WO2020175911A1 - 향상된 fov를 갖는 증강현실 디스플레이 및 그의 웨이브 가이드 장치와 회절 광학 구조체 - Google Patents

향상된 fov를 갖는 증강현실 디스플레이 및 그의 웨이브 가이드 장치와 회절 광학 구조체 Download PDF

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Definitions

  • Various embodiments relate to an improved field of view (FOV) augmented reality display and its waveguide device and diffraction optical structure.
  • FOV field of view
  • an augmented reality display overlaps a virtual image in the real world visible to the user.
  • An augmented reality display causes the user to blur the distinction between the real world and the virtual image.
  • an augmented reality display can be implemented as a user-worn head mounted display (HMD).
  • HMD head mounted display
  • Such augmented reality display can include a waveguide and a plurality of diffraction gratings. The diffraction gratings are in the waveguide. It is mounted and can diffract the input light. Through this, the diffraction gratings output at least a part of the input light so that the user can observe the image related to the input light.
  • the augmented reality display as described above has a problem that the field of view is limited to within a certain level. This means that the viewing angle of the augmented reality display is determined by the total reflection angle of the light inside the wave guide, but it is widespread. If the angle of incidence is smaller than the critical angle, at least some of the light is transmitted and lost. Therefore, a method to improve the viewing angle of the augmented reality display is required.
  • the diffraction optical structure of the augmented reality display is disposed on the first surface of the wave guide to transmit the first polarized light of the light guided from the inside of the wave guide to the outside of the wave guide, A first polarization structure that reflects the second polarization of the light into the inside of the waveguide, and a second polarization structure that is disposed on the second surface of the waveguide and outputs at least a part of the second polarization to the outside of the waveguide. It can contain structures.
  • a wave guide device of an augmented reality display includes a wave guide that guides light from the inside, and is disposed on the first surface of the wave guide, the light intermediate! and polarization to the outside of the wave guide.
  • a first polarization structure that transmits and reflects the second polarized light of the light into the inside of the wave guide, and is disposed on the second surface of the wave guide, and outputs at least a portion of the second polarized light to the outside of the wave guide. It may include a second polarizing structure. 2020/175911 1»(:1 ⁇ 1 ⁇ 2020/002739
  • a light source configured to generate, and a wave guide device that outputs at least a portion of the light
  • the wave guide device includes a wave guide that guides the light from the inside, and is disposed on the first surface of the wave guide, among the light
  • a first polarization structure that transmits a first polarized light to the outside of the waveguide, and reflects a second polarized light of the light to the inside of the waveguide, and is disposed on a second surface of the waveguide, at least of the second polarized light It may include a second polarization structure that outputs a part to the outside of the waveguide.
  • the first polarization structure and the second polarization structure totally reflect light guided by the wave guide, so that the viewing angle of the augmented reality display
  • the first polarization structure and the second polarization structure reflect (total reflection) the light guided by the waveguide having a specific polarization (second polarization), so that the transmission of the light guided by the waveguide is prevented. Accordingly, the loss can be blocked. Accordingly, the viewing angle of the augmented reality display can be improved regardless of the incident angle of light input to the waveguide.
  • FIG. 1 is a view showing a wave guide device according to various embodiments.
  • Figure 2 is a view showing a wave guide device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing a wave guide device according to the first embodiment.
  • FIG 4 and 5 are diagrams for explaining the characteristics of the wave guide device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a wave guide device according to a second embodiment.
  • Figure 7 is for explaining the characteristics of the wave guide device according to the second embodiment
  • FIG. 8 is a view showing a wave guide device according to a third embodiment.
  • Figure 9 is for explaining the characteristics of the wave guide device according to the third embodiment
  • FIGs. 1A5 are views showing modified examples of a second polarizer in a wave guide device according to various embodiments.
  • 11, 12, and 13 are views for explaining a characteristic change according to a deformation of a second polarizer in a waveguide device according to various embodiments.
  • Fig. 14 is a view for explaining characteristics of an input grid in a wave guide device according to various embodiments.
  • Fig. 15 is a view for explaining the characteristics of the output grid in the wave guide device according to various embodiments.
  • Some (e.g., 1st) component may be assigned to another (e.g. 2nd) component.
  • one of the above components is directly connected to the above other component, or another component (eg, a third component) Can be connected through.
  • AR Augmented reality
  • the light source can generate light associated with the image.
  • the waveguide device can output at least a portion of the light generated by the light source.
  • the waveguide device at this time is the waveguide device. At least a part of the light can be output in a defined area.
  • the image can be observed through the user-defined area of the display.
  • FIG. 1 is a view showing a wave guide device 100 according to various embodiments.
  • 2 is a view showing a wave guide device 100 according to an embodiment.
  • a wave guide device 100 may include a wave guide 110 and a diffraction optical structure 120.
  • the waveguide (no ) can guide the light inside the waveguide (no ) .
  • the wave guide 110 may guide light generated from a light source (not shown).
  • the wave guide 110 may include a first side 111 and a second side 113, and a first side 111 task. 2 sides (113) are as much as the thickness (T) of the waveguide (110).
  • the diffractive optical structure 120 has at least a portion of the light from the waveguide 110. At this time, the diffraction optical structure 120 is disposed on the first side 111 and the second side 113 of the waveguide 110, so that the light can be totally reflected into the inside of the waveguide 110. And the diffraction optics The structure 120 may output light to the outside of the wave guide 110 in response to a predetermined area of the wave guide 110.
  • the diffractive optical structure 120 may include a first polarizing structure 121 and a second polarizing structure 123.
  • the first polarizing structure 121 is disposed on the first side 111 of the waveguide 110, and the second The polarizing structure 123 may be disposed on the second side 113 of the wave guide 110.
  • the first polarizing structure 121 and the second polarizing structure 123 are positioned between the wave guide no along the axis X.
  • the diffraction optical structure 120 is a first polarized light as shown in FIG.
  • It may include a structure 121 and a second polarization structure 123.
  • the first polarizing structure 121 may include a first polarizer 220.
  • the first polarizer 220 may be disposed on the first side 111 of the waveguide 110.
  • the first polarizer 220 May transmit the first polarized light and reflect the second polarized light.
  • the first polarizer 220 may include a wire grid polarizer (WGP).
  • the second polarization structure 123 may include a second polarizer 230 and at least one diffraction grating 240.
  • the second polarizer 230 is placed on the second side 113 of the waveguide no.
  • the second polarizer 230 may reflect the second polarized light and transmit at least a portion of the second polarized light.
  • the second polarizer 230 may include a wire grid polarizer (WGP).
  • the diffraction grating 240 may be stacked on at least a portion of the second polarizer 230.
  • the diffraction grating 225 may be superimposed on at least a portion of the second polarizer 230 along axis X.
  • the diffraction grating 240 may include a chevron grating.
  • the chevron grating has a characteristic of controlling the intensity of light.
  • the chevron grating has a wavelength-selective characteristic that responds to a specific wavelength region, but has a plurality of layers to overcome it.
  • the diffraction grid 240 may include at least one of an input grid or an output grid. The input grid may input light generated from the light source into the inside of the waveguide no. Output grid Is the second
  • At least a part of the second polarized light transmitted through the polarizer 230 may be output.
  • FIG. 3 is a wave guide device according to the first embodiment (eg, the wave of FIGS. 1 and 2)
  • FIGS. 4 and 5 are views for explaining the characteristics of the wave guide device 300 according to the first embodiment.
  • a guide e.g., a waveguide (no) of FIGS. 1 and 2) (3io) and a diffraction optical structure (e.g., a diffraction optical structure (120)) of FIGS. 1 and 2) 320.
  • the waveguide (3W) can guide the light inside the waveguide (310).
  • the wave guide (3 W) can guide the light generated from the light source (S).
  • the wave guide 310 is the first side (e.g., the first side 111 in Figs. 1 and 2) 311 and the second side ( Example: Figure 1 and 2020/175911 1» (:1 ⁇ 1(2020/002739 Fig. 2, page 2 (113)) (313) can be included, and page 1 (311) and task 2 (313) are waveguides (310)
  • an axis (X) extending in a direction perpendicular to the first side 311 and the second side 313 can be defined.
  • the diffractive optical structure 320 can output at least a part of the light guided by the waveguide (ruler 0). At this time, the diffractive optical structure 320 is the first side 311 of the waveguide 310 and the second side ( 313, the light can be totally reflected inside the wave guide 310, and the diffraction optical structure 320 outputs light to the outside of the wave guide 310 in response to a predetermined area of the wave guide 310 can do.
  • the diffraction optical structure 320 includes a first polarization structure (eg, the first polarization structure 121 in FIGS. 1 and 2) 321 and a second polarization structure (eg, the second polarization structure in FIGS. 1 and 2).
  • the first polarizing structure 321 and the second polarizing structure 323 may be disposed on opposite sides of the wave guide 310 along the axis (X). have.
  • the first polarization structure 321 includes a first polarizer (eg, the first polarizer 220 in FIG. 2) 322
  • the first polarizer 322 may be disposed on the first side 311 of the waveguide 310.
  • the first polarizer 322 may include a wire grid polarizer ( ⁇ 0).
  • the first polarizer 322 may transmit the first polarization of light incident from the outside of the wave guide 310 to the outside through the wave guide (ruler 0), and the first polarizer 322 may transmit the first polarized light to the outside through the wave guide 310. It is possible to reflect the second polarization of light guided from the inside of the wave guide (ruler 0).
  • the second polarization structure 323 can be divided into a first region 325 and a second region 327.
  • the first region 325 and the second region 327 may be arranged in a plane parallel to the second plane 313 along the axis X.
  • the second polarizing structure 323 is a second polarizer (e.g. 2
  • a polarizer 230) 330, an input grid (for example, the diffraction grid 240 in FIG. 2) 341 and an output grid (for example, the diffraction grid 240 in FIG. 2) 343 may be included.
  • the second polarizer 330 may be disposed on the second surface 313 of the waveguide 310.
  • the second polarizer 330 may be disposed across the first region 325 and the second region 327.
  • the second polarizer 330 may reflect the second polarized light out of the light guided from the inside of the waveguide 310 to the inside of the waveguide (ruler 0).
  • the second polarizer 330 can transmit the first polarization of light incident from the outside of the wave guide (ruler 0) to the outside through the wave guide (ruler 0).
  • the second polarizer 330 may transmit at least a part of the second polarized light to the outside of the wave guide 310 among the light guided from the inside of the wave guide 310.
  • the second polarizer 330 Is a wire grid polarizer That is, the second polarizer 330 may reflect the second polarized light in the first region 325 to the inside of the waveguide 310 and transmit at least a portion of the second polarized light in the second region 327.
  • the second polarizer 330 is formed with a first thickness corresponding to the first region 325 and formed with a second thickness corresponding to the second region 327, and the second thickness is greater than the first thickness.
  • 2020/175911 1»(:1 ⁇ 1 ⁇ 2020/002739 May be thin, where the second polarizer (330) has at least one opening (332)
  • the input grating 341 may be disposed in the first region 325. In this case, the input grating 341 may be disposed corresponding to the opening 332 of the second polarizer 330. For example, an input
  • the grating 341 may be inserted inside the opening 332.
  • the input grating 341 may be arranged to be superimposed on the opening 332 along the axis X.
  • the input grating 341 is Light can be input into the inside of the waveguide (ruler 0).
  • the input grid 341 can diffract the light input from the light source.
  • the input grid 341 is the opening of the second polarizer 330 ( 332), the light input from the light source) can be diffracted.
  • the output grid 343 may be arranged in the second region 327.
  • the output grid 343 may be arranged along the axis X, so as to be superimposed on the second polarizer 330 in the second region 327.
  • the output grating 343 may be laminated to the second polarization 330 in the second region 327.
  • the output grating 343 waves at least a portion of the second polarized light guided inside of the wave guide 310.
  • the output grid 343 can diffract at least a portion of the second polarized light transmitted through the second polarizer 330 in the second region 327 for this purpose.
  • 343 can reduce at least a part of the second polarized light in a direction parallel to the direction of light input from the light source) to the input grid 341.
  • the input grid 341 receives light input from the light source.
  • the input grid 341 can input the light input from the light source 3 ⁇ 4 to the wave guide 310 through the opening 332 of the second polarizer 330. Through this, the input grid 341 can input light from the light source 3 ⁇ 4. , The wave guide (ruler 0) can guide the light input through the input grid 341 inside the wave guide 310.
  • the first polarizer 322 and the second polarizer 330 are shown in FIG. As wave
  • the first polarizer 322 and the second polarizer 330 can reflect the second polarized light.
  • the light guided from the inside of the guide (ruler 0) can be totally reflected.
  • the first polarizer 322 and the second polarizer 330 can fully reflect the second polarized light.
  • the value of the X axis is 0 and the value of the 2 axis is 0.
  • the input grid (341) is in a direction parallel to the axis (X), and the light input from the light source) can be input as a waveguide (ruler 0).
  • the first polarizer 322 and the second polarizer 330 can totally reflect the light guided from the inside of the wave guide (ruler 0).
  • the amount of light transmitted to the outside of the waveguide (ruler 0) may not be transmitted to the outside of the guide (ruler 0).
  • the X axis indicates the direction of light, and the axis indicates the transmittance.
  • FIG. 6 shows a wave guide device according to the second embodiment (eg, the wave of FIGS. 1 and 2).
  • FIG. 7 is a view for explaining the characteristics of the wave guide device 600 according to the second embodiment.
  • a wave guide device 600 includes a wave
  • a guide e.g., a waveguide (0) of FIGS. 1 and 2) 610 and a diffraction optical structure (e.g., a diffraction optical structure 120 of FIGS. 1 and 2) 620.
  • the waveguide (0) can guide the light inside the waveguide (610).
  • the waveguide (0) can guide the light generated from the light source (in this case, the light source) can be placed inside the waveguide (0).
  • the waveguide (0) is the first side (e.g., Fig. 1 and Fig. 2, the 1st side (111) X611) and the 2nd side (e.g., 2nd side (113) of Figs.
  • the thickness of the guide 610 may be spaced apart from each other by the thickness of the guide 610.
  • an axis X extending in a direction perpendicular to the first side 611 and the second side 613 may be defined.
  • This diffraction optical structure 620 is at least a part of the light from the waveguide 610
  • the diffraction optical structure 620 is arranged on the first side 611 and the second side 613 of the waveguide 610 to direct light into the inside of the waveguide 610.
  • the diffraction optical structure 620 may output light to the outside of the wave guide 610 in response to a predetermined area of the wave guide 610.
  • the diffraction optical structure 620 is a first polarization structure (e.g., the first polarization of FIGS. 1 and 2).
  • the structure 121) 621 and the second polarization structure e.g., the second polarization of FIGS. 1 and 2
  • the first polarizing structure 621 and the second polarizing structure 623 may be disposed on opposite sides of the wave guide 610 along the axis (X). have.
  • the first polarization structure 621 includes a first polarizer (eg, the first polarizer 220 in FIG. 2) 622.
  • the first polarizer 622 may be disposed on the first side 611 of the waveguide 610.
  • the first polarizer 622 may include a wire grid polarizer ( ⁇ 0).
  • the first polarizer 622 is incident from the outside of the waveguide 310.
  • the first polarized light of the see-through ( £ ⁇ 3 ⁇ 411) light can be transmitted to the outside of the wave guide 610, and the first polarizer 622 transmits the second polarized light among the light guided from the inside of the wave guide 610. It can be reflected inside of (0).
  • the second polarization structure 623 may be divided into a first region 625 and a second region 627.
  • the first region 625 and the second region 627 may be arranged in a plane parallel to the second plane 613 along the axis X.
  • the second polarizing structure 623 is a second polarizer (e.g. 2
  • a polarizer 230) 630 and an output grid (eg, the diffraction grid 240 of FIG. 2) 640 may be included. 2020/175911 1»(:1 ⁇ 1 ⁇ 2020/002739
  • the second polarizer 630 may be disposed on the second side 613 of the waveguide 610.
  • the second polarizer 630 may be disposed across the first area 625 and the second area 627.
  • the second polarizer 630 may reflect the second polarized light of the light guided from the inside of the waveguide 610 to the inside of the waveguide 610.
  • the second polarizer 630 may reflect the second polarized light from the outside of the waveguide (0).
  • the first polarized light of the incident see-through (86 Ra 11]'01 3 ⁇ 4 11) can be transmitted to the outside of the wave guide 610, and the second polarizer 630 is a light mediator guided from the inside of the wave guide (0). It is possible to transmit at least a portion of the 2 polarized light out of the wave guide 0.
  • the second polarizer 630 may contain a wire grid polarizer ( ⁇ 0, i.e., the second polarizer 630 is the first).
  • the second polarizer 630 is used for the first region. It is formed with a first thickness corresponding to 625, a second thickness corresponding to the second region 627, and the second thickness may be thinner than the first thickness.
  • the output grating 640 may be disposed in the second area 627.
  • the output grating 640 may be disposed along the axis X, so as to be superimposed on the second polarizer 630 in the second area 627.
  • the output grating 640 may be stacked on the second polarizer 630 in the second region 627.
  • the output grating 640 waves at least a portion of the second polarized light guided from the inside of the wave guide 610. It can output to the outside of the guide 0.
  • the output grating 640 can diffract at least a portion of the second polarized light transmitted through the second polarizer 630 in the second region 627.
  • the light source radiates light from the inside of the waveguide (0).
  • the waveguide (0) can guide the light input from the light source from the inside of the waveguide (0).
  • the first polarizer 622 and the second polarizer 630 may reflect light guided from the inside of the waveguide (ruler 0), as shown in FIG. 6.
  • the first polarizer 622 and the second polarizer 630 may reflect light.
  • the polarizer 630 may reflect the second polarized light. Through this, all of the light generated from the light source (3 ⁇ 4) may reach the output grid 640.
  • the first polarizer 622 and the second polarizer 630 are identical to the result of measuring the light intensity distribution in the waveguide device 610, as shown in Fig. 7).
  • the first polarizer 622 and the second polarizer 630 can fully reflect the second polarized light.
  • the value of the X axis is-20 11111 and 2 At the position where the value of the axis is 0, the light generated from the light source) can be input to the waveguide (ruler 0).
  • the first polarizer 622 and The two polarizers 630 can totally reflect the light guided from the inside of the wave guide 0.
  • the output grating 640 removes at least a portion of the light guided from the inside of the wave guide 610. 2020/175911 1»(:1 ⁇ 1 ⁇ 2020/002739
  • the light guided from the inside of the guide (0) is a wave in the first area (625).
  • the amount of light transmitted to the outside of the wave guide 0 in the first region 625 may be insufficient.
  • the X axis may indicate the direction of light, and the axis may indicate the transmittance.
  • FIGS. 8 is a wave guide device according to the third embodiment (for example, the wave of FIGS. 1 and 2
  • FIG. 9 is a view for explaining the characteristics of the wave guide device 800 according to the third embodiment.
  • a guide e.g., a waveguide (0) of FIGS. 1 and 2) 810 and a diffraction optical structure (e.g., a diffraction optical structure 120 of FIGS. 1 and 2) 820.
  • This waveguide (0) can guide the light inside the waveguide (810).
  • the wave guide (0) can guide the light generated from the light source.
  • the wave guide 810 has a first surface (e.g., the first surface 111 in Figs. 1 and 2) 811 and a task 2 surface (e.g.: The second surface 113 and 813 of FIGS. 1 and 2 may be included, and the first surface 811 and the second surface 813 may be spaced apart from each other by the thickness of the waveguide 810 ( ⁇ ).
  • ⁇ thickness of the waveguide 810
  • an axis (X) extending in a direction perpendicular to the first surface 811 and the second surface 813 may be defined.
  • the diffractive optical structure (820) is at least the light guided by the waveguide (810).
  • the diffraction optical structure 820 is disposed on the first side 811 and the second side 813 of the waveguide 810, so that the light can be totally reflected inside the waveguide 810. And The diffractive optical structure 820 may output light to the outside of the wave guide 810 in response to a predetermined area of the wave guide 810.
  • the diffraction optical structure 820 is a first polarization structure (e.g., the first polarization of FIGS. 1 and 2).
  • Structure 121) 821 and a second polarization structure (e.g., the second polarization of Figs. 1 and 2)
  • a first polarization structure 821 and a second polarization structure may include structures 123 and 823.
  • a first polarization structure 821 and a second polarization structure may include structures 123 and 823.
  • the structure 823 can be arranged on opposite sides of the wave guide 810 along the axis (X).
  • the first polarization structure 821 may include a first polarizer (eg, the first polarizer 220 in FIG. 2) 822 and an input grating (eg, the diffraction grating 240 in FIG. 2) 841. .
  • a first polarizer eg, the first polarizer 220 in FIG. 2
  • an input grating eg, the diffraction grating 240 in FIG. 2
  • the first polarizer 822 may be disposed on the first side 811 of the waveguide 810.
  • the first polarizer 822 may include a wire grid polarizer ( ⁇ 0).
  • One polarizer 822 may transmit the first polarized light guided from the inside of the waveguide 810 to the outside of the waveguide (0), and the first polarizer 822 is guided from the inside of the waveguide (ruler 0).
  • the second polarized light is wave
  • the first polarizer 822 includes at least one opening 832, and the waveguide 810 through the opening 832 2020/175911 1»(:1 ⁇ 1 ⁇ 2020/002739 Some may be missed.
  • the input grating 841 may be arranged, corresponding to the opening 832 of the first polarizer 822.
  • the input grating 841 may be inserted inside the opening 832.
  • the input grating 841 may be arranged to be superimposed on the opening 832 along the axis X.
  • Input grating ( 841 can input light into the inside of the waveguide 0.
  • the input grating 841 can diffract the light input from the light source 3 ⁇ 4, at which time the input grating 841 is the first polarizer 822.
  • the light input from the light source can be diffracted against the opening 832 of the.
  • the second polarization structure 823 can be divided into a first region 825 and a second region 827.
  • the first region 825 and the second region 827 may be arranged in a plane parallel to the second plane 813 along the axis (X).
  • the second polarizing structure 823 is a second polarizer (e.g. 2
  • a polarizer 230) 830 and an output grid (for example, the diffraction grid 240 of FIG. 2) 843 may be included.
  • the second polarizer 830 may be disposed on the second side 813 of the waveguide 810.
  • the second polarizer 830 may be disposed across the first area 825 and the second area 827.
  • the second polarizer 830 may reflect the second polarized light from the inside of the waveguide 810 to the inside of the waveguide 810.
  • the second polarizer 830 may reflect the second polarized light from the inside of the waveguide 810.
  • the first polarized light of the guided light may be transmitted to the outside of the wave guide 0.
  • the second polarizer 830 may transmit at least a part of the second polarized light guided from the inside of the wave guide 810.
  • the second polarizer 830 may include a wire grid polarizer ( ⁇ 0.
  • the second polarizer 830 transmits the second polarization in the first region 825 to the waveguide ( 0), and can transmit at least a portion of the second polarization in the second region 827.
  • the second polarizer 830 is formed with a first thickness corresponding to the first region 825 and It is formed with a second thickness corresponding to the second region 827, and the second thickness may be thinner than the first thickness.
  • the output grating 843 may be disposed in the second area 827.
  • the output grating 843 may be disposed so as to be superimposed on the second polarizer 830 in the second area 827, along the axis (X).
  • the output grating 843 may be stacked on the second polarizer 830 in the second region 827.
  • the output grating 843 waves at least a portion of the second polarized light guided inside of the waveguide 810. It is possible to output to the outside of the guide 0.
  • the output grating 843 may diffract at least a portion of the second polarized light transmitted through the second polarizer 830 in the second region 827.
  • the output grating ( 843 can reduce at least a portion of the second polarized light in a direction parallel to the direction of the light input from the light source) to the input grid 841.
  • the input grid 841 receives light input from the light source.
  • the input grid 841 passes through the opening 832 of the first polarizer 822 to the waveguide 810. 2020/175911 1»(:1/10 ⁇ 020/002739 can be entered. Through this, the waveguide (0) is through the input grid (841) inside the waveguide (0), as shown in FIG. Incoming light can be guided, through which light input through the input grid 841 can all reach the output grid 843.
  • light input through the input grid 841 may be fed through the output grid 843 as shown in FIG. 9.
  • the light input from the light source can be input as a wave guide (0), and in the area where the axis value is 0 to 8000 ⁇ , the light input from the light source is transmitted from the wave guide (
  • the output grid 843 can output at least a portion of the light guided inside the waveguide 0 in a direction parallel to the axis X in the second region 827.
  • the light guided from the inside of the waveguide (0) may not be transmitted from the first region 825 to the outside of the waveguide (0).
  • the amount of light transmitted from the region 825 to the outside of the waveguide 0 may be insufficient.
  • FIG. 8 the X- axis indicates the direction of the light, and the axis indicates the transmittance.
  • Fig. 1 ( ⁇ and 1A5 are views showing modified examples of the second polarizers 230, 330, 630, and 830 in the wave guide apparatus 100, 300, 600, 800 according to various embodiments.
  • FIGS. 11 and 12 And FIG. 13 are views for explaining changes in characteristics according to deformation of the second polarizers 230, 330, 630, and 830 in the wave guide devices 100, 300, 600, and 800 according to various embodiments.
  • the second polarizers 230, 330, 630, 830 of the waveguide devices 100, 300, 600, 800 are output gratings ( 343, 640, 843), it can be formed non-uniformly. Through this, the intensity of light output from the output gratings 343, 640, 843 can be uniform.
  • the thickness of the second polarizers 230, 330, 630, 830 may be non-uniform, corresponding to the output gratings 343, 640, 843 as shown in FIG. 1. According to an embodiment, The further away from the input gratings 341 and 841, the thickness of the second polarizers 330 and 830 may be thinner. According to another embodiment, as the distance from the light source disposed inside the waveguide 0), the thickness of the second polarizer 630 may be thinner.
  • the charging rate (John 11 ⁇ ⁇ ) of the second polarizer (230, 330, 630, 830) corresponds to the output grid (343, 640, 843) as shown in Fig. 1A5, and is non-uniform.
  • the farther away from the input grids 341 and 841 the lower the charging rate of the second polarizers 330 and 830 may be.
  • it is arranged inside the waveguide 610.
  • the charging rate of the second polarizer 630 may be lower.
  • the second polarizers 230, 330, 630, 830) and the output grids 343, 640, 843 are shown in Fig. When arranged in the structure as shown in Figure 12 (as shown in the second
  • the 330, 630, 830 may have low reflectance for the second polarized light and high transmittance for the second polarized light.
  • the charging rate of the second polarized light 230, 330, 630, 830 may be low.
  • the characteristics of the second polarizer 230, 330, 630, 830 may be weakened, i.e., the lower the charging rate of the second polarizer 230, 330, 630, 830, the lower the second polarizer 230, 330, 630, 830. )
  • the reflectance for the second polarized light may be low, and the transmittance for the second polarized light may be high.
  • a wave guide device 100, 300 according to various embodiments,
  • the input gratings 341 and 841 may have an optimized thickness. To this end, the diffraction characteristics according to the thickness of the input gratings 341 and 841 can be measured, as shown in Fig. 14). Through the input grid (341, the diffraction characteristic corresponding to the highest value)
  • the thickness of 841) can be detected to be approximately 1.1 11111.
  • Waveguide device (100, 300,
  • Fig. 15 is a diagram for explaining the characteristics of the output gratings 343, 640, 843 in the waveguide devices 100, 300, 600, 800 according to various embodiments.
  • the output grids 343, 640, and 843 may have an optimized thickness in the waveguide devices 100, 300, 600, 800 according to various embodiments.
  • 2020/175911 1» (:1 ⁇ 1 (2020/002739 in Fig. 15)
  • the diffraction characteristics according to the thickness of the output grids (343, 640, 843) can be measured.
  • the thickness of the output grating (343, 640, 843) corresponding to the highest value can be detected as approximately 0.36 11111.
  • the output grating (343, 640,) with the optimum thickness of the waveguide device (100, 300, 600, 800) 843), the plane wave incident at 50 o to the output gratings 343, 640, 843 as shown in FIG. 15 can be vertically transmitted by the output gratings 343, 640, 843. .
  • the augmented reality display according to various embodiments provides light related to an image.
  • a light source configured to generate) and a waveguide device (100, 300, 600, 800) for outputting at least a portion of the light.
  • the wave guide device (100, 300, 600, 800), the wave guide (110, 310, 610, 810) for guiding light from the inside, and the wave guide (110, 310, 610, 810) is arranged on the first side (111, 311, 611, 811) and the second side (113, 313, 613, 813) of the It may include a diffraction optical structure (120, 320, 620, 820) that is output to.
  • the diffraction optical structure (120, 320, 620, 820) is disposed on the first surface (111, 311, 611, 811) of the wave guide (110, 310, 610, 810) ,The first polarization structure 121 that transmits the first polarized light in the light to the outside of the wave guide (110, 310, 610, 810), and reflects the second polarized light in the light-mediated light to the inside of the wave guide (110, 310, 610, 810).
  • the second polarization structures 123, 323, 623, and 823 include a first region 325 reflecting the second polarization into the inside of the waveguides 110, 310, 610, and 810. , 625, 825), and second regions 327, 627, 827 outputting at least a portion of the second polarization to the outside of the waveguides 110, 310, 610, 810, and the first regions 325, 625 , 825) Task 2 area (327, 627, 827) can be arranged in a plane parallel to the second surface (113, 313, 613, 813).
  • the second polarization structures 123, 323, 623, 823 are,
  • It may include output grids 343, 640, 843 that are arranged to overlap.
  • the polarizer that is, the second polarizer 230, 330, 630, 830, outputs a part of the second polarization in the second region 327, 627, 827, the output gratings 343, 640, 843).
  • the polarizer that is, the second polarizer 230, 330, 630, 830 is formed to have a first thickness corresponding to the first regions 325, 625, 825, and the second region ( 327, 627, 827) In response to 2020/175911 1»(:1/10 ⁇ 020/002739, it can be formed with a second thickness that is thinner than the first thickness.
  • the diffraction optical structures 320 and 820 may further include input gratings 341 and 841 for inputting light into the inside of the waveguides 310 and 810, and the first polarizing structures 321 and 821 Alternatively, at least one of the second polarizing structures 323 and 823 is provided with input gratings 341 and 841 to pass light through the inside of the wave guides 310 and 810 at least one opening 332 and 832 May include.
  • the light source S emits light from the inside of the waveguide 610.
  • the first polarizing structure 121, 321, 621, 821 and the second polarizing structure 123, 323, 623, 823 can control the light guided by the waveguides 110, 310, 610, and 810.
  • the field of view (F0V) of the augmented reality display can be improved. That is, the first polarization structures 121, 321, 621, 821 and the second polarization structures 123, 323, 623, 823 are guided in the wave guide. Since the light is totally reflected, the loss caused by the transmission of the light guided by the waveguide (1 10 , 310 , 610 , 810) can be blocked.
  • the wave guide (no, 3 6 8W), the viewing angle of the augmented reality display can be improved.
  • at least one of the input grids 341, 841 and the output grids 343, 640, 843 can be used to control the intensity of light.
  • at least one of the augmented reality displays can be made smaller or lighter.

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 향상된 FOV를 갖는 증강현실 디스플레이 및 그의 웨이브 가이드 장치와 회절 광학 구조체는, 증강현실 디스플레이가 영상과 관련된 광을 발생시키는 구성되는 광원 및 광의 적어도 일부를 출력하는 웨이브 가이드 장치를 포함하고, 웨이브 가이드 장치가 내부에서 광을 가이드하는 웨이브 가이드와 웨이브 가이드의 제 1 면과 제 2 면에 배치되는 회절 광학 구조체를 포함하고, 회절 광학 구조체가 웨이브 가이드의 제 1 면에 배치되어, 외부 광 중 제 1 편광을 웨이브 가이드의 외부로 투과하고, 웨이브 가이드 장치의 내부에서 가이드 되는 광 중 제 2 편광을 웨이브 가이드의 내부로 반사하는 제 1 편광 구조체 및 웨이브 가이드의 제 2 면에 배치되어, 제 2 편광의 적어도 일부를 웨이브 가이드의 외부로 출력하는 제 2 편광 구조체를 포함할 수 있다.

Description

2020/175911 1»（：1/10公020/002739 명세서
발명의명칭 :향상된 FOV를갖는증강현실디스플레이및그의 웨이브가이드장치와회절광학구조체 기술분야
[1] 다양한실시예들은향상된 FOV(field of view)증강현실디스플레이및그의 웨이브가이드장치와회절광학구조체에관한것이다.
배경기술
[2] 일반적으로,증강현실 (augmented reality)디스늘레이는사용자의눈에보이는 현실세계에가상영상을오버랩시킨다.증강현실디스플레이는사용자로 하여금,현실세계와가상영상의구분이모호해지도록한다.예를들면, 증강현실디스늘레이는,사용자에착용될수있는 HMD(head mounted display)로 구현될수있다.이러한증강현실디스플레이는웨이브가이드와복수개의회절 격자들을포함할수있다.회절격자들은웨이브가이드에장착되어 ,입력되는 광을회절시킬수있다.이를통해,회절격자들이입력되는광의적어도일부를 출력함으로써,사용자로하여금,입력되는광과관련된영상을관측할수있도록 한다.
발명의상세한설명
기술적과제
[3] 그런데,상기와같은증강현실디스플레이는,시야각 (field of view)이일정수준 이내로제한되는문제점이 있다.이는,증강현실디스플레이의시야각은웨이브 가이드의내부에서광의전반사각도에따라결정되나,광의입사각이임계각 보다작으면광의적어도일부가투과되어손실되기때문이다.따라서,증강현실 디스플레이의시야각을향상시킬수있는방안이요구된다.
과제해결수단
[4] 다양한실시예들에따른증강현실디스플레이의회절광학구조체는,웨이브 가이드의제 1면에배치되어,상기웨이브가이드의내부에서가이드되는광중 제 1편광을상기웨이브가이드의외부로투과하고,상기광중제 2편광을상기 웨이브가이드의내부로반사하는제 1편광구조체,및상기웨이브가이드의제 2면에배치되어 ,상기제 2편광의적어도일부를상기웨이브가이드의외부로 출력하는제 2편광구조체를포함할수있다.
[5] 다양한실시예들에따른증강현실디스플레이의웨이브가이드장치는, 내부에서광을가이드하는웨이브가이드,상기웨이브가이드의제 1면에 배치되어 ,상기광중제 !편광을상기웨이브가이드의외부로투과하고,상기 광중제 2편광을상기웨이브가이드의내부로반사하는제 1편광구조체,및 상기웨이브가이드의제 2면에배치되어,상기제 2편광의적어도일부를상기 웨이브가이드의외부로출력하는제 2편광구조체를포함할수있다. 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739
[6] 다양한실시예들에 따른증강현실디스플레이는,영상과관련된광을
발생시키는구성되는광원,및상기광의 적어도일부를출력하는웨이브가이드 장치를포함하고,상기 웨이브가이드장치는,내부에서상기광을가이드하는 웨이브가이드,상기 웨이브가이드의제 1면에 배치되어,상기광중제 1 편광을상기 웨이브가이드의외부로투과하고,상기광중제 2편광을상기 웨이브가이드의내부로반사하는제 1편광구조체,및상기 웨이브가이드의 제 2면에 배치되어 ,상기 제 2편광의 적어도일부를상기 웨이브가이드의 외부로 출력하는제 2편광구조체를포함할수있다.
발명의효과
[7] 다양한실시예들에 따르면,제 1편광구조체와제 2편광구조체가웨이브 가이드에서 가이드되는광을전반사시킴으로써,증강현실디스플레이의 시야각（加
Figure imgf000004_0001
灰八0이 향상될수있다.즉제 1편광구조체와제 2편광 구조체가특정편광（제 2편광）을갖는웨이브가이드에서가이드되는광을거울 반사（전반사）시키기 때문에,웨이브가이드에서가이드되는광의투과에 따른 손실이차단될수있다.이로인하여,웨이브가이드에 입력되는광의 입사각과 무관하게,증강현실디스플레이의시야각이 향상될수있다.
[8] 반면,임의편광상태를갖는시쓰루 6 11]01¾11）외부영상의제 1편광성분은 제 1편광구조체와제 2편광구조체를왜곡없이투과하기 때문에,사용자는 확장된시야각을갖는증강현실영상과외부영상을동시에관측할수있다. 도면의간단한설명
[9] 도 1은다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치를도시하는도면이다.
[1이 도 2는일실시예에 따른웨이브가이드장치를도시하는도면이다.
[11] 도 3은제 1실시예에따른웨이브가이드장치를도시하는도면이다.
[12] 도 4및도 5는제 1실시예에 따른웨이브가이드장치의특성을설명하기 위한 도면이다.
[13] 도 6은제 2실시예에따른웨이브가이드장치를도시하는도면이다.
[14] 도 7은제 2실시예에따른웨이브가이드장치의특성을설명하기위한
도면이다.
[15] 도 8은제 3실시예에따른웨이브가이드장치를도시하는도면이다.
[16] 도 9는제 3실시예에따른웨이브가이드장치의특성을설명하기위한
도면이다.
[17] 도 및도 1아5는다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치에서 제 2 편광자의 변형 예들을도시하는도면들이다.
[18] 도 11,도 12및도 13은다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치에서 제 2 편광자의 변형에따른특성 변화를설명하기위한도면들이다.
[19] 도 14는다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치에서 입력격자의특성을 설명하기 위한도면이다. [2이 도 15는다양한실시예들에따른웨이브가이드장치에서출력격자의특성을 설명하기위한도면이다.
발명의실시를위한형태
[21] 이하,본문서의다양한실시예들이첨부된도면을참조하여설명된다.
[22] 본문서의다양한실시예들및이에사용된용어들은본문서에기재된기술을 특정한실시형태에대해한정하려는것이아니며,해당실시예의다양한변경, 균등물,및/또는대체물을포함하는것으로이해되어야한다.도면의설명과 관련하여,유사한구성요소에대해서는유사한참조부호가사용될수있다. 단수의표현은문맥상명백하게다르게뜻하지않는한,복수의표현을포함할 수있다.본문서에서, "A또는 B", "A및/또는 B중적어도하나”, "A, B또는 C" 또는” A, B및/또는 C중적어도하나”등의표현은함께나열된항목들의모든 가능한조합을포함할수있다.’’제 1",’’제 2",’’첫째”또는’’둘째”등의표현들은 해당구성요소들을,순서또는중요도에상관없이수식할수있고,한
구성요소를다른구성요소와구분하기위해사용될뿐해당구성요소들을 한정하지않는다.어떤 (예 :제 1)구성요소가다른 (예 :제 2)구성요소에
"(기능적으로또는통신적으로)연결되어”있다거나”접속되어”있다고언급된 때에는,상기어떤구성요소가상기다른구성요소에직접적으로연결되거나, 다른구성요소 (예:제 3구성요소)를통하여연결될수있다.
[23]
[24] 다양한실시예들에따른증강현실 (augmented reality; AR)디스늘레이는
광원 (source; S)와웨이브가이드 (waveguide)장치를포함할수있다.광원은 영상과관련된광을발생시킬수있다.웨이브가이드장치는광원에서발생된 광의적어도일부를출력할수있다.이때웨이브가이드장치는정해진 영역에서광의적어도일부를출력할수있다.이를통해,증강현실
디스플레이의사용자가정해진영역을통하여영상을관측할수있다.
[25]
[26] 도 1은다양한실시예들에따른웨이브가이드장치 (100)를도시하는도면이다. 도 2는일실시예에따른웨이브가이드장치 (100)를도시하는도면이다.
[27] 도 1을참조하면,다양한실시예들에따른웨이브가이드장치 (100)는,웨이브 가이드 (110)와회절광학구조체 (120)를포함할수있다.
[28] 웨이브가이드 (no)는웨이브가이드 (no)의내부에서광을가이드할수있다. 웨이브가이드 (110)는광원 (미도시)에서발생된광을가이드할수있다.웨이브 가이드 (110)는제 1면 (111)과제 2면 (113)을포함할수있다.그리고제 1 면 (111)과제 2면 (113)은웨이브가이드 (110)의두께 (thickness; T)만큼
상호로부터이격될수있다.여기서,제 1면 (111)과제 2면 (113)에수직한 방향으로연장되는축 (X)이정의될수있다.
[29] 회절광학구조체 (120)는웨이브가이드 (110)로부터광의적어도일부를 출력할수있다.이때회절광학구조체 (120)는웨이브가이드 (110)의제 1 면 (111)과제 2면 (113)에배치되어,웨이브가이드 (110)의내부로광을 전반사시킬수있다.그리고회절광학구조체 (120)는웨이브가이드 (110)의 정해진영역에대응하여,웨이브가이드 (110)의외부로광을출력할수있다. 회절광학구조체 (120)는제 1편광구조체 (121)와제 2편광구조체 (123)를 포함할수있다.제 1편광구조체 (121)는웨이브가이드 (110)의제 1면 (111)에 배치되고,제 2편광구조체 (123)는웨이브가이드 (110)의제 2면 (113)에배치될 수있다.제 1편광구조체 (121)와제 2편광구조체 (123)는축 (X)을따라웨이브 가이드 (no)를사이에두고,상호의맞은편에배치될수있다.일실시예에 따르면,회절광학구조체 (120)는,도 2에도시된바와같이제 1편광
구조체 (121)와제 2편광구조체 (123)를포함할수있다.
[3이 제 1편광구조체 (121)는제 1편광자 (220)를포함할수있다.제 1편광자 (220)는 웨이브가이드 (110)의제 1면 (111)에배치될수있다.제 1편광자 (220)는제 1 편광을투과시키고,제 2편광을반사시킬수있다.예를들면,제 1편광자 (220)는 와이어그리드편광자 (wire grid polarizer; WGP)를포함할수있다.
[31] 제 2편광구조체 (123)는제 2편광자 (230)와적어도하나의회절격자 (240)를 포함할수있다.제 2편광자 (230)는웨이브가이드 (no)의제 2면 (113)에배치될 수있다.제 2편광자 (230)는제 2편광을반사시키고,제 2편광의적어도일부를 투과시킬수있다.예를들면,제 2편광자 (230)는와이어그리드편광자 (WGP)를 포함할수있다.회절격자 (240)는제 2편광자 (230)의적어도일부에적층될수 있다.회절격자 (225)는축 (X)을따라,제 2편광자 (230)의적어도일부에중첩될 수있다.예를들면,회절격자 (240)는 chevron격자를포함할수있다.여기서, chevron격자는광의세기조절특성을갖는다.한편, chevron격자는특정파장 영역에반응하는파장선택적특성을가지나,이를극복하기위해복수개의 레이어들로적층되도록설계될수있다.회절격자 (240)는입력격자또는출력 격자중적어도어느하나를포함할수있다.입력격자는광원으로부터발생된 광을웨이브가이드 (no)의내부로입력할수있다.출력격자는제 2
편광자 (230)를통해투과된제 2편광의적어도일부를출력할수있다.
[32]
[33] 도 3은제 1실시예에따른웨이브가이드장치 (예 :도 1및도 2의웨이브
가이드장치 (100))(300)를도시하는도면이다.도 4및도 5는제 1실시예에따른 웨이브가이드장치 (300)의특성을설명하기위한도면이다.
[34] 도 3을참조하면,제 1실시예에따른웨이브가이드장치 (300)는,웨이브
가이드 (예:도 1및도 2의웨이브가이드 (no))(3io)와회절광학구조체 (예;도 1 및도 2의회절광학구조체 (120))(320)를포함할수있다.
[35] 웨이브가이드 (3W)는웨이브가이드 (310)의내부에서광을가이드할수있다. 웨이브가이드 (3 W)는광원 (S)에서발생된광을가이드할수있다.웨이브 가이드 (310)는제 1면 (예:도 1및도 2의제 1면 (111))(311)과제 2면 (예:도 1및 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 도 2의제 2면 (113))(313)을포함할수있다.그리고제 1면 (311)과제 2면 (313)은 웨이브가이드 (310)의두께 (刀만큼상호로부터이격될수있다.여기서,제 1 면 (311)과제 2면 (313)에수직한방향으로연장되는축 (X)이정의될수있다.
[36] 회절광학구조체 (320)는웨이브가이드 (자 0)에서가이드되는광의적어도 일부를출력할수있다.이때회절광학구조체 (320)는웨이브가이드 (310)의제 1면 (311)과제 2면 (313)에배치되어,웨이브가이드 (310)의내부로광을 전반사시킬수있다.그리고회절광학구조체 (320)는웨이브가이드 (310)의 정해진영역에대응하여,웨이브가이드 (310)의외부로광을출력할수있다. 회절광학구조체 (320)는제 1편광구조체 (예:도 1및도 2의제 1편광 구조체 (121))(321)와제 2편광구조체 (예:도 1및도 2의제 2편광
구조체 (123))(323)를포함할수있다.제 1편광구조체 (321)와제 2편광 구조체 (323)는축 (X)을따라웨이브가이드 (310)를사이에두고,상호의맞은 편에배치될수있다.
[37] 제 1편광구조체 (321)는제 1편광자 (예:도 2의제 1편광자 (220))(322)를
포함할수있다.제 1편광자 (322)는웨이브가이드 (310)의제 1면 (311)에배치될 수있다.예를들면,제 1편광자 (322)는와이어그리드편광자 (\¥0 를포함할수 있다.제 1편광자 (322)는웨이브가이드 (310)의외부에서입사하는광의제 1 편광을웨이브가이드 (자 0)를통해외부로투과시킬수있다.그리고제 1 편광자 (322)는웨이브가이드 (310)의내부에서가이드되는광중제 2편광을 웨이브가이드 (자 0)의내부로반사시킬수있다.
[38] 제 2편광구조체 (323)는제 1영역 (325)과제 2영역 (327)으로구분될수있다. 제 1영역 (325)과제 2영역 (327)은축 (X)을따라,제 2면 (313)에평행한평면에 배치될수있다.제 2편광구조체 (323)는제 2편광자 (예:도 2의제 2
편광자 (230))(330),입력격자 (예:도 2의회절격자 (240))(341)및출력격자 (예:도 2의회절격자 (240))(343)를포함할수있다.
[39] 제 2편광자 (330)는웨이브가이드 (310)의제 2면 (313)에배치될수있다.제 2 편광자 (330)는제 1영역 (325)과제 2영역 (327)에걸쳐배치될수있다.제 2 편광자 (330)는웨이브가이드 (310)의내부에서가이드되는광중제 2편광을 웨이브가이드 (자 0)의내부로반사시킬수있다.
[4이 이때제 2편광자 (330)는웨이브가이드 (자 0)의외부에서입사하는광의제 1 편광을웨이브가이드 (자 0)를통해외부로투과시킬수있다.
[41] 그리고제 2편광자 (330)는웨이브가이드 (310)의내부에서가이드되는광중 제 2편광의적어도일부를웨이브가이드 (310)의외부로투과시킬수있다.예를 들면,제 2편광자 (330)는와이어그리드편광자
Figure imgf000007_0001
포함할수있다.즉제 2 편광자 (330)는제 1영역 (325)에서제 2편광을웨이브가이드 (310)의내부로 반사시키고,제 2영역 (327)에서제 2편광의적어도일부를투과시킬수있다. 이를위해,제 2편광자 (330)는제 1영역 (325)에대응하여제 1두께로형성되고, 제 2영역 (327)에대응하여제 2두께로형성되며 ,제 2두께가제 1두께보다 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 얇을수있다.여기서,제 2편광자 (330)는적어도하나의개구부 (332)를
포함하며,개구부 (332)를통해웨이브가이드 (310)의일부가노출될수있다.
[42] 입력격자 (341)는제 1영역 (325)에배치될수있다.이때입력격자 (341)는제 2 편광자 (330)의개구부 (332)에대응하여,배치될수있다.일예로,입력
격자 (341)는개구부 (332)의내측에삽입될수있다.다른예로,입력격자 (341)는 축 (X)을따라,개구부 (332)에중첩되도록배치될수있다.입력격자 (341)는 웨이브가이드 (자 0)의내부로광을입력할수있다.이를위해,입력격자 (341)는 광원 )으로부터입력되는광을회절시킬수있다.이때입력격자 (341)는제 2 편광자 (330)의개구부 (332)에대향하여,광원 )으로부터입력되는광을 회절시킬수있다.
[43] 출력격자 (343)는제 2영역 (327)에배치될수있다.출력격자 (343)는축 (X)을 따라,제 2영역 (327)에서제 2편광자 (330)에중첩되도록배치될수있다.이때 출력격자 (343)는제 2영역 (327)에서제 2편광자 (330)에적층될수있다.출력 격자 (343)는웨이브가이드 (310)의내부에서가이드되는광중제 2편광의 적어도일부를웨이브가이드 (자 0)의외부로출력할수있다.이를위해,출력 격자 (343)는제 2영역 (327)에서제 2편광자 (330)를통해투과된제 2편광의 적어도일부를회절시킬수있다.이때출력격자 (343)는광원 )으로부터입력 격자 (341)로입력되는광의방향과평행한방향으로제 2편광의적어도일부를 줄력할수있다.
[44] 제 1실시예에따르면,입력격자 (341)가광원 )으로부터입력되는광을
웨이브가이드 (자 0)로입력할수있다.입력격자 (341)는제 2편광자 (330)의 개구부 (332)를통하여,광원 (¾으로부터입력되는광을웨이브가이드 (310)로 입력할수있다.이를통해,웨이브가이드 (자 0)가웨이브가이드 (310)의 내부에서입력격자 (341)를통해입력되는광을가이드할수있다.제 1 편광자 (322)와제 2편광자 (330)가,도 4에도시된바와같이웨이브
가이드 (자 0)의내부에서가이드되는광을반사시킬수있다.여기서,제 1 편광자 (322)와제 2편광자 (330)는제 2편광을반사시킬수있다.
[45] 웨이브가이드장치 (310)에서광의세기분포를측정한결과에따르면,도 5의 知)에도시된바와같이제 1편광자 (322)와제 2편광자 (330)가웨이브
가이드 (자 0)의내부에서가이드되는광을전반사시킬수있다.여기서,제 1 편광자 (322)와제 2편광자 (330)는제 2편광을전반사시킬수있다.예를들면, X 축의값이 0이고 2축의값이 0인위치에서,입력격자 (341)가축 (X)에평행한 방향으로,광원 )으로부터입력되는광을웨이브가이드 (자 0)로입력할수있다. 그리고：¾죽의값이 1 11111내지 5 11111에해당하는영역에서,제 1편광자 (322)와제 2편광자 (330)가웨이브가이드 (자 0)의내부에서가이드되는광을전반사시킬수 있다.이때웨이브가이드 (자 0)의내부에서가이드되는광은웨이브
가이드 (자 0)의외부로투과되지않을수있다.예를들면,도 5의 (비에도시된 바와같이,웨이브가이드 (자 0)의외부로투과되는광의양은,대략 0.02 %로 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 미비할수있다.여기서,도 5의 )에서, X축은광의방향을나타내고, 축은 투과율을나타낼수있다.
[46]
[47] 도 6은제 2실시예에따른웨이브가이드장치 (예 :도 1및도 2의웨이브
가이드장치 (100))(600)를도시하는도면이다.도 7은제 2실시예에따른웨이브 가이드장치 (600)의특성을설명하기위한도면이다.
[48] 도 6을참조하면,제 2실시예에따른웨이브가이드장치 (600)는,웨이브
가이드 (예:도 1및도 2의웨이브가이드 ( 0))(610)및회절광학구조체 (예;도 1 및도 2의회절광학구조체 (120))(620)를포함할수있다.
[49] 웨이브가이드 ( 0)는웨이브가이드 (610)의내부에서광을가이드할수있다. 웨이브가이드 ( 0)는광원 (幻에서발생된광을가이드할수있다.이때 광원 )이웨이브가이드 ( 0)의내부에배치될수있다.웨이브가이드 ( 0)는 제 1면 (예 :도 1및도 2의제 1면 (111)X611)과제 2면 (예 :도 1및도 2의제 2 면 (113))(613)을포함할수있다.그리고제 1면 (611)과제 2면 (613)은웨이브 가이드 (610)의두께 (刀만큼상호로부터이격될수있다.여기서,제 1면 (611)과 제 2면 (613)에수직한방향으로연장되는축 (X)이정의될수있다.
[5이 회절광학구조체 (620)는웨이브가이드 (610)로부터광의적어도일부를
출력할수있다.이때회절광학구조체 (620)는웨이브가이드 (610)의제 1 면 (611)과제 2면 (613)에배치되어,웨이브가이드 (610)의내부로광을
전반사시킬수있다.그리고회절광학구조체 (620)는웨이브가이드 (610)의 정해진영역에대응하여,웨이브가이드 (610)의외부로광을출력할수있다. 회절광학구조체 (620)는제 1편광구조체 (예:도 1및도 2의제 1편광
구조체 (121))(621)와제 2편광구조체 (예:도 1및도 2의제 2편광
구조체 (123))(623)를포함할수있다.제 1편광구조체 (621)와제 2편광 구조체 (623)는축 (X)을따라웨이브가이드 (610)를사이에두고,상호의맞은 편에배치될수있다.
[51] 제 1편광구조체 (621)는제 1편광자 (예:도 2의제 1편광자 (220))(622)를
포함할수있다.제 1편광자 (622)는웨이브가이드 (610)의제 1면 (611)에배치될 수있다.예를들면,제 1편광자 (622)는와이어그리드편광자 (\¥0 를포함할수 있다.제 1편광자 (622)는웨이브가이드 (310)의외부에서입사하는
시쓰루 ( £加·아¾11)광의제 1편광을웨이브가이드 (610)의외부로투과시킬수 있다.그리고제 1편광자 (622)는웨이브가이드 (610)의내부에서가이드되는광 중제 2편광을웨이브가이드 ( 0)의내부로반사시킬수있다.
[52] 제 2편광구조체 (623)는제 1영역 (625)과제 2영역 (627)으로구분될수있다. 제 1영역 (625)과제 2영역 (627)은축 (X)을따라,제 2면 (613)에평행한평면에 배치될수있다.제 2편광구조체 (623)는제 2편광자 (예:도 2의제 2
편광자 (230))(630)및출력격자 (예:도 2의회절격자 (240))(640)를포함할수 있다. 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739
[53] 제 2편광자 (630)는웨이브가이드 (610)의제 2면 (613)에배치될수있다.제 2 편광자 (630)는제 1영역 (625)과제 2영역 (627)에걸쳐배치될수있다.제 2 편광자 (630)는웨이브가이드 (610)의내부에서가이드되는광중제 2편광을 웨이브가이드 (610)의내부로반사시킬수있다.이때제 2편광자 (630)는웨이브 가이드 ( 0)의외부에서입사하는시쓰루 (86라11]'01¾11)광의제 1편광을웨이브 가이드 (610)의외부로투과시킬수있다.그리고제 2편광자 (630)는웨이브 가이드 ( 0)의내부에서가이드되는광중제 2편광의적어도일부를웨이브 가이드 ( 0)의외부로투과시킬수있다.예를들면,제 2편광자 (630)는와이어 그리드편광자 (\¥0 를포함할수있다.즉제 2편광자 (630)는제 1
영역 (625)에서제 2편광을웨이브가이드 ( 0)의내부로반사시키고,제 2 영역 (627)에서제 2편광의적어도일부를투과시킬수있다.이를위해 ,제 2 편광자 (630)는제 1영역 (625)에대응하여제 1두께로형성되고,제 2 영역 (627)에대응하여제 2두께로형성되며 ,제 2두께가제 1두께보다얇을수 있다.
[54] 출력격자 (640)는제 2영역 (627)에배치될수있다.출력격자 (640)는축 (X)을 따라,제 2영역 (627)에서제 2편광자 (630)에중첩되도록배치될수있다.이때 출력격자 (640)는제 2영역 (627)에서제 2편광자 (630)에적층될수있다.출력 격자 (640)는웨이브가이드 (610)의내부에서가이드되는광중제 2편광의 적어도일부를웨이브가이드 ( 0)의외부로출력할수있다.이를위해,출력 격자 (640)는제 2영역 (627)에서제 2편광자 (630)를통해투과된제 2편광의 적어도일부를회절시킬수있다.
[55] 제 2실시예에따르면,광원 )이웨이브가이드 ( 0)의내부에서광을
발생시킬수있다.이를통해,광원 (¾이웨이브가이드 (610)의내부로광을 입력할수있다.웨이브가이드 ( 0)가웨이브가이드 ( 0)의내부에서 광원 )으로부터입력되는광을가이드할수있다.제 1편광자 (622)와제 2 편광자 (630)가,도 6에도시된바와같이웨이브가이드 (자 0)의내부에서 가이드되는광을반사시킬수있다.여기서,제 1편광자 (622)와제 2
편광자 (630)는제 2편광을반사시킬수있다.이를통해 ,광원 (¾에서발생된 광이모두출력격자 (640)에도달할수있다.
[56] 웨이브가이드장치 (610)에서광의세기분포를측정한결과에따르면,도 7의 知)에도시된바와같이제 1편광자 (622)와제 2편광자 (630)가웨이브
가이드 ( 0)의내부에서가이드되는광을전반사시킬수있다.여기서,제 1 편광자 (622)와제 2편광자 (630)는제 2편광을전반사시킬수있다.예를들면, X 축의값이 - 20 11111이고 2축의값이 0인위치에서,광원 )에서발생된광이 웨이브가이드 (자 0)로입력될수있다.그리고 2축의값이 - 0.15 11111내지 0.15 11111에해당하는영역에서,제 1편광자 (622)와제 2편광자 (630)가웨이브 가이드 ( 0)의내부에서가이드되는광을전반사시킬수있다.아울러,출력 격자 (640)가웨이브가이드 (610)의내부에서가이드되는광의적어도일부를제 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739
2영역 (627)에서축 (X)에평행한방향으로출력할수있다.이때웨이브
가이드 ( 0)의내부에서가이드되는광은제 1영역 (625)에서웨이브
가이드 ( 0)의외부로투과되지않을수있다.예를들면,도 7의 (비에도시된 바와같이,제 1영역 (625)에서웨이브가이드 ( 0)의외부로투과되는광의양은, 미비할수있다.여기서,도 7의 )에서, X축은광의방향을나타내고, 축은 투과율을나타낼수있다.
[57]
[58] 도 8은제 3실시예에따른웨이브가이드장치 (예 :도 1및도 2의웨이브
가이드장치 (100))(800)를도시하는도면이다.도 9는제 3실시예에따른웨이브 가이드장치 (800)의특성을설명하기위한도면이다.
[59] 도 8을참조하면,제 3실시예에따른웨이브가이드장치 (800)는,웨이브
가이드 (예:도 1및도 2의웨이브가이드 ( 0))(810)와회절광학구조체 (예;도 1 및도 2의회절광학구조체 (120))(820)를포함할수있다.
[6이 웨이브가이드 ( 0)는웨이브가이드 (810)의내부에서광을가이드할수있다. 웨이브가이드 ( 0)는광원 (幻에서발생된광을가이드할수있다.웨이브 가이드 (810)는제 1면 (예:도 1및도 2의제 1면 (111))(811)과제 2면 (예:도 1및 도 2의제 2면 (113))(813)을포함할수있다.그리고제 1면 (811)과제 2면 (813)은 웨이브가이드 (810)의두께 (刀만큼상호로부터이격될수있다.여기서,제 1 면 (811)과제 2면 (813)에수직한방향으로연장되는축 (X)이정의될수있다.
[61] 회절광학구조체 (820)는웨이브가이드 (810)에서가이드되는광의적어도
일부를출력할수있다.이때회절광학구조체 (820)는웨이브가이드 (810)의제 1면 (811)과제 2면 (813)에배치되어,웨이브가이드 (810)의내부로광을 전반사시킬수있다.그리고회절광학구조체 (820)는웨이브가이드 (810)의 정해진영역에대응하여,웨이브가이드 (810)의외부로광을출력할수있다. 회절광학구조체 (820)는제 1편광구조체 (예:도 1및도 2의제 1편광
구조체 (121))(821)와제 2편광구조체 (예:도 1및도 2의제 2편광
구조체 (123))(823)를포함할수있다.제 1편광구조체 (821)와제 2편광
구조체 (823)는축 (X)을따라웨이브가이드 (810)를사이에두고,상호의맞은 편에배치될수있다.
[62] 제 1편광구조체 (821)는제 1편광자 (예:도 2의제 1편광자 (220))(822)및입력 격자 (예 :도 2의회절격자 (240))(841)를포함할수있다.
[63] 제 1편광자 (822)는웨이브가이드 (810)의제 1면 (811)에배치될수있다.예를 들면,제 1편광자 (822)는와이어그리드편광자 (\¥0 를포함할수있다.제 1 편광자 (822)는웨이브가이드 (810)의내부에서가이드되는광중제 1편광을 웨이브가이드 ( 0)의외부로투과시킬수있다.그리고제 1편광자 (822)는 웨이브가이드 (자 0)의내부에서가이드되는광중제 2편광을웨이브
가이드 ( 0)의내부로반사시킬수있다.여기서,제 1편광자 (822)는적어도 하나의개구부 (832)를포함하며,개구부 (832)를통해웨이브가이드 (810)의 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 일부가노줄될수있다.
[64] 입력격자 (841)는제 1편광자 (822)의개구부 (832)에대응하여,배치될수있다. 일예로,입력격자 (841)는개구부 (832)의내측에삽입될수있다.다른예로,입력 격자 (841)는축 (X)을따라,개구부 (832)에중첩되도록배치될수있다.입력 격자 (841)는웨이브가이드 ( 0)의내부로광을입력할수있다.이를위해,입력 격자 (841)는광원 (¾으로부터입력되는광을회절시킬수있다.이때입력 격자 (841)는제 1편광자 (822)의개구부 (832)에대향하여 ,광원 )으로부터 입력되는광을회절시킬수있다.
[65] 제 2편광구조체 (823)는제 1영역 (825)과제 2영역 (827)으로구분될수있다. 제 1영역 (825)과제 2영역 (827)은축 (X)을따라,제 2면 (813)에평행한평면에 배치될수있다.제 2편광구조체 (823)는제 2편광자 (예:도 2의제 2
편광자 (230))(830)및출력격자 (예:도 2의회절격자 (240))(843)를포함할수 있다.
[66] 제 2편광자 (830)는웨이브가이드 (810)의제 2면 (813)에배치될수있다.제 2 편광자 (830)는제 1영역 (825)과제 2영역 (827)에걸쳐배치될수있다.제 2 편광자 (830)는웨이브가이드 (810)의내부에서가이드되는광중제 2편광을 웨이브가이드 (810)의내부로반사시킬수있다.이때제 2편광자 (830)는웨이브 가이드 ( 0)의내부에서가이드되는광중제 1편광을웨이브가이드 ( 0)의 외부로투과시킬수있다.그리고제 2편광자 (830)는웨이브가이드 (810)의 내부에서가이드되는광중제 2편광의적어도일부를웨이브가이드 (810)의 외부로투과시킬수있다.예를들면,제 2편광자 (830)는와이어그리드 편광자 (\¥0 를포함할수있다.즉제 2편광자 (830)는제 1영역 (825)에서제 2 편광을웨이브가이드 ( 0)의내부로반사시키고,제 2영역 (827)에서제 2 편광의적어도일부를투과시킬수있다.이를위해,제 2편광자 (830)는제 1 영역 (825)에대응하여제 1두께로형성되고,제 2영역 (827)에대응하여제 2 두께로형성되며 ,제 2두께가제 1두께보다얇을수있다.
[67] 출력격자 (843)는제 2영역 (827)에배치될수있다.출력격자 (843)는축 (X)을 따라,제 2영역 (827)에서제 2편광자 (830)에중첩되도록배치될수있다.이때 출력격자 (843)는제 2영역 (827)에서제 2편광자 (830)에적층될수있다.출력 격자 (843)는웨이브가이드 (810)의내부에서가이드되는광중제 2편광의 적어도일부를웨이브가이드 ( 0)의외부로출력할수있다.이를위해,출력 격자 (843)는제 2영역 (827)에서제 2편광자 (830)를통해투과된제 2편광의 적어도일부를회절시킬수있다.이때출력격자 (843)는광원 )으로부터입력 격자 (841)로입력되는광의방향과평행한방향으로제 2편광의적어도일부를 줄력할수있다.
[68] 제 3실시예에따르면,입력격자 (841)가광원 으로부터입력되는광을
웨이브가이드 ( 0)로입력할수있다.입력격자 (841)는제 1편광자 (822)의 개구부 (832)를통하여,광원 (¾으로부터입력되는광을웨이브가이드 (810)로 2020/175911 1»（：1/10公020/002739 입력할수있다.이를통해,웨이브가이드 ( 0)가,도 8에도시된바와같이 웨이브가이드 ( 0)의 내부에서 입력 격자 (841)를통해 입력되는광을가이드할 수있다.이를통해,입력 격자 (841)를통해 입력되는광이모두출력격자 (843)에 도달할수있다.
웨이브가이드장치 (810)에서 광의세기분포를측정한결과에따르면,도 9의 知)에도시된바와같이 입력격자 (841)를통해 입력되는광이출력 격자 (843)를 통해줄력될수있다.
[70] 예를들면, X축의값이 0이고 2축의 값이 0인위치에서,입력격자 (841)가
축 (X)에평행한방향으로,광원 )으로부터 입력되는광을웨이브가이드 ( 0)로 입력할수있다.그리고 축의값이 0내지 8000■에해당하는영역에서 , 광원 )으로부터 입력되는광이 웨이브가이드 ( 0)의내부에서 가이드될수 있다.아울러,출력 격자 (843)가웨이브가이드 ( 0)의 내부에서가이드되는광의 적어도일부를제 2영역 (827)에서축 (X)에 평행한방향으로출력할수있다.이 때 웨이브가이드 ( 0)의내부에서 가이드되는광은제 1영역 (825)에서 웨이브 가이드 ( 0)의외부로투과되지 않을수있다.예를들면,도 9의 (비에도시된 바와같이,제 1영역 (825)에서 웨이브가이드 ( 0)의 외부로투과되는광의 양은, 미비할수있다.여기서,도 8의 (비에서, X축은광의방향을나타내고, 축은 투과율을나타낼수있다. 도 1(切및도 1아5는다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)에서 제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의 변형 예들을도시하는도면들이다.도 11,도 12및도 13은다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)에서 제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의 변형에 따른특성 변화를설명하기 위한도면들이다.
스 ]]
21
[77 77 6931] 도 및도 1아5를참조하면,다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)의 제 2편광자 (230, 330, 630, 830)는출력 격자 (343, 640, 843)에 대응하여,비균일하게 형성될수있다.이를통해,출력 격자 (343, 640, 843)에서 출력되는광의세기가균일할수있다.
일예로,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의두께가,도 1 에도시된바와같이 출력 격자 (343, 640, 843)에 대응하여,비균일할수있다.일실시예에 따르면, 입력 격자 (341, 841)로부터 멀수록,제 2편광자 (330, 830)의두께가얇을수있다. 다른실시예에따르면,웨이브가이드 ( 0)의 내부에 배치되는광원 )으로부터 멀수록,제 2편광자 (630)의두께가얇을수있다.제 2편광자 (230, 330, 630,
830)와출력격자 (343, 640, 843)가도 11의如에도시된바와같은구조로 배치되는경우,도 11의 (비에도시된바와같이제 2편광자 (230, 330, 630, 830)와 출력 격자 (343, 640, 843)의 각도가 0ᄋ일때,출력 격자 (343, 640, 843)로부터광이 출력될수있다.도 11의 (비에도시된바에따르면,제 2편광자 (230, 330, 630,
830)의두께가두꺼울수록,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의투과율이낮을수 2020/175911 1»（：1/10公020/002739 있다.
다른예로,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의충전율 (요11 ^ ·)이,도 1아5에 도시된바와같이출력격자 (343, 640, 843)에 대응하여,비균일할수있다.일 실시예에 따르면,입력격자 (341, 841)로부터멀수록,제 2편광자 (330, 830)의 충전율이낮을수있다.다른실시예에 따르면,웨이브가이드 (610)의내부에 배치되는광원 (¾으로부터멀수록,제 2편광자 (630)의충전율이낮을수있다.제 2편광자 (230, 330, 630, 830)와출력격자 (343, 640, 843)가도 12의如에도시된 바와같은구조로배치되는경우,도 12의 (비에도시된바와같이 제 2
편광자 (230, 330, 630, 830)와출력 격자 (343, 640, 843)의각도가 0ᄋ일때,출력 격자 (343, 640, 843)로부터광이출력될수있다.도 12의 (비에도시된바에 따르면,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의두께가일정할때,제 2편광자 (230,
330, 630, 830)의충전율이높을수록,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의투과율이 낮을수있다.
[76] 다양한실시예들에 따르면,도 13에도시된바와같이,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의두께가얇을수록,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의특성이 약화될수 있다.즉제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의두께가얇을수록,제 2편광자 (230,
330, 630, 830)에서 제 2편광에 대한반사율이낮고,제 2편광에 대한투과율이 높을수있다.이와마찬가지로,도시되지는않았으나,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의충전율이낮을수록,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의특성이 약화될수 있다.즉제 2편광자 (230, 330, 630, 830)의충전율이낮을수록,제 2편광자 (230, 330, 630, 830)에서 제 2편광에 대한반사율이낮고,제 2편광에 대한투과율이 높을수있다.
[78] 도 14는다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 800)에서 입력
2 011
7 779 751 격자 (341, 841)의특성을설명하기위한도면이다.
도 14를참조하면,다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300,
800)에서 입력격자 (341, 841)가최적화된두께를가질수있다.이를위해,도 14의知)에도시된바와같이 입력 격자 (341, 841)의두께에 따른회절특성이 측정될수있다.이를통해,회절특성이 최고치에해당하는입력격자 (341,
841)의두께가,대략 1.1 11111로검출될수있다.웨이브가이드장치 (100, 300,
800)가최적화된두께를갖는입력 격자 (341, 841)를구비함에 따라,도 14의 (비에 도시된바와같이 입력격자 (341, 841)로수직하게 입사된평면파가입력 격자 (341, 841)에의해 45ᄋ로꺾일수있다. 도 15는다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)에서 출력 격자 (343, 640, 843)의특성을설명하기 위한도면이다.
도 15를참조하면,다양한실시예들에 따른웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)에서출력격자 (343, 640, 843)가최적화된두께를가질수있다.이를위해, 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 도 15의知)에도시된바와같이출력격자 (343, 640, 843)의두께에따른회절 특성이측정될수있다.이를통해 ,회절특성이최고치에 해당하는출력 격자 (343, 640, 843)의두께가,대략 0.36 11111로검출될수있다.웨이브가이드 장치 (100, 300, 600, 800)가최적화된두께를갖는출력격자 (343, 640, 843)를 구비함에 따라,도 15의 (비에도시된바와같이출력 격자 (343, 640, 843)로 50ᄋ로 입사된평면파가출력 격자 (343, 640, 843)에 의해수직하게투과될수있다.
[83]
[84]
[85] *다양한실시예들에 따른증강현실디스플레이는,영상과관련된광을
발생시키는구성되는광원 )및광의 적어도일부를출력하는웨이브가이드 장치 (100, 300, 600, 800)를포함할수있다.
[86] 다양한실시예들에 따르면,웨이브가이드장치 (100, 300, 600, 800)는,내부에서 광을가이드하는웨이브가이드 (110, 310, 610, 810),및웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의 제 1면 (111, 311, 611, 811)과제 2면 (113, 313, 613, 813)에 배치되어, 광중적어도일부를웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의 외부로출력하는회절 광학구조체 (120, 320, 620, 820)를포함할수있다.
[87] 다양한실시예들에 따르면,회절광학구조체 (120, 320, 620, 820)는,웨이브 가이드 (110, 310, 610, 810)의제 1면 (111, 311, 611, 811)에 배치되어,광중제 1 편광을웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의외부로투과하고,광중제 2편광을 웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의 내부로반사하는제 1편광구조체 (121, 321, 621, 821),및웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의 제 2면 (113, 313, 613, 813)에 배치되어,제 2편광의 적어도일부를웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의외부로 출력하는제 2편광구조체 (123, 323, 623, 823)를포함할수있다.
[88] 다양한실시예들에 따르면,제 2편광구조체 (123, 323, 623, 823)는,제 2편광을 웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의 내부로반사하는제 1영역 (325, 625, 825),및 제 2편광의 적어도일부를웨이브가이드 (110, 310, 610, 810)의외부로출력하는 제 2영역 (327, 627, 827)으로구분되며 ,제 1영역 (325, 625, 825)과제 2영역 (327, 627, 827)은제 2면 (113, 313, 613, 813)에평행한평면에 배치될수있다.
[89] 다양한실시예들에 따르면,제 2편광구조체 (123, 323, 623, 823)는,제 1
영역 (325, 625, 825)과제 2영역 (327, 627, 827)에 걸쳐 배치되는편광자,즉제 2 편광자 (230, 330, 630, 830),및제 2면 (113, 313, 613, 813)에수직한축을따라,제 2영역 (327, 627, 827)에서 편광자,즉제 2편광자 (230, 330, 630, 830)에
중첩되도록배치되는출력 격자 (343, 640, 843)를포함할수있다.
[9이 다양한실시예들에 따르면,편광자,즉제 2편광자 (230, 330, 630, 830)는,제 2 영역 (327, 627, 827)에서제 2편광의 일부를출력 격자 (343, 640, 843)에 대향하여 투과시킬수있다.
[91] 다양한실시예들에 따르면,편광자,즉제 2편광자 (230, 330, 630, 830)는,제 1 영역 (325, 625, 825)에 대응하여 제 1두께로형성되고,제 2영역 (327, 627, 827)에 2020/175911 1»（：1/10公020/002739 대응하여제 1두께보다얇은제 2두께로형성될수있다.
일실시예에따르면,회절광학구조체(320, 820)는웨이브가이드(310, 810)의 내부로광을입력하는입력격자(341, 841)를더포함할수있으며,제 1편광 구조체(321, 821)또는제 2편광구조체(323, 823)중적어도어느하나는,입력 격자(341, 841)가배치되어 ,광을웨이브가이드(310, 810)의내부로통과시키는 적어도하나의개구부(332, 832)를포함할수있다.
[93] 다른실시예에따르면,광원(S)이웨이브가이드(610)의내부에서광을
발생시킬수있다. 다양한실시예들에따르면,제 1편광구조체(121, 321, 621, 821)와제 2편광 구조체(123, 323, 623, 823)가웨이브가이드(110, 310, 610, 810)에서가이드되는 광을전반사시킴으로써 ,증강현실디스플레이의시야각(field of view; F0V)이 향상될수있다.즉제 1편광구조체(121, 321, 621, 821)와제 2편광구조체(123, 323,623, 823)가웨이브가이드에서가이드되는광을전반사시키기때문에, 웨이브가이드 ( 1 10, 310, 610, 810)에서가이드되는광의투과에따른손실이 차단될수있다.이로인하여,웨이브가이드 (no, 3 6
Figure imgf000016_0001
8W)에입력되는광의 입사각과무관하게,증강현실디스플레이의시야각이향상될수있다.아울러, 입력격자(341, 841)또는출력격자(343, 640, 843)중적어도어느하나를광의 세기조절특성을갖는 chevron격자로형성함으로써 ,증강현실디스플레이의 소형화또는경량화중적어도어느하나를구현할수있다.
[96]
본문서의다양한실시예들에관해설명되었으나,본문서의다양한 실시예들의범위에서벗어나지않는한도내에서여러가지변형이가능하다.
]] 그러므로,본문서의다양한실시예들의범위는설명된실시예에국한되어
999 924751 정해져서는아니되며후술하는특허청구의범위뿐만아니라이특허청구의 범위와균등한것들에의해정해져야한다.

Claims

2020/175911 1»（：1/10公020/002739 청구범위
[청구항 1] 증강현실디스플레이의회절광학구조체에 있어서,
웨이브가이드의제 1면에배치되어,외부광중제 1편광을상기웨이브 가이드의외부로투과하고상기웨이브가이드의내부에서가이드되는 제 2편광을상기웨이브가이드의내부로반사하는제 1편광구조체;및 상기웨이브가이드의제 2면에배치되어,상기제 2편광의적어도 일부를상기웨이브가이드의외부로출력하는제 2편광구조체를 포함하는회절광학구조체.
[청구항 2] 제 1항에 있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 2편광을상기웨이브가이드의내부로반사하는제 1영역;및 상기제 2편광의적어도일부를상기웨이브가이드의외부로출력하는 제 2영역으로구분되고,
상기제 1영역과제 2영역은상기제 2면에평행한평면에배치되는 회절광학구조체.
[청구항 3] 제 2항에 있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 1영역과제 2영역에걸쳐배치되는편광자;및
상기제 2면에수직한축을따라,상기제 2영역에서상기편광자에 중첩되도록배치되는줄력격자를포함하는회절광학구조체.
[청구항 4] 제 3항에 있어서 ,상기편광자는,
상기제 2영역에서상기제 2편광의일부를상기출력격자에대향하여 투과시키는회절광학구조체 .
[청구항 5] 제 3항에 있어서 ,상기편광자는,
상기제 1영역에대응하여제 1두께로형성되고,
상기제 2영역에대응하여상기제 1두께보다얇은제 2두께로 형성되는회절광학구조체.
[청구항 6] 제 1항에 있어서,
광원이상기웨이브가이드의내부에서광을발생시키는회절광학 구조체.
[청구항 7] 제 1항에 있어서,
상기웨이브가이드의내부로광을입력하는입력격자를더포함하는 회절광학구조체.
[청구항 8] 제 7항에 있어서 ,상기제 1편광구조체또는제 2편광구조체중적어도 어느하나는,
상기입력격자가배치되어,상기광을상기웨이브가이드의내부로 통과시키는적어도하나의개구부를포함하는회절광학구조체 .
[청구항 9] 증강현실디스플레이의웨이브가이드장치에 있어서,
내부에서광을가이드하는웨이브가이드; 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 상기웨이브가이드의제 1면에배치되어,외부광중제 1편광을상기 웨이브가이드의외부로투과하고,상기광중제 2편광을상기웨이브 가이드의내부로반사하는제 1편광구조체;및
상기웨이브가이드의제 2면에배치되어,상기외부광중제 1편광을 상기웨이브가이드의외부로투과하고,상기제 2편광의적어도일부를 상기웨이브가이드의외부로출력하는제 2편광구조체를포함하는 웨이브가이드장치.
[청구항 10] 제 9항에 있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 2편광을상기웨이브가이드의내부로반사하는제 1영역;및 상기제 2편광의적어도일부를상기웨이브가이드의외부로출력하는 제 2영역으로구분되고,
상기제 1영역과제 2영역은상기제 2면에평행한평면에배치되는 웨이브가이드장치.
[청구항 11] 제 10항에 있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 1영역과제 2영역에걸쳐배치되는편광자;및 상기제 2면에수직한축을따라,상기제 2영역에서상기편광자에 중첩되도록배치되는출력격자를포함하는웨이브가이드장치 .
[청구항 12] 제 11항에 있어서 ,상기편광자는,
상기제 2영역에서상기제 2편광의적어도일부를상기출력격자에 대향하여투과시키는웨이브가이드장치 .
[청구항 13] 제 11항에 있어서 ,상기편광자는,
상기제 1영역에대응하여제 1두께로형성되고,
상기제 2영역에대응하여상기제 1두께보다얇은제 2두께로 형성되는웨이브가이드장치 .
[청구항 14] 제 9항에 있어서 ,
상기웨이브가이드의내부에서광을발생시키는광원을더포함하는 웨이브가이드장치.
[청구항 15] 제 9항에 있어서 ,
상기웨이브가이드의내부로광을입력하는입력격자를더포함하는 웨이브가이드장치.
[청구항 16] 제 15항에 있어서,상기제 1편광구조체또는제 2편광구조체중
적어도어느하나는,
상기입력격자가배치되어,상기광을상기웨이브가이드의내부로 통과시키는적어도하나의개구부를포함하는웨이브가이드장치 .
[청구항 17] 증강현실디스플레이에있어서,
영상과관련된광을발생시키는구성되는광원;및
상기광의적어도일부를출력하는웨이브가이드장치를포함하고, 상기웨이브가이드장치는, 2020/175911 1»（：1^1{2020/002739 내부에서상기광을가이드하는웨이브가이드;
상기웨이브가이드의제 1면에배치되어,상기광중제 1편광을상기 웨이브가이드의외부로투과하고,상기광중제 2편광을상기웨이브 가이드의내부로반사하는제 1편광구조체;및
상기웨이브가이드의제 2면에배치되어,상기제 2편광의적어도 일부를상기웨이브가이드의외부로출력하는제 2편광구조체를 포함하는증강현실디스플레이.
［청구항 18］ 제 17항에있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 2편광을상기웨이브가이드의내부로반사하는제 1영역;및 상기제 2편광의적어도일부를상기웨이브가이드의외부로출력하는 제 2영역으로구분되고,
상기제 1영역과제 2영역은상기제 2면에평행한평면에배치되는 증강현실디스플레이.
［청구항 19］ 제 18항에있어서,상기제 2편광구조체는,
상기제 1영역과제 2영역에걸쳐배치되는편광자;및 상기제 2면에수직한축을따라,상기제 2영역에서상기편광자에 중첩되도록배치되는출력격자를포함하는증강현실디스플레이 .
［청구항 2이 제 18항에있어서 ,상기편광자는,
상기제 1영역에대응하여제 1두께로형성되고,
상기제 2영역에대응하여상기제 1두께보다얇은제 2두께로 형성되며,
상기제 2영역에서상기제 2편광의일부를상기출력격자에대향하여 투과시키는증강현실디스플레이 .
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