KR20220013685A - 초점광을 생성하는 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

개시되는 발명은 투명 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 그 제1 실시형태에 의하면, 제1 투명 디스플레이; 및 독립적으로 제어되는 복수 개의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 전기신호를 제어하여 광 투과도를 조절할 수 있는 전자식 셔터로서, 상기 제1 투명 디스플레이의 어느 한 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제1 차폐요소와, 상기 제1 차폐요소보다 상기 제1 투명 디스플레이의 발광면으로부터 더 멀리 배치되면서 상기 제1 차폐요소에 대해 이격되어 있는 제2 차폐요소를 포함하는 차폐요소;를 포함한다.

Description

초점광을 생성하는 투명 디스플레이 장치{Transparent Display Device that Generates Focus Light}

본 발명은 투명 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 디스플레이 장치가 사용자의 눈에 근접하게 위치하더라도 선명한 이미지를 제공할 수 있는 초점광을 생성하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.

외부의 정보를 인식하는 방법 중, 시각을 통한 정보 취득이 중요한데, 다양한 파장의 광원이 현실에 존재하는 대상(사물, 배경)에서 생성되거나 반사되어 나오는 반사광이 안구를 통과하여 시신경을 거쳐 뇌에 전달됨으로써, 외부의 정보를 사람은 시각적으로 인식하게 된다. 이 외에 현실의 대상으로부터 직접 생성 또는 반사된 시각정보 외에, 다양한 디스플레이 장치(스마트폰, TV, 빔 프로젝터 등)에서 생성된 광원 내지는 반사광을 통해서 시각정보를 취득하기도 한다.

TV, 모니터, 스마트폰과 같이, 디스플레이 장치과 안구 사이의 거리가 비교적 멀리 이격되어 시각정보가 전달되는 것이 일반적이지만, 반면에 안경이나 고글과 같은 형태의 디스플레이 장치처럼 안구가 비교적 근거리에 위치하여 시각정보를 생성, 전달, 취득하는 경우도 있는데, 가상현실(Virtual Reality, VR) 장치가 대표적이다.

가상현실(假想現實)은 컴퓨터 등을 사용한 인공적인 기술로 만들어낸 실제와 유사하지만 실제가 아닌 어떤 특정한 환경이나 상황, 혹은 특정한 환경이나 상황을 느끼도록 감각정보(주로 시각, 청각 정보)를 제공하는 기술을 의미한다.

이 외에, 사물로부터 생성, 반사된 시각정보와 함께 별도의 디스플레이에서 생성된 시각정보를 동시에 제공하는 기술도 있는데, 투명한 안경면에 빔 프로젝터를 통해 생성된 시각정보를 반사시켜 안구로 정보를 전달하는 증강현실용 안경(예, 구글 글라스)이 대표적이며, 증강현실(Augmented Reality, AR) 장치라고 부르고 있다.

증강현실(增强現實)은 가상현실(VR)의 한 분야로서, 실제로 존재하는 환경에 가상의 사물이나 정보를 합성하여 마치 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다.

이러한 가상현실과 증강현실에 사용되는 디스플레이 장치 가운데, 사용자의 눈에 근접하게 위치하는 형태, 예를 들면 가상현실과 증강현실에 전용화된 고글이나 안경 형태의 디스플레이 장치를 구성하기 위해서는 추가적인 장치가 필요하게 되는데, 가상현실에서는 렌즈가 필요하고, 증강현실에서는 빔 프로젝터가 필요하게 된다.

증강현실에서는 고글 구조에 맞고 안구 초점에 맞는 광원을 생성할 수 있는 빔 프로젝터를 사용하고 있다. 예컨대 증강현실용 안경은 실제 대상 위에 증강정보를 덧입혀서 제공되는 경우도 있는데, 안구의 초점에 맞춰 증강정보 위치를 정확히 실제 대상에 맞추면서 원근감을 만들어야 증강현실을 제대로 구현했다고 할 수 있다.

그렇지만, 현재의 근거리 전용 디스플레이 장치는 소형화를 위해 빔 프로젝터를 상방 또는 측방에서 반사면에 비춰서 증강정보를 생성하는데, 프로젝터가 측면에 있는 경우에는 대상물의 위치에 따라 증강정보를 정확히 덧입히는 것에 한계가 있거나, 증강정보의 거리감을 구현하는 데에 물리적, 광학적 한계가 있었다.

그리고, 증강정보를 수취할 당시, 주변이 상대적으로 밝거나 어두운 경우, 빔 프로젝터를 통해 생성해야 할 시각정보의 밝기가 주변밝기에 대해 적절하지 않을 경우 시각정보의 가독성이 저하되는 한계가 있었다.

그리고, 별도의 프로젝터가 구비되어야 하기에, 발열이나 광원생성을 위한 에너지 소비가 상대적으로 크고, 디스플레이 장치의 무게와 부피가 증가하여 장치의 편의성이나 디자인이 저하되는 한계가 있었다.

그리고, 가상현실 고글을 착용했을 때, 대상 시각정보가 차단된 상태에서 추가 시각정보만을 취득하므로, 가상현실에 몰입하여 손을 휘두른다든지 하는 과정에서 신체손상을 입는 경우가 발생한다.

또한, 가상현실 장치와 증강현실 장치를 각각 별개로 구비해야 하는 한계가 있다.

한국공개특허 제10-2019-0010345호 (2019.01.30. 공개)

본 발명은 근거리 전용 디스플레이 장치, 예를 들어 증강현실용 안경과 같이 디스플레이 정보와 안구의 거리가 매우 근접한 상황에서 안구의 초점에 맞춰 정확한 시각정보를 제공할 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 증강현실의 애플리케이션에 대응할 수 있는 다양한 실시형태의 투명 디스플레이 장치를 제공하는데 또 하나의 목적이 있다.

본 발명은 투명 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 그 제1 실시형태에 의하면, 제1 투명 디스플레이; 및 독립적으로 제어되는 복수 개의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 전기신호를 제어하여 광 투과도를 조절할 수 있는 전자식 셔터로서, 상기 제1 투명 디스플레이의 어느 한 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제1 차폐요소와, 상기 제1 차폐요소보다 상기 제1 투명 디스플레이의 발광면으로부터 더 멀리 배치되면서 상기 제1 차폐요소에 대해 이격되어 있는 제2 차폐요소를 포함하는 차폐요소;를 포함한다.

여기서, 상기 제1 및 제2 차폐요소는, 상기 제1 투명 디스플레이에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광의 범위 밖 빛을 차단하도록 상기 복수 개의 픽셀에 대한 광 투과도 감소 제어가 이루어진다.

그리고, 상기 제1 투명 디스플레이의 발광과, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 광 투과도 감소는 동기화되어 설정된 시차관계로 온-오프 제어된다.

바람직하게는, 상기 제1 투명 디스플레이의 발광과, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 광 투과도를 감소시키는 동기화된 온-오프 제어는, 상기 제1 투명 디스플레이와 상기 제1 및 제2 차폐요소를 통해 사람의 동공으로 입사되는 외부의 빛에 대해 겹쳐져 잔상을 이룰 수 있는 주파수로서 반복된다.

그리고, 상기 제1 투명 디스플레이에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광의 범위 안에서, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 각 픽셀들은 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 각 픽셀들이 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어지는 것에 대응하여, 상기 제1 투명 디스플레이의 픽셀도 복수 개의 영역으로 분할되어 교번으로 발광 제어될 수 있다.

그리고, 상기 제1 차폐요소와 상기 제2 차폐요소 사이는 비어 있거나, 또는 투명 재질로 채워져 있을 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 상기 차폐요소는 상기 제1 투명 디스플레이의 다른 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제3 차폐요소를 더 포함한다.

이러한 제2 실시형태에서, 상기 제3 차폐요소는 상기 제1 투명 디스플레이에 입사하는 외부 빛의 광량을 조절하도록 제어된다.

나아가 본 발명의 제3 실시형태에 의하면, 외부를 향해 상기 제3 차폐요소에 인접 또는 밀착 배치되는 제2 투명 디스플레이를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 제4 실시형태에서는, 상기 제1 투명 디스플레이와 제1 차폐요소 사이에 제3 투명 디스플레이가 더 구비되고, 상기 제1 투명 디스플레이와 제3 투명 디스플레이는 이격되어 있다.

이러한 제4 실시형태에서, 상기 제1 투명 디스플레이와 제3 투명 디스플레이는 동일한 시각정보를 같은 주기로 발광하되, 상기 제3 투명 디스플레이는 상기 제1 투명 디스플레이가 이루는 초점광의 범위 및 이격 거리에 비례하는 영역에서 발광한다.

상기와 같은 다양한 실시형태를 가진 본 발명의 투명 디스플레이 장치는, 사용자의 동공을 통과하여 망막에 초점을 이룰 수 있는 경로로 한정된 초점광을 생성함에 따라, 근거리 전용 디스플레이 장치를 사용하는 경우에도 시각정보의 위치와 거리감을 정확히 구현할 수 있게 된다. 이는 특히 증강현실을 구현함에 있어 대상물의 위치에 따라 증강정보를 정확히 덧입힐 수 있음은 물론 증강정보의 거리감을 구현하는 데에 큰 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 주변으로부터 들어오는 외부 광량을 조정함으로써 디스플레이 장치가 생성하는 시각정보의 가독성을 향상시키고, 나아가 외부 관찰자와의 양방향 정보 교환을 가능케 할 수 있다.

그리고, 투명 디스플레이를 적용함으로써 별도의 프로젝터를 구비할 필요가 없어지고, 이에 따라 발열이나 광원생성을 위한 에너지 소비를 줄이고 디스플레이 장치 전체의 무게와 부피를 줄일 수 있다, 이로써 디스플레이 장치의 사용 편의성과 디자인 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 가상현실 장치와 증강현실 장치를 하나의 디스플레이 장치로 구현할 수 있으며, 이로써 가상현실과 증강현실의 활용성과 범용성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치의 제1 실시형태에 대한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 제1 및 제2 차폐요소의 광 투과도의 감소 제어에 대한 다른 방식을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치의 제2 실시형태에 대한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치의 제3 실시형태에 대한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치의 제4 실시형태에 대한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치(10)의 제1 실시형태를 도시하고 있다. 도 1의 제1 실시형태는 투명 디스플레이 장치(10)의 가장 기본적인 구조를 보여주고 있고, 따라서 본 발명의 중요한 기술적 특징에 대해서는 제1 실시형태를 기준으로 하여 상세히 설명한다. 참고로, 제1 실시형태를 대상으로 한 이하의 상세한 설명은 제2 내지 제4 실시형태에 대해서도 동일하게 적용되는 것임을 유의할 필요가 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 투명 디스플레이 장치(10)는 제1 투명 디스플레이(110)와, 한 쌍의 차폐요소(200)를 포함한다.

제1 투명 디스플레이(110)로는 공지의 투명한 디스플레이(Transparent Display)를 채용할 수 있다. 투명 디스플레이는 그 용어 그대로 디스플레이 화면의 안팎이 서로 비춰보이는 특징을 가진 특수한 디스플레이 장치이다. 현재의 투명 디스플레이는 약 40% 수준의 투명도(광 투과도)까지 기술이 개발되어 있으며, 예를 들어 거리의 쇼윈도에 투명 디스플레이를 적용하면, 유리 창처럼 안쪽에 진열된 상품을 보여주면서 이와 동시에 유리 위로 각종 정보나 콘텐츠를 보여줌으로써 일종의 증강현실을 구현하는 것이 가능하다.

차폐요소(200)는 독립적으로 제어되는 복수 개의 픽셀을 포함하면서, 각각의 픽셀에 인가되는 전기신호를 제어하여 광 투과도를 조절할 수 있는 일종의 전자식 셔터를 의미한다. 예를 든다면, 액정 화면처럼 픽셀에 전기가 통하면 배향 특성이 조정되어 어둡게 변하는 성질을 이용함으로써 전자식 셔터로 사용하는 것이 가능하다. 또는 유리 창의 투명도를 자유자재로 조절하는 스마트 커튼(광 셔터) 기술을 이용하여 차폐요소(200)를 구성하는 것도 가능할 것이다.

투명 디스플레이 장치(10)의 제1 실시형태에서, 차폐요소(200)는 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 두 개의 차폐요소(200)를 포함한다. 제1 차폐요소(210)는 제1 투명 디스플레이(110)의 어느 한 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되고, 제2 차폐요소(220)는 제1 차폐요소(210)보다 제1 투명 디스플레이(110)의 발광면으로부터 더 멀리 배치되면서 제1 차폐요소(210)에 대해 이격되어 있다. 즉, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)는 제1 투명 디스플레이(110)의 어느 한 쪽에 서로 이격 배치된다.

도 2는 본 발명에 따른 투명 디스플레이 장치(10)의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에서는 차폐요소(200)의 역할이 중요한데, 차폐요소(200)는 제1 투명 디스플레이(110)에서 발생한 빛의 경로를 사용자의 동공에 맞춰 제한하는 역할을 한다.

이하의 설명에서는 "초점광(FL)"이란 용어를 사용하는데, "초점광(FL)"의 의미는 사용자의 동공을 통과하여 망막에 초점을 이룰 수 있는 경로의 빛을 말하는 것으로 사용한다. 즉, 사람의 시야각은 한 쪽 눈을 기준으로 할 때 바깥 방향으로는 90도, 상하 방향으로는 각각 60도 정도의 넓은 범위를 가지지만(움직이지 않는 안구 기준), 망막에 정확한 초점을 이룰 수 있는 범위는 이보다 좁다. 이런 관점에서, 초점광(FL)은 사람의 시야각 중에서 명확하게 관찰하고 판단 가능한 범위로 입사하는 한정된 각도의 빛을 의미하는 것이다.

도 2로 돌아오면, 도 2는 증강현실의 경우를 예로 들어 초점광(FL)을 생성하는 구성에 대해 설명하고 있다. 즉, 도 2의 예시는 외부의 물체에 대해 안구가 초점을 맞춘 상태에서 실제 대상 위에 증강정보를 정확히 덧입히기 위해 초점광(FL)을 만드는 경우를 보여준다. 제1 투명 디스플레이(110)의 각 픽셀에서 발광하는 빛은 특정한 방향성이 없이 사방으로 진행하기에, 통상적으로 안구에 도달하는 제1 투명 디스플레이(110)의 빛은 전체적으로 선명하게 보이지 않고 정확한 초점을 이루지 못하며, 이로 인해 실제 대상과 증강정보의 일치감과 거리감이 떨어지게 된다.

이에 비해, 본 발명의 투명 디스플레이 장치(10)는 제1 투명 디스플레이(110)에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광(FL)의 범위 밖 빛을 차단하도록, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)에 구비된 복수 개의 픽셀에 대한 광 투과도 감소 제어가 이루어진다. 도 2를 보면, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)는 외부 물체에 대한 초점광(FL)에 맞춰 그 범위 밖에 있는 픽셀의 광 투과도를 낮춰서 입사되는 빛을 차단하고 있다. 도면상에서 검게 색칠이 된 픽셀이 입사광을 차단하도록 광 투과도의 감소 제어가 이루어진 픽셀에 해당한다.

이와 같이, 차폐요소(200)의 각 픽셀에 대한 광 투과도 감소 제어를 통해 사용자의 안구에 들어오는 빛의 범위를 초점광(FL)에 맞춤으로써 사용자는 선명하고 눈이 느끼는 피로감도 적은 영상을 볼 수 있다. 도 2는 실제 대상 위에 증강정보를 덧입히는 증강현실을 예로 들었지만, 이외에도 안구와 매우 근접한 근거리 전용 디스플레이 장치에도 활용할 수 있다.

그리고, 본 발명의 차폐요소(200)는 서로 이격된 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)를 포함하는데, 이는 하나의 차폐요소(200)로는 제1 투명 디스플레이(110)에서 사방으로 발산하는 빛을 초점광(FL)으로 만들기에는 한계가 있기 때문이다. 이러한 한계는 얇은 두께를 가진 차폐요소(200)의 모서리에서 발생하는 회절 현상 등에 기인한다. 따라서, 본 발명은 서로 적정 거리만큼 떨어진 제1 차폐요소(210)와 제2 차폐요소(220)가 2단계에 걸쳐 입사광의 범위를 차단함으로써 좀더 확실하게 초점광(FL)을 생성할 수 있게 구성되어 있다.

그리고, 차폐요소(200)에 대한 변형례로서, 충분히 두꺼운 하나의 차폐요소, 즉 여러 겹의 픽셀 층을 가진 하나의 차폐요소를 사용하고, 각 층의 픽셀을 초점광(FL)의 범위에 맞춰 독립적으로 광 투과도 감소 제어를 수행하는 것도 생각할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 언급하는 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)는 적어도 2개 층의 픽셀이 서로 이격되어 있고, 각기 독립적으로 광 투과도 감소 제어를 수행할 수 있는 전자식 셔터 수단으로 이해될 수 있다.

또한, 당연하지만, 제1 차폐요소(210)와 제2 차폐요소(220)의 각각에 대한 광 투과도 감소 제어는 초점광(FL)이 이루는 각도에 대응하여 이루어지기 때문에, 광 투과도가 감소되는 픽셀의 범위는 제1 차폐요소(210)와 제2 차폐요소(220)에서 각기 다르다. 그리고, 서로 이격된 제1 차폐요소(210)와 제2 차폐요소(220) 사이는 비어 있거나, 또는 투명 재질로 채워져 있을 수 있다.

이상에서 설명한 투명 디스플레이 장치(10)의 제1 실시형태는 특히 증강현실용 디스플레이 장치, 예를 들어 AR 안경에 적합하다. 이는 AR 안경에서는 안구의 맺히는 초점을 항해 급격하게 광경로가 좁아지기 때문에 구현하기 쉬운 면이 있기 때문이기도 하다.

제1 실시형태의 투명 디스플레이 장치(10)를 증강현실용 디스플레이 장치로 구성하는 경우에는, 제1 투명 디스플레이(110)의 발광과, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 광 투과도 감소는 동기화되어 설정된 시차관계로 온-오프 제어된다. 특히, 이러한 동기화된 온-오프 제어는, 제1 투명 디스플레이(110)와 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)를 통해 사람의 동공으로 입사되는 외부의 빛에 대해 겹쳐져 잔상을 이룰 수 있는 주파수로서 반복된다.

다시 말해, 제1 투명 디스플레이(110)는 투명한 상태이면서 제1 및 제2 차폐요소(210, 220) 모두가 높은 광 투과도를 가지면, 투명 디스플레이 장치(10)를 통해서는 외부 물체에서 반사된 빛이 그대로 동공에 들어가게 된다. 그 다음으로, 제1 투명 디스플레이(110)의 발광과, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 광 투과도 감소 제어가 동기화되어 일어나면, 제1 투명 디스플레이(110)에서 표시하는 영상이 초점광(FL)을 이루면서 동공에 들어간다. 이와 같은 동기화된 온-오프 제어는 외부 물체와 디스플레이 영상 각각이 잔상을 이루는 주기로 반복해서 일어나고, 그 결과로서 실제 대상 위에 증강정보가 덧입혀진 증강현실이 구현된다.

그리고, 도 3은 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 광 투과도의 감소 제어에 대한 다른 방식을 보여준다. 도 3을 참조하면, 제1 투명 디스플레이(110)에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광(FL)의 범위 안에서, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 각 픽셀들은 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어지도록 되어 있다. 이는 초점광(FL)의 범위를 몇 개의 영역으로 세분하여 좀더 정밀하게 초점광(FL)을 생성하기 위한 것이며, 분할된 영역은 교번으로 광 투과도의 감소 제어가 일어나기 때문에 역시 잔상 효과에 의해 사람이 인지하는 디스플레이 영상은 하나로 합쳐진 형태로 인식된다. 물론, 도 3의 실시형태에서도, 증강현실용 디스플레이 장치로 사용될 경우에는 제1 투명 디스플레이(110)의 발광과, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 광 투과도 감소는 동기화되어 설정된 시차관계로 온-오프 제어되는 것은 마찬가지다.

나아가, 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 각 픽셀들이 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어지는 것에 대응하여, 제1 투명 디스플레이(110)의 픽셀도 복수 개의 영역으로 분할되어 교번으로 발광 제어될 수 있다. 이는 제1 및 제2 차폐요소(210, 220)의 분할 영역에 의해 차단되는 제1 투명 디스플레이(110)의 빛은 어짜피 동공에 도달하지 못하기 때문에 전력 소모나 수명 등을 고려하여 발광하지 않는 것이 바람직할 수 있기 때문이다.

한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시형태를 보여준다. 제2 실시형태는 차폐요소로서, 제1 투명 디스플레이(110)의 다른 쪽(제1 및 제2 차폐요소의 반대편) 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제3 차폐요소(230)를 더 포함한다.

이러한 제2 실시형태에서, 제3 차폐요소(230)는 제1 투명 디스플레이(110)에 입사하는 외부 빛의 광량을 조절하도록 제어된다. 따라서, 제3 차폐요소(230)가 투명도를 유지할 경우에는 전술한 제1 실시형태와 다를 바가 없지만, 제3 차폐요소(230)의 광 투과도를 감소시키면 외부 빛이 차단됨으로써 외부 대상물을 볼 수 없게 바꿀 수가 있다.

제2 실시형태는 제3 차폐요소(230)를 추가함으로써, AR 안경은 물론이거니와 가상형실용의 VR 안경으로도 활용할 수 있게 된다. 또한, 외부 빛을 차단할 수 있으므로, 산업용의 용접용 AR 안경이나 군사용도로서 섬광탄 차폐형 AR 안경으로 활용할 수도 있고, 이밖에 전투기 조종사가 착용하는 증강현실 헬멧의 쉴드, 외부 광량을 조절하고 HUD(Head Up Display) 기능을 가진 자동차 전면 윈드 쉴드에도 적용할 수 있다.

그리고, 도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 대해 도시하고 있는데, 제2 실시형태에 포함된 제3 차폐요소(230)에 대해 외부를 향하는 면에 제2 투명 디스플레이(120)를 인접 또는 밀착 배치하는 구성을 가진다.

제3 실시형태는 양방향 정보 교환에 적합한 투명 디스플레이 장치(10)라고 할 수 있다. 즉, 제3 차폐요소(230)의 광 투과도를 낮췄을 때 바깥쪽의 제2 투명 디스플레이(120)에 제3자에게 전달할 각종 영상 정보를 띄울 수 있어, 사용자와 그 앞에 있는 제3자 양자에게 각기 정보를 전달할 수 있다.

제3 실시형태는 제2 실시형태가 구현 가능한 모든 기능을 담당할 수 있으며, 여기에 양방향 정보전달까지 가능하게 구성한 것이라 이해할 수 있다. 다시 말해, 제3 차폐요소(230)의 광 투과도를 낮췄을 때 제1 투명 디스플레이(110)와 제2 투명 디스플레이(120)를 각기 구동하여 사용자와 제3자 양자에게 각기 영상을 띄울 수 있고, 제3 차폐요소(230)의 광 투과도를 높였을 때는 AR 안경처럼 사용할 수도 있는 것이다.

제3 실시형태 특유의 사용예를 든다면, 제3자인 농아와의 대화용도로서 사용자가 말하거나 타이핑으로 입력한 텍스트를 제2 투명 디스플레이(120)에 띄우거나, 반대로 농아의 수화를 해석하여 번역한 텍스트를 증강현실로서 제1 투명 디스플레이(110)에 띄우는 용도로 활용할 수 있다.

그리고, 도 6에 도시된 본 발명의 제4 실시형태는, 제1 투명 디스플레이(110)와 제1 차폐요소(210) 사이에 제3 투명 디스플레이(130)가 더 구비되는 구성으로 이루어져 있다. 여기서, 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)는 서로 이격되어 있다.

제4 실시형태는 전술한 제1 내지 제3 실시형태에 모두 적용될 수 있는 것으로서, 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)에 각기 다른 영상을 띄워서 입체감을 느낄 수 있는 영상 효과를 구현하거나, 또는 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)에 동일한 영상을 띄움으로써 사용자의 눈에 도달하는 광량을 증폭시키는 용도로 제안되는 것이다.

이러한 제4 실시형태에서, 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)에 동일한 영상을 띄워 광량을 증폭시키는 경우라면, 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)는 동일한 시각정보를 같은 주기로 발광할 필요가 있다. 물론, 제1 투명 디스플레이(110)와 제3 투명 디스플레이(130)는 사용자의 눈에 대해 다른 거리에 있으므로, 눈에 더 가까운 제3 투명 디스플레이(130)는 제1 투명 디스플레이(110)가 이루는 초점광(FL)의 범위 및 이격 거리에 비례하는 영역에서만 발광하는 것이 적절하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 투명 디스플레이 장치
110: 제1 투명 디스플레이
120: 제2 투명 디스플레이
130: 제3 투명 디스플레이
200: 차폐요소
210: 제1 차폐요소
220: 제2 차폐요소
230: 제3 차폐요소
FL: 초점광

Claims (12)

1. 제1 투명 디스플레이; 및
   독립적으로 제어되는 복수 개의 픽셀을 포함하고, 상기 픽셀에 인가되는 전기신호를 제어하여 광 투과도를 조절할 수 있는 전자식 셔터로서, 상기 제1 투명 디스플레이의 어느 한 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제1 차폐요소와, 상기 제1 차폐요소보다 상기 제1 투명 디스플레이의 발광면으로부터 더 멀리 배치되면서 상기 제1 차폐요소에 대해 이격되어 있는 제2 차폐요소를 포함하는 차폐요소;
   를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 및 제2 차폐요소는,
   상기 제1 투명 디스플레이에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광의 범위 밖 빛을 차단하도록 상기 복수 개의 픽셀에 대한 광 투과도 감소 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 투명 디스플레이의 발광과, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 광 투과도 감소는 동기화되어 설정된 시차관계로 온-오프 제어되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 투명 디스플레이의 발광과, 상기 제1 및 제2 차폐요소의 광 투과도를 감소시키는 동기화된 온-오프 제어는,
   상기 제1 투명 디스플레이와 상기 제1 및 제2 차폐요소를 통해 사람의 동공으로 입사되는 외부의 빛에 대해 겹쳐져 잔상을 이룰 수 있는 주파수로서 반복되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1 투명 디스플레이에서 발광하는 빛 중 사람의 동공에 입사되어 초점을 향하는 초점광의 범위 안에서,
   상기 제1 및 제2 차폐요소의 각 픽셀들은 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1 및 제2 차폐요소의 각 픽셀들이 복수 개의 영역으로 분할되어 광 투과도의 감소 제어가 각 영역에 대해 교번으로 이루어지는 것에 대응하여,
   상기 제1 투명 디스플레이의 픽셀도 복수 개의 영역으로 분할되어 교번으로 발광 제어되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 차폐요소와 상기 제2 차폐요소 사이는 비어 있거나, 또는 투명 재질로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차폐요소는,
   상기 제1 투명 디스플레이의 다른 쪽 발광면에 인접 또는 밀착 배치되는 제3 차폐요소를 더 포함하는 투명 디스플레이 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제3 차폐요소는,
   상기 제1 투명 디스플레이에 입사하는 외부 빛의 광량을 조절하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
10. 청구항 8에 있어서,
    외부를 향해, 상기 제3 차폐요소에 인접 또는 밀착 배치되는 제2 투명 디스플레이를 더 포함하는 투명 디스플레이 장치.
11. 청구항 1, 청구항 8 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 투명 디스플레이와 제1 차폐요소 사이에 제3 투명 디스플레이가 더 구비되고,
    상기 제1 투명 디스플레이와 제3 투명 디스플레이는 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 투명 디스플레이와 제3 투명 디스플레이는 동일한 시각정보를 같은 주기로 발광하되,
    상기 제3 투명 디스플레이는 상기 제1 투명 디스플레이가 이루는 초점광의 범위 및 이격 거리에 비례하는 영역에서 발광하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
    

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