KR20240003108A - 도광판, 상기 도광판을 포함하는 광학 시스템 및 상기 도광판을 제조하는 방법 - Google Patents

도광판, 상기 도광판을 포함하는 광학 시스템 및 상기 도광판을 제조하는 방법 Download PDF

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KR20240003108A KR1020220080186A KR20220080186A KR20240003108A KR 20240003108 A KR20240003108 A KR 20240003108A KR 1020220080186 A KR1020220080186 A KR 1020220080186A KR 20220080186 A KR20220080186 A KR 20220080186A KR 20240003108 A KR20240003108 A KR 20240003108A
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Abstract

본 발명은 사용자의 눈으로 전달되는 이미지의 휘도 손실을 최소화하고, 제작 조건을 엄밀히 통제할 필요없이 양산하기에 용이한 구조를 갖는 도광판을 제공하며, 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치될 수 있다.

Description

도광판, 상기 도광판을 포함하는 광학 시스템 및 상기 도광판을 제조하는 방법 {LIGHT GUIDING PLATE, OPTICAL SYSTEM INCLUDING THEREOF, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE LIGHT GUIDE PLATE}
본 발명은 휘도 손실을 줄이면서도 양산이 용이한 도광판, 이 도광판을 포함하는 광학시스템, 및 이 도광판을 제조하는 방법에 관한 발명이다.
종래, 도광판은 디스플레이에서 발생되는 이미지를 회절이나 반사시켜 사용자의 안구로 전달하도록 구성되었다.
디스플레이에서 생성된 광은 인-커플링 영역에 위치하는 광학 소자에 의해 도광판 내로 입사하고, 도광판의 벽면에서 반사되어 이동하며, 아웃-커플링 영역에 위치하는 광학 소자에 의해 도광판으로부터 출사하여 사용자의 눈으로 전달된다.
이 때에, 인-커플링 영역과 아웃-커플링 영역에 위치하는 광학소자는 HOE, DOE 등의 회절 광학 소자 내지 미러와 같은 반사 광학 소자로 구성되어 있다.
한편, 상기한 바와 같은 종래의 도광판에서는 광이 진행함에 따라 사용자의 눈이 아닌 경로로 광이 회절, 산란 또는 반사하게 되는데, 이러한 과정에서 의도치 않은 휘도의 손실이 발생하게 되는 문제가 있었다.
나아가, 상기한 종래의 방식으로 도광판을 구성하게 될 경우, 인-커플링 영역과 아웃-커플링 영역에 위치하는 광학 소자의 배치 정밀도에 따라 디스플레이로부터 전달되는 이미지의 품질이 크게 좌우되어 제작 조건이 엄밀하게 제어되어야만 하였다.
이는 공정 비용의 상승과 공정 시간의 증가를 야기하였다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사용자의 눈으로 전달되는 이미지의 휘도 손실을 최소화하고, 제작 조건을 엄밀히 통제할 필요없이 양산하기에 용이한 구조를 갖는 도광판을 제공하는 것이다.
또한, 이러한 도광판을 포함하는 광학시스템과 도광판을 제조하는 방법을 제공한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판은, 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러는 도광판의 벽면과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러가 이격되는 소정의 간격은 사용자 동공의 지름 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러가 이격되는 소정의 간격은 1mm 이상 2mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러는 도광판의 폭 방향으로 연속하여 형성되며, 벽면으로부터 소정 각도로 경사진 경사면과 경사면에 형성되는 반사층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 각 마이크로 스케일 미러 경사면의 크기는 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 첫번째 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기는 마지막 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기의 10%에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러는 삼각 기둥 형상으로 이루어지고, 경사면과 마주보는 대각은 90도 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 각 마이크로 스케일 미러 경사면의 크기는 동일하되, 각 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 첫번째 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 마지막 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율의 10%에 해당할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 반사층은 Cr, Al, Ag, SiOx, MgF2, Al2O3 중에서 선택되는 하나 이상의 물질이 증착되어 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 투명부는 도광판의 벽면과 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 투명부는 도광판 외측의 실상을 투과시키고, 아웃-커플링 영역으로부터 출사되는 광과 함께 사용자 동공으로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 인-커플링 영역에서 광은 도광판과 소정의 각도로 경사를 이루어 입사할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사용자에게 전달할 이미지를 생성하는 디스플레이, 및 디스플레이로부터 생성되는 이미지를 이루는 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하는 도광판을 포함하고, 도광판의 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 광학 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템은 디스플레이와 도광판의 사이에 배치되는 콜리메이터를 더 포함하고, 콜리메이터는 디스플레이로부터 생성되는 이미지를 이루는 광을 시준하여 도광판의 인-커플링 영역으로 입사시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광학 시스템은 AR 글래스, HUD, HMD 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 도광판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 도광판을 제조하는 방법은 도광판 형상과 상보적인 역상의 임프린팅 몰드를 제작하는 단계, 임프린팅 몰드를 기재 상에 위치시키고 열 및 압력을 가하여 기재에 도광판 형상을 성형하는 단계, 및 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 도광판을 제조하는 방법은 도광판 형상과 상보적인 역상의 임프린팅 몰드를 제작하는 단계, 베이스 기판 상에 자외선 경화 레지스트를 도포하는 단계, 자외선 경화 레지스트 상에 임프린팅 몰드를 위치시키고 자외선 및 압력을 가하여 도광판 형상으로 경화시키는 단계, 및 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 도광판을 제조하는 방법은 도광판 형상과 상보적인 형상을 가지는 사출용 몰드를 제작하는 단계, 도광판을 형성하는 물질에 열과 압력을 가하여 사출용 몰드에 주입하고 경화시키는 사출 성형 단계, 경화된 도광판 형상을 사출용 몰드로부터 분리하는 몰드 분리 단계, 경화된 도광판 형상에 잔존하는 스프루와 게이트를 제거하는 단계, 및 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 마이크로 미러가 소정 간격으로 이격되어 배치되고 미러 사이에는 투명한 평판층이 위치하여 도광판 외부의 실상도 확인할 수 있고, 디스플레이에서 발생되는 이미지도 고휘도로 사용자의 눈에 전달할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기존 도광판보다 양산하기에 용이한 구조로 이루어져 생산성 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 단면을 도시하는 작동 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 마이크로 스케일 미러의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 도광판을 제조하는 방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 도광판을 제조하는 방법을 순차적으로 도시하는 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 전체에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않으며, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에서 '도광판의 길이 방향'이라 함은 도광판 내에서 광이 전체적으로 진행하는 방향이며, 인-커플링 영역으로부터 아웃-커플링 영역을 향하는 방향을 의미할 수 있다. '도광판의 폭 방향'은 길이 방향과 수직하는 방향으로 도광판의 측벽면들과도 수직하는 방향을 의미하며, "도광판의 높이 방향'은 도광판의 상하벽면들과 수직하면서 길이 방향과도 수직한 방향을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 단면을 도시하는 작동 개념도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 마이크로 스케일 미러의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)은 길이 방향으로 연속하여 형성되는 인-커플링 영역(in-coupling area; 11)과, 본체 영역(12)과, 아웃-커플링 영역(out-coupling area; 13)으로 이루어진다.
인-커플링 영역(11)은 도광판(1)의 외부로부터 광이 입사되는 영역이고, 인-커플링 영역(11)을 통하여 도광판(1) 내부로 입사된 광은 도광판(1)의 본체 영역(12)에 위치하는 벽면에서 반사하며 아웃-커플링 영역(13)을 향하여 진행된다. 본체 영역(12)을 통하여 진행된 광은 아웃-커플링 영역(13)에서 도광판(1) 외부로 출사하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따라 아웃-커플링 영역(13)에는 마이크로 단위의 수치를 갖는 마이크로 스케일 미러(131)가 도광판(1)의 길이 방향으로 소정 간격(d)만큼 이격되어 복수개 배치될 수 있다.
도광판(1) 내로 입사하여 진행된 광은 아웃-커플링 영역(13)에 이르러 마이크로 스케일 미러(131)에서 반사되어 도광판(1) 외부로 출사하도록 구성된다.
설계하고자 하는 도광판(1)의 광학적, 물리적 특성에 따라 마이크로 스케일 미러(131)의 크기, 모양과 개수를 상이하게 설계할 수 있다.
마이크로 스케일 미러(131) 사이에는 후술하는 투명부(132)가 배치될 수 있다.
즉, 아웃-커플링 영역(13)에는 도광판(1)의 길이 방향으로 마이크로 스케일 미러(131)와 투명부(132)가 서로 교번하고 연속하여 형성될 수 있다.
이와 같이 구성함으로써, 마이크로 스케일 미러(131)를 통하여 도광판(1)을 통해 진행된 광이 출사되어 사용자의 동공을 통해 이미지를 확인할 수 있게 되며, 투명부(132)를 통하여 도광판(1) 외측의 실상도 도광판(1)을 투과하여 사용자가 볼 수 있게 된다.
도광판(1)을 거쳐 진행되어 출사된 이미지와 함께 도광판(1) 외측의 실상을 사용자가 볼 수 있도록 하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 마이크로 스케일 미러(131)가 이격되는 소정의 거리(d)는 사용자 동공의 지름 이하로 구성될 수 있으며, 1mm 이상 2mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)에 형성되는 각각의 마이크로 스케일 미러(131)는 도광판(1)의 폭 방향으로 연속하여 형성될 수 있다. 이와 같이 구성함으로써 도광판(1)의 폭 방향 전체에 걸쳐 균일한 광학적인 성능을 확보할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 스케일 미러(131)는 도광판(1)의 벽면으로부터 소정 각도(θ1)로 경사진 경사면(1311)과 이 경사면(1312)에 형성되는 반사층(1312)을 포함할 수 있다.
도광판(1)에 형성된 각각의 마이크로 스케일 미러(131)는 전체적으로 보아 삼각 기둥 형상으로 이루어질 수 있지만, 미러의 형상과 크기를 변형하여 구성할 수 있음은 물론이다.
각각의 마이크로 스케일 미러(131)의 경사면(1311)의 경사각(θ1)과, 경사면(1311)의 도광판(1) 길이 방향 성분 길이(a)과, 경사면(1311)의 도광판(1) 높이 방향 길이(b)는 설계하고자 하는 도광판(1)의 특성에 따라 변경할 수 있다.
나아가, 도광판(1)의 높이도 용도와 요구되는 광학적, 물리적 특성치에 따라 조절할 수 있음은 물론이다. 여기에서, 도광판(1)은 AR 글래스, HUD, HMD 등 다양한 용도의 광학 시스템에 사용도리 수 있으며, 이미지 품질, 휘도, 시야각 등 다양한 요구 특성치에 따라 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 각 마이크로 스케일 미러(131)에 형성된 반사층(1312)은 Cr, Al, Ag 등과 같은 금속뿐만 아니라, SiOx, MgF2, Al2O3 등과 같은 비금속 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사층(1312)은 상기한 물질 중에서 선택되는 하나 이상의 물질이 증착되어 이루어질 수 있으며, 반사층(1312)을 증착하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 적절하게 선택하여 구성할 수 있다.
또한, 반사층(1312)의 반사율을 조절하기 위하여 증착 시에 반사층의 두께를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 마이크로 스케일 미러(131)는 도광판(1)의 벽면과 일체로 형성될 수 있다. 즉, 도광판(1)의 하부 벽면과 마이크로 스케일 미러(131)의 경사면(1311)을 일체로 연속하여 형성할 수 있으며, 경사면(1311)과 투명부(132)도 일체로 연속하여 형성할 수 있다.
이는 후술하는 도광판(1311)의 제조방법에 따라 일체로 형성할 수 있다.
이와 같이 구성함으로써 종래의 도광판보다 양산하기에 용이한 구조로 이루어지게 되며, 별도의 광학 소자를 도광판에 정밀하게 배치하기 위한 공정 비용과 시간도 절약할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판(1')의 단면을 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판(1')도 인-커플링 영역(11), 본체 영역(12) 및 아웃-커플링 영역(13)을 포함하고 있으며, 아웃-커플링 영역(13)에는 복수개의 마이크로 스케일 미러(131')와 투명부(132')가 앞선 실시예와 아래의 구성을 제외하고는 동일한 방식으로 구성될 수 있다.
도 3에서, 각 마이크로 스케일 미러(131')의 경사면의 크기는 도광판(1')의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역(13)의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 구성할 수 있다.
보다 구체적으로, 도광판(1')의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역(13)의 첫번째 마이크로 스케일 미러(131')의 경사면의 크기는 마지막 마이크로 스케일 미러(131')의 경사면의 크기의 10%에 해당할 수 있다. 그리고, 첫번째 마이크로 스케일 미러(131')와 마지막 마이크로 스케일 미러(131') 사이에 위치하는 미러들은 비율에 따라 크기를 조절할 수 있다.
반사층을 Al로 증착하여 가시광선을 95% 이상 반사시킬 수 있는 두께로 마이크로 스케일 미러(131')를 구성하되, 경사면의 크기를 상기한 바와 같이 점진적으로 증가시킴으로써 의도치 않은 휘도의 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따라 도광판의 각 마이크로 스케일 미러 경사면의 크기는 동일하게 구성하되, 각 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판의 길이 방향으로 아웃-커플링 영역의 첫번째 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 마지막 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율의 10%에 해당하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 구성을 통해서도 의도치 않은 휘도의 손실을 방지할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2에 따른 본 발명의 일 실시예를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 투명부(132)는 도광판(1)의 벽면과 일체로 형성할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같으며, 이로 인하여, 도광판(1)의 투명부(132)는 도광판 외측의 실상을 투과시키고, 아웃-커플링 영역(13)으로부터 마이크로 스케일 미러(131)에서 반사하여 출사되는 광과 함께 사용자 동공으로 전달할 수 있게 된다.
이 경우, 마이크로 스케일 미러(131)의 경사면(1311)과 마주보는 대각(θ2)가 90도 이하인 예각 내지 직각으로 구성하여 투명부(132)가 시야 제한없이 도광판(1) 외측의 실상을 투과할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도광판(1)의 인-커플링 영역(11)에서 광은 도광판(1)과 소정의 각도로 경사를 이루어 입사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 도광판(1, 1')은 AR 글래스, HUD, 내지 HMD와 같은 광학 시스템에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 사용자에게 전달할 이미지를 생성하는 디스플레이(2)를 구비하고, 디스플레이(2)로부터 생성되는 이미지를 이루는 광이 도광판(1, 1')의 인-커플링 영역(11)으로 입사되어 아웃-커플링 영역(13)의 마이크로 스케일 미러(131, 131')에서 반사되어 출사될 수 있도록 하며, 도광판(1. 1') 외부의 실상이 투명부(132, 132')를 투과하여 사용자에게 전달되어 사용자가 디스플레이 이미지와 실상을 함께 확인할 수 있게 된다.
디스플레이(2)와 도광판(1, 1')의 사이에 배치되는 콜리메이터(3)를 배치함으로써 콜리메이터(3)가 디스플레이(2)로부터 생성되는 이미지를 이루는 광을 시준하여 도광판(1, 1')의 인-커플링 영역(11)으로 입사시킬 수 있도록 구성할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 본 발명의 기술적 특징을 구비하는 도광판(1, 1')을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 4a 내지 도 4a를 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 도광판(1, 1')을 제조하는 방법을 살펴보면, 먼저, 도광판(1, 1') 형상과 상보적인 역상을 가지는 임프린팅 몰드(4)를 제작할 수 있다. 다음으로, 제작된 임프린팅 몰드(4)를 기재(5) 상에 위치시키고 열 및/또는 압력을 가하여 기재(4)에 도광판 형상을 성형할 수 있다. 기재(5)는 고분자 필름 내지 기판 등 열 및/또는 압력에 의해 임프린팅 몰드(4)에 형성된 패턴-여기에서는, 마이크로 스케일 미러(131, 131') 형상-이 기재(5)에 옮겨져 성형될 수 있는 소재라면 특별히 제한되지 않는다.
마지막으로, 도광판(1, 1')의 마이크로 스케일 미러(131, 131')의 경사면(1311)에 반사층(1312)을 증착할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 도광판(1, 1')을 제조할 때에, 고분자 필름 등의 기재(5)를 사용하는 대신 자외선 경화 레지스트를 베이스 기판 상에 도포하여 도광판(1, 1')을 형성할 수 있다.
보다 구체적으로, 도광판(1, 1') 형상과 상보적인 역상의 임프린팅 몰드(4)를 제작하고, 다음으로, 베이스 기판(미도시) 상에 자외선 경화 레지스트(5)를 도포한 후, 자외선 경화 레지스트(5) 상에 임프린팅 몰드(4)를 위치시키고 자외선 및 압력을 가하여 도광판(1, 1') 형상으로 경화시킬 수 있다.
마지막으로, 도광판(1, 1')의 마이크로 스케일 미러(131, 131')의 경사면(1311)에 반사층(1312)을 증착할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 또다른 실시예에 따라 도광판(1, 1')을 제조하는 방법을 살펴보면, 도광판(1, 1') 형상과 상보적인 형상을 가지는 사출용 몰드(6)를 제작할 수 있다. 이 후, 도광판(1, 1')을 형성하게 될 물질에 열과 압력을 가하여 사출용 몰드(6)에 주입하고 경화시키는 사출 성형 단계를 거칠 수 있다.
몰드 분리 단계에서는, 경화된 도광판(1, 1') 형상을 사출용 몰드(5)로부터 분리하며, 다음으로, 경화된 도광판(1, 1') 형상에 잔존하는 스프루(71)와 게이트(72)를 제거할 수 있다.
마지막으로, 도광판(1, 1')의 마이크로 스케일 미러(131, 131')의 경사면(1311)에 반사층(1312)을 증착할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1, 1': 도광판
2: 디스플레이
3: 콜리메이터
4: 임프린팅 몰드
5: 기재
6: 사출용 몰드
7: 경화된 도광판 형상
11: 인-커플링 영역
12: 본체 영역
13: 아웃-커플링 영역
71: 스프루
72: 게이트
131, 131': 마이크로 스케일 미러
132, 132': 투명부
1311: 경사면
1312: 반사층
θ1: 마이크로 스케일 미러의 경사면과 도광판 벽면의 각도
θ2: 마이크로 스케일 미러의 경사면과 마주보는 대각
a: 마이크로 스케일 미러의 경사면의 도광판 길이 방향 성분 길이
b: 마이크로 스케일 미러의 경사면의 도광판 높이 방향 성분 길이
d: 마이크로 스케일 미러 사이의 거리

Claims (20)

  1. 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하는 도광판에 있어서,
    상기 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 상기 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고,
    상기 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 스케일 미러는 상기 도광판의 벽면과 일체로 형성되는, 도광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 스케일 미러가 이격되는 소정의 간격은 사용자 동공의 지름 이하인, 도광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 스케일 미러가 이격되는 소정의 간격은 1mm 이상 2mm 이하인, 도광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 스케일 미러는 상기 도광판의 폭 방향으로 연속하여 형성되며, 상기 벽면으로부터 소정 각도로 경사진 경사면과 상기 경사면에 형성되는 반사층을 포함하는, 도광판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기는 상기 도광판의 길이 방향으로 상기 아웃-커플링 영역의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가하는, 도광판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도광판의 길이 방향으로 상기 아웃-커플링 영역의 첫번째 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기는 마지막 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기의 10%에 해당하는, 도광판.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로 스케일 미러는 삼각 기둥 형상으로 이루어지고, 상기 경사면과 마주보는 대각은 90도 이하인, 도광판.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 각 마이크로 스케일 미러의 경사면의 크기는 동일하되,
    상기 각 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 도광판의 길이 방향으로 상기 아웃-커플링 영역의 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 증가하는, 도광판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도광판의 길이 방향으로 상기 아웃-커플링 영역의 첫번째 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율은 마지막 마이크로 스케일 미러의 반사층의 반사율의 10%에 해당하는, 도광판.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 반사층은 Cr, Al, Ag, SiOx, MgF2, Al2O3 중에서 선택되는 하나 이상의 물질이 증착되어 이루어지는, 도광판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 도광판의 벽면과 일체로 형성되는, 도광판.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 투명부는 상기 도광판 외측의 실상을 투과시키고, 상기 아웃-커플링 영역으로부터 출사되는 광과 함께 사용자 동공으로 전달하는, 도광판.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 인-커플링 영역에서 광은 상기 도광판과 소정의 각도로 경사를 이루어 입사하는, 도광판.
  15. 사용자에게 전달할 이미지를 생성하는 디스플레이, 및
    상기 디스플레이로부터 생성되는 이미지를 이루는 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하는 도광판을 포함하고,
    상기 도광판의 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 상기 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고,
    상기 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이와 상기 도광판의 사이에 배치되는 콜리메이터를 더 포함하고,
    상기 콜리메이터는 상기 디스플레이로부터 생성되는 이미지를 이루는 광을 시준하여 상기 도광판의 인-커플링 영역으로 입사시키는, 광학 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    AR 글래스, HUD, HMD 중 어느 하나인 광학 시스템.
  18. 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 상기 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 상기 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 상기 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 도광판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 도광판 형상과 상보적인 역상의 임프린팅 몰드를 제작하는 단계,
    상기 임프린팅 몰드를 기재 상에 위치시키고 열 및 압력을 가하여 상기 기재에 도광판 형상을 성형하는 단계, 및
    상기 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함하는 도광판을 제조하는 방법.
  19. 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 상기 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 상기 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 상기 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 도광판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 도광판 형상과 상보적인 역상의 임프린팅 몰드를 제작하는 단계,
    베이스 기판 상에 자외선 경화 레지스트를 도포하는 단계,
    상기 자외선 경화 레지스트 상에 상기 임프린팅 몰드를 위치시키고 자외선 및 압력을 가하여 도광판 형상으로 경화시키는 단계, 및
    상기 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함하는 도광판을 제조하는 방법.
  20. 광이 외부로부터 입사되는 인-커플링 영역과, 입사된 광이 벽면에서 반사하며 진행되는 본체 영역과, 진행된 광이 외부로 출사되는 아웃-커플링 영역을 포함하며, 상기 아웃-커플링 영역에는 마이크로 스케일 미러가 상기 도광판의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 복수개 배치되고, 상기 마이크로 스케일 미러 사이에는 투명부가 배치되는 도광판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 도광판 형상과 상보적인 형상을 가지는 사출용 몰드를 제작하는 단계,
    상기 도광판을 형성하는 물질에 열과 압력을 가하여 상기 사출용 몰드에 주입하고 경화시키는 사출 성형 단계,
    경화된 도광판 형상을 상기 사출용 몰드로부터 분리하는 몰드 분리 단계,
    상기 경화된 도광판 형상에 잔존하는 스프루와 게이트를 제거하는 단계, 및
    상기 도광판의 미러에 반사층을 증착하는 단계를 포함하는 도광판을 제조하는 방법.
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