KR102413405B1 - Manufacturing Method for Exit Pupil Expandable Reflective Waveguide Display - Google Patents
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Abstract
출사동 확장이 가능한 반사형 도파관 디스플레이의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이 제조 방법은, 촬상 소자로 도파관 디스플레이를 구성할 주기판 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하고, 촬상 소자로 주기판에 접합할 도파관 디스플레이를 구성할 제1 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하며, 촬영된 정렬 검사용 패턴들이 동일해지도록 제1 프리즘의 정렬 상태를 조정한 후, 주기판과 제1 프리즘을 가접합한다. 이에 의해, 프리즘 접합 시 개별 출광 소자 간의 고정밀 정렬이 저비용 Vision 영상 기반으로 가능해지고, 개별 프리즘 가공 시 발생하는 면취 등의 형상 편차에 의한 외부 실사 영상의 왜곡 문제를 해결할 수 있게 된다.A method for manufacturing a reflective waveguide display capable of expanding an exit pupil is provided. The method for manufacturing a waveguide display according to an embodiment of the present invention includes photographing a pattern for alignment inspection over a main substrate constituting a waveguide display with an imaging device, and using an imaging device for alignment inspection beyond a first prism constituting a waveguide display to be bonded to the main substrate After the pattern is photographed, the alignment state of the first prism is adjusted so that the photographed patterns for alignment inspection become the same, the main substrate and the first prism are temporarily bonded. As a result, high-precision alignment between individual light emitting elements during prism bonding is possible based on a low-cost vision image, and it is possible to solve the problem of distortion of an externally actual image due to shape deviation such as chamfering that occurs during processing of individual prisms.
Description
본 발명은 영상 제공을 위한 도파관형 광학 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 출사동 확장이 가능한 반사형 출광부 어레이를 탑재한 도파관 디스플레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a waveguide-type optical device for providing an image, and more particularly, to a method of manufacturing a waveguide display equipped with a reflective light-emitting unit array capable of expanding an exit pupil.
반거울 어레이에 기반한 출사동 확장형 도파관 디스플레이는 개별 반거울보다 매우 큰 넓고 평평한 유리 기판(Flat Plate)을 반거울 어레이의 개수만큼 적층 및 접합한 뒤에 절단, 연마, 최종 코팅 공정 등을 거쳐 각각의 도파관 샘플을 제작하는 절차로 가공될 수 있다.The outgoing pupil expansion waveguide display based on a semi-mirror array laminates and bonds as many as the number of semi-mirror arrays on a flat plate that is much larger than an individual semi-mirror, and then goes through cutting, polishing and final coating processes for each waveguide. It can be processed by the procedure of making a sample.
하지만 굴절률 정합된 접착제 등에 의한 기판 접합 절차 후에는 고온 공정을 진행할 수 없기 때문에 코팅 방법에 제한이 많아진다는 문제가 있다.However, there is a problem in that the coating method is limited because the high-temperature process cannot be performed after the substrate bonding procedure using the refractive index-matched adhesive or the like.
또한 접합체의 절단 및 연마 과정에서 접합된 면 간 틈새로 연마제에 의한 오염 문제가 발생하거나, 기코팅된 반사면이 물리적으로 손상될 수 있는 문제가 있다.In addition, there is a problem that contamination by the abrasive may occur due to the gap between the bonded surfaces during the cutting and polishing of the bonded body, or the pre-coated reflective surface may be physically damaged.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 출사동 확장을 위해 복수의 반거울 출광 소자가 평행하게 접합되어 있는 도파관 디스플레이의 제작 공정에 있어, 개별 프리즘을 가공한 뒤 접합하는 공정을 위하여 각 프리즘의 접합 시 간섭계 등의 별도 장비 없이도 일반 Vision 영상 만으로 정렬 정밀도를 높일 수 있는 저비용 정렬/접합 공정 방법을 제안함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to process individual prisms in the manufacturing process of a waveguide display in which a plurality of semi-mirror light output elements are joined in parallel to expand an exit pupil. For the bonding process after prism, it is to propose a low-cost alignment/bonding process method that can increase alignment precision with only general vision images without the need for additional equipment such as an interferometer when bonding each prism.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 출사동 확장을 위해 복수의 반거울 출광 소자가 평행하게 접합되어 있는 도파관 디스플레이의 제작 공정에 있어, 개별 출광 소자의 면취 및 가공 편차에 의한 외광 외란을 최소화시키는 광학 구조를 제시함에 있다.In addition, another object of the present invention is to minimize external light disturbance due to chamfering and processing deviation of individual light exit elements in the manufacturing process of a waveguide display in which a plurality of semi-mirror light exit elements are bonded in parallel to expand the exit pupil. to present the structure.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 도파관 디스플레이 제조 방법은, 도파관 디스플레이를 구성할 주기판 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 제1 촬영단계; 주기판에 접합할 도파관 디스플레이를 구성할 제1 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 제2 촬영단계; 제1 촬영단계에서 촬영된 정렬 검사용 패턴과 제2 촬영단계에서 촬영되는 정렬 검사용 패턴과 동일해지도록, 제1 프리즘의 정렬 상태를 조정하는 단계; 주기판과 제1 프리즘을 가접합하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method for manufacturing a waveguide display includes: a first photographing step of photographing a pattern for alignment inspection over a main substrate constituting the waveguide display; a second imaging step of photographing a pattern for alignment inspection over a first prism that will constitute a waveguide display to be bonded to the main substrate; adjusting the alignment state of the first prism so that the alignment check pattern photographed in the first photographing step and the alignment check pattern photographed in the second photographing step become the same; and temporarily bonding the main substrate and the first prism.
본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이 제조 방법은, 제1 프리즘에 접합할 도파관 디스플레이를 구성할 제2 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 제3 촬영단계; 제1 촬영단계에서 촬영된 정렬 검사용 패턴과 제3 촬영단계에서 촬영되는 정렬 검사용 패턴과 동일해지도록, 제2 프리즘의 정렬 상태를 조정하는 단계; 제1 프리즘과 제2 프리즘을 가접합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A method for manufacturing a waveguide display according to an embodiment of the present invention includes: a third photographing step of photographing a pattern for alignment inspection over a second prism that will constitute a waveguide display to be bonded to a first prism; adjusting the alignment state of the second prism so that the alignment check pattern photographed in the first photographing step and the alignment check pattern photographed in the third photographing step become the same; The method may further include a step of temporarily joining the first prism and the second prism.
본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이 제조 방법은, 가접합된 주기판과 프리즘들을 접합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a waveguide display according to an embodiment of the present invention may further include bonding the provisionally bonded main substrate to the prisms.
본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이 제조 방법은, 접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 전면에 전면 커버 글래스를 접합하는 단계; 및 접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 후면에 후면 커버 글래스를 접합하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A method of manufacturing a waveguide display according to an embodiment of the present invention includes bonding a front cover glass to front surfaces of a bonded main substrate, a first prism, and a second prism; and bonding a rear cover glass to the rear surfaces of the bonded main substrate, the first prism, and the second prism.
접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 전면과 전면 커버 글래스의 사이에는 굴절률 정합체가 채워져 있고, 접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 후면과 후면 커버 글래스의 사이에는 굴절률 정합체가 채워져 있을 수 있다.A refractive index matching body is filled between the front and front cover glasses of the bonded main substrate, the first prism, and the second prism, and a refractive index matching body is filled between the back and rear cover glasses of the bonded main substrate, the first and second prisms. there may be
굴절률 정합체는, 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘 가공 시 발생하는 면취와 형상 편차를 보상하기 위한 것일 수 있다.The refractive index matching body may be for compensating for chamfering and shape deviation occurring during machining of the main substrate, the first prism, and the second prism.
본 발명의 실시예에 따른 도파관 디스플레이 제조 방법은, 전면 커버 글래스를 코팅하는 단계; 및 후면 커버 글래스를 코팅하는 단계;를 더 포함할 수 있다.A method of manufacturing a waveguide display according to an embodiment of the present invention includes coating a front cover glass; and coating the rear cover glass.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도파관 디스플레이는, 디스플레이에 표시된 영상이 입사되는 인커플러; 인커플러에 입사된 영상을 전달하는 주기판; 및 주기판에 접합되어 전달되는 빛의 일부를 출광하는 제1 프리즘;을 포함하고, 제1 프리즘은, 주기판에 가접합된 상태에서 주기판에 평행하도록 정렬 상태가 조정된 후에 최종 접합된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a waveguide display, an in-coupler to which an image displayed on the display is incident; a main substrate that transmits an image incident to the in-coupler; and a first prism that is bonded to the main substrate and emits a portion of the transmitted light, wherein the first prism is temporarily bonded to the main substrate and finally bonded after the alignment state is adjusted to be parallel to the main substrate.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 사전에 가공 및 연마된 프리즘 어레이의 부착을 통해 도파관을 제작함으로써, 기존 접합 후 절단하는 공정에서 발생할 수 있는 연마제로 인한 오염 및 코팅의 물리적 손상 등이 발생하지 않게 된다.As described above, according to embodiments of the present invention, by manufacturing the waveguide through attachment of a prism array processed and polished in advance, contamination due to abrasives and physical damage to the coating that may occur in the existing bonding and cutting process etc. will not occur.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 저비용의 실시간 Vision 검사 만으로 통하여 정렬 정밀도를 확보함으로써 다양한 스펙의 도파관 디스플레이 제작에 있어 제작 비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.In addition, according to embodiments of the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost in manufacturing a waveguide display of various specifications by securing alignment precision through only low-cost real-time vision inspection.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따르면, 정합된 주기판 및 프리즘 어레이의 전면과 후면에 굴절률 정합체와 커버 글래스를 추가 접합함으로써, 개별 출광 소자의 면취 및 가공 편차에 의한 외광 외란을 최소화시킬 수 있게 된다.In addition, according to embodiments of the present invention, external light disturbance due to chamfering and processing deviation of individual light emitting devices can be minimized by additionally bonding a refractive index matching body and a cover glass to the front and rear surfaces of the matched main substrate and prism array. there will be
도 1은 출사동 확장이 가능한 반사형 도파관 디스플레이 개념도,
도 2는 프리즘 정합 오차에 따른 투사된 가상 영상의 왜곡을 나타낸 도면,
도 3은 투과 관측되는 실사 영상의 왜곡을 나타낸 도면
도 4는 개별 출광부 프리즘의 모서리 면취를 나타낸 도면
도 5는 접합체에서의 실사 영상 왜곡을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 프리즘 기반의 고정밀 접합 공정 개념도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 프리즘 기반의 고정밀 접합 공정 순서도, 그리고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 면취에 의한 왜곡 현상 억제를 위한 광학 구조를 나타낸 도면이다.1 is a conceptual diagram of a reflective waveguide display capable of expanding the exit pupil;
2 is a view showing the distortion of the projected virtual image according to the prism matching error;
3 is a view showing the distortion of the actual image that is observed through transmission
4 is a view showing the chamfering of the corners of individual light exit prisms;
5 is a view showing the actual image distortion in the conjugate;
6 is a conceptual diagram of a high-precision bonding process based on individual prisms according to an embodiment of the present invention;
7 is a flowchart of a high-precision bonding process based on individual prisms according to an embodiment of the present invention;
8 is a view showing an optical structure for suppressing distortion caused by chamfering according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명의 실시예에서는, 출사동 확장이 가능한 반사형 도파관 디스플레이를 제조하는 방법을 제시한다. 구체적으로, 출사동 확장형 도파관 디스플레이의 제조 공정에 있어서, 반거울 어레이를 구성하는 단위 출광 소자인 부분 반사 프리즘을 개별 가공한 뒤 접합하는 제조 방법을 제안한다. In an embodiment of the present invention, a method of manufacturing a reflective waveguide display capable of expanding an exit pupil is provided. Specifically, in the manufacturing process of the exit pupil expansion type waveguide display, a manufacturing method of individually processing and bonding a partial reflection prism, which is a unit light exit element constituting a semi-mirror array, is proposed.
또한, 프리즘 접합 시 개별 출광 소자 간의 고정밀 정렬을 위한 저비용 Vision 영상 기반 접합 공정 및 개별 프리즘 가공 시 발생하는 면취 등의 형상 편차에 의한 외부 실사 영상의 왜곡 문제를 해결하기 위한 광학 구조도 아울러 제안한다.In addition, we propose a low-cost vision image-based bonding process for high-precision alignment between individual light emitting devices during prism bonding and an optical structure to solve the problem of distortion of the external image due to shape deviation such as chamfering that occurs during individual prism processing.
반사형 도파관 디스플레이는 사용자의 측면부에 위치한 디스플레이로부터 나온 빛을 주기판 내로 입사시키는 인커플러 및 사용자의 동공 앞에 위치하여 주기판으로 전달된 빛을 출광시키는 반사형 아웃커플러로 구성되며, 출사동 확장을 위하여 상기 아웃커플러는 부분 반사 코팅된 프리즘을 어레이 형태로 배치하여 구성된다. The reflective waveguide display is composed of an in-coupler that enters the light from the display located on the side of the user into the main board, and a reflective out-coupler that is positioned in front of the user's pupil and emits the light transmitted to the main board. The outcoupler is constructed by arranging partially reflective coated prisms in an array form.
주기판 및 각 아웃커플러를 구성하는 복수의 프리즘들은 출광부 구성을 위해 부분 반사 코팅 공정을 거친 후 광학적으로 접합될 수 있으며, 이 때 반사 프리즘 간의 정렬은 매우 높은 수치의 정밀도를 만족하여야 해당 도파관으로 전달되는 가상 영상이 사용자의 동공 위치에 관계 없이 일정한 화질로 제공될 수 있다.A plurality of prisms constituting the main board and each outcoupler can be optically bonded after undergoing a partial reflective coating process to configure the light output part. The virtual image to be used may be provided with constant image quality regardless of the user's pupil position.
도 1은 출사동 확장 가능한 반사형 도파관 디스플레이 개념도이다. 도 1에는, 빛이 트랩되어 전달되는 주기판 및 인커플러, 아웃커플러로 구성되어 출사동 확장이 가능한 반사형 도파관 디스플레이 장치를 나타내었다.1 is a conceptual diagram of an exit pupil expandable reflective waveguide display. FIG. 1 shows a reflective waveguide display device that is composed of a main substrate through which light is trapped and transmitted, an in-coupler, and an out-coupler, so that an exit pupil can be expanded.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이(110)의 화소에서 나온 빛은 시준렌즈(120)를 거쳐 평행광으로 변형되어 인커플러(130)를 통해 주기판(140)의 내부로 커플링된다.As shown in FIG. 1 , the light emitted from the pixels of the
해당 평행광은 θTIR의 각도로 전반사되며 주기판(140)의 내부를 진행하고, 사용자 동공 앞쪽에 위치한 프리즘 어레이의 반사면을 이용하여 출광되게 된다. 이 때 각 프리즘(140,151,152)의 출광부는 일부분만 반사시키는 부분 반사 코팅이 되어 있어, 전반사로 전달된 하나의 평행 광선에 대하여 일부는 출광되고, 일부는 반사면을 통과하여 인접한 다음 프리즘의 출광부에 도달하게 된다.The parallel light is totally reflected at an angle of θ TIR , travels inside the
사용자는 출광된 빛의 방향성에 따라 가상 영상의 화소 정보를 인지하게 되므로, 하나의 광선이 각각 스플릿되어 출사된 광 어레이는 상호 간의 평행성이 유지되어야 한다. Since the user recognizes the pixel information of the virtual image according to the directionality of the emitted light, the light arrays in which one light beam is split and emitted must be maintained in parallel with each other.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 아웃커플러를 구성하는 프리즘이 주기판 대비 Δθ의 각도로 틀어져 접합되었을 경우, 굴절률 n인 주기판 내를 전반사각 θTIR로 전반사해 온 광선은 인접한 출광 광선 대비 Δθair 만큼의 편향을 보이게 되며, 이 때 Δθair는 하기와 같다:For example, as shown in FIG. 2 , when the prisms constituting the outcoupler are twisted and bonded at an angle of Δθ with respect to the main substrate, the ray that has been totally reflected in the main substrate with the refractive index n at the total reflection angle θ TIR is Δθ compared to the adjacent outgoing light ray. It shows a deflection as much as air , where Δθ air is:
출광된 빛의 방향 편차는 사용자에게 상대적으로 가상 영상의 화소 위치 편차로 인지되므로, 도 2와 같은 상황에서 사용자는 동일한 픽셀이 서로 다른 두 위치에 있는 것처럼 느끼게 된다. 이는 일종의 고스트 영상으로 인한 화질 열화를 야기할 수 있다. 만약 편차각 Δθair가 하기 수식과 같이 도파관 디스플레이의 각해상도보다 작다면 이러한 화질 열화에 의한 영향은 최소화될 수 있다.Since the deviation in the direction of the emitted light is perceived by the user as a relative deviation in the pixel position of the virtual image, the user feels as if the same pixel is located in two different positions in the situation shown in FIG. 2 . This may cause image quality degradation due to a kind of ghost image. If the deviation angle Δθ air is smaller than the angular resolution of the waveguide display as shown in the following equation, the influence due to such image quality deterioration can be minimized.
이 때 FOV는 가상 영상의 화각(단위: 각도), pn은 해당 화각 내의 화소 개수이다.In this case, FOV is the field of view (unit: angle) of the virtual image, and p n is the number of pixels within the corresponding field of view.
또한 출광부를 구성하는 프리즘의 정합 편차는 도파관을 투과하여 관측되는 실사 영상에 대해서도 도 3에 도시된 바와 같이 왜곡을 일으키며, 이는 증강현실과 같이 도파관 디스플레이를 눈 앞에 위치시키는 응용처에서는 심한 어지러움과 같은 부작용을 유발한다. In addition, the matching deviation of the prisms constituting the light emitting part causes distortion as shown in FIG. 3 also for the actual image observed through the waveguide, which causes severe dizziness in applications that place the waveguide display in front of the eyes, such as augmented reality. cause side effects
또한 출광부를 구성하는 각 프리즘은 가공 프로세스 중에 도 4에 도시된 바와 같이 각 모서리에 수십~수백 마이크로미터 수준의 면취를 가지게 된다. 이러한 면취 및 그 외 개별 프리즘 간에 발생하는 가공 편차는 도 5에 도시된 바와 같이 최종 접합된 도파관 디스플레의 양 면에 일종의 홈과 같이 광학적으로 불균일한 결함을 발생시킴으로써 투과되어 관측되는 실사 영상을 추가적으로 왜곡시킨다. In addition, each prism constituting the light emitting part has a chamfer of several tens to hundreds of micrometers at each corner as shown in FIG. 4 during the machining process. As shown in FIG. 5, the chamfering and other processing deviations occurring between individual prisms generate optically non-uniform defects such as a kind of grooves on both sides of the finally bonded waveguide display, thereby further distorting the transmitted and observed actual image. make it
도 6과 도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 개별 프리즘을 가공하여 도파관 디스플레이로 접합하기 위한 공정 개념도와 순서도이다.6 and 7 are a conceptual diagram and a flowchart of a process for processing individual prisms and bonding them to a waveguide display according to an embodiment of the present invention.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 접합에 앞서 지그에 부착된 주기판(140) 너머로 정렬 검사용 패턴(220)을 촬상 소자(210)로 촬영한다.(S310).As shown in FIGS. 6 and 7 , the
다음 정렬용 지그를 평행 이동 시켜, 접합을 위한 프리즘(151) 너머로 동일한 정렬 검사 패턴(220)이 관측되도록 조정한다(S320).Then, by moving the alignment jig in parallel, it is adjusted so that the same
프리즘의 정렬 편차는 동일한 촬상 소자(210)로 촬영한 동일한 정렬 검사 패턴(220)의 상대적 이동을 유발하므로, 촬상되는 패턴을 모니터링하며 프리즘(151)의 고정 각도를 조정함으로써 주기판(140)의 반사면과 프리즘(151)의 반사면을 평행하게 만들 수 있다(S330). S330단계는 촬영되는 정렬 검사용 패턴이 S310단계에서 촬영된 정렬 검사용 패턴과 동일해지도록, 프리즘(151)의 정렬 상태를 조정하는 단계에 해당한다.Since the alignment deviation of the prism causes the relative movement of the same
이후 UV 광 등으로 먼저 가경화를 진행한 뒤(S340), 두 번째 프리즘을 동일한 방식으로 정렬 정도를 검사해가며 접합해 나간다(S350). After that, provisional curing is first performed with UV light or the like (S340), and the second prism is bonded while inspecting the alignment in the same manner (S350).
원하는 개수의 프리즘 어레이를 포함하는 도파관 디스플레이가 완성되면, 주기판(140)과 프리즘들(151,152,153)을 최종 접합시킨다(S360).When the waveguide display including the desired number of prism arrays is completed, the
한편 전술한 바와 같이 개별 프리즘 가공 시 발생하는 면취 및 형상 편차는, 주기판 및 프리즘이 상호 평행하더라도 여전히 사용자에게 외부 실사 영상의 왜곡을 야기한다.On the other hand, as described above, the chamfering and shape deviation occurring during processing of individual prisms still causes distortion of the external image to the user even if the main substrate and the prism are parallel to each other.
이를 해결하기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 기정합된 주기판 및 프리즘 어레이의 전면과 후면에 굴절률 정합 레이어(161,162)를 포함한 커버 글래스(171,172)를 추가 접합함으로써, 면취 및 홈과 같은 불균일 지점 때문에 발생하는 왜곡 현상을 억제할 수 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 8 ,
이는 해당 불균일 지점을 경화되기 이전의 굴절률 정합제(161,162)가 채워줌으로써, 미세한 형상 편차를 광학적으로 없애고 도파관의 기판부와 광학적으로 동일한 물성을 지니게 하여 외부 광의 편향을 방지하는 역할을 한다. This serves to prevent the deflection of external light by filling the non-uniform point with the refractive
또한 해당 커버 글래스(171,172)는 외부의 충격 및 스크래치에 민감한 도파관 디스플레이를 보호하는 용도로도 활용될 수 있으며, 추가적인 코팅(무반사 코팅, 투과율 조정 코팅 등)이 필요할 경우 도파관 자체에 별도의 고온 코팅 공정을 가하지 않아도 전/후면 커버 글래스에 실시함으로써 동일한 효과를 기대할 수 있다는 장점을 지닌다.In addition, the
지금까지, 출사동 확장이 가능한 반사형 도파관 디스플레이의 제조 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.Up to now, a preferred embodiment has been described in detail for a method of manufacturing a reflective waveguide display capable of expanding the exit pupil.
본 발명의 실시예에서는, 출사동 확장을 위해 복수의 반거울 출광 소자가 평행하게 접합되어 있는 도파관 디스플레이의 제작 공정에 있어, 개별 프리즘을 가공한 뒤 접합하는 공정을 위하여 각 프리즘의 접합 시 간섭계 등의 별도 장비 없이도 일반 Vision 영상 만으로 정렬 정밀도를 높일 수 있는 저비용 정렬/접합 공정의 제안 및 개별 출광 소자의 면취 및 가공 편차에 의한 외광 외란을 최소화시키는 광학 구조를 제시하였다.In the embodiment of the present invention, in the manufacturing process of a waveguide display in which a plurality of semi-mirror light emitting elements are bonded in parallel to expand the exit pupil, for the process of processing and bonding individual prisms, an interferometer, etc. A low-cost alignment/bonding process that can increase alignment precision with only general vision images without the need for additional equipment from the device was proposed, and an optical structure that minimizes external light disturbance due to chamfering and processing deviations of individual light output elements was presented.
본 발명의 실시예에 따르면, 사전에 가공 및 연마된 프리즘 어레이의 부착을 통해 도파관을 제작함으로써, 기존 접합 후 절단하는 공정에서 발생할 수 있는 연마제로 인한 오염 및 코팅의 물리적 손상 등이 발생하지 않으며, 저비용의 실시간 Vision 검사 만으로 통하여 정렬 정밀도를 확보함으로써 다양한 스펙의 도파관 디스플레이 제작에 있어 제작 비용의 저감을 도모할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by manufacturing the waveguide through attachment of a prism array processed and polished in advance, contamination due to abrasives and physical damage to the coating that may occur in the process of cutting after conventional bonding do not occur, By securing alignment precision through low-cost real-time vision inspection alone, it is possible to reduce manufacturing cost in the manufacture of waveguide displays of various specifications.
본 발명의 실시예에 따라 제작되는 도파관 디스플레이는, 예를 들어 머리 착용형 디스플레이(Head-mounted Display), 전방 시현기(Head-up Display), 박형 평판 백라이트 등의 다양한 응용처에서 구현될 수 있다. The waveguide display manufactured according to an embodiment of the present invention may be implemented in various applications such as, for example, a head-mounted display, a head-up display, and a thin flat panel backlight.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
110 : 디스플레이
120 : 시준렌즈
130 : 인커플러
140 : 주기판
151,152,153 : 프리즘
210 : 촬상 소자
220 : 정렬 검사용 패턴110: display
120: collimating lens
130: in-coupler
140: main board
151,152,153: prism
210: image pickup device
220: pattern for alignment check
Claims (8)
주기판에 접합할 도파관 디스플레이를 구성할 제1 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 제2 촬영단계;
제1 촬영단계에서 촬영된 정렬 검사용 패턴과 제2 촬영단계에서 촬영되는 정렬 검사용 패턴과 동일해지도록, 제1 프리즘의 정렬 상태를 조정하는 단계;
주기판과 제1 프리즘을 가접합하는 단계;를 포함하고,
제1 촬영단계는,
주기판의 일 측에서 주기판 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하고,
제2 촬영단계는,
제1 프리즘의 일 측에서 제1 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
A first imaging step of imaging a pattern for alignment inspection beyond the main substrate constituting the waveguide display;
a second imaging step of photographing a pattern for alignment inspection over a first prism that will constitute a waveguide display to be bonded to the main substrate;
adjusting the alignment state of the first prism so that the alignment check pattern photographed in the first photographing step and the alignment check pattern photographed in the second photographing step are identical to each other;
Including; provisionally bonding the main substrate and the first prism;
The first shooting step is
Taking a pattern for alignment check over the main board from one side of the main board,
The second shooting step is
A method of manufacturing a waveguide display, characterized in that by photographing a pattern for checking alignment from one side of the first prism over the first prism.
제1 프리즘에 접합할 도파관 디스플레이를 구성할 제2 프리즘 너머로 정렬 검사용 패턴을 촬영하는 제3 촬영단계;
제1 촬영단계에서 촬영된 정렬 검사용 패턴과 제3 촬영단계에서 촬영되는 정렬 검사용 패턴과 동일해지도록, 제2 프리즘의 정렬 상태를 조정하는 단계;
제1 프리즘과 제2 프리즘을 가접합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
The method according to claim 1,
a third photographing step of photographing a pattern for alignment inspection over a second prism that will constitute a waveguide display to be bonded to the first prism;
adjusting the alignment state of the second prism so that the alignment check pattern photographed in the first photographing step and the alignment check pattern photographed in the third photographing step become the same;
The method of manufacturing a waveguide display further comprising the step of temporarily bonding the first prism and the second prism.
가접합된 주기판과 프리즘들을 접합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
3. The method according to claim 2,
The method of manufacturing a waveguide display, characterized in that it further comprises; bonding the temporarily bonded main substrate and the prisms.
접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 전면에 전면 커버 글래스를 접합하는 단계; 및
접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 후면에 후면 커버 글래스를 접합하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
4. The method according to claim 3,
bonding a front cover glass to the front surfaces of the bonded main substrate, the first prism, and the second prism; and
The method of manufacturing a waveguide display further comprising: bonding a rear cover glass to the bonded main substrate, the first prism, and the rear surface of the second prism.
접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 전면과 전면 커버 글래스의 사이에는 굴절률 정합체가 채워져 있고,
접합된 주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘의 후면과 후면 커버 글래스의 사이에는 굴절률 정합체가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
5. The method according to claim 4,
A refractive index matching body is filled between the front cover glass and the front surface of the bonded main substrate, the first prism and the second prism,
A method for manufacturing a waveguide display, characterized in that a refractive index matching body is filled between the rear cover glass and the rear surface of the bonded main substrate, the first prism and the second prism.
굴절률 정합체는,
주기판, 제1 프리즘 및 제2 프리즘 가공 시 발생하는 면취와 형상 편차를 보상하기 위한 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
6. The method of claim 5,
The refractive index matcher,
A method for manufacturing a waveguide display, characterized in that it is for compensating for chamfering and shape deviation occurring during machining of the main substrate, the first prism, and the second prism.
전면 커버 글래스를 코팅하는 단계; 및
후면 커버 글래스를 코팅하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이 제조 방법.
6. The method of claim 5,
coating the front cover glass; and
Coating the rear cover glass; The method of manufacturing a waveguide display, characterized in that it further comprises.
인커플러에 입사된 영상을 전달하는 주기판; 및
주기판에 접합되어 전달되는 빛의 일부를 출광하는 제1 프리즘;을 포함하고,
제1 프리즘은,
'제1 프리즘의 일 측에서 제1 프리즘 너머로 촬영되는 정렬 검사용 패턴'이 '주기판의 일 측에서 주기판 너머로 촬영된 정렬 검사용 패턴'과 동일해지도록 정렬 상태가 조정된 후에 주기판에 가접합되는 것을 특징으로 하는 도파관 디스플레이.
an in-coupler to which the image displayed on the display is incident;
a main board that transmits an image incident to the in-coupler; and
Including; a first prism for emitting a portion of the transmitted light bonded to the main substrate;
The first prism is
After the alignment is adjusted so that the 'alignment check pattern photographed from one side of the first prism over the first prism' is the same as the 'alignment check pattern photographed from one side of the main substrate over the main substrate' A waveguide display, characterized in that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190106336A KR102413405B1 (en) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Manufacturing Method for Exit Pupil Expandable Reflective Waveguide Display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190106336A KR102413405B1 (en) | 2019-08-29 | 2019-08-29 | Manufacturing Method for Exit Pupil Expandable Reflective Waveguide Display |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210026075A KR20210026075A (en) | 2021-03-10 |
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| Country | Link |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100839574B1 (en) * | 2000-06-05 | 2008-06-19 | 루머스 리미티드 | Substrate-guided optical beam expander |
| KR101296688B1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-08-19 | 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 | Method and Apparatus for Attaching Auto stereoscopic Display Panels |
| WO2018173035A1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Lumus Ltd. | Overlapping facets |
-
2019
- 2019-08-29 KR KR1020190106336A patent/KR102413405B1/en active IP Right Grant
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| WO2018173035A1 (en) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | Lumus Ltd. | Overlapping facets |
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