KR102486664B1 - Module of diffractive light guide plate - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은, 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 상기 광가이드부의 표면 상에 배치되는 복수의 회절광학소자를 구비하는 회절도광판; 및 상기 복수의 회절광학소자 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 상기 광가이드부의 일면 측 상의 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 상기 회절광학소자 및 광가이드부를 통해 상기 광가이드부의 일면으로부터 타면 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층을 포함하는 회절도광판 모듈을 제공한다.Embodiments of the present invention include a diffraction guide plate having a light guide unit for guiding light and a plurality of diffraction optical elements disposed on a surface of the light guide unit; and disposed in an area on one side of the light guide part corresponding to an area where at least one diffractive optical element among the plurality of diffractive optical elements is located, so that external light of a reference wavelength band incident at an angle within a predetermined reference range is disposed on the diffractive optical element and a reducing layer for reducing a ratio of reaching a reference position spaced apart from one surface of the light guide unit toward the other surface through the light guide unit.

Description

회절 도광판 모듈{MODULE OF DIFFRACTIVE LIGHT GUIDE PLATE}Diffraction light guide plate module {MODULE OF DIFFRACTIVE LIGHT GUIDE PLATE}

본 발명은 회절 도광판 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a diffraction light guide plate module.

최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판 모듈을 포함하고 있다. Recently, as interest in display units that implement augmented reality (AR), mixed reality (MR), or virtual reality (VR) has increased, research on display units that implement them has been actively conducted. there is a trend A display unit implementing augmented reality, mixed reality, or virtual reality includes a diffraction light guide module using a diffraction phenomenon based on a wave property of light.

이러한 회절 도광판 모듈은 광가이드부와, 광가이드부 일면 또는 타면 측에 마련되며 복수의 격자선 패턴을 갖는 복수의 회절광학소자를 구비하는 회절 도광판을 포함할 수 있다. 회절 도광판은 광원을 통해 입사되는 광으로부터 분리하고자 하는 분리광의 파장에 따라 복수 개 구비될 수 있다.Such a diffraction light guide plate module may include a diffraction light guide plate having a light guide unit and a plurality of diffraction optical elements provided on one side or the other side of the light guide unit and having a plurality of grid line patterns. A plurality of diffraction light guide plates may be provided according to the wavelength of the separated light to be separated from the light incident through the light source.

도 1은 회절 도광판의 모식도이다. 1 is a schematic diagram of a diffraction light guide plate.

회절 도광판(10)은 마이크로 광원출력소자(L)를 통해 출력된 광이 입력되어 광가이드부(11) 상에 안내되도록 하는 입력 회절광학소자(12)와, 광가이드부(11)를 통해 입력 회절광학소자(12)와 광학적으로 커플링되며 입력 회절광학소자(12)로부터 수광된 광을 회절에 의해 제1방향(도 1 기준 y축 방향)으로의 1차원적인 확장이 이루어질 수 있도록 하는 중간 회절광학소자(13) 및 광가이드부(11)를 통해 중간 회절광학소자(13)와 광학적으로 커플링되며 중간 회절광학소자(13)로부터 수광된 광을 회절에 의해 제2방향(도 1 기준 x축 방향)으로의 1차원적인 확장이 이루어진 채 광가이드부(11)로부터 출력되어 사용자의 동공으로 향할 수 있도록 하는 출력 회절광학소자(14)를 구비할 수 있다.The diffraction light guide plate 10 is input through the input diffraction optical element 12 and the light guide part 11 to allow light output through the micro light source output element L to be input and guided onto the light guide part 11. An intermediate that is optically coupled with the diffractive optical element 12 and allows one-dimensional expansion in a first direction (y-axis direction in FIG. 1) by diffraction of the light received from the input diffractive optical element 12 It is optically coupled with the intermediate diffractive optical element 13 through the diffractive optical element 13 and the light guide part 11, and the light received from the intermediate diffractive optical element 13 is diffracted in a second direction (refer to FIG. 1) An output diffractive optical element 14 may be provided so that the light is output from the light guide unit 11 and directed toward the user's pupil while being one-dimensionally expanded in the x-axis direction.

도 2는 마이크로 광원출력소자 외의 외광(O)의 입사각(θi)에 따른 제3회절광학소자가 배치된 영역에서 출사되는 출사각(θe)이 달라지는 정도를 도시한 회절 도광판의 상하 방향 수직 단면도이다.FIG. 2 is a vertical direction of the diffraction light guide plate showing the degree to which the exit angle (θ e ) of the third diffractive optical element is varied according to the incident angle (θ i ) of external light (O) other than the micro light source output device. it is a cross section

도 3은 외광(O)의 입사각(θi)에 따른 제3회절광학소자가 배치된 영역에서의 회절각(θd)과, 출사각(θe)의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the relationship between the diffraction angle (θ d ) and the exit angle (θ e ) of external light (O) in an area where the third diffraction optical element is disposed according to the incident angle (θ i ).

도 2 및 도 3의 결과는 회절 도광판의 굴절률은 1.7, 제3회절광학소자가 가지는 격자선 패턴의 주기는 400 nm, 입사되는 외광(O)의 파장은 530 nm 를 기준으로 도출되었다.The results of FIGS. 2 and 3 were derived based on the refractive index of the diffraction light guide plate being 1.7, the period of the grating line pattern of the third diffractive optical element being 400 nm, and the wavelength of incident external light (O) being 530 nm.

도 2 및 3을 참조하면, 광가이드부(11)의 표면에 대해 - 24˚이하의 입사각(θi)으로 입사되는 외광(O)은 제3회절광학소자(14)에 의해 회절이 일어나지 않으며(도 3의 (a) 참조), - 24˚내지 18 ˚사이의 입사각(θi)으로 입사되는 외광(O)은 회절되어 광가이드부(11) 내에서 전반사되며 진행되며(도 2의 (a) 및 도 3의 (a) 및 (b) 참조), 18 ˚ 내지 90 ˚사이의 입사각(θi)으로 입사되는 외광(O)은 회절되어 진행방향이 바뀐 후 광가이드부(11) 내에서 전반사되지 않고 광가이드부(11)를 통해 출사된다(도 2의 (b) 내지 (g) 및 도 3의 (a) 및 (b) 참조).Referring to FIGS. 2 and 3, the external light O incident at an incident angle θ i of −24° or less with respect to the surface of the light guide unit 11 is not diffracted by the third diffraction optical element 14, and (See (a) of FIG. 3), the external light (O) incident at an incident angle (θ i ) between -24˚ and 18˚ is diffracted and proceeds with total reflection within the light guide unit 11 ((( a) and FIG. 3 (a) and (b)), the external light (O) incident at an incident angle (θ i ) between 18 ° and 90 ° is diffracted and the traveling direction is changed, and then the light guide unit 11 It is emitted through the light guide unit 11 without being totally reflected in (see FIGS. 2 (b) to (g) and FIG. 3 (a) and (b)).

한편, 제3회절광학소자(14)가 배치된 영역의 광가이드부(11)를 통해 출사된 광은 출사각(θe)이 90˚에 가까울수록 사용자의 동공에 도달할 가능성이 줄어들며, 0˚에 가까울수록 사용자의 동공에 도달할 가능성이 높아질 수 있다. 회절 도광판(10)에 입사되는 외광(O)이 출사되어 사용자의 동공에 도달하는 경우에는 마이크로 광원출력소자에 의해 입력되어 확장되는 영상광에 간섭 현상을 일으켜 정상적인 영상이미지 대신 무지개 무늬가 형성되는 영상의 왜곡을 유발할 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, the light emitted through the light guide unit 11 in the area where the third diffractive optical element 14 is disposed is less likely to reach the user's pupil as the emission angle θ e is closer to 90 degrees. The closer to ˚, the higher the possibility of reaching the user's pupil. When the external light (O) incident on the diffraction light guide plate 10 is emitted and reaches the pupil of the user, interference occurs with the image light that is input and expanded by the micro light source output device, resulting in an image in which a rainbow pattern is formed instead of a normal image image. There is a problem that can cause distortion of .

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The foregoing background art is technical information that the inventor possessed for derivation of the embodiments of the present invention or acquired during the derivation process, and is not necessarily a known technology disclosed to the general public prior to filing the application of the embodiments of the present invention. none.

KR 2016/0091402 AKR 2016/0091402 A

본 발명은 회절 도광판에 입사되는 외광이 의도하지 않게 출사되어 사용자의 동공에 도달하게 하는 것을 방지할 수 있는 회절 도광판 모듈을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a diffraction light guide module capable of preventing external light incident on a diffraction light guide plate from being unintentionally emitted and reaching a pupil of a user.

본 발명의 실시예들은, 광을 안내하기 위한 광가이드부와, 상기 광가이드부의 표면 상에 배치되는 복수의 회절광학소자를 구비하는 회절도광판; 및 상기 복수의 회절광학소자 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 상기 광가이드부의 일면 측 상의 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 상기 회절광학소자 및 광가이드부를 통해 상기 광가이드부의 일면으로부터 타면 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층을 포함하는 회절도광판 모듈을 제공한다.Embodiments of the present invention include a diffraction guide plate having a light guide unit for guiding light and a plurality of diffraction optical elements disposed on a surface of the light guide unit; and disposed in an area on one side of the light guide part corresponding to an area where at least one diffractive optical element among the plurality of diffractive optical elements is located, so that external light of a reference wavelength band incident at an angle within a predetermined reference range is disposed on the diffractive optical element and a reducing layer for reducing a ratio of reaching a reference position spaced apart from one surface of the light guide unit toward the other surface through the light guide unit.

본 실시예에 있어서, 상기 복수의 회절광학소자는, 광원으로부터 광을 수광하고 수광된 광이 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 수광된 광을 회절시키는 입력 회절광학소자와, 상기 입력 회절광학소자로부터 회절된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 1차원적으로 확장될 수 있도록 구성되는 중간 회절광학소자와, 상기 중간 회절광학소자로부터 확장된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 상기 광가이드로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절광학소자를 포함하며, 상기 저감층은 상기 입력 회절광학소자, 상기 중간 회절광학소자 및 상기 출력 회절광학소자 중 적어도 출력 회절광학소자 측에 배치될 수 있다.In this embodiment, the plurality of diffraction optical elements include an input diffraction optical element that receives light from a light source and diffracts the received light so that the received light can be guided on the light guide unit, and the input diffraction optical element an intermediate diffraction optical element configured to receive light diffracted from the intermediate diffraction optical element and expand the received light one-dimensionally by diffraction; and an output diffraction optical element configured to be output from the light guide, and the reduction layer may be disposed on a side of at least an output diffraction optical element among the input diffraction optical element, the intermediate diffraction optical element, and the output diffraction optical element.

본 실시예에 있어서, 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자는, 주기 d의 격자선 패턴을 가지고 상기 광가이드부의 일면 상에 배치되어 있으며, 상기 기준 위치는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측으로부터 상측을 향하는 제1방향으로 상기 회절광학소자의 하측으로부터 길이 B 만큼 이격되고, 상기 광가이드부의 일면으로부터 제1방향과 수직하며 타면 측을 향하는 제2방향으로 상기 일면에서 길이 R 만큼 이격되어 있는 위치이며, 상기 저감층은 다음의 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 상기 기준 파장대의 외광이 상기 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키는 것이 바람직하다:In this embodiment, the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed has a grating line pattern of period d and is disposed on one surface of the light guide part, and the reference position is the position of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed. It is spaced apart from the lower side of the diffraction optical element by a length B in a first direction from the lower side to the upper side, and is spaced apart by a length R from one side of the light guide unit in a second direction perpendicular to the first direction and facing the other side of the light guide part It is preferable that the reduction layer reduces the rate at which external light in the reference wavelength band, which is incident at an angle greater than or equal to the reference incident angle determined by the following [Conditional Expression 1], reaches the reference position:

[조건식 1][conditional expression 1]

Figure 112018025720346-pat00001
Figure 112018025720346-pat00001

여기서, θ 는 상기 기준 입사각, λ는 상기 기준 파장대의 최소파장, 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 격자선 패턴의 주기, B 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 상기 기준 위치 사이의 상기 제1방향 기준 최단거리, R 은 상기 광가이드부의 일면과 상기 기준 위치 사이의 상기 제2방향 기준 최단거리.Here, θ Is the reference angle of incidence, λ is the minimum wavelength of the reference wavelength range, is the period of the grating line pattern of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed, and B is the distance between the lower side of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed and the reference position. The shortest distance based on the first direction, R is the shortest distance based on the second direction between one surface of the light guide part and the reference position.

본 실시예에 있어서, 상기 기준 파장대는 400 nm 내지 700 nm 일 수 있다.In this embodiment, the reference wavelength range may be 400 nm to 700 nm.

본 실시예에 있어서, 상기 회절도광판 모듈은 550 nm 이상 700 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제1회절광학소자, 400 nm 이상 550 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제2회절광학소자 및 450 nm 이상 650 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제3회절광학소자 중 적어도 하나를 구비하는 회절도광판이 복수 개 적층되며, 상기 기준 입사각은 [조건식 1]에서의 d를 상기 복수의 회절도광판이 구비하는 출력 회절광학소자들의 격자선 패턴 주기 중 가장 긴 주기로 선택한 경우를 기준으로 결정될 수 있다.In this embodiment, the diffraction guide plate module includes a first diffraction optical element separating light with a wavelength of 550 nm or more and less than 700 nm, a second diffraction optical element separating light with a wavelength of 400 nm or more and less than 550 nm, and a wavelength of 450 nm or more A plurality of diffraction guide plates having at least one of the third diffraction optical elements for separating light with a wavelength of 650 nm or less are stacked, and the reference angle of incidence is d in [Conditional Expression 1]. It may be determined based on a case in which the longest period is selected among grating line pattern periods of optical elements.

본 실시예에 있어서, 상기 저감층은, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부와 차광부를 구비하는 마이크로 루버 필름을 포함할 수 있다.In this embodiment, the reduction layer is a film formed elongately along a direction parallel to the first direction, and includes a microtransmitting portion and a light blocking portion that are arranged to cross each other along a direction parallel to the first direction. A louver film may be included.

본 실시예에 있어서, 상기 마이크로 루버 필름은, 그 두께와 상기 투광부의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는 것이 바람직하다:In this embodiment, it is preferable that the thickness of the micro louver film and the length of the light-transmitting portion satisfy the following [Conditional Expression 2]:

[조건식 2][conditional expression 2]

Figure 112018025720346-pat00002
Figure 112018025720346-pat00002

여기서, a 는 마이크로 루버 필름의 두께, b는 투광부의 길이.Here, a is the thickness of the micro-louver film, and b is the length of the light-emitting part.

본 실시예에 있어서, 상기 저감층은 제1선편광자; 및 상기 제1선편광자의 상부에 순차로 형성되어 있는 제1 및 제2비선형 스프레이 배향 액정필름을 포함하는 광학필름일 수 있다.In this embodiment, the reduction layer includes a first linear polarizer; and first and second nonlinear spray alignment liquid crystal films sequentially formed on the first linear polarizer.

본 실시예에 있어서, 제1 또는 제2비선형 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터(tilt factor)는 0.95 미만 또는 1.05 초과일 수 있다.In this embodiment, the tilt factor of the first or second nonlinear spray alignment liquid crystal film may be less than 0.95 or greater than 1.05.

본 실시예에 있어서, 상기 광학필름은 상기 제2비선형 스프레이 배향 액정필름에 인접하여 배치되는 제2선편광자를 추가로 포함할 수 있다.In this embodiment, the optical film may further include a second linear polarizer disposed adjacent to the second nonlinear spray alignment liquid crystal film.

본 실시예에 있어서, 상기 저감층은 제1선편광자; 및 상기 제1선편광자의 상부에 순차로 형성되어 있고 각각 선형 스프레이 배향된 액정 화합물을 포함하는 제1 및 제2 액정필름을 포함하는 광학필름일 수도 있다.In this embodiment, the reduction layer includes a first linear polarizer; and first and second liquid crystal films sequentially formed on the first linear polarizer and each including a linear spray-aligned liquid crystal compound.

본 실시예에 있어서, 상기 광학필름은 상기 제2 액정필름에 인접하여 배치되는 제2선편광자를 추가로 포함할 수 있다.In this embodiment, the optical film may further include a second linear polarizer disposed adjacent to the second liquid crystal film.

본 발명의 실시예에 따른 회절 도광판 모듈은 복수의 회절광학소자 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 광가이드부의 일면 상 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 회절광학소자 및 광가이드부를 통해 광가이드부의 일면으로부터 타면 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층을 구비하므로, 의도치 않은 외광이 입사되어 확장 영상광에 간섭을 일으켜 함께 출사됨으로써 무지개 무늬가 생기는 등의 확장 영상광의 왜곡을 방지할 수 있다.The diffraction light guide plate module according to an embodiment of the present invention is disposed in an area on one surface of a light guide unit corresponding to an area where at least one diffractive optical element among a plurality of diffractive optical elements is located, and is incident on a reference wavelength range at an angle within a predetermined reference range. Since a reduction layer is provided to reduce the rate at which external light reaches a reference position that is spaced from one side of the light guide unit toward the other side through the diffractive optical element and the light guide unit, unintended external light is incident to the expanded image light. Distortion of the expanded image light, such as a rainbow pattern, can be prevented by causing interference and emitting together.

도 1은 회절 도광판의 모식도이다.
도 2는 마이크로 광원출력소자 외의 외광의 입사각에 따른 제3회절광학소자가 배치된 영역에서 출사되는 출사각이 달라지는 정도를 도시한 회절 도광판의 상하 방향 수직 단면도이다.
도 3은 외광의 입사각에 따른 제3회절광학소자가 배치된 영역에서의 회절각과, 출사각의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 회절도광판 모듈의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 기준 위치에 도달될 수 있는 외광의 입사조건을 산출하는 방법을 설명하기 위한 저감층이 배치되는 회절광학소자 및 광가이드부의 상하방향 측단면 모식도이다.
도 6은 저감층의 일 실시예로, 마이크로 루버 필름이 회절광학소자 측에 배치되어 있는 형태의 모식도이다.
도 7은 저감층의 다른 실시예로, 액정필름을 포함하는 광학필름의 모식도이다.
도 8은 스프레이 배향을 설명하기 위한 모식도이다.
1 is a schematic diagram of a diffraction light guide plate.
2 is a vertical cross-sectional view of the diffraction light guide plate showing the degree of change in the angle of emission emitted from the area where the third diffraction optical element is disposed according to the angle of incidence of external light other than the micro light source output device.
3 is a graph showing a relationship between a diffraction angle and an exit angle in a region where a third diffraction optical element is disposed according to an incident angle of external light.
4 is a diagram schematically illustrating a part of a diffraction guide plate module according to an aspect of the present invention.
5 is a schematic side cross-sectional view of a diffraction optical element and a light guide unit in which a reduction layer is disposed for explaining a method of calculating an incident condition of external light capable of reaching a reference position.
6 is a schematic view of a form in which a micro-louver film is disposed on the side of a diffractive optical element as an example of a reducing layer.
7 is a schematic diagram of an optical film including a liquid crystal film as another embodiment of a reducing layer.
8 is a schematic diagram for explaining spray orientation.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The present invention will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Meanwhile, terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation, and/or element is present in the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. Terms are used only to distinguish one component from another.

본 명세서에서, 용어 "광가이드부"는 내부 전반사를 이용하여 내부에서 광을 안내하는 구조로 정의될 수 있다. 내부 전반사를 위한 조건은 광가이드부의 굴절률이 광가이드부의 표면에 인접한 주변 매체의 굴절률보다 커야 한다. 광가이드부는 유리 및/또는 플라스틱 소재를 포함하여 형성될 수 있으며, 투명 또는 반투명할 수 있다. 광가이드부는 플레이트 타입에 다양한 레이아웃으로 형성될 수 있다. 여기서, 용어 "플레이트"는 일면 및 그 반대측인 타면 사이에 소정의 두께를 가지는 3차원 구조체를 의미하며, 그 일면 및 타면은 실질적으로 평탄한 평면일 수도 있지만, 그 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면은 1차원적 또는 2차원적으로 만곡되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 타입의 광가이드부는 1차원적으로 만곡되어 그 일면 및/또는 타면이 원기둥의 측면 중 일부와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 다만, 그 만곡에 의해 형성되는 곡률은 광가이드부 상에서 광을 안내하기 위해 내부 전반사가 용이하도록 충분히 큰 곡률 반경을 갖는 것이 바람직하다.In this specification, the term “light guide unit” may be defined as a structure that guides light from the inside using total internal reflection. A condition for total internal reflection is that the refractive index of the light guide part should be greater than the refractive index of the surrounding medium adjacent to the surface of the light guide part. The light guide unit may be formed of glass and/or plastic material, and may be transparent or translucent. The light guide unit may be formed in various layouts in a plate type. Here, the term "plate" means a three-dimensional structure having a predetermined thickness between one surface and the other surface opposite to it, and the one surface and the other surface may be substantially flat planes, but at least one of the one surface and the other surface is It may be formed by being curved one-dimensionally or two-dimensionally. For example, the plate-type light guide unit may be one-dimensionally curved so that one side and/or the other side thereof may have a shape corresponding to a part of the side surface of the cylinder. However, the curvature formed by the curvature preferably has a sufficiently large radius of curvature to facilitate total internal reflection in order to guide the light on the light guide unit.

본 명세서에서, 용어 "회절광학소자"는 광가이드부 상에서 광을 회절시켜 광경로를 변경하기 위한 구조로 정의될 수 있다. 여기서, "회절광학소자"는 광가이드부 상에 일방향으로 배향된 복수 격자선이 미리 정한 방향으로 배열되어 패턴을 가지면서 소정의 면적을 형성하는 부분을 의미할 수 있다.In this specification, the term “diffractive optical element” may be defined as a structure for changing an optical path by diffracting light on a light guide unit. Here, the "diffraction optical element" may refer to a part in which a plurality of grating lines oriented in one direction are arranged in a predetermined direction on the light guide unit to form a predetermined area while having a pattern.

본 명세서에서, 용어 "격자선"은 광가이드부 표면 상에 소정의 높이를 가지는 돌기 형태(즉, 양각 패턴) 및/또는 광가이드부 표면 상에 소정의 깊이를 가지는 홈 형태(즉, 음각 패턴)를 의미할 수 있다. 여기서, 격자선의 배향 방향은 회절광학소자에 의한 회절을 통해 의도한 방향으로 광경로가 변경될 수 있도록 자유롭게 설계될 수 있다.In this specification, the term “grid line” refers to a projection shape having a predetermined height on the surface of the light guide unit (ie, an embossed pattern) and/or a groove shape having a predetermined depth on the surface of the light guide unit (ie, an intaglio pattern). ) can mean. Here, the alignment direction of the grating lines can be freely designed so that the optical path can be changed in an intended direction through diffraction by the diffractive optical element.

도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 회절도광판 모듈의 일부를 개략적으로 나타낸 도면이다.4 is a diagram schematically illustrating a part of a diffraction guide plate module according to an aspect of the present invention.

도 4를 참조하면, 회절도광판 모듈(1000)은 회절도광판(100) 및 저감층(200)을 포함할 수 있다. 저감층(200)은 회절도광판(100) 상에 인접 배치되나, 설명의 편의를 위해 도 4에서는 회절도광판(100) 상으로부터 이격 분리되어 있는 형태로 도시하였다.Referring to FIG. 4 , the diffraction guide plate module 1000 may include the diffraction guide plate 100 and the reduction layer 200 . The reduction layer 200 is disposed adjacent to the diffraction guide plate 100, but is shown in a form separated from the diffraction guide plate 100 in FIG. 4 for convenience of description.

회절도광판 모듈은 550 nm 이상 700 nm 이하 파장의 광을 분리하여 회절시키는 제1회절광학소자, 400 nm 이상 550 nm 이하 파장의 광을 분리하여 회절시키는 제2회절광학소자 및 450 nm 이상 650 nm 이하 파장의 광을 분리하여 회절시키는 제3회절광학소자 중 적어도 하나를 구비하는 회절도광판이 복수 개 적층되는 구조일 수 있다. 회절도광판 모듈은 복수 개의 회절도광판의 조합에 의해 제1회절광학소자, 제2회절광학소자 및 제3회절광학소자를 모두 구비할 수 있는 구조인 것이 바람직하다. 예를 들어, 회절도광판 모듈은 제1광가이드부의 어느 일면에 제1회절광학소자를 구비하는 제1회절도광판과, 제2광가이드부의 어느 일면에 제2회절광학소자를 구비하는 제2회절도광판과, 제3광가이드부의 어느 일면에 제3회절광학소자를 구비하는 제3회절도광판이 서로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 다른 예를 들어, 회절도광판 모듈은 제1광가이드부의 어느 일면에 제1회절광학소자를 구비하고, 제1광가이드부의 다른 일면에 제2회절광학소자를 구비하는 제1회절도광판과, 제2광가이드부의 어느 일면에 제3회절광학소자를 구비하는 제2회절도광판이 서로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 이하에서 회절도광판 모듈은, 설명의 편의상, 제1회절광학소자를 구비하는 제1회절도광판, 제2회절광학소자를 구비하는 제2회절도광판, 제3회절광학소자를 구비하는 제3회절도광판이 서로 적층되어 있는 구조인 것을 중심으로 설명하기로 한다.The diffraction guide plate module includes a first diffraction optical element that separates and diffracts light with a wavelength of 550 nm to 700 nm, a second diffraction optical element to separate and diffracts light with a wavelength of 400 nm to 550 nm, and 450 nm to 650 nm. It may have a structure in which a plurality of diffraction guide plates including at least one of the third diffractive optical elements for separating and diffracting light of different wavelengths are stacked. Preferably, the diffraction guide plate module has a structure capable of including all of the first diffraction optical element, the second diffraction optical element, and the third diffraction optical element by combining a plurality of diffraction light guide plates. For example, the diffraction guide plate module includes a first diffraction guide plate having a first diffraction optical element on one surface of the first light guide unit and a second diffraction guide plate having a second diffraction optical element on one surface of the second light guide unit. and a third diffraction guide plate having a third diffraction optical element on one surface of the third light guide unit may be stacked on each other. For another example, the diffraction guide plate module includes a first diffraction guide plate having a first diffraction optical element on one surface of the first light guide unit and a second diffraction optical element on the other surface of the first light guide unit; It may have a structure in which second diffraction guide plates having third diffraction optical elements are stacked on one surface of the light guide unit. Hereinafter, for convenience of description, the diffraction guide plate module includes a first diffraction guide plate having a first diffraction optical element, a second diffraction guide plate having a second diffraction optical element, and a third diffraction guide plate having a third diffraction optical element. A description will be made focusing on the fact that the structures are stacked on each other.

아울러, 도 4 이하의 도면 중 회절도광판을 도시한 도면에는 회절도광판 모듈 내에서 사용자의 동공 측 기준으로 가장 멀리 위치한 회절도광판을 도시하였고, 나머지 회절도광판은 미도시하였다.In addition, the drawings showing the diffraction guide plate among the drawings below in FIG. 4 show the diffraction guide plate located farthest from the user's pupil side within the diffraction guide plate module, and the remaining diffraction guide plates are not shown.

회절 도광판(100)은 광가이드부(110)와, 광가이드부(110)의 표면 상에 배치되는 복수의 회절광학소자(120, 130, 140)을 구비할 수 있다.The diffraction light guide plate 100 may include a light guide unit 110 and a plurality of diffractive optical elements 120 , 130 , and 140 disposed on a surface of the light guide unit 110 .

광가이드부(110)는 내부 전반사를 이용하여 내부에서 광을 안내할 수 있다.The light guide unit 110 may guide light inside using total internal reflection.

입력 회절광학소자(120)는 광원(S)으로부터 광(L1)을 수광하고 수광된 광이 광가이드부(110) 상에서 안내될 수 있도록 수광된 광을 회절시킬 수 있다. The input diffractive optical element 120 may receive the light L1 from the light source S and diffract the received light so that the received light may be guided on the light guide unit 110 .

중간 회절광학소자(130)는 입력 회절광학소자(120)로부터 회절된 광(L2)을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 1차원적으로 확장될 수 있도록 구성될 수 있다. 입력 회절광학소자(120)로부터 수광된 회절광은 중간 회절광학소자(130)를 거치면서 일부는 회절되어 광경로가 변경되며, 나머지는 기존 광경로로 전반사될 수 있는데, 광학소자(120)로부터 최초 수광된 광은 이러한 회절이 특정 방향으로 이격된 지점에서 복수 회 이루어지면서 복수의 빔(L3)으로 분할될 수 있기 때문에, 결국 1차원적인 확장이 이루어질 수 있다.The intermediate diffraction optical element 130 may be configured to receive the diffracted light L2 from the input diffractive optical element 120 and expand the received light one-dimensionally by diffraction. As the diffracted light received from the input diffraction optical element 120 passes through the intermediate diffractive optical element 130, some of it is diffracted and the optical path is changed, and the rest can be totally reflected into the existing optical path. Since the initially received light can be split into a plurality of beams L3 while being diffracted multiple times at points spaced apart in a specific direction, one-dimensional expansion can be achieved.

출력 회절광학소자(140)는 중간 회절광학소자(130)로부터 확장된 광(L3)을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 광가이드부(110)로부터 출력되도록 구성될 수 있다. 한편, 출력 회절광학소자(140) 또한 중간 회절광학소자(130)로부터 수광한 광을 회절에 의해 1차원적으로 확장할 수 있다. 이 때 출력 회절광학소자(140)의 수광측(140a) 기준으로 중간 회절광학소자(130)에 의해 확장된 광이 형성하는 복수의 빔(L3)이 이격되어 있는 방향과, 단일 빔(L3) 기준 출력 회절광학소자(140)에 의해 확장된 복수의 빔(L4)이 이격되어 있는 방향은 서로 교차(예를 들어, 직교)하게 되므로, 결국 광원(S)으로부터 입력 회절광학소자(120)가 수광하는 광 기준으로는 2차원적인 확장이 이루어지게 된다.The output diffractive optical element 140 may be configured to receive the light L3 expanded from the intermediate diffractive optical element 130 and output the received light from the light guide unit 110 by diffraction. Meanwhile, the output diffraction optical element 140 may also one-dimensionally expand the light received from the intermediate diffraction optical element 130 by diffraction. At this time, with respect to the light-receiving side 140a of the output diffractive optical element 140, the direction in which the plurality of beams L3 formed by the light expanded by the intermediate diffractive optical element 130 are spaced apart, and the single beam L3 Since the directions in which the plurality of beams L4 expanded by the reference output diffractive optical element 140 are spaced apart intersect (eg, orthogonal) to each other, eventually the input diffractive optical element 120 from the light source S A two-dimensional expansion is performed as a standard for receiving light.

저감층(200)은 광가이드부(110)의 일면(110a) 측 상 복수의 회절광학소자(120, 130, 140) 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광(O)이 회절광학소자 및 광가이드부(110)를 통해 광가이드부(110)의 일면(110a)으로부터 타면(110b) 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치(P)까지 도달되는 비율을 저감시킬 수 있다. 저감층(200)은 입력 회절광학소자(120), 중간 회절광학소자(130) 및 출력 회절광학소자(140) 중 적어도 출력 회절광학소자(140) 측에 배치되는 것이 바람직하다. 광원(S)으로부터 출력되는 영상광이 복수의 회절광학소자(120, 130, 140)에 의해 회절되어 광가이드부(110)를 통해 안내되면서 최종적으로 확장 영상광이 광가이드부(110)로부터 출력되는 영역이 출력 회절광학소자(140)가 위치하는 영역이며, 확장 영상광 외에 의도치 않은 외광이 입사되어 광가이드부(110)를 통해 출사되면 확장 영상광에 간섭을 일으켜 무지개 무늬가 생기는 왜곡이 유발될 수 있기 때문이다.The reduction layer 200 is disposed in an area corresponding to the area where at least one diffractive optical element among the plurality of diffractive optical elements 120, 130, and 140 is located on one surface 110a side of the light guide unit 110 in advance. External light (O) of the reference wavelength range incident at an angle of a predetermined reference range is spaced apart from one surface (110a) of the light guide part (110) toward the other surface (110b) side through the diffraction optical element and the light guide part (110) The ratio of reaching the reference position P can be reduced. It is preferable that the reduction layer 200 is disposed on the side of at least the output diffraction optical element 140 among the input diffraction optical element 120, the intermediate diffraction optical element 130, and the output diffraction optical element 140. The video light output from the light source S is diffracted by the plurality of diffraction optical elements 120, 130, and 140 and guided through the light guide unit 110, and finally the expanded video light is output from the light guide unit 110. This area is the area where the output diffractive optical element 140 is located, and when unintentional external light other than the expanded image light is incident and emitted through the light guide unit 110, interference with the expanded image light causes distortion that creates a rainbow pattern. because it can cause

도 5는 기준 위치(P)에 도달될 수 있는 외광(O)의 입사조건을 산출하는 방법을 설명하기 위한 저감층이 배치되는 회절광학소자 및 광가이드부의 상하방향 측단면 모식도이다.5 is a schematic side cross-sectional view of a diffractive optical element and a light guide unit in which a reduction layer is disposed for explaining a method of calculating an incident condition of external light O that can reach a reference position P.

도 5의 (a)는 저감층이 없는 경우 회절광학소자(140)가 차지하는 광가이드부(110) 영역을 통해 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 수평선(H) 기준 임계각(θe )을 표시한 도면이다.5(a) shows the reference critical angle θ of the horizontal line H of the optical path that can reach the reference position P through the area of the light guide unit 110 occupied by the diffractive optical element 140 when there is no reduction layer. e ) is a drawing.

여기서, 회절광학소자(140)는 주기 d의 격자선 패턴을 가지고 광가이드부(110)의 일면(110a) 상에 배치될 수 있다.Here, the diffraction optical element 140 may have a grating line pattern of period d and may be disposed on one surface 110a of the light guide part 110 .

여기서, 기준 위치(P)는 회절광학소자(140)의 하측(140b)으로부터 상측(140c)을 향하는 제1방향(D1)으로 회절광학소자(140)의 하측(140b)으로부터 길이 B 만큼 이격되고, 광가이드부(110)의 일면(110a)으로부터 제1방향(D1)과 수직하며 타면(110b) 측을 향하는 제2방향으로 일면(110a)에서 길이 R 만큼 이격되어 있는 위치일 수 있다. 기준 위치(P)는 회절도광판 모듈을 포함하는 디스플레이 장치 제조시 사용자의 동공이 위치할 수 있는 지점에 대응되는 위치로 정할 수 있다.Here, the reference position P is spaced apart from the lower side 140b of the diffractive optical element 140 by a length B in a first direction D1 toward the upper side 140c from the lower side 140b of the diffractive optical element 140. , It may be a position spaced apart from one surface 110a of the light guide unit 110 by a length R in a second direction perpendicular to the first direction D1 and directed toward the other surface 110b. The reference position P may be determined as a position corresponding to a position where a user's pupil may be located when manufacturing a display device including a diffraction guide plate module.

한편, 도 5를 참조하면, 저감층이 없는 경우 회절광학소자(140)가 차지하는 광가이드부(110) 영역을 통해 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 수평선(H) 기준 임계각(θe)은 다음의 수학식 1로 정의될 수 있다.On the other hand, referring to FIG. 5, when there is no reduction layer, the horizontal line H of the optical path that can reach the reference position P through the area of the light guide unit 110 occupied by the diffractive optical element 140 is the reference critical angle ( θ e ) may be defined by Equation 1 below.

[수학식 1]

Figure 112018025720346-pat00003
[Equation 1]
Figure 112018025720346-pat00003

여기서, θe 는 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 수평선(H) 기준 임계각(θe), B 는 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 기준 위치 사이의 제1방향 기준 최단거리, R 은 광가이드부의 일면과 기준 위치 사이의 제2방향 기준 최단거리로 정의될 수 있다. 여기서, 광가이드부(110)의 두께(t)는 상기 R 보다는 상당 수준 얇은 것으로 가정한다.Here, θ e Is the critical angle (θ e ) based on the horizontal line (H) of the optical path that can reach the reference position (P), B is the shortest distance between the lower side of the diffractive optical element on which the reduction layer is disposed and the reference position in the first direction, R may be defined as the shortest distance between one surface of the light guide unit and the reference position in the second direction. Here, it is assumed that the thickness (t) of the light guide part 110 is significantly thinner than R.

도 5의 (b)는 저감층이 없는 경우 외광(O)이 입사되어 회절광학소자(130)에 의해 회절된 후 광가이드부(110)를 통해 출사되어 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 일예를 도시한 도면이다.5(b) shows a case in which external light O is incident and diffracted by the diffractive optical element 130 and then emitted through the light guide unit 110 to reach the reference position P when there is no reduction layer. It is a drawing showing an example of an optical path.

회절광학소자(130)에 의해 회절된 회절광이 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 출사각(θo) 조건은 다음의 조건식 A와 같다.The condition of the emission angle (θ o ) at which the diffracted light diffracted by the diffractive optical element 130 can reach the reference position P is as follows Conditional Expression A.

[조건식 A][conditional expression A]

Figure 112018025720346-pat00004
Figure 112018025720346-pat00004

즉, 상기 출사각(θo)이 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 수평선(H) 기준 임계각(θe)보다 작은 경우에, 회절광학소자(130)에 의해 회절된 회절광이 기준 위치(P)에 도달하게 된다.That is, diffracted light diffracted by the diffraction optical element 130 when the emission angle θ o is smaller than the reference critical angle θ e of the horizontal line H of the optical path that can reach the reference position P. This reference position (P) is reached.

한편, 굴절률이 n 이고, 격자선 패턴의 주기가 d인 회절광학소자(140)에, 파장 λ인 광이 수평선(H) 기준으로 입사각 θ 로 입사되어, 광가이드부(110) 내에서 회절시 그 회절광과 수평선(H)이 이루는 회절각(θd)는 다음의 수학식 2의 관계에 있다.On the other hand, light having a wavelength of λ is incident on the diffractive optical element 140 having a refractive index of n and a period of a grating line pattern of d at an angle of incidence θ based on a horizontal line H, and diffracting in the light guide unit 110. The diffraction angle (θ d ) formed by the diffracted light and the horizontal line (H) is in the relationship of Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018025720346-pat00005
Figure 112018025720346-pat00005

아울러, 광가이드부(110) 내에서 전반사될 수 있는 조건을 벗어나 광가이드부(110)를 통해 출사되는 출사각(θo)은 회절각(θd)과 관계가 스넬의 법칙(Snell's law) 에 의해 다음의 수학식 3으로 정의될 수 있다.In addition, the emission angle (θ o ) emitted through the light guide unit 110 out of the condition that can be totally reflected within the light guide unit 110 is related to the diffraction angle (θ d ) according to Snell's law It can be defined by Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018025720346-pat00006
Figure 112018025720346-pat00006

따라서, 입사각 θ 는 수학식 2 및 3의 조합에 의해 다음의 수학식 4로 정의될 수 있다.Therefore, the angle of incidence θ Can be defined as the following Equation 4 by a combination of Equations 2 and 3.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112018025720346-pat00007
Figure 112018025720346-pat00007

한편, 수학식 4와 조건식 A를 조합하면, 다음의 조건식 B를 도출할 수 있다.On the other hand, combining Equation 4 and conditional expression A, the following conditional expression B can be derived.

[조건식 B][conditional expression B]

Figure 112018025720346-pat00008
Figure 112018025720346-pat00008

즉, 굴절률이 n 이고, 격자선 패턴의 주기가 d인 회절광학소자(140)에, 파장 λ인 광이 수평선(H) 기준으로 입사각 θ 로 입사되어 회절 및 광가이드부(110)를 통해 출사된 후 기준 위치(P)에 도달되는 경우는 수평선(H) 기준으로 입사각 θ

Figure 112018025720346-pat00009
클 때일 수 있다.That is, light with a wavelength of λ is incident on the diffraction optical element 140 having a refractive index of n and a period of a grating line pattern of d at an angle of incidence θ based on a horizontal line H, and is emitted through the diffraction and light guide unit 110. After reaching the reference position (P), the incident angle θ based on the horizontal line (H) this
Figure 112018025720346-pat00009
may be when it is large.

따라서, 저감층(200)은 다음의 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키는 것이 바람직하다. 여기서, 용어 “저감시킨다”은 기준 입사각 미만의 각도로 입사되는 광의 투과율 대비 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 광의 투과율을 더 낮춘다의 의미일 수 있다.Therefore, it is preferable that the reduction layer 200 reduces the rate at which external light in the standard wavelength range, which is incident at an angle equal to or greater than the standard incident angle determined by the following [Conditional Expression 1], reaches the reference position. Here, the term “reduce” may mean further reducing the transmittance of light incident at an angle greater than or equal to the reference incident angle compared to the transmittance of light incident at an angle less than the reference incident angle.

[조건식 1][conditional expression 1]

Figure 112018025720346-pat00010
Figure 112018025720346-pat00010

여기서, θ 는 기준 입사각, λ는 기준 파장대의 최소파장, 는 저감층이 배치되는 회절광학소자의 격자선 패턴의 주기, B 는 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 기준 위치 사이의 상기 제1방향 기준 최단거리, R 은 광가이드부의 일면과 기준 위치 사이의 상기 제2방향 기준 최단거리로 정의될 수 있다.Here, θ is the reference angle of incidence, λ is the minimum wavelength of the reference wavelength range, is the period of the grating line pattern of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed, B is the reference position in the first direction between the lower side of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed and the reference position The shortest distance, R, may be defined as the shortest distance between one surface of the light guide unit and the reference position in the second direction.

한편, 상기 기준 파장대는 가시광선 영역의 파장대인 400 nm 내지 700 nm 일 수 있다. 아울러, 상기 기준 입사각 (θ)은 [조건식 1]에서의 d를 복수의 회절도광판이 구비하는 출력 회절광학소자들의 격자선 패턴 주기 중 가장 긴 주기로 선택한 경우를 기준으로 결정되는 것이 바람직하다. [조건식 1]에서의 d를 복수의 회절도광판이 구비하는 출력 회절광학소자들의 격자선 패턴 주기 중 가장 긴 주기로 선택하지 않은 경우에는, 저감층(200)을 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광의 투과율을 미리 정해진 기준 이하가 되도록 설계되었더라도, 가장 긴 주기의 격자선 패턴을 가지는 출력 회절광학소자가 배치된 회절도광판 내에서는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광의 투과율이 소정 기준 이하가 되지 않을 수 있기 때문이다. 즉, 회절도광판 모듈 전체 기준으로는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광 투과율이 상기 미리 정해진 기준 이하가 되지 않을 수 있기 때문이다.Meanwhile, the reference wavelength range may be 400 nm to 700 nm, which is a wavelength range in the visible light region. In addition, the reference angle of incidence (θ) is preferably determined based on a case in which d in [Conditional Expression 1] is selected as the longest period among grating line pattern periods of output diffraction optical elements provided in a plurality of diffraction guide plates. If d in [Condition 1] is not selected as the longest period among grating line pattern periods of the output diffraction optical elements provided in the plurality of diffraction light guide plates, the reduction layer 200 is incident on the reference wavelength range at an angle greater than or equal to the reference incident angle. Even if the transmittance of external light is designed to be below a predetermined standard, the transmittance of external light in the standard wavelength band incident at an angle greater than the standard incident angle is below the predetermined standard in the diffraction guide plate on which the output diffraction optical element having the longest period grating line pattern is disposed. because it may not be That is, the transmittance of external light in a reference wavelength band incident at an angle greater than or equal to the reference incident angle may not be less than or equal to the predetermined criterion based on the entire standard of the diffraction guide plate module.

예를 들어, 기준 파장대의 최소파장 λ를 400 nm, 저감층이 배치되는 회절광학소자의 격자선 패턴의 주기를 408 nm, 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 기준 위치 사이의 상기 제1방향 기준 최단거리 B를 10 mm, 광가이드부의 일면과 기준 위치 사이의 상기 제2방향 기준 최단거리 R을 30 mm로 하여 [조건식 1]에 대입하면, 기준 입사각 θ 는 약 41.6˚로 도출될 수 있고, 이에 따라 저감층은 41.6˚이상의 각도로 입사되는 외광의 투과율을 저감시킬 필요가 있다.For example, the minimum wavelength λ of the reference wavelength range is 400 nm, the period of the grating line pattern of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed is 408 nm, and the first When the shortest distance B in the direction is 10 mm and the shortest distance R in the second direction between one surface of the light guide part and the reference position is 30 mm and substituted into [Conditional Expression 1], the reference angle of incidence θ can be derived as about 41.6 degrees, and accordingly, the reduction layer needs to reduce the transmittance of external light incident at an angle of 41.6 degrees or more.

도 6은 저감층의 일 실시예로서, 마이크로 루버 필름의 모식도이다.6 is a schematic diagram of a micro louver film as an example of a reducing layer.

저감층의 일 실시예는, 제1방향(D1)과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 제1방향(D1)과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부(210a)와 차광부(220a)를 구비하는 마이크로 루버 필름(200a)을 포함할 수 있다. One embodiment of the reduction layer is a film that is formed long in a direction parallel to the first direction D1, and is different from the light transmitting parts 210a that are arranged to cross each other along a direction parallel to the first direction D1. It may include a micro louver film (200a) having a miner (220a).

투광부(210a)는 제1방향(D1)으로의 길이(b)가 차광부(210b)의 길이(c)보다 길어, 전체적으로 마이크로 루버 필름(200a)의 광 투과율은 현저히 감소되지 않는다. 투광부(210a)의 길이(b)는 바람직하게는 50 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 70 내지 200 ㎛ 이다. 차광부(220a)의 길이(c)는 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 내지 50 ㎛ 이다. 차광부(220a)의 각도는 대략 40˚ 내지 90 ˚이다. 차광부(210b)의 각도는 마이크로 루버 필름(200a)의 표면과 차광부(220a)의 길이 방향 사이의 각도를 의미한다. 본 실시예에서는 차광부(210b)의 각도가 90 ˚인 것을 중심으로 설명하기로 한다.Since the length (b) of the light transmitting portion 210a in the first direction D1 is longer than the length (c) of the light blocking portion 210b, the overall light transmittance of the microlouver film 200a is not significantly reduced. The length (b) of the light transmitting portion 210a is preferably 50 to 500 μm, more preferably 70 to 200 μm. The length (c) of the light blocking portion 220a is 1 to 100 μm, preferably 10 to 50 μm. The angle of the light blocking portion 220a is approximately 40° to 90°. The angle of the light blocking portion 210b means an angle between the surface of the microlouver film 200a and the longitudinal direction of the light blocking portion 220a. In this embodiment, the angle of the light blocking portion 210b is 90 degrees.

투광부(210a)는 바람직하게는 높은 광 투과율을 갖는 중합체로 제조될 수 있다. 이러한 중합체로는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, UV 광선 등의 화학선으로 경화 가능한 수지 등이 사용될 수 있다. 이러한 수지의 예로는, 셀룰로스 수지(예컨대, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 트리아세틸셀룰로스 등), 폴리올레핀 수지(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리에스테르 수지(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 아크릴 수지, 폴리카르보네이트 수지 등을 포함한다.The light transmitting portion 210a may be preferably made of a polymer having high light transmittance. As such polymers, thermoplastic resins, thermosetting resins, resins curable by actinic radiation such as UV rays, and the like can be used. Examples of such resins include cellulose resins (eg, cellulose acetate butyrate, triacetylcellulose, etc.), polyolefin resins (eg, polyethylene, polypropylene, etc.), polyester resins (eg, polyethylene terephthalate, etc.), polystyrene, polyurethane, polyvinyl chloride, acrylic resins, polycarbonate resins and the like.

차광부(220a)는 광을 흡수하거나 반사하는 광 차폐 재료를 통해 형성될 수 있다. 이러한 재료의 예로는, (1) 흑색 또는 회색 안료 또는 염료 등의 어두운 색상의 안료 또는 염료, (2) 알루미늄, 은 등의 금속, (3) 어두운 색상의 금속 산화물 및 (4) 어두운 색상의 안료 또는 염료를 함유하는 전술한 중합체를 포함한다.The light-blocking portion 220a may be formed of a light-shielding material that absorbs or reflects light. Examples of such materials include (1) dark colored pigments or dyes, such as black or gray pigments or dyes, (2) metals, such as aluminum, silver, (3) dark colored metal oxides, and (4) dark colored pigments. or the aforementioned polymers containing dyes.

이러한 마이크로 루버 필름(200a)는 그 두께(a)와 투광부(210a)의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness (a) of the microlouver film 200a and the length of the light transmitting portion 210a satisfy the following [Conditional Expression 2].

[조건식 2][conditional expression 2]

Figure 112018025720346-pat00011
Figure 112018025720346-pat00011

여기서, a 는 마이크로 루버 필름의 두께, b는 투광부의 길이를 의미한다.Here, a is the thickness of the microlouver film, and b is the length of the light-transmitting part.

이하에서는 [조건식 2]가 도출된 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, the process of deriving [Conditional Expression 2] will be described.

도 6에 도시된 마이크로 루버 필름이 회절광학소자 측에 배치되어 있는 구조를 통해 광 투과가 가능한 영역은 투광부(210a)가 위치하는 영역이며, 투광부(210a)를 통해 광 투과가 가능한 임계 입사각(θi)은 다음의 수학식 3과 같다.Through the structure in which the micro-louver film shown in FIG. 6 is disposed on the side of the diffractive optical element, the area where light transmission is possible is the area where the light transmission unit 210a is located, and the critical incident angle where light transmission is possible through the light transmission unit 210a. (θ i ) is equal to Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112018025720346-pat00012
Figure 112018025720346-pat00012

한편, 전술한 바와 같이, 저감층(200)은 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키는 것이 바람직하기 때문에, [조선식 1] 및 [수학식 3]을 조합하여 마이크로 루버 필름(200a)의 두께(a) 및 투광부(210a)의 길이(b) 조건은 [조건식 2]와 같이 도출될 수 있다.On the other hand, as described above, since it is desirable for the reduction layer 200 to reduce the rate at which external light in the reference wavelength range that is incident at an angle greater than the reference incident angle determined by [Conditional Expression 1] reaches the reference position, [Chosun Equation 1 ] and [Equation 3], the conditions for the thickness (a) of the micro louver film 200a and the length (b) of the light transmitting part 210a may be derived as in [Conditional Expression 2].

아울러, 일 예로 도출된 기준 입사각 θ 약 41.6˚ 이상의 각도로 입사되는 외광의 투과율을 저감하기 위한 마이크로 루버 필름(200a)의 두께(a)에 대한 투광부(210a)의 길이(b) 비 조건은 b/a 가 0.66 이하가 되도록 함이 바람직하다.In addition, the reference angle of incidence θ derived as an example The ratio condition of the length (b) of the light emitting part 210a to the thickness (a) of the micro louver film 200a for reducing the transmittance of external light incident at an angle of about 41.6 degrees or more is such that b / a is 0.66 or less. this is preferable

도 7은 저감층의 다른 실시예로, 액정필름을 포함하는 광학필름의 모식도이다.7 is a schematic diagram of an optical film including a liquid crystal film as another embodiment of a reducing layer.

저감층의 다른 실시예는, 제1선편광자(210b), 제2선편광자(220b) 및 제1선평광자(210b)와 제2선편광자(220b) 사이에 배치되는 액정필름(230b)을 포함하는 광학필름(200b)일 수 있다.Another embodiment of the reduction layer includes a first linear polarizer 210b, a second linear polarizer 220b, and a liquid crystal film 230b disposed between the first linear polarizer 210b and the second linear polarizer 220b. It may be an optical film (200b) to do.

본 명세서에서 용어 “편광자”는 입사 광에 대하여 선택적 투과 및 차단 특성, 예를 들어 반사 또는 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미한다. 편광자는 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 차단시키는 기능을 가질 수 있다. 본 명세서에서 「선편광자」는 선택적으로 투과하는 광이 어느 하나의 방향으로 진동하는 선편광이고 선택적으로 차단하는 광이 상기 선편광의 진동 방향과 수직하는 방향으로 진동하는 선편광인 경우를 의미한다. 선 편광자의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 반사형 편광자으로서 예를 들어, DBEF(Dual Brightness Enhancement Film), 유방성 액정층(LLC층: Lyotropic Liquid Crystal) 또는 와이어 그리드 편광기(wire grid polarizer) 등을 사용할 수 있고, 흡수형 편광자으로서 예를 들어, PVA 연신 필름 등과 같은 고분자 연신 필름에 요오드를 염착한 편광자 또는 배향된 상태로 중합된 액정을 호스트로 하고, 상기 액정의 배향에 따라 배열된 이방성 염료를 게스트로 하는 게스트-호스트형 편광자를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In this specification, the term “polarizer” refers to a functional layer exhibiting selective transmission and blocking characteristics, for example, reflection or absorption characteristics, with respect to incident light. The polarizer may have, for example, a function of transmitting light vibrating in one direction from incident light vibrating in several directions and blocking light vibrating in the other direction. In this specification, "linear polarizer" means a case in which light selectively transmitted is linearly polarized light oscillating in one direction and selectively blocked light is linearly polarized light oscillating in a direction perpendicular to the oscillation direction of the linearly polarized light. The type of linear polarizer is not particularly limited, and, for example, as a reflective polarizer, for example, DBEF (Dual Brightness Enhancement Film), LLC layer (Lyotropic Liquid Crystal), or wire grid polarizer. etc. can be used, and as an absorption type polarizer, for example, a polarizer in which iodine is dyed on a polymer stretched film such as a PVA stretched film or the like, or an anisotropic polarizer in which a liquid crystal polymerized in an aligned state is used as a host and arranged according to the orientation of the liquid crystal. A guest-host type polarizer using a dye as a guest may be used, but is not limited thereto.

제1선편광자(210b) 및 제2선평광자(220b)의 흡수축은 서로 평행할 수 있다.Absorption axes of the first linear polarizer 210b and the second linear polarizer 220b may be parallel to each other.

액정필름(230b)은 내부에서, 표면에 대한 빛의 진행하는 각도에 따라 위상 지연 정도의 차이가 발생되는 구조를 가질 수 있다. 이로써, 제2선편광자(220b)를 통해 입사된 광은 선편광 상태로 액정필름(230b)을 통과하게 되는데, 광의 입사되는 각도에 따라 위상 지연 정도도 달라지고, 투과광의 선편광 상태(구체적으로는, 선편광의 진동방향)도 달라져, 제1선편광자(210b)에 도달되는 선편광의 진동 방향에 따라 투과율이 달라질 수 있으므로, 결국 제2편광자(220b)를 통해 입사된 광의 입사각에 따른 투과율 제어가 가능해진다.The liquid crystal film 230b may have a structure in which a difference in the degree of phase retardation is generated according to a propagation angle of light with respect to the surface. As a result, the light incident through the second linear polarizer 220b passes through the liquid crystal film 230b in a linearly polarized state. direction of vibration of linearly polarized light) is also changed, and transmittance may vary according to the direction of vibration of linearly polarized light reaching the first linear polarizer 210b, so that transmittance control according to the angle of incidence of light incident through the second polarizer 220b becomes possible. .

액정필름(230b)의 일 예로는, 제1선편광자(210b)의 상부에 순차로 형성되어 있는 제1 및 제2 비선형 스프레이 배향 액정필름(231b, 232b)일 수 있다.An example of the liquid crystal film 230b may be first and second nonlinear spray alignment liquid crystal films 231b and 232b sequentially formed on the first linear polarizer 210b.

액정필름(230b)의 다른 예로는, 제1선편광자(210b)의 상부에 순차로 형성되어 있고 각각 선형 스프레이 배향된 액정 화합물을 포함하는 제1 및 제2 액정필름(233b, 234b)일 수 있다.Another example of the liquid crystal film 230b may be first and second liquid crystal films 233b and 234b that are sequentially formed on the first linear polarizer 210b and each include a linear spray-aligned liquid crystal compound. .

본 명세서에서 용어 “스프레이 배향”은 액정필름 내에 존재하는 액정 화합물의 틸트각이 액정필름의 두께 방향에 따라 점진적으로 변화하는 배향 상태를 의미한다. 본 명세서에서 용어 “틸트각”은 액정 화합물의 광축과 액정필름의 표면이 이루는 최소각을 의미한다. 본 명세서에서 용어 “평균 틸트각”은 전체 액정 화합물의 틸트각의 평균치 또는 전체 액정 화합물의 배열을 평균치로 환산하였을 경우의 틸트각을 의미한다. 본 명세서에서 용어 “광축”은 액정 화합물이 막대 (rod) 모양인 경우 막대 모양의 장축 방향의 축을 의미하고, 액정 화합물이 원판 (discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향의 축을 의미한다. 따라서, 본 명세서에서 「액정필름이 스프레이 배향된 액정 화합물을 포함한다」는 것은 액정 화합물이 막대 모양인 경우 장축 방향이 액정필름의 두께 방향에 따라 점진적으로 변화하는 것을 의미하고, 혹은 액정 화합물이 원판 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향이 액정필름의 두께 방향에 따라 점진적으로 변화하는 것을 의미한다. In this specification, the term “spray alignment” refers to an alignment state in which a tilt angle of a liquid crystal compound present in a liquid crystal film gradually changes along the thickness direction of the liquid crystal film. In this specification, the term "tilt angle" refers to the minimum angle between the optical axis of the liquid crystal compound and the surface of the liquid crystal film. In the present specification, the term “average tilt angle” refers to a tilt angle obtained by converting an average value of tilt angles of all liquid crystal compounds or an average value of arrangements of all liquid crystal compounds. In the present specification, the term “optical axis” refers to an axis in the direction of the long axis of the rod shape when the liquid crystal compound is rod-shaped, and refers to an axis in the normal direction of the plane of the disk when the liquid crystal compound is discotic. Therefore, in the present specification, "the liquid crystal film includes a spray-aligned liquid crystal compound" means that when the liquid crystal compound is rod-shaped, the long axis direction gradually changes along the thickness direction of the liquid crystal film, or the liquid crystal compound is the original plate. In the case of shape, it means that the normal direction of the plane of the original plate gradually changes along the thickness direction of the liquid crystal film.

하나의 예시에서, 스프레이 배향은 예를 들어, 액정필름 내의 액정 화합물의 최소 틸트각이 약 0도 내지 20도인 범위 내이고, 최대 틸트각이 약 70도 내지 90도인 범위 내에서, 상기 틸트각이 액정필름의 두께 방향에 따라 점진적으로 변화하는 배향 상태를 의미할 수 있다. In one example, the spray alignment is, for example, within the range of about 0 to 20 degrees, the minimum tilt angle of the liquid crystal compound in the liquid crystal film, within the range of about 70 to 90 degrees, the tilt angle is the maximum tilt angle It may refer to an alignment state that gradually changes along the thickness direction of the liquid crystal film.

스프레이 배향은 선형(Linear) 스프레이 배향과 비선형(non-Linear) 스프레이 배향으로 구분될 수 있다. 본 명세서에서 용어 “선형(Linear) 스프레이 배향”은 액정필름의 두께를 x축으로 하고 해당 두께에 대응하는 로컬 틸트각(Local Tilt Angle)을 y축으로 하여 도시된 그래프가 선형 그래프를 나타내는 배향 상태, 즉 그 기울기가 상수(常數, constant)인 배향 상태를 의미한다. 하나의 예시에서, 선형 스프레이 배향은 액정필름의 전체 두께(d)에 대한 해당 두께(z)의 비(z/d)를 x축으로 하고 (즉, x= 0 내지 1.0), 해당 두께에 대응하는 로컬 틸트각을 y축으로 하되, y축에서 최소 틸트각과 최대 틸트각의 간격(b)을 x= 0 내지 1.0 범위 내의 간격(a)과 동일하게 하여, 도시된 그래프의 기울기가 x축에 따라 일정한 배향 상태, 예를 들어, 평균 기울기가(tilt factor)가 약 0.95 내지 1.05 범위 내인 배향 상태를 의미할 수 있다 (도 8의 그래프 A 참조). Spray orientation can be divided into linear spray orientation and non-linear spray orientation. In this specification, the term “linear spray orientation” refers to an alignment state in which the graph shown with the thickness of the liquid crystal film as the x-axis and the local tilt angle corresponding to the thickness as the y-axis represents a linear graph , that is, an alignment state in which the slope is constant. In one example, the linear spray orientation is the ratio (z / d) of the corresponding thickness (z) to the total thickness (d) of the liquid crystal film as the x-axis (ie, x = 0 to 1.0), corresponding to the corresponding thickness The local tilt angle to be the y-axis, but the distance (b) of the minimum tilt angle and the maximum tilt angle on the y-axis is equal to the distance (a) within the range of x = 0 to 1.0, so that the slope of the graph shown is on the x-axis Accordingly, it may mean a constant orientation state, for example, an orientation state in which an average tilt factor is in the range of about 0.95 to 1.05 (see graph A of FIG. 8).

이와 달리, 본 명세서에서 용어 ”비선형(non-linear) 스프레이 배향”은 액정필름의 두께를 x축으로 하고 해당 두께에 대응하는 로컬 틸트각을 y축으로 하여 도시된 그래프가 비선형 그래프를 나타내는 배향 상태, 즉 그 기울기가 액정필름의 두께에 따라 변화하는 배향 상태를 의미한다. 하나의 예시에서, 비선형 스프레이 배향은 액정필름의 두께에 대한 틸트각의 기울기가 점진적으로 증가하거나 또는 점진적으로 감소하는 배향 상태를 의미할 수 있다. 하나의 예시에서, 비선형 스프레이 배향은 액정필름의 전체 두께(d)에 대한 해당 두께(z)의 비(z/d)를 x축으로 하고 (즉, x= 0 내지 1.0), 해당 두께에 대응하는 로컬 틸트각을 y축으로 하되, y축에서 최소 틸트각과 최대 틸트각의 간격(b)을 x= 0 내지 1.0 범위 내의 간격(a)과 동일하게 하여, 도시된 그래프의 기울기가 x축에 따라 점진적으로 감소하되, 평균 기울기(tilt factor)가 약 0.95 미만이거나 (도 8의 그래프 B 참조) 또는 x축에 따라 점진적으로 증가하되, 평균 기울기(tilt factor)가 약 1.05 초과인 배향 상태를 의미할 수 있다 (도 8의 그래프 C 참조). In contrast, the term “non-linear spray orientation” in this specification refers to an alignment state in which the graph shown with the thickness of the liquid crystal film as the x-axis and the local tilt angle corresponding to the thickness as the y-axis represents a non-linear graph. , that is, an alignment state in which the slope changes according to the thickness of the liquid crystal film. In one example, the non-linear spray alignment may refer to an alignment state in which the slope of a tilt angle with respect to the thickness of the liquid crystal film gradually increases or decreases. In one example, the non-linear spray orientation takes the ratio (z / d) of the corresponding thickness (z) to the total thickness (d) of the liquid crystal film as the x-axis (ie, x = 0 to 1.0), corresponding to the corresponding thickness The local tilt angle to be the y-axis, but the distance (b) of the minimum tilt angle and the maximum tilt angle on the y-axis is equal to the distance (a) within the range of x = 0 to 1.0, so that the slope of the graph shown is on the x-axis It means an orientation state in which the average tilt factor is less than about 0.95 (refer to graph B of FIG. 8) or gradually increases along the x-axis but the average tilt factor is greater than about 1.05. Yes (see graph C in FIG. 8).

하나의 구체적인 예시에서, 비선형 스프레이 배향은 후술하는 바와 같이 시야각에 따른 선택적인 투과 및 차단 특성을 효과적으로 구현한다는 측면에서 상기 그래프의 기울기가 x축에 따라 점진적으로 감소하되, 평균 기울기(tilt factor)가 약 0.95 미만, 예를 들어, 약 0.9 이하, 약 0.8 이하, 약 0.7 이하가 되도록 하는 배향 상태일 수 있다. 이 경우 평균 기울기의 하한은 약 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상 또는 0.6 이상일 수 있다. In one specific example, the slope of the graph gradually decreases along the x-axis in terms of effectively implementing selective transmission and blocking characteristics according to the viewing angle, but the average slope (tilt factor) is less than about 0.95, such as about 0.9 or less, about 0.8 or less, about 0.7 or less. In this case, the lower limit of the average slope may be about 0.1 or more, 0.2 or more, 0.3 or more, 0.4 or more, 0.5 or more, or 0.6 or more.

본 명세서에서 틸트 팩터(tilt factor)에 대하여 특별한 언급이 없는 한, Axoscan((주)Axometrix사)을 이용하여 각도별 필름의 위상차를 측정하여 도출된 틸트 팩터 값을 의미할 수 있다. 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터는 스프레이 배향 액정필름의 제조 시에 공정 온도를 조절함으로써 조절될 수 있다. 하나의 예시에서, 스프레이 배향 액정필름은 공지의 스프레이 배향성 액정 조성물의 층을 경화시켜 제조될 수 있다. 상기에서 경화는 스프레이 배향성 액정 조성물의 층에 자외선을 조사함으로써 수행될 수 있고, 상기 자외선의 조사 시의 온도를 조절하는 것에 의하여 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터를 조절할 수 있다. 예를 들어, 자외선 조사 시의 온도가 높을수록 틸트 팩터가 상승하는 경향이 있다. In this specification, unless otherwise specified, the tilt factor may refer to a tilt factor value derived by measuring the phase difference of the film for each angle using Axoscan (Axometrix Co., Ltd.). The tilt factor of the spray alignment liquid crystal film may be adjusted by adjusting the process temperature during manufacture of the spray alignment liquid crystal film. In one example, the spray alignment liquid crystal film may be prepared by curing a layer of a known spray alignment liquid crystal composition. In the above, curing may be performed by irradiating the layer of the spray alignment liquid crystal composition with ultraviolet rays, and the tilt factor of the spray alignment liquid crystal film may be adjusted by adjusting the temperature during the irradiation of the ultraviolet rays. For example, the tilt factor tends to increase as the temperature at the time of ultraviolet irradiation increases.

광학필름에서 제1 및 제2 액정필름이 각각 비선형 스프레이 배향 액정필름인 경우 상기 광학필름은 시야각에 다른 선택적인 투과 및 차단 특성을 나타내는데 유리하다. 이 경우 상기 제1 및/또는 제2 액정필름의 평균 틸트각은 예를 들어 45도 내지 55도 범위내일 수 있다. 제1 및 제2 액정필름이 각각 정면에서 비선형 스프레이 배향을 구현하는 경우 경사각에서 선형 트위스티드 네마틱 필름 (Linear Twisted Nematic Film)으로 기능할 수 있으므로 시야각에 따른 선택적인 투과 특성을 나타내는 데 유리하다. 따라서, 제1 및/또는 제2 액정필름의 평균 틸트각이 상기 범위 내인 경우 시야각에 따른 선택적인 투과 특성을 나타내는 데 유리하다.In an optical film, when the first and second liquid crystal films are non-linear spray orientation liquid crystal films, the optical film is advantageous in exhibiting selective transmission and blocking characteristics different from viewing angles. In this case, the average tilt angle of the first and/or second liquid crystal film may be in the range of 45 degrees to 55 degrees, for example. When the first and second liquid crystal films implement non-linear spray orientation from the front side, they can function as a linear twisted nematic film at an inclination angle, so it is advantageous to exhibit selective transmission characteristics according to the viewing angle. Therefore, when the average tilt angle of the first and/or second liquid crystal film is within the above range, it is advantageous to exhibit selective transmission characteristics according to the viewing angle.

한편, 제1 및 제2액정필름(231b, 232b, 233b, 234b)은, 상기 [조건식 1]을 기초로, 제1선편광자(210b) 및/또는 제2선편광자(220b)와의 계면에 인접한 구역(도 7의 (b) 기준 좌우측)에서 틸트각이 0 내지 30 도, 양 액정필름(231b, 232b, 233b, 234b)과의 계면에 인접한 구역(도 7의 (b) 기준 중앙)에서 틸트각이 60 내지 90 도, 틸트 팩터는 0.7 내지 1.3, 액정필름의 두께가 0.5 내지 5 ㎛ 사이에서 선택적으로 결정 및 설계될 수 있다. 이로써, 차단층(200b)은 회절 광학소자(140) 측에 배치되어 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시킬 수 있다.Meanwhile, the first and second liquid crystal films 231b, 232b, 233b, and 234b are adjacent to the interface with the first linear polarizer 210b and/or the second linear polarizer 220b based on [Conditional Expression 1]. The tilt angle is 0 to 30 degrees in the region (left and right sides of (b) of FIG. 7), and the tilt angle is 0 to 30 degrees in the region adjacent to the interface with both liquid crystal films (231b, 232b, 233b, 234b) (center of reference of (b) of FIG. 7). An angle of 60 to 90 degrees, a tilt factor of 0.7 to 1.3, and a thickness of the liquid crystal film may be selectively determined and designed between 0.5 and 5 μm. As a result, the blocking layer 200b is disposed on the side of the diffractive optical element 140 and can reduce the rate at which external light in the reference wavelength range reaching the reference position incident at an angle equal to or greater than the reference incident angle determined by [Conditional Equation 1] can be reduced.

본 발명의 실시예에 따른 회절 도광판 모듈(1000)은 복수의 회절광학소자(120, 130, 140) 중 적어도 하나의 회절광학소자(140)가 위치하는 영역에 대응하는 광가이드부(110)의 일면(110a) 상 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 회절광학소자(140) 및 광가이드부(110)를 통해 광가이드부(110)의 일면(110a)으로부터 타면(110b) 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치(P)까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층(200)을 구비하므로, 의도치 않은 외광이 입사되어 확장 영상광에 간섭을 일으켜 함께 출사됨으로써 무지개 무늬가 생기는 등의 확장 영상광의 왜곡을 방지할 수 있는 장점이 있다.The diffraction light guide plate module 1000 according to an embodiment of the present invention is a light guide unit 110 corresponding to an area where at least one diffractive optical element 140 among a plurality of diffractive optical elements 120, 130, and 140 is located. External light of the reference wavelength band disposed in the area on one surface 110a and incident at an angle within a predetermined reference range is emitted from one surface 110a of the light guide part 110 through the diffraction optical element 140 and the light guide part 110. Since the reduction layer 200 is provided to reduce the ratio of reaching the reference position P, which is spaced toward the other surface 110b, unintentional external light is incident and interferes with the expanded image light, so that a rainbow is emitted together. There is an advantage in preventing distortion of the expanded image light, such as a pattern.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described with respect to the preferred embodiments mentioned above, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the gist of the present invention.

100 : 회절 도광판
110 : 광가이드부
120 : 입력 회절 광학소자
131 : 메인 중간 회절 광학소자
132 : 보조 중간 회절 광학소자
140 : 출력 회절 광학소자
200 : 저감층
100: diffraction light guide plate
110: light guide unit
120: input diffractive optical element
131: main intermediate diffractive optical element
132: auxiliary intermediate diffraction optical element
140: output diffraction optical element
200: reduction layer

Claims (12)

광을 안내하기 위한 광가이드부와, 상기 광가이드부의 표면 상에 배치되는 복수의 회절광학소자를 구비하는 회절도광판; 및
상기 복수의 회절광학소자 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 상기 광가이드부의 일면 측 상의 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 상기 회절광학소자 및 광가이드부를 통해 상기 광가이드부의 일면으로부터 타면 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층을 포함하고,
상기 저감층이 배치되는 회절광학소자는, 주기 d의 격자선 패턴을 가지고 상기 광가이드부의 일면 상에 배치되어 있으며,
상기 기준 위치는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측으로부터 상측을 향하는 제1방향으로 상기 회절광학소자의 하측으로부터 길이 B 만큼 이격되고, 상기 광가이드부의 일면으로부터 제1방향과 수직하며 타면 측을 향하는 제2방향으로 상기 일면에서 길이 R 만큼 이격되어 있는 위치이며,
상기 저감층은 다음의 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 상기 기준 파장대의 외광이 상기 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키기 위한, 회절도광판 모듈.
[조건식 1]
Figure 112022084057024-pat00023

여기서, θ 는 상기 기준 입사각, λ는 상기 기준 파장대의 최소파장, 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 격자선 패턴의 주기, B 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 상기 기준 위치 사이의 상기 제1방향 기준 최단거리, R 은 상기 광가이드부의 일면과 상기 기준 위치 사이의 상기 제2방향 기준 최단거리.
a diffraction guide plate having a light guide unit for guiding light and a plurality of diffraction optical elements disposed on a surface of the light guide unit; and
It is disposed in an area on one side of the light guide part corresponding to the area where at least one diffractive optical element among the plurality of diffractive optical elements is located, and external light of a reference wavelength band incident at an angle within a predetermined reference range is disposed on the diffractive optical element and A reducing layer for reducing a ratio reached to a reference position spaced apart from one surface of the light guide part toward the other surface through the light guide part,
The diffractive optical element on which the reduction layer is disposed has a grating line pattern having a period d and is disposed on one surface of the light guide unit,
The reference position is spaced apart from the lower side of the diffractive optical element by a length B in a first direction from the lower side to the upper side of the diffractive optical element on which the reduction layer is disposed, and is perpendicular to the first direction from one side of the light guide unit and is perpendicular to the first direction from the other side. It is a position spaced apart by the length R from the one surface in the second direction toward,
The reduction layer is for reducing the rate at which external light in the reference wavelength band, which is incident at an angle equal to or greater than the reference incident angle determined by the following [Conditional Expression 1], reaches the reference position.
[conditional expression 1]
Figure 112022084057024-pat00023

Here, θ is the reference angle of incidence, λ is the minimum wavelength of the reference wavelength band, is the period of the grating line pattern of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed, and B is the lower side of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed and the reference The shortest distance between positions in the first direction, R is the shortest distance between one surface of the light guide part and the reference position in the second direction.
제1항에 있어서,
상기 복수의 회절광학소자는, 광원으로부터 광을 수광하고 수광된 광이 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 수광된 광을 회절시키는 입력 회절광학소자와, 상기 입력 회절광학소자로부터 회절된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 1차원적으로 확장될 수 있도록 구성되는 중간 회절광학소자와, 상기 중간 회절광학소자로부터 확장된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 상기 광가이드로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절광학소자를 포함하며,
상기 저감층은 상기 입력 회절광학소자, 상기 중간 회절광학소자 및 상기 출력 회절광학소자 중 적어도 출력 회절광학소자 측에 배치되는, 회절도광판 모듈.
According to claim 1,
The plurality of diffraction optical elements include an input diffraction optical element that receives light from a light source and diffracts the received light so that the received light can be guided on the light guide unit, and receives the light diffracted from the input diffraction optical element. and an intermediate diffraction optical element configured to expand the received light one-dimensionally by diffraction, and configured to receive the expanded light from the intermediate diffraction optical element and output the received light from the light guide by diffraction. Including an output diffractive optical element that is,
wherein the reduction layer is disposed on a side of at least an output diffraction optical element among the input diffraction optical element, the intermediate diffraction optical element, and the output diffraction optical element.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기준 파장대는 400 nm 내지 700 nm 인, 회절도광판 모듈.
According to claim 1,
The reference wavelength range is 400 nm to 700 nm, the diffraction guide plate module.
제1항에 있어서,
상기 회절도광판 모듈은 550 nm 이상 700 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제1회절광학소자, 400 nm 이상 550 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제2회절광학소자 및 450 nm 이상 650 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제3회절광학소자 중 적어도 하나를 구비하는 회절도광판이 복수 개 적층되며,
상기 기준 입사각은 [조건식 1]에서의 d를 상기 복수의 회절도광판이 구비하는 출력 회절광학소자들의 격자선 패턴 주기 중 가장 긴 주기로 선택한 경우를 기준으로 결정되는, 회절도광판 모듈.
According to claim 1,
The diffraction guide plate module includes a first diffraction optical element separating light with a wavelength of 550 nm to 700 nm, a second diffraction optical element to separate light with a wavelength of 400 nm to 550 nm, and light with a wavelength of 450 nm to 650 nm. A plurality of diffraction guide plates having at least one of the third diffractive optical elements separating the ? are stacked,
The reference incident angle is determined based on a case where d in [Conditional Expression 1] is selected as the longest period among grating line pattern periods of output diffraction optical elements provided in the plurality of diffraction light guide plates.
제1항에 있어서,
상기 저감층은,
상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부와 차광부를 구비하는 마이크로 루버 필름을 포함하는, 회절도광판 모듈.
According to claim 1,
The reducing layer,
A diffraction guide plate module comprising a microlouver film formed elongately along a direction parallel to the first direction, and having a light transmitting part and a light blocking part which are arranged to cross each other along a direction parallel to the first direction.
제6항에 있어서,
상기 마이크로 루버 필름은, 그 두께와 상기 투광부의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는, 회절도광판 모듈:
[조건식 2]
Figure 112018025720346-pat00014

여기서, a 는 마이크로 루버 필름의 두께, b는 투광부의 길이.
According to claim 6,
In the microlouver film, the thickness and the length of the light-transmitting portion satisfy the following [Conditional Expression 2], a diffraction guide plate module:
[conditional expression 2]
Figure 112018025720346-pat00014

Here, a is the thickness of the micro-louver film, and b is the length of the light-emitting part.
제1항에 있어서,
상기 저감층은 제1선편광자; 및 상기 제1선편광자의 상부에 순차로 형성되어 있는 제1 및 제2비선형 스프레이 배향 액정필름을 포함하는 광학필름인, 회절 도광판 모듈.
According to claim 1,
The reduction layer may include a first linear polarizer; and first and second nonlinear spray alignment liquid crystal films sequentially formed on the first linear polarizer.
제8항에 있어서,
제1 또는 제2비선형 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터(tilt factor)는 0.95 미만 또는 1.05 초과인, 회절 도광판 모듈.
According to claim 8,
The first or second nonlinear spray orientation liquid crystal film has a tilt factor of less than 0.95 or greater than 1.05, the diffraction light guide plate module.
제8항에 있어서,
상기 광학필름은 상기 제2비선형 스프레이 배향 액정필름에 인접하여 배치되는 제2선편광자를 추가로 포함하는, 회절 도광판 모듈.
According to claim 8,
The optical film further comprises a second linear polarizer disposed adjacent to the second non-linear spray alignment liquid crystal film, the diffractive light guide plate module.
제1항에 있어서,
상기 저감층은 제1선편광자; 및 상기 제1선편광자의 상부에 순차로 형성되어 있고 각각 선형 스프레이 배향된 액정 화합물을 포함하는 제1 및 제2 액정필름을 포함하는 광학필름인, 회절 도광판 모듈.
According to claim 1,
The reduction layer may include a first linear polarizer; and first and second liquid crystal films sequentially formed on the first linear polarizer and each including a linear spray-aligned liquid crystal compound.
제11항에 있어서,
상기 광학필름은 상기 제2 액정필름에 인접하여 배치되는 제2선편광자를 추가로 포함하는, 회절 도광판 모듈.
According to claim 11,
The optical film further comprises a second linear polarizer disposed adjacent to the second liquid crystal film, the diffraction light guide plate module.
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