WO2023113135A1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2023113135A1
WO2023113135A1 PCT/KR2022/011147 KR2022011147W WO2023113135A1 WO 2023113135 A1 WO2023113135 A1 WO 2023113135A1 KR 2022011147 W KR2022011147 W KR 2022011147W WO 2023113135 A1 WO2023113135 A1 WO 2023113135A1
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WO
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optical mirror
image
display device
opb
distance
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/011147
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English (en)
French (fr)
Inventor
류형숙
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/10—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images using integral imaging methods
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly, to a display device capable of improving a viewing angle for displaying a floating image.
  • a floating display device is a device that displays a floating image using an optical mirror.
  • Prior Document 1 Korean Registered Patent No. 10-0219602 (hereinafter referred to as Prior Document 1) relates to a stereoscopic image display switch, and discloses displaying a floating image using a reflector.
  • Prior Document 2 Korean Registered Patent No. 10-0697343 (hereinafter referred to as Prior Document 2) relates to a multi-view projection device and an image reproduction device using the same, and discloses displaying a floating image using two concave mirrors.
  • An object of the present invention is to provide a display device capable of improving a viewing angle for displaying a floating image.
  • Another object of the present invention is to provide a display device capable of reducing its size to display a floating image.
  • Another object of the present invention is to provide a display device capable of increasing the size of a floating image.
  • Another object of the present invention is to provide a display device capable of increasing the size of a floating image by using an optical mirror of a preform.
  • Another object of the present invention is to provide a display device capable of generating a floating image by synthesizing a plurality of images.
  • Another object of the present invention is to provide a display device capable of outputting an optimized floating image according to the type of external device.
  • a display device for achieving the above object includes a case in which an opening is formed; a first optical mirror disposed on a first side within the case; a second optical mirror disposed on a second side within the case and disposed below the first optical mirror; and an image display unit disposed on a third side of the case and having a plurality of surfaces for outputting images, wherein the images output from the plurality of surfaces are reflected by the first optical mirror and the second optical mirror. It is characterized in that it is synthesized and displayed in the space between the aperture and the observer.
  • the images output from the plurality of surfaces are characterized in that they are floating images synthesized and output while floating at a predetermined height from the opening of the case.
  • the plurality of surfaces include a first display and a second display, a first image is output on the first display, a second image is output on the second display, and the first image and The second image is synthesized in a space floating at a predetermined height from the opening to form a floating image.
  • the first image output from the first display is an image reflecting perspective
  • the second image output from the second display is an image representing the background of the first image
  • the case is characterized in that at least one of the size and type of the case is changed according to the type of the image display unit.
  • the image display unit is characterized in that it includes at least one of an object, a multiple display having a plurality of surfaces, and a single display having one surface.
  • the size of the case is characterized in that the larger the size of the image display unit is formed.
  • a height from the opening through which the images output from the plurality of surfaces are output is increased in proportion to a distance between the first optical mirror and the second optical mirror.
  • a height from the opening through which the images output from the plurality of surfaces are output is based on a change in curvature of the first optical mirror and the second optical mirror, and the height of the first optical mirror and the first optical mirror. It is characterized in that even if the distance of the two optical mirrors is the same, it is higher.
  • a third distance between the second optical mirror and the image display unit for outputting the images output from the plurality of surfaces at a predetermined height from the aperture is a distance between the first optical mirror and the second optical mirror. It is characterized in that it is proportional to the first distance.
  • the third distance may be reduced compared to the same first distance based on a change in curvature of the first optical mirror and the second optical mirror.
  • the display device is characterized in that it is provided in at least one of vehicles and home appliances.
  • the type of the image display unit is characterized in that it is determined based on at least one of a vehicle and home appliances in which the display device is mounted.
  • a new display device capable of outputting a three-dimensional image in the air by generating a plurality of images as floating images.
  • an optimized size and an optimized floating image can be provided according to an external device to which a display device is applied.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating an appearance of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1b is a side view of the display device of Figure 1a.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating light paths in the first optical mirror and the second optical mirror of FIG. 1A.
  • FIG. 1D is a diagram illustrating various examples of floating images displayed on the display device of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a view showing the appearance of a display device related to the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • FIG. 4B is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • FIG. 5B is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • 6A to 6B are diagrams showing various examples of display devices related to the present invention.
  • 6C is a diagram referenced for description of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A to 15D are diagrams referred to in the description of FIG. 1A.
  • FIG. 16 is an example of an internal block diagram of the display device of FIG. 1A.
  • 17 and 18 are conceptual diagrams for explaining a floating image when an image display unit outputting a plurality of surfaces is provided.
  • 19 is a conceptual diagram for explaining that the size of a case varies according to the type and size of an image display unit.
  • 20 and 21 are graphs for explaining a relationship between a distance between mirrors, a floating height, and a distance between an object and a mirror.
  • 22, 23, 24, 25, and 26 are conceptual views for explaining embodiments in which a display device according to an embodiment of the present invention is applied to an external device.
  • FIG. 1A is a view showing the appearance of a display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a side view of the display device of FIG. 1A.
  • a display device 100 is a device that displays a floating image IM for an observer 10 .
  • the floating image IM may not be displayed on a display panel or the like, but may be an image displayed in the air using internal optical mirrors OPa and OPb.
  • the display device 100 includes a case CSE in which an opening OPN is formed, a first optical mirror OPb disposed on a first side of the case CSE, A second optical mirror OPa disposed on a second side of the case CSE and disposed under the first optical mirror OPb is provided.
  • a curved surface is formed on the first optical mirror OPb in the display device 100 according to an embodiment of the present invention, and the residual, which is the difference between the curved surface of the first optical mirror OPb and a parabolic surface, is It is formed asymmetrically at both ends of the mirror OPb. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM). In addition, the size of the display device 100 can be reduced.
  • the first optical mirror OPb is disposed to face the article OBJ disposed in the case CSE, and the distance between the second optical mirror OPa and the article OBJ is the first optical mirror ( It is preferably smaller than the distance between OPb) and the object OBJ. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • a curved surface is formed on the second optical mirror OPa in the display device 100 according to an embodiment of the present invention, and a second residual, which is a difference between the curved surface of the second optical mirror OPa and the second parabolic surface, It is formed asymmetrically at both ends of the second optical mirror OPa. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 . In addition, it is possible to increase the size of the floating image IM. In particular, the size of the floating image IM can be increased by using the optical mirror OPa of the preform.
  • the first optical mirror OPb is disposed to face the article OBJ disposed in the case CSE, and the distance between the second optical mirror OPa and the article OBJ is the first optical mirror ( It is preferably smaller than the distance between OPb) and the object OBJ. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the size of the second optical mirror OPa disposed below the case CSE is larger than the size of the first optical mirror OPb disposed above the case CSE. do. Accordingly, the second optical mirror OPa can stably reflect the light from the first optical mirror OPb in the direction of the opening OPN.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating an optical path PATHa in the first and second optical mirrors of FIG. 1A.
  • the light from the object OBJ is reflected by the first optical mirror OPb, and the light from the first optical mirror OPb is reflected by the second optical mirror OPa to form an opening OPN.
  • the light from the first optical mirror OPb is reflected by the second optical mirror OPa to form an opening OPN.
  • IM floating image
  • FIG. 1D is a diagram illustrating various examples of floating images displayed on the display device of FIG. 1A.
  • the light from the object OBJ is reflected by the first optical mirror OPb and is reflected from the first optical mirror OPb.
  • the light of may be reflected by the second optical mirror OPa and pass through the opening OPN.
  • the floating image IM is displayed in the first space P1 between the opening OPN and the observer 10 .
  • the position of the object OBJ is at the second position Pb higher than the first position Pa
  • the light from the object OBJ is reflected by the first optical mirror OPb
  • Light from the optical mirror OPb is reflected by the second optical mirror OPa and may pass through the opening OPN.
  • the floating image IM is displayed in the second space P2 between the aperture OPN and the observer 10 .
  • the second space P2 is closer to the observer 10 than the first space P1.
  • the distance d2 between the first space P1 and the second space P2 is larger than the distance d1 between the first position Pa and the second position Pb.
  • the second space P2 when the second position Pb is located in the upper direction at a constant distance d1 from the first position Pa, the second space P2 has a constant distance d2 compared to the first space P1. ), and may be formed inclined at a predetermined angle.
  • the curved surfaces of the first optical mirror OPb and the second optical mirror OPa are formed in a freeform form rather than a parabola. Since it is formed, it is possible to adjust the angle of the floating image according to the position of the object OBJ.
  • the position of the floating image IM increases in the direction of the observer 10 between the opening OPN and the observer 10. closer, and the angle of the floating image IM is more inclined toward the observer 10.
  • the angle of the floating image IM changes and becomes more inclined toward the observer 10 . Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM).
  • the curvature of the curved surface GRb of the first optical mirror OPb is plural. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the curvature of the curved surface of the second optical mirror OPa is plural. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the distance between the first optical mirror OPb and the opening OPN is smaller than the distance between the second optical mirror OPa and the opening OPN. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • FIG. 2 is a view showing the appearance of a display device related to the present invention.
  • the display device 100x related to the present invention may include two concave mirrors OPax and OPbx having symmetrical parabolic optical surfaces.
  • the floating image IMx is shown by the two concave mirrors OPax and OPbx having symmetrical parabolic optical surfaces, since the curved surfaces of the two concave mirrors OPax and OPbx correspond to a parabola, the object OBJx As the size of ) increases, the size of the two concave mirrors OPax and OPbx must increase, and consequently, the size of the display device 100x must increase.
  • the curved surfaces of the first optical mirror OPb and the second optical mirror OPa in the display device 100 have a preform shape rather than a paraboloid.
  • the curved surface of the first optical mirror OPb or the second optical mirror OPa may be formed as a free-form curved surface such as a Zernike polynomial or an xy polynomial. Accordingly, it is possible to reduce a magnification difference or distortion of the floating image.
  • the residual which is the difference between the curved surface and the parabolic surface of the optical mirror in the display device 100, is formed asymmetrically. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM). In addition, the size of the display device 100 can be reduced.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • the display device 100x of FIG. 3A includes an upper concave mirror OPbx and a lower concave mirror OPax, and the upper concave mirror OPbx and the lower concave mirror OPax have a parabolic plane.
  • the floating image IMXa may be displayed on L2x around the upper concave mirror OPbx.
  • the object OBJx may be closer than the floating image IMXa.
  • FIG. 3A illustrates the floating image IMXa.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • the display device 100 of FIG. 3B includes a first optical mirror OPb and a second optical mirror OPa, and the first optical mirror OPb and the second optical mirror OPa are , may have a curved surface of a preform other than a paraboloid.
  • the floating image IMa may be closer than the object OBJ. Accordingly, it is possible to implement a large-sized floating image IMa compared to FIG. 3A.
  • FIG. 3B illustrates the floating image IMa.
  • FIG. 3B in the case of using a preform optical mirror, it is possible to realize a display device 100 having a smaller size than the display device 100x of FIG. 3A.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 3A is greater than the height of the display device 100 of FIG. 3B
  • the diameter of the second optical mirror OPa of is smaller.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 3A may be 560 mm
  • the diameter of the second optical mirror OPa of the display device 100 of FIG. 3B may be 480 mm.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • the display device 100x of FIG. 4A is similar to the display device 100x of FIG. 3A, but has a smaller size than the display device 100x of FIG. 3A.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 4A may be 370 mm.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • the display device 100b of FIG. 4B is similar to the display device 100 of FIG. 3B, but has a smaller size than the display device 100b of FIG. 4A.
  • the diameter of the second optical mirror OPa of the display device 100b of FIG. 4B may be 350 mm.
  • FIG. 4B when using a preform optical mirror, it is possible to implement a display device 100b having a smaller size than the display device 100x of FIG. 4A.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 4A is greater than the display device 100b of FIG. 4B.
  • the diameter of the second optical mirror OPa of is smaller.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 2 .
  • the display device 100x of FIG. 5A is similar to the display device 100x of FIG. 3A, but has a smaller size than the display device 100x of FIG. 3A.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 5A may be 400 mm.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating another example of a floating image by the display device of FIG. 1A.
  • the display device 100c of FIG. 5B is similar to the display device 100 of FIG. 3B, but has a smaller size than the display device 100c of FIG. 5A.
  • the diameter of the second optical mirror OPa of the display device 100c of FIG. 5B may be 380 mm.
  • the diameter of the lower concave mirror OPax of the display device 100x of FIG. 5A is higher than the display device 100c of FIG. 5B.
  • the diameter of the second optical mirror OPa of is smaller.
  • the display device 100x of FIG. 5A has limitations on the size of the object OBJx due to size restrictions, etc., but according to the display device 100c of FIG. 5B, FIG. 5A It is possible to display a floating image using an object (OBJ) of a larger size than the above.
  • OBJ object
  • 6A to 6B are diagrams showing various examples of display devices related to the present invention.
  • the display device 100xa of FIG. 6A includes two concave mirrors formed with paraboloids, and the diameter of the lower concave mirror may be approximately 1370 mm or less.
  • the display device 100xb of FIG. 6B includes two concave mirrors formed with paraboloids, and the diameter of the lower concave mirror may be approximately 1600 mm or less.
  • the display device 100xb of FIG. 6B has a larger size than that of FIG. 6A, and has a disadvantage in that the output light is blocked in the Arx area near the upper concave mirror.
  • 6C is a diagram referenced for description of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the display device 100 of FIG. 6C includes a first optical mirror OPb and a second optical mirror OPa having curved surfaces of a preform rather than a parabolic surface.
  • the diameter of the second optical mirror OPa may be approximately 1230 mm or less.
  • the size of the display device 100 can be reduced because the diameter size can be remarkably reduced.
  • FIG. 7A to 15D are diagrams referred to in the description of FIG. 1A.
  • FIG. 7A is a diagram showing the curved surface of the first optical mirror OPb and the curved surface of the second optical mirror OPa of the display device 100 of FIG. 1A in detail.
  • the curved surface of the first optical mirror OPb and the curved surface of the second optical mirror OPa may be curved surfaces of a preform rather than a parabolic surface.
  • the curved surface of the first optical mirror OPb and the curved surface of the second optical mirror OPa may be formed as free-form curved surfaces such as Zernike polynomial or xy polynomial.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining the residual GRc, which is a difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 7B illustrates the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb.
  • the observer 10 or the opening OPN may be located in the left direction of the horizontal axis of FIG. 7B (a).
  • FIG. 7B is a diagram showing the residual GRc, which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb.
  • the observer 10 or the opening OPN may be located in the left direction of the horizontal axis of FIG. 7B (b).
  • both ends of the horizontal axis in FIG. 7B (b) may correspond to both ends of the first optical mirror OPb.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb. .
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb of the first optical mirror OPb and the parabolic surface GRa, moves from the center of the residual GRc at the lowest level toward both ends of the first optical mirror OPb. It is preferable that (GRc) is larger and that the residual (GRc) at the second end is larger than the residual (GRc) at the first end among both ends.
  • the first end of the first optical mirror OPb corresponds to the left end of FIG. 7B(b), and the second end of the first optical mirror OPb corresponds to the right end of FIG. 7B(b).
  • the residual GRc at the second end farther from the opening OPN is preferably larger than the residual GRc at the first end close to the opening OPN. do.
  • the first end close to the opening OPN corresponds to the left end in (b) of FIG. 7B
  • the second end farther from the opening OPN corresponds to the right end in (b) of FIG. 7B.
  • the first end of the first optical mirror OPb is centered at the center of the residual GRc, which is the lowest level of the residual GRc.
  • the ratio of the first distance b between them is less than 0.5, the first optical mirror OPb is too concave from the center to the second end, and approaches a parabolic shape. Therefore, the usable area of the second optical mirror OPa of the departure light beam on the upper surface of the 3D object OBJ is narrowed, thereby causing image reduction.
  • the first end of the first optical mirror OPb is centered at the center of the residual GRc, which is the lowest level of the residual GRc.
  • the ratio of the first distance b between them is greater than 0.65, the center of the first optical mirror OPb is too concave from the aperture OPN and approaches a parabolic shape. Therefore, the usable area of the second optical mirror OPa of the departure light beam on the upper surface of the 3D object OBJ is narrowed, thereby causing image reduction.
  • the distance a between the first end and the second end of the first optical mirror OPb is compared to the curved surface GRb of the first optical mirror OPb.
  • the ratio of the first distance b, which is the distance between the first end of the first optical mirror OPb and the center of the residual GRc, which is the lowest level of the residual GRc is from 0.5 to 0.5. It is preferably 0.65. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the curved surface GRb of the first optical mirror OPb may be flat compared to the parabolic surface GRa. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • FIGS. 7A and 7B the curved surface of the first optical mirror OPb has been described, and these contents can be applied to the curved surface of the second optical mirror OPa as it is.
  • a curved surface is formed on the second optical mirror OPa, and the second residual GRc, which is the difference between the curved surface of the second optical mirror OPa and the second parabolic surface GRa, is It is formed asymmetrically at both ends. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the second residual GRc which is the difference between the curved surface of the second optical mirror OPa and the second paraboloid GRa, extends from the center of the second residual GRc, which is the lowest level, to both ends of the second optical mirror OPa. It is preferable that the second residual GRc gradually increases, but the residual GRc at the fourth end is greater than the residual GRc at the third end among both ends. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the residual GRc at the fourth end farther from the opening OPN is preferably larger than the residual GRc at the third end close to the opening OPN. do. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the first end of the second optical mirror OPa is centered at the center of the residual GRc, which is the lowest level of the residual GRc.
  • the ratio of the first distance b between them is less than 0.5, the second optical mirror OPa is too flat from the center to the fourth end, and becomes close to a parabolic shape. Accordingly, a part of the departure light beam from the upper surface of the 3D object OBJ is cut by the first optical mirror OPb, and the usable area is narrowed, resulting in reduction of the image.
  • the first end of the second optical mirror OPa is centered at the center of the residual GRc, which is the lowest level of the residual GRc.
  • the ratio of the first distance b between them is greater than 0.65, the center of the second optical mirror OPa from the aperture OPN is too flat, resulting in a parabolic shape. Accordingly, a part of the departure light beam from the upper surface of the 3D object OBJ is cut by the first optical mirror OPb, and the usable area is narrowed, resulting in reduction of the image.
  • the distance a between the third end and the fourth end of the second optical mirror OPa is compared with the curved surface of the second optical mirror OPa and the second end.
  • the ratio of the second distance b, which is the distance between the third end of the second optical mirror OPa from the center of the second residual GRc, which is the lowest level of the second residual GRc, which is the difference between the two paraboloids GRa, is , preferably from 0.5 to 0.65. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • the curved surface of the second optical mirror OPa may be concave compared to the parabolic surface GRa. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM) and reduce the size of the display device 100 .
  • 8A is a diagram illustrating examples of various first optical mirrors OPb having a ratio of a first distance b to a distance a of 0.5 to 0.65.
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) in Example 1 (Exa1) is 0.57
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) in Example 2 (Exa2) is 0.56
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 3 (Exa3) is 0.53
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 4 (Exa4) is 0.57
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 5 (Exa5) is 0.55
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 6 (Exa6) is 0.62
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) in Example 7 (Exa7) may be 0.60.
  • the viewing angle can be improved when displaying the floating image IM, and the size of the display device 100 can be reduced.
  • FIG. 8B is a diagram illustrating examples of various second optical mirrors OPa having a ratio of a first distance b to a distance a of 0.5 to 0.65.
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 1 (Exb1) is 0.58
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 2 (Exb2) is 0.60
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 3 (Exb3) is 0.60
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 4 (Exb4) is 0.58
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 5 (Exb5) is 0.52
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) of Example 6 (Exb6) is 0.57
  • the ratio of the first distance (b) to the distance (a) in Example 7 (Exb7) may be 0.64.
  • the viewing angle can be improved when displaying the floating image IM, and the size of the display device 100 can be reduced.
  • the absolute value of the ratio of the curvature of the first optical mirror OPb to the curvature of the second optical mirror OPa is less than 0.75, the size of the floating image becomes too small, and A departing ray is partially cut off in the direction of the observer 910 toward the first optical mirror OPb, making it difficult to implement a floating image.
  • the absolute value of the ratio of the curvature of the first optical mirror OPb to the curvature of the second optical mirror OPa is preferably 0.75 to 1.25. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM). In addition, the size of the display device 100 can be reduced.
  • 8C is a diagram illustrating various examples of absolute values of the ratio of the curvature of the first optical mirror OPb to the curvature of the second optical mirror OPa.
  • the ratio of the curvature of the first optical mirror OPb to the curvature of the second optical mirror OPa of Example 1 is -1.26
  • the second optical mirror of Example 2 The curvature of the first optical mirror OPb compared to the curvature of OPa is -1.10
  • the curvature of the first optical mirror OPb compared to the curvature of the second optical mirror OPa in Example 3 is - 1.12
  • the curvature of the first optical mirror OPb compared to the curvature of the second optical mirror OPa of Example 4 (Ext4) is -0.89
  • the curvature of the second optical mirror OPa of Example 5 Example 5
  • the ratio of the curvature to the curvature of the first optical mirror OPb is -0.90
  • the curvature of the first optical mirror OPb to the curvature of the second optical mirror OPa in Example 6 is -0.74.
  • FIG. 9A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 1 (EXa1) of FIG. 8A
  • FIG. 9A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 1 (EXb1) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 9B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 1 (EXa1) of FIG. 8A
  • FIG. 9B(B) corresponds to Example 1 (EXb1) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 9C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 1 (EXa1) of FIG. 8A
  • FIG. 9C(B) shows a residual shape of Example 1 (EXa1) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb1) is shown.
  • 9D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 1 (EXa1) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb1) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • the second residual which is the difference between the curved surface of the second optical mirror OPa and the second paraboloid, is asymmetrically formed at both ends of the second optical mirror OPa. Accordingly, it is possible to improve the viewing angle when displaying the floating image (IM). In addition, the size of the display device 100 can be reduced.
  • FIG. 10A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 2 (EXa2) of FIG. 8A
  • FIG. 10A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 2 (EXb2) of FIG. 8B 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 10B (a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 2 (EXa2) of FIG. 8A
  • FIG. 10B (B) corresponds to Example 2 (EXb2) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 10C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 2 (EXa2) of FIG. 8A
  • FIG. 10C(B) shows a residual shape of Example 2 (EXa2) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb2) is shown.
  • 10D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 2 (EXa2) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb2) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 11A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 3 (EXa3) of FIG. 8A
  • FIG. 11A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 3 (EXb3) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 11B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 3 (EXa3) of FIG. 8A, and FIG. 11B(B) corresponds to Example 3 (EXb3) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 11C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 3 (EXa3) of FIG. 8A
  • FIG. 11C(B) shows a residual shape of Example 3 (EXa3) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb3) is shown.
  • 11D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 3 (EXa3) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb3) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 12A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 4 (EXa4) of FIG. 8A
  • FIG. 12A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 4 (EXb4) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 12B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 4 (EXa4) of FIG. 8A
  • FIG. 12B(B) corresponds to Example 4 (EXb4) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 12C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 4 (EXa4) of FIG. 8A
  • FIG. 12C(B) shows a residual shape of Example 4 (EXa4) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb4) is shown.
  • FIG. 12D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 4 (EXa4) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb4) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 13A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 5 (EXa5) of FIG. 8A
  • FIG. 13A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 5 (EXb5) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 13B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 5 (EXa5) of FIG. 8A
  • FIG. 13B(B) corresponds to Example 5 (EXb5) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 13C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 5 (EXa5) of FIG. 8A
  • FIG. 13C(B) shows a residual shape of Example 5 (EXa5) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb5) is shown.
  • 13D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 5 (EXa5) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb5) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 14A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 6 (EXa6) of FIG. 8A
  • FIG. 14A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 6 (EXb6) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 14B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 6 (EXa6) of FIG. 8A
  • FIG. 14B(B) corresponds to Example 6 (EXb6) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 14C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 6 (EXa6) of FIG. 8A
  • FIG. 14C(B) shows a residual shape of Example 6 (EXa6) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb6) is shown.
  • 14D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 6 (EXa6) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb6) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 15A(a) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 7 (EXa7) of FIG. 8A
  • FIG. 15A(B) shows a first optical mirror OPb corresponding to Example 7 (EXb7) of FIG. 8B
  • 2 shows the optical mirror OPa.
  • FIG. 15B(a) shows a curved surface of the first optical mirror OPb corresponding to Example 7 (EXa7) of FIG. 8A
  • FIG. 15B(B) corresponds to Example 7 (EXb7) of FIG. 8B It shows the curved surface of the second optical mirror OPa.
  • FIG. 15C(a) shows a residual shape of the first optical mirror OPb corresponding to Example 7 (EXa7) of FIG. 8A
  • FIG. 15C(B) shows a residual shape of Example 7 (EXa7) of FIG.
  • the residual shape of the second optical mirror OPa corresponding to EXb7) is shown.
  • 15D(a) shows a residual graph of the first optical mirror OPb corresponding to Example 7 (EXa7) of FIG. 8A, and FIG. A residual graph of the second optical mirror OPa corresponding to EXb7) is shown.
  • the residual GRc which is the difference between the curved surface GRb and the parabolic surface GRa of the first optical mirror OPb, is asymmetrically formed at both ends of the first optical mirror OPb.
  • FIG. 16 is an example of an internal block diagram of the display device of FIG. 1A.
  • a display device 100 includes a memory 120, a controller 170, a communication module 160, an image display unit 185, an optical unit 210, and a power supply unit. (190) and the like.
  • the optical unit 210 may include the above-described first optical mirror OPb and second optical mirror OPa.
  • the image display unit 185 may include various display panels such as LCD, OLED, and LED, and may display a predetermined image through the display panel.
  • the optical unit 210 may form a predetermined image displayed on the image display unit 185 in the air.
  • the memory 120 may store programs for processing and control of the controller 170, or may perform a function for temporarily storing input or output data (eg, still images, moving images, etc.). .
  • the communication module 135 serves as an interface with all external devices or networks that are wired or wirelessly connected to the display device 100 .
  • the communication module 135 can receive data or images from these external devices or receive power and transmit them to each component inside the display device 100, and allow the data inside the display device 100 to be transmitted to the external device.
  • the communication module 135 may receive a radio signal from an adjacent mobile terminal (not shown).
  • the radio signal may include various types of data such as a voice call signal, a video call signal, text data, or video data.
  • the communication module 135 may include a short-distance communication module (not shown).
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, Near Field Communication (NFC), and the like may be used as short-range communication technologies.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Near Field Communication
  • the controller 170 may perform overall control operations of the display device 100 . Specifically, the operation of each unit within the display device 100 may be controlled.
  • the controller 170 may control a video image stored in the memory 120 or a video image received from an external device through the communication module 135 to be output as an output image.
  • the controller 170 may control the image display unit 185 to output a predetermined image.
  • R, G, and B signals corresponding to video images to be displayed may be output to the image display unit 185 .
  • the image display unit 185 can display a predetermined image.
  • the power supply unit 190 may receive external power or internal power under the control of the controller 170 and supply power necessary for the operation of each component.
  • the power supply 190 supplies corresponding power throughout the display device 100 .
  • power is supplied to the control unit 170, which can be implemented in the form of a system on chip (SOC), the image display unit 185 for displaying images, and an audio output unit (not shown) for outputting audio.
  • SOC system on chip
  • the image display unit 185 for displaying images
  • an audio output unit (not shown) for outputting audio.
  • 17 and 18 are conceptual diagrams for explaining a floating image when an image display unit outputting a plurality of surfaces is provided.
  • a display device includes a case CSE in which an opening OPN is formed, a first optical mirror OPb disposed on a first side of the case CSE, a second optical mirror OPa disposed on a second side within the case CSE and disposed under the first optical mirror OPb, disposed on a third side within the case, and outputting an image;
  • An image display unit 1700 having a surface may be included.
  • the image display unit 1700 may be the image display unit 185 described above.
  • the image display unit 1700 may be disposed in the position of the object OBJ described above.
  • the image display unit 1700 may include a plurality of surfaces 1710 and 1720, and each of the plurality of surfaces 1710 and 1720 may mean an output surface independently or dependently outputting an image.
  • the images 1730 and 1740 output from the plurality of surfaces may be reflected by the first optical mirror OPb and the second optical mirror OPa and synthesized and displayed in a space between the opening OPN and the observer. .
  • the images 1730 and 1740 output from the plurality of surfaces 1710 and 1720 are floating at a predetermined height d2 from the opening OPN of the case CSE. may be synthesized to generate (form) a floating image (IM).
  • the plurality of surfaces may include a first display 1710 and a second display 7120 .
  • a first image 1730 may be output on the first display 1710 .
  • a second image 1740 may be output on the second display 1720 .
  • the first image 1730 and the second image 1740 may be synthesized in a space floating by a predetermined height d2 from the opening OPN to form a floating image 1800 .
  • the first image 1730 output from the first display 1710 is an image in which perspective is reflected
  • the second image 1740 output from the second display 1720 is the first image 1730 It may be an image representing the background of
  • the display device of the present invention can implement a 3D image by using two display surfaces in the Mirage, and in terms of hardware, a volume is floated to form a sense of physical depth, and in terms of software, a sense of perspective is created.
  • a sense of psychological depth can be formed through the reflected video production technology.
  • the display device of the present invention has an effect that there is no decrease in resolution or decrease in brightness (luminance) compared to the case of using a general display.
  • 19 is a conceptual diagram for explaining that the size of a case varies according to the type and size of an image display unit.
  • At least one of the size and type of the case CSE may vary according to the type of the image display unit (or object).
  • the image display unit may include at least one of a solid object, a multiple display having a plurality of surfaces, and a single display having one surface.
  • the size of the case may be formed larger as the size of the image display unit increases.
  • the floating height at which the floating image is displayed may have a first height (eg, 80 mm), and the size of the video display unit is greater than the first size.
  • the floating height at which the floating image is displayed may have a second height (eg, 50 mm) lower than the first height.
  • the floating height may mean a height at which a floating image is output from an opening.
  • Prototypes 1 and 2 the type of case may vary depending on the type of image display unit (whether it is an object or a display).
  • the case when the type of the video display unit is a first type (eg, object), the case has the first type, and when the type of the video display unit is the second type (eg, multiple display), the case may have a second form different from the first form.
  • first type eg, object
  • second type e.g, multiple display
  • 20 and 21 are graphs for explaining a relationship between a distance between mirrors, a floating height, and a distance between an object and a mirror.
  • the first distance d1 is the distance between the first optical mirror OPb and the second optical mirror OPa
  • the second distance (d1) is the height at which the floating image 1800 is output from the opening.
  • d2) the distance from the object to the mirror (the second optical mirror OPa) is defined as the third distance d3.
  • the height (second distance) d2 from the opening through which the images output from the plurality of surfaces are output is the distance between the first optical mirror and the second optical mirror ( The first distance) may be increased in proportion to (d1).
  • the third distance d3 between the second optical mirror and the image display unit for outputting the images output from the plurality of surfaces at a predetermined height from the aperture is It may be proportional to the first distance d1 between the first optical mirror and the second optical mirror.
  • the height (second distance) d2 from the opening through which the images output from the plurality of surfaces are output is the distance between the first optical mirror and the second optical mirror. Based on the variable curvature, the distance (first distance) d1 between the first optical mirror and the second optical mirror may be higher even if it is the same.
  • the height d2 from the opening can be formed higher through the optimized curvature of the mirrors.
  • the third distance (the distance from the object to the mirror) is the same as the first optical mirror based on the change in curvature of the first optical mirror and the second optical mirror. It can be reduced compared to the distance (the same inter-mirror interval d1).
  • the third distance d3 from the object to the mirror is reduced through the optimized curvature of the mirrors, so that the floating height d2 is maintained while the case
  • the size of (specifically, the horizontal or vertical width corresponding to the distance from the object to the mirror) can be reduced.
  • 22, 23, 24, 25, and 26 are conceptual views for explaining embodiments in which a display device according to an embodiment of the present invention is applied to an external device.
  • the display device of the present invention may be provided (or mounted) in at least one of vehicles and home appliances.
  • the type of the image display unit 1700 may be determined based on at least one of a vehicle and home appliances equipped with a display device.
  • the display device is provided (or mounted) on a part of the vehicle to output a brand image (or trademark, emblem) of the vehicle as a floating image or a media image. 2200c may be output as a floating image.
  • a display device may use an object or multiple displays as an image display unit, and multiple displays may be used to output the media image 2200c.
  • the display device may be provided in a speaker and output a wave image 2300a in which sound output is shaped as an image as a floating image.
  • a single display may be used as the image display unit.
  • the display device is provided in the speaker and outputs a floating image 2300b suitable for the music genre or floats an image 2300c to give an effect as if a character lives inside the speaker. It can be output as a video. At this time, an object or multiple displays may be used as the image display unit.
  • the display device may be provided in an air purifier, and in this case, an image 2400a whose color changes according to an air cleaning state may be output as a floating image.
  • an image 2400a whose color changes according to an air cleaning state may be output as a floating image.
  • a single display may be used as the image display unit.
  • the display device may be provided in a humidifier, and in this case, an animation image 2400b in which the water level rises when the humidifier is filled with water may be output as a floating image.
  • the image display unit may use an object, multiple displays, or a single display.
  • the display device may be provided in a water purifier, and in this case, an image 2400c whose color changes according to the color of water droplets may be output as a floating image, and the image 2400c ) can express the water purification capacity as an image change in which the water droplets are emptied.
  • the image display unit may use an object or a single display.
  • the display device may be installed on or around an induction stove.
  • the display device may output an image 2500a representing the container heating index, an image 2500b representing the recognized food ingredient (or meal kit), or an image 2500c representing the air condition around the induction cooker as a floating image. there is.
  • the image 2500a indicating the container heating index may be replaced with a guide image that can be used at an appropriate location when a pot of an inappropriate size is placed on an induction cooker.
  • the image 2500b representing the recognized food ingredient may include an image representing a key keyword representing a cooking sequence during cooking.
  • the present invention can increase the use efficiency of induction by providing appropriate information suitable for the situation, and help the cooking process by intuitively conveying the recipe step by step.
  • the display device of the present invention may be provided in the hub 2600 of the IoT, as shown in FIG. 26 .
  • the display device may output, as a floating image, an image of a home appliance that is being operated or a home appliance that is to be communicated or controlled.

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 개구가 형성되는 케이스, 상기 케이스 내의 제1 측에 배치되는 제1 광학 미러, 상기 케이스 내의 제2 측에 배치되며, 상기 제1 광학 미러의 하부에 배치되는 제2 광학 미러 및 상기 케이스 내의 제3 측에 배치되며, 영상을 출력하는 복수의 면을 구비하는 영상 표시부를 포함하고, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들은, 상기 제1 광학 미러 및 상기 제2 광학 미러에 반사되어 상기 개구와 관찰자 사이의 공간에서 합성되어 표시되는 것을 특징으로 한다.

Description

디스플레이 장치
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 플로팅 영상 표시를 위해 시야각을 개선할 수 있는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
플로팅 디스플레이 장치는, 광학 미러를 이용하여 플로팅 영상을 표시하는 장치이다.
한국등록특허번호 10-0219602호(이하, 선행문헌 1 이라 함)는, 입체영상 표시 스위치에 관한 것으로서, 반사체를 이용하여 플로팅 영상을 디스플레이 하는 것이 개시된다.
그러나, 선행문헌 1에 의하면, 반사체가 대칭형 포물 광학면을 이용하므로, 시야각이 좁아지며, 그 부피가 상당하다는 단점이 있다.
한국등록특허번호 10-0697343호(이하, 선행문헌 2 이라 함)는, 다시점 투영장치 및 이를 이용한 영상재현장치에 관한 것으로서, 2개의 오목 거울을 이용하여, 플로팅 영상을 디스플레이 하는 것이 개시된다.
그러나, 선행문헌 2에 의하면, 2개의 오목 거울이 대칭형 포물 광학면을 가지므로, 시야각이 좁아지며, 그 부피가 상당하다는 단점이 있다. 특히, 내부의 오목 거울의 사이즈가 커져야하는 단점이 있다.
한편, 오목 거울의 사이즈가 커질수록, 물품의 플로팅 영상 중 상측 영상과 하측 영상의 배율이 다르거나, 왜곡이 발생할 확률이 증대된다.
본 발명의 목적은, 플로팅 영상 표시를 위해 시야각을 개선할 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 플로팅 영상 표시를 위해 사이즈를 저감할 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 플로팅 영상의 크기를 증가시킬 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 프리폼의 광학 미러를 이용하여 플로팅 영상의 크기를 증가시킬 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 영상을 합성하여 플로팅 영상을 생성할 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부 장치의 종류에 따라 최적화된 플로팅 영상을 출력할 수 있는 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 개구가 형성되는 케이스; 상기 케이스 내의 제1 측에 배치되는 제1 광학 미러; 상기 케이스 내의 제2 측에 배치되며, 상기 제1 광학 미러의 하부에 배치되는 제2 광학 미러; 및 상기 케이스 내의 제3 측에 배치되며, 영상을 출력하는 복수의 면을 구비하는 영상 표시부를 포함하고, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들은, 상기 제1 광학 미러 및 상기 제2 광학 미러에 반사되어 상기 개구와 관찰자 사이의 공간에서 합성되어 표시되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들은, 상기 케이스의 개구로부터 소정높이에 떠있는 상태로 합성되어 출력되는 플로팅 영상인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 면은 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 디스플레이에서는 제1 영상이 출력되고, 상기 제2 디스플레이에서는 제2 영상이 출력되며, 상기 제1 영상 및 제2 영상은 상기 개구로부터 소정 높이만큼 떠있는 공간에서 합성되어 플로팅 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제1 디스플레이에서 출력되는 제1 영상은 원근감이 반영된 영상이고, 상기 제2 디스플레이에서 출력되는 제2 영상은 상기 제1 영상의 배경을 나타내는 영상인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 케이스는, 상기 영상 표시부의 종류에 따라 상기 케이스의 크기 및 종류 중 적어도 하나가 달라지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 영상 표시부는, 객체, 복수의 면을 구비한 다중 디스플레이 및 하나의 면을 구비한 단일 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 케이스의 크기는, 상기 영상 표시부의 크기가 커질수록 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리에 비례하여 높아지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리가 동일하더라도 더 높아지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들을 상기 개구로부터 소정 높이에 출력하기 위한 상기 제2 광학 미러와 상기 영상 표시부 사이의 제3 거리는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 제1 거리에 비례하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 제3 거리는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 동일한 상기 제1 거리에 비해 줄어드는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는, 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 영상 표시부의 종류는, 상기 디스플레이 장치가 장착된 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명은, 복수의 영상을 플로팅 영상으로 생성하여, 입체감 있는 영상을 공중에서 출력시킬 수 있는 새로운 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 디스플레이 장치가 적용되는 외부 장치에 따라 최적화된 사이즈 및 최적화된 플로팅 영상을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 1b는 도 1a의 디스플레이 장치의 측면도이다.
도 1c는 도 1a의 제1 광학 미러와 제2 광학 미러에서의 광 경로를 도시한 도면이다.
도 1d는 도 1a의 디스플레이 장치에서 표시되는 플로팅 영상의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 3a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 일예를 도시하는 도면이다.
도 3b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 일예를 도시하는 도면이다.
도 4a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 4b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 5a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명과 관련 디스플레이 장치의 다양한 예를 도시하는 도면이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도 7a 내지 도 15d는 도 1a의 설명에 참조되는 도면이다.
도 16은 도 1a의 디스플레이 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 17 및 도 18은 복수의 면을 출력하는 영상 표시부가 구비된 경우의 플로팅 영상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 19는 영상 표시부의 종류 및 크기에 따라 케이스의 크기가 달라지는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 20 및 도 21은 미러 간 간격, 플로팅 높이 및 물체와 미러까지의 거리와의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 22, 도 23, 도 24, 도 25 및 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 외부 장치에 적용된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이고, 도 1b는 도 1a의 디스플레이 장치의 측면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 관찰자(10)을 위해 플로팅(floating) 영상(IM)을 표시하는 장치이다.
이때의, 플로팅(floating) 영상(IM)은, 디스플레이 패널 등에서 표시되는 것이 아닌, 내부의 광학 미러(OPa,OPb)를 이용하여, 허공에 표시되는 영상일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 개구(OPN)가 형성되는 케이스(CSE)와, 케이스(CSE) 내의 제1 측에 배치되는 제1 광학 미러(OPb)와, 케이스(CSE) 내의 제2 측에 배치되며, 제1 광학 미러(OPb)의 하부에 배치되는 제2 광학 미러(OPa)를 구비한다.
한편, 물품(OBJ)으로부터의 광은 제1 광학 미러(OPb)에서 반사되며, 제1 광학 미러(OPb)로부터의 광은 제2 광학 미러(OPa)에서 반사되어, 개구(OPN)를 통과할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100) 내의 제1 광학 미러(OPb)에 곡면이 형성되며, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면)과 포물면의 차이인 잔차가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
아울러, 플로팅 영상(IM)의 크기를 증가시킬 수 있게 된다. 특히, 프리폼의 광학 미러(OPb)를 이용하여 플로팅 영상(IM)의 크기를 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)는, 케이스(CSE) 내에 배치되는 물품(OBJ)에 대향하여 배치되며, 제2 광학 미러(OPa)와 물품(OBJ) 사이의 거리가, 제1 광학 미러(OPb)와 물품(OBJ) 사이의 거리 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100) 내의 제2 광학 미러(OPa)에 곡면이 형성되며, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면과 제2 포물면의 차이인 제2 잔차가, 제2 광학 미러(OPa)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다. 아울러, 플로팅 영상(IM)의 크기를 증가시킬 수 있게 된다. 특히, 프리폼의 광학 미러(OPa)를 이용하여 플로팅 영상(IM)의 크기를 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)는, 케이스(CSE) 내에 배치되는 물품(OBJ)에 대향하여 배치되며, 제2 광학 미러(OPa)와 물품(OBJ) 사이의 거리가, 제1 광학 미러(OPb)와 물품(OBJ) 사이의 거리 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 1b와 같이, 케이스(CSE)의 하부에 배치되는 제2 광학 미러(OPa)의 사이즈가, 케이스(CSE)의 상부에 배치되는 제1 광학 미러(OPb)의 사이즈 보다 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 안정적으로, 제2 광학 미러(OPa)가, 제1 광학 미러(OPb)로부터의 광을 개구(OPN) 방향으로 반사시킬 수 있게 된다.
도 1c는 도 1a의 제1 광학 미러와 제2 광학 미러에서의 광 경로(PATHa)를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 물품(OBJ)으로부터의 광은 제1 광학 미러(OPb)에서 반사되며, 제1 광학 미러(OPb)로부터의 광은 제2 광학 미러(OPa)에서 반사되어, 개구(OPN)를 통과할 수 있다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 1d는 도 1a의 디스플레이 장치에서 표시되는 플로팅 영상의 다양한 예를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 물품(OBJ)의 위치가, 제1 위치(Pa)에 있는 경우, 물품(OBJ)으로부터의 광은 제1 광학 미러(OPb)에서 반사되며, 제1 광학 미러(OPb)로부터의 광은 제2 광학 미러(OPa)에서 반사되어, 개구(OPN)를 통과할 수 있다.
이에 따라, 개구(OPN)와 관찰자(10) 사이의 제1 공간(P1)에 플로팅 영상(IM)이 표시되게 된다.
도면에서는, 제1 공간(P1)에 표시되는 플로팅 영상(IM)의 일부 면인 SFa가 표시되는 것을 예시한다.
한편, 물품(OBJ)의 위치가, 제1 위치(Pa) 보다 상부인 제2 위치(Pb)에 있는 경우, 물품(OBJ)으로부터의 광은 제1 광학 미러(OPb)에서 반사되며, 제1 광학 미러(OPb)로부터의 광은 제2 광학 미러(OPa)에서 반사되어, 개구(OPN)를 통과할 수 있다.
이에 따라, 개구(OPN)와 관찰자(10) 사이의 제2 공간(P2)에 플로팅 영상(IM)이 표시되게 된다. 특히, 제2 공간(P2)은, 제1 공간(P1) 보다 관찰자(10)에게 더 근접하게 된다.
한편, 도면에서는, 제2 공간(P2)에 표시되는 플로팅 영상(IM)의 일부 면인 SFb가 표시되는 것을 예시한다.
한편, 제1 위치(Pa)와 제2 위치(Pb)의 간격(d1) 보다, 제1 공간(P1)과 제2 공간(P2)의 간격(d2)가 더 크게 된다.
특히, 제2 위치(Pb)가 제1 위치(Pa) 보다 일정한 간격(d1)으로 상부 방향에 위치하는 경우, 제2 공간(P2)은, 제1 공간(P1)에 대비하여 일정한 간격(d2)이 아니며, 소정 각도 만큼 기울여져 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 제1 광학 미러(OPb)와 제2 광학 미러(OPa)의 곡면이, 포물선(parabola)이 아닌, 프리폼(freeform) 형태로 형성되므로, 물품(OBJ)의 위치에 따라 플로팅 영상의 각도 조정이 가능하게 된다.
특히, 물품(OBJ)의 위치가, 제2 광학 미러(OPa)의 높이 보다 높아질수록, 플로팅 영상(IM)의 위치가, 개구(OPN)와 관찰자(10) 사이에서 관찰자(10) 방향으로 더 가까워지며, 플로팅 영상(IM)의 각도가, 관찰자(10) 방향으로 더 기울어지게 된다.
즉, 물품(OBJ)의 위치가, 제2 광학 미러(OPa)의 높이 보다 높아질수록, 플로팅 영상(IM)의 각도가 가변하여, 관찰자(10) 방향으로 더 기울어지게 된다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)의 곡률은 복수개인 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면의 곡률은 복수개인 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)와 개구(OPN) 사이의 거리가, 제2 광학 미러(OPa)와 개구(OPN) 사이의 거리 보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명과 관련 디스플레이 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명과 관련 디스플레이 장치(100x)는, 선행문헌 2에서와 같이, 대칭형 포물 광학면을 가지는 2개의 오목 거울(OPax,OPbx)을 구비할 수 있다.
대칭형 포물 광학면을 가지는 2개의 오목 거울(OPax,OPbx)에 의해, 플로팅 영상(IMx)이 도시되나, 2개의 오목 거울(OPax,OPbx)의 곡면이 포물선(parabola)에 대응하므로, 물품(OBJx)의 사이즈가 커진수록, 2개의 오목 거울(OPax,OPbx)의 사이즈가 커져야 하며, 결국, 디스플레이 장치(100x)의 사이즈가 커져야하는 단점이 있다.
또한, 2개의 오목 거울(OPax,OPbx)의 사이즈가 커질수록, 물품(OBJx)의 플로팅 영상(IMx) 중 상측 영상과 하측 영상의 배율이 다르거나, 왜곡이 발생할 확률이 증대된다.
이에, 본 발명의 실시예에서는, 디스플레이 장치(100) 내의 제1 광학 미러(OPb)와, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면이, 포물면이 아닌 프리폼 형상을 가지도록 한다.
예를 들어, 제1 광학 미러(OPb) 또는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면은, Zernike polynomial 또는 xy polynomial 과 같은 자유 형상 곡면으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 플로팅 영상의 배율 차이 또는 왜곡 발생을 저감할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 디스플레이 장치(100) 내의 광학 미러의 곡면과 포물면의 차이인 잔차가, 비대칭으로 형성되도록 한다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 3a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 일예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3a의 디스플레이 장치(100x)는, 상측 오목 거울(OPbx)과 하측 오목 거울(OPax)을 구비하며, 상측 오목 거울(OPbx)과 하측 오목 거울(OPax)은, 포물면을 가질 수 있다.
한편, 도 3a의 (a)와 같이, 하측 오목 거울(OPax) 주변의 L1x에 물체(OBJx)가 배치되는 경우, 상측 오목 거울(OPbx) 주변의 L2x에 플로팅 영상(IMXa)이 표시될 수 있다.
이때, 관찰자(10)가 우측에 있다면, 플로팅 영상(IMXa) 보다 물체(OBJx)가 더 근접할 수 있다.
한편, 도 3a의 (b)는, 플로팅 영상(IMXa)을 예시한다.
도 3b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 일예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 3b의 디스플레이 장치(100)는, 제1 광학 미러(OPb)와 제2 광학 미러(OPa)를 구비하며, 제1 광학 미러(OPb)와 제2 광학 미러(OPa)는, 포물면이 아닌 프리폼의 곡면을 가질 수 있다.
한편, 도 3b의 (a)와 같이, 제2 광학 미러(OPa) 주변의 L1a에 물체(OBJ)가 배치되는 경우, 제1 광학 미러(OPb) 주변의 L2a에 플로팅 영상(IMa)이 표시될 수 있다.
이때, 관찰자(10)가 우측에 있다면, 플로팅 영상(IMa)이 물체(OBJ) 보다 더 근접할 수 있다. 이에 따라, 도 3a에 비해, 큰 사이즈의 플로팅 영상(IMa)의 구현이 가능하게 된다.
한편, 도 3b의 (b)는, 플로팅 영상(IMa)을 예시한다.
도 3b의 (b)의 플로팅 영상(IMa)과, 도 3a의 (b)의 플로팅 영상(IMXa)을 비교하면, 도 3b의 (b)의 플로팅 영상(IMa)의 사이즈가 더 큰 것을 알 수 있다.
한편, 도 3b와 같이, 프리폼의 광학 미러를 사용하는 경우, 도 3a의 디스플레이 장치(100x) 보다 작은 사이즈의 디스플레이 장치(100)의 구현이 가능하게 된다.
도 3a의 디스플레이 장치(100x)와 도 3b의 디스플레이 장치(100)의 높이가 동일하나, 도 3a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경보다, 도 3b의 디스플레이 장치(100)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 더 작게 된다.
예를 들어, 도 3a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경이 560mm이고, 도 3b의 디스플레이 장치(100)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 480mm일 수 있다.
도 4a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 4a의 디스플레이 장치(100x)는, 도 3a의 디스플레이 장치(100x)와 유사하나, 도 3a의 디스플레이 장치(100x) 보다 그 사이즈가 작은 것에 그 차이가 있다.
예를 들어, 도 4a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경이 370mm일 수 있다.
도 4b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 4b의 디스플레이 장치(100b)는, 도 3b의 디스플레이 장치(100)와 유사하나, 도 4a의 디스플레이 장치(100b) 보다 그 사이즈가 작은 것에 그 차이가 있다.
예를 들어, 도 4b의 디스플레이 장치(100b)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 350mm일 수 있다.
한편, 도 4b의 (a)와 같이, 제2 광학 미러(OPa) 주변의 L1b에 물체(OBJ)가 배치되는 경우, 제1 광학 미러(OPb) 주변의 L2b에 플로팅 영상(IMb)이 표시될 수 있다.
한편, 도 4b의 (b)의 플로팅 영상(IMb)과, 도 4a의 (b)의 플로팅 영상(IMXa)을 비교하면, 도 4b의 (b)의 플로팅 영상(IMb)의 사이즈가 더 큰 것을 알 수 있다.
한편, 도 4b와 같이, 프리폼의 광학 미러를 사용하는 경우, 도 4a의 디스플레이 장치(100x) 보다 작은 사이즈의 디스플레이 장치(100b)의 구현이 가능하게 된다.
도 4a의 디스플레이 장치(100x)와 도 4b의 디스플레이 장치(100b)의 높이가 동일하나, 도 4a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경 보다, 도 4b의 디스플레이 장치(100b)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 더 작게 된다.
도 5a는 도 2의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5a의 디스플레이 장치(100x)는, 도 3a의 디스플레이 장치(100x)와 유사하나, 도 3a의 디스플레이 장치(100x) 보다 그 사이즈가 작은 것에 그 차이가 있다.
예를 들어, 도 5a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경이 400mm일 수 있다.
도 5b는 도 1a의 디스플레이 장치에 의한 플로팅 영상의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5b의 디스플레이 장치(100c)는, 도 3b의 디스플레이 장치(100)와 유사하나, 도 5a의 디스플레이 장치(100c) 보다 그 사이즈가 작은 것에 그 차이가 있다.
예를 들어, 도 5b의 디스플레이 장치(100c)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 380mm일 수 있다.
한편, 도 5b의 (a)와 같이, 제2 광학 미러(OPa) 주변의 L1c에 물체(OBJ)가 배치되는 경우, 제1 광학 미러(OPc) 주변의 L2c에 플로팅 영상(IMc)이 표시될 수 있다.
한편, 도 5b의 (c)의 플로팅 영상(IMc)과, 도 5a의 (c)의 플로팅 영상(IMXa)을 비교하면, 도 5b의 (c)의 플로팅 영상(IMc)의 사이즈가 더 큰 것을 알 수 있다.
한편, 도 5b와 같이, 프리폼의 광학 미러를 사용하는 경우, 도 5a의 디스플레이 장치(100x) 보다 작은 사이즈의 디스플레이 장치(100c)의 구현이 가능하게 된다.
도 5a의 디스플레이 장치(100x)와 도 5b의 디스플레이 장치(100c)의 높이가 동일하나, 도 5a의 디스플레이 장치(100x)의 하측 오목 미러(OPax)의 직경 보다, 도 5b의 디스플레이 장치(100c)의 제2 광학 미러(OPa)의 직경이 더 작게 된다.
한편, 도 5a와 도 5b를 비교하면, 도 5a의 디스플레이 장치(100x)는 사이즈 제약 등으로 인해, 물체(OBJx)의 사이즈에 제한이 있으나, 도 5b의 디스플레이 장치(100c)에 의하면, 도 5a에 비해 큰 사이즈의 물체(OBJ)를 이용한 플로팅 영상 표시가 가능하게 된다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명과 관련 디스플레이 장치의 다양한 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 6a의 디스플레이 장치(100xa)는, 포물면이 형성된 2개의 오목 거울을 구비하며, 하측 오목 거울의 직경은 대략 1370mm 이하일 수 있다.
다음, 도 6b의 디스플레이 장치(100xb)는, 포물면이 형성된 2개의 오목 거울을 구비하며, 하측 오목 거울의 직경은 대략 1600mm 이하일 수 있다.
도면을 참조하면, 도 6b의 디스플레이 장치(100xb)는, 도 6a에 비해, 사이즈가 증가하며, 상측 오목 거울 부근인 Arx 영역에, 출력되는 광이 차단되는 단점이 있다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 6c의 디스플레이 장치(100)는, 포물면이 아닌 프리폼의 곡면을 가지는 제1 광학 미러(OPb), 제2 광학 미러(OPa)를 구비한다.
이때, 제2 광학 미러(OPa)의 직경은 대략 1230mm 이하일 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 디스플레이 장치들(100xa,100xb)와 비교하여, 직경 사이즈가 현저히 줄일 수 있으므로, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 7a 내지 도 15d는 도 1a의 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 7a는 도 1a의 디스플레이 장치(100)의 제1 광학 미러(OPb)의 곡면과, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 상세히 도시한 도면이다.
제1 광학 미러(OPb)의 곡면과, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면은, 포물면이 아닌 프리폼의 곡면일 수 있다.
예를 들어, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면과, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면은, Zernike polynomial 또는 xy polynomial 과 같은 자유 형상 곡면으로 형성될 수 있다.
한편, 도 7b는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 7b의 (a)는, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)을 예시한다.
이때, 도 7b의 (a)의 가로축의 좌측 방향에, 관찰자(10) 또는 개구(OPN)가 위치할 수 있다.
한편, 도 7b의 (b)는, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 도 7b의 (b)의 가로축의 좌측 방향에, 관찰자(10) 또는 개구(OPN)가 위치할 수 있다.
그리고, 도 7b의 (b)의 가로축의 양단부는, 제1 광학 미러(OPb)의 양단부에 대응할 수 있다.
도 7b의 (b)를 보면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서, 제1 광학 미러(OPb)의 양단부로 갈수록, 잔차(GRc)가 커지되, 양단부 중 제1 단부에서의 잔차(GRc) 보다 제2 단부에서의 잔차(GRc)가 더 큰 것이 바람직하다.
이때, 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부는, 도 7b의 (b)의 좌측 단부에 대응하며, 제1 광학 미러(OPb)의 제2 단부는, 도 7b의 (b)의 우측 단부에 대응한다.
이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 양단부 중 개구(OPN)에 가까운 제1 단부에서의 잔차(GRc) 보다, 개구(OPN)에 더 먼 제2 단부에서의 잔차(GRc)가 더 큰 것이 바람직하다.
이때, 개구(OPN)에 가까운 제1 단부는, 도 7b의 (b)의 좌측 단부에 대응하며, 개구(OPN)에 더 먼 제2 단부는, 도 7b의 (b)의 우측 단부에 대응한다.
이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리(a) 대비, 잔차(GRc)의 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부 사이의 제1 거리(b)의 비율이, 0.5 미만인 경우, 제1 광학 미러(OPb)의 중심에서 제2 단부까지 너무 오목해져 포물면 형상에 가까워지게 된다. 따라서, 3차원 물체(OBJ)의 윗면에서 출발광 광선의 제2 광학 미러(OPa)의 활용 가능 영역이 좁아져, 이에 의한 상의 축소를 야기한다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리(a) 대비, 잔차(GRc)의 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부 사이의 제1 거리(b)의 비율이, 0.65 초과인 경우, 개구(OPN)에서 제1 광학 미러(OPb)의 중심까지 너무 오목해져 포물면 형상에 가까워지게 된다. 따라서, 3차원 물체(OBJ)의 윗면에서 출발광 광선의 제2 광학 미러(OPa)의 활용 가능 영역이 좁아져, 이에 의한 상의 축소를 야기한다.
결국, 3차원 물체(OBJ)의 상의 축소 방지 등을 위해, 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부와 제2 단부 사이의 거리(a) 대비, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)의 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서 제1 광학 미러(OPb)의 제1 단부 사이의 거리인 제1 거리(b)의 비율은, 0.5 내지 0.65인 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)은, 포물면(GRa) 대비하여 평평할 수 있다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 7a 내지 도 7b에서는, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면에 대해, 기술하였으며, 이러한 내용은 제2 광학 미러(OPa)의 곡면에도 그대로 적용 가능하다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)에 곡면이 형성되며, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면과 제2 포물면(GRa)의 차이인 제2 잔차(GRc)가, 제2 광학 미러(OPa)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면과 제2 포물면(GRa)의 차이인 제2 잔차(GRc)가 최저 레벨인 제2 잔차(GRc) 중심에서, 제2 광학 미러(OPa)의 양단부로 갈수록, 제2 잔차(GRc)가 커지되, 양단부 중 제3 단부에서의 잔차(GRc) 보다 제4 단부에서의 잔차(GRc)가 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 양단부 중 개구(OPN)에 가까운 제3 단부에서의 잔차(GRc) 보다, 개구(OPN)에 더 먼 제4 단부에서의 잔차(GRc)가 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 제3 단부와 제4 단부 사이의 거리(a) 대비, 잔차(GRc)의 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서 제2 광학 미러(OPa)의 제1 단부 사이의 제1 거리(b)의 비율이, 0.5 미만인 경우, 제2 광학 미러(OPa)의 중심에서 제4 단부까지 너무 평평해져 포물면 형상에 가까워지게 된다. 따라서, 3차원 물체(OBJ)의 윗면에서 출발광 광선의 일부가 제1 광학 미러(OPb)에서 잘리게 되어, 활용 가능 영역이 좁아져, 이에 의한 상의 축소를 야기한다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 제3 단부와 제4 단부 사이의 거리(a) 대비, 잔차(GRc)의 최저 레벨인 잔차(GRc) 중심에서 제2 광학 미러(OPa)의 제1 단부 사이의 제1 거리(b)의 비율이, 0.65 초과인 경우, 개구(OPN)에서 제2 광학 미러(OPa)의 중심까지 너무 평평해져 포물면 형상에 가까워지게 된다. 따라서, 3차원 물체(OBJ)의 윗면에서 출발광 광선의 일부가 제1 광학 미러(OPb)에서 잘리게 되어, 활용 가능 영역이 좁아져, 이에 의한 상의 축소를 야기한다.
결국, 3차원 물체(OBJ)의 상의 축소 방지 등을 위해, 제2 광학 미러(OPa)의 제3 단부와 제4 단부 사이의 거리(a) 대비, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면과 제2 포물면(GRa)의 차이인 제2 잔차(GRc)의 최저 레벨인 제2 잔차(GRc) 중심에서 제2 광학 미러(OPa)의 제3 단부 사이의 거리인 제2 거리(b)의 비율은, 0.5 내지 0.65인 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면은, 포물면(GRa) 대비하여 오목할 수 있다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 8a는 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율이, 0.5 내지 0.65인 다양한 제1 광학 미러(OPb)의 예를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 실시예1(Exa1)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.57이며, 실시예2(Exa2)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.56이며, 실시예3(Exa3)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.53이며, 실시예4(Exa4)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.57이며, 실시예5(Exa5)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.55이며, 실시예6(Exa6)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.62이며, 실시예7(Exa7)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.60일 수 있다.
이러한 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 기반으로, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
다음, 도 8b는 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율이, 0.5 내지 0.65인 다양한 제2 광학 미러(OPa)의 예를 예시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 실시예1(Exb1)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.58이며, 실시예2(Exb2)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.60이며, 실시예3(Exb3)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.60이며, 실시예4(Exb4)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.58이며, 실시예5(Exb5)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.52이며, 실시예6(Exb6)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.57이며, 실시예7(Exb7)의 거리(a) 대비 제1 거리(b)의 비율은, 0.64일 수 있다.
이러한 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 기반으로, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율의 절대값이 0.75 미만인 경우, 플로팅 영상의 크기가 너무 작아지고, 3차원 물체(OBJ)의 바닥면에서 출발한 광선이, 제1 광학 미러(OPb)에의 관찰자910) 방향에서 일부 잘리게 되어, 플로팅 영상의 구현이 어렵게 된다.
한편, 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율의 절대값이 1.25 초과인 경우, 3차원 물체(OBJ)의 상면에서 출발한 광선이, 제1 광학 미러(OPb)에의 관찰자(10)의 반대 방향에서 일부 잘리게 되어, 플로팅 영상의 구현이 어렵게 된다.
이에 따라, 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율의 절대값은, 0.75 내지 1.25인 것이 바람직하다. 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 8c는 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율의 절대값의 다양한 예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 실시예1(Ext1)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율은, -1.26이며, 실시예2(Ext2)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률은, -1.10이며, 실시예3(Ext3)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률은, -1.12이며, 실시예4(Ext4)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률은, -0.89이며, 실시예5(Ext5)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율은, -0.90이며, 실시예6(Ext6)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률은, -0.74이며, 실시예7(Ext7)의 제2 광학 미러(OPa)의 곡률 대비 제1 광학 미러(OPb)의 곡률의 비율은, -0.90일 수 있다.
이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 9a의 (a)는 도 8a의 실시예1(EXa1)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 9a의 (b)는 도 8b의 실시예1(EXb1)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 9b의 (a)는 도 8a의 실시예1(EXa1)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 9b의 (b)는 도 8b의 실시예1(EXb1)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 9c의 (a)는 도 8a의 실시예1(EXa1)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 9c의 (b)는 도 8b의 실시예1(EXb1)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 9d의 (a)는 도 8a의 실시예1(EXa1)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 9d의 (b)는 도 8b의 실시예1(EXb1)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 9d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
또한, 제2 광학 미러(OPa)의 곡면과 제2 포물면의 차이인 제2 잔차가, 제2 광학 미러(OPa)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다. 이에 따라, 이에 따라, 플로팅 영상(IM) 표시시 시야각을 개선할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 장치(100)의 사이즈를 저감할 수 있게 된다.
도 10a의 (a)는 도 8a의 실시예2(EXa2)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 10a의 (b)는 도 8b의 실시예2(EXb2)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 10b의 (a)는 도 8a의 실시예2(EXa2)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 10b의 (b)는 도 8b의 실시예2(EXb2)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 10c의 (a)는 도 8a의 실시예2(EXa2)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 10c의 (b)는 도 8b의 실시예2(EXb2)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 10d의 (a)는 도 8a의 실시예2(EXa2)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 10d의 (b)는 도 8b의 실시예2(EXb2)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 10d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 11a의 (a)는 도 8a의 실시예3(EXa3)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 11a의 (b)는 도 8b의 실시예3(EXb3)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 11b의 (a)는 도 8a의 실시예3(EXa3)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 11b의 (b)는 도 8b의 실시예3(EXb3)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 11c의 (a)는 도 8a의 실시예3(EXa3)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 11c의 (b)는 도 8b의 실시예3(EXb3)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 11d의 (a)는 도 8a의 실시예3(EXa3)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 11d의 (b)는 도 8b의 실시예3(EXb3)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 11d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 12a의 (a)는 도 8a의 실시예4(EXa4)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 12a의 (b)는 도 8b의 실시예4(EXb4)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 12b의 (a)는 도 8a의 실시예4(EXa4)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 12b의 (b)는 도 8b의 실시예4(EXb4)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 12c의 (a)는 도 8a의 실시예4(EXa4)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 12c의 (b)는 도 8b의 실시예4(EXb4)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 12d의 (a)는 도 8a의 실시예4(EXa4)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 12d의 (b)는 도 8b의 실시예4(EXb4)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 12d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 13a의 (a)는 도 8a의 실시예5(EXa5)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 13a의 (b)는 도 8b의 실시예5(EXb5)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 13b의 (a)는 도 8a의 실시예5(EXa5)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 13b의 (b)는 도 8b의 실시예5(EXb5)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 13c의 (a)는 도 8a의 실시예5(EXa5)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 13c의 (b)는 도 8b의 실시예5(EXb5)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 13d의 (a)는 도 8a의 실시예5(EXa5)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 13d의 (b)는 도 8b의 실시예5(EXb5)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 13d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 14a의 (a)는 도 8a의 실시예6(EXa6)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 14a의 (b)는 도 8b의 실시예6(EXb6)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 14b의 (a)는 도 8a의 실시예6(EXa6)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 14b의 (b)는 도 8b의 실시예6(EXb6)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 14c의 (a)는 도 8a의 실시예6(EXa6)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 14c의 (b)는 도 8b의 실시예6(EXb6)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 14d의 (a)는 도 8a의 실시예6(EXa6)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 14d의 (b)는 도 8b의 실시예6(EXb6)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 14d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 15a의 (a)는 도 8a의 실시예7(EXa7)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)를 도시하며, 도 15a의 (b)는 도 8b의 실시예7(EXb7)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)를 도시한다.
도 15b의 (a)는 도 8a의 실시예7(EXa7)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 곡면을 도시하며, 도 15b의 (b)는 도 8b의 실시예7(EXb7)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 곡면을 도시한다.
도 15c의 (a)는 도 8a의 실시예7(EXa7)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 형상을 도시하며, 도 15c의 (b)는 도 8b의 실시예7(EXb7)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 형상을 도시한다.
도 15d의 (a)는 도 8a의 실시예7(EXa7)에 대응하는 제1 광학 미러(OPb)의 잔차(residual) 그래프를 도시하며, 도 15d의 (b)는 도 8b의 실시예7(EXb7)에 대응하는 제2 광학 미러(OPa)의 잔차 그래프를 도시한다.
도 15d를 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)의 곡면(GRb)과 포물면(GRa)의 차이인 잔차(GRc)가, 제1 광학 미러(OPb)의 양 단부에서 비대칭으로 형성된다.
도 16은 도 1a의 디스플레이 장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는, 메모리(120), 제어부(170), 통신 모듈(160), 영상 표시부(185), 광학부(210), 및 전원 공급부(190) 등을 구비할 수 있다.
한편, 광학부(210)는, 상술한 제1 광학 미러(OPb)와, 제2 광학 미러(OPa)를 구비할 수 있다.
한편, 영상 표시부(185)는, LCD, OLED, LED 등의 다양한 디스플레이 패널을 구비할 수 있으며, 디스플레이 패널을 통해, 소정 영상을 표시할 수 있다.
광학부(210)는, 영상 표시부(185)에 표시되는 소정 영상을 공중(air)으로 결상되도록 할 수 있다.
메모리(120)는 제어부(170)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
통신 모듈(135)은, 디스플레이 장치(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부 장치 또는 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행한다. 통신 모듈(135)은 이러한 외부 장치로부터 데이터 또는 영상을 전송받거나 전원을 공급받아 디스플레이 장치(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 디스플레이 장치(100) 내부의 데이터가 외부 장치로 전송되도록 할 수 있다.
특히, 통신 모듈(135)은, 인접하는 이동 단말기(미도시)로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자 데이터, 영상 데이터 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
이를 위해, 통신 모듈(135)은, 근거리 통신 모듈(미도시)를 구비할 수 있다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
제어부(170)는, 디스플레이 장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(120)에 저장되는 비디오 영상, 또는 통신 모듈(135)을 통해 외부 장치로부터 수신되는 비디오 영상을, 출력 영상으로서 출력하도록, 제어할 수 있다.
특히, 제어부(170)는, 소정 영상을 출력하도록 영상 표시부(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R,G,B 신호를, 영상 표시부(185)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 영상 표시부(185)는 소정 영상을 표시할 수 있게 된다.
전원 공급부(190)는 제어부(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 디스플레이 장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 제어부(170)와, 영상 표시를 위한 영상 표시부(185), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 17 및 도 18은 복수의 면을 출력하는 영상 표시부가 구비된 경우의 플로팅 영상을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 개구(OPN)가 형성되는 케이스(CSE), 상기 케이스(CSE) 내의 제1 측에 배치되는 제1 광학 미러(OPb), 상기 케이스(CSE) 내의 제2 측에 배치되며, 상기 제1 광학 미러(OPb)의 하부에 배치되는 제2 광학 미러(OPa), 상기 케이스 내의 제3 측에 배치되며, 영상을 출력하는 복수의 면을 구비하는 영상 표시부(1700)를 포함할 수 있다.
상기 영상 표시부(1700)는, 앞서 설명한 영상 표시부(185)일 수 있다.
상기 영상 표시부(1700)는, 앞서 설명한 물체(OBJ) 자리에 배치될 수 있다.
상기 영상 표시부(1700)는, 복수의 면(1710, 1720)을 구비할 수 있으며, 상기 복수의 면(1710, 1720)은 각각 독립적으로 혹은 종속적으로 영상을 출력하는 출력면을 의미할 수 있다.
상기 복수의 면에서 출력된 영상들(1730, 1740)은, 제1 광학 미러(OPb) 및 제2 광학 미러(OPa)에 반사되어 개구(OPN)과 관찰자 사이의 공간에서 합성되어 표시될 수 있다.
구체적으로, 도 18에 도시된 것과 같이, 복수의 면(1710, 1720)에서 출력된 영상들(1730, 1740)은, 케이스(CSE)의 개구(OPN)로부터 소정높이(d2)에 떠있는 상태로 합성되어 플로팅 영상(IM)을 생성(형성)할 수 있다.
상기 복수의 면은 제1 디스플레이(1710) 및 제2 디스플레이(7120)를 포함할 수 있다.
상기 제1 디스플레이(1710)에서는, 제1 영상(1730)이 출력될 수 있다.
상기 제2 디스플레이(1720)에서는, 제2 영상(1740)이 출력될 수 있다.
상기 제1 영상(1730) 및 제2 영상(1740)은, 개구(OPN)로부터 소정 높이(d2)만큼 떠있는 공간에서 합성되어 플로팅 영상(1800)을 형성할 수 있다.
이 때, 상기 제1 디스플레이(1710)에서 출력되는 제1 영상(1730)은, 원근감이 반영된 영상이고, 제2 디스플레이(1720)에서 출력된 제2 영상(1740)은, 제1 영상(1730)의 배경을 나타내는 영상일 수 있다.
이와 같이, 본 발명으 디스플레이 장치는, 미라지에 디스플레이 2개 면을 사용하여 3차원 영상을 구현할 수 있으며, 하드웨어적인 측면에서는 볼륨(Volume)을 플로팅시켜 물리적 깊이감을 형성하고, 소프트웨어적으로는 원근감을 반영한 영상 제작 기술을 통해 심리적 깊이감을 형성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 디스플레이 장치는, 일반 디스플레이를 사용했을 경우에 비해 해상도 저하나 밝기(휘도) 저하가 없다는 효과를 갖는다.
도 19는 영상 표시부의 종류 및 크기에 따라 케이스의 크기가 달라지는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 19를 참조하면, 케이스(CSE)는, 영상 표시부(또는 물체)의 종류에 따라 케이스(CSE)의 크기 및 종류 중 적어도 하나가 달라질 수 있다.
도 19에 도시된 것과 같이, 상기 영상 표시부는, 객체(Solid Object), 복수의 면을 구비한 다중 디스플레이 및 하나의 면을 구비한 단일 디스플레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Prototype 2 및 3을 참조하면, 케이스의 크기는, 영상 표시부의 크기가 커질수록 크게 형성될 수 있다.
또한, Prototype 2와 같이, 영상 표시부의 크기가 제1 크기인 경우, 플로팅 영상이 표시되는 플로팅 높이는 제1 높이(예를 들어, 80mm)를 가질 수 있으며, 영상 표시부의 크기가 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기인 경우, 플로팅 영상이 표시되는 플로팅 높이는 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이(예를 들어, 50mm)를 가질 수 있다.
상기 플로팅 높이는, 개구부로부터 플로팅 영상이 출력되는 높이를 의미할 수 있다.
또한, Prototype 1 및 2를 참조하면, 케이스의 종류는 영상 표시부의 종류(객체인지 디스플레이인지)에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 영상 표시부의 종류가 제1 종류(예를 들어, 객체)인 경우, 케이스는 제1 형태를 가지며, 영상 표시부의 종류가 제2 종류(예를 들어, 다중 디스플레이)인 경우, 케이스는 상기 제1 형태와는 다른 제2 형태를 가질 수 있다.
도 20 및 도 21은 미러 간 간격, 플로팅 높이 및 물체와 미러까지의 거리와의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
우선, 도 18을 참조하면, 제1 광학 미러(OPb)와 제2 광학 미러(OPa) 사이의 거리를 제1 거리(d1), 개구부로부터 플로팅 영상(1800)이 출력되는 높이를 제2 거리(d2), 물체에서 미러(제2 광학 미러(OPa))까지의 거리를 제3 거리(d3)로 정의하기로 한다.
도 20의 (a)를 참조하면, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이(제2 거리)(d2)는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리(제1 거리)(d1)에 비례하여 높아질 수 있다.
또한, 도 20의 (b)를 참조하면, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들을 상기 개구로부터 소정 높이에 출력하기 위한 상기 제2 광학 미러와 상기 영상 표시부 사이의 제3 거리(d3)는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 제1 거리(d1)에 비례할 수 있다.
한편, 도 21의 (a)를 참조하면, 상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이(제2 거리)(d2)는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리(제1 거리)(d1)가 동일하더라도 더 높아질 수 있다.
즉, 본 발명의 디스플레이 장치는, 상기 미러 간 거리(d1)가 동일하더라도, 미러의 최적화된 곡률을 통해 개구로부터 높이(d2)를 더 높게 형성시킬 수 있다.
또한, 도 21의 (b)를 참조하면, 상기 제3 거리(물체에서 미러까지의 거리)는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 동일한 상기 제1 거리(동일한 미러 간 간격(d1))에 비해 줄어들 수 있다.
즉, 본 발명의 디스플레이 장치는, 상기 미러 간 거리(d1)가 동일하더라도, 미러의 최적화된 곡률을 통해 물체에서 미러까지의 제3 거리(d3)를 줄여, 플로팅 높이(d2)를 유지하면서도 케이스의 크기(구체적으로는, 물체에서 미러까지의 거리에 해당하는 가로 혹은 세로 폭)를 줄일 수 있다.
도 22, 도 23, 도 24, 도 25 및 도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치가 외부 장치에 적용된 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 디스플레이 장치는, 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 구비(또는 장착)될 수 있다.
영상 표시부(1700)의 종류는, 디스플레이 장치가 장착된 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 근거하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 22의 (a)에 도시된 것과 같이, 디스플레이 장치는, 차량의 일부분에 구비(또는 장착)되어, 차량의 브랜드 이미지(또는 상표, 엠블럼)을 플로팅 영상으로 출력하거나, 미디어 영상(2200c)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다.
일 예로, 브랜드 이미지를 출력하기 위해, 디스플레이 장치는, 객체 또는 다중 디스플레이를 영상 표시부로 사용할 수 있으며, 미디어 영상(2200c)을 출력하기 위해서 다중 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 23의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 스피커에 구비되어, 소리의 출력을 이미지로 형상화한 파동 영상(2300a)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다. 이 때, 영상 표시부는, 단일 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 23의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 스피커에 구비되어, 음악 장르에 맞는 플로팅 영상(2300b)을 출력하거나, 스피커 속에 캐릭터가 살고 있는 듯한 효과를 주기 위한 영상(2300c)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다. 이 때, 영상 표시부는 객체 혹은 다중 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 24의 (a)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는, 공기청정기에 구비될 수 있으며, 이 경우, 공기 청정 상태에 따라 컬러가 변하는 영상(2400a)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다. 이 때, 영상 표시부는, 단일 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 24의 (b)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는, 가습기에 구비될 수 있으며, 이 경우, 가습기에서 물을 채울 때 수위가 올라가는 애니메이션 영상(2400b)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다. 이 때, 영상 표시부는, 객체, 다중 디스플레이 혹은 단일 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 24의 (c)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는, 정수기에 구비될 수 있으며, 이 경우, 물방울 칼라에 따라 색깔이 달라지는 영상(2400c)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있으며, 상기 영상(2400c)은 물방울이 비워지는 이미지 변화로 정수 용량을 표현할 수 있다. 이 때, 영상 표시부는, 객체 혹은 단일 디스플레이가 사용될 수 있다.
도 25의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는, 인덕션 혹은 그 주변에 설치될 수도 있다. 이 경우, 디스플레이 장치는, 용기 가열 지수를 나타내는 영상(2500a), 인식된 음식 재료(혹은 밀키트)를 나타내는 영상(2500b) 또는 인덕션 주변 공기 상태를 나타내는 영상(2500c)을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다.
상기 용기 가열 지수를 나타내는 영상(2500a)은, 인덕션 화구에 적절하지 않은 사이즈의 냄비를 놓았을 때 적절한 위치에서 사용할 수 있는 가이드 영상으로 대체될 수도 있다.
상기 인식된 음식 재료를 나타내는 영상(2500b)은, 요리 중 조리 순서를 나타내는 핵심 키워드를 나타내는 영상을 포함할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 상황에 맞는 적절한 정보제공으로 인덕션의 사용 효율을 높이고, 레시피의 단계별로 직관적으로 전달해 요리과정을 도울 수 있다.
또한, 본 발명의 디스플레이 장치는, 도 26에 도시된 바와 같이, IoT의 허브(2600)에 구비될 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치는, 작동되고 있는 가전 제품 혹은 통신을 수행하거나 제어를 수행하고자 하는 가전의 영상을 플로팅 영상으로 출력할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (13)

  1. 개구가 형성되는 케이스;
    상기 케이스 내의 제1 측에 배치되는 제1 광학 미러;
    상기 케이스 내의 제2 측에 배치되며, 상기 제1 광학 미러의 하부에 배치되는 제2 광학 미러; 및
    상기 케이스 내의 제3 측에 배치되며, 영상을 출력하는 복수의 면을 구비하는 영상 표시부를 포함하고,
    상기 복수의 면에서 출력된 영상들은, 상기 제1 광학 미러 및 상기 제2 광학 미러에 반사되어 상기 개구와 관찰자 사이의 공간에서 합성되어 표시되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 면에서 출력된 영상들은, 상기 케이스의 개구로부터 소정높이에 떠있는 상태로 합성되어 출력되는 플로팅 영상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 면은 제1 디스플레이 및 제2 디스플레이를 포함하고,
    상기 제1 디스플레이에서는 제1 영상이 출력되고,
    상기 제2 디스플레이에서는 제2 영상이 출력되며,
    상기 제1 영상 및 제2 영상은 상기 개구로부터 소정 높이만큼 떠있는 공간에서 합성되어 플로팅 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 디스플레이에서 출력되는 제1 영상은 원근감이 반영된 영상이고,
    상기 제2 디스플레이에서 출력되는 제2 영상은 상기 제1 영상의 배경을 나타내는 영상인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 영상 표시부의 종류에 따라 상기 케이스의 크기 및 종류 중 적어도 하나가 달라지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영상 표시부는, 객체, 복수의 면을 구비한 다중 디스플레이 및 하나의 면을 구비한 단일 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이스의 크기는,
    상기 영상 표시부의 크기가 커질수록 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리에 비례하여 높아지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 면에서 출력된 영상들이 출력되는 상기 개구로부터의 높이는,
    상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 거리가 동일하더라도 더 높아지는 것을 특징으로 디스플레이 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 면에서 출력된 영상들을 상기 개구로부터 소정 높이에 출력하기 위한 상기 제2 광학 미러와 상기 영상 표시부 사이의 제2 거리는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 제1 거리에 비례하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 거리는, 상기 제1 광학 미러와 상기 제2 광학 미러의 곡률이 가변되는 것에 근거하여, 동일한 상기 제1 거리에 비해 줄어드는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는, 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 구비되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 영상 표시부의 종류는, 상기 디스플레이 장치가 장착된 차량 및 가전제품 중 적어도 하나에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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