KR20190124173A

KR20190124173A - 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스

Info

Publication number: KR20190124173A
Application number: KR1020190127508A
Authority: KR
Inventors: 황인덕; 최인호; 최호영; 허훈; 채형석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2019-11-04
Also published as: US11156837B2; WO2021033784A1; US20210208395A1

Abstract

전자 디바이스가 개시된다. 본 발명에 따른 전자 디바이스는 중력 방향으로 광을 방출하도록 배치된 표시 패널과 표시 패널보다 아랫쪽 방향에 위치하는 오목 미러 및 상기 표시 패널과 상기 오목 미러 사이에 위치하는 편광판을 이용하고, 상기 편광판은 콜레스테릭 액정을 포함하여 사용자가 전자 디바이스를 착용할 때 가시 거리를 확보할 수 있으며, 전체적인 전자 디바이스의 크기 및 부피가 소형화된다. 본 발명의 전자 디바이스는 인공 지능(Artificial Intelligence) 모듈, 로봇, 증강현실(Augmented Reality, AR) 장치, 가상현실(virtual reality, VR) 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.

Description

표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스{ELECTRONIC DEVICE HAVING A DISPLAY MODULE}

본 발명은 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 AR(Augmented Reality)에 사용되는 시스루(See-through) 기능을 가지는 HMD(Head Mounted Display)에 관한 것이다.

증강현실(Augmented Reality, AR)은 실제 환경에 가상 사물이나 정보를 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 기술을 말한다.

이 때, 만들어진 가상의 환경이나 상황 등은 사용자의 오감을 자극하며 실제와 유사한 공간적, 시간적 체험을 하게 함으로써 현실과 상상의 경계를 자유롭게 드나들게 한다. 또한 사용자는 이러한 환경에 단순히 몰입할 뿐만 아니라 실재하는 디바이스를 이용해 조작이나 명령을 가하는 등 이러한 환경 속에 구현된 것들과 상호작용이 가능하다.

최근, 이러한 기술분야에 사용되는 장비(gear)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

AR에 주로 사용되는 장비로써 HMD란, 안경 또는 헬멧처럼 디스플레이 디바이스를 머리에 착용하여 제공되는 멀티미디어 컨텐츠를 육안으로 볼 수 있도록 하는 각종 디지털 디바이스를 말한다.

따라서 HMD는 일반적으로 영상을 구현하는 표시 모듈을 포함한다. 예를 들어, 표시 모듈은 액정을 포함하는 액정 패널 및 유기 발광 소자를 포함하는 OLED 패널을 포함할 수 있다. 또한, 표시 모듈에 의해 구현되는 영상을 사용자가 눈으로 볼 수 있도록 하기 위해, 접안 렌즈 및 접안 렌즈를 사용자의 안구와 정렬하기 위한 장착 부재를 더 포함할 수 있다.

HMD는 사용자가 머리에 장착하는 것을 전제로 하는 디바이스로써, 디바이스 자체의 경량화 및 소형화에 대한 필요성이 계속해서 존재하였다.

또한, 사용자(User)는 HMD를 착용한 상태에서 HMD의 표시 모듈에 표현되는 멀티미디어 컨텐츠를 사용자의 실제 주변 환경과 함께 볼 수 있어야만 하므로, 표시 모듈은 멀티미디어 컨텐츠를 디스플레이 하는 것 이외에 사용자가 주변 사물을 인식할 수 있도록 시인성을 제공할 필요가 있다.

이를 위하여, HMD에 사용되는 표시 모듈은 최근 시스루(See-through) 기능을 가지도록 구현되고 있다. 예를 들어, 표시 모듈에 장착되는 표시 패널과 접안 렌즈 사이에 하프 미러(Half-mirror)를 사용하여 사용자에게는 GUI(Graphic User Interface)를 표시함과 동시에, 사용자가 직접 육안으로 주변 사물과 환경을 볼 수 있도록 하고 있다.

다만, 이렇게 하프 미러를 적용한 종래의 HMD는, 하프 미러가 실제 사물로부터 전달되는 광을 흡수하거나 왜곡시키면서, 상 왜곡 또는 투과율 저하 현상을 발생시켰다. 또한, HMD 사용자의 시야 거리도 짧아지게 만들었다.

특히, HMD를 착용한 사용자의 가시거리가 줄어들 경우, 사용자의 안전에 문제가 발생할 수 있으므로, 이를 극복하기 위해 종래 표시 모듈에 추가적으로 오목 하프 미러(Concave Half-mirror)를 추가한 HMD가 제공되었다.

그러나, 이 경우 2개의 하프 미러가 적용되어 종래의 HMD에 비해, 더 많은 상 왜곡 및 투과율 저하가 발생하였다. 또한, 2개의 하프 미러가 적용됨에 따라 HMD의 구조가 복잡해지고 부피와 무게가 증가한다는 문제점도 발생하였다.

본 발명은 전술한 필요성을 충족하고 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 VR(Virtual Reality), AR(Augmented Reality), MR(Mixed Reality) 등에 사용되는 전자 디바이스를 사용자가 사용함에 있어, 사용자의 시야 거리를 넓히기 위한 전자 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 VR(Virtual Reality), AR(Augmented Reality), MR(Mixed Reality) 등에 사용되는 전자 디바이스를 사용자가 사용함에 있어, 구조가 단순하고, 소형화 된 전자 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스는 표시 모듈을 포함하며, 상기 표시 모듈은 중력 방향으로 광을 방출하도록 배치된 표시 패널, 상기 표시 패널보다 아랫쪽 방향에 위치하는 오목 미러, 상기 표시 패널과 상기 오목 미러 사이에 위치하는 편광판 및 상기 표시 패널, 오목 미러 및 편광판을 지지하는 제1 프레임을 포함하되, 상기 편광판은 콜레스테릭 액정을 포함한다.

상기 편광판은 상기 표시 패널과 45도의 각도를 이루도록 배치될 수 있다.

상기 편광판은 상기 표시 패널과 근접하게 배치되는 상부가 상기 오목 미러와 근접하게 배치되는 하부보다 상기 사용자 안구에 더 가깝도록 배치될 수 있다.

상기 편광판은 상기 오목 미러와 근접하게 배치되는 하부의 양 모서리에 각각 형성되는 제1 및 제2 챔퍼링부를 더 포함할 수 있다.

상기 편광판은 상기 표시 패널로부터 방출되는 상기 광 중에서 좌원 편향되는 광은 투과시키고, 상기 오목 미러에서 반사되는 우원 편향된 광은 반사시킬 수 있도록 형성될 수 있다.

상기 편광판은 상기 표시 패널을 바라보는 상면이 반사 방지 코팅(Anti-Reflection) 처리되고, 상기 오목 거울을 바라보는 하면에 콜레스테릭 액정 박막층이 적층될 수 있다.

상기 오목 미러는 사용자의 좌안 및 우안에 각각 대응하도록 제1 및 제2 오목 미러를 포함하되, 상기 제1 오목 미러의 일측과 제2 오목 미러의 타측이 서로 연결될 수 있다.

상기 제1 오목 미러의 일측과 상기 제2 오목 미러의 타측에 각각 제3 및 제4 챔퍼링부(chamfering part)가 형성되며, 상기 제1 오목 미러의 일측과 제2 오목 미러의 타측이 연결될 때, 상기 제3 및 제4 챔퍼링부는 서로 마주볼 수 있다.

상기 표시 모듈을 내부에 수용하고, 사용자가 육안으로 주변 사물 및 환경을 인식할 수 있도록 광을 투과시키는 바이저 및 접안 렌즈가 장착되는 메인 프레임을 더 포함하고, 상기 바이저와 상기 접안 렌즈 사이에 상기 편광판이 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스는 상기 메인 프레임에 연결되는 헤드 유닛을 포함할 수 있고, 상기 헤드 유닛은 상기 사용자의 머리를 감싸는 헤드 레스트 및 상기 사용자의 머리 크기에 따라 길이 조절이 가능한 밴드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스는 외부 디지털 디바이스를 감지하기 위한 센싱부, 상기 센싱부를 통해 감지된 상기 외부 디지털 디바이스와 상기 전자 디바이스 사이의 데이터 송수신을 허용하는 장치간 통신 모듈, 상기 장치간 통신 모듈을 통해 상기 외부 디지털 디바이스에 대한 정보가 수신되면 상기 표시 모듈에 표시될 상기 정보를 분류하는 프로세서 및 상기 전자 디바이스의 동작을 위한 데이터들 저장하는 메모리를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 메모리에 미리 저장된 그래픽 사용자 인터페이스로 상기 정보를 분류하여 상기 표시 모듈에 표현되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스는 상기 사용자의 입력을 수신하는 입력부를 더 포함하며, 상기 입력부를 통해 상기 사용자의 입력이 수신되면, 상기 프로세서는, 상기 메모리에 미리 저장된 기능들 중에서 상기 입력에 대응하는 기능이 실행되도록 처리할 수 있다.

상기 입력부는 영상 신호 입력을 위한 카메라 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱부는 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지(battery gauge), 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서를 포함하는 환경 센서 및 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서를 포함하는 화학 센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스는 네트워크 통신 모듈로써 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전자 디바이스는 편광판을 기울여 배치하고, 오목 미러를 편광판의 하부에 배치함으로써 사용자의 시각축을 확보하여 사용자의 가시 거리를 종래에 비해 2배 증가시킨다.

본 발명에 따른 전자 디바이스는 반사율과 투과율을 반반인 하프 미러를 사용하지 않으므로, 전자 디바이스에 사용되는 광 효율을 크게 향상시킨다.

또한, 본 발명에 따른 전자 디바이스는 크기와 부피 측면에서 최적화 설계가 쉬운 오목 미러를 사용하여 왜곡 수차와 색수차를 최소화할 수 있으며, 상 왜곡 현상을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 전자 디바이스는 사용자가 바라보는 시각축과 수직하게 오목 미러를 배치하여 편광판을 통해 사용자의 가시 거리를 확보한다는 점에서 시스루(see-through) 효과를 극대화시킨다.

본 발명에 따른 전자 디바이스는 하나의 편광판과 하나의 오목 미러 만을 사용하여 HDM를 구현할 수 있으므로 종래에 2개의 하프 미러를 사용했던 HMD에 비하여 크기와 부피를 더 소형화 할 수 있다.

도 1은 이종 전자 디바이스들이 클라우드 네트워크와 연결되는 5G 네트워크 환경에 대한 일 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 전자 디바이스의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 5는 프리즘 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 웨이브 가이드(waveguide, 또는 도파관) 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7과 8은 핀 미러(Pin Mirror) 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 표면 반사 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 마이크로 엘이디 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 컨택트 렌즈에 활용되는 디스플레이부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스가 구현된 HMD를 나타내는 사시도이다.
도 13는 도 12의 XIII선을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13의 XIV선을 따라 나타낸 도면이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈이 사용자의 안면부에 적용되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 오목 미러를 나타내는 도면이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스와 TV가 장치 대 장치(D2D)로 연동되는 시나리오를 나타내는 도면이다.
도 20 및 도 21은 사용자가 TV 동영상을 시청할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스가 TV 동영상에 등장하는 사물에 관한 정보를 제공하는 시나리오를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

[5G 시나리오]

5G의 세 가지 주요 요구 사항 영역은 (1) 개선된 모바일 광대역 (Enhanced Mobile Broadband, eMBB) 영역, (2) 다량의 머신 타입 통신 (massive Machine Type Communication, mMTC) 영역 및 (3) 초-신뢰 및 저 지연 통신 (Ultra-reliable and Low Latency Communications, URLLC) 영역을 포함한다.

일부 사용 예(Use Case)는 최적화를 위해 다수의 영역들이 요구될 수 있고, 다른 사용 예는 단지 하나의 핵심 성능 지표 (Key Performance Indicator, KPI)에만 포커싱될 수 있다. 5G는 이러한 다양한 사용 예들을 유연하고 신뢰할 수 있는 방법으로 지원하는 것이다.

eMBB는 기본적인 모바일 인터넷 액세스를 훨씬 능가하게 하며, 풍부한 양방향 작업, 클라우드 또는 증강현실에서 미디어 및 엔터테인먼트 애플리케이션을 커버한다. 데이터는 5G의 핵심 동력 중 하나이며, 5G 시대에서 처음으로 전용 음성 서비스를 볼 수 없을 수 있다. 5G에서, 음성은 단순히 통신 시스템에 의해 제공되는 데이터 연결을 사용하여 응용 프로그램으로서 처리될 것이 기대된다. 증가된 트래픽 양(volume)을 위한 주요 원인들은 콘텐츠 크기의 증가 및 높은 데이터 전송률을 요구하는 애플리케이션 수의 증가이다. 스트리밍 서비스 (오디오 및 비디오), 대화형 비디오 및 모바일 인터넷 연결은 더 많은 장치가 인터넷에 연결될수록 더 널리 사용될 것이다. 이러한 많은 응용 프로그램들은 사용자에게 실시간 정보 및 알림을 푸쉬하기 위해 항상 켜져 있는 연결성이 필요하다. 클라우드 스토리지 및 애플리케이션은 모바일 통신 플랫폼에서 급속히 증가하고 있으며, 이것은 업무 및 엔터테인먼트 모두에 적용될 수 있다. 그리고, 클라우드 스토리지는 상향링크 데이터 전송률의 성장을 견인하는 특별한 사용 예이다. 5G는 또한 클라우드의 원격 업무에도 사용되며, 촉각 인터페이스가 사용될 때 우수한 사용자 경험을 유지하도록 훨씬 더 낮은 단-대-단(end-to-end) 지연을 요구한다. 엔터테인먼트 예를 들어, 클라우드 게임 및 비디오 스트리밍은 모바일 광대역 능력에 대한 요구를 증가시키는 또 다른 핵심 요소이다. 엔터테인먼트는 기차, 차 및 비행기와 같은 높은 이동성 환경을 포함하는 어떤 곳에서든지 스마트폰 및 태블릿에서 필수적이다. 또 다른 사용 예는 엔터테인먼트를 위한 증강현실 및 정보 검색이다. 여기서, 증강현실은 매우 낮은 지연과 순간적인 데이터 양을 필요로 한다.

또한, 가장 많이 예상되는 5G 사용 예 중 하나는 모든 분야에서 임베디드 센서를 원활하게 연결할 수 있는 기능 즉, mMTC에 관한 것이다. 2020년까지 잠재적인 IoT 장치들은 204 억 개에 이를 것으로 예측된다. 산업 IoT는 5G가 스마트 도시, 자산 추적(asset tracking), 스마트 유틸리티, 농업 및 보안 인프라를 가능하게 하는 주요 역할을 수행하는 영역 중 하나이다.

URLLC는 주요 인프라의 원격 제어 및 자체-구동 차량(self-driving vehicle)과 같은 초 신뢰 및 저 지연 링크를 통해 산업을 변화시킬 새로운 서비스를 포함한다. 신뢰성과 지연의 수준은 스마트 그리드 제어, 산업 자동화, 로봇 공학, 드론 제어 및 조정에 필수적이다.

다음으로, 다수의 사용 예들에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

5G는 초당 수백 메가 비트에서 초당 기가 비트로 평가되는 스트림을 제공하는 수단으로 FTTH(fiber-to-the-home) 및 케이블 기반 광대역 (또는 DOCSIS)을 보완할 수 있다. 이러한 빠른 속도는 가상현실과 증강현실뿐 아니라 4K 이상(6K, 8K 및 그 이상)의 해상도로 TV를 전달하는데 요구된다. VR(Virtual Reality) 및 AR(Augmented Reality) 애플리케이션들은 거의 몰입형(immersive) 스포츠 경기를 포함한다. 특정 응용 프로그램은 특별한 네트워크 설정이 요구될 수 있다. 예를 들어, VR 게임의 경우, 게임 회사들이 지연을 최소화하기 위해 코어 서버를 네트워크 오퍼레이터의 에지 네트워크 서버와 통합해야 할 수 있다.

자동차(Automotive)는 차량에 대한 이동 통신을 위한 많은 사용 예들과 함께 5G에 있어 중요한 새로운 동력이 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 승객을 위한 엔터테인먼트는 동시의 높은 용량과 높은 이동성 모바일 광대역을 요구한다. 그 이유는 미래의 사용자는 그들의 위치 및 속도와 관계없이 고품질의 연결을 계속해서 기대하기 때문이다. 자동차 분야의 다른 활용 예는 증강현실 대시보드이다. 이는 운전자가 앞면 창을 통해 보고 있는 것 위에 어둠 속에서 물체를 식별하고, 물체의 거리와 움직임에 대해 운전자에게 말해주는 정보를 겹쳐서 디스플레이 한다. 미래에, 무선 모듈은 차량들 간의 통신, 차량과 지원하는 인프라구조 사이에서 정보 교환 및 자동차와 다른 연결된 디바이스들(예를 들어, 보행자에 의해 수반되는 디바이스들) 사이에서 정보 교환을 가능하게 한다. 안전 시스템은 운전자가 보다 안전한 운전을 할 수 있도록 행동의 대체 코스들을 안내하여 사고의 위험을 낮출 수 있게 한다. 다음 단계는 원격 조종되거나 자체 운전 차량(self-driven vehicle)이 될 것이다. 이는 서로 다른 자체 운전 차량들 사이 및 자동차와 인프라 사이에서 매우 신뢰성이 있고, 매우 빠른 통신을 요구한다. 미래에, 자체 운전 차량이 모든 운전 활동을 수행하고, 운전자는 차량 자체가 식별할 수 없는 교통 이상에만 집중하도록 할 것이다. 자체 운전 차량의 기술적 요구 사항은 트래픽 안전을 사람이 달성할 수 없을 정도의 수준까지 증가하도록 초 저 지연과 초고속 신뢰성을 요구한다.

스마트 사회(smart society)로서 언급되는 스마트 도시와 스마트 홈은 고밀도 무선 센서 네트워크로 임베디드될 것이다. 지능형 센서의 분산 네트워크는 도시 또는 집의 비용 및 에너지-효율적인 유지에 대한 조건을 식별할 것이다. 유사한 설정이 각 가정을 위해 수행될 수 있다. 온도 센서, 창 및 난방 컨트롤러, 도난 경보기 및 가전 제품들은 모두 무선으로 연결된다. 이러한 센서들 중 많은 것들이 전형적으로 낮은 데이터 전송 속도, 저전력 및 저비용이다. 하지만, 예를 들어, 실시간 HD 비디오는 감시를 위해 특정 타입의 장치에서 요구될 수 있다.

열 또는 가스를 포함한 에너지의 소비 및 분배는 고도로 분산화되고 있어, 분산 센서 네트워크의 자동화된 제어가 요구된다. 스마트 그리드는 정보를 수집하고 이에 따라 행동하도록 디지털 정보 및 통신 기술을 사용하여 이런 센서들을 상호 연결한다. 이 정보는 공급 업체와 소비자의 행동을 포함할 수 있으므로, 스마트 그리드가 효율성, 신뢰성, 경제성, 생산의 지속 가능성 및 자동화된 방식으로 전기와 같은 연료들의 분배를 개선하도록 할 수 있다. 스마트 그리드는 지연이 적은 다른 센서 네트워크로 볼 수도 있다.

건강 부문은 이동 통신의 혜택을 누릴 수 있는 많은 응용 프로그램을 보유하고 있다. 통신 시스템은 멀리 떨어진 곳에서 임상 진료를 제공하는 원격 진료를 지원할 수 있다. 이는 거리에 대한 장벽을 줄이는데 도움을 주고, 거리가 먼 농촌에서 지속적으로 이용하지 못하는 의료 서비스들로의 접근을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 중요한 진료 및 응급 상황에서 생명을 구하기 위해 사용된다. 이동 통신 기반의 무선 센서 네트워크는 심박수 및 혈압과 같은 파라미터들에 대한 원격 모니터링 및 센서들을 제공할 수 있다.

무선 및 모바일 통신은 산업 응용 분야에서 점차 중요해지고 있다. 배선은 설치 및 유지 비용이 높다. 따라서, 케이블을 재구성할 수 있는 무선 링크들로의 교체 가능성은 많은 산업 분야에서 매력적인 기회이다. 그러나, 이를 달성하는 것은 무선 연결이 케이블과 비슷한 지연, 신뢰성 및 용량으로 동작하는 것과, 그 관리가 단순화될 것이 요구된다. 낮은 지연과 매우 낮은 오류 확률은 5G로 연결될 필요가 있는 새로운 요구 사항이다.

물류(logistics) 및 화물 추적(freight tracking)은 위치 기반 정보 시스템을 사용하여 어디에서든지 인벤토리(inventory) 및 패키지의 추적을 가능하게 하는 이동 통신에 대한 중요한 사용 예이다. 물류 및 화물 추적의 사용 예는 전형적으로 낮은 데이터 속도를 요구하지만 넓은 범위와 신뢰성 있는 위치 정보가 필요하다.

본 명세서에서 후술할 본 발명으로써의 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스는 전술한 5G의 요구 사항을 만족하도록 각 실시예를 조합하거나 변경하여 구현될 수 있다.

[5G 네트워크와 본 발명이 연계되는 시나리오]

우선, 도 1은 이종 전자 디바이스들이 클라우드 네트워크(10)와 연결되는 5G 네트워크 환경에 대한 일 실시예를 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, AI 시스템은 AI 서버(16)로 구현되며, 5G 클라우드 네트워크(10)를 통해 로봇(11), 자율주행 차량(12), XR 장치(13), 스마트폰(14) 또는 가전(15) 중에서 적어도 하나 이상과 연결될 수 있다. 여기서, AI 서버(16)와 클라우드 네트워크(10)를 통해 연결된 로봇(11), 자율주행 차량(12), XR 장치(13), 스마트폰(14) 또는 가전(15) 등을 클라우드 AI 로봇(11), 클라우드 AI 자율주행 차량(12), 클라우드 AI XR 장치(13), 클라우드 AI 스마트폰(14) 또는 클라우드 AI 가전(15)이라 칭할 수 있다.

AI 서버(16)는 AI 프로세싱을 수행하는 서버와 빅 데이터에 대한 연산을 수행하는 서버를 포함할 수 있다.

하지만, 로봇(11), 자율주행 차량(12), XR 장치(13), 스마트폰(14) 또는 가전(15)은 AI 프로세서와 AI 서버 역할을 포함하는 AI 시스템을 온-프레미스(On-premise)로 포함할 수 있다.

이 경우, AI 로봇(11), AI 자율주행 차량(12), AI XR 장치(13), AI 스마트폰(14) 또는 AI 가전(15)이라 칭할 수 있다.

클라우드 네트워크(10)는 클라우드 컴퓨팅 인프라의 일부를 구성하거나 클라우드 컴퓨팅 인프라 안에 존재하는 네트워크를 의미할 수 있다. 여기서, 클라우드 네트워크(10)는 3G 네트워크, 4G 또는 LTE(Long Term Evolution) 네트워크 또는 5G 네트워크 등을 이용하여 구성될 수 있다.

즉, 클라우드 네트워크(10)에 연결되어 서로 연결된 각 장치들(11 내지 15, 20)은 기지국을 통해서 서로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 서로 통신할 수도 있다.

AI 서버(16)는 클라우드 네트워크(10)를 통해 연결된 로봇(11), 자율주행 차량(12), XR 장치(13), 스마트폰(14) 또는 가전(15) 중에서 적어도 하나 이상에 별도의 AI 연결된 AI 장치들(11 내지 15)의 AI 프로세싱을 적어도 일부를 도울 수 있다.

이 때, AI 서버(16)는 AI 장치(11 내지 15)를 대신하여 머신 러닝 알고리즘에 따라 인공 신경망을 학습시킬 수 있고, 학습 모델을 직접 저장하거나 AI 장치(11 내지 15)에 전송할 수 있다.

이 때, AI 서버(16)는 AI 장치(11 내지 15)로부터 입력 데이터를 수신하고, 학습 모델을 이용하여 수신한 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성하여 AI 장치(11 내지 15)로 전송할 수 있다.

또는, AI 장치(11 내지 15)는 직접 학습 모델을 이용하여 입력 데이터에 대하여 결과 값을 추론하고, 추론한 결과 값에 기초한 응답이나 제어 명령을 생성할 수도 있다.

XR 장치(13)는 AI 서버(16)와 클라우드 네트워크(10)를 통해 연결됨과 동시에 HMD(Head-Mounted Display), 차량에 구비된 HUD(Head-Up Display), 텔레비전, 휴대폰, 스마트 폰, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 가전 기기, 디지털 사이니지, 차량, 고정형 로봇이나 이동형 로봇 등으로 구현될 수 있다.

XR 장치(13)는 다양한 센서들을 통해 또는 외부 장치로부터 획득한 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터를 분석하여 3차원 포인트들에 대한 위치 데이터 및 속성 데이터를 생성함으로써 주변 공간 또는 현실 객체에 대한 정보를 획득하고, 출력할 XR 객체를 렌더링하여 출력할 수 있다. 예컨대, XR 장치(13)는 인식된 물체에 대한 추가 정보를 포함하는 XR 객체를 해당 인식된 물체에 대응시켜 출력할 수 있다.

XR 장치(13)는 적어도 하나 이상의 인공 신경망으로 구성된 학습 모델을 이용하여 상기한 동작들을 수행할 수 있다. 예컨대, XR 장치(13)는 학습 모델을 이용하여 3차원 포인트 클라우드 데이터 또는 이미지 데이터에서 현실 객체를 인식할 수 있고, 인식한 현실 객체에 상응하는 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 학습 모델은 XR 장치(13)에서 직접 학습되거나, AI 서버(16) 등의 외부 장치에서 학습된 것일 수 있다.

이 때, XR 장치(13)는 직접 학습 모델을 이용하여 결과를 생성하여 동작을 수행할 수도 있지만, AI 서버(16) 등의 외부 장치에 센서 정보를 전송하고 그에 따라 생성된 결과를 수신하여 동작을 수행할 수도 있다.

여기서 XR은 확장현실(eXtended Reality)을 나타내는 것으로써 가상현실(VR: Virtual Reality), 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality)을 총칭한다. VR 기술은 현실 세계의 객체나 배경 등을 CG 영상으로만 제공하고, AR 기술은 실제 사물 영상 위에 가상으로 만들어진 CG 영상을 함께 제공하며, MR 기술은 현실 세계에 가상 객체들을 섞고 결합시켜서 제공하는 컴퓨터 그래픽 기술이다.

MR 기술은 현실 객체와 가상 객체를 함께 보여준다는 점에서 AR 기술과 유사하다. 그러나, AR 기술에서는 가상 객체가 현실 객체를 보완하는 형태로 사용되는 반면, MR 기술에서는 가상 객체와 현실 객체가 동등한 성격으로 사용된다는 점에서 차이점이 있다.

XR 기술은 HMD(Head-Mount Display), HUD(Head-Up Display), 휴대폰, 태블릿 PC, 랩탑, 데스크탑, TV, 디지털 사이니지 등에 적용될 수 있고, XR 기술이 적용된 장치를 XR 장치(XR Device)라 칭할 수 있다.

본 발명에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)는 상술한 장치들 중에서 XR 장치(13)로 구현되는 것을 예시로 하여 설명한다. 특히, 본 발명에 대한 설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)는 상술한 XR 장치(13) 중에서도 증강현실(AR) 장치로 구현되는 것을 예시로 하여 설명한다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)는 무선 통신부(21), 입력부(22), 센싱부(23), 출력부(24), 인터페이스부(25), 메모리(26), 제어부(27) 및 전원 공급부(28) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 구성요소들은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(20)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 전자 디바이스(20)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많은 구성요소를 포함하거나, 적은 구성요소들을 포함할 수도 있다.

보다 구체적으로, 위 구성요소들 중 무선 통신부(21)는, 전자 디바이스(20)와 무선 통신 시스템 사이, 전자 디바이스(20)와 다른 전자 디바이스 사이, 또는 전자 디바이스(20)와 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 장치간 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(21)는, 전자 디바이스(20)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 네트워크 통신 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(21)는, 장치간 통신 모듈 및 네트워크 통신 모듈로써 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(22)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(22)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(23)는 본 발명에 따른 전자 디바이스(20) 내 정보, 전자 디바이스(20)를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.

예를 들어, 센싱부(23)는 근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 촬영수단), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 전자 디바이스(20)는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

출력부(24)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 표시 모듈(240), 음향 출력 모듈, 햅틱 모듈, 광 출력 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

이 중에서 표시 모듈(240)은 사용자의 눈 앞에 가상의 이미지 또는 영상을 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하며, 디스플레이부는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 본 발명에 따른 전자 디바이스(20)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력수단으로써 기능함과 동시에, 전자 디바이스(20)와 사용자 사이의 출력 인터페이스도 제공할 수 있다.

인터페이스부(25)는 전자 디바이스(20)에 연결되는 다양한 종류의 외부장치와의 통로 역할을 수행한다. 인터페이스부(25)를 통해 전자 디바이스(20)는 외부장치로부터 가상현실 또는 증강현실 컨텐츠를 제공받을 수 있고, 다양한 입력 신호, 센싱 신호, 데이터를 주고받음으로써, 상호 인터랙션을 수행할 수 있다.

예를 들어, 인터페이스부(25)는 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 메모리(26)는 전자 디바이스(20)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(26)는 전자 디바이스(20)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 전자 디바이스(20)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 전자 디바이스(20)의 기본적인 기능(예를 들어, 전화 착신, 발신 기능, 메시지 수신, 발신 기능)을 위하여 출고 당시부터 전자 디바이스(20)상에 존재할 수 있다.

제어부(27)는 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 전자 디바이스(20)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(27)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리할 수 있다. 이를 위해, 제어부(27)는 프로세서를 포함할 수 있다.

또한, 제어부(27)는 메모리(26)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써 구성요소들 중 적어도 일부를 제어하여 사용자에게 적절한 정보를 제공하거나 기능을 처리할 수 있다. 나아가, 제어부(27)는 응용 프로그램의 구동을 위하여 전자 디바이스(20)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

또한, 제어부(27)는 센싱부(23)에 포함된 자이로스코프 센서, 중력 센서, 모션 센서 등을 이용하여 전자 디바이스(20)나 사용자의 움직임을 감지할 수 있다. 또는 제어부(27)는 센싱부(23)에 포함된 근접센서, 조도센서, 자기센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 광 센서 등을 이용하여 전자 디바이스(20)나 사용자 주변으로 다가오는 대상체를 감지할 수도 있다. 그 밖에도, 제어부(27)는 전자 디바이스(20)와 연동하여 동작하는 컨트롤러에 구비된 센서들을 통해서도 사용자의 움직임을 감지할 수 있다.

또한, 제어부(27)는 메모리(26)에 저장된 응용 프로그램을 이용하여 전자 디바이스(20)의 동작(또는 기능)을 수행할 수 있다.

전원 공급부(28)는 제어부(27)의 제어 하에서, 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 전자 디바이스(20)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 전원 공급부(28)는 배터리를 포함하며, 배터리는 내장형 또는 교체가능한 형태로 마련될 수 있다.

위 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 전자 디바이스(20)의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 전자 디바이스의 동작, 제어, 또는 제어방법은 메모리(26)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 전자 디바이스(20) 상에서 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 전자 디바이스의 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스(20)는 프레임(100), 제어부(200) 및 디스플레이부(300)를 포함할 수 있다.

전자 디바이스는 글라스 타입(smart glass)으로 마련될 수 있다. 글라스 타입의 전자 디바이스는 인체의 두부에 착용 가능하도록 구성되며, 이를 위한 프레임(케이스, 하우징 등)(100)을 구비할 수 있다. 프레임(100)은 착용이 용이하도록 플렉서블 재질로 형성될 수 있다.

프레임(100)은 두부에 지지되며, 각종 부품들이 장착되는 공간을 마련한다. 도시된 바와 같이, 프레임(100)에는 제어부(200), 사용자 입력부(130) 또는 음향 출력부(140) 등과 같은 전자부품이 장착될 수 있다. 또한, 프레임(100)에는 좌안 및 우안 중 적어도 하나를 덮는 렌즈가 착탈 가능하게 장착될 수 있다.

프레임(100)은 도면에 도시된 바와 같이, 사용자의 신체 중 안면에 착용되는 안경 형태를 가질 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고, 사용자의 안면에 밀착되어 착용되는 고글 등의 형태를 가질 수도 있다.

이와 같은 프레임(100)은 적어도 하나의 개구부를 구비하는 전면 프레임(110)과 전면 프레임(110)과 교차하는 제1 방향(y)으로 연장되어 서로 나란한 한 쌍의 측면 프레임(120)을 포함할 수 있다.

제어부(200)는 전자 디바이스에 구비되는 각종 전자부품을 제어하도록 마련된다.

제어부(200)는 사용자에게 보여지는 이미지 또는 이미지가 연속되는 영상을 생성할 수 있다. 제어부(200)는 이미지를 발생시키는 이미지 소스 패널과 이미지 소스 패널에서 발생된 빛을 확산 및 수렴하는 복수의 렌즈 등을 포함할 수 있다.

제어부(200)는 두 측면 프레임(120) 중 어느 하나의 측면 프레임(120)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(200)는 어느 하나의 측면 프레임(120) 내측 또는 외측에 고정되거나, 어느 하나의 측면 프레임(120)의 내부에 내장되어 일체로 형성될 수 있다. 또는 제어부(200)가 전면 프레임(110)에 고정되거나 전자 디바이스와 별도로 마련될 수도 있다.

디스플레이부(300)는 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display, HMD) 형태로 구현될 수 있다. HMD 형태란, 두부에 장착되어, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 보여주는 디스플레이 방식을 말한다. 사용자가 전자 디바이스를 착용하였을 때, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 제공할 수 있도록, 디스플레이부(300)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 대응되게 배치될 수 있다. 본 도면에서는, 사용자의 우안을 향하여 영상을 출력할 수 있도록, 디스플레이부(300)가 우안에 대응되는 부분에 위치한 것을 예시하고 있다.

디스플레이부(300)는 사용자가 외부 환경을 시각적으로 인지하면서, 동시에 제어부(200)에서 생성된 이미지가 사용자에게 보이도록 사용자할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(300)는 프리즘을 이용하여 디스플레이 영역에 이미지를 투사할 수 있다.

그리고 디스플레이부(300)는 투사된 이미지와 전방의 일반 시야(사용자가 눈을 통하여 바라보는 범위)가 동시에 보이도록 하기 위해 투광성으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(300)는 반투명일 수 있으며, 글라스(glass)를 포함하는 광학 소자로 형성될 수 있다.

그리고 디스플레이부(300)는 전면 프레임(110)에 포함된 개구부에 삽입되어 고정되거나, 개부구의 배면[즉 개구부와 사용자 사이]에 위치하여, 전면 프레임(110)에 고정될 수 있다. 도면에는 디스플레이부(300)가 개구부의 배면에 위치하여, 전면 프레임(110)에 고정된 경우를 일 예로 도시하였지만, 이와 달리 디스플레이부(300)는 프레임(100)의 다양한 위치에 배치 및 고정될 수 있다.

전자 디바이스는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(200)에서 이미지에 대한 이미지 광을 디스플레이부(300)의 일측으로 입사시키면, 이미지광이 디스플레이부(300)를 통하여 타측으로 출사되어, 제어부(200)에서 생성된 이미지를 사용자에게 보이도록 할 수 있다.

이에 따라, 사용자는 프레임(100)의 개구부를 통하여 외부 환경을 보면서 동시에 제어부(200)에서 생성된 이미지를 함께 볼 수 있게 된다. 즉, 디스플레이부(300)를 통하여 출력되는 영상은 일반 시야와 오버랩(overlap)되어 보일 수 있다. 전자 디바이스는 이러한 디스플레이 특성을 이용하여 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강현실(Augmented Reality, AR)을 제공할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 설명하기 위한 분해사시도이다.

도면을 참조하면, 제어부(200)는 내부의 구성 소자를 보호하고, 제어부(200)의 외형을 형성하는 제1 커버(207)와 제2 커버(225)를 구비하고, 제1 커버(207)와 제2 커버(225)의 내부에는 구동부(201), 이미지 소스 패널(203), 편광빔 스플리터 필터(Polarization Beam Splitter Filter, PBSF, 211), 미러(209), 복수의 렌즈(213, 215, 217, 221), 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens, FEL, 219), 다이크로익 필터(Dichroic filter, 227) 및 프리즘 프로젝션 렌즈(Freeform prism Projection Lens, FPL, 223)를 구비할 수 있다.

제1 커버(207)와 제2 커버(225)는 구동부(201), 이미지 소스 패널(203), 편광빔 스플리터 필터(211), 미러(209), 복수의 렌즈(213, 215, 217, 221), 플라이아이 렌즈(219) 및 프리즘 프로젝션 렌즈(223)가 내장될 수 있는 공간을 구비하고, 이들을 패키징하여, 양 측면 프레임(120) 중 어느 하나에 고정될 수 있다.

구동부(201)는 이미지 소스 패널(203)에서 디스플레이되는 영상 또는 이미지를 제어하는 구동 신호를 공급할 수 있으며, 제어부(200) 내부 또는 제어부(200) 외부에 구비되는 별도의 모듈 구동칩에 연동될 수 있다. 이와 같은 구동부(201)는 일 예로, 연성 인쇄회로기판(Flexible Printed Circuits Board, FPCB) 형태로 구비될 수 있고, 연성 인쇄회로기판에는 구동 중 발생하는 열을 외부로 방출시키는 방열판(heatsink)이 구비될 수 있다.

이미지 소스 패널(203)은 구동부(201)에서 제공되는 구동 신호에 따라 이미지를 생성하여 발광할 수 있다. 이를 위해 이미지 소스 패널(203)은 LCD(liquid crystal display) 패널이 이용되거나 LED(Organic Light Emitting Diode) 패널이 이용될 수 있다.

편광빔 스플리터 필터(211)는 이미지 소스 패널(203)에서 생성된 이미지에 대한 이미지 광을 회전 각도에 따라 분리하거나 일부를 차단하고 일부는 통과시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어, 이미지 소스 패널(203)에서 발광되는 이미지 광이 수평광인 P파와 수직광인 S파를 구비한 경우, 편광빔 스플리터 필터(211)는 P파와 S파를 서로 다른 경로로 분리하거나, 어느 하나의 이미지 광은 통과시키고 나머지 하나의 이미지 광은 차단할 수 있다. 이와 같은 편광빔 스플리터 필터(211)는 일 실시예로, 큐브(cube) 타입 또는 플레이트(plate) 타입으로 구비될 수 있다.

큐브(cube) 타입으로 구비되는 편광빔 스플리터 필터(211)는 P파와 S파로 형성되는 이미지 광을 필터링하여 서로 다른 경로로 분리할 수 있으며, 플레이트(plate) 타입으로 구비되는 편광빔 스플리터 필터(211)는 P파와 S파 중 어느 하나의 이미지 광을 통과시키고 다른 하나의 이미지 광을 차단할 수 있다.

미러(Mirror, 209)는 편광빔 스플리터 필터(211)에서 편광되어 분리된 이미지 광을 반사하여 다시 모아 복수의 렌즈(213, 215, 217, 221)로 입사시킬 수 있다.

복수의 렌즈(213, 215, 217, 221)는 볼록 렌즈와 오목 렌즈 등을 포함할 수 있으며, 일 예로, I타입의 렌즈와 C 타입의 렌즈를 포함할 수 있다. 이와 같은 복수의 렌즈(213, 215, 217, 221)는 입사되는 이미지 광을 확산 및 수렴을 반복하도록 하여, 이미지 광의 직진성을 향상시킬 수 있다.

플라이아이 렌즈(219)는 복수의 렌즈(213, 215, 217, 221)를 통과한 이미지 광을 입사받아 입사광의 조도 균일성(uniformity)이 보다 향상되도록 이미지 광을 출사할 수 있으며, 이미지 광이 균일한 조도를 갖는 영역을 확장시킬 수 있다.

다이크로익 필터(227)는 복수의 필름층 또는 렌즈층을 포함할 수 있으며, 플라이아이 렌즈(219)로부터 입사되는 이미지 광 중 특정 파장 대역의 빛은 투과시키고, 나머지 특정 파장 대역의 빛은 반사시켜, 이미지 광의 색감을 보정할 수 있다. 이와 같은 다이크로익 필터(227)를 투과한 이미지 광은 프리즘 프로젝션 렌즈(223)를 통하여 디스플레이부(300)로 출사될 수 있다.

디스플레이부(300)는 제어부(200)에서 출사되는 이미지 광을 입사받아, 사용자가 눈으로 볼 수 있도록 사용자의 눈이 위치한 방향으로 입사된 이미지 광을 출사할 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 구성 외에도 전자 디바이스는 하나 이상의 찰영수단(미도시)을 포함할 수 있다. 촬영수단은 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 인접하게 배치되어, 전방의 영상을 촬영할 수 있다. 또는 측방/후방 영상을 촬영할 수 있도록 배치될 수도 있다.

촬영수단이 눈에 인접하여 위치하므로, 촬영수단은 사용자가 바라보는 장면을 영상으로 획득할 수 있다. 촬영수단은 상기 프레임(100)에 설치될 수도 있으며, 복수 개로 구비되어 입체 영상을 획득하도록 이루어질 수도 있다.

전자 디바이스는 제어명령을 입력 받기 위하여 조작되는 사용자 입력부(130)를 구비할 수 있다. 사용자 입력부(130)는 터치, 푸시 등 사용자가 촉각으로 느끼면서 조작하게 되는 방식(tactile manner), 직접 터치하지 않은 상태에서 사용자의 손의 움직임을 인식하는 제스처 방식(gesture manner), 또는 음성 명령을 인식하는 방식을 포함하여 다양한 방식이 채용될 수 있다. 본 도면에서는, 프레임(100)에 사용자 입력부(130)가 구비된 것을 예시하고 있다.

또한, 전자 디바이스는 사운드를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리하는 마이크로폰 및 음향을 출력하는 음향 출력부(140)를 구비할 수 있다. 음향 출력부(140)는 일반적인 음향 출력 방식 또는 골전도 방식으로 음향을 전달하도록 이루어질 수 있다. 음향 출력부(140)가 골전도 방식으로 구현되는 경우, 사용자가 전자 디바이스를 착용시, 음향 출력부(140)는 두부에 밀착되며, 두개골을 진동시켜 음향을 전달하게 된다.

이하에서는 디스플레이부(300)의 다양한 형태와 입사된 이미지 광이 출사되는 다양한 방식에 대해 설명한다.

도 5 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(300)에 적용 가능한 다양한 방식의 광학 소자를 설명하기 위한 개념도이다.

구체적으로, 도 5는 프리즘 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 웨이브 가이드(waveguide, 또는 도파관) 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7와 8은 핀 미러(Pin Mirror) 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 표면 반사 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 10은 마이크로 엘이디 방식의 광학 소자의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 컨택트 렌즈에 활용되는 디스플레이부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(300-1)에는 프리즘 방식의 광학 소자가 이용될 수 있다.

일 실시예로, 프리즘 방식의 광학 소자는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 이미지 광이 입사되는 표면과 출사되는 표면이 평면인 플랫(flat) 타입의 글라스 광학 소자가 이용되거나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 이미지 광이 출사되는 표면(300b)이 일정한 곡률 반경이 없는 곡면으로 형성되는 프리폼(freeform) 글라스 광학 소자가 이용될 수 있다.

플랫(flat) 타입의 글라스 광학 소자는 제어부(200)에서 생성된 이미지 광을 평평한 측면으로 입사 받아 내부에 구비된 전반사 미러(300a)에 의해 반사되어, 사용자 쪽으로 출사할 수 있다. 여기서, 플랫(flat) 타입의 글라스 광학 소자 내부에 구비되는 전반사 미러(300a)는 레이저에 의해 플랫(flat) 타입의 글라스 광학 소자 내부에 형성될 수 있다.

프리폼(freeform) 글라스 광학 소자는 입사되는 표면으로부터 멀어질수록 두께가 얇아지도록 구성되어, 제어부(200)에서 생성된 이미지 광을 곡면을 가지는 측면으로 입사받아, 내부에서 전반사하여 사용자 쪽으로 출사할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이부(300-2)에는 웨이브 가이드(waveguide, 또는 도파관) 방식의 광학 소자 또는 광 가이드 광학 소자(light guide optical element, LOE)가 이용될 수 있다.

이와 같은 웨이브 가이드(waveguide, 또는 도파관) 또는 광 가이드(light guide) 방식의 광학 소자는 일 실시예로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 부분 반사 미러(Segmented Beam splitter) 방식의 글라스 광학 소자, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 톱니 프리즘 방식의 글라스 광학 소자, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같은 회절 광학 소자(Diffractive optical element, DOE)를 갖는 글라스 광학 소자, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같은 홀로그램 광학 소자(hologram optical element, HOE)를 갖는 글라스 광학 소자, 도 6의 (e)에 도시된 바와 같은 수동 격자(Passive grating)를 갖는 글라스 광학 소자, 도 6의 (f)에 도시된 바와 같은 능동 격자(Active grating)를 갖는 글라스 광학 소자가 있을 수 있다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 부분 반사 미러(Segmented Beam splitter) 방식의 글라스 광학 소자는 도시된 바와 같이, 글라스 광학 소자 내부에서 광 이미지가 입사되는 쪽에 전반사 미러(301a)와 광 이미지가 출사되는 쪽에 부분 반사 미러(Segmented Beam splitter, 301b)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 제어부(200)에서 생성된 광 이미지는 글라스 광학 소자 내부의 전반사 미러(301a)에 전반사되고, 전반사된 광 이미지는 글라스의 길이 방향을 따라 도광하면서, 부분 반사 미러(301b)에 의해 부분적으로 분리 및 출사되어, 사용자의 시각에 인식될 수 있다.

도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 톱니 프리즘 방식의 글라스 광학 소자는 글라스의 측면에 사선 방향으로 제어부(200)의 이미지 광이 입사되어 글라스 내부로 전반사되면서 광 이미지가 출사되는 쪽에 구비된 돕니 형태의 요철(302)에 의해 글라스 외부로 출사되어 사용자의 시각에 인식될 수 있다.

도 6의 (c)에 도시된 바와 같은 회절 광학 소자(Diffractive optical element, DOE)를 갖는 글라스 광학 소자는 광 이미지가 입사되는 쪽의 표면에 제1 회절부(303a)와 광 이미지가 출사되는 쪽의 표면에 제2 회절부(303b)가 구비될 수 있다. 이와 같은 제1, 2 회절부(303a, 303b)는 글라스의 표면에 특정 패턴이 패터닝되거나 별도의 회절 필름이 부착되는 형태로 구비될 수 있다.

이에 따라, 제어부(200)에서 생성된 광 이미지는 제1 회절부(303a)를 통하여 입사되면서 회절하고, 전반사되면서 글라스의 길이 방향을 따라 도광하고, 제2 회절부(303b)를 통하여 출사되어, 사용자의 시각에 인식될 수 있다.

도 6의 (d)에 도시된 바와 같은 홀로그램 광학 소자(hologram optical element, HOE)를 갖는 글라스 광학 소자는 광 이미지가 출사되는 쪽의 글라스 내부에 아웃-커플러(out-coupler, 304)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 글라스의 측면을 통해 사선 방향으로 제어부(200)로부터 광 이미지가 입사되어 전반사되면서 글라스의 길이 방향을 따라 도광하고, 아웃 커플러(304)에 의해 출사되어, 사용자의 시각에 인식될 수 있다. 이와 같은 홀로그램 광학 소자는 구조가 조금씩 변경되어 수동 격자를 갖는 구조와 능동 격자를 갖는 구조로 보다 세분될 수 있다.

도 6의 (e)에 도시된 바와 같은 수동 격자(Passive grating)를 갖는 글라스 광학 소자는 광 이미지가 입사되는 쪽 글라스 표면의 반대쪽 표면에 인-커플러(in-coupler, 305a), 광 이미지가 출사되는 쪽 글라스 표면의 반대쪽 표면에 아웃-커플러(out-coupler, 305b)가 구비될 수 있다. 여기서, 인-커플러(305a)와 아웃-커플러(305b)는 수동 격자를 갖는 필름 형태로 구비될 수 있다.

이에 따라, 글라스의 입사되는 쪽 글라스 표면으로 입사되는 광 이미지는 반대쪽 표면에 구비된 인-커플러(305a)에 의해 전반사되면서 글라스의 길이 방향을 따라 도광하고, 아웃-커플러(305b)에 의해 글라스의 반대쪽 표면을 통하여 출사되어, 사용자의 시각에 인식될 수 있다.

도 6의 (f)에 도시된 바와 같은 능동 격자(Active grating)를 갖는 글라스 광학 소자는 광 이미지가 입사되는 쪽 글라스 내부에 능동 격자로 형성되는 인-커플러(in-coupler, 306a), 광 이미지가 출사되는 쪽 글라스 내부에 능동 격자로 형성되는 아웃-커플러(out-coupler, 306b)가 구비될 수 있다.

이에 따라, 글라스로 입사되는 광 이미지는 인-커플러(306a)에 의해 전반사되면서 글라스의 길이 방향을 따라 도광하고, 아웃-커플러(306b)에 의해 글라스의 밖으로 출사되어, 사용자의 시각에 인식될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이부(300-3)에는 핀 미러(Pin Mirror) 방식의 광학 소자가 이용될 수 있다.

핀 홀 효과(pin-hole effect)는 물체를 바라보는 구멍이 핀으로 뚫은 구멍 같다고 하여 핀 홀이라고 불리고 있으며, 작은 구멍으로 빛을 투과시켜 더 뚜렷하게 보는 효과를 말한다. 이는 빛의 굴절을 이용한 빛의 성질에 기인한 것으로 핀 홀을 통과한 빛은 심도(Depth of Field, DOF)가 깊어져 망막에 맺히는 상이 분명해질 수 있다.

이하, 도 7와 도 8을 참고하여 핀 미러 방식의 광학 소자를 이용하는 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 7의 (a)를 참조하면, 핀 홀 미러(310a)는 디스플레이부(300-3) 내에 조사되는 광 경로 상에 구비되고, 조사되는 광을 사용자의 눈을 향해 반사시킬 수 있다. 보다 상세하게는 핀 홀 미러(310a)는 디스플레이부(300-3)의 전면(외부면)과 배면(내부면)의 중간에 개재될 수 있으며. 이의 제작 방법에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다.

핀 홀 미러(310a)는 동공 보다 작은 면적으로 형성되어 깊은 심도를 제공할 수 있다. 따라서 사용자는 디스플레이부(300-3)를 통해 외경을 바라보는 초점 거리가 가변 되더라도 제어부(200)에서 제공하는 증강현실 영상을 외경에 선명하게 겹쳐 볼 수 있게 된다.

그리고 디스플레이부(300-3)는 조사되는 광을 내부 전반사를 통해 핀 홀 미러(310a)로 유도하는 경로를 제공할 수 있다.

도 7의 (b)를 참조하면, 디스플레이부(300-3)에서 광이 전반사되는 면(300c)에 핀 홀 미러(310b)가 마련될 수 있다. 여기서 핀 홀 미러(310b)는 사용자의 눈에 맞게 외부 광의 경로를 변경하는 프리즘 특성을 구비할 수 있다. 예를 들어, 핀 홀 미러(310b)는 필름형으로 제작되어 디스플레이부(300-3)에 부착될 수 있고, 이 경우 제작이 용이한 이점이 있다.

디스플레이부(300-3)는 제어부(200)에서 조사되는 광을 내부 전반사를 통해 가이드하고, 전반사되어 입사되는 광은 외부 광이 입사되는 면(300c)에 구비된 핀 홀 미러(310b)에 반사되어 디스플레이부(300-3)를 통과하여 사용자의 눈에 도달할 수 있다.

도 7의 (c)를 참조하면, 제어부(200)에서 조사된 광이 디스플레이부(300-3)의 내부 전반사 없이 직접 핀 홀 미러(310c)에 반사되어 사용자의 눈에 도달할 수 있다. 디스플레이부(300-3)에서 외부 광이 통과하는 면의 형상과 상관없이 증강 현실을 제공할 수 있다는 점에서 제작이 용이할 수 있다.

도 7의 (d)를 참조하면, 제어부(200)에서 조사된 광은 디스플레이부(300-3)에서 외부 광이 출사되는 면(300d)에 구비되는 핀 홀 미러(310d)에 반사되어 사용자의 눈에 도달할 수 있다. 제어부(200)는 디스플레이부(300-3)의 표면에서 배면 방향으로 이격된 위치에서 광을 조사할 수 있도록 마련되고, 디스플레이부(300-3)에서 외부 광이 출사되는 면(300d)을 향해 광을 조사할 수 있다. 본 실시예는 디스플레이부(300-3)의 두께가 제어부(200)에서 조사하는 광을 수용하기에 충분하지 않은 경우 용이하게 적용될 수 있다. 또한, 디스플레이부(300-3)의 면 형상에 무관하며, 핀 홀 미러(310d)가 필름 형상으로 제작될 수 있다는 점에서 제작 용이성에도 유리할 수 있다.

한편, 핀 홀 미러(310)는 복수 개가 어레이 패턴으로 구비될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 핀 홀 미러의 형상 및 어레이 패턴 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 핀 홀 미러(310)는 사각형 또는 직사각형을 포함하는 다각형 구조로 제작될 수 있다. 여기서 핀 홀 미러(310)의 장축 길이(대각 길이)는 초점 거리 및 디스플레이부(300-3)에서 조사하는 광 파장의 곱의 양의 제곱근을 가질 수 있다.

복수의 핀 홀 미러(310)는 서로 이격되어 나란하게 배치되어 어레이 패턴을 형성할 수 있다. 어레이 패턴은 라인 패턴 또는 격자 패턴을 형성할 수 있다.

도 8의 (a)와 (b)는 Flat Pin Mirror 방식을, 도 8의 (c)와 (d)은 freeform Pin Mirror 방식을 도시한다.

디스플레이부(300-3)의 내부에 핀 홀 미러(310)가 구비되는 경우, 디스플레이부(300-3)는 제1 글라스(300e)와 제2 글라스(300f)가 동공 방향으로 경사지게 배치되는 경사면(300g)을 사이로 결합하여 형성되며, 경사면(300g)에는 복수의 핀 홀 미러(310)가 어레이 패턴을 형성하며 배치된다.

도 8의 (a)와 (b)를 참조하면, 복수의 핀 홀 미러(310-e)는 경사면(300g)에 나란하게 일 방향으로 나란하게 구비되어 사용자가 동공을 움직임에도, 디스플레이부(300-3)를 투과하여 보이는 외경에 제어부(200)에서 제공하는 증강현실을 지속적으로 구현할 수 있게 된다.

그리고 도 8의 (c)와 (d)를 참조하면, 복수의 핀 홀 미러(310-f)는 곡면으로 마련되는 경사면(300g)에 나란하게 방사형 어레이를 형성할 수 있다.

복수의 핀 홀 미러(300f)가 방사형 어레이를 따라 배치되고, 도면상 가장자리의 핀 홀 미러(310f)가 경사면(300g)에서 가장 높은 위치에, 가운데의 핀 홀 미러(310f)가 가장 낮은 위치에 배치됨으로써 제어부(200)에서 조사되는 빔 경로를 일치시킬 수 있다.

이와 같이, 복수의 핀 홀 미러(310f)를 방사형 어레이를 따라 배치함으로써 광의 경로 차로 인해 제어부(200)에서 제공하는 증강현실이 이중상을 형성하는 문제를 해결할 수 있다.

또는, 디스플레이부(300-3)의 배면에 렌즈를 부착하여 나란하게 일 열로 배치되는 복수의 핀 홀 미러(310e)에서 반사되는 광의 경로차를 상쇄시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이부(300-4)에 적용 가능한 표면 반사 방식의 광학 소자는 도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 freeform combiner 방식, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같은 Flat HOE 방식, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같은 freeform HOE 방식이 사용될 수 있다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같은 freeform combiner 방식의 표면 반사 방식의 광학 소자는 결합기로서의 역할을 수행하기 위해 광 이미지의 입사각이 서로 다른 복수의 플랫한 면이 하나의 글라스(300)로 형성되어, 전체적으로 곡면을 가지도록 형성된 freeform combiner글라스(300)가 이용될 수 있다. 이와 같은 freeform combiner글라스(300)는 광 이미지 입사각이 영역별로 다르게 입사되어 사용자에게 출사될 수 있다.

도 9의 (b)에 도시된 바와 같은 Flat HOE 방식의 표면 반사 방식의 광학 소자는 플랫(flat)한 글라스의 표면에 홀로그램 광학 소자(HOE, 311)가 코팅되거나 패터닝되어 구비될 수 있으며, 제어부(200)에서 입사된 광 이미지가 홀로그램 광학 소자(311)를 통과하여 글라스의 표면에서 반사되어 다시 홀로그램 광학 소자(311)를 통과하여 사용자 쪽으로 출사될 수 있다.

도 9의 (c)에 도시된 바와 같은 freeform HOE 방식의 표면 반사 방식의 광학 소자는 freeform 형태의 글라스의 표면에 홀로그램 광학 소자(HOE, 313)가 코팅되거나 패터닝되어 구비될 수 있으며, 동작 원리는 도 9의 (b)에서 설명한 바와 동일할 수 있다.

그 밖에, 도 10에 도시된 바와 같은 마이크로 엘이디(Micro LED)를 이용하는 디스플레이부(300-5)와, 도 11에 도시된 바와 같은 컨택트 렌즈(Contact lens)를 이용하는 디스플레이부(300-6)도 가능하다.

도 10을 참조하면, 디스플레이부(300-5)의 광학 소자는 예를 들어, LCoS(liquid crystal on silicon) 소자, LCD(liquid crystal display) 소자, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 소자, DMD(digital micromirror device)를 포함할 수 있고, 또한, Micro LED, QD(quantum dot) LED 등의 차세대 디스플레이 소자를 포함할 수 있다.

제어부(200)에서 증강현실 화상에 대응하도록 생성된 이미지 데이터는 전도성 입력라인(316)을 따라 디스플레이부(300-5)로 전달되고, 디스플레이부(300-5)는 복수의 광학 소자(314)(예를 들어, 마이크로LED)들을 통해 영상신호를 광으로 변환하여 사용자의 눈에 조사한다.

복수의 광학 소자(314)들은 격자 구조(예를 들어, 100*100)로 배치되어 디스플레이 영역(314a)을 형성할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(300-5) 내 디스플레이 영역(314a)을 통해 증강현실을 바라볼 수 있다. 그리고 복수의 광학 소자(314)들은 투명한 기판 상에 배치될 수 있다.

제어부(200)에서 생성된 이미지 신호는 전도성 입력라인(316)을 통해 디스플레이부(300-5)의 일 측에 마련되는 영상분할회로(315)로 전달되고, 영상분할회로(315)에서 복수의 분기로 분할되어 각 분기별로 배치되는 광학 소자(314)에 전달된다. 이 때, 영상분할회로(315)는 사용자의 시각 범위 밖에 위치하여 시선 간섭을 최소화할 수 있다.

도 11을 참조하면, 디스플레이부(300-5)는 컨택트 렌즈(Contact Lens)로 마련될 수 있다. 증강현실이 표시될 수 있는 컨택트 렌즈(300-5)는 스마트 컨택트 렌즈(Smart Contact lens)라고도 불린다. 스마트 컨택트 렌즈(300-5)는 복수의 광학 소자(317)가 중앙부에 격자구조로 배치될 수 있다.

스마트 컨택트 렌즈(300-5)는 광학 소자(317) 외에도 태양광 전지(318a), 배터리(318b), 제어부(200), 안테나(318c) 및 센서(318d) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서(318d)는 눈물에서 혈당 수준을 확인할 수 있고, 제어부(200)는 센서(318d)의 신호를 처리하여 광학 소자(317)를 토해 혈당 정도를 증강현실로 표시하여 사용자가 실시간 확인할 수 있다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(300)에는 프리즘 방식의 광학 소자, 웨이브 가이드 방식의 광학 소자, 광 가이드 광학 소자(LOE), 핀 미러 방식의 광학 소자 또는 표면 반사 방식의 광학 소자 중에서 선택되어 이용될 수 있다. 그 밖에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(300)에 적용 가능한 광학 소자는 망막 스캔 방식 등을 포함한다.

이하, 도 12 내지 도 18을 참조하여 본 발명에 따른 전자 디바이스를 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 12 내지 도 18에서는 본 발명에 따른 전자 디바이스가 HMD(Head-Mounted Display)에 적용되는 실시예를 기준으로 설명한다. 따라서 이하에서는 본 발명에 따른 전자 디바이스(20)를 HMD(400)로 정의하여 설명한다.

그러나 본 발명에 따른 전자 디바이스의 구체적인 실시예에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 및 웨어러블 디바이스(wearable device) 등이 포함될 수 있다. 웨어러블 디바이스에는 HMD 이외에도 워치형 단말기(smart watch) 등이 포함될 수 있다. 또한, 필요한 경우, 이하에서 전자 디바이스(20)와 HMD(400)라는 용어를 혼용하여 사용할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스가 구현된 HMD를 나타내는 사시도이고, 도 13는 도 12의 XIII선을 확대하여 나타낸 도면으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 구성을 나타낸 도면이며, 도 14는 도 13의 XIV선을 따라 나타낸 도면으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 단면도이다. 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 편광판의 평면도이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈의 사시도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈이 사용자의 안면부에 적용되는 것을 나타내는 개념도이며, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 오목 미러를 나타내는 도면이다.

우선, 도 12를 참조하면, HMD(400)는 인체의 두부에 착용되어 지지되는 헤드 유닛(431)과, 헤드유닛(431)에 결합된 메인 프레임(424a), 메인 프레임(424a) 내부에 장착되어 사용자의 눈 앞에 가상의 이미지 또는 영상을 표시하는 표시 모듈(440)를 포함한다.

표시 모듈(440)은 충격에 약한 표시 패널(디스플레이 패널이라고도 함, 441) 및 편광판(442)등을 포함하므로 외부의 충격으로부터 보호되기 위해 메인 프레임(424a) 내부에 장착된다. 도면에는 헤드유닛(431), 메인 프레임(424a) 및 표시 모듈(440)이 별개의 구성으로써 서로 결합되어 있는 것으로 도시되지만, 이와 달리 이들 모두가 일체로 구성될 수도 있다.

메인 프레임(424a)은 커버부라고도 불리며, 전체적으로 터브 형상(tub shape)일 수 있다. 메인 프레임(424a) 내부에 공간이 형성되므로, 각종 부품들이 장착될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(424a) 내부에는 표시 모듈(240)이 내장되며, 이외에도 무선 통신부(21), 입력부(22), 입력부(23), 인터페이스부(25), 메모리(26), 제어부(27) 또는 전원 공급부(28)같은 구성들이 내장될 수 있다.

또한, 메인 프레임(424a)에는 사용자의 안구의 위치에 대응되는 개구가 형성되며, 사용자의 좌안 및 우안에 대응하는 접안 렌즈가 이러한 개구에 장착될 수 있다. 메인 프레임(424a)의 전면은 개방되며, 사용자가 표시 모듈(440)을 통해 디스플레이되는 이미지와 영상을 실제 주변 환경이나 사물과 겹쳐보거나 연동하여 볼 수 있도록 하기 위해, 도 12에 도시된 바와 같이, 바이저(visor)(424b)가 메인 프레임(424a)의 전면에 장착될 수 있다.

표시 모듈(440)은 백라이트 유닛, 표시 패널(441), 편광판(442) 등을 포함하므로 다소 중량감이 있으며, 헤드유닛(431)은 사용자의 머리에 가해지는 표시 모듈(440)의 중량을 분산시키기 위해, 도 12에 도시된 바와 같이 사용자의 머리를 감싸는 헤드 레스트(head rest)(432) 및 사용자마다 다른 머리 크기에 알맞게 길이를 가변할 수 있는 밴드(433)를 포함할 수 있다. 이 경우, 헤드 레스트(432)는 사용자가 헤드 유닛(431)을 쉽게 착용할 수 있도록 플렉서블 재질로 형성될 수 있다.

도 12에 도시된 헤드 유닛(431)은 헤드기어 타입(Head gear)인 것을 예시적으로 도시하고 있지만, 이와 달리 글라스 타입(smart glass)으로 마련될 수도 있다.

도 13을 참조하여 표시 모듈(440)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다. 표시 모듈(440)은 디스플레이 모듈로 지칭될 수도 있으며, 이러한 표시 모듈(440)은 아래로부터 순서대로 적층된 오목 미러(443, 444), 편광판(442), 표시 패널(441) 및 백라이트 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 모듈(440)은 오목 미러(443, 444), 편광판(442), 표시 패널(441)을 지지하기 위한 제1 프레임(445)를 포함할 수 있다.

표시 패널(441)은 백라이트 유닛으로부터 방출된 광을 표시 패널(441)보다 아랫쪽 방향에 위치한 오목 미러(443, 444)로 방출하며, 편광판(442)은 표시 패널(441)과 오목 미러(443, 444) 사이에 배치되어, 표시 패널(441)로부터 방출된 광과 오목 미러(443, 444)로부터 반사된 광을 편광시킨다. 이를 위해, 편광판(442)은 표시 패널(441)과 오목 미러(443, 444) 사이에서 비스듬하게 기울어져 있는 형태로 배치된다.

도 14를 참조하여 편광판(442)의 배치를 좀 더 구체적으로 설명하면, 편광판의 상부(4421) 즉, 표시 패널과 근접하게 배치되는 편광판의 상부(4421)가 편광판의 하부(4422) 즉, 오목 미러(443, 444)와 근접하게 배치되는 편광판의 하부(4422)보다 사용자 안구(e1)에 더 가깝도록 기울어져 배치될 수 있다. 이 경우, 편광판(442)이 위쪽의 표시 패널(441) 및 아랫쪽의 오목 미러(443, 444)와 이루는 각도는 각각 45도의 각도를 이루도록 비스듬히 기울어질 수 있다.

편광판(442)은 콜레스테릭 액정(CLC: Cholesteric Liquid Crystal)을 포함하도록 구성되어 그 자체적으로 광 투과성을 갖는 액정임과 동시에, 표시 패널(441)로부터 방출되는 광 중에서 좌원 편향(LH, Left-Handed)되는 광은 투과시키고, 오목 미러(443, 444)에서 반사되는 우원 편향(RH, Right-Handed)된 광은 반사시킬 수 있도록 형성된다.

좀 더 구체적으로는, 표시 패널(441)을 바라보는 편광판(442)의 상면은 반사 방지 코팅(Anti-Reflection; AR) 처리를 하여 광 투과율을 높혀서, 표시 패널(441)로부터 방출되는 광이 편광판(442)을 투과하여 편광판의 하부(4422)에 있는 오목 미러(443, 444)로 전파되도록 한다. 그리고, 오목 미러(443, 444)를 바라보는 편광판(442)의 하면은 CLC 박막 층이 적층되도록 처리하여, 오목 미러(443, 444)로부터 반사되는 광 중에서 우원 편향되는 광은 사용자의 안구와 정렬된 접안 렌즈로 반사되도록 한다.

즉, 표시 패널(441)로부터 방출된 광은 편광판(442)을 투과하여 오목 미러(443, 444)에 의해 반사되었다가, 편광판(442) 하면에 이르러서 좌원 편향되는 광은 편광판 하면에 적층된 CLC 박막 층에 흡수되고, 우원 편향되는 광은 접안 렌즈를 향하도록 반사되는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 표시 모듈(440)을 포함하는 전자 디바이스인 HMD(400)를 착용한 사용자는 접안 렌즈를 통해 상기 표시 모듈(440)에 구현된 이미지나 영상을 볼 수 있다. 또한, 표시 모듈(440)에 포함된 편광판(442)은 그 자체적으로 광 투과성을 가지므로, 사용자는 표시 모듈(440)에 구현된 이미지나 영상이외에 HMD(400) 주변의 환경이나 사물을 시각적으로 직접 인식할 수 있다.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 편광판(442)은 오목 미러(443, 444)와 근접하게 배치되는 편광판의 하부(4422) 양 모서리에 제1 및 제2 챔퍼링부(chamfering)(4424a, 4423a)가 형성된다. 제1 및 제2 챔퍼링부(4424a, 4423a)는 오목 미러(443, 444)와 편광판 하부(4422) 사이에 제1 프레임(445)이 배치될 수 있는 공간(S1, S2)을 제공한다.

편광판(442)은 오목 미러(443, 444)와 표시 패널(441) 사이에서 비스듬하게 45도 기울어진 상태로 유지되어야 하는데, 이때, 도 13에 도시된 제1 프레임(445)이 편광판(442)이 45도 기울어져서 유지될 수 있도록 지지하는 역할을 한다. 이 경우, 편광판 하부(4422)가 제1 프레임(445)에 의해 오목 미러(443, 444)와 이격된 거리(d1, d2)가 증가하게 되면, 증가된 거리만큼, 편광 효율이나 광 투과율이 저하될 수 있어 상 왜곡 현상이 발생할 수 있으며, 반대로 오목 미러(443, 444)와 편광판 하부(4422) 사이에 공간(S1, S2)이 충분하지 못한 경우, 제1 프레임(445)이 편광판(442)을 충분한 강도로 지지할 수 없게 되어, 편광판(442)이 제1 프레임(445)으로부터 이탈하게 된다.

따라서, 제1 및 제2 챔퍼링부(4424a, 4423a)는 도 16에 도시된 바와 같이, 편광판 하부(4422)가 오목 미러(443, 444)와 가까운 거리를 유지할 수 있도록 함과 동시에, 제1 프레임(445)이 편광판 하부(4422)를 충분히 지지할 수 있을 만큼의 공간적 여유를 제공한다. 이러한 공간적 여유는, 약 1mm가 되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서 설명의 편의와 직관적인 이해를 위해, 제1 및 제2 챔퍼링부(4424a, 4423a)를 챔퍼링부라고 표현한 것뿐이므로, 도 15에 도시된 것처럼 반드시 사선 형태로 챔퍼링부의 형상을 한정할 필요는 없으며, 제1 프레임(445)에 충분한 공간을 제공하면서, 편광판의 하부(4422)가 오목 미러(443, 444)와 가까운 거리를 유지할 수 있도록 하는 형상이면 어떠한 형상이든 가능하다.

또한, 편광판의 일측 및 타측(4424, 4423)과 연결되는 모서리 부분에 제1 및 제2 챔퍼링부(4424a, 4423a)가 형성되는 것으로 설명하였지만, 편광판을 투과하는 광이나 편광판에 입사하는 광을 간섭하지만 않는다면, 편광판의 하부(4422) 중앙부분에 챔퍼링부가 형성되는 것을 제한하는 것도 아니다.

도 17을 참조하면, 사용자의 안면을 측면에서 바라볼 때, 사용자의 코는 안면에서 돌출되는 부분으로써, 사용자가 HMD(400)를 안와부와 대응되는 위치에 착용할 경우, HMD(400)는 사용자의 코를 수용할 수 있는 공간을 마련할 필요가 있다. 그리고, 사용자의 좌안 및 우안은 서로 어느 정도 거리를 두고 떨어져 있으므로 양안 시차가 발생하며, 이러한 양안 시차에도 불구하고 사용자가 HMD(400)에서 제공되는 이미지 또는 영상을 동일한 이미지 또는 영상으로 인식하도록 하기 위해서, 좌안과 우안에 각각 대응하는 광학계를 설계할 필요가 있다.

이를 위해, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오목 미러(443, 444)는 사용자의 좌안과 우안에 각각 대응하는 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)를 포함한다. 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)는 사용자의 양안 시차를 극복하고 동일한 이미지 또는 영상을 사용자에게 인식시키기 위해서, 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)가 서로 연결되도록 구성되는 것이 바람직하다. 하지만, 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)가 각각 사용자의 좌안 및 우안에 대응하여 동일한 이미지 또는 영상을 인식시킬 수만 있다면, 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)가 서로 분리 배치되는 것을 제한하는 것은 아니다.

제1 및 제2 오목 미러(443, 444)가 서로 연결될 경우, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 오목 미러의 일측과 제2 오목 미러의 타측이 서로 연결되며, 제1 오목 미러의 일측은 도 18에 도시된 제1 오목 미러의 타측(2433)과 반대측을 의미하고, 제2 오목 미러의 타측은 도 18에 도시된 제2 오목 미러의 일측(2443)과 반대측을 의미한다.

한편, 본 발명에 따른 오목 미러(443, 444)는 표시 모듈(440)을 구성하는 구성 요소들 중 가장 하부에 배치되는 구성 요소로써, HMD(400)를 사용자가 착용할 경우, 사용자의 안면으로부터 돌출되는 코와 간섭이 발생하는 구성 요소가 된다. 따라서, 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)가 사용자의 코를 간섭하지 않고, 코가 수용될 수 있는 공간을 제공하기 위해, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 오목 미러(443, 444)는 각각 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)를 포함한다.

제3 챔퍼링부(4432a)는 제1 오목 미러(443, 444)의 일측에 형성되며, 제4 챔퍼링부(4442a)는 제2 오목 미러(443, 444)의 타측에 형성되어, 상기 제1 오목 미러(443, 444)의 일측과 제2 오목 미러(443, 444)의 타측이 연결되면, 상기 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)는 서로 마주보도록 형성하고, 도 19에 도시된 바와 같이, 역삼각형의 공간을 형성한다.

한편, 본 발명에 있어서 설명의 편의와 직관적인 이해를 위해, 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)를 챔퍼링부라고 표현한 것뿐이므로, 도 18에 도시된 것처럼 반드시 사선 형태로 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)의 형상을 한정할 필요는 없으며, 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)가 서로 마주보면서 형성하는 공간의 형태도 역삼각형으로 한정될 필요는 없다. 사용자의 코가 수용될 수 있을 만한 공간을 충분히 제공할 수 있다면, 제3 및 제4 챔퍼링부(4432a, 4442a)가 서로 마주보며 형성하는 공간의 형상은 어떠한 형상이든 가능하다.

[본 발명에 따른 전자 디바이스를 활용하는 시나리오]

이하에서는, 도 20 내지 도 22를 참조하여, 본 발명에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)를 활용하는 시나리오에 대하여 설명한다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스와 TV가 장치 대 장치(D2D)로 연동되는 시나리오를 나타내는 도면이며, 도 21 및 도 22는 사용자가 TV 동영상을 시청할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스가 TV 동영상에 등장하는 사물에 관한 정보를 제공하는 시나리오를 나타낸 도면이다.

본 시나리오를 설명함에 있어서 설명의 편의를 위하여, 본 발명에 따른 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스(20)는 증강현실(AR) 체험을 위한 HMD(400)로 구현되는 것을 예시로 하여 설명한다.

도 20을 참조하면, 사용자는 HMD(400)를 착용한 상태에서 TV를 시청할 수 있다. TV는 상술한 가전(15)의 한 종류로써, HMD(400)와 TV(15)는 서로 각각 클라우드 네트워크(10)에 연결되어 기지국을 통해서 장치 대 장치(D2D)로 통신할 수도 있지만, 기지국을 통하지 않고 직접 장치 대 장치(D2D) 통신 표준(예를 들어, 블루투스)을 통해 서로 통신할 수도 있다.

사용자는 HMD(400)를 착용한 상태에서, HMD(400)에 포함된 입력부(22)를 통해 TV의 모니터 조정 기능(OSD, On Screen Display)을 제어할 수 있다. 그리고, 이러한 TV의 OSD는 HMD(400)의 표시 모듈(440)을 통해, 도 10에 도시된 GUI(Graphic User Interface)(U1)로 표시될 수 있다. 따라서, 사용자는 TV(15)를 직접 조작하여 TV의 디스플레이부에 별도의 OSD 제어용 GUI(U1)를 출력할 필요없이, HMD(400)의 표시 모듈(440)에 표시된 OSD 제어용 GUI(U1)를 통해 TV의 밝기, 명암과 같은 화면 상태 조정 또는 음량, 채널 조정을 할 수 있다.

이 외에도, HMD(400)의 표시 모듈(440)은 TV(15) 또는 클라우드 네트워크(10)를 통해 TV 프로그램 편성표에 대한 정보를 수신하여, TV 프로그램 편성표를 나타내는 GUI(U2)를 출력할 수 있다.

도 21 및 도 22를 참조하면, 사용자가 HMD(400)를 착용한 상태에서 TV 동영상을 시청할 경우, TV 동영상에 표시된 사물에 대한 정보가 HMD(400)의 표시 모듈(440)을 통해 출력될 수 있다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같이, TV에서 재생되고 있는 동영상이 요리를 하는 방법에 관한 동영상일 경우, HMD(400)의 표시 모듈(440)은 동영상에 나타난 요리 재료 또는 완성된 요리에 대한 가격, 구입 가능한 웹, 해당 요리에 대한 레시피(recipe)를 별도의 GUI(U4)를 통해 사용자에게 표시할 수 있다.

또한, 도 22에 도시된 바와 같이, TV에서 재생되고 있는 동영상이 의류를 나타내고 있을 경우, 해당 의류를 사용자가 HMD(400)를 통해 볼 경우, 해당 의류에 대한 가격, 판매처, 브랜드 명칭, 할인 정보 및 해당 의류가 표현된 관련 영상에 대한 정보들을 HMD(400)의 표시 모듈(440)에 별도의 GUI(U5)를 통해 표시할 수 있다.

이렇게 표시 모듈(440)에 출력되는 GUI(U1, U2, U3, U4, U5)는 가상현실 컨텐츠뿐만 아니라, 카메라 등 촬영수단을 통해 수집되는 외부 이미지를 포함할 수 있다.

그리고 표시 모듈(440)에 출력되는 GUI(U1, U2, U3, U4, U5)에 포함된 가상현실 컨텐츠는 HMD로 구현된 전자 디바이스(20) 자체에 저장된 것이거나 또는 외부 디지털 디바이스에 저장된 것일 수 있다. 예를 들어, GUI(U1, U2, U3, U4, U5)가 전자 디바이스(20)에 저장된 가상 공간 영상인 경우, 전자 디바이스(20)는 상기 가상 공간의 영상을 처리하기 위한 이미지 프로세싱 및 렌더링 처리를 수행하고, 이미지 프로세싱 및 렌더링 처리 결과 생성된 화상 정보를 표시 모듈(440)을 통해 출력할 수 있다. 반면, 외부 디지털 디바이스에 저장된 가상 공간 영상인 경우, 외부 디지털 디바이스가 이미지 프로세싱 및 렌더링 처리를 수행하고, 그 결과 생성된 화상 정보를 전자 디바이스(20)에 전송해줄 수 있다. 그러면 전자 디바이스(20)는 외부 디지털 디바이스로부터 수신된 3D 화상 정보를 표시 모듈(440)을 통해 출력할 수 있다.

또한, 사용자는 입력부(22) 조작을 통해, 전자 디바이스(20)를 착용한 상태에서 육안으로 확인되는 주변 환경 또는 사물 이미지에 접근할 수 있다. 즉, 사용자는 실제 주변 환경과 전자 디바이스(20)를 통해 제공되는 가상현실 컨텐츠를 동시에 체험할 수 있다.

본 발명에 따른 표시 모듈(240)을 포함하는 HMD(400)는 종래 VR 장치에서 표시 패널 상면에 단순 적층되던 CLC 층을, 45도 기울어진 편광판에 적용하여 기본적으로 HMD(400)를 착용한 사용자가 편광판을 투과하여 주변 사물을 인식할 수 있도록 함으로써, 종래 하프 미러(half-mirror)를 사용하던 HMD에 비하여 사용자의 가시 거리를 2배 증가시켰다. 하프 미러는 일반적으로 광 흡수율을 높여 반사율과 투과율을 반반으로 한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 HMD(20)는 투과성이 좋은 편광판(442)에 CLC 박막 층을 적층시킴으로써, HMD(400)를 착용한 사용자의 가시 거리를 확보함과 동시에, HMD(400)의 광효율을 종래에 비해 최소 12.5%에서 최대 100%까지 향상시켰다.

또한, 본 발명에 따른 표시 모듈(440)을 포함하는 HMD(400)는 크기와 부피 측면에서 최적화 설계가 쉬운 오목 미러(443, 444)를 사용하므로, 오목 미러(443, 444)를 통해 광 반사 시에 발생하는 왜곡 수차와 색수차를 최소화할 수 있으며, 상 왜곡 현상을 방지할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 표시 모듈(440)을 포함하는 HMD(400)는 편광판(442)과 오목 미러(443, 444)를 사용자가 바라보는 시각축 상에 모두 배치하는 것이 아니라 사용자가 바라보는 시각축과 수직하게 오목 미러(443, 444)를 배치하여 편광판(442)을 통해 사용자의 가시 거리를 확보한다는 점에서 시스루(see-through) 효과도 극대화시킬 수 있다.

또한, 사용자의 가시 거리를 확보하기 위해 2개의 하프 미러를 사용하여 구조가 복잡하고 부피가 컸던 종래의 HMD에 비하여, 본 발명에 따른 표시 모듈(440)을 포함하는 HMD(400)는 각각 하나의 편광판(442)과 오목 미러(443, 444) 만을 사용하여 HDM를 구현하므로 그 크기와 부피가 종래에 비하여 작아질 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 서로 배타적이거나 구별되는 것은 아니다. 앞서 설명된 본 발명의 어떤 실시예들 또는 다른 실시예들은 각각의 구성 또는 기능이 병용되거나 조합될 수 있다.

예를 들어 특정 실시예 및/또는 도면에 설명된 A 구성과 다른 실시예 및/또는 도면에 설명된 B 구성이 결합될 수 있음을 의미한다. 즉, 구성 간의 결합에 대해 직접적으로 설명하지 않은 경우라고 하더라도 결합이 불가능하다고 설명한 경우를 제외하고는 결합이 가능함을 의미한다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

10: 클라우드 네트워크
20: 전자 디바이스
440: 표시 모듈
441: 표시 패널
442: 편광판
443, 444: 제1 및 제2 오목 미러
445: 제1 프레임

Claims

사용자가 착용할 수 있으며 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스에 있어서 상기 표시 모듈은,
중력 방향으로 광을 방출하도록 배치된 표시 패널;
상기 표시 패널보다 아랫쪽 방향에 위치하는 오목 미러;
상기 표시 패널과 상기 오목 미러 사이에 위치하는 편광판; 및
상기 표시 패널, 오목 미러 및 편광판을 지지하는 제1 프레임을 포함하되,
상기 편광판은 콜레스테릭 액정을 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 편광판은 상기 표시 패널과 45도의 각도를 이루도록 배치되는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 표시 패널과 근접하게 배치되는 상부가 상기 오목 미러와 근접하게 배치되는 하부보다 상기 사용자 안구에 더 가깝도록 배치되는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 오목 미러와 근접하게 배치되는 하부의 양 모서리에 각각 형성되는 제1 및 제2 챔퍼링부를 더 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 표시 패널로부터 방출되는 상기 광 중에서 좌원 편향되는 광은 투과시키고, 상기 오목 미러에서 반사되는 우원 편향된 광은 반사시킬 수 있도록 형성되는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제5항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 표시 패널을 바라보는 상면이 반사 방지 코팅(Anti-Reflection) 처리되고, 상기 오목 거울을 바라보는 하면에 콜레스테릭 액정 박막층이 적층되는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 오목 미러는,
사용자의 좌안 및 우안에 각각 대응하도록 제1 및 제2 오목 미러를 포함하되,
상기 제1 오목 미러의 일측과 제2 오목 미러의 타측이 서로 연결되는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제7항에 있어서,
상기 제1 오목 미러의 일측과 상기 제2 오목 미러의 타측에 각각 제3 및 제4 챔퍼링부(chamfering part)가 형성되며, 상기 제1 오목 미러의 일측과 제2 오목 미러의 타측이 연결될 때, 상기 제3 및 제4 챔퍼링부는 서로 마주보는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 표시 모듈을 내부에 수용하고, 사용자가 육안으로 주변 사물 및 환경을 인식할 수 있도록 광을 투과시키는 바이저 및 접안 렌즈가 장착되는 메인 프레임을 더 포함하고,
상기 바이저와 상기 접안 렌즈 사이에 상기 편광판이 위치하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제9항에 있어서,
상기 메인 프레임에 연결되는 헤드 유닛을 포함하고,
상기 헤드 유닛은,
상기 사용자의 머리를 감싸는 헤드 레스트; 및
상기 사용자의 머리 크기에 따라 길이 조절이 가능한 밴드를 더 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
외부 디지털 디바이스를 감지하기 위한 센싱부;
상기 센싱부를 통해 감지된 상기 외부 디지털 디바이스와 상기 전자 디바이스 사이의 데이터 송수신을 허용하는 장치간 통신 모듈;
상기 장치간 통신 모듈을 통해 상기 외부 디지털 디바이스에 대한 정보가 수신되면 상기 표시 모듈에 표시될 상기 정보를 분류하는 프로세서; 및
상기 전자 디바이스의 동작을 위한 데이터들 저장하는 메모리를 포함하되,
상기 프로세서는,
상기 메모리에 미리 저장된 그래픽 사용자 인터페이스로 상기 정보를 분류하여 상기 표시 모듈에 표현되도록 하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 사용자의 입력을 수신하는 입력부를 더 포함하며,
상기 입력부를 통해 상기 사용자의 입력이 수신되면, 상기 프로세서는, 상기 메모리에 미리 저장된 기능들 중에서 상기 입력에 대응하는 기능이 실행되도록 처리하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 입력부는,
영상 신호 입력을 위한 카메라 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 더 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 센싱부는,
근접센서(proximity sensor), 조도 센서(illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor), 마이크로폰(microphone), 배터리 게이지(battery gauge), 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서를 포함하는 환경 센서 및 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서를 포함하는 화학 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.
제11항에 있어서,
네트워크 통신 모듈로써 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는, 표시 모듈을 포함하는 전자 디바이스.