KR20210023295A - 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치 - Google Patents

다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210023295A
KR20210023295A KR1020190103305A KR20190103305A KR20210023295A KR 20210023295 A KR20210023295 A KR 20210023295A KR 1020190103305 A KR1020190103305 A KR 1020190103305A KR 20190103305 A KR20190103305 A KR 20190103305A KR 20210023295 A KR20210023295 A KR 20210023295A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support
display device
unit
driving force
driving
Prior art date
Application number
KR1020190103305A
Other languages
English (en)
Inventor
신봉수
고제성
김동진
성기영
이홍석
Original Assignee
삼성전자주식회사
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사, 아주대학교산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020190103305A priority Critical patent/KR20210023295A/ko
Priority to US16/835,763 priority patent/US11187896B2/en
Publication of KR20210023295A publication Critical patent/KR20210023295A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0176—Head mounted characterised by mechanical features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/014—Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B2027/0178—Eyeglass type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

영상 표시 장치는 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자, 상기 디스플레이소자에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 것으로, 포커싱 부재를 포함하는 광 전달부, 상기 디스플레이 소자와 상기 광 전달부 사이의 거리가 일 방향을 따라 가변되도록 상기 디스플레이 소자의 중심부에 상기 일 방향을 따라 구동력을 인가하는 구동부, 상기 디스플레이 소자를 제어하는 프로세서, 상기 디스플레이 소자의 일 단부와 상기 프로세서 사이에 배치되어 상기 디스플레이 소자와 상기 프로세서를 연결하는 커넥터 및 상기 디스플레이 소자의 양 단부에 상기 일 방향을 따라 탄성력을 인가하는 틸팅 방지부를 포함한다.

Description

다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치{Image display device capable of multi-depth expression}
본 개시는 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치에 대한 것이다.
3차원 영상 표시 기술은 다양한 분야에 적용되고 있으며, 최근, 가상 현실 (Virtual reality, VR) 디스플레이, 증강 현실(Augmented reality, AR) 디스플레이와 관련된 영상 장치에도 적용되고 있다.
가상 현실 (Virtual reality, VR)을 제공하는 헤드 마운트 디스플레이는 현재 상용화 단계에 이르러 엔터테인먼트 산업에 널리 적용되고 있는 추세이다. 이와 더불어 의료, 교육, 산업 분야에서 응용이 가능한 형태로 발전하고 있다.
가상 현실 디스플레이의 발전된 형태인 증강 현실(Augmented reality, AR) 디스플레이는 현실 세계와 가상 현실을 결합해주는 영상 장치로 현실과 가상 사이의 상호 작용을 이끌어 낼 수 있는 특징을 가진다. 현실과 가상 현실의 상호 작용은 현실 상황에 대하여 실시간으로 정보를 제공하는 기능을 기반으로 하며, 현실 세계의 환경 위에 가상의 대상이나 정보를 겹쳐 보여줌으로써 현실의 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
이러한 장치에서, 3차원 영상 표시를 위해 스테레오스코피(stereoscopy) 기술이 통상 사용되는데, 이 때, 다중 깊이 표현을 위해 디스플레이와 광학계 사이의 거리를 변화시키는 과정에서 디스플레이와 광학계의 정렬이 문제될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이와 광학계의 정렬이 보다 정밀하게 달성될 수 있는 3차원 영상 표시 방법이 모색되고 있다.
본 개시는 다양한 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치를 제공한다.
일 유형에 따르면, 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이소자에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 것으로, 포커싱 부재를 포함하는 광 전달부; 상기 디스플레이 소자와 상기 광 전달부 사이의 거리가 일 방향을 따라 가변되도록 상기 디스플레이 소자의 중심부에 상기 일 방향을 따라 구동력을 인가하는 구동부; 상기 디스플레이 소자를 제어하는 프로세서; 상기 디스플레이 소자의 일 단부와 상기 프로세서 사이에 배치되어 상기 디스플레이 소자와 상기 프로세서를 연결하는 커넥터; 및 상기 디스플레이 소자의 양 단부에 상기 일 방향을 따라 탄성력을 인가하는 틸팅 방지부를 포함하는 영상 표시 장치를 제공한다.
상기 광 전달부와 마주보도록 배치되며, 상기 디스플레이 소자를 지지하는 제1 지지체; 및 일 방향을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상기 제1 지지체와 이격되도록 배치되는 제2 지지체;를 더 포함하며, 상기 구동부와 상기 틸팅 방지부는 상기 제1 지지체 및 상기 제2 지지체 사이에 배치될 수 있다.
상기 틸팅 방지부는, 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되어 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에서 소정의 압축력을 인가하는 탄성체를 포함할 수 있다.
상기 탄성체는 양 단부가 상기 제1 지지체 및 상기 제2 지지체에 각각 고정되는 판 스프링일 수 있다.
상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체가 소정의 범위 이하로 이격되지 않도록 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이의 이격 거리를 제한하는 스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
상기 스토퍼는 일 방향을 따라 연장되고. 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 스토퍼 스크류일 수 있다.
상기 스토퍼는, 상기 제1 지지체와 마주보도록 배치된 상기 제2 지지체의 일면에 고정되며, 일 방향을 따라 소정의 높이를 구비하는 단차부일 수 있다.
상기 스토퍼는, 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 측면부에 배치되며, 일 방향을 따라 연장되는 걸림턱일 수 있다.
상기 스토퍼는, 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 측면부에 배치되는 스토퍼 삽입부; 및 일 방향을 따라 연장되는 걸림턱을 포함하며 상기 스토퍼 삽입부에 교체 가능하도록 배치되는 스토퍼 삽입체를 포함하며, 상기 걸림턱의 높이는 상기 스토퍼 삽입체에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 디스플레이 소자에 구동력을 인가하는 구동력 인가부; 및 상기 구동력 인가부에 구동 신호를 인가하는 구동 신호부;를 포함할 수 있다.
상기 구동력 인가부는 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy) 또는 전기 활성 폴리머(Electro Active Polymer)를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체는 상기 구동력 인가부를 고정시키기 위한 제1 고정부 및 제2 고정부를 각각 구비할 수 있다.
다른 유형에 따르면, 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이소자에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 것으로, 포커싱 부재를 포함하는 광 전달부; 상기 디스플레이 소자와 상기 광 전달부 사이의 거리가 일 방향을 따라 가변되도록 상기 일 방향에 수직하는 상기 디스플레이 소자의 전체 폭 방향에 걸쳐 구동력을 인가하는 구동부; 상기 디스플레이 소자를 제어하는 프로세서; 및 상기 디스플레이 소자의 일 단부와 상기 프로세서 사이에 배치되어 상기 디스플레이 소자와 상기 프로세서를 연결하는 커넥터; 를 포함하는 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 광 전달부와 마주보도록 배치되며, 상기 디스플레이 소자를 지지하는 제1 지지체; 및 일 방향을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상기 제1 지지체와 이격되도록 배치되는 제2 지지체;를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 디스플레이 소자에 구동력을 인가하는 구동력 인가부; 및 상기 구동력 인가부에 구동 신호를 인가하는 구동 신호부;를 포함할 수 있다.
상기 구동력 인가부는 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy) 또는 전기 활성 폴리머(Electro Active Polymer)를 포함할 수 있다.
상기 구동 신호부는 상기 구동력 인가부가 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 구동 전압 및 상기 구동력 인가부가 제2 구동력을 발생시키기 위한 제2 구동 전압을 인가할 수 있다.
상기 제1 구동력은 일 방향을 따라 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체를 서로 인접하게 배치시키기 위한 압축력을 인가하며, 상기 제2 구동력은 일 방향을 따라 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체를 서로 이격시키기 위한 팽창력을 인가할 수 있다.
상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체는 상기 구동력 인가부를 지지하기 위한 제1 고정부 및 제2 고정부를 각각 구비할 수 있다.
상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체가 소정의 범위 이하로 인접하지 않도록 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이의 이격 거리를 제한하는 스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
상술한 영상 표시 장치에 따르면, 디스플레이와 광학계의 위치 관계가 보다 정밀하게 제어될 수 있다.
상술한 영상 표시 장치는 초점 거리가 연속적으로 변화되는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
상술한 영상 표시 장치는 웨어러블 기기에 적용되기 용이하며, 예를 들어, 안경형 증강 현실 디스플레이 장치 등에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 영상 표시 장치의 구성 및 광학적 배치를 보이는 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 디스플레이 소자, 구동부 및 틸팅 방지부의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구동부 및 틸팅 방지부의 분리 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 제1 형상 가변체 및 제2 형상 가변체의 평면도이다.
도 5a는 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되지 않은 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
도 5a는 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달된 이후 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
도 6a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다.
도 6b는 다른 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되기 이전 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다. 도 7a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다.
도 7b는 다른 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되기 이전 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
도 8a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다.
도 8b는 다른 실시예에 따른 스토퍼 규제부의 사시도이다.
도 8c는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 분리 사시도이다.
도 10은 다른 실시예에 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
“상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다.
방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 영상 표시 장치의 구성 및 광학적 배치를 보이는 도면이다.
영상 표시 장치(1000)는 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자(100), 디스플레이 소자(100)의 위치가 가변되도록 디스플레이 소자(100)를 구동하는 구동부(200), 디스플레이 소자(100)에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 광 전달부(300) 및 영상 정보에 따라 디스플레이 소자(100)와 구동부(200)를 제어하는 프로세서(400)를 포함한다.
디스플레이 소자(100)는 관찰자에게 제공할 영상에 대한 영상 정보에 따라 광을 변조하여 영상을 형성한다. 디스플레이 소자(100)에서 형성하는 영상은 관찰자의 양안에 제공될 수 있으며, 도면에서는 편의상 단안을 향하는 광학계만을 도시하고 있다. 디스플레이 소자(100)에서 형성하는 영상은 예를 들어, 관찰자의 좌, 우안에 각각 제공되는 스테레오(stereo) 영상일 수 있고, 홀로그램(hologram) 영상, 라이트 필드(light field) 영상, IP(integral photography) 영상 등일 수 있고 또한, 멀티 뷰(multi-view) 혹은 슈퍼 멀티뷰(super multi-view) 방식의 영상을 포함할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않으며 일반적인 2차원 영상일 수도 있다.
디스플레이 소자(100)는 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.
영상 표시 장치(1000)에는 도시되지는 않았으나, 디스플레이 소자(100)에 영상 형성을 위한 광을 제공하는 광원이 구비될 수 있고, 이 외에도, 광로 조절을 위한 빔 스플리터, 영상의 확대, 축소를 위한 릴레이 렌즈, 노이즈 제거를 위한 공간 필터 등의 구성이 더 구비될 수도 있다.
광 전달부(300)는 디스플레이 소자(100)에서 형성된 영상을 경로 변경하고 관찰자의 시야에 알맞은 크기로 결상하여 관찰자의 눈에 전달하는 것이다. 광 전달부(300)는 포커싱 부재(310)를 포함할 수 있고, 또한, 광을 분기하여 경로를 바꾸는 부재로서 빔 스플리터(330)를 포함할 수 있다.
포커싱 부재(310)는 굴절력을 가지는 결상 부재로서 디스플레이 소자(100)에서 형성된 영상을 확대 또는 축소할 수 있다. 포커싱 부재(310)는 오목 거울로 도시되고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 포커싱 부재(310)는 오목 거울 외 볼록 렌즈, 오목 렌즈 등이 조합된 형태를 가질 수도 있다.
빔 스플리터(330)는 입사광의 반을 투과시키고 나머지 반을 반사시키는 하프 미러(half mirror)일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 편광에 따라 입사광을 투과 또는 반사시키는 편광 빔 스플리터일 수도 있다. 빔 스플리터(330)가 편광 빔 스플리터인 경우 편광 전환을 위한 추가적인 광학 요소들이 광 전달부(300)에 더 구비될 수 있다.
도시된 바와 같이, 포커싱 부재(310)와 빔 스플리터(330)는 투명 도광 부재(350)를 통해 고정되어 광 전달부(300)는 일체형 구조를 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이며 이에 한정되는 것은 않는다.
광 전달부(300)는 디스플레이 소자(100)에서 형성한 영상을 담은 광을 관찰자의 눈에 전달할 뿐 아니라, 이와 함께, 관찰자 전방(front)의 실사(real environment) 영상을 담은 광을 사용자의 눈에 전달할 수 있다. 이에 따라 영상 표시 장치(1000)가 투시형(see-through type) 디스플레이로 기능할 수 있게 된다.
광 전달부(300)는 도시된 형상, 구성에 한정되지 않는다. 디스플레이 소자(100)에서 형성된 영상을 관찰자 전방의 실사(real environment) 영상과 함께 관찰자의 동공에 전달하기 위한 추가적인 광학 소자가 더 구비될 수 있고, 다양한 형상, 구조의 광학 윈도우가 채용될 수 있다.
디스플레이 소자(100)에서 형성된 영상의 광은 빔 스플리터(330)를 투과하여 포커싱 부재(310)에 반사된 후 다시 빔 스플리터(330)에서 반사되는 경로로 관찰자의 눈에 도달한다. 이러한 경로에서, 관찰자는 빔 스플리터(330) 후방의 소정 위치의 가상면(virtual image plane)(VP)에 형성된 허상을 인지하는 것이며, 가상면(VP)의 위치에 따라 관찰자가 느끼는 깊이감은 차이가 있다.
실시예에 따른 영상 표시 장치(1000)는 가상면(VP)의 위치가 하나의 값으로 고정되는 것이 아니라 표시될 영상의 깊이감을 반영하여 가상면(VP)의 위치를 변경시킬 수 있다. 이를 위하여 영상 표시 장치(1000)는 디스플레이 소자(100)의 위치를 구동하기 위한 구동부(200)를 구비하고 있다. 구동부(200)는 포커싱 부재(310)와의 거리가 가변되도록 디스플레이 소자(100)를 평행 이동 시킬 수 있다. 디스플레이 소자(100)의 위치가 A1 방향을 따라 가변될 때, 가상면(VP)의 위치는 A2방향을 따라 가변된다.
영상 표시 장치(1000)에서 채용하는 구동부(200)는 가능한 작은 부피로서 디스플레이 소자(100)의 위치 구동 범위를 넓게 하기 위해, 형상 가변 물질을 채용한다. 즉, 구동부(200)는 인가 신호에 따라 변형되며 디스플레이 소자(100)에 구동력을 제공할 수 있다. 이러한 형상 가변을 위해, 소정의 조건에 의해 형상이 가변되는 물질이 구동부(200)에 채용될 수 있다.
프로세서(400)는 관찰자에게 인지될 영상과 관련되는 영상 정보에 따라 디스플레이 소자(100)에 전송될 광 변조 신호(SG1) 및 구동부(200)에 전송될 구동 신호(SG2)를 생성할 수 있다. 생성된 광 변조 신호(SG1) 및 구동 신호(SG2)에 디스플레이 소자(100) 및 구동부(200)가 각각 제어된다. 즉, 광 변조 신호(SG1)에 의해 디스플레이 소자(100)에서 영상이 형성되고, 이러한 영상에 알맞게 설정된 가상면(VP)이 위치하도록 디스플레이 소자(100)의 위치가 구동된다.
프로세서(400)는 광변조 신호 생성부(410)와 구동 신호 생성부(480)를 포함할 수 있다. 영상 정보를 참조하여 광변조 신호 생성부(410)에서 광 변조 신호(SG1)가, 구동 신호 생성부(480)에서 구동 신호(SG2)가 생성된다.
영상 정보는 관찰자에게 제공할 복수 프레임의 영상 각각에 대해, 복수의 화소의 컬러값과 관련된 화소별 데이터를 포함하며, 또한, 이와 함께, 각각의 영상이 이미징되는 가상면(VP)의 위치와 연동되는 깊이 정보를 포함할 수 있다.
광 변조 신호 생성부(410)는 영상 정보에 포함된 화소별 데이터를 참조하여 정해진 컬러값이 구현되는 전기 신호를 광 변조 신호(SG1)로 생성할 수 있다.
구동 신호 생성부(480)는 깊이 정보를 참조하여 설정된 대표 깊이 값에 대응하는 위치에 가상면(VP)이 형성되도록 디스플레이 소자(100)가 위치 이동되게 하는 구동 신호(SG2)를 생성할 수 있다.
광 변조 신호(SG1)와 구동 신호(SG2)가 각각 디스플레이 소자(100)와 구동부(200)에 전송되어, 대응하는 영상이 변경된 가상면(VP)의 위치로부터 관찰자에게 인지될 수 있다.
구동부(200)의 구동을 위한 구동 신호(SG2)는 광 변조 신호(SG1)보다 소정 시간만큼 지연되게 전송될 수 있다. 상기 소정 시간은 관찰자의 눈의 수렴-조절(vergence-accommodation) 시간 이상으로 설정될 수 있다. 이는 사람의 눈이 변경된 깊이 위치의 상을 인지할 때 소요되는 시간을 고려한 것이다. 구동부(200)의 구동에 의해 디스플레이 소자(100)의 위치를 가변시키는 예시적인 세부 구성은 도 2 내지 도 10을 이용하여 후술할 것이다.
도 2는 실시예에 따른 디스플레이 소자, 구동부 및 틸팅 방지부의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 구동부 및 틸팅 방지부의 분리 사시도이다. 도 4는 실시예에 따른 제1 형상 가변체 및 제2 형상 가변체의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 구동부(200)는 디스플레이 소자(100)를 지지하는 제1 지지체(210), 제1 지지체(210)와 마주보도록 배치되는 제2 지지체(220), 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되는 구동력 인가부(250) 및 구동력 인가부를 지지하는 제1 고정부(261) 및 제2 고정부(262)를 포함할 수 있다.
제1 지지체(210)는 디스플레이 소자(100)가 지지될 수 있도록 일 평면을 따라 연장된 평판 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 도 1에 도시된 광 전달부(300)와 마주보도록 배치된 제1 지지체(210)의 제1면(211)에는 디스플레이 소자(100)가 배치될 수 있다. 이때, 제1 지지체(210)의 제1면(211)에는 일 방향(Z 방향)을 따라 연장되며, 제1 지지체(210)의 둘레부를 따라 연장된 측면부(214)가 배치될 수 있으며, 상기 측면부(214)를 이용하여 디스플레이 소자(100)가 장착될 수 있도록 홈 형상을 구비하는 장착부(213)가 형성될 수 있다. 제1 지지체(210)의 제1면(211)에 대향하는 제1 지지체(210)의 제2면(212)에는 후술하게 될 구동력 인가부(250)가 지지될 수 있다. 또한, 제1 지지체(210)의 중심부에는 제1 고정부(261)를 지지하기 위한 제1 장착홈(215)이 배치될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 고정부(261)를 지지하기 위한 다른 구성이 배치되어 무방하다.
제2 지지체(220)는 제1 지지체(210)와 동일한 일 평면을 따라 연장된 평판 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 제2 지지체(220)의 제1면(221)은 제1 지지체(210)의 제2면(212)과 마주보도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 제1 지지체(210)의 제2면(212)과 제2 지지체(220)의 제1면(221) 사이에는 구동력 인가부(250)가 배치될 수 있다. 이때, 제2 지지체(220)의 제1면(221)에는 일 방향(Z 방향)을 따라 연장되며, 제2 지지체(220)의 둘레부를 따라 연장된 측면부(224)가 배치될 수 있다.
일 예시에 따르면, 제2 지지체(220)의 측면부(224)는 제1 지지체(210)의 측면부(214)와 맞물리도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 지지체(210)가 일 방향(Z 방향)을 따라 이동하는 경우, 제2 지지체(220)의 측면부(224)는 제2 지지체(220)에 대한 제1 지지체(210)의 이동 가이드 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 지지체(220)는 방향, 예를 들어 디스플레이 소자(100)의 이동 방향(Z 방향)을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상기 제1 지지체(210)와 이격되도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 지지체(220)는 광 전달부(300)에 대해 상대적으로 고정된 위치에 배치되며, 디스플레이 소자(100)를 지지하는 제1 지지체(210)는 제2 지지체(220)에 지지되어 제2 지지체(220)의 측면부(224)를 따라 따라 이동할 수 있다. 또한, 제2 지지체(220)의 측면부(224)는 구동력 인가부(250)를 수용할 수 있는 수용부로서 기능할 수 있다. 제2 지지체(220)의 제1면(221)에 대향하는 제2면(222)에는 후술하게 될 제2 고정부(262)가 지지될 수 있으며, 제2 지지체(220)의 중심부에는 제2 고정부(262)를 지지하기 위한 제2 장착홈(225)이 배치될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 고정부(262)를 지지하기 위한 다른 구성이 배치되어 무방하다.
구동력 인가부(250)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되어 디스플레이 소자(100) 보다 구체적으로, 디스플레이 소자(100)가 지지된 제1 지지체(210)에 일 방향(Z방향)을 따라 구동력을 인가할 수 있다. 일 예로서, 구동력 인가부(250)는 일 방향(Z방향)을 따라 소정의 두께를 구비하도록 마련될 수 있으며, 구동력 신호가 인가됨에 따라 일 방향(Z방향)을 따라 소정의 두께가 증가하거나 감소함에 따라, 제1 지지체(210)에 일 방향(Z방향)을 따라 구동력을 인가할 수 있다. 일 예시에 따른 구동력 인가부(250)는 형상기억합금(SMA: shape memory alloy)소자 또는 전기 활성 폴리머(Electro Active Polymer)와 같이 특정 구동 신호에서 형상이 미리 정해진 형상으로 변화될 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 구동력 인가부(250)의 예시를 형상기억합금(SMA: shape memory alloy)소자로 상정하여 서술하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
일 예시에 따른 구동력 인가부(250)는 형상기억합금(SMA: shape memory alloy)소자를 포함할 수 있으며, 이때, SMA소자는 열에 의해 수축 변형이 발생되는 부재일 수 있다. 예를 들어, SMA소자는 니켈-티타늄(Ni-Ti) 합금, 구리-아연(Cu-Zn) 합금, 금-카드뮴(Au-Cd) 합금, 인듐-티타늄(In-Ti) 합금 등을 포함할 수 있다. 일 예로서, 구동력 인가부(250)는 도 4에 도시된 바와 같이 분리 가능하도록 마련될 수 있다. 이때, 구동력 인가부(250)는 일 평면을 따라 분리된 제1 구동력 인가체(251) 및 제2 구동력 인가체(252)를 포함할 수 있다. 제1 구동력 인가체(251)는 SMA소자로 마련된 제1 몸체부(2511), 제1 고정부(261)에 의해 지지되는 제1 지지홈(2512) 및 결합홈(2513)을 포함할 수 있다. 제2 구동력 인가체(252)는 제1 몸체부(2511)과 마주보도로 배치되며 SMA소자를 포함하는 제2 몸체부(2521), 제2 고정부(262)에 의해 지지되는 제2 지지홈(2522) 및 상기 결합홈(2513)과 결합되어 제1 구동력 인가체(251)와 제2 구동력 인가체(252)를 결합시키는 결합돌기(2523)를 포함할 수 있다.
구동 신호부(280)는 SMA소자를 수축 변형시키기 위한　구동전압을 공급할 수 있다. 일 예로서, 구동 신호부(280)는 도 1에 도시된 구동 신호 생성부(480)와 연결되어 구동 신호를 전달 받을 수 있다. 구동 신호부(280)는 구동 신호 생성부(480)로부터 전달 받은 구동 신호를 이용하여 SMA소자를 수축 변형시키기 위한　구동전압을 공급할 수 있다. 일 예로서, 구동 신호부(280)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 구동력 인가체(251)의 전체 영역에 걸쳐 연장되는 와이어 형태로 구현될 수 있다. 이때, 구동력 인가부(250)는 구동 신호부(280)에 의해 인가되는 구동전압에 의해 수축 변형될 수 있다.
일 예시에 따르면, 구동력 인가부(250)가 수축 변형을 일으키기 위해서는 임계온도 이상이 되어야 한다. 예를 들어 SMA소자에 따라 임계온도는 상이하지만, 예를 들어 SMA소자의 임계 온도는 43℃ 내지 45℃일 수 있다. 임계온도는 SMA소자를 수축 변형시키기 위한 온도로서, 변형온도로 지칭될 수도 있다. 일 예로서, 구동 신호부(280)는 상온에서 변형온도로 변환되는 응답시간의 차이를 상쇄하기 위해 구동신호가 인가되기 전에 SMA소자가 임계 온도에 도달되기 직전 상태 즉, 예열 온도에 도달하도록 예열 전압을 인가하고, 구동신호가 입력되는 경우, 구동 전압을 인가되도록 작동할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 고정부(261) 및 제2 고정부(262)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치된 구동력 인가부(250)의 위치를 고정시키기 위한 지지부재이다. 일 예로서, 제1 고정부(261)는 평판 형상의 제1 베이스부(261-1) 및 제1 베이스부(261-1)의 일면으로부터 일 방향(Z 방향)을 따라 돌출된 제1 돌출부(261-2)를 포함할 수 있다. 제2 고정부(262)는 평판 형상의 제2 베이스부(262-1) 및 제2 베이스부(262-1)의 일면으로부터 일 방향(Z 방향)을 따라 돌출된 제2 돌출부(262-2)를 포함할 수 있다. 일 예시로서, 제1 돌출부(261-2)는 제1 지지체(210)에 마련된 제1 장착홈(215)을 통과하여 제1 구동력 인가체(251)에 마련된 제1 지지홈(2512)에 결합됨으로써, 제1 지지체(210)에 대한 제1 구동력 인가체(251)의 위치를 고정시킬 수 있다. 제2 돌출부(261-2) 또한 제2 구동력 인가체(252)에 마련된 제2 지지홈(2522)에 결합됨으로써, 제2 지지체(220)에 대한 제2 구동력 인가체(252)의 위치를 고정시킬 수 있다. 이에 따라 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)에 대한 구동력 인가부(250)의 상대적 위치가 고정될 수 있다.
일 예시에 따른 구동력 인가부(250)는 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)의 중심부로 그 위치가 한정될 수 있다. 최근 영상 표시 장치(1000)는 사용자가 착장하는 웨어러블 형태로 구현될 수 있으며, 이에 따라 영상 표시 장치(1000)의 경량화는 필수적으로 요구된다. 영상 표시 장치(1000)의 경량화를 위해 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)가 경량화 소재를 포함하는 것은 물론, 구동력 인가부(250) 또한 두께 방향에 따른 수축 및 팽창에 최적화되도록 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)의 중심부에서만 볼록한 형상으로 마련될 수 있다. 이때 일 예시에 따른 디스플레이 소자(100)의 일 단부는, 강성을 구비하는 커넥터(800; 도 5a 참조)를 이용하여 프로세서(400)와 연결될 수 있다. 경량화된 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)가, 구동력 인가부(250)를 이용하여 제1 지지체(210) 및 제2 지지체(220)의 중심부에 인가되는 수직력을 인가받는 경우, 디스플레이 소자(100)의 일 단부에 연결된 커넥터(800)의 강성에 의해 제1 지지체(210)의 일 단부가 제1 지지체(210)의 타 단부 보다 일 방향(Z방향)을 따라 덜 이동할 수 있다. 이에 따라 제1 지지체(210)가 Y축 방향을 중심으로 틸팅될 수 있으며, 제1 지지체(210)에 지지된 디스플레이 소자(100) 또한 틸팅될 수 있다. 디스플레이 소자(100)의 틸팅에 의해 디스플레이 소자(100)와 광 전달부(300)의 상대적 위치가 변화되는 경우, 영상의 원치않는 블러링(blurring)이 발생될 수 있다.
일 예시에 따른 영상 표시 장치(1000)는 상술한 바와 같은 제1 지지체(210)의 틸팅을 방지하기 위해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 일 방향을 따라 소정의 힘을 인가하는 틸팅 방지부(600) 및 스토퍼(700)를 더 포함할 수 있다.
틸팅 방지부(600)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되어 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 상대적 위치를 고정시킬 수 있는 소정의 힘을 인가할 수 있다. 일 예로서, 틸팅 방지부(600)의 일 단부(610)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)에 고정되고, 틸팅 방지부(600)의 타 단부(620) 제2 지지체(220)의 제1면(221)에 고정되며, 일 단부(610)와 타 단부(620) 사이에는 사전 인장력을 인가할 수 있는 탄성체(630)를 포함할 수 있다. 예를 들어 틸팅 방지부(600)는 일 단부(610)와 타 단부(620)가 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 각각 고정된 판 스프링으로 구현될 수 있다. 일 예로서, 틸팅 방지부(600)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 양 단부에서 힘의 균형을 달성하기 위해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 양 단부, 예를 들어, 4개의 모서리 방향에 배치될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에서 소정의 복원력을 인가할 수 있으며 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 전체 면적에 걸쳐 힘의 균형을 달성할 수 있는 다른 부재가 상이한 위치에 배치되어도 무방하다.
스토퍼(700)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)가 소정의 범위 이하로 이격되지 않도록 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리를 제한하는 제한부재이다. 일 예로서, 스토퍼(700)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되며, 제1 지지체(210)가 제2 지지체(220)에 대해 일 방향(Z방향)을 따라 소정의 간격 이상으로 상승하지 않도록 제1 지지체(210)의 이동 범위를 규제할 수 있다.
일 예시로서, 스토퍼(700)는 일 방향을 따라 연장되고. 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되는 스토퍼 스크류일 수 있다. 일 예시에 따른 스토퍼(700)는 제2 지지체(220)에 지지되는 일 단부(710) 및 제2 지지체(220)에 배치된 제2 장착홈(225)을 통과하여 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되는 간격 조정부(720) 및 제1 지지체(210)의 제2면(212)에 지지되는 타 단부(730)를 포함할 수 있다. 스토퍼(700)가 스토퍼 스크류로 구현되는 경우, 일 방향(Z 방향)을 따르는 간격 조정부(720)의 길이는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리를 제한범위에 따라 조정될 수 있다. 이하에서는 구동력 인가부(250)를 이용하여 제2 지지체(220)에 대한 제1 지지체(210)의 위치가 변화되는 경우 작동하는 틸팅 방지부(600) 및 스토퍼(700)의 작동 방식에 대해 보다 구체적으로 서술한다.
도 5a는 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되지 않은 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다. 도 5a는 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달된 이후 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
도 5a를 참조하면, 실시예에 따라 구동력 인가부(250)에 의한 구동력이 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 전달되지 않은 경우, 디스플레이 소자(100)의 일 단부에 연결된 커넥터(800)에 의해, 디스플레이 소자(100)의 일 단부를 틸팅시키는 소정의 틸팅력(F2)이 인가될 수 있다. 이때, 틸팅 방지부(600)는 디스플레이 소자(100)를 지지하는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 압축력(F1)을 인가할 수 있다. 예를 들어 틸팅 방지부(600)의 일 단부(610)는 제2 지지체(220)의 제1면(221)에 고정되도록 배치되고, 타 단부(620)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)에 고정되도록 배치되며, 일 단부(610)와 타 단부(620) 사이에 배치되는 탄성체(630)는 압축력(F1)을 발생시킬 수 있다. 이때, 탄성체(630)는 커넥터(800)에 의해 디스플레이 소자(100)의 일 단부에 인가되어 디스플레이 소자(100)를 틸팅시키는 틸팅력(F2) 보다 큰 탄성력을 구비할 수 있다. 이에 따라 일 방향(Z방향)을 따르는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 간격은 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 전체 면적에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있으며, 제1 지지체(210)에 지지된 디스플레이 소자(100)의 틸팅 현상 또한 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 틸팅 방지부(600)에 의해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 압축력(F1)이 인가되는 경우, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 이격 간격이 과도하게 축소될 수 있다. 이때, 스토퍼(700)의 일 단부(710)는 제2 지지체(220)의 제1면(221)에 지지되고, 타 단부(730)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)에 지지될 수 있으며, 간격 조정부(720)에 의해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 제한범위 이내로 축소되지 않도록 규제할 수 있다. 이때, 간격 조정부(720)를 이용한 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리는 고정된 것이 아니며, 디스플레이 소자(100)와 광 전달부(300) 사이의 필요에 따른 이격 거리에 따라, 예를 들어 스크류 형태로 구현된 간격 조정부(720)의 길이를 조정하여 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리 또한 조정될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 실시예에 따라 구동신호 생성부(480)에 의해 구동 신호가 생성되어 구동신호부(280)에서 구동 전압을 인가하는 경우 구동력 인가부(250)의 형상이 변화될 수 있다. 일 예로서, 구동력 인가부(250)에 구동 전압이 인가되는 경우, 구동력 인가부(250)의 중심부의 두께가 상승할 수 있으며, 이에 따라 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 구동력(F3)이 인가되어 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 증가될 수 있다. 이때, 스토퍼(700)의 타 단부(730)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)으로부터 이격될 수 있다.
제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 증가되는 경우, 강성 재질로 형성된 커넥터(800)와 디스플레이 소자(100) 사이의 위치 또한 변화될 수 있으며, 이에 따라 디스플레이 소자(100)의 일 단부를 틸팅시키는 소정의 틸팅력(F2) 또한 증가될 수 있다. 이때, 틸팅 방지부(600)의 압축력(F1) 또한, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 증가되는 만큼 증가될 수 있다. 이에 따라 틸팅 방지부(600)는 디스플레이 소자(100)를 지지하는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 증가된 압축력(F1)을 인가할 수 있다. 이때, 탄성체(630)는 커넥터(800)에 의해 디스플레이 소자(100)의 일 단부에 인가되어 디스플레이 소자(100)를 틸팅시키는 틸팅력(F2) 보다 큰 압축력(F1)을 구비할 수 있다. 다만, 이때, 틸팅 방지부(600)에 의해 인가되는 압축력(F1)이 구동력 인가부(250)에 의해 인가되는 구동력(F3) 보다 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 일 방향(Z방향)을 따르는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 간격은 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 전체 면적에 걸쳐 일 방향(Z방향)을 따라 일정하게 증가될 수 있으며, 제1 지지체(210)에 지지된 디스플레이 소자(100)의 틸팅 현상 또한 방지할 수 있다.
도 6a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다. 도 6b는 다른 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되기 이전 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다. 도 7a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다. 도 7b는 다른 실시예에 따라 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달되기 이전 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다. 도 8a는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다. 도 8b는 다른 실시예에 따른 스토퍼 규제부의 사시도이다. 도 8c는 다른 실시예에 따른 제2 지지체 및 틸팅 방지부의 측면도이다.
상술한 바와 같이 틸팅 방지부(600)에 의해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)에 압축력(F1)이 인가되는 경우, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 이격 간격이 과도하게 축소될 수 있다. 이때, 스토퍼(700)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 제한범위 이내로 축소되지 않도록 규제할 수 있다. 도 6a 내지 도 8b에서는 스토퍼 스크류가 아닌 다른 형상의 스토퍼(700)에 대해 서술한다. 다른 구성 및 구동력 인가부에 의한 구동력이 전달된 이후 상태의 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 이동 상태는 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 동일하므로 서술의 편의상 여기서는 설명을 생략한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 스토퍼(7000)는 단차부 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 스토퍼(7000)는 일 방향(Z방향)을 따라 연장된 단차부 형상으로 마련될 수 있으며, 제2 지지체(220)의 제1면(221) 상에 배치될 수 있다. 이때, 스토퍼(7000)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 양 단부에서 이격 거리를 제한할 수 있도록 예를 들어 4개의 모서리 부분에 각각 배치될 수 있다.
일 예시에 따라 구동력 인가부(250)에 의한 구동력이 전달되지 않은 경우, 스토퍼(7000)의 일 단부(7010)는 제2 지지체(220)의 제1면(221)에 지지되고, 스토퍼(7000)의 타 단부(7020)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)에 지지될 수 있으며, 이에 따라 틸팅 방지부(600)에 의해 압축력(F1)이 인가되는 경우에도, 스토퍼(7000)의 높이만큼 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 이격 거리가 규제될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 스토퍼(7100)는 걸림턱 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 스토퍼(7100)는 일 방향(Y방향)을 따라 연장된 걸림턱 형상으로 마련될 수 있으며, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되는 측면부(224)의 내측면에 배치될 수 있다. 이때, 스토퍼(7100)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 이격 거리를 제한할 수 있도록 4개의 측면부(224)에 각각 배치될 수 있다.
일 예시에 따라 구동력 인가부(250)에 의한 구동력이 전달되지 않은 경우, 스토퍼(7100)는 제1 지지체(210)의 제2면(212)을 지지할 수 있으며, 이에 따라 틸팅 방지부(600)에 의해 압축력(F1)이 인가되는 경우에도, 스토퍼(7100)의 높이만큼 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 이격 거리가 규제될 수 있다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 다른 실시예에 따른 스토퍼(7200)는 걸림턱 형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 스토퍼(7200)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되는 측면부(224)에 마련된 스토퍼 삽입부(7210) 및 상기 스토퍼 삽입부(7210)에 삽입되는 스토퍼 삽입체(7220-7240)을 포함할 수 있다. 이때, 스토퍼 삽입부(7210)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 전체 면적에 걸쳐 이격 거리를 제한할 수 있도록 4개의 측면부(224)에 각각 배치될 수 있다. 또한, 스토퍼 삽입부(7210)에 삽입되는 스토퍼 삽입체(7220-7240)는 일 방향(Z방향)을 따라 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 규제 거리를 조정할 수 있도록 상이한 높이에 걸림턱을 포함할 수 있다. 예를 들어 스토퍼 삽입부(7210)에 제1 스토퍼 삽입체(7220)가 삽입된 경우, 걸림턱은 제1 높이(h1)에 배치될 수 있으며, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 거리는 제1 높이(h1)에 배치된 걸림턱에 의해 규제될 수 있다. 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 규제 거리를 증가시키고자 하는 경우, 스토퍼 삽입부(7210)에 제2 스토퍼 삽입체(7230)을 배치시킬 수 있다. 이에 따라 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 거리는 제2 높이(h2)에 배치된 걸림턱에 의해 규제될 수 있다. 제3 스토퍼 삽입체(7240)를 이용하는 경우, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)사이의 거리는 제3 높이(h3)에 배치된 걸림턱에 의해 규제될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 영상 표시 장치(1000)에 다양한 형태의 스토퍼(700)가 사용될 수 있다. 다만, 스토퍼(700)를 별개로 배치하는 경우, 설계상의 어려움이 발생될 수 있다. 이때, 구동력 인가부(250)의 지지 면적을 증가시킴으로써 스토퍼(700)를 대체할 수도 있다. 이하에서는 구동력 인가부(250)의 지지면적을 증가시킴으로써 스토퍼(700)를 대체하는 영상 표시 장치(1000)에 대해 서술한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 분리 사시도이다. 도 10은 다른 실시예에 구동부, 틸팅 방지부, 디스플레이 소자의 측면도이다.
디스플레이 소자(100), 제1 지지체(210), 제2 지지체(220) 및 틸팅 방지부(600)와 관련된 사항은 도 2 내지 도 4에 서술된 것과 실질적으로 동일하므로 설명의 편의상 여기서는 서술을 생략한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 일 예시에 따른 구동력 인가부(250)는 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에 배치되며, 이때, 구동력 인가부(250)의 폭(W1)은 제1 지지체(210)의 제2면(212)의 폭(W2) 및 제2 지지체(220)의 제1면(221)의 폭(W3)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 이때, 구동력 인가부(250)는 제1 지지체(210)의 하부에 배치된 제1 고정부(261) 및 제2 지지체(220)의 상부에 배치된 제2 고정부(262)에 의해 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이에서 고정될 수 있다.
일 예시에 따르면, 초기 상태에서 구동 신호부(280)는 제1 구동 전압을 구동력 인가부(250)에 전달할 수 있으며 이에 따라 구동력 인가부(250)에는 제1 구동력(F4)이 인가될 수 있다. 이때, 구동력 인가부(250)의 폭(W1)은 제1 지지체(210)의 제2면(212)의 폭(W2) 및 제2 지지체(220)의 제1면(221)의 폭(W3)과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 구동력 인가부(250)는, 디스플레이 소자(100)의 전체 폭 방향(Y방향), 보다 구체적으로 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)의 전체 폭 방향(Y방향)에 걸쳐 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220)를 지지할 수 있으므로, 구동력 인가부(250)에 의해 인가되는 제1 구동력(F4)에 의해 디스플레이 소자(100)의 틸팅이 방지될 수 있다. 이때, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이가 소정의 범위 이하로 인접하지 않도록 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리는 스토퍼(700)에 의해 규제될 수 있다.
또한, 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리를 증가시키는 경우, 구동 신호부(280)는 제2 구동 전압을 구동력 인가부(250)에 전달할 수 있으며, 이때, 구동력 인가부(250)에는 압축력이 아닌 팽창력에 해당하는 제2 구동력이 인가될 수 있다. 이에 따라 제1 지지체(210)와 제2 지지체(220) 사이의 이격 거리가 증가될 수 있으며, 구동력 인가부(250)는 제1 지지체(210)의 제2면(212) 및 제2 지지체(220)의 제1면(221)의 적어도 2/3 이상의 면적에 걸쳐 지지될 수 있으므로, 구동력 인가부(250)에 의해 디스플레이 소자(100)의 틸팅이 방지될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
1000: 영상 표시 장치
100: 디스플레이 소자
200: 구동부
300: 광 전달부
400: 프로세서
600: 틸팅 방지부
700: 스토퍼
800: 커넥터

Claims (20)

  1. 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이소자에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 것으로, 포커싱 부재를 포함하는 광 전달부;
    상기 디스플레이 소자와 상기 광 전달부 사이의 거리가 일 방향을 따라 가변되도록 상기 디스플레이 소자의 중심부에 상기 일 방향을 따라 구동력을 인가하는 구동부;
    상기 디스플레이 소자를 제어하는 프로세서;
    상기 디스플레이 소자의 일 단부와 상기 프로세서 사이에 배치되어 상기 디스플레이 소자와 상기 프로세서를 연결하는 커넥터; 및
    상기 디스플레이 소자의 양 단부에 상기 일 방향을 따라 탄성력을 인가하는 틸팅 방지부;를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전달부와 마주보도록 배치되며, 상기 디스플레이 소자를 지지하는 제1 지지체; 및
    일 방향을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상기 제1 지지체와 이격되도록 배치되는 제2 지지체;를 더 포함하며,
    상기 구동부와 상기 틸팅 방지부는 상기 제1 지지체 및 상기 제2 지지체 사이에 배치되는,
    영상 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 틸팅 방지부는, 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되어 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에서 소정의 압축력을 인가하는 탄성체를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄성체는 양 단부가 상기 제1 지지체 및 상기 제2 지지체에 각각 고정되는 판 스프링인,
    영상 표시 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체가 소정의 범위 이하로 이격되지 않도록 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이의 이격 거리를 제한하는 스토퍼;를 더 포함하는,
    영상 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 일 방향을 따라 연장되고. 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 스토퍼 스크류인,
    영상 표시 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 제1 지지체와 마주보도록 배치된 상기 제2 지지체의 일면에 고정되며, 일 방향을 따라 소정의 높이를 구비하는 단차부인,
    영상 표시 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토퍼는, 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 측면부에 배치되며, 일 방향을 따라 연장되는 걸림턱인,
    영상 표시 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토퍼는,
    상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이에 배치되는 측면부에 배치되는 스토퍼 삽입부; 및
    일 방향을 따라 연장되는 걸림턱을 포함하며 상기 스토퍼 삽입부에 교체 가능하도록 배치되는 스토퍼 삽입체를 포함하며,
    상기 걸림턱의 높이는 상기 스토퍼 삽입체에 따라 상이하게 설정되는,
    영상 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 디스플레이 소자에 구동력을 인가하는 구동력 인가부; 및
    상기 구동력 인가부에 구동 신호를 인가하는 구동 신호부;를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 구동력 인가부는 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy) 또는 전기 활성 폴리머(Electro Active Polymer)를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체는 상기 구동력 인가부를 고정시키기 위한 제1 고정부 및 제2 고정부를 각각 구비하는,
    영상 표시 장치.
  13. 광을 변조하여 영상을 형성하는 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이소자에서 형성한 영상을 관찰자의 눈에 전달하는 것으로, 포커싱 부재를 포함하는 광 전달부;
    상기 디스플레이 소자와 상기 광 전달부 사이의 거리가 일 방향을 따라 가변되도록 상기 일 방향에 수직하는 상기 디스플레이 소자의 전체 폭 방향에 걸쳐 구동력을 인가하는 구동부;
    상기 디스플레이 소자를 제어하는 프로세서; 및
    상기 디스플레이 소자의 일 단부와 상기 프로세서 사이에 배치되어 상기 디스플레이 소자와 상기 프로세서를 연결하는 커넥터; 를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 전달부와 마주보도록 배치되며, 상기 디스플레이 소자를 지지하는 제1 지지체; 및
    일 방향을 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상기 제1 지지체와 이격되도록 배치되는 제2 지지체;를 더 포함하는,
    영상 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 디스플레이 소자에 구동력을 인가하는 구동력 인가부; 및
    상기 구동력 인가부에 구동 신호를 인가하는 구동 신호부;를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 구동력 인가부는 형상 기억 합금(Shape Memory Alloy) 또는 전기 활성 폴리머(Electro Active Polymer)를 포함하는,
    영상 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 구동 신호부는, 상기 구동력 인가부가 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 구동 전압 및 상기 구동력 인가부가 제2 구동력을 발생시키기 위한 제2 구동 전압을 인가하는
    영상 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 구동력은 일 방향을 따라 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체를 서로 인접하게 배치시키기 위한 압축력을 인가하며,
    상기 제2 구동력은 일 방향을 따라 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체를 서로 이격시키기 위한 팽창력을 인가하는,
    영상 표시 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체는 상기 구동력 인가부를 지지하기 위한 제1 고정부 및 제2 고정부를 각각 구비하는,
    영상 표시 장치.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체가 소정의 범위 이하로 인접하지 않도록 상기 제1 지지체와 상기 제2 지지체 사이의 이격 거리를 제한하는 스토퍼;를 더 포함하는,
    영상 표시 장치.
KR1020190103305A 2019-08-22 2019-08-22 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치 KR20210023295A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190103305A KR20210023295A (ko) 2019-08-22 2019-08-22 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치
US16/835,763 US11187896B2 (en) 2019-08-22 2020-03-31 Image display device capable of multi-depth expression

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190103305A KR20210023295A (ko) 2019-08-22 2019-08-22 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210023295A true KR20210023295A (ko) 2021-03-04

Family

ID=74647205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190103305A KR20210023295A (ko) 2019-08-22 2019-08-22 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11187896B2 (ko)
KR (1) KR20210023295A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12013538B2 (en) 2017-07-03 2024-06-18 Holovisions LLC Augmented reality (AR) eyewear with a section of a fresnel reflector comprising individually-adjustable transmissive-reflective optical elements

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013083745A (ja) * 2011-10-07 2013-05-09 Seiko Epson Corp 虚像表示装置及び虚像表示装置の製造方法
GB201508968D0 (en) 2015-05-26 2015-07-01 Cambridge Mechatronics Ltd SMA wire assembly
US20170212361A1 (en) 2016-01-25 2017-07-27 Terrence A. Staton Optimal Focusing Design for High Field of View Head Mount Displays
KR102200047B1 (ko) 2016-09-20 2021-01-08 엘지전자 주식회사 헤드 마운티드 디스플레이 장치
US10690921B1 (en) * 2018-03-26 2020-06-23 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods for coordinated lens adjustments

Also Published As

Publication number Publication date
US20210055546A1 (en) 2021-02-25
US11187896B2 (en) 2021-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200341272A1 (en) Holographic Waveguide Light Field Displays
EP3163379B1 (en) See-through holographic display apparatus
US9442294B2 (en) Image display device in the form of a pair of eye glasses comprising micro reflectors
WO2018057660A2 (en) Augmented reality system
US11030926B2 (en) Image display apparatus capable of multi-depth expression
JP2011145488A (ja) ヘッドマウントディスプレイ
EP3816702A1 (en) Display apparatus capable of multi-depth expression
US11187896B2 (en) Image display device capable of multi-depth expression
CN113132711A (zh) 图像显示设备和图像显示方法
EP3605196B1 (en) Three-dimensional image display device and method
US11409114B2 (en) Image display device capable of multi-depth expression
KR20210111149A (ko) 다중 깊이 표현이 가능한 영상 표시 장치
US11682325B2 (en) Display apparatus including free-formed surface and operating method thereof
US11852840B2 (en) Display device employing meta surface
EP4174559A1 (en) Display apparatus providing expanded eye box
KR20220107753A (ko) 시력 보정 렌즈를 포함하는 디스플레이 장치
CN114746792A (zh) 向用户供应多层扩展现实图像
KR20230155299A (ko) 몰입감 있는 영상을 제공하는 디스플레이 장치
Aye et al. Real-Time Autostereoscopic 3D Displays