KR102605397B1

KR102605397B1 - 증강 현실 제공 장치

Info

Publication number: KR102605397B1
Application number: KR1020180096955A
Authority: KR
Inventors: 하주화; 권재중; 박정우; 정수빈; 조현진
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2023-11-24
Also published as: TW202020506A; CN110850595A; TWI837165B; US11586042B2; KR20200021579A; CN110850595B; US20200057306A1

Abstract

증강 현실 제공 장치가 제공된다. 증강 현실 제공 장치는 제1 반사 부재를 포함하는 렌즈, 렌즈의 제1 측면 상에 배치되며 복수의 서브 화소들을 포함하는 디스플레이 장치, 및 렌즈와 디스플레이 장치 사이에 배치되며 복수의 서브 화소들로부터의 광을 상기 제1 반사 부재로 집광하는 복수의 집광 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이를 구비한다.

Description

증강 현실 제공 장치{DEVICE FOR PROVIDING AUGMENTED REALITY}

본 발명은 증강 현실 제공 장치에 관한 것이다.

증강 현실은 사용자의 눈으로 보이는 현실의 이미지에 가상의 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술을 가리킨다. 가상의 이미지는 텍스트 또는 그래픽 형태의 이미지가 될 수 있으며, 실제 영상은 장치의 시야에 관찰된 실제 물체에 관한 정보가 될 수 있다.

증강 현실은 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD), 헤드 업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 증강 현실이 헤드 마운트 디스플레이를 이용하여 구현되는 경우, 사용자가 용이하게 휴대할 수 있을 뿐만 아니라, 쉽게 입거나 벗을 수 있도록 안경 형태로 제공될 수 있다. 이 경우, 증강 현실을 구현하기 위한 가상의 이미지를 제공하는 디스플레이 장치는 OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon) 또는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)와 같은 마이크로 디스플레이를 이용하여 구현된다.

최근에는 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓히려는 요구가 있으며, 이 경우 복수 개의 마이크로 디스플레이가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 하나의 디스플레이를 이용하면서 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장할 수 있는 증강 현실 제공 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치는 제1 반사 부재를 포함하는 렌즈, 상기 렌즈의 제1 측면 상에 배치되며 복수의 서브 화소들을 포함하는 디스플레이 장치, 및 상기 렌즈와 상기 디스플레이 장치 사이에 배치되며 상기 복수의 서브 화소들로부터의 광을 상기 제1 반사 부재로 집광하는 복수의 집광 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이를 구비한다.

상기 제1 반사 부재는 상기 디스플레이 장치에 표시되는 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사한다.

상기 복수의 집광 렌즈들의 제1 방향의 피치는 상기 복수의 서브 화소들의 제1 방향의 피치보다 작다.

상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 복수의 서브 화소들에 일대일로 대응되도록 배치된다.

상기 렌즈는 제2 내지 제4 반사 부재들을 더 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제1 측면 상에 배치된 제1 표시 영역, 상기 렌즈의 제2 측면 상에 배치되며 상기 제1 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제2 표시 영역, 상기 렌즈의 제3 측면 상에 배치되며 상기 제2 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제3 표시 영역, 및 상기 렌즈의 제4 측면 상에 배치되며 상기 제3 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제4 표시 영역을 포함한다.

상기 제1 반사 부재는 상기 제1 표시 영역에 표시되는 제1 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고, 상기 제2 반사 부재는 상기 제2 표시 영역에 표시되는 제2 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하며, 상기 제3 반사 부재는 상기 제3 표시 영역에 표시되는 제3 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고, 상기 제4 반사 부재는 상기 제4 표시 영역에 표시되는 제4 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사한다.

상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 측면들을 둘러싸도록 배치된다.

상기 복수의 집광 렌즈들의 제1 방향의 피치는 복수의 화소들의 제1 방향의 피치보다 작으며, 상기 서브 화소들의 제1 방향의 피치보다 크며, 상기 복수의 화소들 각각은 N(N은 2 이상의 정수) 개의 서브 화소들을 포함한다.

상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 복수의 화소들에 일대일로 대응되도록 배치된다.

상기 복수의 서브 화소들은 제1 뷰 이미지를 표시하는 제1 서브 화소들, 제2 뷰 이미지를 표시하는 제2 서브 화소들, 및 제3 뷰 이미지를 표시하는 제3 서브 화소들을 포함한다.

제1 반사 부재는 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들을 포함하고, 상기 복수의 서브 화소들은 제1 내지 제3 서브 화소들을 포함하며, 상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 제1-1 반사 부재로 제공하고, 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 제1-2 반사 부재로 제공하며, 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 제1-3 반사 부재로 제공한다.

상기 제1-1 반사 부재는 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고, 상기 제1-2 반사 부재는 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하며, 상기 제1-3 반사 부재는 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사한다.

상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제1 및 제2 측면들 상에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-1 반사 부재, 상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-2 반사 부재, 및 상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-3 반사 부재를 더 포함한다.

상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제3 측면 상에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-1 반사 부재, 상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-2 반사 부재, 및 상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-3 반사 부재를 더 포함한다.

상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제4 측면 상에 배치되고, 상기 렌즈는 상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-1 반사 부재, 상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-2 반사 부재, 및 상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-3 반사 부재를 더 포함한다.

상기 렌즈는 일 측의 두께가 타 측의 두께보다 얇다.

상기 렌즈의 두께는 상기 일 측에서 상기 타 측으로 갈수록 얇아진다.

상기 렌즈는 상기 제1 측면과 마주보는 제3 측면을 더 포함하고, 상기 제3 측면의 크기는 상기 제1 측면의 크기보다 작다.

상기 제1 면은 상기 렌즈의 높이 방향 대비 경사지게 배치된다.

상기 제1 면 상에 배치되며, 상기 렌즈보다 높은 굴절률을 갖는 레진을 더 구비한다.

상기 레진의 일 측의 두께가 상기 타 측의 두께보다 두껍다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치에 의하면, 디스플레이 장치로부터 출력된 가상의 이미지가 집광 렌즈 어레이에 의해 집광되어 반사 부재로 제공되므로, 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)이 넓어질 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치에 의하면, 렌즈가 하나의 반사 부재를 포함하더라도 집광 렌즈 어레이에 의해 디스플레이 장치의 전 영역으로부터 출력된 가상의 이미지를 사용자의 눈에 보여질 수 있다. 그러므로, 렌즈가 복수의 반사 부재들을 포함할 때보다 사용자가 보는 현실의 이미지가 반사 부재에 의해 간섭 받는 것을 방지할 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치에 의하면, 복수의 측면들로 입력되는 복수의 이미지들이 복수의 반사 부재들을 통해 각각 사용자의 눈으로 제공될 수 있으므로, 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓힐 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치에 의하면, 디스플레이 장치의 서브 화소들 중 일부가 제1 뷰 이미지를 표시하고, 다른 일부가 제2 뷰 이미지를 표시하며, 제1 뷰 이미지가 제1 반사 부재에 의해 사용자의 눈에 제공되고, 제2 뷰 이미지가 제2 반사 부재에 의해 사용자의 눈에 제공될 수 있다. 이로 인해, 사용자는 입체 영상을 시청할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 증강 현실 제공 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 X축 방향에서 바라보았을 때 도 1의 디스플레이 장치의 서브 화소들, 렌즈 어레이의 집광 렌즈들, 및 반사 부재의 일 예를 보여주는 일 예시도면이다.
도 4는 Z축 방향에서 바라보았을 때 도 1의 디스플레이 장치의 서브 화소들, 렌즈 어레이의 집광 렌즈들, 및 반사 부재의 일 예를 보여주는 일 예시도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 증강 현실 제공 장치를 보여주는 분해 사시도이다.
도 8a 내지 도 8c는 X축 방향에서 바라보았을 때 도 7의 디스플레이 장치의 서브 화소들, 렌즈 어레이의 집광 렌즈들, 및 반사 부재들의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.
도 9a 내지 도 9c는 Z축 방향에서 바라보았을 때 도 7의 디스플레이 장치의 서브 화소들, 렌즈 어레이의 집광 렌즈들, 및 반사 부재들의 일 예를 보여주는 예시도면들이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11의 렌즈를 구체적으로 보여주는 사시도들이다.
도 13은 도 11에서 반사 부재들이 배열되는 폭을 설명하기 위한 일 예시도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 보여주는 단면도이다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이의 일 예시도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 증강 현실 제공 장치를 보여주는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 집광 렌즈 어레이(300), 제1 접착층(400), 및 제2 접착층(500)을 구비한다.

렌즈(100)는 유리(glass) 또는 플라스틱(plastic)으로 투명 또는 반투명하게 형성될 수 있다. 이로 인해, 사용자는 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지를 볼 수 있다. 렌즈(100)는 사용자의 시력을 고려하여 소정의 굴절력을 가질 수 있다.

렌즈(100)는 도 2와 같이 사각형의 제1 면(SF1) 및 제2 면(SF2)과 4 개의 측면들(SIF1~SIF4)로 이루어진 육면체로 형성된 것을 예시하였으나, 렌즈(100)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(100)는 다각형의 상면 및 하면과 복수의 측면들로 이루어진 다면체, 원기둥, 타원기둥, 반원기둥, 반타원기둥, 찌그러진 원기둥, 또는 찌그러진 타원기둥으로 형성될 수도 있다. 찌그러진 원기둥과 반원기둥은 지름이 일정하지 않은 원기둥과 반원기둥을 가리킨다.

렌즈(100)는 제1 반사 부재(110)를 포함할 수 있다. 제1 반사 부재(110)는 핀 미러(pin mirror)로 칭해질 수도 있다. 제1 반사 부재(110)는 은(Ag), 알루미늄(Al), 및 로듐(Rh)과 같이 반사율이 높은 금속 물질로 이루어질 수 있다.

제1 반사 부재(110)는 도 1 및 도 2와 같이 렌즈(100)의 중앙부에 배치될 수 있다. 제1 반사 부재(110)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 렌즈(100)의 제1 면(SF1)은 렌즈(100)의 상면 또는 하면을 가리킨다. 이를 위해, 제1 반사 부재(110)는 도 4와 같이 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 제1 반사 부재(110)의 기울어진 각도(θ1)는 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)가 제1 반사 부재(110)로부터 반사되어 렌즈(100)의 제1 면(SF1) 상에 배치되는 사용자의 눈(E)에 입사되도록 당업자의 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다. 이하의 설명에서, 도 1 및 도 2와 같이 제1 방향(Z축 방향)은 렌즈(100)의 두께 방향을 가리키고, 제2 방향(Y축 방향)은 렌즈(100)의 높이 방향을 가리키며, 제3 방향(X축 방향)은 렌즈(100)의 폭 방향을 가리킨다.

구체적으로, 도 1 및 도 2와 같이 제1 반사 부재(110)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 즉, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 이미지(IM)는 제1 반사 부재(110)에 의해 반사되므로, 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

또한, 제1 반사 부재(110)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자는 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

제1 반사 부재(110)의 크기는 동공의 크기보다 작게 형성되며, 예를 들어 제1 반사 부재(110)의 직경은 대략 4mm 이하로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 반사 부재(110)가 매우 작은 크기로 형성되므로, 사용자가 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있는 경우, 제1 반사 부재(110)를 인지하기 어렵다. 하지만, 제1 반사 부재(110)의 크기가 작아질수록 사용자의 눈(E)에 제공되는 가상의 이미지의 휘도도 감소하므로, 제1 반사 부재(110)의 크기는 이를 고려하여 설정될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 제1 반사 부재(110)가 원형의 단면을 갖는 것을 예시하였으나, 원형 이외에 타원형 또는 다각형의 단면을 가질 수도 있다.

디스플레이 장치(200)는 증강 현실을 구현하기 위한 가상의 이미지를 표시한다. 디스플레이 장치(200)는 렌즈(100)의 제1 측면 상에 배치될 수 있다.

디스플레이 장치(200)는 도 3 및 도 4와 같이 가상의 이미지를 표시하기 위해 화소(P)들을 포함할 수 있다. 화소(P)들 각각은 N(N은 2 이상의 정수) 개의 서브 화소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(P)들 각각은 제1 서브 화소(SP1), 제2 서브 화소(SP2), 및 제3 서브 화소(SP3)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(SP1)는 제1 색을 표시하는 서브 화소이고, 제2 서브 화소(SP2)는 제2 색을 표시하는 서브 화소이며, 제3 서브 화소(SP3)는 제3 색을 표시하는 서브 화소이다. 도 3 및 도 4에서는 화소(P)가 3 개의 서브 화소들, 즉 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 화소(P)는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue), 노란색(yellow), 자홍색(magenta), 청록색(cyan), 및 백색(white) 중 적어도 두 개 이상의 색을 조합하기 위한 서브 화소들을 포함할 수 있다. 또한, 서브 화소들의 개수에 따라, 화소(P)의 서브 화소들은 스트라이프(stripe) 형태, 직사각(rectangular) 형태, 또는 마름모(diamond) 형태의 펜타일(PenTile) 구조로 배치될 수 있다.

디스플레이 장치(200)는 유연성을 가짐으로써 구부러질 수 있으며, 유기전계발광 표시장치(organic light emitting display)일 수 있다. 디스플레이 장치(200)에 대한 자세한 설명은 도 14를 결부하여 후술한다.

집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)와 디스플레이 장치(200)의 사이에 배치될 수 있다. 집광 렌즈 어레이(300)는 복수의 집광 렌즈(301)들을 포함할 수 있다. 복수의 집광 렌즈(301)들에 의해 집광 렌즈 어레이(300)는 디스플레이 장치(200)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 광을 제1 반사 부재(110)에 집광할 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들은 디스플레이 장치(200)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 광을 제1 반사 부재(110)로 집광하기 위해서, 렌즈(100) 방향으로 볼록한 볼록 렌즈로 형성될 수 있다. 또는, 복수의 집광 렌즈(301)들은 집광 렌즈 어레이(300)의 두께를 줄이기 위해 프레넬 렌즈(fresnel lens)로 형성될 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들은 도 2와 같이 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 복수의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들이 디스플레이 장치(200)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 광을 렌즈(100) 내에 배치된 제1 반사 부재(110)로 집광하기 위해서는, 도 3과 같이 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit11)는 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit21)보다 크고, 도 4와 같이 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit12)는 복수의 집광 렌즈(301)들의 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit22)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit11)가 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit12)보다 큰 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit21)가 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit22)보다 클 수 있다. 또는, 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit12)가 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit11)보다 큰 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit22)가 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit21)보다 클 수 있다. 또는, 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit11)와 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit12)가 실질적으로 동일한 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit21)와 제3 방향(X축 방향)의 피치(pit22)는 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 반사 부재(110)가 렌즈(100)의 중앙부에 배치되는 경우, 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 제1 반사 부재(110)로 집광하기 위하여, 복수의 집광 렌즈(301)들은 도 3 및 도 4와 같이 집광 렌즈 어레이(300)의 중앙을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.

제1 접착층(400)은 렌즈(100)와 집광 렌즈 어레이(300)를 접착한다. 제2 접착층(500)은 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)를 접착한다. 제1 및 제2 접착층들(400, 500) 각각은 투명한 접착 레진(optically transparent resin, OCR) 또는 투명한 접착 필름(optically transparent adhesive film, OCA film)일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 도 1에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 현실의 이미지가 렌즈(100)를 통해 사용자의 눈에 제공되며, 디스플레이 장치(200)로부터 출력된 가상의 이미지가 제1 반사 부재(110)를 통해 사용자의 눈에 제공될 수 있다. 즉, 현실의 이미지에 가상의 이미지가 겹쳐진 하나의 이미지가 사용자의 눈에 제공될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 디스플레이 장치(200)로부터 출력된 가상의 이미지가 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광되어 제1 반사 부재(110)로 제공되므로, 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)이 넓어질 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 렌즈(100)가 하나의 반사 부재(110)를 포함하더라도 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 디스플레이 장치(200)의 전 영역으로부터 출력된 가상의 이미지를 사용자의 눈에 보여질 수 있다. 그러므로, 렌즈(100)가 복수의 반사 부재(110)들을 포함할 때보다 사용자가 보는 현실의 이미지가 반사 부재(110)에 의해 간섭 받는 것을 방지할 수 있다.

한편, OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon) 또는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)와 같은 마이크로 디스플레이를 디스플레이 장치(200)로 이용하는 경우, 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장하기 위해서는 복수 개의 디스플레이 장치(200)가 필요하다. 이 경우, 복수 개의 디스플레이 장치(200) 사이의 공간으로 인해 복수 개의 디스플레이 장치(200)가 표시하는 이미지가 사용자에게 분리되어 보일 수 있다. 또한, 복수 개의 디스플레이 장치(200)가 개별 구동되기 때문에, 복수 개의 디스플레이 장치(200)를 동기화하여야 하므로, 구동이 복잡해진다. 또한, OLEDoS의 경우, 백색 광을 발광하는 유기발광층 상에 컬러필터를 형성하여 색을 구현하므로, 고휘도 구현이 어렵다.

이에 비해, 도 1에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 하나의 반사 부재에 집광하므로, 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 쉽게 확장할 수 있을 뿐만 아니라, 가상의 이미지가 사용자에게 분리되어 보이지 않으며, 복수 개의 디스플레이 장치(200)를 동기화하여 구동하여야 할 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 디스플레이 장치(200)가 적색, 녹색, 및 청색 유기발광층들을 이용하는 경우, 컬러필터가 필요 없으므로, 고휘도 구현이 OLEDoS에 비해 유리하다.

도 5는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.

도 5에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 집광 렌즈 어레이(300), 제1 접착층(400), 및 제2 접착층(500)을 구비한다.

도 5에 도시된 실시예는 렌즈(100)가 복수의 반사 부재들(110, 120, 130, 140)을 포함하고, 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)가 렌즈(100)의 복수의 측면들에 배치되는 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 5에서는 도 1에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 렌즈(100)는 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)을 포함한다. 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140) 각각은 핀 미러(pin mirror)로 칭해질 수도 있다.

제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)은 도 5와 같이 렌즈(100)의 중앙부에 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

구체적으로, 제1 반사 부재(110)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 제1 표시 영역(201)의 제1 이미지(IM1)를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제2 반사 부재(120)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 제2 표시 영역(202)의 제2 이미지(IM2)를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제3 반사 부재(130)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 제3 표시 영역(203)의 제3 이미지(IM3)를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제4 반사 부재(140)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 제4 표시 영역(204)의 제4 이미지(IM4)를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

이때, 제1 및 제3 반사 부재들(110, 130) 각각은 제2 방향(Y축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 제2 및 제4 반사 부재들(120, 140) 각각은 제3 방향(Z축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제3 방향(X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 각 반사 부재의 기울어진 각도는 디스플레이 장치(200)의 이미지가 각 반사 부재로부터 반사되어 렌즈(100)의 제1 면(SF1) 상에 배치되는 사용자의 눈(E)에 입사되도록 당업자의 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다.

이에 따라, 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 이미지는 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)에 의해 반사되므로, 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

또한, 제1 내지 제4 반사 부재들(110, 120, 130, 140)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자는 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

제1 반사 부재(110)와 제3 반사 부재(130)는 제2 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 제1 반사 부재(110)와 제3 반사 부재(130)는 렌즈(100)의 중심을 기준으로 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

제2 반사 부재(120)와 제4 반사 부재(140)는 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 제2 반사 부재(120)와 제4 반사 부재(140)는 렌즈(100)의 중심을 기준으로 제1 방향(X축 방향)으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

디스플레이 장치(200)는 유연성을 가짐으로써 구부러질 수 있으며, 렌즈(100)의 제1 내지 제4 측면들 상에 배치될 수 있다. 디스플레이 장치(200)는 렌즈(100)의 제1 측면 상에 배치된 제1 표시 영역(201), 렌즈(100)의 제2 측면 상에 배치된 제2 표시 영역(202), 렌즈(100)의 제3 측면 상에 배치된 제3 표시 영역(203), 및 렌즈(100)의 제4 측면 상에 배치된 제4 표시 영역(204)을 포함할 수 있다.

제1 표시 영역(201)은 렌즈(100)의 제1 측면(SIF1) 상에 배치되고, 제2 표시 영역(202)은 렌즈(100)의 제2 측면(SIF2) 상에 배치되며, 제3 표시 영역(203)은 렌즈(100)의 제3 측면(SIF3) 상에 배치되고, 제4 표시 영역(204)은 렌즈(100)의 제4 측면(SIF4) 상에 배치될 수 있다. 제2 표시 영역(202)은 제1 표시 영역(201)의 일 단으로부터 연장되어 구부러져 배치되고, 제3 표시 영역(203)은 제2 표시 영역(202)의 일 단으로부터 연장되어 구부러져 배치될 수 있다. 제4 표시 영역(204)은 제3 표시 영역(203)의 일 단으로부터 연장되어 구부러져 배치될 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(200)는 렌즈(100)의 측면들을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)와 디스플레이 장치(200) 사이에 배치된다. 구체적으로, 집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)의 제1 측면과 디스플레이 장치(200)의 제1 표시 영역(201) 사이, 렌즈(100)의 제2 측면과 디스플레이 장치(200)의 제2 표시 영역(202) 사이, 렌즈(100)의 제3 측면과 디스플레이 장치(200)의 제3 표시 영역(203) 사이, 및 렌즈(100)의 제4 측면과 디스플레이 장치(200)의 제4 표시 영역(204) 사이에 배치될 수 있다.

도 5에서는 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)가 렌즈(100)의 모든 측면들을 둘러싸도록 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)의 일부 측면들, 즉 제1 및 제2 측면들 또는 제1 내지 제3 측면들 상에 배치될 수 있다.

집광 렌즈 어레이(300)는 복수의 집광 렌즈(301)들을 포함할 수 있다. 렌즈(100)의 제1 측면과 제1 표시 영역(201) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제1 표시 영역(201)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제1 측면과 제1 표시 영역(201) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제1 표시 영역(201)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제2 측면과 제2 표시 영역(202) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제2 표시 영역(202)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제2 측면과 제2 표시 영역(202) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제2 표시 영역(202)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제3 측면과 제3 표시 영역(203) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제3 표시 영역(203)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제3 측면과 제3 표시 영역(203) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제3 표시 영역(203)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제4 측면과 제4 표시 영역(204) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제4 표시 영역(204)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제4 측면과 제4 표시 영역(204) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제4 표시 영역(204)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 내지 제4 표시 영역들(201, 202, 203, 204) 각각에서 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 피치와 복수의 집광 렌즈(301)들의 피치는 도 1에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 도 5에 도시된 실시예에 의하면, 복수의 측면들로 입력되는 복수의 이미지들이 복수의 반사 부재들을 통해 각각 사용자의 눈으로 제공될 수 있다. 따라서, 하나의 디스플레이를 이용함에도 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓힐 수 있다.

도 6은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다. 도 7은 도 6의 증강 현실 제공 장치를 보여주는 분해 사시도이다.

도 6 및 도 7에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 집광 렌즈 어레이(300), 제1 접착층(400), 및 제2 접착층(500)을 구비한다.

도 6 및 도 7에 도시된 실시예는 렌즈(100)가 복수의 반사 부재들(111, 112, 113)을 포함하고, 복수의 집광 렌즈(301)들이 복수의 화소(P)들과 일대일로 대응되도록 배치되는 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 6 및 도 7에서는 도 1에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 렌즈(100)의 제1 반사 부재(110)는 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)을 포함한다. 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113) 각각은 핀 미러(pin mirror)로 칭해질 수도 있다.

제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 도 6 및 도 7과 같이 렌즈(100)의 중앙부에 배치될 수 있다. 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 도 6 및 도 7과 같이 제1 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1-1 및 제1-3 반사 부재들(111, 113)은 나란하게 배치되고, 제1-2 반사 부재(112)는 제1-1 및 제1-3 반사 부재들(111, 113)보다 렌즈(100)의 중앙에 가깝게 배치될 수 있다.

제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

구체적으로, 제1-1 반사 부재(111)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제1 서브 화소(SP1)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제1-2 반사 부재(112)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제1-3 반사 부재(113)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

이때, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113) 각각은 제2 방향(Y축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제1-1 반사 부재(111)가 제1-2 반사 부재(112)에 비해 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제1-1 반사 부재(111)는 제1-2 반사 부재(112)보다 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제1-3 반사 부재(113)가 제1-2 반사 부재(112)에 비해 제3 방향(X축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제1-3 반사 부재(113)는 제1-2 반사 부재(112)보다 제3 방향(X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 각 반사 부재의 기울어진 각도는 디스플레이 장치(200)의 이미지가 각 반사 부재로부터 반사되어 렌즈(100)의 제1 면(SF1) 상에 배치되는 사용자의 눈(E)에 입사되도록 당업자의 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다.

이에 따라, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 이미지는 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)에 의해 반사되므로, 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

또한, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자는 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)와 디스플레이 장치(200)의 사이에 배치될 수 있다. 집광 렌즈 어레이(300)는 복수의 집광 렌즈(301)들을 포함할 수 있다. 복수의 집광 렌즈(301)들에 의해 집광 렌즈 어레이(300)는 제1 서브 화소 (SP1)들의 광을 제1-1 반사 부재(111)에 집광하고, 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 제1-2 반사 부재(112)에 집광하며, 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 제1-3 반사 부재(113)에 집광할 수 있다.

도 6에서는 화소(P)가 제3 방향(Z축 방향)으로 나란하게 배열된 스트라이프 형태의 3 개의 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 화소(P)는 4 개 이상의 서브 화소들을 포함하는 다이아몬드 형태의 펜타일 구조로 형성될 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들은 디스플레이 장치(200)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)의 광을 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)로 집광하기 위해서, 도 8a 내지 도 8c 및 도 9a 내지 도 9c와 같이 렌즈(100) 방향으로 볼록한 볼록 렌즈로 형성될 수 있다. 또는, 복수의 집광 렌즈(301)들은 집광 렌즈 어레이(300)의 두께를 줄이기 위해 프레넬 렌즈(fresnel lens)로 형성될 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들은 도 7과 같이 복수의 화소(P)들에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 복수의 화소(P)들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

복수의 집광 렌즈(301)들이 제1 서브 화소(SP1)들의 광을 제1-1 반사 부재(111)로 집광하고, 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 제1-2 반사 부재(112)로 집광하며, 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 제1-3 반사 부재(113)로 집광하기 위해서는, 도 8a 내지 도 8c와 같이 화소(P)들의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit31)는 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향(Z축 방향)의 피치(pit41)보다 크고, 도 9a 내지 도 9c와 같이 화소(P)들의 제2 방향(Y축 방향)의 피치(pit32)는 복수의 집광 렌즈(301)들의 제2 방향(Y축 방향)의 피치(pit42)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

화소(P)들의 제1 방향의 피치(pit31)가 제2 방향의 피치(pit32)보다 큰 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향의 피치(pit41)가 제2 방향의 피치(pit42)보다 클 수 있다. 또는, 화소(P)들의 제2 방향의 피치(pit32)가 제1 방향의 피치(pit31)보다 큰 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제2 방향의 피치(pit42)가 제1 방향의 피치(pit42)보다 클 수 있다. 또는, 화소(P)들의 제1 방향의 피치(pit31)와 제2 방향의 피치(pit32)가 실질적으로 동일한 경우, 복수의 집광 렌즈(301)들의 제1 방향의 피치(pit41)와 제2 방향의 피치(pit42)는 실질적으로 동일할 수 있다.

제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 렌즈(100)의 중앙부에 배치되는 경우, 디스플레이 장치(200)의 이미지를 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)로 집광하기 위하여, 복수의 집광 렌즈(301)들은 도 8a 내지 도 8c 및 도 9a 내지 도 9c와 같이 집광 렌즈 어레이(300)의 중앙을 기준으로 서로 대칭되도록 배치될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 도 6에 도시된 실시예에 의하면, 디스플레이 장치(200)로부터 출력된 가상의 이미지가 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광되어 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)로 제공되므로, 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)이 넓어질 수 있다.

한편, 디스플레이 장치(200)의 제1 내지 제3 서브 화소들(SP1, SP2, SP3)은 동시에 제1 내지 제3 뷰 이미지들(VI1, VI2, VI3)을 표시할 수 있다. 구체적으로, 제1 서브 화소(SP1)들은 제1 뷰 이미지(VI1)를 표시하고, 제2 서브 화소(SP2)들은 제2 뷰 이미지(VI2)를 표시하며, 제3 서브 화소(SP3)들은 제3 뷰 이미지(VI3)를 표시할 수 있다. 제1 내지 제3 뷰 이미지들(VI1, VI2, VI3)은 입체 영상을 구현하기 위한 멀티 뷰 이미지들일 수 있다. 이 경우, 도 17과 같이 헤드 장착형 디스플레이(HMD)가 도 6에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)들을 포함하는 경우, 사용자는 좌안과 우안을 통해 제1 내지 제3 뷰 이미지들(VI1, VI2, VI3)을 볼 수 있으므로, 입체 영상을 시청할 수 있다. 하지만, 이 경우 사용자는 좌안과 우안을 통해 제1 내지 제3 뷰 이미지들(VI1, VI2, VI3)을 모두 보게 되므로, 제1 내지 제3 뷰 이미지들(VI1, VI2, VI3)이 겹쳐 보이는 3D 크로스토크(crosstalk)를 느낄 수 있다.

이를 해결하기 위해, 사용자의 좌안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 일부 서브 화소들을 이용하여 뷰 이미지를 표시하고, 사용자의 우안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 다른 일부 서브 화소들을 이용하여 뷰 이미지를 표시할 수 있다. 또는, 사용자의 좌안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 서브 화소들과 사용자의 우안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 서브 화소들을 시분할하여 구동할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 좌안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제1 서브 화소(SP1)들이 제1 뷰 이미지(VI1)를 표시하고, 사용자의 우안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제2 서브 화소(SP2)들이 제2 뷰 이미지(VI2)를 표시하거나 제3 서브 화소(SP3)들이 제3 뷰 이미지(VI3)를 표시할 수 있다. 이 경우, 사용자는 좌안을 통해 제1 뷰 이미지(VI2)를 시청하고, 우안을 통해 제2 뷰 이미지(VI2) 또는 제3 뷰 이미지(VI3)를 시청할 수 있으므로, 사용자가 3D 크로스토크를 느끼는 것을 방지할 수 있다.

또는, 사용자의 좌안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제1 서브 화소(SP1)들이 제1 뷰 이미지(VI1)를 표시하거나 제2 서브 화소(SP2)들이 제2 뷰 이미지(VI2)를 표시하며, 사용자의 우안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제3 서브 화소(SP3)들이 제3 뷰 이미지(VI3)를 표시할 수 있다. 이 경우, 사용자는 좌안을 통해 제1 뷰 이미지(VI2) 또는 제2 뷰 이미지(VI2)를 시청하고, 우안을 통해 제3 뷰 이미지(VI3)를 시청할 수 있으므로, 사용자가 3D 크로스토크를 느끼는 것을 방지할 수 있다.

또는, 사용자의 좌안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제1 서브 화소(SP1)들이 제1 기간 동안 제1 뷰 이미지(VI1)를 표시하고 제2 기간 동안 제2 서브 화소(SP2)들이 제2 뷰 이미지(VI2)를 표시하며, 사용자의 우안에 대응되는 증강 현실 제공 장치(10)의 제2 서브 화소(SP2)들이 제1 기간 동안 제2 뷰 이미지(VI2)를 표시하고 제2 기간 동안 제3 서브 화소(SP3)들이 제3 뷰 이미지(VI3)를 표시할 수 있다. 이 경우, 사용자는 제1 기간 동안 좌안을 통해 제1 뷰 이미지(VI1)를 시청하고 우안을 통해 제2 뷰 이미지(VI2)를 시청하며, 제2 기간 동안 좌안을 통해 제2 뷰 이미지(VI2)를 시청하고 우안을 통해 제3 뷰 이미지(VI3)를 시청하므로, 사용자가 3D 크로스토크를 느끼는 것을 방지할 수 있다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.

도 10에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 집광 렌즈 어레이(300), 제1 접착층(400), 및 제2 접착층(500)을 구비한다.

도 10에 도시된 실시예는 렌즈(100)가 제1 측면뿐만 아니라 다른 측면들 각각에서도 그에 대응하는 복수의 반사 부재들을 포함하는 것과 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)가 렌즈(100)의 복수의 측면들에 배치되는 것에서 도 6에 도시된 실시예와 차이가 있다. 따라서, 도 10에서는 도 6에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 렌즈(100)는 측면들 각각에 대응하는 복수의 반사 부재들을 포함한다. 예를 들어, 렌즈(100)는 제1 측면에 대응하게 배치된 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113), 제2 측면에 대응하게 배치된 제2-1 내지 제2-3 반사 부재들(121, 122, 123), 제3 측면에 대응하게 배치된 제3-1 내지 제3-3 반사 부재들(131, 132, 133), 및 제4 측면에 대응하게 배치된 제4-1 내지 제4-3 반사 부재들(141, 142, 143)을 포함한다.

복수의 반사 부재들은 도 10과 같이 렌즈(100)의 중앙부에 배치될 수 있다. 복수의 반사 부재들(111, 112, 113)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)은 도 6을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로, 도 10에서는 중복된 설명은 생략한다.

제2-1 반사 부재(121)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제2 표시 영역(202)의 제1 서브 화소(SP1)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제2-2 반사 부재(122)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제2 표시 영역(202)의 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제2-3 반사 부재(123)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제2 표시 영역(202)의 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

이때, 제2-1 내지 제2-3 반사 부재들(121, 122, 123) 각각은 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제2 표시 영역(202)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제2-1 반사 부재(121)가 제2-2 반사 부재(122)에 비해 제2 방향(Y축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제2-1 반사 부재(121)는 제2-2 반사 부재(122)보다 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제2-3 반사 부재(123)가 제2-2 반사 부재(122)에 비해 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향(-Y축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제2-3 반사 부재(123)는 제2-2 반사 부재(122)보다 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다.

제3-1 반사 부재(131)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제3 표시 영역(203)의 제1 서브 화소(SP1)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제3-2 반사 부재(132)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제3 표시 영역(203)의 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제1-3 반사 부재(113)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제3 표시 영역(203)의 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

이때, 제3-1 내지 제3-3 반사 부재들(131, 132, 133) 각각은 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향(-Y축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향(-Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제3-1 반사 부재(131)가 제3-2 반사 부재(132)에 비해 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제3-1 반사 부재(131)는 제3-2 반사 부재(132)보다 제3 방향(X축 방향)의 반대 방향(-X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제3-3 반사 부재(133)가 제3-2 반사 부재(132)에 비해 제3 방향(X축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제3-3 반사 부재(133)는 제3-2 반사 부재(132)보다 제3 방향(X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 각 반사 부재의 기울어진 각도는 디스플레이 장치(200)의 이미지가 각 반사 부재로부터 반사되어 렌즈(100)의 제1 면(SF1) 상에 배치되는 사용자의 눈(E)에 입사되도록 당업자의 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다.

제4-1 반사 부재(141)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제4 표시 영역(204)의 제1 서브 화소(SP1)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제4-2 반사 부재(142)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제4 표시 영역(204)의 제2 서브 화소(SP2)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다. 제4-3 반사 부재(143)는 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제4 표시 영역(204)의 제3 서브 화소(SP3)들의 광을 렌즈(100)의 제1 면으로 반사한다.

이때, 제4-1 내지 제4-3 반사 부재들(141, 142, 143) 각각은 제3 방향(X축 방향)에 배치된 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 제4 표시 영역(204)의 이미지를 렌즈(100)의 제1 면으로 반사하므로, 제3 방향(X축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제4-1 반사 부재(141)가 제4-2 반사 부재(122)에 비해 제2 방향(Y축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제4-1 반사 부재(141)는 제4-2 반사 부재(142)보다 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다. 또한, 제4-3 반사 부재(143)가 제4-2 반사 부재(142)에 비해 제2 방향(Y축 방향)의 반대 방향(-Y축 방향)으로 바깥쪽에 배치된다. 그러므로, 제4-3 반사 부재(143)는 제4-2 반사 부재(142)보다 제2 방향(Y축 방향)을 기준으로 제1 방향(Z축 방향)의 반대 방향(-Z축 방향)으로 더 기울어지게 배치될 수 있다.

각 반사 부재의 기울어진 각도는 디스플레이 장치(200)의 이미지가 각 반사 부재로부터 반사되어 렌즈(100)의 제1 면(SF1) 상에 배치되는 사용자의 눈(E)에 입사되도록 당업자의 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다.

이에 따라, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 이미지는 복수의 반사 부재들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133, 141, 142, 143)에 의해 반사되므로, 심도(depth of field)가 깊어지게 된다. 또한, 복수의 반사 부재들(111, 112, 113, 121, 122, 123, 131, 132, 133, 141, 142, 143)은 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 집광된 디스플레이 장치(200)의 이미지를 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자는 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

도 10에서는 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)가 렌즈(100)의 제1 내지 제4 측면들 상에 배치된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)와 집광 렌즈 어레이(300)는 렌즈(100)의 두 개의 측면들 상에 배치되거나 세 개의 측면들 상에 배치될 수 있다.

집광 렌즈 어레이(300)는 복수의 집광 렌즈(301)들을 포함할 수 있다. 렌즈(100)의 제1 측면과 제1 표시 영역(201) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제1 표시 영역(201)의 화소(P)들에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제1 측면과 제1 표시 영역(201) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제1 표시 영역(201)의 화소(P)들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제2 측면과 제2 표시 영역(202) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제2 표시 영역(202)의 화소(P)들에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제2 측면과 제2 표시 영역(202) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제2 표시 영역(202)의 화소(P)들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제3 측면과 제3 표시 영역(203) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제3 표시 영역(203)의 화소(P)들에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제3 측면과 제3 표시 영역(203) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제3 표시 영역(203)의 화소(P)들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

렌즈(100)의 제4 측면과 제4 표시 영역(204) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들은 제4 표시 영역(204)의 화소(P)들에 일대일로 대응되도록 배치될 수 있다. 이로 인해, 렌즈(100)의 제4 측면과 제4 표시 영역(204) 사이에 배치된 복수의 집광 렌즈(301)들의 개수는 제4 표시 영역(204)의 화소(P)들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.

제1 내지 제4 표시 영역들(201, 202, 203, 204) 각각에서 화소(P)들의 피치와 복수의 집광 렌즈(301)들의 피치는 도 6에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 도 10에 도시된 실시예에 의하면, 복수의 측면들로 입력되는 복수의 이미지들이 복수의 반사 부재들을 통해 각각 사용자의 눈으로 제공될 수 있다. 따라서, 하나의 디스플레이를 이용함에도 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓힐 수 있다.

도 11은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.

도 11에 도시된 증강 현실 제공 장치(10)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 집광 렌즈 어레이(300), 제1 접착층(400), 및 제2 접착층(500)을 구비한다.

도 11에 도시된 실시예는 렌즈(100)의 일 측으로부터 타 측으로 갈수록 렌즈(100)의 두께가 얇아지는 것에서 도 6에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 11에서는 도 6에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략한다.

도 11 및 도 12a를 참조하면, 렌즈(100)는 사각형의 제1 면(SF1) 및 제2 면(SF2)과 4 개의 측면들(SIF1~SIF4)로 이루어진 육면체로 형성될 수 있다. 하지만, 렌즈(100)의 형태는 이에 한정되지 않으며, 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 11에 도시된 실시예에 의하면, 집광 렌즈 어레이(300)에 의해 디스플레이 장치(200)의 이미지가 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)에 집광된다. 따라서, 렌즈(100)의 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 폭(W3)을 최소화하는 경우, 렌즈(100)의 제1 방향(X축 방향)의 폭을 줄일 수 있다.

구체적으로, 도 13과 같이 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 폭을 w3로 정의하고, 집광 렌즈(301)들의 피치를 w1로 정의하며, 화소(P)의 피치를 w2로 정의하며, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 배치되는 평면(PLN)에서 집광 렌즈(301)들까지의 거리를 d1, 집광 렌즈(301)들과 서브 화소들(SP1, SP2, SP3) 간의 거리를 d2, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 배치되는 평면(PLN1)에서 허상의 초점면(PLN2)까지의 거리를 d3로 정의할 수 있다. 이 경우, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 폭(W1)은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.

수학식 1과 같이, 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 폭(w1)이 산출될 수 있으므로, 렌즈(100)의 일 측의 두께는 타 측의 두께보다 얇을 수 있다. 예를 들어, 도 12a와 같이, 렌즈(100)의 두께는 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들(111, 112, 113)이 제1 방향(X축 방향)으로 배열되는 폭(w1)을 고려하여 일 측에서부터 타 측으로 갈수록 얇게 형성될 수 있다. 이때, 일 측은 제1 측면(SIF1)이 배치되는 측을 가리키고, 타 측은 제3 측면(SIF3)이 배치되는 측을 가리킬 수 있다.

또한, 도 12a와 같이, 제3 측면(SIF3)의 크기가 제1 측면(SIF1)의 크기에 비해 작을 수 있다. 이로 인해, 제1 면(SF1), 제2 면(SF2), 제2 측면(SIF2), 및 제4 측면(SIF4)이 제2 방향(Y축 방향) 대비 경사지게 배치될 수 있다. 하지만, 도 12a에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 제1 면(SF1), 제2 면(SF2), 제2 측면(SIF2), 및 제4 측면(SIF4) 중 적어도 두 개가 제2 방향(Y축 방향) 대비 경사지게 배치될 수 있다.

따라서, 도 12a와 같이, 렌즈(100)의 일 측의 두께가 타 측의 두께보다 얇게 형성될 수 있으므로, 렌즈(100)의 무게가 줄어들 수 있다. 이로 인해, 사용자에게 보다 경량의 헤드 장착형 디스플레이(HMD)를 제공할 수 있다.

또한, 도 12b와 같이 제1 면(SF1), 제2 면(SF2), 제2 측면(SIF2), 및 제4 측면(SIF4)들에는 렌즈(100)보다 높은 굴절률을 갖는 레진(resin, 600)이 형성될 수 있다. 하지만, 도 12b에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 레진(600)은 제1 면(SF1), 제2 면(SF2), 제2 측면(SIF2), 및 제4 측면(SIF4) 중 제2 방향(Y축 방향) 대비 경사지게 배치되는 면에 형성될 수 있다. 레진(600)의 일 측의 두께는 타 측의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 레진(600)은 도 12b와 같이 일 측에서부터 타 측으로 갈수록 두껍게 형성될 수 있다. 이때, 일 측은 제1 측면(SIF1)이 배치되는 측을 가리키고, 타 측은 제3 측면(SIF3)이 배치되는 측을 가리킬 수 있다. 도 12b에 도시된 실시예에 의하면, 레진(600)에 의해 렌즈(100)의 얇아진 두께로 인해 렌즈(100)를 통해 보이는 현실의 이미지가 왜곡되는 것이 줄어들 수 있다.

레진(600)의 일 측의 두께는 타 측의 두께보다 두껍게 형성될 수 있다. 레진(600)은 도 12b와 같이 일 측에서부터 타 측으로 갈수록 두껍게 형성될 수 있다. 이때, 일 측은 제1 측면(SIF1)이 배치되는 측을 가리키고, 타 측은 제3 측면(SIF3)이 배치되는 측을 가리킬 수 있다.

도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 보여주는 단면도이다.

도 14에서는 디스플레이 장치(200)가 유기전계발광 표시장치(organic light emitting display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였다.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)는 지지 기판(210), 플렉서블 기판(220), 화소 어레이층(230), 배리어 필름(barrier film, 240), 방열 필름(250), 연성 필름(260), 구동 집적회로(270), 및 이방성 도전 필름(280)을 포함할 수 있다.

지지 기판(210)은 플렉서블 기판(220)을 지지하기 위한 기판으로, 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지 기판(210)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)로 형성될 수 있다.

플렉서블 기판(220)은 지지 기판(210)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 유연성을 갖는 플라스틱 필름으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 플렉서블 기판(220)은 폴리이미드(polyimide) 필름으로 형성될 수 있다.

화소 어레이층(230)은 플렉서블 기판(220)의 상면 상에 형성될 수 있다. 화소 어레이층(230)은 복수의 화소들이 형성되어 이미지를 표시하는 층이다. 화소 어레이층(230)은 박막 트랜지스터층, 발광 소자층, 및 봉지층을 포함할 수 있다.

박막 트랜지스터층은 스캔 라인들, 데이터 라인들, 및 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들 각각은 게이트 전극, 반도체층, 소스 및 드레인 전극들을 포함한다. 스캔 구동부가 기판 상에 직접 형성되는 경우, 박막 트랜지스터층과 함께 형성될 수 있다.

박막 트랜지스터층 상에는 발광 소자층이 배치된다. 발광 소자층은 애노드 전극들, 발광층, 캐소드 전극, 및 뱅크들을 포함한다. 발광층은 유기 물질을 포함하는 유기 발광층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광층은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층(organic light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer), 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함할 수 있다. 정공 주입층 및 전자 주입층은 생략될 수 있다. 애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기 발광층으로 이동되며, 유기 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다. 발광 소자층은 화소들이 형성되는 화소 어레이층일 수 있으며, 이로 인해 발광 소자층이 형성된 영역은 이미지를 표시하는 표시영역으로 정의될 수 있다. 표시영역의 주변 영역은 비표시영역으로 정의될 수 있다.

발광 소자층 상에는 봉지층이 배치된다. 봉지층은 발광 소자층에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 봉지층은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.

봉지층 상에는 플렉서블 디스플레이 장치(200)를 산소나 수분으로부터 보호하기 위해 봉지(encapsulation)하기 위한 배리어 필름이 배치된다.

배리어 필름(240)은 화소 어레이층(23)을 산소나 수분으로부터 보호하기 위해 화소 어레이층(230)을 덮도록 배치될 수 있다. 즉, 배리어 필름(240)은 화소 어레이층(230) 상에 배치될 수 있다.

방열 필름(250)은 지지 기판(210)의 하면 상에 배치될 수 있다. 방열 필름(250)은 외부의 충격으로부터 디스플레이 장치(200)를 보호하기 위해 완충 역할을 하는 완충 부재(251)와 디스플레이 장치(200)로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 열전도율이 높은 금속층(252)을 포함할 수 있다. 금속층(252)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 알루미늄 나이트라이드(AlN)일 수 있다. 방열 필름(250)이 완충 부재(251)와 금속층(252)을 포함하는 경우, 완충 부재(251)가 지지 기판(210)의 하면 상에 배치되고, 금속층(252)은 완충 부재(251)의 하면 상에 배치될 수 있다.

연성 필름(260)은 구동 집적회로(Integrated Circuit, 270)를 실장하는 칩 온 필름(chip on film, COF)일 수 있다. 구동 집적회로(270)는 화소 어레이층(230)의 데이터 라인들에 구동 신호들을 공급하기 위한 칩으로 구현될 수 있다.

연성 필름(260)의 일 측은 이방성 도전 필름(anisotropic conductive film, 280)을 이용하여 플렉서블 기판(220)의 상면 상에 부착될 수 있다. 구체적으로, 연성 필름(260)의 일 측은 배리어 필름(240)에 의해 덮이지 않은 플렉서블 기판(220)의 상면 상에 마련된 패드들 상에 부착될 수 있다. 플렉서블 기판(220)의 상면 상에 마련된 패드들은 화소 어레이층(230)의 데이터 라인들에 연결되므로, 구동 집적회로(270)의 구동 신호들은 연성 필름(260)과 패드들을 통해 화소 어레이층(230)의 데이터 라인들에 공급될 수 있다.

도 15는 다양한 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이의 일 예시도면이다.

도 15는 헤드 장착형 디스플레이(HMD)에 증강 현실 제공 장치가 적용될 수 있음을 보여준다. 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이(HMD)는 도 15와 같이 제1 증강 현실 제공 장치(10a), 제2 증강 현실 제공 장치(10b), 지지 프레임(20), 및 안경테 다리들(30a, 30b)을 구비한다.

도 15에서는 헤드 장착형 디스플레이(HMD)가 안경테 다리들(30a, 30b)를 포함하는 안경 형태로 구현된 것을 예시하였으나, 안경테 다리들(30a, 30b)에 머리에 장착할 수 있는 머리 장착 밴드를 포함할 수 있다.

증강 현실 제공 장치가 적용되는 예는 도 15에 도시된 것에 한정되지 않으며, 그 밖에 다양한 전자 장치에서 다양한 형태로 적용 가능하다.

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

10: 증강 현실 제공 장치 100: 렌즈
110: 제1 반사 부재 111: 제1-1 반사 부재
112: 제1-2 반사 부재 113: 제1-3 반사 부재
120: 제2 반사 부재 121: 제2-1 반사 부재
122: 제2-2 반사 부재 123: 제2-3 반사 부재
130: 제3 반사 부재 131: 제3-1 반사 부재
132: 제3-2 반사 부재 133: 제3-3 반사 부재
140: 제4 반사 부재 141: 제4-1 반사 부재
142: 제4-2 반사 부재 143: 제4-3 반사 부재
200: 디스플레이 장치 210: 지지 기판
220: 플렉서블 기판 230: 화소 어레이층
240: 배리어 필름 250: 방열 필름
260: 연성 필름 270: 구동 집적회로
280: 이방성 도전 필름 300: 집광 렌즈 어레
301: 집광 렌즈 400: 제1 접착층
500: 제2 접착층

Claims

제1 반사 부재를 포함하는 렌즈;
상기 렌즈의 제1 측면 상에 배치되며, 복수의 서브 화소들을 포함하는 디스플레이 장치; 및
상기 렌즈와 상기 디스플레이 장치 사이에 배치되며, 상기 복수의 서브 화소들로부터의 광을 상기 제1 반사 부재로 집광하는 복수의 집광 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이를 구비하고,
상기 디스플레이 장치의 표시 영상은 상기 렌즈의 제1 측면으로 입사된 후, 상기 제1 반사 부재에 의해 반사되어 상기 렌즈의 제1 면으로 출력되는 증강 현실 제공 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 집광 렌즈들의 제1 방향의 피치는 상기 복수의 서브 화소들의 제1 방향의 피치보다 작은 증강 현실 제공 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 복수의 서브 화소들에 일대일로 대응되도록 배치되는 증강 현실 제공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 렌즈는 제2 내지 제4 반사 부재들을 더 포함하고,
상기 디스플레이 장치는,
상기 렌즈의 제1 측면 상에 배치된 제1 표시 영역;
상기 렌즈의 제2 측면 상에 배치되며, 상기 제1 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제2 표시 영역;
상기 렌즈의 제3 측면 상에 배치되며, 상기 제2 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제3 표시 영역; 및
상기 렌즈의 제4 측면 상에 배치되며, 상기 제3 표시 영역의 일 단으로부터 연장된 제4 표시 영역을 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재는 상기 제1 표시 영역에 표시되는 제1 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고,
상기 제2 반사 부재는 상기 제2 표시 영역에 표시되는 제2 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하며,
상기 제3 반사 부재는 상기 제3 표시 영역에 표시되는 제3 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고,
상기 제4 반사 부재는 상기 제4 표시 영역에 표시되는 제4 이미지를 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 증강 현실 제공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 측면들을 둘러싸도록 배치되는 증강 현실 제공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 집광 렌즈들의 제1 방향의 피치는 복수의 화소들의 제1 방향의 피치보다 작으며, 상기 서브 화소들의 제1 방향의 피치보다 크며,
상기 복수의 화소들 각각은 N(N은 2 이상의 정수) 개의 서브 화소들을 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 복수의 화소들에 일대일로 대응되도록 배치되는 증강 현실 제공 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 복수의 서브 화소들은 제1 뷰 이미지를 표시하는 제1 서브 화소들, 제2 뷰 이미지를 표시하는 제2 서브 화소들, 및 제3 뷰 이미지를 표시하는 제3 서브 화소들을 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 8 항에 있어서,
제1 반사 부재는 제1-1 내지 제1-3 반사 부재들을 포함하고,
상기 복수의 서브 화소들은 제1 내지 제3 서브 화소들을 포함하며,
상기 복수의 집광 렌즈들은 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 제1-1 반사 부재로 제공하고, 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 제1-2 반사 부재로 제공하며, 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 제1-3 반사 부재로 제공하는 증강 현실 제공 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1-1 반사 부재는 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하고,
상기 제1-2 반사 부재는 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하며,
상기 제1-3 반사 부재는 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 증강 현실 제공 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제1 및 제2 측면들 상에 배치되고,
상기 렌즈는,
상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-1 반사 부재;
상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-2 반사 부재; 및
상기 제2 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제2-3 반사 부재를 더 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제3 측면 상에 배치되고,
상기 렌즈는,
상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-1 반사 부재;
상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-2 반사 부재; 및
상기 제3 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제3-3 반사 부재를 더 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 상기 렌즈의 제4 측면 상에 배치되고,
상기 렌즈는,
상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제1 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-1 반사 부재;
상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제2 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-2 반사 부재; 및
상기 제4 측면 상에 배치된 상기 제3 서브 화소들의 광을 상기 렌즈의 제1 면으로 반사하는 제4-3 반사 부재를 더 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 렌즈는 일 측의 두께가 타 측의 두께보다 얇은 증강 현실 제공 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 렌즈의 두께는 상기 일 측에서 상기 타 측으로 갈수록 얇아지는 증강 현실 제공 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 제1 측면과 마주보는 제3 측면을 더 포함하고,
상기 제3 측면의 크기는 상기 제1 측면의 크기보다 작은 증강 현실 제공 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 제1 면은 상기 렌즈의 높이 방향 대비 경사지게 배치되는 증강 현실 제공 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 제1 면 상에 배치되며, 상기 렌즈보다 높은 굴절률을 갖는 레진을 더 구비하는 증강 현실 제공 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 레진의 일 측의 두께가 상기 타 측의 두께보다 두꺼운 증강 현실 제공 장치.