KR20210107220A - 증강현실 표시장치 - Google Patents

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Abstract

증강현실 표시장치는 표시 패널 및 광 가이드 유닛을 포함한다. 표시 패널은 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수의 표시 유닛을 포함한다. 광 가이드 유닛은 복수의 표시 유닛으로부터 표시 광들을 수신한다. 광 가이드 유닛은 표시 광들의 진행 방향을 각각 변경하는 복수의 입력 회절 영역, 진행 방향이 변경된 상기 표시 광들을 가이드하는 광 가이드 영역 및 가이드된 상기 표시 광들을 외부로 내보내는 출력 회절 영역을 포함한다.

Description

증강현실 표시장치{AUGMENTED REALITY DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 상세하게는 증강현실 표시장치에 관한 것이다.
증강 현실은 사용자의 눈으로 보이는 현실의 이미지에 가상의 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술을 가리킨다. 증강 현실은 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD), 헤드 업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 증강 현실이 헤드 마운트 디스플레이를 이용하여 구현되는 경우, 사용자가 용이하게 휴대할 수 있을 뿐만 아니라, 쉽게 입거나 벗을 수 있도록 안경 형태로 제공될 수 있다.
일반적인 증강현실 표시장치에서 투명한 디스플레이 스크린은 사용자가 현실 세계를 계속 볼 수 있도록 사용자의 앞에 제공된다. 디스플레이 스크린은 전형적으로 유리 웨이브가이드이고, 프로젝터는 웨이브가이드 한쪽 면에 제공된다. 프로젝터로부터의 광은 회절 격자(diffraction grating)에 의해 웨이브가이드로 입력된다. 입력된 광은 웨이브가이드에서 내부적으로 반사되고, 사용자가 볼 수 있도록 다른 회절 격자에 의해 반사되어 출력된다.
프로젝터는 사용자의 현실 세계에 대한 시야를 증강시키는 이미지들 및/또는 정보를 제공한다. 프로젝터는 고휘도의 광을 제공한다는 장점이 있으나, 프로젝터를 채용할 경우, 증강현실 표시장치의 전체적인 두께를 감소시키는데 한계가 있다.
본 발명은 광 손실을 최소화할 수 있고, 구조가 간단한 증강현실 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치는 표시 패널 및 광 가이드 유닛을 포함한다. 표시 패널은 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수의 표시 유닛을 포함한다. 광 가이드 유닛은 복수의 표시 유닛으로부터 표시 광들을 수신한다. 광 가이드 유닛은 표시 광들의 진행 방향을 각각 변경하는 복수의 입력 회절 영역, 진행 방향이 변경된 상기 표시 광들을 가이드하는 광 가이드 영역 및 가이드된 상기 표시 광들을 외부로 내보내는 출력 회절 영역을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 표시 패널은 제1 파장을 갖는 제1 표시 광을 발생하는 제1 표시 유닛, 제2 파장을 갖는 제2 표시 광을 발생하는 제2 표시 유닛, 및 제3 파장을 갖는 제3 표시 광을 발생하는 제3 표시 유닛을 포함한다.
복수의 입력 회절 영역은, 상기 제1 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제1 입력 회절 영역, 상기 제2 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제2 입력 회절 영역, 및 상기 제3 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제3 입력 회절 영역을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은, 상기 제1 표시 광이 제공되는 제1 도파관, 상기 제2 표시 광이 제공되는 제2 도파관, 및 상기 제3 표시 광이 제공되는 제3 도파관을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 내지 제3 입력 회절 패턴을 더 포함한다. 제1 입력 회절 패턴은 상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제2 입력 회절 패턴은 상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제3 입력 회절 패턴은 상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제3 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 내지 제3 출력 회절 패턴을 더 포함한다. 제1 출력 회절 패턴은 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광을 외부로 내보내고, 제2 출력 회절 패턴은 상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광을 외부로 내보내며, 제3 출력 회절 패턴은 상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제3 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광을 외부로 내보낸다.
상기 제1 내지 제3 도파관은 순차적으로 적층된 구조를 가지며, 상기 표시 패널은 상기 제1 내지 제3 도파관 중 최하측에 배치된 도파관의 배면에 배치된다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은, 상기 제1 표시 광을 수신하는 제1 도파관, 및 상기 제2 및 제3 표시 광을 수신하는 제2 도파관을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 내지 제3 입력 회절 패턴을 더 포함한다. 제1 입력 회절 패턴은 상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제2 입력 회절 패턴은 상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제3 입력 회절 패턴은 상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 및 제2 출력 회절 패턴을 포함한다. 제1 출력 회절 패턴은 상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광을 외부로 내보내고, 제2 출력 회절 패턴 상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 및 제3 표시 광을 외부로 내보낸다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 내지 제3 표시 광을 수신하는 도파관을 포함한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 제1 내지 제3 입력 회절 패턴을 더 포함한다. 제1 입력 회절 패턴은 상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제2 입력 회절 패턴은 상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 변경한다. 제3 입력 회절 패턴은 상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경한다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛은 상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 도파관 상에 배치되어 상기 제1 내지 제3 표시 광을 외부로 내보내는 출력 회절 패턴을 더 포함한다.
본 발명의 일 예로, 상기 제1 표시 광은 적색 파장을 가지며, 상기 제2 표시 광은 녹색 파장을 가지며, 상기 제3 표시 광은 청색 파장을 가질 수 있다.
상기 제1 표시 유닛은 적색 화소들을 포함하고, 상기 제2 표시 유닛은 녹색 화소들을 포함하며, 상기 제3 표시 유닛은 청색 화소들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 표시 패널은 유기발광 표시패널일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치는 제1 내지 제3 표시 패널 및 광 가이드 유닛을 포함한다. 제1 표시 패널은 제1 파장을 갖는 제1 표시 광을 발생하고, 제2 표시 패널은 제2 파장을 갖는 제2 표시 광을 발생하며, 제3 표시 패널은 제3 파장을 갖는 제3 표시 광을 발생한다. 광 가이드 유닛은 상기 제1 내지 제3 표시 패널로부터 상기 제1 내지 제3 표시 광을 수신한다. 광 가이드 유닛은 상기 제1 내지 제3 표시 광들의 진행 방향을 각각 변경하는 제1 내지 제3 입력 회절 영역, 진행 방향이 변경된 상기 제1 내지 제3 표시 광들을 가이드하는 광 가이드 영역 및 가이드된 상기 제1 내지 제3 표시 광들을 외부로 내보내는 출력 회절 영역을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 증강현실 표시장치는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 표시 광을 각각 출력하는 복수의 표시 유닛으로 구분된 표시 패널을 사용하되, 복수의 표시 광을 하나의 출력 회절 영역에서 출력하게 되면, 최종적으로 사용자에게 제공되는 최종 표시 광은 각각의 표시 광보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 이로써, 증강현실 표시장치의 전체적인 휘도를 향상시킬 수 있고, 표시 패널을 채용함으로써 구조가 간단한 증강현실 표시장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트형 증강현실 제공장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 영상 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 제1 내지 제3 표시 광의 흐름을 나타낸 개념도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 화소 구조를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 화소 구조를 나타낸 평면도이다.
도 5a는 도 4a에 도시된 표시패널의 화소 영역을 나타낸 단면도이다.
도 5b는 도 4b에 도시된 표시패널의 화소 영역을 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3a에 도시된 Ⅱ 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 절단선 Ⅲ-Ⅲ`에 따라 절단한 단면도이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의될 수 있다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트형 증강현실 제공장치를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 마운트형 증강현실 제공장치(100)는 안경 형태로 제공되어 이를 착용한 사용자에게 가상의 이미지를 생성하여 보여준다.
헤드 마운트형 증강현실 제공장치(100)는 제1 영상 표시장치(110), 제2 영상 표시장치(l20) 및 헤드 착용 프레임(130)을 포함할 수 있다.
제1 영상 표시장치(110)는 사용자의 좌안에 인접하여 배치되고, 제1 가상 영상을 사용자의 좌안으로 제공한다. 제2 영상 표시장치(120)는 사용자의 우안에 인접하여 배치되고, 제2 가상 영상을 사용자의 우안으로 제공한다.
제1 및 제2 영상 표시장치(110, 120) 각각은 증강현실 표시장치일 수 있다. 헤드 착용 프레임(130)은 제1 및 제2 영상 표시장치(110, 120)에 각각 결합되어 제1 및 제2 영상 표시장치(110, 120)를 지지하기 위한 제1 및 제2 프레임(131, 132)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 프레임(131, 132)은 서로 연결될 수 있다. 헤드 착용 프레임(130)은 사용자의 머리에 착용 가능하도록 결합된 제3 프레임(133)을 더 포함할 수 있다. 도 1에서는 제3 프레임(133)이 안경 다리 형태로 제공된 구조를 제시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제3 프레임(133)은 밴드 형태 또는 헬멧 형태 등을 가질 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 영상 표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 3a는 도 2에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 제1 내지 제3 표시 광의 흐름을 나타낸 개념도이다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 영상 표시장치(110)는 표시 패널(DP) 및 광 가이드 유닛(LGU1)을 포함한다. 또한, 제2 영상 표시장치(120, 도 1에 도시됨)는 제1 영상 표시장치(110)와 동일한 구성을 가지므로, 이하 설명되는 증강현실 표시장치는 제1 및 제2 영상 표시장치(110, 120)에 모두 적용 가능하다. 이하, 설명의 편의를 위하여 제1 및 제2 영상 표시장치(110, 120)를 증강현실 표시장치로 지칭하기로 한다.
증강현실 표시장치(110)는 표시 패널(DP) 및 광 가이드 유닛(LGU1)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수개의 표시 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)은 일체로 형성되어 하나의 표시 패널(DP)을 구성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3) 중 적어도 두 개는 서로 분리되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)은 각각 제1 내지 제3 표시 패널로 구성되어 서로 분리될 수 있다. 이 실시예에 대해서는 도 10 및 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
제1 표시 유닛(DU1)은 제1 파장을 갖는 제1 표시 광(RDL)을 발생하고, 제2 표시 유닛(DU2)은 제2 파장을 갖는 제2 표시 광(GDL)을 발생한다. 제3 표시 유닛(DU3)은 제3 파장을 갖는 제3 표시 광(BDL)을 발생한다. 제1 표시 광(RDL)은 적색 파장을 가지며, 제2 표시 광(GDL)은 녹색 파장을 가지며, 제3 표시 광(BDL)은 청색 파장을 가질 수 있다.
제1 표시 유닛(DU1)은 적색 화소들을 포함하고, 제2 표시 유닛(DU2)은 녹색 화소들을 포함하며, 제3 표시 유닛(DU3)은 청색 화소들을 포함한다. 적색, 녹색 및 청색 화소들 각각은 유기전계 발광소자를 포함할 수 있다. 즉, 표시 패널(DP)은 유기전계 발광소자를 광원으로 하여 영상을 표시할 수 있는 유기발광 표시패널일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 표시 패널(DP)은 액정표시패널일 수 있다. 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)의 구성에 대해서는 이후 도 4a 내지 도 5b를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3a에서는 표시 패널(DP)이 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함하는 구조를 도시하였으나, 표시 패널(DP)에 포함되는 표시 유닛의 개수는 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3) 중 적어도 하나의 표시 유닛과 동일한 표시 광을 출력하는 적어도 하나의 표시 유닛을 더 포함할 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU1)은 표시 패널(DP)로부터 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)을 수신한다. 광 가이드 유닛(LGU1)은 입력 회절 영역(IGA) 및 광 가이드 영역(LGA) 및 출력 회절 영역(OGA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 회절 영역(IGA)에 대응하여 광 가이드 유닛(LGU1)의 후면에 배치된다.
입력 회절 영역(IGA)은 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)을 포함한다. 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)은 평면 상에서 제1 방향(DR1)으로 순차적으로 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)은 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)으로 각각 제공된다. 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)은 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)에 각각 대응하여 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)에서 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)의 진행 방향은 광 가이드 영역(LGA)으로 각각 변경될 수 있다. 진행 방향이 변경된 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)은 광 가이드 영역(LGA)으로 제공된 후 출력 회절 영역(OGA) 측으로 가이드될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)은 출력 회절 영역(OGA)에서 외부로 출력될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 광 가이드 유닛(LGU1)은 제1 도파관(WGP1), 제2 도파관(WGP2) 및 제3 도파관(WGP3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3)은 제1 방향(DR1)에 수직한 제2 방향(DR2)으로 순차적으로 적층될 수 있다. 제2 방향(DR2)은 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3) 각각의 두께 방향으로 정의될 수 있다. 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3) 각각은 투명한 광 투과성 재질로 이루어질 수 있으며, 외부의 공기 대비 상대적으로 굴절률이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3) 각각으로 입력된 광은 전면 및 배면에서 전반사되면서 이동 경로를 따라 이동할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3)은 서로 동일한 사이즈를 가질 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU1)은 제1 입력 회절 패턴(IGP1), 제2 입력 회절 패턴(IGP2) 및 제3 입력 회절 패턴(IGP3)을 더 포함할 수 있다. 제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 제2 입력 회절 영역(IGA2)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면에 배치되고, 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 제3 입력 회절 영역(IGA3)에 대응하여 제3 도파관(WGP3)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 평면 상에서 서로 중첩하지 않을 수 있다.
제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 입사되는 광을 회절시켜 광의 경로를 변환시킬 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3) 각각은 광의 파장에 따라 회절되는 각도를 결정하는 소정의 패턴 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 서로 다른 패턴 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)으로 광이 입력되면 이들 각각은 서로 다른 각도로 광을 회절시킬 수 있다.
표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3) 중 가장 하측에 배치된 도파관(즉, 제3 도파관(WGP3))의 배면에 배치될 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 회절 영역(IGA)에 대응하여 배치되며, 특히 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)이 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1~IGA3)에 각각 대응하도록 배치될 수 있다.
제1 표시 유닛(DU1)으로부터 출력된 제1 표시 광(RDL)은 제2 및 제3 도파관(WGP1, WGP2)을 통과한 후 제1 도파관(WGP1)으로 제공된다. 제2 표시 유닛(DU2)으로부터 출력된 제2 표시 광(GDL)은 제3 도파관(WGP3)을 통과한 후 제2 도파관(WGP2)으로 제공된다. 제3 표시 유닛(DU3)으로부터 출력된 제3 표시 광(BDL)은 제3 도파관(WGP3)으로 직접 제공된다.
제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 도파관(WGP1)으로 입력된 제1 표시 광(RDL)을 회절시켜 제1 표시 광(RDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제1 표시 광(RDL)은 제1 도파관(WGP1)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 제2 도파관(WGP2)으로 입력된 제2 표시 광(GDL)을 회절시켜 제2 표시 광(GDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제2 표시 광(GDL)은 제2 도파관(WGP2)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 제3 도파관(WGP3)으로 입력된 제3 표시 광(BDL)을 회절시켜 제3 표시 광(BDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제3 표시 광(BDL)은 제3 도파관(WGP3)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다.
광 가이드 유닛(LGU1)은 제1 출력 회절 패턴(OGP1), 제2 출력 회절 패턴(OGP2) 및 제3 출력 회절 패턴(OGP3)을 더 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제1 출력 회절 패턴(OGP1)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면에 배치된다. 제2 출력 회절 패턴(OGP2)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면에 배치되고, 제3 출력 회절 패턴(OGP3)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 제3 도파관(WGP3)의 상면에 배치된다. 출력 회절 영역(OGA)은 사용자에게 영상을 제공하는 뷰잉 영역으로 정의될 수 있다.
제1 출력 회절 패턴(OGP1)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제1 표시 광(RDL)을 외부로 내보내고, 제2 출력 회절 패턴(OGP2)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제2 표시 광(GDL)을 외부로 내보낸다. 제3 출력 회절 패턴(OGP3)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제3 표시 광(BDL)을 외부로 내보낸다. 사용자의 안구가 뷰잉 영역에 위치할 경우, 사용자는 출력 회절 영역(OGA)에서 광 가이드 유닛(LGU1)으로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)을 수신할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 표시 패널(DP)의 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)으로부터 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)이 출력된다. 표시 패널(DP)로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 광 가이드 유닛(LGU1)을 통해 출력 회절 영역(OGA)으로 가이드된다. 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 출력 회절 영역(OGA)에서 제1 내지 제3 출력 회절 패턴(OGP1~OGP3)의 의해 각각 회절되어 출력된다. 여기서, 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 혼합되어 하나의 표시 광(FDL)으로서 사용자(US)의 안구로 제공될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)이 각각 200nit의 휘도를 갖는다고 가정할 때, 사용자(US)의 안구로 최종적으로 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)의 휘도를 합한 600nit의 휘도를 가질 수 있다.
이처럼, 증강현실 표시장치(110)는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 표시 광을 각각 출력하는 복수의 표시 유닛으로 구분된 표시 패널(DP)을 사용하되, 복수의 표시 광을 하나의 출력 회절 영역(OGA)에서 출력하게 되면, 최종적으로 사용자(US)에게 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 각각의 표시 광보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 이로써, 증강현실 표시장치(110)의 전체적인 휘도를 향상시킬 수 있고, 표시 패널(DP)을 채용함으로써 구조가 간단한 증강현실 표시장치(110)를 구현할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소 구조를 나타낸 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널의 화소 구조를 나타낸 평면도이다. 도 5a는 도 4a에 도시된 표시 패널의 화소 영역을 나타낸 단면도이고, 도 5b는 도 4b에 도시된 표시 패널의 화소 영역을 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함한다. 제1 표시 유닛(DU1)은 복수의 적색 화소를 포함하고, 제2 표시 유닛(DU2)은 복수의 녹색 화소를 포함하며, 제3 표시 유닛(DU3)은 복수의 청색 화소를 포함한다.
본 발명의 일 예로, 제1 표시 유닛(DU1)은 복수의 제1 화소 그룹(PG1)이 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다. 제3 방향(DR3)은 평면 상에서 제1 방향(DR1)과 직교하는 방향일 수 있다. 제1 화소 그룹들(PG1) 각각은 제1 적색 화소(RPX1) 및 제2 적색 화소(RPX2)를 포함할 수 있다. 제1 적색 화소(RPX1)는 제2 적색 화소(RPX2)와 다른 사이즈를 가질 수 있다. 특히, 제1 적색 화소(RPX1)는 제2 적색 화소(RPX2)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 여기서, 제1 표시 유닛(DU1)은 n×m의 해상도를 가질 수 있다.
제2 표시 유닛(DU2)은 복수의 제2 화소 그룹(PG2)이 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다. 제2 화소 그룹들(PG2) 각각은 제2 녹색 화소(GPX1) 및 제2 녹색 화소(GPX2)를 포함할 수 있다. 제1 녹색 화소(GPX1)는 제2 녹색 화소(GPX2)와 다른 사이즈를 가질 수 있다. 특히, 제1 녹색 화소(GPX1)는 제2 녹색 화소(GPX2)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 여기서, 제2 표시 유닛(DU2)은 n×m의 해상도를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제2 표시 유닛(DU2)은 제1 표시 유닛(DU1)과 동일한 해상도를 가질 수 있다.
제3 표시 유닛(DU3)은 복수의 제3 화소 그룹(PG3)이 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다. 제3 화소 그룹들(PG3) 각각은 제1 청색 화소(BPX1) 및 제2 청색 화소(BPX2)를 포함할 수 있다. 제1 청색 화소(BPX1)는 제2 청색 화소(BPX2)와 다른 사이즈를 가질 수 있다. 특히, 제1 청색 화소(BPX1)는 제2 청색 화소(BPX2)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 여기서, 제3 표시 유닛(DU3)은 n×m의 해상도를 가질 수 있다. 본 발명의 일 예로, 제3 표시 유닛(DU3)은 제1 및 제2 표시 유닛(DU1, DU2)과 동일한 해상도를 가질 수 있다.
표시 패널(DP)로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 광 가이드 유닛(LGU1)을 통해 혼합되어 하나의 최종 표시 광(FDL)으로서 사용자(US)의 안구로 제공될 수 있다. 사용자(US)의 안구로 최종적으로 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각의 해상도보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각이 n×m의 해상도를 갖는 경우 최종 표시 광(FDL)은 3n×3m의 해상도를 가질 수 있다.
이처럼, 사용자(US)의 안구로 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각과 비교했을 때, 더 높은 휘도 및 더 높은 해상도를 가질 수 있다.
도 5a를 참조하면, 표시 패널(DP)은 베이스층(SUB), 베이스층(SUB) 상에 배치된 회로층(DP-CL), 표시 소자층(DP-OLED), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함한다. 베이스층(SUB)은 적어도 하나의 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 베이스층(SUB)은 플렉서블한 기판으로 플라스틱 기판, 유리 기판, 메탈 기판, 또는 유/무기 복합재료 기판 등을 포함할 수 있다.
회로층(DP-CL)은 적어도 하나의 중간 절연층, 복수 개의 도전층들 및 반도체층을 포함할 수 있다. 회로층(DP-CL)의 복수 개의 도전층들은 신호라인들 또는 화소 회로를 구성할 수 있다. 화소 회로는 박막 트랜지스터들(TFT)과 커패시터를 포함할 수 있다.
표시 소자층(DP-OLED)은 회로층(DP-CL) 상에 배치된다. 일 예로, 표시 소자층(DP-OLED)은 표시 영역(DA)에 대응하여 배치될 수 있다. 표시 소자층(DP-OLED)은 표시소자, 예컨대 유기발광 다이오드들을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-OLED) 상에 직접 형성되거나, 표시 소자층(DP-OLED) 상에 배치된 기능층 상에 직접 형성된다. 박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-OLED)과 연속공정을 통해 제조될 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기층과 적어도 하나의 유기층을 포함할 수 있다. 무기층은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호하고, 유기층은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-OLED)을 보호한다.
도 5a에 도시된 것과 같이, 베이스층(SUB) 상에 회로층(DP-CL)이 배치된다. 회로층(DP-CL)은 복수 개의 절연층들(BFL, 10, 20, 30)과 박막 트랜지스터(TFT)를 포함할 수 있다. 복수 개의 절연층들(BFL, 10, 20, 30) 각각은 유기물 및/또는 무기물을 포함할 수 있고, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 복수 개의 절연층들(BFL,10, 20, 30) 중 일부, 예컨대 버퍼층(BFL)은 생략될 수 있고, 또 다른 절연층이 더 배치될 수 있다.
회로층(DP-CL) 상에 표시 소자층(DP-OLED)이 배치된다. 표시 소자층(DP-OLED)은 화소 정의막(PDL) 및 유기발광 다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)의 각 화소 영역(PA)은 평면상에서 유기발광 다이오드(OLED)가 배치된 발광 영역(PXA)과 그에 인접한 비발광 영역(NPXA)으로 구분될 수 있다. 화소 정의막(PDL)의 개구부(OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 화소 정의막(PDL)의 개구부(OP)는 발광영역(PXA)과 대응할 수 있다.
유기발광 다이오드(OLED)는 제1 전극(AE), 제2 전극(CE), 및 제1 전극(AE)과 제2 전극(CE) 사이에 배치된 발광 기능층을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제2 전극(CE)을 향하여 광을 출사하는 전면 발광 구조의 유기발광 다이오드(OLED)를 예시적으로 설명한다. 제2 전극(CE)은 제1 전극(AE)보다 박막 봉지층(TFE)에 더 인접하게 배치된다.
도 5a에서, 발광 기능층은 제1 전하 제어층(HCL), 발광층(EML), 및 제2 전하 제어층(ECL)을 포함하나, 발광 기능층의 적층 구조는 이에 제한되지 않는다. 발광층(EML)은 호스트와 도펀트가 혼합된 유기 발광 물질 및/또는 반도체 나노결정(예컨대, 퀀텀닷, 퀀텀로드, 퀀텀튜브)과 같은 무기 발광 물질을 포함할 수 있다. 제1 전하 제어층(HCL) 및 제2 전하 제어층(ECL) 각각은 전자 또는 정공 중 대응하는 전하를 주입 및/또는 수송한다. 별도로 도시되지 않았으나, 발광 기능층과 제2 전극(CE)은 복수 개의 발광 영역(PXA)과 그에 인접한 비발광 영역(NPXA)에 공통적으로 배치될 수 있다.
제1 전극(AE)은 반사층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사층은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir) 및 크롬(Cr)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 제1 전극(AE)은 인듐틴옥사이드(ITO: indium tin oxide), 인듐징크옥사이드(IZO: indium zinc oxide), 징크옥사이드(ZnO: zinc oxide), 인듐옥사이드(In2O3: indium oxide), 인듐갈륨옥사이드(IGO: indium galium oxide) 및 알루미늄징크옥사이드(AZO: aluminium zinc oxide)를 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 투명층 또는 반투명층이 더 배치될 수 있다. 본 실시예에서 제1 전극(AE)은 인듐틴옥사이드(ITO)/은(Ag)/ 인듐틴옥사이드(ITO)의 3개의 층을 포함할 수 있다.
제2 전극(CE)은 흡수율이 작으면서 반사율이 높은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 제2 전극(CE)은 제1 전극(AE)과 공진구조를 형성하기 위해 반투명전극일 수 있다. 제2 전극(CE)은 가시광 영역에서 굴절률과 흡광 계수(extinction ratio)의 곱이 1 내지 10인 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 전극(CE)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 이터븀(Yb), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 구리(Cu), LiF/Ca, LiF/Al, MgAg 및 CaAg에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
도 4b 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함한다. 제1 표시 유닛(DU1)은 복수의 적색 화소(RPX)를 포함하고, 제2 표시 유닛(DU2)은 복수의 녹색 화소(GPX)를 포함하며, 제3 표시 유닛(DU3)은 복수의 청색 화소(BPX)를 포함한다.
본 발명의 일 예로, 제1 표시 유닛(DU1)은 복수의 적색 화소(RPX)가 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다. 제2 표시 유닛(DU2)은 복수의 녹색 화소(GPX)가 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다. 제3 표시 유닛(DU3)은 복수의 청색 화소(BPX)가 제1 및 제3 방향(DR1, DR3)으로 반복하여 배열된 구조를 가질 수 있다.
도 4b 및 도 5b에 따르면, 제1 화소 그룹(PG1)에 하나의 적색 화소(RPX)가 구비되고, 제2 화소 그룹(PG2)에 하나의 녹색 화소(GPX)가 구비되며, 제3 화소 그룹(PG3)에 하나의 청색 화소(BPX)가 구비될 수 있다. 도 4a 및 도 5a에 도시된 제1 화소 그룹(PG1)과 도 4b 및 도 5b에 도시된 제1 화소 그룹(PG1)이 동일 사이즈를 갖는다고 가정했을 때, 적색 화소(RPX)는 제1 및 제2 적색 화소(RPX1, RPX2)보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
도 4b 및 도 5b의 적색 화소(RPX)는 도 4a 및 도 5a의 제1 및 제2 적색 화소(RPX1, RPX2)보다 큰 발광 영역(PXA)을 가질 수 있다. 특히, 적색 화소(RPX)의 발광 영역(PXA)은 제1 적색 화소(RPX1)의 발광 영역(PXA) 및 제2 적색 화소(RPX2)의 발광 영역(PXA)을 합한 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다.
또한, 각 화소 영역(PZ)에서 발광 영역(PXA)이 차지하는 면적을 증가시키기 위하여, 화소 정의막(PDL)에 정의된 개구부(OP)의 사이즈를 확장시킬 수 있다. 이처럼, 각 화소 영역(PA)에서 발광 영역(PXA)이 차지하는 면적이 증가되면, 상대적으로 비발광 영역(NPXA)의 면적이 감소하여, 표시 패널(DP)의 개구율이 증가하고, 그 결과 표시 패널(DP)의 전체적인 휘도가 상승할 수 있다.
또한, 표시 패널(DP)로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 광 가이드 유닛(LGU1)을 통해 혼합되어 하나의 최종 표시 광(FDL)으로서 사용자(US)의 안구로 제공될 수 있다. 사용자(US)의 안구로 최종적으로 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각의 해상도보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각이 n×m의 해상도를 갖는 경우, 최종 표시 광(FDL)은 3n×3m의 해상도를 가질 수 있다.
이처럼, 사용자(US)의 안구로 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL) 각각과 비교했을 때, 더 높은 휘도 및 더 높은 해상도를 가질 수 있다.
도 6은 도 3a에 도시된 Ⅱ 부분의 확대도이다.
도 6을 참조하면, 광 가이드 유닛은 제1 입력 회절 패턴(IGP1), 제2 입력 회절 패턴(IGP2) 및 제3 입력 회절 패턴(IGP3)을 포함할 수 있다.
제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면에 배치된다. 제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 회절 광학 소자(Diffraction Optical Element)로써 나노 크기의 복수의 회절 격자를 포함할 수 있다. 복수의 회절 격자는 제1 파장을 갖는 제1 표시 광(RDL)만을 회절시키도록 설정될 수 있다. 도 6에서는 복수의 회절 격자들이 제1 도파관(WGP1)의 상면에 별도의 부재로 형성된 것을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 도파관(WGP1)의 상면이 가공되어 제1 도파관(WGP1)과 일체로 회절 격자들이 제공될 수 있다.
또한, 제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 홀로그래픽 광학 소자(Holographic Optical Element)를 포함할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자는 광감응 고분자에 간섭 무늬를 기록하여 발생하는 회절 격자를 포함할 수 있다. 간섭 무늬는 제1 파장을 갖는 제1 표시 광(RDL)만을 회절시키도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3) 각각은 서로 다른 형태로 구성된 회절 격자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 서로 다른 간격으로 배열된 회절 격자들을 포함할 수 있다. 즉, 제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 간격으로 배열된 회절 격자들을 포함하고, 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 제2 간격으로 배열된 회절 격자들을 포함하며, 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 제3 간격으로 배열된 회절 격자들을 포함할 수 있다. 이외에도 회절 격자들의 폭 및 높이 등을 가변하여 원하는 파장의 광만을 회절시키도록 다양하게 설계될 수 있다. 또한, 회절 격자들의 배열 방향 및 연장 방향에 따라 회절된 광의 진행 방향이 결정될 수 있다.
도 6에 도시하지는 않았지만, 제1 내지 제3 출력 회절 패턴(OGP1~OGP3) 역시 회절 광학 소자 또는 홀로그래픽 광학 소자를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 증강현실 표시장치(110_1)는 표시 패널(DP) 및 광 가이드 유닛(LGU2)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수개의 표시 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 도 3a에 도시된 표시 패널(DP)과 유사한 구조를 가지므로, 표시 패널(DP)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
광 가이드 유닛(LGU2)은 표시 패널(DP)로부터 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)을 수신한다. 광 가이드 유닛(LGU2)은 제1 도파관(WGP1) 및 제2 도파관(WGP2)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 도파관(WGP1, WGP2)은 제1 방향(DR1)에 수직한 제2 방향(DR2)으로 순차적으로 적층될 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU2)은 제1 입력 회절 패턴(IGP1), 제2 입력 회절 패턴(IGP2) 및 제3 입력 회절 패턴(IGP3)을 더 포함할 수 있다. 제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면에 배치될 수 있다. 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 제2 입력 회절 영역(IGA2)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면에 배치되고, 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 제3 입력 회절 영역(IGA3)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 평면 상에서 서로 중첩하지 않을 수 있다.
제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 입사되는 광을 회절시켜 광의 경로를 변환시킬 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3) 각각은 광의 파장에 따라 회절되는 각도를 결정하는 소정의 격자 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 서로 다른 격자 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)으로 광이 입력되면 이들 각각은 서로 다른 각도로 광을 회절시킬 수 있다.
표시 패널(DP)은 제2 도파관(WGP2)의 배면에 배치될 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 회절 영역(IGA)에 대응하여 배치되며, 특히 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)이 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1~IGA3)에 각각 대응하도록 배치될 수 있다.
제1 표시 유닛(DU1)으로부터 출력된 제1 표시 광(RDL)은 제2 도파관(WGP2)을 통과한 후 제1 도파관(WGP1)으로 제공된다. 제2 표시 유닛(DU2)으로부터 출력된 제2 표시 광(GDL) 및 제3 표시 유닛(DU3)으로부터 출력된 제3 표시 광(BDL)은 제2 도파관(WGP2)으로 직접 제공된다.
제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 제1 도파관(WGP1)으로 입력된 제1 표시 광(RDL)을 회절시켜 제1 표시 광(RDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제1 표시 광(RDL)은 제1 도파관(WGP1)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 제2 도파관(WGP2)으로 입력된 제2 표시 광(GDL)을 회절시켜 제2 표시 광(GDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제2 표시 광(GDL)은 제2 도파관(WGP2)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 제2 도파관(WGP2)으로 입력된 제3 표시 광(BDL)을 회절시켜 제3 표시 광(BDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제3 표시 광(BDL)은 제2 도파관(WGP3)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다.
광 가이드 유닛(LGU2)은 제1 출력 회절 패턴(OGP1) 및 제2 출력 회절 패턴(OGP2)을 더 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제1 출력 회절 패턴(OGP1)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면에 배치되고, 제2 출력 회절 패턴(OGP2)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면에 배치된다. 출력 회절 영역(OGA)은 사용자에게 영상을 제공하는 뷰잉 영역으로 정의될 수 있다.
제1 출력 회절 패턴(OGP1)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제1 표시 광(RDL)을 외부로 내보내고, 제2 출력 회절 패턴(OGP2)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제2 및 제3 표시 광(GDL, BDL)을 외부로 내보낸다. 사용자의 안구가 뷰잉 영역에 위치할 경우, 사용자는 출력 회절 영역(OGA)에서 광 가이드 유닛(LGU2)으로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)을 수신할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 출력 회절 영역(OGA)에서 제1 및 제2 출력 회절 패턴(OGP1, OGP2)의 의해 각각 회절되어 출력된다. 여기서, 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 혼합되어 하나의 표시 광(FDL)으로서 사용자(US)의 안구로 제공될 수 있다.
이처럼, 증강현실 표시장치(110_1)는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 표시 광을 각각 출력하는 복수의 표시 유닛으로 구분된 표시 패널(DP)을 사용하되, 복수의 표시 광을 하나의 출력 회절 영역(OGA)에서 출력하게 되면, 사용자에게 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 각각의 표시 광보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 따라서, 증강현실 표시장치(110_1)의 전체적인 휘도가 상승할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 도파관의 개수를 2개로 감소시킬 수 있어, 구조가 간단하고 두께가 얇은 증강현실 표시장치(110_1)를 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 증강현실 표시장치(110_2)는 표시 패널(DP) 및 광 가이드 유닛(LGU3)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수개의 표시 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 표시 패널(DP)은 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)을 포함한다. 표시 패널(DP)은 도 3a에 도시된 표시 패널(DP)과 유사한 구조를 가지므로, 표시 패널(DP)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
광 가이드 유닛(LGU3)은 표시 패널(DP)로부터 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)을 수신한다. 광 가이드 유닛(LGU3)은 하나의 도파관(WGP)을 포함할 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU3)은 제1 입력 회절 패턴(IGP1), 제2 입력 회절 패턴(IGP2) 및 제3 입력 회절 패턴(IGP3)을 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1~IGA3)에 각각 대응하여 도파관(WGP)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 평면 상에서 서로 중첩하지 않을 수 있다.
제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 입사되는 광을 회절시켜 광의 경로를 변환시킬 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3) 각각은 광의 파장에 따라 회절되는 각도를 결정하는 소정의 격자 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)은 서로 다른 격자 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1~IGP3)으로 광이 입력되면 이들 각각은 서로 다른 각도로 광을 회절시킬 수 있다.
표시 패널(DP)은 도파관(WGP)의 배면에 배치될 수 있다. 표시 패널(DP)은 입력 회절 영역(IGA)에 대응하여 배치되며, 특히 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)이 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1~IGA3)에 각각 대응하도록 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 표시 유닛(DU1~DU3)으로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 도파관(WGP)으로 직접 제공된다.
제1 입력 회절 패턴(IGP1)은 도파관(WGP)으로 입력된 제1 표시 광(RDL)을 회절시켜 제1 표시 광(RDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제1 표시 광(RDL)은 도파관(WGP)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제2 입력 회절 패턴(IGP2)은 도파관(WGP)으로 입력된 제2 표시 광(GDL)을 회절시켜 제2 표시 광(GDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제2 표시 광(GDL)은 도파관(WGP)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다. 제3 입력 회절 패턴(IGP3)은 도파관(WGP)으로 입력된 제3 표시 광(BDL)을 회절시켜 제3 표시 광(BDL)의 경로를 변경시킨다. 회절된 제3 표시 광(BDL)은 도파관(WGP)의 광 가이드 영역(LGA)을 따라 이동하여 출력 회절 영역(OGA)으로 제공된다.
광 가이드 유닛(LGU3)은 출력 회절 패턴(OGP)을 더 포함한다. 본 발명의 일 예로, 출력 회절 패턴(OGP)은 출력 회절 영역(OGA)에 대응하여 도파관(WGP)의 상면에 배치된다. 출력 회절 영역(OGA)은 사용자에게 영상을 제공하는 뷰잉 영역으로 정의될 수 있다.
출력 회절 패턴(OGP)은 광 가이드 영역(LGA)으로부터 제공된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)을 외부로 내보낸다. 사용자의 안구가 뷰잉 영역에 위치할 경우, 사용자는 출력 회절 영역(OGA)에서 광 가이드 유닛(LGU3)으로부터 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)을 수신할 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 출력 회절 영역(OGA)에서 출력 회절 패턴(OGP)의 의해 회절되어 출력된다. 여기서, 출력된 제1 내지 제3 표시 광(RDL, GDL, BDL)은 혼합되어 하나의 표시 광(FDL)으로서 사용자(US)의 안구로 제공될 수 있다.
이처럼, 증강현실 표시장치(110_2)는 서로 다른 파장을 갖는 복수의 표시 광을 각각 출력하는 복수의 표시 유닛으로 구분된 표시 패널(DP)을 사용하되, 복수의 표시 광을 하나의 출력 회절 영역(OGA)에서 출력하게 되면, 사용자에게 제공되는 최종 표시 광(FDL)은 각각의 표시 광보다 높은 휘도를 가질 수 있다. 따라서, 증강현실 표시장치(110_2)의 전체적인 휘도가 상승할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면 도파관의 개수를 1개로 감소시킬 수 있어, 구조가 간단하고 두께가 얇은 증강현실 표시장치(110_2)를 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치(110_3)에서, 광 가이드 유닛(LGU4)은 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3), 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1_1, IGP2_1, IGP3_1)을 포함할 수 있다. 제1 입력 회절 패턴(IGP1_1)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 내부에 배치되고, 제2 입력 회절 패턴(IGP2_1)은 제2 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제2 도파관(WGP2) 내부에 배치된다. 제3 입력 회절 패턴(IGP3_1)은 제3 입력 회절 영역(IGA3)에 대응하여 제3 도파관(WGP3) 내부에 배치된다. 제1 내지 제3 입력 회절 패턴(IGP1_1~IGP3_1) 각각은 광감응 고분자에 간섭 무늬를 기록하여 발생하는 회절 격자를 포함할 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU4)은 출력 회절 영역(OGA)에 배치된 제1 내지 제3 출력 회절 패턴(OGP1_1, OGP2_1, OGP3_1)을 더 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 출력 회절 패턴(OGP1_1~OGP3_1)은 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3)의 내부에 각각 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 출력 회절 패턴(OGP1_1~OGP3_1) 각각은 광감응 고분자에 간섭 무늬를 기록하여 발생하는 회절 격자를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치(110_4)는 제1 표시 패널(DP1), 제2 표시 패널(DP2) 및 제3 표시 패널(DP3)을 포함할 수 있다. 제1 표시 패널(DP1)은 제1 파장을 갖는 제1 표시 광(RDL)을 발생하고, 제2 표시 패널(DP2)은 제2 파장을 갖는 제2 표시 광(GDL)을 발생한다. 제3 표시 패널(DP3)은 제3 파장을 갖는 제3 표시 광(BDL)을 발생한다. 제1 표시 광(RDL)은 적색 파장을 가지며, 제2 표시 광(GDL)은 녹색 파장을 가지며, 제3 표시 광(BDL)은 청색 파장을 가질 수 있다.
제1 표시 패널(DP1)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 배치되어 광 가이드 유닛(LGU1)의 제1 입력 회절 패턴(IGP1)으로 제1 표시 광(RDL)을 제공한다. 제2 표시 패널(DP2)은 제2 입력 회절 영역(IGA2)에 대응하여 배치되어 광 가이드 유닛(LGU1)의 제2 입력 회절 패턴(IGP2)으로 제2 표시 광(GDL)을 제공한다. 제3 표시 패널(DP3)은 제3 입력 회절 영역(IGA3)에 대응하여 배치되어 광 가이드 유닛(LGU1)의 제3 입력 회절 패턴(IGP3)으로 제3 표시 광(BDL)을 제공한다.
광 가이드 유닛(LGU1)은 도 3a에 도시된 광 가이드 유닛(LGU1)과 동일한 구성을 가지므로, 광 가이드 유닛(LGU1)의 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치의 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치(110_5)는 제1 표시 패널(DP1), 제2 표시 패널(DP2), 제3 표시 패널(DP3) 및 광 가이드 유닛(LGU5)을 포함할 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU5)은 순차적으로 적층된 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3)을 포함한다. 본 발명의 일 예로, 제1 내지 제3 도파관(WGP1~WGP3)은 서로 다른 사이즈를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 도파관(WGP1)은 제2 및 제3 도파관(WGP2, WGP3)보다 큰 사이즈를 갖는다. 제2 도파관(WGP2)은 제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 배면을 노출시킬 수 있다. 제3 도파관(WGP3)은 제2 입력 회절 영역(IGA2)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 배면을 노출시킬 수 있다.
제1 입력 회절 영역(IGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 배면에는 제1 표시 패널(DP1)이 배치되고, 제2 입력 회절 영역(IGA2)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 배면에는 제2 표시 패널(DP2)이 배치된다. 제3 입력 회절 영역(IGA3)에 대응하여 제3 도파관(WGP3)의 배면에는 제3 표시 패널(DP3)이 배치된다. 따라서, 제1 표시 패널(DP1)로부터 출력된 제1 표시 광(RDL)은 제2 및 제3 도파관(WGP2, WGP3)을 통과하지 않고 직접 제1 도파관(WGP1)으로 제공될 수 있다. 마찬가지로, 제2 표시 패널(DP2)로부터 출력된 제2 표시 광(GDL)은 제3 도파관(WGP3)을 통과하지 않고 직접 제2 도파관(WGP2)으로 제공될 수 있다. 따라서, 증강현실 표시장치(110_5)는 제1 내지 제3 표시 광(RDL~BDL)이 광 가이드 유닛(LGU5)으로 제공되는 과정에서 발생하는 광 손실을 최소화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 절단선 Ⅲ-Ⅲ`에 따라 절단한 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증강현실 표시장치(110_6)에서, 광 가이드 유닛(LGU6)은 표시 패널(DP)의 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)으로부터 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)을 수신한다.
광 가이드 유닛(LGU6)은 입력 회절 영역(IGA), 중간 회절 영역(MGA) 및 출력 회절 영역(OGA)을 포함할 수 있다. 중간 회절 영역(MGA)은 입력 회절 영역(IGA) 및 출력 회절 영역(OGA) 사이에 배치될 수 있다. 광 가이드 유닛(LGU6)은 입력 회절 영역(IGA)과 중간 회절 영역(MGA) 사이에 위치하는 제1 광 가이드 영역(LGA1) 및 중간 회절 영역(MGA)과 출력 회절 영역(OGA) 사이에 위치하는 제2 광 가이드 영역(LGA2)을 더 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 입력 회절 영역(IGA)에 대응하여 광 가이드 유닛(LGU6)의 후면에 배치된다. 제1 내지 제3 표시 유닛(DU1, DU2, DU3)은 제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)에 각각 대응하여 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 입력 회절 영역(IGA1, IGA2, IGA3)에서 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)의 진행 방향은 제1 광 가이드 영역(LGA1)으로 각각 변경될 수 있다. 진행 방향이 변경된 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)은 제1 광 가이드 영역(LGA1)으로 제공된 후 중간 회절 영역(MGA)에서 회절될 수 있다.
광 가이드 유닛(LGU6)은 제1 내지 제3 중간 회절 패턴(MGP1, MGP2, MGP3)을 더 포함할 수 있다. 제1 중간 회절 패턴(MGP1)은 중간 회절 영역(MGA1)에 대응하여 제1 도파관(WGP1)의 상면 또는 배면에 배치될 수 있다. 제2 중간 회절 패턴(MGP2)은 중간 회절 영역(MGA)에 대응하여 제2 도파관(WGP2)의 상면 또는 배면에 배치될 수 있다. 제3 중간 회절 패턴(MGP3)은 중간 회절 영역(MGA)에 대응하여 제3 도파관(WGP3)의 상면 또는 배면에 배치될 수 있다.
중간 회절 영역(MGA)에서, 제1 내지 제3 표시 광(RDL~BDL)은 각각 제1 내지 제3 중간 회절 패턴(MGP1~MGP3)에 의해 회절되어 진행 방향이 변경될 수 있다. 중간 회절 영역(MGA)에서 회절된 제1 내지 제3 표시 광(RDL~BDL)의 진행 방향은 제2 광 가이드 영역(LGA2)으로 각각 변경될 수 있다. 진행 방향이 변경된 제1 내지 제3 표시 광들(RDL~BDL)은 제2 광 가이드 영역(LGA2)으로 제공된 후 출력 회절 영역(OGA) 측으로 가이드될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 표시 광들(RDL, GDL, BDL)은 출력 회절 영역(OGA)에서 외부로 출력될 수 있다.
이처럼, 중간 회절 영역(MGA)을 포함하는 증강현실 표시장치(110_6)에서도 표시 패널이 서로 다른 파장을 갖는 복수의 표시 광을 각각 출력하는 복수의 표시 유닛을 포함하여, 증강현실 표시장치(110_6)의 전체적인 휘도를 향상시킬 수 있고, 구조가 간단한 증강현실 표시장치(110_6)를 구현할 수 있다.
다만, 제1 내지 제3 표시 광이 중간 회절 영역(MGA)을 거치지 않고 바로 출력 회절 영역(MGA)으로 가이드될 경우, 제1 내지 제3 표시 광(RDL~BDL)의 광 손실이 최소화될 수 있다. 즉, 동일 조건에서 도 2 및 도 3a에 도시된 증강현실 표시장치(110)는 도 12 및 도 13에 도시된 증강현실 표시장치(110_6)보다 높은 휘도를 가질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 증강현실 제공장치 110: 제1 영상 표시장치
120: 제2 영상 표시장치 130: 헤드 착용 프레임
DP: 표시 패널 LGU1: 광 가이드 유닛
LGA: 광 가이드 영역 OGA: 출력 회절 영역
IGA1~IGA3: 제1 내지 제3 입력 회절 영역
DU1~DU3: 제1 내지 제3 표시 유닛
WGP1~WGP3: 제1 내지 제3 도파관
IGP1~IGP3: 제1 내지 제3 입력 회절 패턴
OGP1~OGP3: 제1 내지 제3 출력 회절 패턴
DP1~DP3: 제1 내지 제3 표시 패널

Claims (20)

  1. 서로 다른 파장의 표시 광들을 각각 발생하는 복수의 표시 유닛을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 복수의 표시 유닛으로부터 상기 표시 광들을 수신하고, 상기 표시 광들의 진행 방향을 각각 변경하는 복수의 입력 회절 영역, 진행 방향이 변경된 상기 표시 광들을 가이드하는 광 가이드 영역 및 가이드된 상기 표시 광들을 외부로 내보내는 출력 회절 영역을 포함하는 광 가이드 유닛을 포함하는 증강현실 표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    제1 파장을 갖는 제1 표시 광을 발생하는 제1 표시 유닛;
    제2 파장을 갖는 제2 표시 광을 발생하는 제2 표시 유닛; 및
    제3 파장을 갖는 제3 표시 광을 발생하는 제3 표시 유닛을 포함하는 증강현실 표시장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 입력 회절 영역은,
    상기 제1 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제1 입력 회절 영역, 상기 제2 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제2 입력 회절 영역, 및 상기 제3 표시 광의 진행 방향이 변경되는 제3 입력 회절 영역을 포함하는 증강현실 표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 표시 광이 제공되는 제1 도파관;
    상기 제2 표시 광이 제공되는 제2 도파관; 및
    상기 제3 표시 광이 제공되는 제3 도파관을 포함하는 증강현실 표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제1 입력 회절 패턴;
    상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제2 입력 회절 패턴; 및
    상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제3 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제3 입력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광을 외부로 내보내는 제1 출력 회절 패턴;
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광을 외부로 내보내는 제2 출력 회절 패턴; 및
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제3 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광을 외부로 내보내는 제3 출력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 내에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제1 입력 회절 패턴;
    상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 내에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 각각 변경하는 제2 입력 회절 패턴; 및
    상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 내에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제3 입력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 내에 배치되어 상기 제1 표시 광을 외부로 내보내는 제1 출력 회절 패턴;
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 내에 배치되어 상기 제2 표시 광을 외부로 내보내는 제2 출력 회절 패턴; 및
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제3 도파관 내에 배치되어 상기 제3 표시 광을 외부로 내보내는 제3 출력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 도파관은 순차적으로 적층된 구조를 가지며,
    상기 표시 패널은 상기 제1 내지 제3 도파관 중 최하측에 배치된 도파관의 배면에 배치되는 증강현실 표시장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 표시 광을 수신하는 제1 도파관; 및
    상기 제2 및 제3 표시 광을 수신하는 제2 도파관을 포함하는 증강현실 표시장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제1 입력 회절 패턴;
    상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 각각 변경하는 제2 입력 회절 패턴; 및
    상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제3 입력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제1 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광을 외부로 내보내는 제1 출력 회절 패턴; 및
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 제2 도파관 상에 배치되어 상기 제2 및 제3 표시 광을 외부로 내보내는 제2 출력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  13. 제3항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 내지 제3 표시 광을 수신하는 도파관을 포함하는 증강현실 표시장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 제1 입력 회절 영역에 대응하여 상기 도파관 상에 배치되어 상기 제1 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제1 입력 회절 패턴;
    상기 제2 입력 회절 영역에 대응하여 상기 도파관 상에 배치되어 상기 제2 표시 광의 진행 방향을 각각 변경하는 제2 입력 회절 패턴; 및
    상기 제3 입력 회절 영역에 대응하여 상기 도파관 상에 배치되어 상기 제3 표시 광의 진행 방향을 변경하는 제3 입력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은,
    상기 출력 회절 영역에 대응하여 상기 도파관 상에 배치되어 상기 제1 내지 제3 표시 광을 외부로 내보내는 출력 회절 패턴을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  16. 제2항에 있어서, 상기 광 가이드 유닛은 상기 입력 회절 영역 및 상기 출력 회절 영역 사이에 배치되어 상기 디스플레이 광들의 진행 방향을 상기 출력 회절 영역으로 변경하는 중간 회절 영역을 더 포함하는 증강현실 표시장치.
  17. 제2항에 있어서, 상기 제1 표시 광은 적색 파장을 가지며, 상기 제2 표시 광은 녹색 파장을 가지며, 상기 제3 표시 광은 청색 파장을 갖는 증강현실 표시장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 표시 유닛은 적색 화소들을 포함하고,
    상기 제2 표시 유닛은 녹색 화소들을 포함하며,
    상기 제3 표시 유닛은 청색 화소들을 포함하는 증강현실 표시장치.
  19. 제2항에 있어서, 상기 표시 패널은 유기발광 표시패널인 증강현실 표시장치.
  20. 제1 파장을 갖는 제1 표시 광을 발생하는 제1 표시 패널;
    제2 파장을 갖는 제2 표시 광을 발생하는 제2 표시 패널;
    제3 파장을 갖는 제3 표시 광을 발생하는 제2 표시 패널; 및
    상기 제1 내지 제3 표시 패널로부터 상기 제1 내지 제3 표시 광을 수신하고, 상기 제1 내지 제3 표시 광들의 진행 방향을 각각 변경하는 제1 내지 제3 입력 회절 영역, 진행 방향이 변경된 상기 제1 내지 제3 표시 광들을 가이드하는 광 가이드 영역 및 가이드된 상기 제1 내지 제3 표시 광들을 외부로 내보내는 출력 회절 영역을 포함하는 광 가이드 유닛을 포함하는 증강현실 표시장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024072051A1 (ko) * 2022-03-22 2024-04-04 엘지이노텍 주식회사 광 가이드 모듈

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117706779A (zh) * 2022-09-15 2024-03-15 台湾东电化股份有限公司 光学系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11320571B2 (en) * 2012-11-16 2022-05-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view with uniform light extraction
US9723278B2 (en) * 2013-05-17 2017-08-01 Texas Instruments Incorporated Color display projection method and apparatus
US9664989B2 (en) * 2013-05-23 2017-05-30 Texas Instruments Incorporated Multi-spatial light modulator image display projector architectures using solid state light sources
TW201506873A (zh) * 2013-08-02 2015-02-16 Integrated Solutions Technology Inc 有機發光顯示器的驅動電路以及偏移電壓調整單元
CN104656259B (zh) 2015-02-05 2017-04-05 上海理湃光晶技术有限公司 共轭窄带三基色交错的体全息光栅波导近眼光学显示器件
US10690916B2 (en) * 2015-10-05 2020-06-23 Digilens Inc. Apparatus for providing waveguide displays with two-dimensional pupil expansion
KR20230134159A (ko) * 2016-01-07 2023-09-20 매직 립, 인코포레이티드 깊이 평면들에 걸쳐 분포된 동일하지 않은 수의 컴포넌트 컬러 이미지들을 갖는 가상 및 증강 현실 시스템들 및 방법들
CN107632406A (zh) 2016-07-18 2018-01-26 北京灵犀微光科技有限公司 全息波导、增强现实显示系统及显示方法
US9959818B2 (en) * 2016-09-22 2018-05-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Display engines for use with optical waveguides
KR20240069826A (ko) * 2017-03-21 2024-05-20 매직 립, 인코포레이티드 저-프로파일 빔 스플리터
US10642045B2 (en) 2017-04-07 2020-05-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Scanner-illuminated LCOS projector for head mounted display
CN109239842A (zh) 2017-07-11 2019-01-18 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种全息波导镜片及其制备方法、及三维显示装置
CN116149058A (zh) * 2017-10-16 2023-05-23 迪吉伦斯公司 用于倍增像素化显示器的图像分辨率的系统和方法
US11092808B1 (en) * 2018-03-20 2021-08-17 Facebook Technologies, Llc Waveguide with multilayer waveplate
US11256086B2 (en) * 2018-05-18 2022-02-22 Facebook Technologies, Llc Eye tracking based on waveguide imaging
CN108957757A (zh) 2018-08-01 2018-12-07 东南大学 一种全息波导显示装置
US11156832B1 (en) * 2018-12-11 2021-10-26 Rockwell Collins, Inc. Systems and methods for multicolor display with large field of view
US11774758B2 (en) * 2021-02-24 2023-10-03 Meta Platforms Technologies, Llc Waveguide display with multiple monochromatic projectors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024072051A1 (ko) * 2022-03-22 2024-04-04 엘지이노텍 주식회사 광 가이드 모듈

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