KR20160091006A - 착용형 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

착용형 디스플레이 장치의 일 실시예는, 편광판; 상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘; 상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스; 및 상기 렌즈 및 상기 프리즘 중 적어도 하나가 사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스의 내측 하면에서 상기 베이스와 결합하도록 하는 결합부를 포함할 수 있다.

Description

착용형 디스플레이 장치{WEARABLE DISPLAY APPARATUS}

실시예는, 광이 통과하는 구성품들이 흔들림에 의해 상기 광이 왜곡되지 않도록 서로 견고하게 결합하는 구조의 착용형 디스플레이 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

HMD(Head Mounted Display) 등의 착용형 디스플레이 장치는 비행기의 고도, 속도 등의 비행 정보를 조종사가 알 수 있게 하기 위해 탄생한 장치이다. 일반 상업용 제품은 1990년대에 개발되었으며, 1997년 이후로 상용화 제품이 나오면서 많은 주목을 받고 있다.

착용형 디스플레이 장치는 안경처럼 머리에 착용하여 사용자의 눈의 전방에 대형화된 영상이 놓이고, 이를 사용자가 볼 수 있도록 한 장치로서 여기에 사용되는 디스플레이는 1인치 이하의 크기를 가지는 것이 일반적이며 고급 광학 기술이 적용되어 약 100배에 가까운 확대화면을 볼 수 있다.

착용형 디스플레이 장치와 같은 주변기기의 기술 개발 및 상용화로 웨어러블(wearable) 컴퓨팅 산업의 성장도 기대되고 있다. 현재까지의 착용형 디스플레이 장치는 주로 영화나 게임을 즐기기 위해 개발되었지만 최근에는 컴퓨터 시스템의 고성능화, 소형화, LCD, LED 등으로 대표되는 디스플레이 장치 및 영상 통신 기술의 급속한 발전으로 웨어러블 모니터로서의 연구 개발이 이루어지고 있으며 상용화된 제품도 출시되었다.

착용형 디스플레이 장치 시장은 과거 상대적으로 높은 가격으로 인해 시장에서 많은 어려움을 겪었으나 웨어러블 컴퓨터 산업에 편승해 시장이 크게 성장할 것으로 기대된다. 착용형 디스플레이 장치는 산업현장, 자동차, 항공기, 선박 등 대형기기의 정비 현장, 물류 창고 등은 물론 자동차 경주와 같은 스포츠 엔터테인먼트 분야로까지 확장될 것으로 기대된다.

특히, 프로세서 및 소프트웨어 기술의 발전은 컴퓨팅 장치의 소형화를 가능하게 하고 있으며, 착용형 디스플레이 장치는 단순히 영상을 디스플레이해주는 장치에 그치지 않고 스마트폰과 같은 개인용 컴퓨팅 장치로 발전될 것으로 예상되고 있다.

착용형 디스플레이 장치에 있어서, 사용자의 안구에 도달하는 광은 소정의 경로를 형성하는데, 이러한 광경로를 안정적으로 유지하는 것이 제품의 성능에 큰 영향을 미친다.

착용형 디스플레이 장치에서 각 구성품들이 서로 결합한 경우, 광이 통과하는 구성품들은 흔들림에 의해 상기 광이 왜곡되지 않도록 서로 견고하게 결합할 필요가 있다.

따라서, 실시예는, 광이 통과하는 구성품들이 흔들림에 의해 상기 광이 왜곡되지 않도록 서로 견고하게 결합하는 구조의 착용형 디스플레이 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

착용형 디스플레이 장치의 일 실시예는, 편광판; 상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘; 상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스; 및 상기 렌즈 및 상기 프리즘 중 적어도 하나가 사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스의 내측 하면에서 상기 베이스와 결합하도록 하는 결합부를 포함할 수 있다.

상기 결합부는, 돌출형성되는 보스와, 상기 보스에 대응되는 위치에 형성되어 상기 보스가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 것일 수 있다.

상기 복수의 보스 중 적어도 일부는 단면의 면적이 서로 다르게 형성되고, 상기 복수의 삽입홈의 단면은 각각 상기 보스의 단면의 면적의 크기에 대응하거나 큰 면적을 가지도록 형성되는 것일 수 있다.

상기 보스는 상기 삽입홈에 접착제로 고정되는 것일 수 있다.

상기 보스는 상기 베이스의 내측 하면에 형성되고, 상기 삽입홈은 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에 형성되는 것일 수 있다.

상기 보스는 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에 형성되고, 상기 삽입홈은 상기 베이스의 내측 하면에 형성되는 것일 수 있다.

상기 보스는 상기 베이스, 상기 렌즈 또는 상기 프리즘에 일체로 형성되는 것일 수 있다.

상기 보스는 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형상으로 구비되고, 상기 삽입홈은 상기 보스 각각의 형상에 대응하는 형상으로 구비되는 것일 수 있다.

착용형 디스플레이 장치의 다른 실시예는, 편광판; 상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘; 상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스를 포함하고, 사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스의 내측 하면에는 상기 렌즈 또는 상기 프리즘과 결합을 위한 보스가 형성되며, 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 상기 보스와 대응되는 부위에는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 프리즘은, 상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 제1프리즘; 및 상기 제1프리즘의 일단과 결합하여 상기 제1프리즘을 투과한 영상을 형성하는 광을 전반사하여 사용자의 안구에 도달하게 하는 제2프리즘을 포함할 수 있다.

상기 제1프리즘에 상기 베이스에 형성되는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 것일 수 있다.

상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘은 서로 대면하는 각 단부의 가장자리 부위에서 서로 접착제에 의해 결합하는 것일 수 있다.

상기 제2프리즘은, 상기 단부의 중앙부에서 상기 전반사가 발생하는 것일 수 있다.

상기 제2프리즘은, 상기 단부의 중앙부에 디스플레이 스크린이 형성되는 것일 수 있다.

상기 보스는, 상기 렌즈에 형성되는 삽입홈에 삽입되는 제1보스와, 상기 프리즘에 형성되는 삽입홈에 삽입되는 제2보스를 포함하고, 상기 제1보스와 제2보스는 각각 복수로 구비되는 것일 수 있다.

상기 보스는 상기 삽입홈에 억지 끼워맞춤 방식으로 삽입되어 고정되는 것일 수 있다.

착용형 디스플레이 장치의 또 다른 실시예는, 편광판; 상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈; 상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘; 상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스를 포함하고, 사용자의 시선방향으로 보아 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에는 상기 베이스와 결합을 위한 보스가 형성되며, 상기 베이스의 내측 하면에서 상기 보스와 대응되는 부위에는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 보스는 상기 렌즈에 형성되는 제3보스와 상기 프리즘에 형성되는 제4보스를 포함하고, 상기 제3보스와 상기 제4보스는 각각 복수로 구비되는 것일 수 있다.

실시예에서, 렌즈의 하면, 프리즘의 하면, 베이스의 내측 하면에 보스와 이에 대향 하도록 배치되는 삽입홈을 형성하여 서로 결합하고, 상기 보스와 삽입홈을 복수로 형성하여 렌즈와 베이스 간 결합 및 프리즘과 베이스 간 견고하게 결합할 수 있다.

또한, 상기 렌즈 또는 프리즘과 베이스 간 견고한 결합으로 인해 렌즈와 프리즘의 흔들림을 억제하여 착용형 디스플레이 장치에서 구현되는 화상의 해상도 및 화질을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 베이스의 내측 측면이 아닌 내측 하면에 상기 렌즈 및 프리즘이 고정되므로 베이스의 내측 측면에 렌즈, 프리즘의 결합을 위한 별도의 구조를 형성할 필요가 없어 착용형 디스플레이 장치를 전체적으로 슬림한 형상으로 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 영상을 형성하는 광의 경로를 나타낸 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 보스와 삽입홈을 나타낸 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 보스가 베이스에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 삽입홈이 베이스에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 삽입홈이 렌즈의 하면에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 보스가 렌즈의 하면에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 삽입홈이 제1프리즘의 하면에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 보스가 제1프리즘의 하면에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 스크린이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 실시예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시예의 범위를 한정하는 것이 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

또한, 이하에서 이용되는 "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.

또한, 도면에서는 직교 좌표계(x, y, z)를 사용할 수 있다. 도면에서 x축과 y축은 광축에 대하여 수직한 평면을 의미하는 것으로 편의상 광축 방향(z축 방향)은 제1방향, x축 방향은 제2방향, y축 방향은 제3방향이라고 지칭할 수 있다.

실시예의 착용형 디스플레이 장치는 인간의 신체 중 안경처럼 착용이 가능하고, 외부의 장치로부터 전송받는 영상을 인간이 장소에 비교적 제한 없이 볼 수 있는 장치이다. 영상을 전송하는 소스가 되는 장치는 스마트폰 기타 모바일 기기 등이 될 수 있으며, 상기 착용형 디스플레이 장치와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

이때, 실시예의 착용형 디스플레이 장치를 착용하기 위해 안경에 탈착식으로 결합하거나, 안경처럼 사용자가 착용할 수 있도록 하는 별도의 착용기구가 결합할 수도 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치를 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치를 나타낸 분해 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 착용형 디스플레이 장치에서 영상을 형성하는 광의 광경로를 나타낸 평면도이다.

실시예의 착용형 디스플레이 장치는 광원부(10), 도광부(11), 빔분사부(12), 디스플레이부(13), 편광판(14), 렌즈(15), 제1프리즘(16), 제2프리즘(17)을 포함할 수 있다.

또한, 실시예의 착용형 디스플레이 장치는 상기의 각 구성 하나의 묶음으로 결합하기 위해 베이스(18), 커버부재(19), 체결부(22)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예의 착용형 디스플레이 장치는 외부의 장치와 전기적으로 연결하고, 상기 외부의 장치로부터 재생할 영상을 전송받을 수 있도록 인쇄회로기판(20), 커넥터(21)를 포함할 수 있다.

광원부(10)는 인쇄회로기판(20)과 전기적으로 연결되고, 상기 인쇄회로기판(20)을 통해 외부장치로부터 전송받은 재생의 대상인 영상을 최초로 광의 형태로 조사하는 역할을 한다. 광원부(10)는 광을 조사하는 장치로 다양한 것으로 구성할 수 있고, 예를 들어 내구성이 뛰어나고, 발열이 적으며, 크기가 작은 LED를 사용하여 구성할 수 있다.

도광부(11)는 상기 광원부(10)로부터 조사되는 영상을 빔분사부(12)로 향하도록 광경로를 조절하는 역할을 할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 도광부(11)를 중심으로 보면 광원부(10)와 빔분사부(12)는 서로 대략적으로 직각방향으로 위치한다. 따라서, 광원부(10)로부터 조사되는 영상을 형성하는 광이 빔분사부(12)로 향하도록 하기 위해, 도광부(11)는 그 내부의 적절한 위치에 적절한 각도로 구비되는 복수의 격자가 형성될 수 있다.

또한, 상기 도광부(11)는 상기 격자가 형성됨으로 인해 광원부(10)로부터 조사되는 광을 빔분사부(12)에 균일하게 분포시키는 역할을 할 수 있다. 따라서 도광부(11)로부터 균일하게 조사되는 광은 상기 도광부(11)와 인접한 상기 빔분사부(12)의 면에 균일하게 입사될 수 있다.

빔분사부(12)는 상기 도광부(11)로부터 입사되는 광을 상기 디스플레이부(13)에 조사하고, 상기 디스플레이부(13)에서 사용자가 육안으로 구체적으로 볼 수 있도록 재생되는 영상을 다시 받아 렌즈(15)로 조사하는 역할을 할 수 있다.

즉, 상기 빔분사부(12)는 상기 디스플레이부(13)로 광을 전송하거나 상기 디스플레이부(13)로부터 재생된 영상을 형성하는 광을 전송받고, 상기 디스플레이부(13)로부터 전송받는 상기 재생된 영상을 형성하는 광의 경로를 조절할 수 있다.

이러한 광경로를 형성하기 위해 빔분사부(12)는 예를 들어 분극 빔분사기(PBS, Polarizing Beam Splitter)로 형성될 수 있다. 상기 분극 빔분사기는 복수의 격자를 결합하여 형성하고, 각 격자에는 광을 반사 및/또는 회절시킬 수 있는 코팅층(100)을 형성하여 제작할 수 있다.

디스플레이부(13)는 상기 빔분사부(12)로부터 입사되는 광을 사용자가 육안으로 그 형체를 구체적으로 감지할 수 있는 영상으로 재생하는 역할을 한다. 상기 디스플레이부(13)는 예를 들어, 재생된 영상을 다시 빔분사부(12)로 조사하는 반사형 디스플레이가 사용될 수 있다.

이러한 반사형 디스플레이는 예를 들어, Lcos 방식이 있다. Lcos 방식은 반사형 디스플레이로서 입사되는 광을 반사시켜 영상를 재생하는 방식이다. Lcos 방식에서 디스플레이 소자로는 실리콘 기판을 주로 사용하며 소형의 디스플레이 화면에 고해상도의 이미지 표시가 가능하다.

편광판(14)은 상기 디스플레이부(13)로부터 입사되는 영상을 형성하는 광을 편광시키는 역할을 할 수 있다. 편광판(14)은 입사되는 영상을 형성하는 광의 성분 중 p파의 광을 투과시키고, s파를 흡수하는 역할을 할 수 있다.

이때, p파는 광의 입사평면에 수평한 방향으로 진동하는 광파이고, s파는 광의 입사평면에 수직한 방향으로 진동하는 광파이다. 이 경우, 입사평면은 광이 입사하는 매질에서 입사파, 반사파 및 투과파가 형성하는 평면을 말한다.

상기 편광판(14)은 입사하는 광 중 p파의 광만을 투과시키므로 편광판(14)을 투과하여 렌즈(15)로 입사하는 광은 p파 성분만을 가지게 된다. 물론, 반대로 다른 종류의 편광판(14)을 사용하여 편광판(14)을 투과하여 렌즈(15)로 입사하는 광이 s파 성분만을 가지게 할 수도 있다.

이러한 편광판(14)은 입사하는 영상을 형성하는 광이 p파 성분과 s파 성분을 동시에 가짐으로 인해, p파 성분의 광과 s파 성분의 광이 서로 간섭을 일으켜 영상의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기의 도광부(11)도 상기 편광판(14)과 마찬가지로 편광의 기능을 구비하여, 광원부(10)로부터 입사하는 광을 편광시켜 p파 성분의 광과 s파 성분의 광이 서로 간섭을 일으켜 영상의 화질이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.

렌즈(15)는 상기 편광판(14)으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광을 전송받아 영상을 확대하는 역할을 할 수 있다. 즉, 편광판(14)으로부터 입사되는 광이 형성하는 영상은 크기가 매우 작아 그 영상을 사용자가 그대로 보기에는 불편하다. 따라서, 렌즈(15)는 이러한 영상을 사용자가 육안으로 보기에 적절한 크기로 확대하는 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 렌즈(15)는 입사되는 광의 색수차(chromatic aberration), 구면수차(spherical aberration) 등을 보정하는 역할을 할 수 있고, 입사하는 광을 굴절시켜 광경로를 변경할 수 있으며, 입사하는 광이 형성하는 영상의 해상도를 높일 수도 있다.

렌즈(15)를 투과하면서 확대된 영상을 형성하는 광은 제1프리즘(16)으로 입사된다. 이때, 렌즈(15)로부터 제1프리즘(16)으로 입사되는 광경로를 적절히 조절하기 위해, 필요한 경우 렌즈(15)의 일부에 굴절부를 형성할 수도 있다. 이러한 굴절부는 예를 들어 렌즈(15)의 다른 부위와 밀도가 다른 매질을 결합함으로써 형성할 수 있다.

제1프리즘(16)은 상기 렌즈(15)로부터 전송되는 영상을 사용자의 안구(E)에 도달시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해 렌즈(15)로부터 입사되는 영상을 형성하는 광은 그 경로가 적절하게 조절되어야 한다. 이러한 광경로의 조절은 제1프리즘(16)에서의 전반사 현상을 이용하고, 또한 사용자의 안구(E)에 입사하는 최종의 광경로를 조절하기 위해서는 하기에서 후술되는 반사층(200)을 상기 제1프리즘(16)에 형성할 수도 있다.

이때, 상기 렌즈(15)로부터 제1프리즘(16)을 투과하여 사용자의 안구(E)에 입사되는 영상은 허상이다. 즉, 사용자의 안구(E) 전방에 위치하는 실물의 상을 말하는 실상과 달리, 이러한 영상은 사용자의 안구(E) 전방에 위치하지 않는 디스플레이부(13)에서 재생되는 영상이 상기한 바와 같이 광경로가 조절됨으로 인해, 마치 사용자의 안구(E) 전방에 위치하는 것처럼 사용자가 시각적 인식하는 허상이다.

실시예의 착용형 디스플레이 장치에서 허상을 형성하는 광경로는 도 3에 도시된 바와 같다. 구체적으로, 먼저, 인쇄회로기판(20)에 전기적으로 연결된 광원부(10)에서 인쇄회로기판(20)을 통해 외부장치로부터 재생의 대상이 되는 영상의 정보를 받아 상기 영상을 담은 광을 도광부(11)로 조사한다. 이때, 광원부(10)로부터 조사되는 광은 RGB신호를 담은 것일 수 있다.

다음으로, 도광부(11)는 광원부(10)로부터 입사되는 광을 그 광경로를 조절하여 빔분사부(12)로 향하도록 한다. 이때, 상기 도광부(11)는 상기 격자가 형성됨으로 인해 광원부(10)로부터 조사되는 광을 빔분사부(12)에 균일하게 분포시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 도광부(11)는 편광의 기능을 구비하여, 광원부(10)로부터 입사하는 광을 편광시켜 p파 성분의 광과 s파 성분의 광이 서로 간섭을 일으켜 영상의 화질이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.

다음으로, 빔분사부(12)는 상기 도광부(11)로부터 입사되는 광을 상기 디스플레이부(13)에 조사하여, 상기 디스플레이부(13)가 입사되는 광을 사용자가 육안으로 구체적으로 인식할 수 있는 영상으로 재생할 수 있도록 한다.

다음으로, 디스플레이부(13)는 상기 빔분사부(12)로부터 입사되는 광을 구체적인 영상으로 재생하고, 재생된 영상을 형성하는 광은 다시 빔분사부(12)로 조사된다.

다음으로, 빔분사부(12)는 디스플레이부(13)로부터 입사되는 영상을 형성하는 광을 편광판(14)으로 입사시킨다. 이때, 빔분사부(12)는 상기의 다양한 광경로 조절을 위해 상기한 바와 같이, 분극 빔분사기로 형성될 수 있다.

다음으로 편광판(14)은 상기 빔분사부(12)로부터 입사되는 영상을 형성하는 광을 편광시킨다. 이때, 광은 p파 또는 s파 중 어느 하나의 파만을 투과시키고 나머지 파는 흡수하므로 편광판(14)을 투과한 광은 p파 또는 s파 중 어느 하나의 파만을 가지도록 편광된다. 이는 상기한 바와 같이, p파와 s파 서로 간 간섭으로 인한 영상의 화질저하를 방지하기 위함이다.

다음으로, 렌즈(15)는 상기 편광판(14)으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광을 전송받아 사용자가 육안으로 보기에 적절한 크기로 확대하는 역할을 한다. 이때, 상기한 바와 같이, 광경로 조절을 위해 렌즈(15)의 일부에 굴절부가 형성될 수 있고, 굴절부를 투과하는 광은 상기 제1프리즘(16)에 설정된 입사각으로 입사한다.

다음으로, 제1프리즘(16)은 상기 렌즈(15)로부터 전송되는 영상의 광경로를 조절하여 최종적으로 영상을 형성하는 광을 사용자의 안구(E)에 조사하는 역할을 할 수 있다. 이때, 광경로의 조절은 제1프리즘(16)의 전반사 현상, 제1프리즘(16)에 형성되는 반사층(200)을 이용하여 구현할 수 있다.

제2프리즘(17)은 상기 제1프리즘(16)과 결합하여 사용자의 안구(E)에 도달하는 실상의 왜곡을 줄이는 역할을 할 수 있다. 사용자는 제1프리즘(16)을 통해 상기 디스플레이부(13)에서 재생되는 영상인 허상과 함께 사용자의 안구(E) 전방에 실제하는 사물의 실상을 동시에 볼 수 있다.

그러나, 사용자의 안구(E)와 제1프리즘(16)의 단부가 인접하여 있는 경우 제1프리즘(16)의 단부의 형상으로 인해 사용자의 안구(E)에 도달하는 실상은 왜곡될 수 있다. 이는 제1프리즘(16)의 단부 형상으로 인해 실상을 보여주는 광의 굴절, 회절 등이 발생할 수 있기 때문이다.

따라서, 제1프리즘(16)의 단부에 제2프리즘(17)을 결합하여 전체 프리즘을 연장형성하면 제1프리즘(16)의 단부 형상으로 인한 실상의 왜곡현상을 줄일 수 있다.

베이스(18)는 수용공간이 형성되고, 여기에 도광부(11), 빔분사부(12), 디스플레이부(13), 편광판(14), 렌즈(15) 등을 수용하는 역할을 할 수 있다. 베이스(18)는 실시예의 여러 구성요소를 수용하므로 그 형상이 복잡하게 형성될 수 있다. 따라서 베이스(18)는 이러한 복잡한 형상으로 제작될 수 있는 방법 예를 들어, 사출성형 등으로 제작될 수 있다.

커버부재(19)는 상기 베이스(18)의 상부의 적어도 일부를 폐쇄하여 상기 베이스(18)에 수용되는 각 구성요소들이 상기 베이스(18)에 안정적으로 수용될 수 있도록 한다. 또한, 상기 커버부재(19)는 체결부(22)에 의해 상기 베이스(18)와 결합할 수 있다.

또한, 커버부재(19)의 상면에는 돌출부(171)가 형성되어 상기 돌출부(171)에 인쇄회로기판(20)에 형성되는 홈 또는 홀이 결합함으로써 상기 커버부재(19)에 상기 인쇄회로기판(20)의 상부가 결합할 수 있다.

인쇄회로기판(20) 상부와 하부가 상기 베이스(18) 및 상기 커버부재(19)와 결합할 수 있고, 상기 광원부(10) 및 상기 디스플레이부(13)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로 인해 인쇄회로기판(20)은 광원부(10)에 재생의 대상인 영상신호를 전송할 수 있고, 광원부(10)와 디스플레이부(13)에 필요한 전력을 공급할 수 있다.

한편, 인쇄회로기판(20)은 상부 및 하부에 홈 또는 홀이 형성될 수 있다. 따라서 커버부재(19)의 상면에 형성되는 돌출부(171)와, 베이스(18)의 하부에 형성되는 돌출부(171)에 각각 인쇄회로기판(20)의 상부 및 하부가 결합할 수 있다.

커넥터(21)는 상기 인쇄회로기판(20)과 외부장치를 연결하는 역할을 할 수 있다. 이때, 외부장치는 실시예의 착용형 디스플레이 장치를 제어하는 제어장치, 재생할 영상을 수록하는 저장장치, 스마트폰 등의 모바일 기기와 착용형 디스플레이 장치를 서로 연동시킬 수 있는 통신장치 등으로 구성될 수 있다.

체결부(22)는 커버부재(19)와 베이스(18)를 서로 결합시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 체결부(22)는 상기 커버부재(19)와 상기 베이스(18) 각각에 형성되는 홀 또는 홈에 삽입되어 상기 커버부재(19)와 상기 베이스(18)를 탈착식으로 결합할 수 있는 것이라면 어느 것을 사용해도 무방하다. 예를 들어 볼트, 나사못, 결합핀 등을 체결부(22)로 사용할 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 보스(100)와 삽입홈(200)을 나타낸 평면도이다. 실시예의 착용형 디스플레이 장치는 결합부를 포함할 수 있다. 결합부는 상기 렌즈(15) 및 상기 프리즘 중 적어도 하나가 사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에서 상기 베이스(18)와 결합하도록 하는 역할을 할 수 있다.

상기한 바와 같이, 프리즘은 제1프리즘(16)과 제2프리즘(17)을 포함할 수 있고, 실시예에서는 상기 베이스(18)와 결합하는 프리즘은 제1프리즘(16)일 수 있다.

상기 결합부는, 돌출형성되는 보스(100)와, 상기 보스(100)에 대응되는 위치에 형성되어 상기 보스(100)가 삽입되는 삽입홈(200)을 포함할 수 있다. 상기 보스(100)는 복수로 구비되고, 상기 삽입홈(200)은 상기 보스(100)의 개수와 동일한 개수로 구비될 수 있다.

상기 보스(100)는 작업의 용이성, 견고한 결합의 필요성을 고려하면, 상기 베이스(18), 상기 렌즈(15) 또는 상기 프리즘에 일체로 형성되는 것이 적절하다. 사출성형 등의 방법을 통해 상기 보스(100)는 상기 베이스(18), 상기 렌즈(15) 또는 상기 프리즘에 일체로 형성될 수 있다.

이때, 상기 복수의 보스(100) 중 적어도 일부는 단면의 면적이 서로 다르게 형성되고, 상기 복수의 삽입홈(200)의 단면은 각각 상기 보스(100)의 단면의 면적의 크기에 대응하거나, 큰 면적을 가지도록 형성될 수 있다.

보스(100)는 상기 렌즈(15) 또는 프리즘과 베이스(18) 사이의 결합력을 향상시키고 흔들림을 방지하기 위해 그 단면의 면적을 크게 형성하는 것이 적절하지만, 렌즈(15) 또는 프리즘과 베이스(18)의 구조에 따라 상기 단면의 면적의 크기는 적절하게 조절될 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 프리즘 또는 렌즈(15)가 베이스(18)와 결합하는 부위의 표면적이 큰 부분에서는 상기 보스(100)의 단면의 면적을 크게 형성하고, 상기 결합하는 부위의 표면적이 작은 부분에서는 상기 보스(100)의 단면적의 면적을 상대적으로 작게 형성할 수 있다.

한편, 도 4에서는 보스(100)가 프리즘이 결합하는 부위에 2개, 렌즈(15)가 결합하는 부위에 2개 총 4개가 형성되었지만 이에 한정되지 않으며, 상기 각각의 부위에 3개 이상이 형성될 수도 있고, 삽입홈(200)의 개수도 상기 보스(100)의 개수에 대응하여 상기 각각의 부위에 3개 이상이 형성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 각각의 부위에 2개의 보스(100) 또는 삽입홈(200)이 형성되는 구조를 예를 들어 설명한다.

이때, 상기 보스(100)는 상기 삽입홈(200)에 예를 들어, 억지 끼워맞춤 방식으로 삽입될 수 있다. 이러한 억지 끼워맞춤에 의해 상기 프리즘 또는 상기 렌즈(15)가 상기 베이스(18)와 견고하게 결합할 수 있다.

한편, 상기 보스(100)는 상기 삽입홈(200)에 접착제로 고정되어 상기 프리즘 또는 상기 렌즈(15)가 상기 베이스(18)와 더욱 견고하게 결합할 수 있다. 이때, 접착제는 다양한 특성의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 에폭시, 열 경화성 접착제, 광 경화성 접착제 등을 사용할 수 있고, 광 경화성 접착제의 경우 UV 경화성 접착제를 사용할 수도 있다.

또한, 도 4에서는 상기 보스(100)의 단면이 원형으로 형성되었으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 보스(100)는 단면이 원형, 타원형, 다각형 기타 다양한 형상으로 구비될 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 보스(100)가 베이스(18)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보스(100)는 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 형성될 수 있다. 이때, 상기 삽입홈(200)은 상기 렌즈(15) 또는 상기 프리즘의 하면에 상기 베이스(18)의 보스(100)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 보스(100)는 상기 렌즈(15)에 형성되는 삽입홈(200)에 삽입되는 제1보스(110)와, 상기 제1프리즘(16)에 형성되는 삽입홈(200)에 삽입되는 제2보스(120)를 포함하고, 상기 제1보스(110)와 제2보스(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 각각 복수로 구비될 수 있다.

이때, 예를 들어, 복수의 상기 제1보스(110)는, 상기 제1프리즘(16)이 상기 베이스(18)와 결합하여 고정되는 경우 상기 제1프리즘(16)이 상기 베이스(18)에 대하여 흔들림을 최소화할 수 있도록, 서로 적절한 이격거리를 두고 배치되는 것이 적절하다. 이러한 이격거리는 상기 제1보스(110)의 개수, 각각의 단면면적 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.

또한, 상기 제1보스(110)들의 각각의 배치위치도 상기 제1프리즘(16)이 상기 베이스(18)에 대하여 흔들림을 최소화할 수 있도록 적절히 선택할 수 있다.

한편, 상기한 제1보스(110)들에 대한 설명은 상기 제1프리즘(16)의 삽입홈(200)에 삽입되는 제2보스(120)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 삽입홈(200)이 베이스(18)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(200)은 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 형성될 수 있다. 이때, 상기 보스(100)는 상기 렌즈(15) 또는 상기 프리즘의 하면에 상기 베이스(18)의 보스(100)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 렌즈(15)의 결합위치에 형성되는 상기 삽입홈(200)에는 상기 렌즈(15)의 하면(151)에 형성되는 제3보스(130)(130, 도 8 참조)가 결합하고, 상기 제1프리즘(16)의 결합위치에 형성되는 상기 삽입홈(200)에는 상기 제1프리즘(16)의 하면(161)에 형성되는 제4보스(140)(140, 도 10 참조)가 결합할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 삽입홈(200)이 렌즈(15)의 하면(151)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(200)은 상기 렌즈(15)의 하면(151)에 형성될 수 있고, 상기 삽입홈(200)에 결합하는 보스(100)는 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 형성될 수 있다. 이때, 상기 보스(100)는 상기 베이스(18)의 하면(181)에 상기 렌즈(15)가 결합하는 부위에 형성되는 제1보스(110)일 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 보스(100)가 렌즈(15)의 하면(151)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈(15)의 하면(151)에는 제3보스(130)가 형성될 수 있고, 이때, 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 상기 렌즈(15)가 결합하는 부위에는 상기 제3보스(130)가 삽입되는 삽입홈(200)이 형성될 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 삽입홈(200)이 제1프리즘(16)의 하면(161)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 삽입홈(200)은 상기 제1프리즘(16)의 하면(161)에 형성될 수 있고, 상기 삽입홈(200)에 결합하는 보스(100)는 상기 베이스(18)의 하면(161)에 형성될 수 있다. 이때, 상기 보스(100)는 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 상기 제1프리즘(16)이 결합하는 부위에 형성되는 제2보스(120)일 수 있다.

특히, 상기 삽입홈(200)은 상기 제1프리즘(16) 중 상기 제1프리즘(16)이 상기 베이스(18)와 결합하는 부위의 하면(161)에 형성될 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 보스(100)가 제1프리즘(16)의 하면(161)에 형성된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1프리즘(16)의 하면(161)에는 제4보스(140)가 형성될 수 있고, 이때, 상기 베이스(18)의 내측 하면(181)에 상기 제1프리즘(16)이 결합하는 부위에는 상기 제4보스(140)가 삽입되는 삽입홈(200)이 형성될 수 있다.

특히, 상기 제4보스(140)는 상기 제1프리즘(16) 중 상기 제1프리즘(16)이 상기 베이스(18)와 결합하는 부위의 하면(161)에 형성될 수 있다.

한편, 제1보스(110)와 마찬가지로 상기 제2보스(120), 제3보스(130) 및 제4보스(140)도 복수로 구비될 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 디스플레이 스크린(S)이 형성된 모습을 나타낸 도면이다. 프리즘은 제1프리즘(16)과 제2프리즘(17)을 포함할 수 있고, 제1프리즘(16)과 제2프리즘(17)은 서로 대면하는 각 단부의 가장자리 부위에서 서로 접착제(P)에 의해 결합할 수 있다.

이때, 접착제(P)는 다양한 특성의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 에폭시, 열 경화성 접착제, 광 경화성 접착제 등을 사용할 수 있고, 광 경화성 접착제의 경우 UV 경화성 접착제를 사용할 수도 있다.

상기 제1프리즘(16)의 단부 중앙부는 상기 렌즈(15)로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 통과하는 광경로이고, 상기 제2프리즘(17)의 단부 중앙부는 상기 제1프리즘(16)으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광의 전반사가 발생하는 부위이다.

따라서, 접착제(P)는 상기한 이유로 영상을 형성하는 광에 악역향을 미치지 않도록 하기 위해 상기 제1프리즘(16)과 상기 제2프리즘(17)의 서로 대면하는 각 단부의 가장자리 부위에 도포되어 상기 제1프리즘(16)과 제2프리즘(17)을 서로 결합시키는 것이 적절하다.

상기 제2프리즘(17)의 전반사가 발생하는 상기 단부의 중앙부에는 디스플레이 스크린(S)이 형성될 수 있다. 디스플레이 스크린(S)에는 사용자가 안구(E)를 통해 볼 수 있는 영상이 구현될 수 있다.

이때, 상기 제1프리즘(16)과 제2프리즘(17)의 각각의 단부가 서로 대면하는 부위의 중앙부 사이에는 상기 제2프리즘(17)의 단부 중앙부에 전반사가 뚜렷하게 발생하여 상기 디스플레이 스크린(S)의 해상도, 화질 등을 높이기 위해 공간이 형성될 수도 있다.

실시예에서, 렌즈(15)의 하면(151), 프리즘의 하면, 베이스(18)의 내측 하면(181)에 보스(100)와 이에 대향 하도록 배치되는 삽입홈(200)을 형성하여 서로 결합하고, 상기 보스(100)와 삽입홈(200)을 복수로 형성하여 렌즈(15)와 베이스(18) 간 결합 및 프리즘과 베이스(18) 간 견고하게 결합할 수 있다.

또한, 상기 렌즈(15) 또는 프리즘과 베이스(18) 간 견고한 결합으로 인해 렌즈(15)와 프리즘의 흔들림을 억제하여 착용형 디스플레이 장치에서 구현되는 화상의 해상도 및 화질을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 베이스(18)의 내측 측면이 아닌 내측 하면(181)에 상기 렌즈(15) 및 프리즘이 고정되므로 베이스(18)의 내측 측면에 렌즈(15), 프리즘의 결합을 위한 별도의 구조를 형성할 필요가 없어 착용형 디스플레이 장치를 전체적으로 슬림한 형상으로 구현할 수 있는 효과가 있다.

실시예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시형태로 구현될 수도 있다.

14: 편광판
15: 렌즈
16: 제1프리즘
17: 제2프리즘
18: 베이스
100: 보스
110: 제1보스
120: 제2보스
130: 제3보스
140: 제4보스
151: 렌즈의 하면
161: 제1프리즘의 하면
181: 베이스의 내측 하면
200: 삽입홈

Claims (18)

1. 편광판;
   상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈;
   상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘;
   상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스; 및
   상기 렌즈 및 상기 프리즘 중 적어도 하나가 사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스의 내측 하면에서 상기 베이스와 결합하도록 하는 결합부
   를 포함하는 착용형 디스플레이 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결합부는,
   돌출형성되는 보스와, 상기 보스에 대응되는 위치에 형성되어 상기 보스가 삽입되는 삽입홈을 포함하는 착용형 디스플레이 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 보스 중 적어도 일부는 단면의 면적이 서로 다르게 형성되고, 상기 복수의 삽입홈의 단면은 각각 상기 보스의 단면의 면적의 크기에 대응하거나 큰 면적을 가지도록 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 상기 삽입홈에 접착제로 고정되는 착용형 디스플레이 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 상기 베이스의 내측 하면에 형성되고, 상기 삽입홈은 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에 형성되고, 상기 삽입홈은 상기 베이스의 내측 하면에 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 상기 베이스, 상기 렌즈 또는 상기 프리즘에 일체로 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 보스는 원형, 타원형, 다각형 중 적어도 하나의 형상으로 구비되고, 상기 삽입홈은 상기 보스 각각의 형상에 대응하는 형상으로 구비되는 착용형 디스플레이 장치.
9. 편광판;
   상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈;
   상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘;
   상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스를 포함하고,
   사용자의 시선방향으로 보아 상기 베이스의 내측 하면에는 상기 렌즈 또는 상기 프리즘과 결합을 위한 보스가 형성되며, 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 상기 보스와 대응되는 부위에는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 프리즘은,
    상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 제1프리즘; 및
    상기 제1프리즘의 일단과 결합하여 상기 제1프리즘을 투과한 영상을 형성하는 광을 전반사하여 사용자의 안구에 도달하게 하는 제2프리즘
    을 포함하는 착용형 디스플레이 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1프리즘에 상기 베이스에 형성되는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 제1프리즘과 상기 제2프리즘은 서로 대면하는 각 단부의 가장자리 부위에서 서로 접착제에 의해 결합하는 착용형 디스플레이 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2프리즘은,
    상기 단부의 중앙부에서 상기 전반사가 발생하는 착용형 디스플레이 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2프리즘은,
    상기 단부의 중앙부에 디스플레이 스크린이 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
15. 제9항에 있어서,
    상기 보스는, 상기 렌즈에 형성되는 삽입홈에 삽입되는 제1보스와, 상기 프리즘에 형성되는 삽입홈에 삽입되는 제2보스를 포함하고, 상기 제1보스와 제2보스는 각각 복수로 구비되는 착용형 디스플레이 장치.
16. 제9항에 있어서,
    상기 보스는 상기 삽입홈에 억지 끼워맞춤 방식으로 삽입되어 고정되는 착용형 디스플레이 장치.
17. 편광판;
    상기 편광판으로부터 입사하는 영상을 형성하는 광이 투과되는 렌즈;
    상기 렌즈를 투과한 영상을 형성하는 광이 입사되는 프리즘;
    상기 렌즈와 상기 프리즘이 각각 결합하는 베이스를 포함하고,
    사용자의 시선방향으로 보아 상기 렌즈 또는 상기 프리즘의 하면에는 상기 베이스와 결합을 위한 보스가 형성되며, 상기 베이스의 내측 하면에서 상기 보스와 대응되는 부위에는 상기 보스가 삽입되는 삽입홈이 형성되는 착용형 디스플레이 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 보스는 상기 렌즈에 형성되는 제3보스와 상기 프리즘에 형성되는 제4보스를 포함하고, 상기 제3보스와 상기 제4보스는 각각 복수로 구비되는 착용형 디스플레이 장치.

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