KR20180055122A

KR20180055122A - Head mount display apparatus

Info

Publication number: KR20180055122A
Application number: KR1020160152542A
Authority: KR
Inventors: 윤성복; 김대원
Original assignee: 주식회사 루멘스
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-25

Abstract

A head mount display (HMD) device is disclosed. The HMD device includes an optic member which has a front surface, a rear surface, and a plurality of lateral surfaces and includes a pinhole formed on the rear surface toward the front surface; a display unit for emitting a display image toward one of the lateral surfaces of the optic member; and a reflective member located on the pinhole and reflecting the display image, wherein the display image reflected by the reflective member passes through the pinhole and is emitted to the rear surface of the optic member. Accordingly, the present invention can provide the display image with high definition.

Description

HEAD MOUNT DISPLAY APPARATUS [0001]

본 발명은 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, 안경이나 고글 등과 같은 형태를 가지며 눈에 착용할 수 있도록 하고, 핀홀 효과를 이용하여 원거리 또는 근거리에서 동일하게 선명한 영상을 볼 수 있도록 하기 위한 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이며, 더 나아가 디스플레이부를 구현함에 있어서 마이크로 엘이디를 이용한 헤드 마운트 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a head-mounted display device, and more particularly, to a head-mounted display device having a shape such as a spectacle or a goggle and being worn on the eye, and capable of displaying a clear image at a long distance or near by using a pinhole effect And more particularly to a head-mounted display device using micro-LEDs for realizing a display unit.

근래 들어 HMD(Head Mount Display)와 관련하여 많은 연구가 이뤄지고 있다. 특히, 눈에 착용하는(아이웨어, eyewear) 디스플레이 장치는 확대된 영상을 시야에 띄우는 방식을 이용하는 디스플레이 장치로서, 눈에 착용가능한 크기의 작은 구조와 확장된 화면의 제공이라는 두 가지의 장점을 제공할 수 있다. 종래의 아이웨어 디스플레이 장치로서 마이크로 디스플레이의 구현을 위해 광신호를 프리즘에 반사시키는 방식이 많이 사용되어 왔다. 그 일 예가 KR 10-2014-0053341(2014.05.07.)에 개시되어 있다. 하지만, 상기 문헌과 같이 아이웨어 디스플레이 장치에 프리즘을 적용하는 경우, 프리즘이 차지하는 부피와 무게가 문제시되고 있다. 또한, 프리즘은 아이웨어 디스플레이 장치의 디자인을 다양하게 할 수 없도록 제한하는 원인이 되고 있다.Recently, a lot of studies have been made on HMD (Head Mount Display). Particularly, an eyewear display device is a display device using a method of displaying an enlarged image in the field of view. The display device has two advantages, namely, a small structure that can be worn on the eye and an extended screen can do. As a conventional eyewear display device, a method of reflecting an optical signal on a prism for realizing a microdisplay has been widely used. An example of this is disclosed in KR 10-2014-0053341 (May 31, 2014). However, when the prism is applied to the eyewear display device as described in the above document, the volume and weight occupied by the prism becomes a problem. In addition, the prism has been a limiting factor in the design of the eyewear display device.

뿐만 아니라, 증강 현실 시스템과 같은 응용 분야에 있어서도 보다 고화질의 다이나믹한 디지털 정보를 제공할 수 있는 안경이나 고글과 같은 웨어러블 디바이스의 수요가 증가하고 있어, 종래의 아이웨어 디스플레이 장치만으로는, 다양한 디자인이나 고화질의 다이나믹한 정보를 제공하기에는 한계가 있다.In addition, there is a growing demand for wearable devices such as glasses and goggles that can provide dynamic and high-quality digital information even in applications such as augmented reality systems. Thus, conventional eyewear display devices require various designs and high- There is a limit to providing dynamic information of the user.

WO2016/011367(2016.01.21.공개)WO2016 / 011367 (published Jan. 21, 201) KR10-2014-0053341(2014.05.07. 공개)KR10-2014-0053341 (Released on May 4, 2014) KR 10-2014-0045292(2014.04.16. 공개)KR 10-2014-0045292 (published April 16, 2014)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 안경이나 고글 등의 형태로 디자인을 다양화할 수 있으며, 소형 및 경량이면서 고화질의 디스플레이 영상을 제공할 수 있는 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a head-mounted display device capable of diversifying designs in the form of glasses or goggles, and capable of providing a small, lightweight and high-quality display image.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 전면, 후면 및 복수 개의 측면들을 가지며 상기 후면에서 상기 전면을 향해 핀홀이 형성된 옵틱부재와, 상기 옵틱부재의 측면들 중 하나를 향해 디스플레이 영상을 출사하는 디스플레이부와, 상기 핀홀 상에 위치하고 상기 디스플레이 영상을 반사시키는 반사부재를 포함하며, 상기 반사부재에 의해 반사된 디스플레이 영상은 상기 핀홀을 통과하여 상기 옵틱부재의 후면으로 출사되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a head-mounted display device including: an optic member having a front surface, a rear surface, and a plurality of side surfaces and having a pinhole extending from the rear surface toward the front surface; And a reflective member disposed on the pinhole and reflecting the display image, wherein the display image reflected by the reflective member passes through the pinhole and is emitted to the rear surface of the optic member, .

일 실시예에 따라, 상기 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 시야(view field)의 원근에 관계없이 동일한 영상이 상기 핀홀을 통하여 눈에 전달된다.According to one embodiment, the head-mounted display device transmits the same image to the eye through the pinhole irrespective of the perspective of the view field.

일 실시예에 따라, 상기 디스플레이 영상은, 상기 디스플레이부와 상기 복수 개의 측면들 중 하나 사이의 입사광과, 상기 입사광이 상기 옵틱부재의 측면들 중 하나에 의해 굴절된 후 상기 옵틱부재를 매질로 하여 진행하는 굴절광과, 상기 굴절광이 상기 반사부재에 의해 반사된 후 상기 핀홀을 통과하여 상기 옵틱부재의 후면으로 출사되는 출사광을 포함한다.According to one embodiment, the display image may include at least one of incident light between the display unit and one of the plurality of side surfaces, and the optical member after the incident light is refracted by one of the side surfaces of the optic member, And an outgoing light which is transmitted through the pinhole and emitted to the rear surface of the optical member after the refracted light is reflected by the reflecting member.

일 실시예에 따라, 상기 핀홀은 상기 옵틱부재의 중간 부분까지 형성된다.According to one embodiment, the pinhole is formed up to the middle portion of the optic member.

일 실시예에 따라, 상기 반사부재는 상기 핀홀이 형성된 상기 옵틱부재의 중간 부분에 위치한다.According to one embodiment, the reflective member is located at an intermediate portion of the optic member in which the pinhole is formed.

일 실시예에 따라, 상기 핀홀은 상기 옵틱부재의 후면에서 전면까지 관통하도록 형성된다.According to one embodiment, the pinhole is formed to penetrate from the back surface to the front surface of the optic member.

일 실시예에 따라, 상기 반사부재는 상기 핀홀 상에서 상기 옵틱부재의 중간 부분에 위치한다.According to one embodiment, the reflective member is located at an intermediate portion of the optic member on the pinhole.

일 실시예에 따라, 상기 핀홀의 단면의 직경은 0.1mm ~ 2mm이다.According to one embodiment, the diameter of the cross-section of the pinhole is 0.1 mm to 2 mm.

일 실시예에 따라, 상기 옵틱부재는 오목면(concave surface)을 갖는 제1 파트와 볼록면(convex surface)을 갖는 제2 파트를 포함하며, 상기 제1 파트의 볼록면과 상기 제2 파트의 오목면이 면접촉하고 상기 제1 파트의 볼록면과 상기 제2 파트의 오목면이 면접촉하는 경계면 상에 상기 핀홀이 형성된다.According to one embodiment, the optic member includes a first part having a concave surface and a second part having a convex surface, wherein the convex surface of the first part and the convex surface of the second part The pinhole is formed on the interface where the concave surface is in surface contact and the convex surface of the first part and the concave surface of the second part are in surface contact.

일 실시예에 따라, 상기 디스플레이부는, 2차원으로 배열된 복수 개의 제1 마이크로 엘이디들을 포함하여 제1 파장 디스플레이 영상을 발광하는 제1 엘이디 디스플레이 패널과, 2차원으로 배열된 복수 개의 제2 마이크로 엘이디들을 포함하여 제2 파장 디스플레이 영상을 발광하는 제2 엘이디 디스플레이 패널과, 2차원으로 배열된 복수 개의 제3 마이크로 엘이디들을 포함하여 제3 파장 디스플레이 영상을 발광하는 제3 엘이디 디스플레이 패널을 포함된다.According to one embodiment, the display unit includes a first LED display panel including a plurality of first microLEDs arranged in two dimensions to emit a first wavelength display image, a plurality of second microLEDs arranged in two dimensions, And a third LED display panel including a plurality of third microLEDs arranged in two dimensions to emit a third wavelength display image. The second LED display panel includes a first LED display panel and a second LED display panel.

일 실시예에 따라, 상기 디스플레이부는, 상기 제1 엘이디 디스플레이 패널, 상기 제2 엘이디 디스플레이 패널 및 상기 제3 엘이디 디스플레이 패널과 결합되는 단일 CMOS 백플레인을 더 포함하며, 상기 단일 CMOS 백플레인은 상기 제1 마이크로 엘이디들, 상기 제2 마이크로 엘이디들, 상기 제3 마이크로 엘이디들 각각을 마이크로 엘이디 단위로 개별 구동하기 위해 각 마이크로 엘이디에 대응하는 복수 개의 CMOS 셀들을 포함한다.According to one embodiment, the display further comprises a single CMOS backplane coupled with the first LED display panel, the second LED display panel and the third LED display panel, And a plurality of CMOS cells corresponding to the respective micro-LEDs for individually driving the LEDs, the second micro-LEDs, and the third micro-LEDs in units of micro-LEDs.

일 실시예에 따라, 상기 디스플레이부는, 각 마이크로 엘이디와 각 CMOS 셀이 마주하도록 배치된 상태에서, 각 마이크로 엘이디와 각 CMOS 셀을 전기적으로 연결하기 위한 범프들을 더 포함한다.According to one embodiment, the display unit further includes bumps for electrically connecting each micro-LED and each CMOS cell, with each micro-LED and each CMOS cell facing each other.

일 실시예에 따라, 상기 마이크로 엘이디는 기판상에 차례대로 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 성장시킨 후 식각되어 형성되며, 상기 마이크로 엘이디의 수직구조는, 차례대로, 기판, 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하고, 상기 제1 엘이디 디스플레이 패널, 상기 제2 엘이디 디스플레이 패널 및 상기 제3 엘이디 디스플레이 패널에서 상기 마이크로 엘이디가 형성되지 않은 부분은, 활성층 및 제2 도전형 반도체층이 제거되어 제1 도전형 반도체층이 노출된다.According to one embodiment, the micro-LED is formed by growing a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer sequentially on a substrate and then etching the micro-LED, and the vertical structure of the micro- A first conductive semiconductor layer, a first conductive semiconductor layer, an active layer, and a second conductive semiconductor layer, wherein the first LED display panel, the second LED display panel, and the third LED display panel The active layer and the second conductivity type semiconductor layer are removed to expose the first conductivity type semiconductor layer.

일 실시예에 따라, 상기 제1 엘이디 디스플레이 패널, 상기 제2 엘이디 디스플레이 패널 및 상기 제3 엘이디 디스플레이 패널 각각에서 상기 마이크로 엘이디가 형성되지 않은 부분의 제1 도전형 반도체층 상에는 제1 도전형 메탈층이 형성된다.According to one embodiment, on the first conductive type semiconductor layer of the first LED display panel, the second LED display panel, and the third LED display panel where the micro-LEDs are not formed, a first conductive type metal layer .

본 발명은 개선된 헤드 마운트 디스플레이 장치를 제공함으로써, 핀홀 효과를 이용하여 렌즈를 구현함으로써, 사람이 사물의 먼 곳을 보거나 가까운 곳을 보는 것과는 무관하게 핀홀로 들어오는 디스플레이 영상을 일정하게 시신경에 나타내므로 시야(view field)의 원근에 따라 헤드마운트 디스플레이 영상의 화질이 떨어지는 기존의 헤드 마운트 디스플레이에서의 문제점을 개선하게 되었다.The present invention provides an improved head-mounted display device, thereby realizing a lens using a pinhole effect, so that a display image coming into a pinhole is displayed constantly on the optic nerve regardless of whether a person looks at a distant object or a nearby place The problem of the conventional head-mounted display in which the image quality of the head-mounted display image deteriorates according to the perspective of the view field has been improved.

안경이나 고글 등의 형태로 디자인을 다양화할 수 있으며, 소형 및 경량이면서 고화질의 디스플레이 영상을 제공할 수 있는 효과를 갖는다.It is possible to diversify the design in the form of glasses, goggles, and the like, and it is possible to provide a small, lightweight and high-quality display image.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용되는 핀홀 효과(pin hole effect)를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 디스플레이부(20)에서 옵틱부재(10)를 통과하여 핀홀(12)을 통해 디스플레이 영상이 눈으로 출사되는 과정을 설명하기 위한 도면들로서, (a)는 F5 측으로 바라본 도면이고, (b)는 F2 측으로 바라본 도면이며,
도 4는 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구체적인 구현 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치를 고글 타입으로 구현한 예를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 옵틱부재(10)의 제작 예로서 오목면(F14)을 갖는 제1 파트(10a)와 볼록면(F24)을 갖는 제2 파트(10b)로 구분하여 제작한 후 오목면(F14)과 볼록면(F24)을 서로 맞대어 면접촉하도록 하여 제작하는 방식을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 핀홀(12)의 예들과 반사부재(14)의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, (a) 및 (b)는 핀홀이 옵틱부재의 전면에서 후면까지 관통하도록 형성된 경우이고, (c) 및 (d)는 핀홀이 옵틱부재의 중간 부분까지 형성된 경우이며, (a) 및 (c)는 반사부재가 평면으로 형성된 경우이고, (b) 및 (d)는 반사부재가 오목하게 형성된 경우이며,
도 8은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 디스플레이부(20)의 여러 가지 배치 예를 설명하기 위한 도면들로서, (a)는 옵틱부재의 우측, (b)는 옵틱부재의 좌측, (c)는 옵틱부재의 하측, 그리고 (d)는 옵틱부재의 상측에 위치한 경우이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 디스플레이부(20)의 일 예를 상세히 나타낸 도면이고,
도 10의 (a), (b) 및 (c)는 도 9의 디스플레이부(20)에서 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면들이고,
도 11은 도 10의 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널을 CMOS 패널과 결합하여 디스플레이부(20)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining a pin hole effect applied to a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention,
2 is a view for explaining a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention,
3 is a view for explaining a process in which the display image is emitted to the eye through the optic member 10 in the display unit 20 through the pinhole 12 in the head-mounted display device of FIG. 2, F5, (b) is a view from the F2 side, and
FIG. 4 is a view for explaining a specific embodiment of the head-mounted display device of FIG. 2,
FIG. 5 is a view showing an example in which the head-mounted display device of FIG. 2 is implemented in a goggle type,
6 shows an example of manufacturing the optic member 10 in the head-mounted display device of Fig. 2, in which a first part 10a having a concave surface F14 and a second part 10b having a convex surface F24 And then the concave surface F14 and the convex surface F24 are brought into contact with each other to be in surface contact with each other, and FIG.
Fig. 7 is a view for explaining examples of the pinhole 12 and examples of the reflection member 14 in the head-mounted display device of Fig. 2, in which (a) and (b) (A) and (c) show a case in which the reflecting member is formed in a plane, and (b) and (d) show a case in which In the case where the reflecting member is concave,
(A) is a right side of the optical member, (b) is a left side of the optical member, and (c) is a side view of the optical member. Fig. 8 The lower side of the optical member, and (d) the upper side of the optical member,
9 is a detailed view of an example of the display portion 20 in the head-mounted display device according to an embodiment of the present invention,
10 (a), 10 (b) and 10 (c) are views for explaining the first, second and third LED display panels in the display unit 20 of FIG. 9,
11 is a view for explaining a method of manufacturing the display portion 20 by combining the first, second and third LED display panels of FIG. 10 with a CMOS panel.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해가 쉽도록 하기 위해 간략화되고 예시되어 기술되고 있는 것임에 유의하여야 할 것이다. 또한, 이하의 설명에서 각 구성요소들, 예컨대, 옵틱부재 및 디스플레이부 등의 가로 또는 세로의 크기, 또는 두께, 크기비 등은 실제와는 다를 수 있으며, 본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 과장되게 도시되었음에 유의하여야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the accompanying drawings and the embodiments described with reference to the accompanying drawings are simplified, exemplified, and described in order to facilitate understanding of the present invention by those skilled in the art. In the following description, the horizontal or vertical size, thickness, size ratio, etc. of the respective components, for example, the optic member and the display unit may be different from the actual size, and in order to facilitate understanding of the present invention, It should be noted that FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치에 적용되는 핀홀 효과(pin hole effect)를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서는, 근시안인 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 근시안의 경우 도시된 바와 같이 정상안의 경우보다 앞쪽에 상이 맺히게 되는데, 점선으로 나타낸 바와 같이 망막에서는 ①, ②, 및 ③의 상들이 겹쳐져 흐릿하게 보이게 된다. 하지만, 도 1에서와 같이 수정체로 들어오는 빛의 일부(①, 및 ③)를 차단하고 핀홀을 통해 ②만 통과시키게 되면 선명한 상이 망막에 맺히게 되는 결과를 가져온다. 이는 핀홀에 의해 나타나게 되는 상에 대한 효과인 핀홀 효과(pin hole effect)에 따른 것이다.1 is a view for explaining a pin hole effect applied to a head-mounted display device according to an embodiment of the present invention. In Fig. 1, the case of near vision is described as an example. As shown in the case of myopia, the image is formed in the anterior side of the normal eye. As shown by the dotted line, the images of ①, ②, and ③ overlap each other and appear blurred in the retina. However, as shown in FIG. 1, when a part of light (① and ③) coming in through the lens is blocked and only ② is passed through the pinhole, a clear image is formed on the retina. This is due to the pinhole effect, which is the effect on the image displayed by the pinhole.

본 발명은 이러한 핀홀 효과를 이용하는 것으로서, 이하에서 도면들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 디스플레이부(20)에서 출력되는 디스플레이 영상이 옵틱부재(10)에 형성된 핀홀(12) 상에 위치한 반사부재(14)에 의해 반사된 후 핀홀을 통과하여 눈에 도달할 수 있도록 하여 고화질의 광을 눈으로 볼 수 있게 된다.The present invention uses this pinhole effect and as described below with reference to the drawings, a display image output from the display unit 20 is reflected by a reflection member 14 (see FIG. 1) positioned on a pinhole 12 formed in the optic member 10 ), And then passes through the pinhole to reach the eye, so that the high-quality light can be visually recognized.

명세서 내에서 디스플레이 영상을 L1(입사광), L2(굴절광) 또는 L3(출사광)으로서 각각을 하나의 직선으로만 나타내었으나, 이는 이해를 돕기 위해 대표적으로 하나의 선만을 나타낸 것으로서, 실제로는 디스플레이부(20)의 복수 개의 마이크로 엘이디들(130a, 130b, 130c ; 도 9 참조)에서 출력되는 디스플레이 영상, 즉 영상 광을 의미한다.In the specification, the display image is represented by only one straight line as L 1 (incident light), L 2 (refracted light), or L 3 (outgoing light), but this represents only one line typically for the sake of understanding. A display image, that is, an image light, output from a plurality of microLEDs 130a, 130b, and 130c (see FIG. 9)

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 디스플레이부(20)에서 옵틱부재(10)를 통과하여 핀홀(12)을 통해 디스플레이 영상이 눈으로 출사되는 과정을 설명하기 위한 도면들로서, (a)는 F5 측으로 바라본 도면이고, (b)는 F2 측으로 바라본 도면이며, 도 4는 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치의 구체적인 구현 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치를 고글 타입으로 구현한 예를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 옵틱부재(10)의 제작 예로서 오목면(F14)을 갖는 제1 파트(10a)와 볼록면(F24)을 갖는 제2 파트(10b)로 구분하여 제작한 후 오목면(F14)과 볼록면(F24)을 서로 맞대어 면접촉되게 제작하는 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 핀홀(12)의 예들과 반사부재(14)의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, (a) 및 (b)는 핀홀이 옵틱부재의 전면에서 후면까지 관통하도록 형성된 경우이고, (c) 및 (d)는 핀홀이 옵틱부재의 중간 부분까지 형성된 경우이며, (a) 및 (c)는 반사부재가 평면으로 형성된 경우이고, (b) 및 (d)는 반사부재가 오목하게 형성된 경우이며, 도 8은 도 2의 헤드 마운트 디스플레이 장치에서 디스플레이부(20)의 여러 가지 배치 예를 설명하기 위한 도면들로서, (a)는 옵틱부재의 우측, (b)는 옵틱부재의 좌측, (c)는 옵틱부재의 하측, 그리고 (d)는 옵틱부재의 상측에 위치한 경우이다.FIG. 2 is a view for explaining a head mount display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the head mount display device of FIG. (B) is a view from the F2 side, and Fig. 4 is a cross-sectional view of the head-mounted display device of Fig. 2, FIG. 5 is a view showing an example in which the head-mounted display device of FIG. 2 is implemented in a goggle type, FIG. 6 is a view showing an example of manufacturing the optic member 10 in the head- A first part 10a having a concave surface F14 and a second part 10b having a convex surface F24 are separately manufactured and then the concave surface F14 and the convex surface F24 are brought into contact with each other, Make-up 7 is a view for explaining examples of the pinhole 12 and the reflective member 14 in the head-mounted display device of FIG. 2, wherein (a) and (b) (C) and (d) show a case where the pinhole is formed up to the middle portion of the optic member, (a) and (c) show the case where the reflecting member is formed in a plane, (b) and (d) show a case in which the reflecting member is concave. FIG. 8 is a view for explaining various arrangements of the display unit 20 in the head-mounted display device of FIG. (B) is the left side of the optical member, (c) is the lower side of the optical member, and (d) is the upper side of the optical member.

우선, 도 2를 참조하면, 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 옵틱부재(10), 디스플레이부(20), 반사부재(14)를 포함한다.2, a head-mounted display device according to the present invention includes an optic member 10, a display portion 20, and a reflective member 14. As shown in Fig.

옵틱부재(10)는 전면(F1), 후면(F2) 및 복수 개의 측면들(F3, F4, F5, F6)을 갖는다. 그리고, 옵틱부재(10)에는 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서 전면(F1)을 향해 핀홀(pin hole)(12)이 형성되어 있다. 상기 헤드 마운트 디스플레이 장치를 눈에 착용한 상태를 가정하면, 전면(F1)은 옵틱부재(10)의 바깥쪽 면, 즉, 눈(1)과 마주하지 않는 면이고, 후면(F2)은 옵틱부재(10)의 안쪽 면, 즉 눈(1)과 마주하는 면이 된다. 옵틱부재(10)의 재료로서, 유리, 폴리카보네이트 및 아크릴 등이 사용될 수 있으나, 이러한 재료로 한정되는 것은 아니다.The optic member 10 has a front surface F1, a rear surface F2 and a plurality of side surfaces F3, F4, F5 and F6. A pin hole 12 is formed in the optic member 10 from the rear surface F2 of the optic member 10 toward the front surface F1. Assuming that the head mount display device is worn on the eye, the front face F1 is the outer face of the optic member 10, that is, the face not facing the eye 1, and the rear face F2 is the outer face of the optic member 10, I.e., the surface facing the eye 1, as shown in Fig. As the material of the optic member 10, glass, polycarbonate, acrylic, or the like may be used, but the material is not limited thereto.

핀홀(12)의 단면은 원형이며, 단면의 직경은 대체로 0.1mm ~ 2mm일 수 있다. 핀홀(12)은 옵틱부재(10)의 중간 부분까지 형성될 수도 있고, 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서 전면(F1)까지 관통하도록 형성될 수 있다. 도 2는 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서 전면(F1)까지 핀홀(12)이 관통하도록 형성된 예이다. 옵틱부재(10) 내에서 핀홀(12)과 반사부재(14) 간의 관계는 도 7에 도시되어 있으며, 이하에서 설명된다.The cross section of the pinhole 12 is circular, and the diameter of the cross section may be approximately 0.1 mm to 2 mm. The pinhole 12 may be formed up to the middle portion of the optic member 10 and may be formed to penetrate from the rear surface F2 to the front surface F1 of the optic member 10. [ 2 is an example in which the pinhole 12 penetrates from the rear surface F2 to the front surface F1 of the optic member 10. As shown in Fig. The relationship between the pinhole 12 and the reflective member 14 in the optic member 10 is shown in Figure 7 and is described below.

반사부재(14)는 핀홀(12) 상에 위치하여 디스플레이 영상을 반사시키는 역할을 하며, 반사부재(14)에 의해 반사된 디스플레이 영상은 핀홀(12)을 통과하여 옵틱부재(10)의 후면(F2)으로 출사되어 눈(1)에 도달된다.The reflective member 14 is positioned on the pinhole 12 to reflect the display image and the display image reflected by the reflective member 14 passes through the pinhole 12 and is incident on the rear surface of the optic member 10 F2 and reaches the eyes 1. [

반사부재(14)의 단면과 위치, 그리고 반사부재(14)와 핀홀(12) 간의 관계를 우선 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7의 (a)는 핀홀(12)이 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서 전면(F1)까지 관통하여 형성되고 반사부재(14)가 평면으로 형성된 경우이다. (b)는 (a)와 마찬가지로 핀홀(12)은 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서 전면(F1)까지 관통하여 형성되나, 반사부재(14)가 오목거울 형상으로 형성된 경우이다. (c)는 핀홀(12)이 옵틱부재(10)의 중간 부분까지만 형성되고 반사부재(14)가 평면으로 형성된 경우이다. (d)는 (c)와 마찬가지로 핀홀(12)이 옵틱부재(10)의 중간 부분까지만 형성되나, 반사부재(14)가 오목거울 형상으로 형성된 경우이다. 반사부재(14)의 형상은 (a) 내지 (d)에 예시된 것에 국한되지 않고, 고화질의 영상을 눈으로 볼 수 있도록 하기에 유리한 구조라면 얼마든지 다른 구조로의 변형도 가능하다. 그리고, (c) 및 (d)와 같이 핀홀(12)이 옵틱부재(10)의 중간 부분까지만 형성되는 경우, 반사부재(14)는 핀홀(12)이 형성된 중간 부분, 즉 핀홀(12)의 시작 지점에 위치한다. 이와는 달리, (a) 및 (b)와 같이 핀홀(12)이 옵틱부재(10)의 후면(F2)에서부터 전면(F1)까지 관통하도록 형성된 경우에도 반사부재(14)는 옵틱부재(10)의 중간 부분에 위치하기는 하지만, 핀홀(12)의 중간 지점에 위치한다.The relationship between the cross section and the position of the reflecting member 14 and the relationship between the reflecting member 14 and the pinhole 12 will first be described with reference to FIG. 7A shows a case where the pinhole 12 is formed to penetrate from the rear face F2 to the front face F1 of the optic member 10 and the reflecting member 14 is formed in a plane. the pinhole 12 is formed to penetrate from the rear face F2 to the front face F1 of the optic member 10 as in the case of FIG. (c) shows a case in which the pinhole 12 is formed only up to the middle portion of the optic member 10 and the reflecting member 14 is formed in a plane. (d) shows a case where the pinhole 12 is formed only up to the middle portion of the optic member 10 as in (c), but the reflecting member 14 is formed as a concave mirror. The shape of the reflecting member 14 is not limited to those illustrated in (a) to (d), and can be modified into any other structure as long as it is advantageous to allow a high-quality image to be visually seen. When the pinhole 12 is formed only up to the middle portion of the optic member 10 as shown in FIGS. 7C and 7D, the reflective member 14 is located at the intermediate portion where the pinhole 12 is formed, It is located at the starting point. Alternatively, the reflective member 14 may be formed to extend from the rear surface F2 of the optic member 10 to the front surface F1, as shown in FIGS. 5A and 5B, But located at the middle point of the pinhole 12. [

디스플레이부(20)는 옵틱부재(10) 측으로 디스플레이 영상을 출사하기 위한 구성요소로서, 복수 개의 마이크로 엘이디들(130a, 130b, 130c; 도 9 참조)을 포함한다. 디스플레이부(20)는 옵틱부재(10)의 여러 측면들(F3, F4, F5, F6) 중 하나에 대향되게 배치되어, 디스플레이부(20) 측으로 디스플레이 영상을 출사한다. 그리고, 디스플레이부(20)에 포함된 복수 개의 마이크로 엘이디들(130a, 130b, 130c; 도 9 참조)에서 출력되는 디스플레이 영상은 옵틱부재(10)를 매질로 하여 진행되어 반사부재(14)에 의해 반사된 후 핀홀(12)을 통과하여 후면(F2)의 전방으로 출력되어, 눈(1)에 이르게 된다. 디스플레이부(20)의 구체적인 예는 이후 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명된다.The display unit 20 includes a plurality of micro LEDs 130a, 130b, and 130c (see FIG. 9) as components for emitting a display image to the optic member 10 side. The display unit 20 is arranged to face one of the various sides F3, F4, F5 and F6 of the optic member 10 and emits the display image to the display unit 20 side. The display image output from the plurality of micro-LEDs 130a, 130b, and 130c (see FIG. 9) included in the display unit 20 is transmitted through the optical member 10 as a medium, Passes through the pinhole 12 and is output to the front of the rear face F2 to reach the eye 1. [ A specific example of the display portion 20 will be described with reference to Figs. 9 to 11 hereinafter.

디스플레이부(20)에 의해 출사되는 디스플레이 영상은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(20)와 복수 개의 측면들 중 하나(F3) 사이에서 진행하는 입사광(L1), 입사광(L1)이 옵틱부재(10)의 측면들 중 하나(F3)에 의해 굴절된 후 옵틱부재(10)를 매질로 하여 진행하는 굴절광(L2), 그리고 굴절광(L2)이 반사부재(14)에 의해 반사된 후 핀홀(12)을 통과하여 옵틱부재(10)의 후면(F2)으로 출사되는 출사광(L3)으로 구분된다. 도 3의 확대도 A에 도시된 바와 같이, 옵틱부재(10)를 매질로 하여 진행한 굴절광(L2)은 핀홀(12) 상에 위치한 반사부재(14)에 의해 반사되고, 반사부재(14)에 의한 반사 이후, 출사광(L3)은 핀홀(12)을 통과하여 눈(1)에 이르게 된다.2 and 3, the display image emitted by the display unit 20 is incident on the display unit 20 and one of the plurality of side surfaces F3, incident light L1, L1 are refracted by one of the side faces F3 of the optic member 10 and the refracted light L2 and the refracted light L2 proceeding with the optic member 10 as a medium are reflected by the reflective member 14, And emitted light L3 which is reflected by the back surface F2 of the optic member 10 through the pinhole 12 and then emitted to the rear surface F2. As shown in the enlarged view A of FIG. 3, the refracted light L2 proceeding with the optic member 10 as a medium is reflected by the reflective member 14 placed on the pinhole 12, and the reflective member 14 The outgoing light L3 passes through the pinhole 12 and reaches the eye 1. In this case,

그리하여, 본 발명의 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 시야(view field)의 원근에 관계없이 동일한 영상이 상기 핀홀(12)을 통하여 눈에 전달되므로, 고화질의 디스플레이 영상이 사용자의 시신경에 항상 맺혀 있게 되어, 기존의 장치들이 갖는 문제, 즉 시야의 원근에 따라서 디스플레이 영상이 흐려지는 문제를 해결할 수 있게 된다.Thus, since the same image is transmitted to the eye through the pinhole 12 irrespective of the perspective of the view field, the head-mounted display apparatus of the present invention always displays a high-quality display image on the user's optic nerve, It is possible to solve the problem of existing devices, that is, the problem that the display image is blurred according to the perspective of the visual field.

본 발명의 헤드 마운트 디스플레이 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이 프레임(30)에 디스플레이부(20)가 결합되는 형태로 제작될 수 있고, 더 나아가, 안경이나 고글 형태로 착용할 수 있도록 도 5의 (a)와 같이 한 쌍으로 또는 (b)와 같이 어느 한쪽에만 헤드 마운트 디스플레이 장치가 위치하는 형태로 제작될 수 있다.The head-mounted display device of the present invention can be manufactured such that the display unit 20 is coupled to the frame 30 as shown in FIG. 4, and further, The head-mounted display device can be formed in a pair as shown in (a) of FIG.

헤드 마운트 디스플레이 장치에서 옵틱부재(10)에 핀홀(12)을 형성하고 핀홀(12) 상에 반사부재(14)를 배치함에 있어서 여러 가지 제작 방법이 사용될 수 있다. 도 6은 일 예로서, 옵틱부재(10)를 오목면(concave surface)(F14)을 갖는 제1 파트(10a)와 볼록면(convex surface)을 갖는 제2 파트로 구분하여 제작한 후, 오목부(F14)와 볼록부(F24)가 서로 맞닿아 면접촉되도록 제작하는 방식이 사용될 수 있다. 이 경우, 오목부(F14)와 볼록부(F24)의 경계면이 최대한으로 면접촉할 수 있도록 표면 가공 작업이 선행되어야 할 것이다. 또한 서로 면접촉하는 경계면 상에 핀홀(12)이 형성되고, 이러한 핀홀(12) 상에 반사부재(14)가 배치된다.Various manufacturing methods can be used in forming the pinhole 12 in the optic member 10 in the head mount display device and disposing the reflective member 14 on the pinhole 12. [ 6 shows an example in which the optical member 10 is divided into a first part 10a having a concave surface F14 and a second part having a convex surface, And the portion F14 and the convex portion F24 are brought into contact with each other to be in surface contact with each other. In this case, the surface machining operation must be performed so that the interface between the concave portion F14 and the convex portion F24 can be maximally brought into surface contact. In addition, a pinhole 12 is formed on an interface face-to-face with each other, and a reflecting member 14 is disposed on the pinhole 12.

디스플레이부(20)는, 도 8에 도시된 바와 같이 옵틱부재(10)의 우측((a)), 옵틱부재(10)의 좌측((b)), 옵틱부재(10)의 하측((c)), 그리고 옵틱부재(10)의 상측((d)) 중 어느 한 부분에 위치할 수 있다. 앞서 설명된 도 4는 옵틱부재(10)의 우측에 위치한 경우이다.8, the display unit 20 includes a right side (a) of the optic member 10, a left side (b) of the optic member 10, a lower side (c) of the optic member 10 ) And the upper side ((d)) of the optic member 10, as shown in Fig. Fig. 4 described above is a case located on the right side of the optic member 10. Fig.

다음으로, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 엘이디를 이용한 HMD에서 디스플레이부(20)의 일 예를 상세히 나타낸 도면이고, 도 10의 (a), (b) 및 (c)는 도 9의 디스플레이부(20)에서 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면들이고, 도 11은 도 10의 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널을 CMOS 패널과 결합하여 디스플레이부(20)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.9 (a), (b), and (c) show an example of a display unit 20 in an HMD using micro-LEDs according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a view for explaining the first, second and third LED display panels in the display unit 20 of FIG. 9, FIG. 11 is a view for explaining the first, second and third LED display panels of FIG. And a method of manufacturing the display unit 20 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 9를 참조하면, 디스플레이부(20)는 패널 형태를 갖는 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300)을 포함한다. 또한, 상기 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 각각은 2차원으로 배열되는 복수 개의 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)들을 포함한다.9, the display unit 20 includes first, second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 having a panel shape. Each of the first, second and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 includes a plurality of micro-LEDs 130a, 130b, and 130c arranged in two dimensions.

또한, 제1 엘이디 디스플레이 패널(1100), 제2 엘이디 디스플레이 패널(1200), 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1300) 각각은 서로 다른 파장 대역의 디스플레이 영상을 발광한다. 보다 구체적으로, 상기 제1 엘이디 디스플레이 패널(1100)는 적색 디스플레이 영상, 제2 엘이디 디스플레이 패널(1200)는 녹색 디스플레이 영상, 그리고 제3 엘이디 디스플레이 패널(1300)는 청색 디스플레이 영상을 발광하도록 구성된다. 또한, 풀 컬러 구현을 위해, 상기 디스플레이부(20)는, 제1 엘이디 디스플레이 패널(1100), 제2 엘이디 디스플레이 패널(1200) 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1300) 각각의 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)들 각각을 개별 구동하기 위해, 단일 CMOS 백플레인(2000)을 포함한다. 단일 CMOS 백플레인(2000)은, 제1 엘이디 디스플레이 패널(1100), 제2 엘이디 디스플레이 패널(1200), 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1300) 각각의 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)들 각각에 대응하는 복수 개의 CMOS 셀(230)들을 포함한다. 단일 CMOS 백플레인(2000)에는 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300)이 배치될 수 있도록, 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 각각에 대응하는 CMOS 셀 영역들(2100, 2200, 2300)이 형성되어 있어, 이들 CMOS 셀 영역들(2100, 2200, 2300)에 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 각각이 플립칩 본딩된다. 단일 CMOS 백플레인(2000)에 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널들(1100, 1200, 1300)이 플립칩 본딩되어 CMOS 셀(230)들 각각과 엘이디 셀(130a, 130b 또는 130c)들 각각이 전기적으로 연결되도록 하기 위해, CMOS 셀 영역들(2100, 2200, 2300) 각각에 엘이디 디스플레이 패널들(1100, 1200, 1300) 각각의 복수 개의 마이크로 엘이디들에 대응하도록, 복수 개의 CMOS 셀(230)들이 형성되어 있다. 이러한 CMOS 셀(230)들과 마이크로 엘이디(130a, 130b 또는 130c)들 각각은 범프들(300)을 통해 전기적으로 연결된다.In addition, each of the first LED display panel 1100, the second LED display panel 1200, and the third LED display panel 1300 emits display images of different wavelength bands. More specifically, the first LED display panel 1100 is configured to emit a red display image, the second LED display panel 1200 to emit a green display image, and the third LED display panel 1300 to emit a blue display image. In order to realize a full color display, the display unit 20 includes a first LED display panel 1100, a second LED display panel 1200, and a third LED display panel 1300 having micro LEDs 130a and 130b , 130c for driving each of them separately. The single CMOS backplane 2000 corresponds to each of the micro LEDs 130a, 130b, and 130c of the first LED display panel 1100, the second LED display panel 1200, and the third LED display panel 1300 And a plurality of CMOS cells 230. The single CMOS backplane 2000 includes first, second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300, respectively, such that the first, second, and third LED display panels 1100, 1200, Second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 are formed in the CMOS cell regions 2100, 2200, and 2300, respectively, Each being flip-chip bonded. The first, second and third LED display panels 1100, 1200 and 1300 are flip-chip bonded to a single CMOS backplane 2000 so that each of the CMOS cells 230 and each of the LED cells 130a, 130b or 130c A plurality of CMOS cells 230 are formed in each of the CMOS cell regions 2100, 2200 and 2300 so as to correspond to a plurality of microLEDs of each of the LED display panels 1100, 1200, and 1300, Respectively. The CMOS cells 230 and the micro-LEDs 130a, 130b, or 130c are electrically connected to each other through the bumps 300. FIG.

또한, 단일 CMOS 백플레인(2000) 상에는, CMOS 셀 영역들(2100, 2200, 2300) 각각에 공통 셀(240)이 형성되어 있으며, 이러한 공통 셀(240)은 공통 범프(340)들을 통해 엘이디 디스플레이 패널들(1100, 1200, 1300) 각각의 제1 도전형 메탈층과 전기적으로 연결된다.A common cell 240 is formed on each of the CMOS cell regions 2100, 2200 and 2300 on a single CMOS backplane 2000. The common cell 240 is connected to the LED display panel 210 through the common bumps 340, Are electrically connected to the first conductive metal layer of each of the first conductive type layers 1100, 1200, and 1300.

전술한 것과 같은 디스플레이부(20)를 제작함에 있어서, 하나의 기판 상에 적색, 녹색, 청색 디스플레이 영상을 발광하는 구조물을 형성하는데 있어서는 기술적으로 어려움이 있으므로, 본 발명과 같이 단일 CMOS 백플레인(2000)에 각각 독립적으로 제작되고 서로 다른 파장 대역의 광, 즉 적색, 녹색, 청색 광 각각을 발광하는 복수 개의 엘이디 디스플레이 패널들을 플립칩 본딩시킨다.In the fabrication of the display unit 20 as described above, it is technically difficult to form a structure that emits red, green, and blue display images on one substrate. Therefore, a single CMOS backplane 2000, And flip chip bonding a plurality of LED display panels, which emit red, green, and blue lights, respectively, in different wavelength bands.

상기 디스플레이부(20)의 구동은, 구동 IC의 제어신호에 의해 이루어진다. 구동 IC로부터의 제어신호는 CMOS 백플레인(2000)에 형성된 CMOS 셀(230)들, 즉 CMOS 집적회로에 의해 각각의 마이크로 엘이디(130a, 130b 또는 130c)에 공급된다. 구동 IC로부터의 제어신호는 아날로그 신호일 수도 있고, 디지털 신호일 수도 있으며, 상기 디지털 신호는 펄스폭 변조(PWM) 신호일 수도 있다.The driving of the display unit 20 is performed by a control signal of the driving IC. The control signal from the driving IC is supplied to each of the micro LEDs 130a, 130b or 130c by the CMOS cells 230 formed in the CMOS backplane 2000, that is, the CMOS integrated circuit. The control signal from the driving IC may be an analog signal or a digital signal, and the digital signal may be a pulse width modulation (PWM) signal.

도 10의 (a), (b) 및 (c)는 도 9의 디스플레이부(20)에서 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널을 설명하기 위한 도면들이다. 도 8의 (a), (b) 및 (c)를 함께 참조하면, 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 각각은 투명기판(110a, 110b, 110c) 상에 차례대로 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c), 활성층(134a, 134b, 134c), 및 제2 도전형 반도체층(136a, 136b, 136c)을 성장시킨 후 식각되어 형성된다. 따라서, 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 상의 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)는 이러한 과정을 거쳐서 형성되는 것으로서, 개개의 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)의 수직구조는, 투명기판(110a, 110b, 110c) 위에 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c), 활성층(134a, 134b, 134c) 및 제2 도전형 반도체층(136a, 136b, 136c)을 포함한다.10 (a), (b) and (c) are views for explaining the first, second and third LED display panels in the display unit 20 of FIG. Second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 are formed on the transparent substrates 110a, 110b, and 110c, respectively. Referring to FIGS. 8A, 8B and 8C, The first conductivity type semiconductor layers 132a, 132b and 132c, the active layers 134a, 134b and 134c and the second conductivity type semiconductor layers 136a, 136b and 136c are successively grown and then etched. Accordingly, the micro LEDs 130a, 130b, and 130c on the first, second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 are formed through this process. The micro LEDs 130a, 130b, 132b and 132c, the active layers 134a, 134b and 134c and the second conductivity type semiconductor layers 136a, 136b and 136c on the transparent substrates 110a, 110b and 110c, ).

투명기판(110a, 110b, 110c)은, 사파이어, SiC, Si, 유리, 및 ZnO 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c)은 n형 반도체층이고, 제2 도전형 반도체층(136a, 136b, 136c)은 p형 반도체층일 수 있다. 활성층(134a, 134b, 134c)은 전원의 인가시 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c)과 제2 도전형 반도체층(136a, 136b, 136c)으로부터 제공되는 전자와 정공이 재결합되는 영역이다.The transparent substrates 110a, 110b, and 110c may be made of any one of sapphire, SiC, Si, glass, and ZnO. The first conductivity type semiconductor layers 132a, 132b, 132c may be an n-type semiconductor layer, and the second conductivity type semiconductor layers 136a, 136b, 136c may be a p-type semiconductor layer. The active layers 134a, 134b and 134c are regions where the electrons and holes provided from the first conductivity type semiconductor layers 132a, 132b and 132c and the second conductivity type semiconductor layers 136a, 136b and 136c are recombined to be.

상기 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300) 각각에서, 식각된 부분, 즉 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)가 형성되지 않은 부분(120a, 120b, 120c)은, 제2 도전형 반도체층(136a, 136b, 136c)과 활성층(134a, 134b, 134c)이 제거되어, 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c)이 노출되어 있다. 이와 같이 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300)에서 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)가 형성되지 않은 부분(120a, 120b, 120c)의 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c) 상에는, 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)와 이격되게 제1 도전형 메탈층(140a, 140b, 140c)이 형성된다. 제1 도전형 메탈층(140a, 140b, 140c)은 제1 도전형 반도체층(132a, 132b, 132c) 상에서 엘이디 디스플레이 패널(100)의 외곽을 따라 소정의 폭을 갖도록 형성된다. 제1 도전형 메탈층(140a, 140b, 140c)의 높이는 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)의 높이와 대체로 동일하게 형성된다. 제1 도전형 메탈층(140a, 140b, 140c)은 범프들(340)에 의해 CMOS 백플레인(200)과 전기적으로 연결되어, 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)의 공통 전극으로서 기능한다.The portions 120a, 120b, and 120c where the etched portions, i.e., the micro-LEDs 130a, 130b, and 130c are not formed, in the first, second, and third LED display panels 1100, 1200, The second conductivity type semiconductor layers 136a, 136b and 136c and the active layers 134a, 134b and 134c are removed to expose the first conductivity type semiconductor layers 132a, 132b and 132c. On the first conductivity type semiconductor layers 132a, 132b and 132c of the portions 120a, 120b and 120c where the micro-LEDs 130a, 130b and 130c are not formed in the LED display panels 1100, 1200 and 1300, The first conductive metal layers 140a, 140b, and 140c are formed apart from the micro-LEDs 130a, 130b, and 130c. The first conductive metal layers 140a, 140b and 140c are formed on the first conductive semiconductor layers 132a, 132b and 132c along the outer edges of the LED display panel 100 to have a predetermined width. The heights of the first conductive metal layers 140a, 140b, and 140c are substantially equal to the heights of the micro-LEDs 130a, 130b, and 130c. The first conductive metal layers 140a, 140b and 140c are electrically connected to the CMOS backplane 200 by the bumps 340 and serve as common electrodes of the micro LEDs 130a, 130b and 130c.

도 11을 참조하면, CMOS 백플레인(2000)은 마이크로 엘이디들(130) 각각을 개별 구동시키기 위한 복수 개의 CMOS 셀(230)들을 포함한다. CMOS 셀(230)들 각각은 범프들(300)을 통해 대응되는 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)에 전기적으로 연결된다. CMOS 셀(230)들 각각은 대응되는 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)를 개별 구동시키기 위한 집적회로이다. CMOS 백플레인(2000)은, 예를 들어, AM(Active Matrix) 패널일 수 있고, 따라서, CMOS 셀(230)들 각각은, 두 개의 트랜지스터와 하나의 커패시터를 포함하는 픽셀 구동 회로일 수 있고, 범프들을 이용하여 CMOS 백플레인(2000)에 제1, 제2 및 제3 엘이디 디스플레이 패널(1100, 1200, 1300)을 플립칩 본딩하는 경우, 등가 회로상, 상기 픽셀 구동 회로의 트랜지스터의 드레인 단자와 공통 접지 단자 사이에 개개의 마이크로 엘이디가 배치되는 형태로 될 수 있다.Referring to FIG. 11, a CMOS backplane 2000 includes a plurality of CMOS cells 230 for driving each of the micro-LEDs 130 individually. Each of the CMOS cells 230 is electrically connected to the corresponding micro LEDs 130a, 130b, and 130c through the bumps 300. [ Each of the CMOS cells 230 is an integrated circuit for separately driving the corresponding micro LEDs 130a, 130b, and 130c. The CMOS backplane 2000 may be, for example, an AM (Active Matrix) panel and thus each of the CMOS cells 230 may be a pixel drive circuit comprising two transistors and one capacitor, Second, and third LED display panels 1100, 1200, and 1300 are flip-chip bonded to the CMOS backplane 2000 using the TFTs of the pixel driving circuit, And the individual micro-LEDs are disposed between the terminals.

CMOS 백플레인(2000)은 제1 도전형 메탈층(140a, 140b, 140c)과 대응되는 위치에 형성된 공통 셀(240)을 포함하며, 제1 도전형 메탈층(140)과 공통 셀(240)은 공통 범프(340)에 의해 전기적으로 연결된다.The CMOS backplane 2000 includes a common cell 240 formed at a position corresponding to the first conductive metal layer 140a, 140b and 140c, and the first conductive metal layer 140 and the common cell 240 And are electrically connected by a common bump 340.

도 11에 도시된 바와 같이, 범프들(300) 및 공통 범프(340)가 CMOS 셀들(230) 각각의 상부에 배치된 상태의 CMOS 백플레인(200)과 제1, 제2 및 제3 엘이디 패널(1100, 1200, 1300)을 서로 마주보게 하여 CMOS 셀들(230)과 마이크로 엘이디들(130a, 130b, 130c)을 일대일 대응시켜 밀착시킨 후 가열하게 되면, 범프들(300) 및 공통 범프(340)가 녹게 되고, 그에 따라 CMOS 셀(230)들 각각과 CMOS 셀(230)들 각각에 대응하는 마이크로 엘이디(130a, 130b, 130c)가 전기적으로 연결되는 상태가 된다.As shown in FIG. 11, the CMOS backplane 200 and the first, second and third LED panels (200, 300) and the common bump (340) with the bumps (300) The bumps 300 and the common bumps 340 are electrically connected to each other while the CMOS cells 230 and the micro-LEDs 130a, 130b, and 130c are brought into close contact with each other, So that the micro-LEDs 130a, 130b, and 130c corresponding to the CMOS cells 230 and the CMOS cells 230 are electrically connected to each other.

이상에서 본 발명에 따른 마이크로 엘이디를 이용한 HMD의 실시예들에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 모든 실시예들을 총 망라한 것은 아니므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예들로 한정되어서는 아니되고, 본 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해 정해지는 것임은 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게 자명하다 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the scope of the invention is defined by the following claims.

10 : 옵틱부재
12 : 핀홀
14 : 반사부재
20 : 디스플레이부
30 : 프레임10: optic member
12: Pinhole
14: reflective member
20:
30: Frame

Claims

A head-mounted display device,
An optic member having a front surface, a rear surface, and a plurality of side surfaces and having a pinhole formed in the rear surface toward the front surface;
A display unit for emitting a display image toward one of side surfaces of the optical member; And
And a reflective member positioned on the pinhole and reflecting the display image,
And the display image reflected by the reflective member passes through the pinhole and is emitted to the rear surface of the optic member.

The head mounted display device according to claim 1,
Wherein the same image is transmitted to the eye through the pinhole irrespective of the perspective of the view field.

[2] The display apparatus according to claim 1, wherein the display image includes at least one of incident light between the display unit and one of the plurality of side surfaces, and refraction of the incident light by one of the side surfaces of the optic member, And outgoing light that passes through the pinhole after the refracted light is reflected by the reflecting member and is emitted to the rear surface of the optic member.

The head-mounted display device according to claim 1, wherein the pinhole is formed up to an intermediate portion of the optic member.

5. The head-mounted display device according to claim 4, wherein the reflective member is located at an intermediate portion of the optic member in which the pinhole is formed.

The head-mounted display device according to claim 1, wherein the pinhole is formed to penetrate from the rear surface to the front surface of the optic member.

The head-mounted display device according to claim 6, wherein the reflecting member is located on the pinhole at an intermediate portion of the optic member.

The head-mounted display device according to claim 1, wherein the diameter of the end surface of the pin hole is 0.1 mm to 2 mm.

The optical system of claim 1, wherein the optic member comprises a first part having a concave surface and a second part having a convex surface, the convex surface of the first part and the concave surface of the second part And the pinhole is formed on an interface where the convex surface of the first part and the concave surface of the second part are in surface contact with each other.

The display device of claim 1, wherein the display unit comprises: a first LED display panel including a plurality of first microLEDs arranged in two dimensions to emit a first wavelength display image; a plurality of second microLEDs arranged in two dimensions; And a third LED display panel including a plurality of third micro-LEDs arrayed in two dimensions to emit a third wavelength display image, the second LED display panel including a first wavelength display image and a second wavelength display image, A head-mounted display device.

11. The display device of claim 10, wherein the display further comprises a single CMOS backplane coupled with the first LED display panel, the second LED display panel and the third LED display panel, And a plurality of CMOS cells corresponding to the respective micro-LEDs for individually driving the first micro-LEDs, the second micro-LEDs, and the third micro-LEDs in units of micro-LEDs.

The display device according to claim 11, wherein the display unit further includes bumps for electrically connecting each micro-LED and each CMOS cell in a state where the micro-LEDs and the CMOS cells are disposed to face each other, Device.

[12] The micro-LED of claim 12, wherein the micro-LED is formed by growing a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer sequentially on a substrate, Wherein the first LED display panel, the second LED display panel, and the third LED display panel each include a substrate, a first conductivity type semiconductor layer, an active layer, and a second conductivity type semiconductor layer, Wherein the active layer and the second conductivity type semiconductor layer are removed to expose the first conductivity type semiconductor layer.

[12] The method of claim 12, wherein a first conductive type metal layer is formed on the first conductive type semiconductor layer of the first LED display panel, the second LED display panel, and the third LED display panel, Wherein the head-mounted display device is formed with a head-mounted display device.