KR20020037345A - 디스플레이 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 변조 패널(2), 제 1 편광 층(5), 제 1의 1/4λ층(6), 반-투명성 반사 층(7), 렌즈(8), 제 2의 1/4λ층(11) 및 제 2 편광 층(12)을 포함하는 디스플레이 디바이스(1)에 관한 것이다. 제 1의 1/4λ층(6)은 제 1 편광 층(5)과 반-투명성 반사 층(7) 사이에 위치된다. 제 2 편광 층(12)은 반사성 편광 층이다. 디스플레이 디바이스는 홀로그램을 포함할 수 있다.

Description

디스플레이 디바이스{DISPLAY DEVICE}
그러한 디스플레이 디바이스는, 예컨대, 헤드-장착식 디스플레이 디바이스 즉 HMD(head-mounted displays)와 프로젝션 TV에 사용된다. 투과성이거나 또는 반사성인 LCD가 광 변조 패널로서 통상적으로 사용되고 있다. 반사성 LCD에 있어서, LCD는 그것이 시청되는 측면과 동일한 측면으로부터 조명을 받는다. 투과성 LCD에 있어서, LCD는 그것이 시청되는 측면이 아닌 다른 측면으로부터 조명을 받는다. 특히 HMD에 대해서, 디스플레이 디바이스는 HMD가 비교적 소형의 형태로 제공될 수 있도록 하기 위해서 가능한 한 얇아야 한다.
US-A-5,801,885호로부터 알려진 그러한 디스플레이 디바이스에서, 렌즈에는 광 변조 패널과 마주하고 있는 측면 및 광 변조 패널로부터 멀리 떨어져 있는 측면 상에 반-투명성 반사 층이 제공된다. 또한, 제 1의 1/4λ층이 광 변조 패널에 마주하고 있는 렌즈의 측면 및 광 변조 패널로부터 멀리 떨어져 있는 렌즈의 측면 상에 위치하는 반-투명성 반사 층 사이에 위치된다.
또한, US-A-5,801,885호에서 설명된 바와 같은 디스플레이 디바이스에는 적어도 제 2 렌즈가 제공된다.
광 변조 패널로부터 와서 눈에서 결상(imaged) 될 광 변조 빔은 제 1 반-투명성 반사 층을 통과하고, 제 2 반-투명성 반사 층에 의해서 제 1 반-투명성 반사 층으로 반사되며, 그런 후에 제 1 반-투명성 반사 층에 의해서 또한 반사되고, 결국에는 제 2 반-투명성 반사 층을 통과한다.
광 빔이 반-투명성 반사 층에 충돌할 때마다, 광 빔의 절반은 통과되거나 원치않는 방향으로 반사된다. 광 변조 패널과 눈 사이의 광 빔은 반-투명성 반사 층과 4번을 만나기 때문에, 광 변조 패널로부터 오는 본래 광 빔 중 (1/2)4=1/16의 광 빔만이 눈에 도달할 수 있다.
본 발명은 광 변조 패널, 제 1 편광 층, 반-투명성 반사 층, 제 1의 1/4λ층, 렌즈, 제 2의 1/4λ층 및 제 2 편광 층을 포함하는 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 개략적인 측면도.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 디바이스의 분해된 사시도.
도면에서 대응하는 구성성분들은 동일한 참조 번호로 표기되어 있다.
본 발명의 목적은 향상된 광 출력을 갖는 디스플레이 디바이스를 제공하는 것에 있는데, 상기 디스플레이 디바이스는 비교적 간단한 방식으로 경량이면서 얇은 형태로 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스에서, 이 목적은, 제 1의 1/4λ층이 제 1 편광 층과 반-투명성 반사 층 사이에 위치하는 한편 제 2 편광 층이 반사성 편광 층임으로써 달성된다.
제 2 편광 층은 반사성 편광 층이기 때문에, 광 빔의 완전 반사나 완전 통과 중 어느 하나가 이 표면상에서 발생한다. 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스에서는, 반사성 편광 층으로 인해서 단일 반-투명성 반사 층만이 필요하다. 제 1의 1/4λ층은 반사성 편광 층을 사용할 때 제 1 편광 층과 반-투명성 반사 층 사이에 위치될 것이다.
광 변조 패널로부터 오는 광 빔은 제 1 반-투명성 반사 층을 통과하고, 반사성 편광 층 상에서 반사하고, 반-투명성 반사 층 상에서 다시 반사하며, 그런 후에 제 2 반사성 편광 층을 통과한다. 이것은, 광 변조 패널로부터 오는 본래 광 빔의 (1/2)2=1/4가 눈에 도달할 수 있도록 하기 위해서 광 빔은 반-투명성 반사 층에 2번 충돌한다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 광 출력은 US-A-5,801,885호로부터 알려진 디스플레이 디바이스의 광 출력 보다 4 배나 양호하다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 실시예는 편광 층 및 1/4λ층이 평면인 것을 특징으로 한다.
편광 층 및 1/4λ층을 평면 형태로 제공함으로써, 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스는 포일(foil)로 용이하게 제작될 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 다른 실시예는 홀로그램이 렌즈의 앞에 위치하는 것을 특징으로 한다.
굴절 형태의 표면 상에서 발생하는 컬러 에러는 홀로그램을 통해서 정정될 수 있다. 그런 다음에는 더 큰 배율(magnification)이 동일한 광학적인 해상도로 획득될 수 있다.
본 발명의 이러한 양상 및 다른 양상이 이후로 설명되는 실시예로부터 자명해지고, 또한 그것과 관련하여 설명될 것이다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스(1)를 나타내는데, 상기 디스플레이 디바이스(1)에는 예컨대 반사성 LCD를 포함하는 광 변조 패널(2)이 제공된다. 광 변조 패널(2) 다음에는 연속적으로 보상 층(3), 조명 디바이스(4), 제 1 편광 층(5), 제 1의 1/4λ층(6), 반-투명성 반사 층(7), 렌즈(8), 유리판(10), 제 2의 1/4λ층(11), 반사성 편광 층(12), 유리판(13), 홀로그램(14) 및 제 3 편광 층(15)이 후속한다. 보상 층(3)은 광 변조 패널(2)의 콘트라스트를 증강시키는데 사용된다. 렌즈(8)는 비구면적이고, 광 변조 패널(2)에 마주하는 제 1 렌즈 표면(81) 및 광 변조 패널(2)로부터 멀리 떨어져 있는 제 2 렌즈 표면(82)을 구비한다. 반-투명성 반사 층(7)이 제 1 렌즈 표면(81) 상에 제공된다.
유리판(10 및 13)은 포일-형태의 1/4λ층, 반사성 편광 층(12), 홀로그램(14) 및 편광 층(5)을 지지하기 위해서 사용된다. 물론 하나의 유리판(10 또는 13)만을 사용하는 것도 가능하다.
반사성 편광 층(12)은, 예컨대, 특히 3M사에서 제작되어 "이중 광도 향상 필름(DBEF : Dual Brightness Enhancement Film)"이란 이름으로 매매되고 있는 포일일 수 있다. 유사한 반사성 편광기가 US-A-5,965,247호에 설명되어 있다.
예컨대 프레넬(Fresnel) 렌즈를 포함할 수 있는 홀로그램(14)이 굴절성 표면 상에서 발생되는 컬러 에러를 정정하는데 사용된다.
편광 층(15)은 반사성 편광 층(12) 상에서 주변 광의 반사를 억제시키기 위해 사용된다.
디스플레이 디바이스(1)는 앞서-언급된 구성성분(2 내지 15)을 수용하고 있는 하우징(16)을 또한 포함한다. 하우징(16)은 창을 구비한 뚜껑(17)를 통해 광 변조 패널(2)로부터 멀리 떨어진 측면 상에서 밀폐된다. 눈의 표면(18)은 도 1에서 우측면 상에 도시되어 있다.
디스플레이 디바이스(1)의 동작이 도 1과 관련하여 설명될 것이다.
조명 디바이스(4)는 광을 광 변조 패널(2)로 보낸다. 이 광은 광 변조 패널(2)에서 변조된 이후에 눈 표면(18) 쪽으로 반사된다. 그러한 반사성 광 빔은 참조 번호(19)로 표기되어 있다. 광 빔(19)은 LCD로부터 오고, 그 결과 이미 편광되어 있다. 상기 광 빔이 제 1의 1/4λ층(6)을 통과하였을 때, 광 빔은 원형으로 랜더링된다. 반-투명성 반사 층(7)은 제 1 렌즈 표면(81) 상에서 광 빔의 절반을 광 빔(19')와 같이 통과시킨다. 광 빔(19')은 제 2의 1/4λ층(11)을 통과하고, 반사성 편광 층(12) 상에서 반사된다. 반사된 이후에, 광 빔은 제 2의 1/4λ층(11)을 통과할 때 또다시 원형으로 랜더링된다. 이러한 광 빔은 참조 번호(19")로 표기되어 있다. 광 빔(19") 중에서, 반-투명성 반사 층(7)에 의해 반사된 일부(19'")가사용된다. 광 빔(19'")은 원형적으로 편광되고, 1/4λ층(11)을 통과할 때 선형적으로 된다. 그러나, 이러한 선형적인 편광은 이제, 렌즈(8)에 의해서 현재 증대된 이미지의 광이 눈 표면(18) 상에 광 빔(19"")으로서 입사되도록 하기 위해서 반사 편광 층(12)을 통해 송신이 이제 이루어지게 한다.
광 변조 패널(2)의 버츄얼 이미지(virtual image)가 거의 160 내지 220의 배율을 갖는 비구면 렌즈(8)를 통해서 눈 표면(18)으로부터 거의 3m 만큼 떨어져서 위치될 수 있다. 이것은, 1인치(2.54cm)의 대각선 길이를 갖는 광 변조 패널이 사용될 때 73°의 시청 각도에 대응하는 대형 시네마 스크린의 느낌효과(impression)를 제공한다.
렌즈(8)는 사출 성형(injection molding)을 통해 용이하게 제작될 수 있다. 렌즈(8)에 홀로그램(14)을 통합시키는 것이 대안적으로 가능하다. 디스플레이 디바이스(1)에는 하나의 렌즈(8)만이 제공되고 평면의 구성성분이 또한 제공되기 때문에, 디스플레이 디바이스(1)의 구조 및 구성은 비교적 간단하고, 비교적 높은 정확도로 구현될 수 있다. 특히 청색 광은 조명 디바이스(4)에 의해서 100% 편광되지 않기 때문에, 편광 층(5)이 제공된다.
반사성 편광 층은 광대역을 가지면서 높은 콘트라스트를 보장하는 선형의 편광 층인 것이 바람직하다. 만약 1/4λ층이 아닌 다른 종류의 감속 층(retardation layer)이 사용된다면, 다른 타입의 편광 층이 대안적으로 가능하다. 홀로그램이 다른 층 상에 대안적으로 제공될 수 있다.
광 변조 패널(2)로서 투과성 LCD를 사용하는 것이 대안적으로 가능하다. 투과성 LCD를 사용할 때는, 조명 디바이스(4)가 렌즈(8)로부터 멀리 떨어진 LCD의 측면 상에 위치되어야 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 광 변조 패널, 제 1 편광 층, 반-투명성 반사 층, 제 1의 1/4λ층, 렌즈, 제 2의 1/4λ층 및 제 2 편광 층을 포함하는 디스플레이 디바이스에 이용가능하다.

Claims (7)

  1. 적어도 광 변조 패널(2), 제 1 편광 층(5), 반-투명성 반사 층(7), 제 1의 1/4λ층(6), 렌즈(8), 제 2의 1/4λ층(11) 및 제 2 편광 층(12)을 포함하는 디스플레이 디바이스(1)로서,
    상기 제 1의 1/4λ층(12)과;
    상기 제 1의 1/4λ층(6)은 상기 제 1 편광 층(5)과 상기 반-투명성 반사 층(7) 사이에 위치하는 한편, 상기 제 2 편광 층(12)은 반사성 편광 층인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 편광 층(5, 12) 및 1/4λ층(6, 11)은 평면인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 홀로그램이 상기 렌즈(8) 앞에 위치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 홀로그램은 상기 반-투명성 반사 층으로부터 멀리 떨어진 측면 상에서 렌즈(8)에 통합되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 조명 디바이스(4)는 상기 광변조 패널(2)과 상기 제 1 편광 층(5) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 보상 층(3)이 상기 광 변조 패널(2)과 상기 조명 디바이스(4) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈(8)는 비구면인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스.
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