셀(PIX3)에서 방출되어 (-) 각도 틸트된 방향으로 지향된 광은, 투사 렌즈(210)에 입사되며, 투사 광학계를 거쳐 사용자의 육안으로 가이드된다. 제3 픽셀(PIX3)에서 방출된 광 중 이미지 구현에 기여하는 광은, (-) 각도 틸트된 방향으로 지향된 광이다.

시뮬레이션 결과를 통해 알 수 있듯이, 캐비티 두께를 픽셀(PIX)마다 상이하게 설정하는 경우, 픽셀(PIX) 마다 배광 특성이 달라진다. 따라서, 본 발명은, 타겟이 되는 픽셀(PIX)의 지향 방향을 전면 방향으로 설정할 필요가 있는 경우 기 설정된 캐비티 두께를 적용하여 출력되는 광을 전면 방향으로 모을 수 있고, 픽셀(PIX)의 지향 방향을 전면 방향으로부터 틸트된 방향으로 설정할 필요가 있는 경우 기 설정된 캐비티 두께를 적용하여 출력되는 광을 틸트된 방향으로 모을 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예는 투사 렌즈(210)의 크기를 줄여 개인 몰입형 장치를 경량화 및 소형화 시킬 수 있으면서도, 손실되는 광을 현저히 줄일 수 있는 이점을 갖는다.

도 10 및 도 11은 캐비티 두께를 달리한 제1 픽셀과 제2 픽셀의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 12는 투사 렌즈로 입사되는 광의 경로를 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 캐비티 구조의 변형 예를 설명하기 위한 단면도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, A 영역(CA)의 제1 픽셀(PIX1)과 B 영역(LA)의 제2 픽셀(PIX2)(또는, C 영역(RA)의 제3 픽셀(PIX3)) 각각은, 기판(SUB) 상에 배치된 박막 트랜지스터(T), 및 박막 트랜지스터(T)와 연결된 유기발광 다이오드(OLE)를 포함한다. 박막 트랜지스터(T)와 유기발광 다이오드(OLE) 사이에는 절연막(IL)이 개재된다. 제1 픽셀(PIX1) 및 제2 픽셀(PIX2)은 동일한 색의 광을 방출하는 픽셀들이다.

유기발광 다이오드(OLE)는 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 및 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 개재된 유기 화합물층(OL)을 포함한다. 제1 픽셀(PIX1) 및 제2 픽셀(PIX2)의 유기발광 다이오드(OLE)에는, 캐비티 구조가 적용된다. 유기발광 다이오드(OLE)의 제1 전극(E1)은 반사 전극으로 기능할 수 있고, 제2 전극(E2)은 반투과 전극으로 기능할 수 있다. 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에서의 광의 보강 간섭에 의해, 마이크로 캐비티 효과가 발생한다. 제1 픽셀(PIX1)과 제2 픽셀(PIX2)에서, 캐비티 두께(L1', L1'')는 상이하다. 즉, 제1 픽셀(PIX1)의 캐비티 두께(L1') 대비 제2 픽셀(PIX2)의 캐비티 두께(L1'')는, 배광 특성을 고려하여 달리 선택된다. 제1 픽셀(PIX1)과 제2 픽셀(PIX2)의 캐비티 두께(L1', L1'') 차는 5~50nm 범위 내에서 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

좀 더 구체적으로, 캐비티 두께는 아래와 같은 수학식 1을 이용하여 결정될 수 있다. 두 개의 거울이 있을 때 거울 간의 간격에 맞는 정상파 조건에서 공진 현상이 일어나며, 이를 Fabry Perot cavity라고 한다. 두 개의 거울이 존재하는 유기발광 다이오드는 매질 내에서 Fabry-Perot 간섭조건을 만족하게 된다. 이를 정리하면 아래와 같은 수학식 1이 도출될 수 있다.

[수학식 1]

L은 캐비티 두께이다. θ는 전면방향으로부터 지향 방향으로 틸트된 각도이다. λ는 발광 스펙트럼의 중심 파장이다. k는 매질 내의 파동벡터(wave vector)로 k=nω/c 또는 k=2π/λ 이다. 여기서, ω는 pulsation이고, n은 굴절률이다. m은 1,2,3…의 상수이며, 매질 내 캐비티의 수이다.

예를 들어 살펴보면, 발광 스펙트럼의 중심파장이 460nm인 경우를 가정할 때, 지향 방향이 전면 방향(θ = 0°)인 경우, 요구되는 기준 캐비티 두께(L1`)는 230nm로 결정될 수 있다. 이때, 매질 내 캐비티의 수인 m을 1로 가정할 수 있으며, 캐비티의 개수가 적을수록 유기발광 다이오드의 효율은 증가된다.

동일한 조건에서, 지향 방향을 전면 방향으로부터 28.7°틸트된 방향(θ = 28.7°)으로 설정하기 위해서는, 조정된 캐비티 두께(L1``)가 대략 252nm로 결정될 필요가 있다. 이는, 기준 캐비티 두께(L1`) 보다 대략 22nm더 두껍게 캐비티 두께(L``)를 설정함으로써, 전면 방향으로부터 28.7°틸트된 방향으로 지향되는 광량을 증가시킬 수 있음을 의미한다.

도 12를 참조하면, 유기 화합물층(OL)으로부터 방출된 광은 굴절률이 다른 적어도 하나 이상의 매질을 투과하여 투사 렌즈(201)에 입사하게 된다. 예를 들어, 표시 패널(100)과 투사 렌즈(201) 사이에는 공기층(AIR)이 마련되어 있기 때문에, 유기 화합물층(OL)으로부터 방출되는 광은 서로 다른 굴절률(n1, n2)을 갖는 매질 사이의 계면에서 굴절될 수 있다. 따라서, 유기 화합물층(OL)로부터 방출된 광이 투사 렌즈(201)의 기 설정된 위치에 정확히 입사되기 위해서는 광 경로에 위치하는 매질들의 굴절률(n1, n2)을 고려할 필요가 있다. 즉, 광의 지향 방향은 수학식 2의 스넬의 법칙을 이용하여 조정될 수 있다.

[수학식 2]

도 13을 참조하면, 캐비티의 두께(L)는 다양한 방법으로 조절될 수 있다. 일 예로, 캐비티의 두께(L)는 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 개재된 유기 화합물층(OL)의 두께를 달리하여 조절할 수 있다. 유기 화합물층(OL)은 정공주입층(Hole injection layer), 정공수송층(Hole transport layer), 전자수송층(Electron transport layer) 및 전자주입층(Electron injection layer)과 같은 공통층(common layer)과 같은 공통층을 포함할 수 있는데, 캐비티의 두께(L)는 이 중 어느 하나의 두께를 달리함으로써 조절될 수 있다.

다른 예로, 제1 전극(E1)은 반사층을 포함하는 복수의 층들이 적층된 적층 구조로 구성될 수 있다. 캐비티 두께(L)는 제2 전극(E2)과 대향하는 반사층(RE) 상부에 유전층(AL)을 더 추가하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1)은 상부 투명 도전층(TE1)/반사층(RE))/하부 투명 도전층(TE2)와 같은 적층 구조로 구성될 수 있고, 캐비티의 두께(L)는 상부 투명 도전층(TE1)과 반사층(RE) 사이에 유전층(AL)을 추가 배치함으로써, 조절될 수 있다. 캐비티의 두께(L)는 유전층(AL)의 유/무로 제어될 수 있고, 유전층(AL)의 두께에 의해 조절될 수도 있다. 상부 투명 도전층(TE1)과 하부 투명 도전층(TE2)은 ITO일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 반사층(RE)은 Ag alloy일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이상에서는, 표시 패널(100)이 풀컬러를 구현하기 위해, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 발광하는 유기 화합물층(OL)들을 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 풀컬러를 구현하기 위해, 백색(W)을 발광하는 유기 화합물층(OL), 및 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G)의 컬러 필터(color filter)를 포함할 수 있다. 이 경우, 유기 발광층(OL)으로부터 방출된 백색(W)광이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 픽셀에 대응되는 영역에 각각 구비된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러 필터(color filter)를 통과함으로써, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 구현할 수 있다.

도시하지는 않았으나, 백색(W)을 발광하는 유기 화합물층(OL)은 2스택(stack)구조와 같은 다중 스택 구조를 가질 수 있다. 2스택 구조는, 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 배치된 전하 생성층(Charge Generation Layer), 및 전하 생성층을 사이에 두고 전하 생성층 하부 및 상부에 각각 배치된 제1 스택 및 제2 스택을 포함할 수 있다. 제1 스택 및 제2 스택은 각각 발광층(Emission layer)을 포함하며, 정공주입층(Hole injection layer), 정공수송층(Hole transport layer), 전자수송층(Electron transport layer) 및 전자주입층(Electron injection layer)과 같은 공통층(common layer) 들 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 제1 스택의 발광층과 제2 스택의 발광층은 서로 다른 색의 발광 물질을 포함할 수 있다. 제1 스택의 발광층과 제2 스택의 발광층 중 어느 하나는 청색 발광 물질을 포함하고, 다른 하나는 황색 발광 물질을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 14는 백색을 발광하는 유기 화합물층과 컬러 필터를 포함하는 구성에서, 투사 렌즈와 표시 패널의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, A 영역(CA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는, 투사 렌즈(210)의 A' 영역(CA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P1)를 갖는 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제1 픽셀(PIX1)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P1')를 갖는 제1 렌즈 부분(LP1)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 즉, 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 픽셀(PIX1)로부터 방출된 광의 지향 방향은 전면 방향일 수 있다. 이에 따라, 제1 픽셀(PIX1)에 이웃하는 픽셀(PIX)에서 방출된 광은, 대응되는 컬러 필터(CF1)를 거쳐 제1 렌즈 부분(LP1)에 입사된다.

B 영역(LA)은 A 영역(CA)의 좌측에 정의된 영역일 수 있다. B 영역(LA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는 투사 렌즈(210)의 B' 영역(LA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P2)를 갖는 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제2 픽셀(PIX2)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P2')를 갖는 제2 렌즈 부분(LP2)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 즉, 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 픽셀(PIX2)로부터 방출된 광의 지향 방향은, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ1)만큼 우측으로 틸트된 방향일 수 있다. 이에 따라, 제2 픽셀(PIX2)에 이웃하는 픽셀(PIX)에서 방출된 광은, 대응되는 컬러 필터(CF2)를 거쳐 제2 렌즈 부분(LP2)에 입사된다. 제2 픽셀(PIX2)의 유기발광 다이오드와 컬러 필터(CF2)가 매우 인접하게 배치되기 때문에, 유기발광 다이오드로부터 방출된 광의 지향 방향을 고려하여 컬러 필터(CF2)를 우측으로 시프트 시킬 필요는 없다.

C 영역(RA)은 A 영역(CA)의 우측에 정의된 영역일 수 있다. C 영역(RA)에 배치된 픽셀(PIX)로부터 제공된 광 중 일부는 투사 렌즈(210)의 C' 영역(RA')으로 지향된다. 기 설정된 피치(P3)를 갖는 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광 중 투사 렌즈(210)를 향하여 진행하는 광은, 제3 픽셀(PIX3)에 대응하여 할당되며 기 설정된 피치(P3')를 갖는 제3 렌즈 부분(LP3)에 1:1로 입사되도록 제어된다. 즉, 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광의 지향 방향은 제어될 수 있다. 예를 들어, 제3 픽셀(PIX3)로부터 방출된 광의 지향 방향은, 전면 방향으로부터 기 설정된 각도(θ2)만큼 좌측으로 틸트된 방향일 수 있다. 이에 따라, 제3 픽셀(PIX3)에 이웃하는 픽셀(PIX)에서 방출된 광은, 대응되는 컬러 필터(CF3)을 거쳐 제3 렌즈 부분(LP3)에 입사된다. 제3 픽셀(PIX3)의 유기발광 다이오드와 컬러 필터(CF3)가 매우 인접하게 배치되기 때문에, 유기발광 다이오드로부터 방출된 광의 지향 방향을 고려하여 컬러 필터(CF3)를 좌측으로 시프트 시킬 필요는 없다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 색을 발광하는 픽셀들은 지향 방향 및 배광 특성을 고려하여, 위치에 따라 모두 다른 캐비티 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 색을 발광하는 픽셀들은, 2개 이상의 인접한 픽셀들을 포함하는 복수의 그룹으로 구분될 수 있다. 이때, 하나의 그룹 내에 배치된 픽셀들은 동일한 캐비티 두께를 갖고, 서로 다른 그룹에 배치된 픽셀들 예를 들어 제1 그룹과 내에 배치된 픽셀과 제2 그룹 내에 배치된 픽셀은 상이한 캐비티 두께를 가질 수 있다.

제2 색을 발광하는 픽셀들은 지향 방향 및 배광 특성을 고려하여, 위치에 따라 모두 다른 캐비티 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 색을 발광하는 픽셀들은, 2개 이상의 인접한 픽셀들을 포함하는 복수의 그룹으로 구분될 수 있다. 이때, 하나의 그룹 내에 배치된 픽셀들은 동일한 캐비티 두께를 갖고, 서로 다른 그룹에 배치된 픽셀들 예를 들어 제1 그룹과 내에 배치된 픽셀과 제2 그룹 내에 배치된 픽셀은 상이한 캐비티 두께를 가질 수 있다.

제3 색을 발광하는 픽셀들은 지향 방향 및 배광 특성을 고려하여, 위치에 따라 모두 다른 캐비티 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제3 색을 발광하는 픽셀들은, 2개 이상의 인접한 픽셀들을 포함하는 복수의 그룹으로 구분될 수 있다. 이때, 하나의 그룹 내에 배치된 픽셀들은 동일한 캐비티 두께를 갖고, 서로 다른 그룹에 배치된 픽셀들 예를 들어 제1 그룹과 내에 배치된 픽셀과 제2 그룹 내에 배치된 픽셀은 상이한 캐비티 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 투사 광학계를 구성하는 투사 렌즈의 크기를 줄임으로써, 개인 몰입형 장치의 경량화, 소형화를 구현할 수 있다. 이에 따라, 사용 편의성이 개선된 개인 몰입형 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 위치에 따라 픽셀의 캐비티 구조를 달리 설정함으로써, 장치의 소형화, 경량화를 구현하면서도 광 손실을 최소화한 개인 몰입형 장치를 제공할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양하게 변경 및 수정할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

10 : 개인 몰입형 장치 100 : 표시 패널
200 : 렌즈부 201 : 투사 렌즈
300 : 광 가이드부

Claims

사용자의 두부에 착용 가능하게 구비되는 개인 몰입형 장치에 있어서,
제1 픽셀 및 제2 픽셀이 배치된 액티브 영역을 갖는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상에서 상기 액티브 영역보다 좁은 면적을 갖도록 구비되며, 상기 제1 픽셀에 대응되어 할당된 제1 렌즈 부분과 상기 제2 픽셀에 대응되어 할당된 제2 렌즈 부분을 갖는 투사 렌즈를 포함하고,
상기 제1 픽셀 및 제2 픽셀은,
각각 제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되며 동일 색을 발광하는 유기 화합물층을 포함하며,
상기 제1 픽셀에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리는,
상기 제2 픽셀에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리와 상이하고,
상기 액티브 영역은,
상기 투사 렌즈와 중첩되는 유효 영역과, 상기 투사 렌즈와 미중첩되는 비유효 영역을 포함하며,
상기 제1 픽셀은, 상기 유효 영역에 배치되고,
상기 제2 픽셀은, 상기 비유효 영역에 배치되는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 픽셀의 배광 특성은,
상기 제2 픽셀의 배광 특성과 상이한, 개인 몰입형 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 픽셀은,
전면 방향으로 진행하는 광량이 최대치를 갖는 배광 특성을 가지며,
상기 제2 픽셀은,
전면 방향으로부터 기 설정된 각도만큼 틸트된 방향으로 진행하는 광량이 최대치를 갖는 배광 특성을 갖는, 개인 몰입형 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 유효 영역은,
상기 액티브 영역의 중심에 정의되거나, 일측에 치우쳐 정의되는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널은 컬러 필터를 더 포함하고,
상기 유기 화합물층으로부터 방출된 광은 상기 컬러 필터를 거쳐 상기 투사 렌즈에 입사되는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널은,
복수의 상기 제1 픽셀들을 포함하는 제1 그룹; 및
복수의 상기 제2 픽셀들을 포함하는 제2 그룹을 포함하고,
상기 제1 그룹 내의 상기 제1 픽셀들의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리는 동일하고, 상기 제2 그룹 내의 상기 제2 픽셀들은 동일한 캐비티 두께를 갖는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유기 화합물층은,
발광층; 및
정공주입층(Hole injection layer), 정공수송층(Hole transport layer), 전자수송층(Electron transport layer) 및 전자주입층(Electron injection layer) 중 적어도 하나의 공통층을 포함하고,
상기 제1 픽셀의 공통층과 상기 제2 픽셀의 공통층의 두께는 상이한, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극은,
반사층, 및 상기 반사층 상에 배치된 투명 도전층을 포함하고,
상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀 중 어느 하나는,
상기 반사층과 상기 투명 도전층 사이에 배치된 유전층을 더 포함하는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극은,
반사층, 및 상기 반사층 상에 배치된 투명 도전층을 포함하고,
상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀은,
상기 반사층과 상기 투명 도전층 사이에 배치된 유전층을 더 포함하며,
상기 제1 픽셀의 유전층과 상기 제2 픽셀의 유전층은 상이한 두께를 갖는, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 전극은 반사 전극이고, 상기 제2 전극은 반투과 전극인, 개인 몰입형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투사 렌즈로부터 제공된 광을 사용자의 육안으로 가이드하는 광 가이드부를 더 포함하는, 개인 몰입형 장치.
사용자의 두부에 착용 가능하게 구비되는 개인 몰입형 장치에 있어서,
픽셀들이 배치된 액티브 영역을 갖는 표시 패널; 및
상기 픽셀들로부터의 광이 입사되는 투사 렌즈를 포함하고,
상기 픽셀들 중 동일 색을 발광하는 제1 픽셀과 제2 픽셀은, 상이한 캐비티 두께를 가지며,
상기 액티브 영역은,
상기 투사 렌즈와 중첩되는 유효 영역과, 상기 투사 렌즈와 미중첩되는 비유효 영역을 포함하며,
상기 제1 픽셀은, 상기 유효 영역에 배치되고,
상기 제2 픽셀은, 상기 비유효 영역에 배치되며,
상기 픽셀들은,
제1 전극, 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재되는 유기 화합물층을 포함하고,
상기 캐비티 두께는,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 간격인, 개인 몰입형 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 투사 렌즈는,
상기 제1 픽셀과 대응하여 할당된 제1 렌즈 부분을 포함하고,
상기 제1 렌즈 부분의 피치는,
상기 제1 픽셀의 피치 보다 좁은, 개인 몰입형 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀은,
서로 다른 신호에 의해 별도 구동되는 별개의 픽셀인, 개인 몰입형 장치.