KR20190108420A - Module of diffractive light guide plate - Google Patents

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KR20190108420A KR1020180029919A KR20180029919A KR20190108420A KR 20190108420 A KR20190108420 A KR 20190108420A KR 1020180029919 A KR1020180029919 A KR 1020180029919A KR 20180029919 A KR20180029919 A KR 20180029919A KR 20190108420 A KR20190108420 A KR 20190108420A
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Abstract

Embodiments of the present invention provide a diffraction light guide plate, including: a diffraction light guide plate providing a light guide portion for guiding light, and a plurality of diffraction optical elements disposed on a surface of the light guide portion; and a reduction layer disposed on one aspect side of the light guide portion corresponding to an area in which at least one diffraction optical element among the plurality of diffraction optical elements is located, to reduce the ratio of reaching to a reference position spaced apart from one surface of the light guide portion toward the other surface side through the light guide portion.

Description

회절 도광판 모듈{MODULE OF DIFFRACTIVE LIGHT GUIDE PLATE}Diffraction Light Guide Plate Module {MODULE OF DIFFRACTIVE LIGHT GUIDE PLATE}

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

최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 유닛에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 유닛에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판 모듈을 포함하고 있다. Recently, with the growing interest in display units that implement Augmented Reality (AR), Mixed Reality (MR), or Virtual Reality (VR), research on display units that implement them has been actively conducted. There is a trend. Display units that implement augmented reality, mixed reality, or virtual reality include a diffractive light guide plate module that uses diffraction based on wave nature of light.

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

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

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

도 2는 마이크로 광원출력소자 외의 외광(O)의 입사각(θi)에 따른 제3회절광학소자가 배치된 영역에서 출사되는 출사각(θe)이 달라지는 정도를 도시한 회절 도광판의 상하 방향 수직 단면도이다.Figure 2 is a vertical direction perpendicular to the diffracted light guide plate showing the degree of the third diffractive optical emission angle (θ e) that the device is emitted in a placement area according to the angle of incidence (θ i) of the external light (O) other than the micro light source output device is varied It is a cross section.

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

도 2 및 도 3의 결과는 회절 도광판의 굴절률은 1.7, 제3회절광학소자가 가지는 격자선 패턴의 주기는 400 nm, 입사되는 외광(O)의 파장은 530 nm 를 기준으로 도출되었다.2 and 3 show that the refractive index of the diffractive light guide plate is 1.7, the period of the grating pattern of the third diffractive optical element is 400 nm, and the wavelength of incident external light O is 530 nm.

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

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

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the embodiments of the present invention or acquired in the derivation process, and may be referred to as a publicly known technology disclosed to the general public before the application of the embodiments of the present invention. none.

KR 2016/0091402 AKR 2016/0091402 A

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

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

본 실시예에 있어서, 상기 복수의 회절광학소자는, 광원으로부터 광을 수광하고 수광된 광이 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 수광된 광을 회절시키는 입력 회절광학소자와, 상기 입력 회절광학소자로부터 회절된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 1차원적으로 확장될 수 있도록 구성되는 중간 회절광학소자와, 상기 중간 회절광학소자로부터 확장된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 상기 광가이드로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절광학소자를 포함하며, 상기 저감층은 상기 입력 회절광학소자, 상기 중간 회절광학소자 및 상기 출력 회절광학소자 중 적어도 출력 회절광학소자 측에 배치될 수 있다.In the present embodiment, the plurality of diffractive optical elements include an input diffraction optical element for receiving light from a light source and diffracting the received light so that the received light can be guided on the light guide portion, and the input diffraction optical element An intermediate diffraction optical element configured to receive light diffracted therefrom and to be able to be expanded in one dimension by diffraction, and to receive light extended from the intermediate diffraction optical element and to receive the light by diffraction An output diffraction optical element configured to be output from an optical guide, wherein the reduction layer may be disposed on at least an output diffraction optical element side of the input diffraction optical element, the intermediate diffraction optical element, and the output diffraction optical element.

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

[조건식 1][Condition 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

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

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

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

본 실시예에 있어서, 상기 저감층은, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부와 차광부를 구비하는 마이크로 루버 필름을 포함할 수 있다.In the present embodiment, the reducing layer is a film that is formed to be elongated along a direction parallel to the first direction, and includes a light transmitting part and a light blocking part that are arranged to cross each other along a direction parallel to the first direction. Louver film.

본 실시예에 있어서, 상기 마이크로 루버 필름은, 그 두께와 상기 투광부의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는 것이 바람직하다:In this embodiment, the micro louver film, the thickness and the length of the light transmitting portion preferably satisfy the following [Condition Formula 2]:

[조건식 2][Condition Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, a 는 마이크로 루버 필름의 두께, b는 투광부의 길이.Here, a is the thickness of the micro louver film, b is the length of the light transmitting portion.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

아울러, 도 4 이하의 도면 중 회절도광판을 도시한 도면에는 회절도광판 모듈 내에서 사용자의 동공 측 기준으로 가장 멀리 위치한 회절도광판을 도시하였고, 나머지 회절도광판은 미도시하였다.4 shows a diffraction light guide plate located farthest from the pupil side of the user in the diffraction light guide module, and the remaining diffraction light guide plates are not shown.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

한편, 도 5를 참조하면, 저감층이 없는 경우 회절광학소자(140)가 차지하는 광가이드부(110) 영역을 통해 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 광경로의 수평선(H) 기준 임계각(θe)은 다음의 수학식 1로 정의될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5, in the absence of the reducing layer, the reference angle H of the horizontal line H of the optical path that may reach the reference position P through the area of the light guide part 110 occupied by the diffractive optical element 140 ( θ e ) may be defined by Equation 1 below.

[수학식 1]

Figure pat00003
[Equation 1]
Figure pat00003

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

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

회절광학소자(130)에 의해 회절된 회절광이 기준 위치(P)에 도달할 수 있는 출사각(θo) 조건은 다음의 조건식 A와 같다.Exit angle (θ o) in a condition of the diffracted light diffracted by the diffractive optical element 130 can reach to a reference position (P) are shown in the condition of A.

[조건식 A]Conditional Expression A

Figure pat00004
Figure pat00004

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

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

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

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

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00006
Figure pat00006

따라서, 입사각 θ 는 수학식 2 및 3의 조합에 의해 다음의 수학식 4로 정의될 수 있다.Therefore, the incident angle θ Can be defined by the following equation (4) by a combination of equations (2) and (3).

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00007
Figure pat00007

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

[조건식 B]Conditional Expression B

Figure pat00008
Figure pat00008

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

Figure pat00009
클 때일 수 있다.That is, light having a wavelength λ is incident on the diffraction optical element 140 having a refractive index of n and a period of the grating pattern is d at the incident angle θ on the horizontal line H, and is emitted through the diffraction and light guide unit 110. The angle of incidence θ relative to the horizontal line (H) this
Figure pat00009
It can be big.

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

[조건식 1][Condition 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

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

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

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

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

저감층의 일 실시예는, 제1방향(D1)과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 제1방향(D1)과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부(210a)와 차광부(220a)를 구비하는 마이크로 루버 필름(200a)을 포함할 수 있다. An embodiment of the reduction layer is a film that is elongated along a direction parallel to the first direction D1, and the light-transmitting portion 210a intersects with each other along a direction parallel to the first direction D1. It may include a micro louver film (200a) having a light portion (220a).

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

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

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

이러한 마이크로 루버 필름(200a)는 그 두께(a)와 투광부(210a)의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는 것이 바람직하다.The micro louver film 200a preferably has a thickness a and a length of the light transmitting part 210a satisfying the following [Condition 2].

[조건식 2][Condition Formula 2]

Figure pat00011
Figure pat00011

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

이하에서는 [조건식 2]가 도출된 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter will be described the process in which [Condition 2] is derived.

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

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00012
Figure pat00012

한편, 전술한 바와 같이, 저감층(200)은 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키는 것이 바람직하기 때문에, [조선식 1] 및 [수학식 3]을 조합하여 마이크로 루버 필름(200a)의 두께(a) 및 투광부(210a)의 길이(b) 조건은 [조건식 2]와 같이 도출될 수 있다.On the other hand, as described above, since the reduction layer 200 preferably reduces the rate at which the external light entering the reference wavelength band at an angle equal to or greater than the reference incidence angle determined by [Condition 1] reaches the reference position, ] And [Equation 3] in combination with the thickness (a) of the micro louver film 200a and the length (b) of the light-transmitting portion 210a may be derived as shown in [Condition 2].

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

본 명세서에서 틸트 팩터(tilt factor)에 대하여 특별한 언급이 없는 한, Axoscan((주)Axometrix사)을 이용하여 각도별 필름의 위상차를 측정하여 도출된 틸트 팩터 값을 의미할 수 있다. 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터는 스프레이 배향 액정필름의 제조 시에 공정 온도를 조절함으로써 조절될 수 있다. 하나의 예시에서, 스프레이 배향 액정필름은 공지의 스프레이 배향성 액정 조성물의 층을 경화시켜 제조될 수 있다. 상기에서 경화는 스프레이 배향성 액정 조성물의 층에 자외선을 조사함으로써 수행될 수 있고, 상기 자외선의 조사 시의 온도를 조절하는 것에 의하여 스프레이 배향 액정필름의 틸트 팩터를 조절할 수 있다. 예를 들어, 자외선 조사 시의 온도가 높을수록 틸트 팩터가 상승하는 경향이 있다. As long as there is no particular mention of the tilt factor in the present specification, it may mean a tilt factor value derived by measuring the phase difference of the film for each angle using Axoscan (Axometrix Co., Ltd.). The tilt factor of the spray oriented liquid crystal film may be adjusted by adjusting the process temperature at the time of manufacturing the spray oriented liquid crystal film. In one example, the spray oriented liquid crystal film may be prepared by curing a layer of a known spray oriented liquid crystal composition. In the above curing may be carried out by irradiating the layer of the spray-aligned liquid crystal composition with ultraviolet rays, it is possible to adjust the tilt factor of the spray-oriented liquid crystal film by adjusting the temperature at the time of irradiation of the ultraviolet rays. For example, the tilt factor tends to increase as the temperature at the time of ultraviolet irradiation increases.

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

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

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

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

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

Claims (12)

광을 안내하기 위한 광가이드부와, 상기 광가이드부의 표면 상에 배치되는 복수의 회절광학소자를 구비하는 회절도광판; 및
상기 복수의 회절광학소자 중 적어도 하나의 회절광학소자가 위치하는 영역에 대응하는 상기 광가이드부의 일면 측 상의 영역에 배치되어 미리 정한 기준 범위의 각도로 입사되는 기준 파장대의 외광이 상기 회절광학소자 및 광가이드부를 통해 상기 광가이드부의 일면으로부터 타면 측을 향하여 이격되어 있는 기준 위치까지 도달되는 비율을 저감시키기 위한 저감층을 포함하는 회절도광판 모듈.
A diffraction light guide plate including a light guide part for guiding light and a plurality of diffractive optical elements disposed on a surface of the light guide part; And
The diffraction optical element includes external light of a reference wavelength band disposed in a region on one side of the light guide portion corresponding to a region in which at least one diffraction optical element is located and incident at an angle of a predetermined reference range. And a reduction layer for reducing a rate of reaching the reference position spaced apart from one surface of the light guide portion toward the other surface side through the light guide portion.
제1항에 있어서,
상기 복수의 회절광학소자는, 광원으로부터 광을 수광하고 수광된 광이 상기 광가이드부 상에서 안내될 수 있도록 수광된 광을 회절시키는 입력 회절광학소자와, 상기 입력 회절광학소자로부터 회절된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 1차원적으로 확장될 수 있도록 구성되는 중간 회절광학소자와, 상기 중간 회절광학소자로부터 확장된 광을 수광하고 수광된 광이 회절에 의해 상기 광가이드로부터 출력되도록 구성되는 출력 회절광학소자를 포함하며,
상기 저감층은 상기 입력 회절광학소자, 상기 중간 회절광학소자 및 상기 출력 회절광학소자 중 적어도 출력 회절광학소자 측에 배치되는, 회절도광판 모듈.
The method of claim 1,
The plurality of diffractive optical elements may include an input diffraction optical element that receives light from a light source and diffracts the received light so that the received light may be guided on the light guide portion, and receives the light diffracted from the input diffraction optical element. And an intermediate diffraction optical element configured to receive the received light one-dimensionally by diffraction, and to receive the light extended from the intermediate diffraction optical element, and to receive the received light from the optical guide by diffraction. An output diffraction optical element,
And the reduction layer is disposed on at least an output diffraction optical element side of the input diffraction optical element, the intermediate diffraction optical element, and the output diffraction optical element.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저감층이 배치되는 회절광학소자는, 주기 d의 격자선 패턴을 가지고 상기 광가이드부의 일면 상에 배치되어 있으며,
상기 기준 위치는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측으로부터 상측을 향하는 제1방향으로 상기 회절광학소자의 하측으로부터 길이 B 만큼 이격되고, 상기 광가이드부의 일면으로부터 제1방향과 수직하며 타면 측을 향하는 제2방향으로 상기 일면에서 길이 R 만큼 이격되어 있는 위치이며,
상기 저감층은 다음의 [조건식 1]에 의해 결정되는 기준 입사각 이상의 각도로 입사되는 상기 기준 파장대의 외광이 상기 기준 위치까지 도달하는 비율을 저감시키기 위한, 회절도광판 모듈:
[조건식 1]
Figure pat00013

여기서, θ 는 상기 기준 입사각, λ는 상기 기준 파장대의 최소파장, 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 격자선 패턴의 주기, B 는 상기 저감층이 배치되는 회절광학소자의 하측과 상기 기준 위치 사이의 상기 제1방향 기준 최단거리, R 은 상기 광가이드부의 일면과 상기 기준 위치 사이의 상기 제2방향 기준 최단거리.
The method according to claim 1 or 2,
The diffractive optical element in which the reduction layer is disposed has a lattice pattern having a period d and is disposed on one surface of the light guide portion.
The reference position is spaced apart from the bottom side of the diffraction optical element by a length B in a first direction from the bottom side of the diffraction optical element on which the reduction layer is disposed, by the length B, and is perpendicular to the first direction from one surface of the light guide portion and the other surface side. Is a position spaced apart by the length R from the one surface in a second direction toward the,
The reduction layer is a diffraction light guide plate module for reducing the rate at which the external light incident to the reference position in the reference wavelength band incident at an angle equal to or greater than the reference incident angle determined by the following [Condition 1]:
[Condition 1]
Figure pat00013

Where θ Is the reference incidence angle, λ is the minimum wavelength of the reference wavelength band, is the period of the grating pattern of the diffractive optical element on which the reduction layer is disposed, and B is between the lower side of the diffractive optical element on which the reduction layer is disposed and the reference position. The first reference shortest distance, R is the second reference shortest distance between one surface of the light guide portion and the reference position.
제3항에 있어서,
상기 기준 파장대는 400 nm 내지 700 nm 인, 회절도광판 모듈.
The method of claim 3,
The reference wavelength band is 400 nm to 700 nm, diffraction light guide module.
제3항에 있어서,
상기 회절도광판 모듈은 550 nm 이상 700 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제1회절광학소자, 400 nm 이상 550 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제2회절광학소자 및 450 nm 이상 650 nm 이하 파장의 광을 분리하는 제3회절광학소자 중 적어도 하나를 구비하는 회절도광판이 복수 개 적층되며,
상기 기준 입사각은 [조건식 1]에서의 d를 상기 복수의 회절도광판이 구비하는 출력 회절광학소자들의 격자선 패턴 주기 중 가장 긴 주기로 선택한 경우를 기준으로 결정되는, 회절도광판 모듈.
The method of claim 3,
The diffraction light guide module includes a first diffractive optical element for separating light having a wavelength of 550 nm or more and 700 nm or less, a second diffractive optical element for separating light having a wavelength of 400 nm or more and 550 nm or less and a light having a wavelength of 450 nm or more and 650 nm or less A plurality of diffraction light guide plates including at least one of the third diffractive optical elements separating the
The reference angle of incidence is determined based on a case in which d in [Condition 1] is selected as the longest period among the lattice pattern periods of the output diffraction optical elements included in the plurality of diffraction light guide plates.
제3항에 있어서,
상기 저감층은,
상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 길게 형성되어 있는 필름으로서, 상기 제1방향과 평행한 방향을 따라 서로 교차 배열되는 투광부와 차광부를 구비하는 마이크로 루버 필름을 포함하는, 회절도광판 모듈.
The method of claim 3,
The reduction layer,
A film formed elongated in a direction parallel to said first direction, comprising a micro louver film having a light transmitting portion and a light shielding portion arranged to cross each other in a direction parallel to said first direction.
제6항에 있어서,
상기 마이크로 루버 필름은, 그 두께와 상기 투광부의 길이가 다음의 [조건식 2]를 만족하는, 회절도광판 모듈:
[조건식 2]
Figure pat00014

여기서, a 는 마이크로 루버 필름의 두께, b는 투광부의 길이.
The method of claim 6,
The micro louver film, the thickness and the length of the light transmitting portion satisfies the following [Condition Formula 2], diffraction light guide plate module:
[Condition Formula 2]
Figure pat00014

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