KR20190084183A - 헤드 마운트 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치는, 평면부 및 상기 평면부에서 연장된 곡면부를 갖는 표시 패널; 상기 평면부 및 상기 곡면부에 표시되는 영상을 나타내는 데이터 신호를 상기 표시 패널에 제공하는 제어부; 및 상기 표시 패널이 안착되는 케이스부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 평면부에 비하여 상기 곡면부에 소정의 비율로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
Description
본 발명은 헤드 마운트 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시야각이 향상된 헤드 마운트 표시 장치에 관한 것이다.
헤드 마운트 표시 장치는 머리에 착용하는 장치로, 표시 패널을 포함하거나 표시 패널과 결합할 수 있다. 헤드 마운트 표시 장치는 증강 현실(augmented reality) 또는 가상 현실(Virtual reality) 구현을 위해 사용될 수 있다. 증강 현실을 구현하기 위한 헤드 마운트 표시 장치는 반투명의 디스플레이를 통해 가상의 그래픽 영상을 제공할 수 있다. 이 경우, 사용자는 가상의 그래픽 영상과 실제의 사물을 동시에 시인할 수 있다. 가상 현실을 구현하기 위한 헤드 마운트 장치는 사용자의 눈으로 가상의 그래픽 영상을 제공한다. 사용자는 가상의 콘텐츠를 통해 가상의 현실을 체험할 수 있다.
본 발명의 목적은 시야각이 향상된 헤드 마운트 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치는, 평면부 및 상기 평면부에서 연장된 곡면부를 갖는 표시 패널; 상기 평면부 및 상기 곡면부에 표시되는 영상을 나타내는 데이터 신호를 상기 표시 패널에 제공하는 제어부; 및 상기 표시 패널이 안착되는 케이스부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 평면부에 비하여 상기 곡면부에 소정의 비율로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 케이스부와 착용자 사이에 배치되는 쿠션부; 및 상기 케이스부와 결합되는 스트랩부;를 더 포함하고, 상기 케이스부, 상기 쿠션부 및 상기 스트랩부는 상기 표시 패널을 기준으로 상기 사용자의 시점을 정의한다.
일 실시예에서, 상기 표시 패널을 기준으로 상기 착용자의 시점을 측정하는 센서를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 곡면부는 제 1 방향에서 상기 평면부의 양측에 배치된 제 1 곡면부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제 1곡면부에서 상기 제 1 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제 1곡면부에서 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 곡면부는 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향에서 상기 평면부의 양측에 배치된 제 2 곡면부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제 2곡면부에서 상기 제 2 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제 2곡면부에서 상기 제 1 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제 1 곡면부 및 상기 제 2 곡면부는 상기 평면부의 모서리에서 서로 이격된다.
일 실시예에서, 상기 평면부의 모서리는 상기 착용자에 의하여 시인되지 않는다.
일 실시예에서, 상기 제 1 곡면부 및 상기 제 2 곡면부는 서로 연결된다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 평면부에서 멀어질수록 더 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 곡면부 전체에 대한 상기 비율은 A/L이고, A는 곡면부의 상기 제 1 방향에서의 길이이고, L은 상기 곡면부의 등가 영역의 상기 제 1 방향에서의 길이이고, 상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 착용자의 시점에서 볼 때 상기 곡면부와 상기 제 1 방향에서 동일한 시야각을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 축소된 영상은 상기 평면부에서 연장한 가상의 평면 상의 축소되지 않은 상기 영상과 상기 착용자의 시점에서 볼 때 동일하다.
일 실시예에서, 상기 곡면부의 일측은 상기 평면부와 접한다(tangential).
일 실시예에서, 상기 곡면부 전체에 대한 상기 비율은 하기의 식에 따라 결정된 A/L이다.
R은 상기 곡면부의 곡률 반경이고, θ는 상기 곡면부의 중심각이고, D는 상기 착용자의 시점과 상기 평면부 사이의 거리이고, B는 상기 시점을 지나는 상기 평면부의 법선 및 상기 평면부와 상기 곡면부가 만나는 지점 사이의 상기 제 1 방향에서의 거리이다.
일 실시예에서, 상기 비율은 상기 평면부와 상기 곡면부가 접하는 경계에서 1이고, 상기 평면부에서 멀어질수록 더 급격하게 감소한다.
일 실시예에서, 상기 곡면부의 타측은 상기 착용자의 시선과 수직이다.
일 실시예에서, 상기 비율은 하기의 식에 따라 결정된 A/L이다.
θ는 상기 곡면부의 중심각이다.
일 실시예에서, 상기 표시 패널과 소정의 거리로 이격된 광학계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 표시 패널은 착용자를 기준으로 좌우 방향으로 배열된 좌안용 표시 영역과 우안용 표시 영역을 포함하고, 상기 좌안용 표시 영역 및 상기 우안용 표시 영역은 각각 상기 평면부 및 상기 곡면부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 표시 패널은 착용자를 기준으로 좌우 방향으로 배열된 좌안용 표시 패널 및 우안용 표시 패널을 포함하고, 상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널은 각각 상기 평면부 및 상기 곡면부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널은 그 사이의 돌출부에 의해 분리된다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 곡면부는 각각 상기 평면부의 좌측에 배치된 좌측 곡면부 및 상기 평면부의 우측에 배치된 우측 곡면부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 좌측 곡면부와 상기 우측 곡면부는 좌우측 방향에서 동일한 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 좌측 곡면부와 상기 우측 곡면부는 좌우측 방향에서 상이한 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널의 좌측 곡면부는 상기 좌안용 표시 패널의 우측 곡면부보다 좌우측 방향에서 더 길고, 상기 우안용 표시 패널의 우측 곡면부는 상기 우안용 표시 패널의 좌측 곡면부보다 좌우측 방향에서 더 길다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널의 상기 우측 곡면부의 등가 영역 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 좌측 곡면부의 등가 영역은 서로 접하고, 상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 등가 영역은 상기 착용자의 시점에서 볼 때 좌우 방향에서 동일한 시야각을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널의 상기 우측 곡면부의 등가 영역 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 좌측 곡면부의 등가 영역은 서로 겹치고, 상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 등가 영역은 상기 착용자의 시점에서 볼 때 좌우 방향에서 동일한 시야각을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 곡면부는 각각 상기 평면부의 상하측에 배치된 상하측 곡면부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치는, 평면부 및 상기 평면부에서 연장된 곡면부를 갖는 표시 패널; 및 상기 표시 패널이 안착되는 케이스부;를 포함하고, 상기 곡면부는 상기 평면부에 표시되는 영상에 비해 축소된 영상을 표시한다.
일 실시예에서, 상기 곡면부는 상기 평면부보다 해상도가 높다.
일 실시예에서, 상기 표시 패널은, 복수의 게이트 라인; 상기 복수의 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인; 및 상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 복수의 화소;를 포함하고, 상기 곡면부에 배치된 화소의 단위 면적당 수가 상기 평면부에 배치된 화소의 단위 면적당 수보다 많다.
일 실시예에서, 상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 게이트 라인들 사이의 간격은 상기 평면부에서 멀어질수록 줄어든다.
일 실시예에서, 상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 데이터 라인들 사이의 간격은 상기 평면부에서 멀어질수록 줄어든다.
일 실시예에서, 상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 화소들 각각의 면적은 그 위치가 상기 평면부에서 멀어질수록 더 작다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 헤드 마운트 표시 장치는 향상된 시야각을 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치는, 사용자에게 시인되는 영상의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 블럭도이다
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 사용도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 일부를 분해한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5a및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 정면도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 축소되지 않은 영상과와 축소된 영상을를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 곡면부에 표시되는 영상의 변환을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13a은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 통합형 표시 패널의 개략적인 사시도이고, 도 13b 및 도 13c는 그 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 표시 패널의 개략적인 사시도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 통합형 표시 패널의 개략적인 전개도들이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 표시 패널의 개략적인 전개도이다.
도 17는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 확대한 부분 확대도이고, 도 18는 도 14의 Ⅳ-Ⅳ` 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 전개도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 사용도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 일부를 분해한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5a및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 정면도 및 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 축소되지 않은 영상과와 축소된 영상을를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 곡면부에 표시되는 영상의 변환을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13a은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 통합형 표시 패널의 개략적인 사시도이고, 도 13b 및 도 13c는 그 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 표시 패널의 개략적인 사시도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 통합형 표시 패널의 개략적인 전개도들이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안 분리형 표시 패널의 개략적인 전개도이다.
도 17는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 확대한 부분 확대도이고, 도 18는 도 14의 Ⅳ-Ⅳ` 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 전개도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명에 따른 헤드 마운트 표시 장치는 영상처리부(10), 표시부(20), 제어부(30), 통신부(40), 저장부(50) 및 사용자입력부(60)를 포함할 수 있다.
영상처리부(10)가 수행하는 영상처리 프로세스의 종류는 한정되지 않으며, 예를 들면 소정 신호를 각 특성 별 신호로 분배하는 디멀티플렉싱(de-multiplexing), 영상신호의 영상 포맷에 대응하는 디코딩(decoding), 인터레이스(interlace) 방식의 영상신호를 프로그레시브(progressive) 방식으로 변환하는 디인터레이싱(de-interlacing), 영상 화질 개선을 위한 노이즈 감소(noise reduction), 디테일 강화(detail enhancement), 프레임 리프레시 레이트(frame refresh rate) 변환 등을 포함할 수 있으며, 인코딩된 소스영상의 영상 포맷에 대응하여 소스 영상을 디코딩하는 디코더(미도시) 및 디코딩된 소스영상을 프레임단위로 저장하는 프레임버퍼(미도시)를 포함할 수 있다.
영상처리부(10)는 이러한 여러 기능을 통합시킨 SOC(system-on-chip), 또는 이러한 각 프로세스를 독자적으로 수행할 수 있는 개별적인 구성들이 인쇄회로기판 상에 장착됨으로써 영상처리보드(미도시)로 구현되어 헤드 마운트 표시 장치에 내장될 수 있다.
영상처리부(10)는 통신부(40)로부터 수신되는 영상신호를 포함하는 방송신호 및 영상공급원(미도시)으로부터 제공받은 영상신호를 포함하는 소스영상에 대해 기 설정된 다양한 영상처리 프로세스를 수행한다. 영상처리부(10)는 이러한 프로세스가 수행된 영상신호를 표시부(20)에 출력함으로써, 표시부(20)에 처리된 소스영상이 표시될 수 있다. 영상처리부(10, 또는 후술하는 제어부(30))는 후술하는 바와 같이 곡면부에 영상이 축소되어 표시될 수 있도록 하는 프로세스를 수행할 수 있다.
표시부(20)는 영상처리부(10)로부터 출력되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시할 수 있다. 표시부(20)는 영상이 표시되는 표시 패널(200)과 입력되는 영상신호를 처리하여 표시 패널에 영상이 표시되게 하는 패널 구동부를 포함할 수 있으며, 자세한 구현 방식에 있어 한정되지 않는다. 인터페이스를 통해 외부의 입력소스로부터 수신된 영상신호는 디코딩(decoding), 디인터레이싱(deinterlacing), 스케일링(scaling) 등의 영상 처리 과정을 거쳐 표시부(120)에 표시될 수 있다.
제어부(30)는 헤드 마운트 표시 장치 내부의 전반적인 구성을 제어할 수 있다. 제어부(30)는 영상처리부(10)와 분리 또는 통합될 수 있다.
통신부(40)는 외부입력에 의한 신호를 수신하여 영상처리부(10) 또는 제어부(30)에 전달할 수 있다. 통신부(40)는 다양한 외부입력 케이블이 접속됨으로써 해당 외부입력으로부터의 신호를 유선으로 수신하며, 또는 무선으로 수신되는 신호를 미리 정해진 무선통신규격에 따라서 수신할 수 있다.
통신부(40)는 각 케이블이 개별적으로 접속되는 복수의 커넥터(미도시)를 포함할 수 있다. 통신부(40)는 접속된 외부입력으로부터의 신호, 예를 들면 HDMI, USB, 컴포넌트(component) 규격에 따른 방송신호, 영상신호, 데이터신호 등을 수신하거나, 또는 통신 네트워크를 통한 통신데이터를 수신할 수 있다.
통신부(40)는 외부입력으로부터의 신호/데이터를 수신하는 구성뿐 아니라, 헤드 마운트 표시 장치의 설계 방식에 따라서, 무선 통신을 위한 무선통신모듈(미도시)이나 방송신호의 튜닝을 위한 튜너(미도시)와 같은 다양한 부가적인 구성을 더 포함할 수 있다. 통신부(40)는 외부장치로부터 신호를 수신하는 것 이외에도, 헤드 마운트 표시 장치의 정보/데이터/신호를 외부장치에 전송할 수도 있다. 즉, 통신부(40)는 외부장치로 신호를 수신하는 구성으로만 한정할 수 없으며, 양방향 통신이 가능한 인터페이스(interface)로 구현될 수 있다. 통신부(40)는 복수의 제어장치로부터 UI를 선택하기 위한 제어신호를 수신할 수 있다. 통신부(40)는 블루투스(Bluetooth), IR(Infrared), UWB(Ultra Wideband), 지그비(Zigbee) 등 공지의 근거리 무선통신을 위한 통신모듈로 구성될 수 있으며, 유선통신을 위한 공지의 통신포트로 구성될 수도 있다. 통신부(40)는 UI를 선택하기 위한 제어신호 이외에, 디스플레이의 조작을 위한 명령, 데이터의 송수신 등 다양한 목적으로 활용될 수 있다.
저장부(50)는 헤드 마운트 표시 장치에 전원이 차단되더라도 데이터들이 남아있어야 하며, 사용자의 변동 사항을 반영할 수 있도록 쓰기 가능한 비휘발성 메모리(Writable ROM)로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 저장부(140)는 플래쉬 메모리(Flash Memory) 또는 EPROM 또는 EEPROM 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
사용자입력부(60)는 사용자의 조작 및 입력에 따라서 기 설정된 다양한 제어 커맨드 또는 정보를 제어부(30)에 전달할 수 있다. 사용자입력부(60)는 헤드 마운트 표시 장치 외측에 설치된 메뉴 키(menu-key) 또는 입력 패널(panel)이나, 헤드 마운트 표시 장치와 분리 이격된 리모트 컨트롤러(remote controller) 등으로 구현될 수 있다.
사용자입력부(60)는 사용자의 모션 및 음성을 수신할 수 있다. 사용자의 모션은 터치입력을 포함할 수 있다. 사용자입력부(60)는 사용자의 모션 및 음성을 직접 수신할 수도 있고, 혹은 사용자의 모션 및 음성에 관한 정보를 외부장치로부터 수신할 수도 있다.
또한, 사용자입력부(60)는 후술하는 표시 패널(200), 광학계(400) 및 사용자의 시점 간의 거리를 조정할 수 있는 조정계(미도시)를 포함할 수 있다. 사용자의 조작에 따라 조정계는 표시 패널(200) 및/또는 광학계(400)의 위치를 사용자의 시점에서 앞 뒤 방향(도 3의 Z 축 방향)으로 이동시킬 수 있다.
또한, 사용자입력부(60)는 사용자의 시점을 측정할 수 있는 센서부(미도시)를 포함할 수 있다. 측정된 사용자의 시점과 표시 패널(200)의 거리에 따라 후술하는 곡면부(220)에 표시되는 영상의 축소 비율이 변경될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치(Head-mounted display device)의 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 사용도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 헤드 마운트 표시 장치는 사용자(500)의 머리에 착용되는 장치이다. 헤드 마운트 표시 장치는 사용자(500)의 실제 주변 시야를 차단한 상태에서 영상을 제공할 수 있다. 헤드 마운트 표시 장치를 착용한 사용자(500)는 가상 현실로의 몰입이 보다 용이할 수 있다.
헤드 마운트 표시 장치는 케이스부(100, case), 쿠션부(300, cushion part) 및 스트랩부(350, strap part)를 포함할 수 있다.
케이스부(100)는 사용자(500)의 머리에 착용될 수 있다. 케이스부(100) 내부에는 영상을 표시하는 표시 패널(200, 도 3 참조), 및 가속도 센서(미도시) 등이 수납될 수 있다. 가속도 센서는 사용자(500)의 움직임을 감지하고, 표시 패널로 소정의 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라, 표시 패널은 사용자(500)의 시선 변화에 대응하는 영상을 제공할 수 있다. 따라서, 사용자(500)는 실제의 현실과 같은 가상 현실을 체험할 수 있다.
케이스부(100)에는 상기 개시한 것 외에 다양한 기능을 갖는 부품들이 수납될 수 있다. 예컨대, 전술한 영상처리부(10), 표시부(20), 제어부(30), 통신부(40), 저장부(50) 및 사용자입력부(60)가 수납될 수 있다.
쿠션부(300)는 케이스부(100)와 사용자(500)의 머리 사이에 배치될 수 있다. 쿠션부(300)는 그 형상의 변형이 자유로운 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 쿠션부(300)는 고분자 수지(예를 들어, 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 및 폴리에틸렌(polyethylene))로 형성되거나, 고무액, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
쿠션부(300)는 케이스부(100)가 사용자(500)에게 밀착될 수 있도록 하여, 사용자(500)의 착용감을 향상시킬 수 있다. 쿠션부(300)는 케이스부(100)로부터 탈착될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 쿠션부(300)는 생략될 수도 있다.
스트랩부(350)는 케이스부(100)와 결합하여, 케이스부(100)가 사용자(500)에게 용이하게 착용될 수 있도록 할 수 있다. 스트랩부(350)는 메인 스트랩(351) 및 상단 스트랩(352)을 포함할 수 있다.
메인 스트랩(351)은 사용자(500)의 머리의 둘레를 따라 착용될 수 있다. 메인 스트랩(351)은 케이스부(100)가 사용자(500)의 머리에 밀착될 수 있도록 케이스부(100)를 사용자(500)에 고정시킬 수 있다. 상단 스트랩(352)은 사용자(500)의 머리 윗부분을 따라 케이스부(100)와 메인 스트랩(351)을 연결할 수 있다. 상단 스트랩(351)은 케이스부(100)가 흘러내리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상단 스트랩(352)은 케이스부(100)의 하중을 분산시켜 사용자(500)의 착용감을 보다 향상시킬 수 있다.
도 2a에서는 메인 스트랩(351)과 상단 스트랩(352)이 길이를 조절할 수 있는 형태를 예시적으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다른 실시예에서는 메인 스트랩(351)과 상단 스트랩(352)이 탄성을 갖고, 길이 조절할 수 있는 부분이 생략 될 수 있다.
케이스부(100)를 사용자(500)에게 고정할 수 있다면, 스트랩부(350)는 도 2a 및 도2b 에 개시된 형태 외에도 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서 상단 스트랩(352)은 생략될 수도 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 스트랩부(350)는 케이스부(100)와 결합된 헬맷, 또는 케이스부(100)와 결합된 안경 다리 등 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 일부를 분해한 분해 사시도이다. 도 3에서는 스트랩부(도 1 의 200)에 대한 구성은 도시하지 않았다.
도 3을 참조하면, 케이스부(100)는 몸통부(101)와 덮개부(102)로 분리될 수 있다. 몸통부(101)와 덮개부(100_2) 사이에 표시 패널이 안착되고, 덮개부(102)는 표시 패널이 안착된 공간을 커버할 수 있다. 도 3에서는 몸통부(101)와 덮개부(102)가 분리되는 형태를 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 몸통부(101)와 덮개부(102)는 일체형으로 제공될 수 있으며, 서로 분리되지 않을 수 있다.
몸통부(101)와 덮개부(102) 사이에 표시 패널(200)이 배치될 수 있다. 표시 패널(200)은 헤드 마운트 표시 장치 내부에 일체로 내장되어 영상을 제공할 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 표시 패널(200)을 포함하는 표시 장치(예컨대, 휴대용 단말기)가 헤드 마운트 장치와 결합하여 영상을 제공할 수도 있다.
도 3 에서는 좌안 영상과와 우안 영상이 하나의 표시 패널(200)을 통해 표시되는 것(양안 통합형)을 예로 들어 설명한다. 표시 패널(200)은 좌안 표시되는 좌안 영상 표시 영역(201)과 우안 영상이 표시되는 우안 영상 표시 영역(202)으로 구분될 수 있다. 좌안 영상 표시 영역(201)과 우안 영상 표시 영역(202)은 별개의 패널 구동부에 의해 구동될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 하나의 패널 구동부에 의해 좌안 영상 표시 영역(201)과 우안 영상 표시 영역(202)이 모두 구동될 수도 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 표시 패널(200)은 서로 분리된 좌안용 표시 패널(241)과 우안용 표시 패널(242)을 포함할 수도 있다. 표시 패널(200)의 구체적 형상은 후술한다.
표시 패널(200)은 입력된 영상 데이터에 대응하는 영상을 생성한다. 표시 패널(200)은 유기 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전기영동 표시 패널, 및 일렉트로 웨팅 표시 패널 등 다양한 형태의 표시 패널 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 표시 패널(200)이 유기 발광 표시 패널인 것을 예로 들어 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유기 발광 표시 패널의 자세한 구조는 도 17 및 도 18를 참조하여 후술한다.
케이스부(100)의 몸통부(101) 내부에는 광학계(400)가 배치될 수 있다. 광학계(400)는 볼록한 형태의 비구면 렌즈일 수 있다. 또한, 광학계(400)는 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러 개의 동그라미띠 모양의 렌즈로 분할한 프레넬(Fresnel) 렌즈일 수 있다. 광학계(400)는 표시 패널(200)로부터 제공된 영상을 확대할 수 있다. 광학계(OL)는 표시 패널(200)에 대해 제1 방향(Z)으로 이격되어 배치될 수 있다. 광학계(400)는 표시 패널(200)과 사용자 눈(510) 사이에 배치될 수 있다.
광학계(400)는 좌안 광학계(401)와 우안 광학계(402)를 포함할 수 있다. 좌안 광학계(401)는 사용자(도 2의 500)의 좌측 동공(511)에 영상을 확대하여 제공하고, 우안 광학계(402)는 사용자(도 2의 500)의 우측 동공(512)에 영상을 확대하여 제공할 수 있다. 좌안 광학계(401)와 우안 광학계(402)는 좌우 방향(X축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있다. 사용자(도 2의 500)의 두 눈(501, 502) 사이의 거리에 대응하여 좌안 광학계(401)와 우안 광학계(402) 사이의 거리는 조절될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도이다. 도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다. 또한 도 4에서는 케이스부(100), 표시 패널(200), 사용자 눈(510) 및 사용자 얼굴선(520)을 제외한 다른 구성은 도시하지 않았다. 이하에서는, 설명의 편의상, 좌/우 방향(도면의 X 축 방향), 상/하 방향(도면의 Y 축 방향) 및 앞/뒤 방향(도면의 X 축 방향)은 사용자(500)가 헤드 마운트 표시 장치를 착용한 상태에서의 사용자(500, 이하 착용자)의 시선을 기준으로 정의된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 표시 패널(200)은 착용자(500)의 시선을 기준으로 오목하게 좌우 측이 휘어진다. 보다 구체적으로, 표시 패널(200)은 중앙의 평면부(210)와 좌/우측의 곡면부(220)를 갖는다. 평면부(210)는 실질적으로 평면이다. 즉, 평면부(210)는 0 또는 거의 0인 곡률을 갖는다. 곡면부(220)는 평면부(210)에서 좌/우 방향으로 연장된다. 단면도 상에서 좌측의 곡면부(221)과 우측의 곡면부(222)는 표시 패널(200)의 중심을 지나고 표시 패널(200)에 수직인 대칭선(263)을 기준으로 대칭된다.
한편, 다른 언급이 없으면 본 명세서의 평면부(210) 및 곡면부(220)는 영상이 표시되는 영역을 의미한다.
곡면부(220)는 좌/우 방향의 소정의 너비와 상/하 방향의 길이를 갖는다. 너비 방향은 0이 아닌 소정의 곡률(곡률 반경의 역수로 정의한다)을 갖는다. 길이 방향은 0의 곡률을 가질 수 있다.
케이스부(100)가 표시패널(200)이 휘어진 상태를 유지할 수 있도록 지지한다. 평면부(210)는 덮개부(102)에 의해 지지되고, 곡면부(220)는 앞/뒤 방향으로 연장된 몸통부(101)에 의해 지지될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 곡면부(220)에 표시되는 영상의 좌우 방향의 축소 비율을 설명하기 위한 단면도로서, 도 4의 우측에 대응한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보다 작은 표시 패널(200)로 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있다.
도 5a는 평면부(210)의 우측 일부, 우측 곡면부(222) 및 사용자의 우안(512)이 도시한다. 한편, 이하의 설명에서 단면도를 기준으로 설명한 점 또는 선은 각각 그 점 또는 그 선을 지나고 단면도에 수직한 선 또는 면을 의미할 수 있다.
먼저, 가상 평면(230)은 평면부(210)에서 연장된 평면이다. D는 사용자(500)의 우안(512)의 시점(420)과 가상 평면(230) 또는 평면부(210) 사이의 거리이다(또는 D는 가상 평면(230)의 법선을 나타낸다). 거리 D는 케이스(100) 내의 표시 패널(200)의 배치, 쿠션부(300)의 구조, 광학계(400)의 굴절률 등에 따라 결정된 소정의 값일 수 있다. 또는 거리 D는 사용자에 의해 설정된 값일 수 있다. 또는 거리 D는 전술한 센서부에 의해 측정된 값일 수 있다.
R은 곡면부(222)의 곡률 반경이다. 곡면부(222)의 중심은 평면부(210)와 곡면부(222)가 만나는 지점, 즉 곡면부의 시작점(422)에서의 표시 패널(200)의 법선 상에 있다. 즉 곡면부(222)는 가상 평면(230)과 접한다. θ는 곡면부(222)의 중심각이다. A는 곡면부(220)의 좌우 방향의 너비, 즉 단면도 5a 상에서의 곡면부(220)의 호의 길이이다.
B는 시점(420)을 지나는 가상평면(230)의 법선 D와 곡면부(222)의 시작점(422)에서의 가상평면(230)의 법선 사이의 거리이다.
점선(410, 411)은 사용자(500)의 시점(420)으로부터의 시선을 나타내는 직선이다. 점선(410)은 시점(420)과 곡면부(222) 상의 끝점(421)를 통과하는 직선이고, 점선(411)은 시점(420)과 곡면부(222) (또는 가상 평면(230)) 상의 시작점(422)를 통과하는 직선이다. 가상 평면(230) 상의 끝점(423)은 가상 평면(230)과 점선(410)이 교차하는 지점이다.
L은 가상 평면(230) 상의 시작점(422)과 가상 평면(230) 상의 끝점(423) 사이의 거리를 나타낸다. 가상 평면(230) 상의 시작점(422)과 가상 평면(230) 상의 끝점(423) 사이의 평면을 곡면부(222)의 등가 영역(231)이라고 정의한다.
등가 영역(231)의 길이 L 은 상기 식 (1), (2) 및 (3)으로부터 아래와 식 (4)와 같이 도출된다.
한편, 곡면부의 길이 A는 아래의 식 (5)와 같다.
따라서, 평면부 대비 곡면부의 좌우 방향 영상 축소 비율 A/L은 다음의 식 (6)과 같다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 곡면부(220)에 표시되는 영상의 축소 비율을 설명하기 위한 단면도로서, 도 5a와 다른 R 및 θ를 갖는 곡면부가 도시된다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 곡면부(222)의 중심점이 사용자(500)의 시점(512) 및 곡면부(222)의 끝점(421)을 통과하는 시선(410) 상에 위치한다. 따라서, 시선(410)은 끝점(222)에서 곡면부(222)와 수직으로 교차된다. 그 외 다른 조건은 동일하다. 이 실시예에 따르면, L=Rtanθ이므로, 평면부 대비 곡면부의 좌우 방향 영상 축소 비율 A/L은 다음의 식 (7)과 같다.
한편, 평면부 대비 곡면부의 영상 축소 비율은 동일한 영상이 평면부(210)에 표시되는 경우의 크기에 대한 곡면부(222)에 표시되는 경우의 크기의 비율로 정의된다. 예를 들어, 평면부(210)에 표시된 어떤 영상의 크기가 L1이라고 가정하자. 그 영상이 등가 영역(230)에 표시된다고 가정하면 그 역시 크기가 L1이다. 그러나, 그 영상이 곡면부(222)에 표시되는 경우에는 그 크기가 L2로 축소된다. 따라서, 영상 축소 비율은 L2/L1이다.
한편, 곡면부(222)의 각 지점의 평면부 대비 곡면부의 좌우 방향 영상 축소 비율은 모두 A/L으로 동일할 수도 있고, 곡면부(222) 상의 그 위치에 따라 상이할 수도 있다. 예를 들어, 곡면부(222)의 시작점(422)에서의 좌우 방향 영상 축소 비율은 1, 즉 평면부와 동일한 비율로 축소되고, 그 지점이 시작점(422)에서 멀어질수록, 영상 축소 비율이 점점 더 급격하게 감소할 수 있다. 즉, 곡면부(222)에 표시되는 영상은 평면부(210)와 멀어질수록 더 축소될 수 있다. 한편, 영상이 더 축소된다는 것은 평면부 대비 곡면부의 영상의 비율 또는 영상 축소 비율이 더 작다는 것을 의미한다. 영상 축소 비율이 곡면부(222) 상의 그 위치에 따라 상이하더라도, 곡면부의 전체 영상의 축소 비율은 A/L일 수 있다.
예를 들어, 도 5b에 도시된 실시예에서, 임의의 지점(중심각 θ)에서의 영상 축소 비율 dA/dL은 하기 식과 같다.
따라서, θ=0, 즉 평면부(210)와 곡면부(222)의 경계선(422)에서 영상 축소 비율은 1이고, θ가 커짐에 따라, 즉, 평면부(210)에서 멀어질수록 영상 축소 비율은 점점 더 급격하게 감소한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널 일부의 정면도(a) 및 측면도(b)이다. 도 6을 참조하여 곡면부(220)에 표시되는 영상의 상하 방향 축소 비율을 설명한다. 도 5a 및 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 평면부(210)의 좌우 측에 배치된 곡면부(220)에 표시되는 영상은 좌우 방향에서 축소될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 평면부(210)의 좌우 측에 배치된 곡면부(220)에 표시되는 영상은 상하 방향에서 축소될 수 있다.
예를 들어, 도 5a 및 도5b에 도시된 실시예에서, 임의의 지점(중심각 θ)에서의 상하 방향 영상 축소 비율 W2/W1은 다음과 같이 구할 수 있다.
W2는 곡면부(222)의 상하 방향의 길이이고, W1은 곡면부(222)에 대응하는 등가 영역(231)의 상하 방향의 길이이고, R(1-cosθ)는 임의의 지점(중심각 θ)과 등가 영역(231) 사이의 거리이고, D는 평면부(210)와 시점(420) 사이의 거리이다.
따라서, 식 (9)로부터 상하방향 영상 축소 비율 W2/W1은 다음과 같다.
따라서, θ=0, 즉 평면부(210)와 곡면부(222)의 경계선(422)에서 상하 방향 영상 축소 비율은 1이고, θ가 커짐에 따라, 즉, 평면부(210)에서 멀어질수록 상하 방향 영상 축소 비율은 점점 더 급격하게 감소한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 축소되지 않은 영상(a)과 축소된 영상(b)을 나타내는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 통신부(40) 또는 저장부(50)는 제어부(30) 또는 영상처리부(10)(이하, 설명의 편의상 제어부(30)로 설명한다)로 도 7(a)와 같은 영상의 데이터를 제공한다. 제어부(30)는 제공받은 도 7(a)와 같은 영상의 데이터를 도 7(b)와 같은 축소된 영상의 데이터로 변환할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 통신부(40) 또는 저장부(50)는 제어부(30)로 도 7(b)와 같이 이미 축소된 영상의 데이터를 제공하고, 제어부(30)는 도 7(b)와 같은 축소된 영상의 데이터를 표시부(20)로 제공할 수도 있다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 일반적으로 영상은 평면 표시 패널에 표시되도록 구성되고, 표시 패널의 각 부분, 예를 들어, 표시 패널의 중앙부 및 주변부는 영상을 동일한 비율로 표시한다. 따라서, 도 7(a)에 같은 평면용 영상을 도 4와 같은 표시 패널(200)의 곡면부(220)에 표시하면, 영상이 왜곡될 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 헤드 마운트 표시 장치는 곡면부(220)에 5a 내지 도 6를 참조하여 설명한 바와 같이 좌우 방향 및/또는 상하 방향으로 축소된 영상을 표시한다.
먼저, 도 7(a)에 도시된 평면용 영상(Im)은 동일한 크기의 부분 영상(Im(i, j))을 포함한다. 모든 부분 영상(Im(1, 1) ... Im(i, j) ... Im(16, 8))은 표시 패널에 동일한 비율로 표시될 수 있다. 평면용 영상(Im)은 원본 영상일 수 있다. 또는 원본 영상이 본 발명의 일 실시예에 따른 평면부(210) 및 등가 영역(231)의 크기에 따라 제어부(30)에 의해 전체적으로, 즉, 각 부분 영상(Im(i, j))에 대해 동일한 비율로 스케일링된 영상일 수 있다.
제어부(30)는 평면용 영상(Im)에서 평면부(210)에 표시될 부분 영상(Im(i, j))과 등가 영역(231)의(곡면부(220)에 표시될) 부분 영상(Im(i, j))을 결정할 수 있다. 제어부(30)는 등가 영역(231)의 부분 영상(Im(i, j))을 좌우 방향 및/또는 상하 방향에서 부분적으로 축소한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 등가 영역(231)의 부분 영상(Im(I, j))들은 평면부에서 멀어질수록 좌우 방향 및 상하 방향에서 더 축소된다. 이와 같이 부분적으로 축소된 영상(Im')에 대한 데이터를 표시부(20)의 패널 구동부로 제공하고, 패널 구동부는 표시 패널(200)에 도 7(b)와 같은 영상(Im')이 표시되도록 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면부(220)에 표시된 도 7(b)의 영상(Im')은, 평면부(210)에서 연장된 가상 평면(230) 또는 등가 영역(231)에 도 7(a)의 영상(Im)이 표시되는 것과 동일하게 시인된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 보다 작은 표시 패널을 사용하면서도 사용자에게 보다 넓은 시야각을 제공할 수 있고, 동시에 도 7(a)의 영상이 일반적인 평면 표시 패널에 표시되는 것과 같이 영상의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 곡면부에 표시되는 영상의 변환을 설명하는 도면이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면부(220)에 표시되는 곡면용 영상(Im')은, 평면부(210)에서 연장된 등가 영역(231)에 평면용 영상(Im)이 표시되는 것과 동일하게 시인될 수 있다.
시점(420)으로부터의 하나의 직선이 통과하는 곡면부(220)의 일 지점 및 등가 영역(231)의 일 지점은 서로 대응하고, 서로 대응하는 두 지점에는 동일한 영상이 표시될 수 있다. 따라서, 곡면부(220)의 일 지점에는 등가 영역(231)의 대응하는 지점의 부분 영상(Im(i, j))에 대응하는 부분 영상(Im'(i, j))이 표시된다. 또한, 전술한 바와 같이, 곡면용 부분 영상(Im'(i, j))은 좌우 방향 및 상하 방향에서 축소될 수 있다.
한편, 도 8은 원기둥의 일부 형상을 갖는 곡면부를 도시하였으나, 이에 한정되지 않다. 임의의 형상을 갖는 곡면부에 대해서도 도 8을 참조하여 설명한 이미지 변환 방법이 적용될 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 8은 평면부(210)의 좌우 측에 배치된 곡면부(220)를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 실시예는 평면부(22)의 상하 측에 배치된 곡면부에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트 장치의 개략적인 단면도로서, 광학계(400)에 의한 시선의 굴절을 도시한다. 본 도 6은 우안 광학계(402)를 중심으로 설명하지만, 좌안 광학계(401)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 실제 사용자의 시점(430)으로부터의 시선(412, 413)은 광학계를 거치면서 굴절된다. 따라서, 도 5a 및 5b를 참조한 설명에서 곡면부(222) 및 등가 영역(230)을 투시하는 시선(410, 411)은 실제 사용자(500)의 시점(430)과 직선을 이루지 않는다.
한편, 광학계(400)의 굴절률 n은 하기의 식 (8)과 같다.
도 9에서, OL은 평면부(210)와 우안 광학계(402)의 거리이고, D'는 실제 사용자(500)의 시점(430)과 평면부(210)의 거리이며, D는 곡면부(222)를 지나는 시선(410, 411)의 가상 시점(420)과 평면부(210)의 거리이다.
따라서, 광학계가 포함된 경우, 전술한 시점(420)은 실제 사용자의 시점(430)이 아니라 가상의 시점(420)을 지칭하고, 상기 식 (1) 내지 (7)에 사용된 D는 실제 사용자의 시점(430)까지의 거리(D')가 아니라 가상의 시점(420)까지의 거리(D)를 의미한다.
가상의 시점(420)까지의 거리(D)는 실제 사용자의 시점(430)까지의 거리(D') 및 우안 광학계(402)의 굴절률에 따라 정해질 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 개략적인 사시도로서, 양안 분리형 표시 패널(240)을 도시한다. 도 11은 도 10의 단면도이다. 앞서 설명한 부분과 공통되는 사항의 자세한 설명은 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(240)은 좌안용 표시 패널(214) 및 우안용 표시 패널(242)을 포함한다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 각각의 표시 패널(241, 242)은 사용자(500)의 시선을 기준으로 좌우 측이 휘어진다. 보다 구체적으로, 좌안용 표시 패널(241)은 중앙의 평면부(251L)와 좌/우측의 곡면부(262L, 261L)를 갖는다. 평면부(251L)는 실질적으로 평면이다. 즉, 평면부(251L)는 0 또는 거의 0인 곡률을 갖는다. 곡면부(260L)는 평면부(251L)에서 좌/우 방향으로 연장된다. 곡면부(260L)는 좌/우 방향의 소정의 너비와 상/하 방향의 길이를 갖는다. 너비 방향은 0이 아닌 소정의 곡률을 갖는다. 길이 방향은 0의 곡률을 가질 수 있다.
일 실시예에서 좌안용 표시 패널(241)의 단면도 상에서 좌측의 곡면부(262L)과 우측의 곡면부(261L)는 좌안용 표시 패널(241)의 중심을 상하 방향으로 지나고 표시 패널(241)에 수직인 대칭면(미도시)을 기준으로 대칭일 수 있다. 좌안용 표시 패널(241) 과 우안용 표시 패널(242)은 그 중간을 상하 방향으로 지나고 표시 패널(241)에 수직인 대칭면(263)을 기준으로 대칭된다.
케이스부(100)가 표시패널(240)이 휘어진 상태를 유지할 수 있도록 지지한다. 또한, 케이스부(100)는 양 표시 패널(241, 242)을 분리하고, 좌안용 표시 패널(241)의 우측 곡면부(261L)와 우안용 표시 패널(242)의 좌측 곡면부(262L)를 지지하는 돌출부(103)을 더 포함할 수 있다. 돌출부(103)는 좌안용 표시 패널(241)이 우안에 시인되거나 우안용 표시 패널(242)이 좌안에 시인되지 않도록 각 안의 시야를 차단할 수 있다. 이하에서는 좌안용 표시 패널(241)을 중심으로 설명하지만, 우안용 표시 패널(242)에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 양안 분리형 표시 패널(240)의 단면도이다.
도 5a 및 5b를 참조하여 설명한 평면부 대비 곡면부 영상 축소 비율도 본 실시예에 적용될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
먼저, 좌측 곡면부(262L)와 우측 곡면부(261L)는 동일한 곡률 반경 R을 갖는다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 좌측 곡면부(262L)와 우측 곡면부(261L)는 서로 다른 곡률 반경을 가질 수도 있다.
또한, 좌측 곡면부(262L)와 우측 곡면부(261L)는 각각 중심각 θ3 및 θ1을 갖는다. 중심각 θ3 및 θ1은 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 예를 들어, 좌안(511)의 좌측 시야각을 보다 넓게 확보하기 위해 중심각 θ3 이 중심각 θ1 보다 클 수 있다.
한편, 영상이 표시되는 우측 곡면부(261L)의 영역이 변할 수 있다. 예를 들어, 중심각 θ1 인 곡면부(261L) 전체에 영상이 표시될 수 있다. 이와는 달리, 어떤 경우에는 우측 곡면부(261L) 중 일부, 즉 중심각 θ1 보다 작은 임의의 중심각 θ까지의 곡면부에만 영상이 표시될 수 있다.
예를 들어, 사용자(500)의 입력에 따라, 표시되는 영상의 종류(예를 들어, 2D 또는 3D 영상)에 따라 영상이 표시되는 영역의 중심각 θ가 결정될 수 있다. 따라서, 곡면부에 표시되는 영상에 대응하는 등가 영역의 길이 L2가 가변될 수 있다. 한편, 우측 곡면부(261L) 를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 좌측 곡면부(262L)는 물론, 앞서 설명한 모든 곡면부에서 영상이 표시되는 영역이 가변될 수 있다.
예를 들어, 대칭선(263)과 중심각 θ2까지의 곡면부의 끝점을 지나는 시선이 가성 평면(230)에서 만나도록 중심각 θ2이 결정될 수 있다. 따라서, 좌안용 표시 패널(241)의 우측 곡면부(261L)의 등가 영역(L2) 및 우안용 표시 패널(242)의 좌측 곡면부(262R)의 등가 영역(L2와 대칭되는 영역)은 서로 접할 수 있다.
한편, 중심각 θ2보다 큰 중심각 θ1까지 영상이 표시될 수 있다. 따라서, 좌안용 표시 패널(241)의 우측 곡면부(261L)의 등가 영역(L1) 및 우안용 표시 패널(242)의 좌측 곡면부(262R)의 등가 영역(L1와 대칭되는 영역)은 서로 겹칠 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 양안 분리형 표시 패널은 전술한 양안 통합형 표시 패널(200)이 제공할 수 없는 시야각을 제공할 수 있다.
도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 사시도이고, 도 13b 및 도 13c는 각각 13a의 좌/우 방향 및 상/하 방향의 단면도이다.
도 13a 내지 13c에 도시된 표시 패널(270)은 좌안용 및 우안용 표시 영역을 모두 포함한다.
또한, 표시 패널(270)은 돔(dome) 형상을 가진다. 보다 구체적으로, 표시 패널(270)은 평면부(271) 및 평면부(271)의 좌/우측 및 상/하측에 곡면부(272 내지 275)를 갖는다. 좌/우측 곡면부(272, 273)의 곡률 반경 및 그 중심각은 상/하측 곡면부(274, 275)의 곡률 반경 및 그 중심각과 동일하거나 상이할 수 있다. 곡면부의 구체적 형태 및 평면부 대비 곡면부 영상 축소 비율은 앞에서 이미 설명하였으므로 자세한 내용은 생략한다.
좌/우측 곡면부(272, 273)는 좌/우 방향에서 축소된 영상이 표시되고, 상/하측 곡면부(274, 275)는 상/하 방향에서 축소된 영상이 표시될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 좌/우측 곡면부(272, 273)에서는 상/하 방향에서도 축소된 영상이 표시되고, 상/하측 곡면부(274, 275)에서는 좌/우 방향에서도 축소된 영상이 표시될 수 있다.
한편, 도 10a에서 표시 패널(270)은 모서리에서 곡면부(272 내지 275)가 연결된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 표시 패널(270)의 모서리에서 곡면부(272 내지 275)가 서로 연결되지 않고 개구되어 있을 수도 있다.
또한, 일 실시예에서 평면부(271)은 사각형의 형상을 갖는다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 평면부(271)은 타원, 원, 육각형 등의 다각형과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 사시도이다. 도 13a 내지 13c에서 설명된 사항과 중복된 내용은 생략한다.
도 14에 도시된 표시 패널(280)은 좌안용 표시 패널(281)과 우안용 표시 패널(282)을 포함하고, 각각의 표시 패널(281, 282)은 서로 분리될 수 있다.
또한, 각각의 표시 패널(281, 282)은 돔 형상을 갖는다. 즉, 각각의 표시 패널(281, 282)은 평면부 및 평면부의 좌/우측 및 상/하측에 곡면부를 갖는다. 각각의 표시 패널(281, 282)은 좌/우 방향의 길이를 제외하고는 도 10a 내지 도 10b에 도시된 표시 패널(270)과 동일할 수 있다. 또한, 표시 패널(281, 282) 각각의 좌/우측 곡면부는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 곡면부와 동일 또는 유사한 구조를 갖는다.
또한, 일 실시예에서 평면부(271)는 사각형의 형상을 갖는다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 평면부(271)는 타원, 원, 육각형 등의 다각형과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 전개도이다. 도 12 및 13에 도시된 표시 패널(270)은 좌안용 및 우안용 표시 영역을 모두 포함한다.
표시 패널(270)은 도 15a에 도시된 평면의 표시 패널을 구부려서 형성될 수 있다. 즉, 평면부(271)에서 상/하 방향 및 좌/우 방향으로 연장된 영역을 소정의 곡률을 갖도록 구부려 곡면부(272 내지 275)를 형성한다. 곡면부(272 내지 275)가 따로 구부려질 수 있도록 각 곡면부 사이의 모서리(276)는 사각형의 형태로 절단되어 있다(notch cut). 따라서, 도15a의 전개도를 갖는 표시 패널(270)은 그 모서리가 개구되어 있다.
반면에, 도 15b에 도시된 전개도의 각각의 모서리(276)는 곡선의 형태도 절단되어 있다. 따라서, 구부려진 표시 패널(270)은 그 모서리가 개구되지 않으며, 표시 패널(270)의 각각의 곡면부(272 내지 275)가 서로 연결될 수 있다. 다만, 표시 패널의 형상이 이에 한정되지 않으며, 다양한 방식에 의해 다양한 형태의 돔 형상의 표시 패널을 포함한다.
한편, 좌안(511) 및 우안(512)의 시야 영역(277, 278)은 사용자가 헤드 마운트 표시 장치를 착용한 상태에서 사용자에게 시인되는 영역을 의미한다. 각 시야 영역(277, 278)은 타원형 또는 원형일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시야 영역(277, 278)은 평면부(271) 및 곡면부(272 내지 275)의 일부에 중첩되고, 모서리(276)에는 중첩되지 않는다. 즉 사용자에게 곡면부들(272 내지 275) 사이의 모서리는 보여지지 않는다. 또한, 각 시야 영역(277, 278)은 서로 중첩되지 않는다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(280)의 전개도이다. 도 16에 도시된 표시 패널(280)은 좌안용 표시 패널(281)과 우안용 표시 패널(282)를 포함하고, 각각의 표시 패널(281, 282)는 서로 분리될 수 있다.
각각의 표시 패널(281, 282)은 좌/우 방향의 길이를 제외하고는 도 15a 에 도시된 표시 패널(270)과 동일할 수 있다. 또한, 표시 패널(281, 282) 각각의 좌/우측 곡면부는 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한 곡면부와 동일 또는 유사한 구조를 갖는다.
도 15a에서 설명한 바와 같이, 각 곡면부 사이의 모서리는 사각형의 형태로 절단되어 도16의 전개도를 갖는 표시 패널(270)은 그 모서리가 개구되어 있다. 또한, 개구된 모서리는 좌안(511) 및 우안(512)의 시야 영역(283)에 포함되지 않을 수 있다.
도시하지는 않았지만, 각각의 표시 패널(281, 282)의 각 곡면부 사이의 모서리는 도 15b와 같이 절단되어 곡면부가 서로 연결될 수 있다.
한편, 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 표시 패널(281, 282)은 영상이 표시되는 표시 영역(286)과 영상이 표시되지 않는 주변의 비표시 영역(285)을 포함할 수 있다. 비표시 영역(285)에는 표시 패널(281, 282)을 구동하기 위한 각종 배선이 배치될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 비표시 영역(285)은 전술한 모든 표시 패널(200)에 포함될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 일부를 확대한 부분 확대도이고, 도 18는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ` 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(200)은 표시 영역(DA)에 배치된 스위칭 박막트랜지스터, 구동 박막트랜지스터, 축전 소자 및 유기 발광 소자(810)를 포함하는 복수의 화소를 갖는다. 유기 발광 소자(810)는 상대적으로 낮은 온도에서 증착이 가능하고, 저전력, 높은 휘도 등의 이유로 플렉서블 표시 장치에 주로 적용될 수 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 표시 패널은 복수의 화소를 통해 화상을 표시한다.
또한, 하나의 화소에 두 개의 박막트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor)가 배치된 것이 첨부 도면에 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 화소는 셋 이상의 박막트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자를 구비할 수도 있으며, 별도의 배선을 더 포함하여 다양한 구조를 가질 수 있다.
표시 패널(200)은 기판(710), 기판(710) 상에 배치된 게이트 라인(751)과, 게이트 라인(751)과 절연 교차되는 데이터 라인(771) 및 공통 전원 라인(772)을 포함할 수 있다. 일반적으로 하나의 화소는 게이트 라인(751), 데이터 라인(771) 및 공통 전원 라인(772)을 경계로 정의될 수 있지만, 화소가 전술한 정의에 한정되는 것은 아니다. 화소는 블랙 매트릭스(미도시) 또는 화소 정의막(790)에 의하여 정의될 수 있다.
기판(710)은 유연성 재료로 만들어질 수 있다. 이러한 유연성 재료로 플라스틱 물질이 있다. 예를 들어, 기판(710)은 캡톤(kapton), 폴리에테르술폰(polyethersulphone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리아크릴레이트(polyacrylate, PAR) 및 섬유 강화 플라스틱(fiber reinforced plastic: FRP) 등으로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로 만들어질 수 있다.
또한, 기판(710)은 5㎛ 내지 200㎛의 두께를 갖는다. 기판(710)이 5㎛ 미만의 두께를 가지면, 기판(710)이 유기 발광 소자(810)를 안정적으로 지지하기 어렵다. 반면, 기판(710)이 200㎛이상의 두께를 갖는 경우, 기판(710)의 플렉서블한 특성이 저하될 수 있다.
기판(710) 상에 버퍼층(720)이 배치된다. 버퍼층(720)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 하는 것으로, 이러한 역할을 수행할 수 있는 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(720)은 질화규소(SiNx)막, 산화규소(SiO2)막, 산질화규소(SiOxNy)막 중 어느 하나로 만들어질 수 있다. 그러나, 버퍼층(720)은 반드시 필요한 것은 아니며, 기판(710)의 종류 및 공정 조건에 따라 생략될 수도 있다.
버퍼층(720) 상에 스위칭 반도체층(731) 및 구동 반도체층(732)이 배치된다. 스위칭 반도체층(731) 및 구동 반도체층(732)은 다결정 규소막, 비정질 규소막, 및 IGZO(Indium-Galuim-Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)와 같은 산화물 반도체 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 구동 반도체층(732)이 다결정 규소막으로 형성되는 경우, 구동 반도체층(732)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역과, 채널 영역의 양 옆으로 p+ 도핑되어 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 포함한다. 이 때, 도핑되는 이온 물질은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6이 사용된다. 이러한 불순물은 박막트랜지스터의 종류에 따라 달라진다. 본 발명의 일 실시예에서 구동 박막트랜지스터로 P형 불순물을 사용한 PMOS 구조의 박막트랜지스터가 사용되었으나, 구동 박막트랜지스터가 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 구동 박막트랜지스터로 NMOS 구조 또는 CMOS 구조의 박막트랜지스터도 모두 사용될 수 있다.
스위칭 반도체층(731) 및 구동 반도체층(732) 위에 게이트 절연막(740)이 배치된다. 게이트 절연막(740)은 테트라에톡시실란(TetraEthylOrthoSilicate, TEOS), 질화 규소(SiNx) 및 산화 규소(SiO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 게이트 절연막(740)은 40nm의 두께를 갖는 질화규소막과 80nm의 두께를 갖는 테트라에톡시실란막이 차례로 적층된 이중막 구조를 가질 수 있다.
게이트 절연막(740) 위에 게이트 전극(752, 755)을 포함하는 게이트 배선이 배치된다. 게이트 배선은 게이트 라인(751), 제 1 축전판(758) 및 그 밖의 배선을 더 포함한다. 그리고 게이트 전극(752, 755)은 반도체층(731, 732)의 적어도 일부, 특히 채널 영역과 중첩되도록 배치된다. 게이트 전극(752, 755)은 반도체층(731, 732) 형성과정에서 반도체층(731, 732)의 소스 영역과 드레인 영역에 불순물이 도핑될 때 채널 영역에 불순물이 도핑되는 것을 차단하는 역할을 한다.
게이트 전극(752, 755)과 제 1 축전판(758)은 동일한 층에 배치되며, 실질적으로 동일한 금속으로 만들어진다. 게이트 전극(752, 755)과 제 1 축전판(758)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 및 텅스텐(W) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
게이트 절연막(740) 상에 게이트 전극(752, 755)을 덮는 층간 절연막(760)이 배치된다. 층간 절연막(760)은 게이트 절연막(740)과 마찬가지로, 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 또는 테트라에톡시실란(TEOS) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
층간 절연막(760) 상에 소스 전극(773, 776) 및 드레인 전극(774, 777)을 포함하는 데이터 배선이 배치된다. 데이터 배선은 데이터 라인(771), 공통 전원 라인(772), 제 2 축전판(778) 및 그 밖에 배선을 더 포함한다. 그리고 소스 전극(773, 776) 및 드레인 전극(774, 777)은 게이트 절연막(740) 및 층간 절연막(760)에 형성된 접촉 구멍을 통하여 반도체층(731, 732)의 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 연결된다.
이와 같이, 스위칭 박막트랜지스터는 스위칭 반도체층(731), 스위칭 게이트 전극(752), 스위칭 소스 전극(773) 및 스위칭 드레인 전극(774)을 포함하며, 구동 박막트랜지스터는 구동 반도체층(732), 구동 게이트 전극(755), 구동 소스 전극(776) 및 구동 드레인 전극(777)을 포함한다. 박막트랜지스터의 구성은 전술한 예에 한정되지 않고, 당해 기술 분야의 전문가가 용이하게 실시할 수 있는 공지된 구성으로 다양하게 변형 가능하다.
또한, 축전 소자는 층간 절연막(760)을 사이에 두고 배치된 제 1 축전판(758)과 제 2 축전판(778)을 포함한다.
스위칭 박막트랜지스터는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(752)은 게이트 라인(751)에 연결된다. 스위칭 소스 전극(773)은 데이터 라인(771)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(774)은 스위칭 소스 전극(773)으로부터 이격 배치되며, 제 1 축전판(758)과 연결된다.
구동 박막트랜지스터는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(810)의 발광층(812)을 발광시키기 위한 구동 전원을 화소 전극(811)에 인가한다. 구동 게이트 전극(755)은 제 1 축전판(758)과 연결된다. 구동 소스 전극(776) 및 제 2 축전판(778)은 각각 공통 전원 라인(772)과 연결된다. 구동 드레인 전극(777)은 컨택홀을 통해 유기 발광 소자(810)의 화소 전극(811)과 연결된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막트랜지스터는 게이트 라인(751)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여 데이터 라인(771)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막트랜지스터로 전달하는 역할을 한다. 공통 전원 라인(772)으로부터 구동 박막트랜지스터에 인가되는 공통 전압과 스위칭 박막트랜지스터로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자에 저장되고, 축전 소자에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막트랜지스터를 통해 유기 발광 소자(810)로 흘러 유기 발광 소자(810)가 발광하게 된다.
층간 절연막(760) 상에 배치된 데이터 라인(771), 공통 전원 라인(772), 소스 전극(773, 776) 및 드레인 전극(774, 777), 제 2 축전판(778) 등과 같이 동일층으로 패턴된 데이터 배선을 덮는 평탄화막(765)이 배치된다.
평탄화막(765)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자(810)의 발광 효율을 높이기 위해, 단차를 없애고 평탄화시키는 역할을 한다. 평탄화막(765)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolicresin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(polyphenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin), 및 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 중 하나 이상의 물질로 만들어질 수 있다.
평탄화막(765) 상에 유기 발광 소자(810)의 화소 전극(811)이 배치된다. 화소 전극(811)은 평탄화막(765)에 형성된 컨택홀을 통하여 드레인 전극(777)과 연결된다.
평탄화막(765) 상에 화소 전극(811)의 적어도 일부를 드러내어 화소 영역을 정의하는 화소정의막(790)이 배치된다. 화소 전극(811)은 화소정의막(790)의 화소 영역에 대응하도록 배치된다. 화소정의막(790)은 폴리아크릴계(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지로 만들어질 수 있다.
화소 영역 내의 화소 전극(811) 상에 발광층(812)이 배치되고, 화소정의막(790) 및 발광층(812) 상에 공통 전극(813)이 배치된다. 발광층(812)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어진다. 화소 전극(811)과 발광층(812) 사이에 정공 주입층(Hole Injection Layer, HIL) 및 정공 수송층(Hole Transporting Layer, HTL) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있고, 발광층(812)과 공통 전극(813) 사이에 전자 수송층(Electron Transporting Layer, ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer, EIL) 중 적어도 하나가 더 배치될 수 있다.
화소 전극(811) 및 공통 전극(813)은 투과형 전극, 반투과형 전극 및 반사형 전극 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
투과형 전극 형성을 위하여 투명 도전성 산화물(TCO; Transparent Conductive Oxide)이 사용될 수 있다. 투명한 도전성 산화물(TCO)로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(산화 아연) 또는 In2O3(Indium Oxide) 등이 있다.
반투과형 전극 및 반사형 전극 형성을 위하여 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 구리(Cu)와 같은 금속 또는 이들의 합금이 사용될 수 있다. 이때, 반투과형 전극과 반사형 전극은 두께로 결정된다. 일반적으로, 반투과형 전극은 약 200nm 이하의 두께를 가지며, 반사형 전극은 300nm 이상의 두께를 가진다. 반투과형 전극은 두께가 얇아질수록 빛의 투과율이 높아지지만 저항이 커지고, 두께가 두꺼워질수록 빛의 투과율이 낮아진다.
또한, 반투과형 및 반사형 전극은 금속 또는 금속의 합금으로 된 금속층과 금속층 상에 적층된 투명 도전성 산화물(TCO)층을 포함하는 다층구조로 형성될 수 있다.
공통 전극(813) 상에 봉지층(850)이 배치된다. 봉지층(850)은 하나 이상의 무기막(851, 853) 및 하나 이상의 유기막(852)을 포함한다. 또한, 봉지층(850)은 무기막(851, 853)과 유기막(852)이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 이때, 무기막(851)이 최하부에 배치된다. 즉, 무기막(851)이 유기 발광 소자(810)와 가장 가깝게 배치된다.
봉지층(850)은 2개의 무기막(851, 853)과 1개의 유기막(852)을 포함하고 있으나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
무기막(851, 853)은 Al2O3, TiO2, ZrO, SiO2, AlON, AlN, SiON, Si3N4, ZnO, 및 Ta2O5 중 하나 이상의 무기물을 포함하여 형성된다. 무기막(851, 853)은 화학증착(chemical vapor deposition, CVD)법 또는 원자층 증착(atomic layer depostion, ALD)법을 통해 형성된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 무기막(851, 853)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
유기막(852)은 고분자(polymer) 계열의 소재로 만들어진다. 여기서, 고분자 계열의 소재는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 등을 포함한다. 또한, 유기막(852)은 열증착 공정을 통해 형성된다. 그리고, 유기막(852)을 형성하기 위한 열증착 공정은 유기 발광 소자(810)를 손상시키지 않는 온도 범위 내에서 진행된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기막(852)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
박막의 밀도가 치밀하게 형성된 무기막(851, 853)이 주로 수분 또는 산소의 침투를 억제한다. 대부분의 수분 및 산소는 무기막(851, 853)에 의해 유기 발광 소자(810)로의 침투가 차단된다.
봉지층(850)은 10㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 표시 패널의 전체적인 두께가 매우 얇게 형성될 수 있다. 이와 같이 봉지층(850)이 적용됨으로써, 표시 패널의 플렉서블한 특성이 극대화될 수 있다.
기판(710) 하부에 보호 필름(400)이 배치된다. 보호 필름(400)은 점착제(미도시)를 통해 기판(710)의 하부에 부착될 수 있다. 보호 필름(400)은 표시 패널(800)의 강도를 향상시키고, 표시 패널(800)의 손상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
보호 필름(400)은 플렉서블한 플라스틱 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 보호 필름(400)은 영률(Young's modulus)에 따라 다양한 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 필름(400)은 기판(710)과 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 양안 분리형 표시 패널의 전개도들이다.
도 19(a)에 도시된 바와 같이, 표시 패널(200)은 평면부(210) 및 평면부(210)의 양측, 예를 들어 좌우 측 또는 상하 측에 배치된 곡면부(220)을 포함한다. 도 19(b)에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서 표시 패널은 평면부(210) 및 평면부(210)의 좌우 측 및 상하 측에 배치된 곡면부(220)을 포함할 수 있다. 평면부(210) 및 곡면부(220)는 매트릭스 형태의 복수의 화소(PX)를 포함한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(200)은 곡면부(220)의 해상도가 평면부(210)의 해상도 보다 높다. 여기에서, 해상도는 단위 면적당 또는 단위 길이당 화소(PX)의 수를 의미할 수 있다. 따라서, 곡면부(220)에는 픽셀이 보다 밀집해 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 곡면부(220)의 좌우 방향에서의 해상도(좌우 방향의 단위 길이당 화소(PX) 수)가 평면부(210)의 해상도 보다 높다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 곡면부(220)의 상하 방향에서의 해상도(상하 방향의 단위 길이당 화소(PX) 수)가 평면부(210)의 해상도 보다 높다.
평면부(210)의 해상도 R1 대비 곡면부(220)의 해상도 R2의 비율 R2/R1은 도 4 내지 도 8을 참조하여 설명한 영상의 축소 비율의 역수에 대응한다. 즉, 해상도가 높을수록 표시되는 영상이 더 축소된다. 따라서, 해상도 비율 R2/R1에 대한 구체적 설명은 생략한다.
한편, 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한 바와 같이, 표시 패널(200)은 예를 들어 좌우 방향으로 연장되는 게이트 라인(751)과, 상하 방향으로 연장되는 데이터 라인(771)을 포함할 수 있다. 하나의 화소는 어느 하나의 게이트 라인(751) 및 어느 하나의 데이터 라인(771)에 의해 연결되고 이들 라인(751, 771)에 의해 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 도 19(a)에 도시된 표시 패널(200)의 좌우 곡면부(220)에 상하 방향으로 평행하게 연장된 데이터 라인(771)들 간의 간격이 평면부(210)에서 멀어질수록 줄어든다. 따라서, 곡면부(220)에 표시되는 영상은 평면부(210)에서 멀어질수록 좌우 방향에서 더 축소된다.
일 실시예에서, 도 19(a)에 도시된 표시 패널(200)의 좌우 곡면부(220)에 좌우방향으로 연장된 게이트 라인(751)들 간의 간격이 평면부(210)에서 멀어질수록 줄어든다. 따라서, 평면부(210)의 중앙(시점(420)과 가장 가까운 지점)을 지나는 게이트 라인(751)은 곡면부(220)에서도 직선으로 연장되나, 평면부(210)의 상하 측을 지나는 게이트 라인(751)은 곡면부(220)에서 평면부(210)와 멀어질수록 중앙을 지나는 게이트 라인(751) 쪽으로 휘어질 수 있다. 따라서, 곡면부(220)에 표시되는 영상은 평면부(210)에서 멀어질수록 상하 방향에서 더 축소된다.
한편, 도 19(b)에 도시된 상하 측의 곡면부(220)에 배치된 게이트 라인(751)과 데이터 라인(771)은 각각 좌우 측 곡면부(220)에 배치된 데이터 라인(771)과 게이트 라인(751)과 같이 배치된다.
즉, 상하 곡면부(220)에 좌우 방향으로 평행하게 연장된 게이트 라인(751)들 간의 간격이 평면부(210)에서 멀어질수록 줄어든다. 또한, 상하 측 곡면부(220)에 상하 방향으로 연장된 데이터 라인(771)들 간의 간격이 평면부(210)에서 멀어질수록 줄어든다. 따라서, 평면부(210)의 중앙(시점(420)과 가장 가까운 지점)을 지나는 데이터 라인(771)은 곡면부(220)에서도 직선으로 연장되나, 평면부(210)의 좌우 측을 지나는 데이터 라인(771)은 곡면부(220)에서 평면부(210)와 멀어질수록 중앙을 지나는 데이터 라인(771) 쪽으로 휘어질 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 게이트 라인(751)들 간의 간격 및 데이터 라인(771)들 간의 간격이 줄어들수록, 화소(PX)의 면적도 줄어들 수 있다. 즉, 곡면부(220)에 배치된 화소(PX)는 그 위치가 평면부(210)에서 멀어질수록 그 면적이 줄어들 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 제어부(30)에 의한 영상 변환(부분적 축소) 없이 곡면부(220)에 축소된 영상이 표시되도록 할 수 있다.
한편, 도 19에 도시된 실시예는 양안 분리형 표시 패널을 예를 들고 있으나, 전술한 실시예는 양안 통합형 표시 패널의 좌안용 표시 영역 및 우안용 표시 영역에도 적용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 케이스부
200: 표시 패널
210: 평면부 220: 곡면부
230: 가상 평면 231: 등가 영역
240: 양안 분리형 표시 패널
270, 280: 돔 형 표시 패널
300: 쿠션부 350: 스트랩부
400: 광학계
210: 평면부 220: 곡면부
230: 가상 평면 231: 등가 영역
240: 양안 분리형 표시 패널
270, 280: 돔 형 표시 패널
300: 쿠션부 350: 스트랩부
400: 광학계
Claims (35)
- 평면부 및 상기 평면부에서 연장된 곡면부를 갖는 표시 패널;
상기 평면부 및 상기 곡면부에 표시되는 영상을 나타내는 데이터 신호를 상기 표시 패널에 제공하는 제어부; 및
상기 표시 패널이 안착되는 케이스부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 평면부에 비하여 상기 곡면부에 소정의 비율로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이스부와 착용자 사이에 배치되는 쿠션부; 및
상기 케이스부와 결합되는 스트랩부;를 더 포함하고,
상기 케이스부, 상기 쿠션부 및 상기 스트랩부는 상기 표시 패널을 기준으로 상기 사용자의 시점을 정의하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널을 기준으로 상기 착용자의 시점을 측정하는 센서를 더 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 곡면부는 제 1 방향에서 상기 평면부의 양측에 배치된 제 1 곡면부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 1곡면부에서 상기 제 1 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 1곡면부에서 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 곡면부는 상기 제 1 방향과 수직인 제 2 방향에서 상기 평면부의 양측에 배치된 제 2 곡면부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제 2곡면부에서 상기 제 2 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제 2곡면부에서 상기 제 1 방향으로 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 곡면부 및 상기 제 2 곡면부는 상기 평면부의 모서리에서 서로 이격된 헤드 마운트 표시 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 평면부의 모서리는 상기 착용자에 의하여 시인되지 않는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 곡면부 및 상기 제 2 곡면부는 서로 연결된 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 평면부에서 멀어질수록 더 축소된 영상을 나타내는 데이터 신호를 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 곡면부 전체에 대한 상기 비율은 A/L이고,
A는 곡면부의 상기 제 1 방향에서의 길이이고,
L은 상기 곡면부의 등가 영역의 상기 제 1 방향에서의 길이이고,
상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 착용자의 시점에서 볼 때 상기 곡면부와 상기 제 1 방향에서 동일한 시야각을 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 축소된 영상은 상기 평면부에서 연장한 가상의 평면 상의 축소되지 않은 상기 영상과 상기 착용자의 시점에서 볼 때 동일한 헤드 마운트 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 곡면부의 일측은 상기 평면부와 접하는(tangential) 헤드 마운트 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 곡면부 전체에 대한 상기 비율은 하기의 식에 따라 결정된 A/L인 헤드 마운트 표시 장치.
R은 상기 곡면부의 곡률 반경이고,
θ는 상기 곡면부의 중심각이고,
D는 상기 착용자의 시점과 상기 평면부 사이의 거리이고,
B는 상기 시점을 지나는 상기 평면부의 법선 및 상기 평면부와 상기 곡면부가 만나는 지점 사이의 상기 제 1 방향에서의 거리이다. - 제 14 항에 있어서,
상기 비율은 상기 평면부와 상기 곡면부가 접하는 경계에서 1이고, 상기 평면부에서 멀어질수록 더 급격하게 감소하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 곡면부의 타측은 상기 착용자의 시선과 수직하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 17 항에 있어서,
상기 비율은 하기의 식에 따라 결정된 A/L인 헤드 마운트 표시 장치.
θ는 상기 곡면부의 중심각이다. - 제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널과 소정의 거리로 이격된 광학계를 더 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널은 착용자를 기준으로 좌우 방향으로 배열된 좌안용 표시 영역과 우안용 표시 영역을 포함하고,
상기 좌안용 표시 영역 및 상기 우안용 표시 영역은 각각 상기 평면부 및 상기 곡면부를 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 표시 패널은 착용자를 기준으로 좌우 방향으로 배열된 좌안용 표시 패널 및 우안용 표시 패널을 포함하고,
상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널은 각각 상기 평면부 및 상기 곡면부를 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널은 그 사이의 돌출부에 의해 분리된 헤드 마운트 표시 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 곡면부는 각각 상기 평면부의 좌측에 배치된 좌측 곡면부 및 상기 평면부의 우측에 배치된 우측 곡면부를 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 좌측 곡면부와 상기 우측 곡면부는 좌우측 방향에서 동일한 길이를 갖는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 좌측 곡면부와 상기 우측 곡면부는 좌우측 방향에서 상이한 길이를 갖는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 25 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널의 좌측 곡면부는 상기 좌안용 표시 패널의 우측 곡면부보다 좌우측 방향에서 더 길고,
상기 우안용 표시 패널의 우측 곡면부는 상기 우안용 표시 패널의 좌측 곡면부보다 좌우측 방향에서 더 긴 헤드 마운트 표시 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널의 상기 우측 곡면부의 등가 영역 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 좌측 곡면부의 등가 영역은 서로 접하고,
상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 등가 영역은 상기 착용자의 시점에서 볼 때 좌우 방향에서 동일한 시야각을 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 23 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널의 상기 우측 곡면부의 등가 영역 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 좌측 곡면부의 등가 영역은 서로 겹치고,
상기 등가 영역은 상기 평면부에서 연장된 가상의 평면 상에 있고, 상기 곡면부와 상기 등가 영역은 상기 착용자의 시점에서 볼 때 좌우 방향에서 동일한 시야각을 제공하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 21 항에 있어서,
상기 좌안용 표시 패널 및 상기 우안용 표시 패널의 상기 곡면부는 각각 상기 평면부의 상하측에 배치된 상하측 곡면부를 포함하는 헤드 마운트 표시 장치. - 평면부 및 상기 평면부에서 연장된 곡면부를 갖는 표시 패널; 및
상기 표시 패널이 안착되는 케이스부;를 포함하고,
상기 곡면부는 상기 평면부에 표시되는 영상에 비해 축소된 영상을 표시하는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 30 항에 있어서,
상기 곡면부는 상기 평면부보다 해상도가 높은 헤드 마운트 표시 장치. - 제 31 항에 있어서,
상기 표시 패널은,
복수의 게이트 라인;
상기 복수의 게이트 라인과 교차하는 복수의 데이터 라인; 및
상기 복수의 게이트 라인과 상기 복수의 데이터 라인에 의해 정의되는 복수의 화소;를 포함하고,
상기 곡면부에 배치된 화소의 단위 면적당 수가 상기 평면부에 배치된 화소의 단위 면적당 수보다 많은 헤드 마운트 표시 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 게이트 라인들 사이의 간격은 상기 평면부에서 멀어질수록 줄어드는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 데이터 라인들 사이의 간격은 상기 평면부에서 멀어질수록 줄어드는 헤드 마운트 표시 장치. - 제 32 항에 있어서,
상기 곡면부에 배치된 상기 복수의 화소들 각각의 면적은 그 위치가 상기 평면부에서 멀어질수록 더 작은 헤드 마운트 표시 장치.
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