KR102634595B1

KR102634595B1 - 증강 현실 제공 장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102634595B1
Application number: KR1020180083566A
Authority: KR
Inventors: 박정우; 권재중; 하주화; 조현진; 정수빈
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2024-02-07
Also published as: KR20200010692A; CN110737090A; US20230021508A1; TWI828721B; TW202012993A; US20200026082A1; US12038585B2; US11467404B2; CN110737090B

Abstract

증강 현실 제공 장치가 제공된다. 증강 현실 제공 장치는 제1 반사 부재를 포함하는 제1 렌즈부 및 제2 반사 부재를 포함하는 제2 렌즈부를 포함하는 렌즈 및 렌즈의 일측면에서 배치되며, 제1 및 제2 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고, 제1 반사 부재는 제1 이미지를 제1 각도로 반사하고, 제2 반사 부재는 제2 이미지를 제1 각도와 다른 제2 각도로 반사한다.

Description

증강 현실 제공 장치 및 그 제조방법{DEVICE FOR PROVIDING AUGMENTED REALITY AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 증강 현실 제공 장치 및 그 제조방법에 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 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장할 수 있는 증강 현실 제공 장치 및 그 제조방법을 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 제1 렌즈부 및 제2 반사 부재를 포함하는 제2 렌즈부를 포함하는 렌즈 및 상기 렌즈의 일측면에서 배치되며, 제1 및 제2 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 제1 반사 부재는 상기 제1 이미지를 제1 각도로 반사하고, 상기 제2 반사 부재는 상기 제2 이미지를 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 반사한다.

상기 렌즈는 제3 반사 부재를 포함하는 제3 렌즈부를 더 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 제3 이미지를 더 표시하며, 상기 제3 반사 부재는 상기 제3 이미지를 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도와 다른 제3 각도로 반사할 수 있다.

상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 제3 렌즈부는 상기 렌즈의 두께 방향인 제 1 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.

상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 상기 렌즈의 두께 방향인 제 1 방향으로 중첩되며 배치될 수 있다.

상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 상기 렌즈의 폭 방향인 제2 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 서로 다른 각도로 기울어질 수 있다.

상기 디스플레이 장치는 제 1 내지 제3 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 제1 디스플레이 패널은 제1 이미지를 표시하고, 상기 제2 디스플레이 패널은 제2 이미지를 표시하고, 상기 제3 디스플레이 패널은 제3 이미지를 표시할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치는, 제1 홈을 포함하는 제1 렌즈부와, 상기 제1 홈에 배치된 오목한 제1 반사 부재 및 상기 렌즈의 일측면에서 배치되며, 제1 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 제1 반사 부재는 상기 제1 이미지를 제1 각도로 반사한다.

상기 제1 홈의 직경은 400um 내지 2mm 일 수 있다.

상기 제1 반사 부재의 직경은 100um 내지 5mm일 수 있다.

상기 제1 홈의 표면 조도는 20nm 내지 40nm일 수 있다.

상기 제1 홈과 제1 렌즈부의 상면이 만나는 변곡점의 잔류 응력은 4MP 내지 6MPa일 수 있다.

상기 제1 렌즈부와 중첩되며, 제2 홈을 포함하는 제2 렌즈부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 홈에 배치된 오목한 제2 반사 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 반사 부재와 상기 제2 반사 부재는 서로 다른 각도로 기울어질 수 있다.

상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부와 중첩되며, 평탄한 제3 마이크로 렌즈를 포함하는 제3 렌즈부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 서로 다른 직경을 가질 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 제조방법은, 홈이 형성될 영역에 대응하는 렌즈의 상면을 가열하는 단계 및 상기 렌즈를 냉각하여 상기 렌즈의 상면에 홈을 형성하는 단계를 포함하고, 홈이 형성될 영역에 대응하는 렌즈의 상면을 가열하는 단계는, 유도 가열 발열체를 가열하는 단계와, 가열된 상기 유도 가열 발열체를 상기 홈이 형성될 영역에 대응하는 상기 렌즈의 상면에 0.1초(sec) 내지 1초(sec) 접촉시키는 단계를 포함한다.

상기 렌즈를 냉각하여 상기 렌즈의 상면에 홈을 형성하는 단계는, 가열된 상기 렌즈의 상면을 -200℃ 내지 0℃로 냉각하여 상기 홈이 형성될 영역에 대응된 상기 렌즈의 상면 일부를 박리하는 단계 및 박리된 상기 렌즈의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다

상기 홈을 따라 반사 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치에 의하면, 사용자의 눈에 보여지는 디스플레이 장치의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장할 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 일 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 반사 부재가 동일한 각도로 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 렌즈가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 나타낸 도면이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 18은 평탄한 반사 부재가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 오목한 형태의 반사 부재가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 나타낸 도면이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 22 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 오목한 형태의 반사 부재가 형성된 렌즈를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈의 홈의 잔류 응력을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 보여주는 단면도이다.
도 29는 다양한 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이의 일 예시 도면이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

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

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

렌즈(100)는 다수의 렌즈부를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 렌즈(100)는 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 2개 이상의 렌즈부를 포함할 수 있다. 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 굴절률을 가질 수 있으며, 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105) 각각은 동일한 굴절률을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105)는 접합 물질을 통하여 접합될 수 있다. 예를 들어, 투명한 접착 레진(optically transparent resin, OCR) 또는 투명한 접착 필름(optically transparent adhesive film, OCA film)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

렌즈(100)는 각 모서리가 챔퍼(CE)를 갖는 팔각형의 제1 면(SF1)과 제2 면(SF2), 및 제1 내지 제4 측면들(a, b, c, d)로 이루어진 십면체로 형성된 것을 예시하였으나, 이외에 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(100)는 각 모서리가 서로 수직하게 연결된 사각형의 제1 면과 제2 면 및 제1 내지 제4 측면들(a, b, c, d)로 이루어진 육면체로 형성될 수도 있다. 즉, 렌즈(100)는 다각형의 제1 면과 제2 면, 및 측면들로 이루어진 다면체로 형성될 수 있으며, 원기둥으로 형성될 수도 있다.

렌즈(100)의 제1 면(SF1)은 제3 렌즈부(105)의 일면일 수 있고, 렌즈(100)의 제2 면(SF2)은 제1 렌즈부(101)의 일면일 수 있다. 즉, 렌즈(100)의 제1 면(SF1)은 사용자의 눈(E)이 위치하는 면이고, 렌즈(100)의 제2 면(SF2)은 렌즈(100)의 바깥면으로 정의될 수 있다. 또한, 렌즈(100)는 다면체 이외에 원기둥, 타원기둥, 반원기둥, 반타원기둥, 찌그러진 원기둥, 또는 찌그러진 반원기둥과 같이 다른 형태로 형성될 수도 있다. 찌그러진 원기둥과 반원기둥은 지름이 일정하지 않은 원기둥과 반원기둥을 가리킨다.

예시적인 실시예에서는 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)가 동일한 크기를 가지며 제3 방향(Z축 방향)으로 접합되어 렌즈(100)를 구성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 크기의 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)가 제3 방향(Z축 방향)으로 접합되어 렌즈(100)를 구성할 수도 있다.

렌즈(100)는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈부(101)에 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)가 배치되며, 제3 렌즈부(105)에 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각은 핀 미러(pin mirror) 또는 마이크로 미러(micro mirror)로 칭해질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예시적인 실시예에서는 제1 렌즈부(101)에 하나의 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 하나의 제2 반사 부재(420)가 배치되고, 제3 렌즈부(105)에 하나의 제3 반사 부재(430)가 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 렌즈부(101)에 복수의 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 복수의 제2 반사 부재(420)가 배치되고, 제3 렌즈부(105)에 복수의 제3 반사 부재(430)가 배치될 수도 있다. 사용자의 눈(E)에 보여지는 디스플레이 장치(200)의 영역, 즉 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 넓히기 위해서는 렌즈(100)가 복수의 제1 반사 부재(410), 복수의 제2 반사 부재(420), 복수의 제3 반사 부재(430)를 포함하는 것이 바람직하다.

디스플레이 장치(200)는 증강 현실을 구현하기 위한 가상의 이미지를 표시한다. 디스플레이 장치(200)는 렌즈(100)의 측면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 제1 측면(a) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 측면 내지 제4 측면(a, b, c, d) 중 적어도 하나의 측면 상에 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 서로 다른 각도를 가지고 배치되며, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지는 서로 다른 각도로 기울어진 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)에 의해 각각 반사되므로 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

구체적으로, 도 1과 같이 제1 렌즈부(101)의 제1 반사 부재(410)는 디스플레이 장치(200)의 제1 이미지(IM1)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제2 렌즈부(103)의 제2 반사 부재(420)는 디스플레이 장치(200)의 제2 이미지(IM2)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제3 렌즈부(105)의 제3 반사 부재(430)는 디스플레이 장치(200)의 제3 이미지(IM3)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 특히, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 디스플레이 장치(200)가 표시하는 가상의 이미지, 예를 들어 제1 내지 제3 이미지들(IM1, IM2, IM3)을 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자가 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 가상 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각의 크기는 동공의 크기보다 작게 형성되며, 예를 들어 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각의 직경은 대략 5mm 이하로 형성될 수 있다. 이 경우, 사용자는 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있기 때문에, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)을 인지하기 어렵다. 하지만, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각의 크기가 작아질수록 디스플레이 장치(200)에 의해 사용자의 눈(E)에 제공되는 가상의 이미지의 휘도도 감소하므로, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각의 크기는 이를 고려하여 설정될 수 있다. 도 1에서는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 원형의 단면을 갖는 것을 예시하였으나, 원형 이외에 타원형 또는 다각형의 단면을 가질 수도 있다.

예시적인 실시예에서는, 제1 렌즈부(101)는 제1 측면 내지 제4 측면(101a, 101b, 101c, 101d)을 포함하고, 각 모서리에 챔퍼(CE)가 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 챔퍼(CE) 없이 각 모서리가 수직하게 연결될 수 있다. 그리고, 제1 반사 부재(410)는 제1 렌즈부(101)의 중심부에 배치될 수 있다.

제2 렌즈부(103)는 제1 측면 내지 제4 측면(103a, 103b, 103c, 103d)을 포함하고, 각 모서리에 챔퍼(CE)가 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 챔퍼(CE) 없이 각 모서리가 수직하게 연결될 수 있다. 그리고, 제2 반사 부재(420)는 제2 렌즈부(103)의 중심부에 배치될 수 있다.

제3 렌즈부(105)는 제1 측면 내지 제4 측면(105a, 105b, 105c, 105d)을 포함하고, 각 모서리에 챔퍼(CE)가 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 챔퍼(CE) 없이 각 모서리가 수직하게 연결될 수 있다. 그리고, 제3 반사 부재(430)는 제3 렌즈부(105)의 중심부에 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)는 평면상 동일한 크기를 가질 수 있으며, 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)에 각각 배치된 제1 내지 제3 반사 부재(410, 420, 430)는 서로 다른 각도로 기울어지며 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다. 도 3을 참조하면, 예시적인 다른 실시예에서는, 제1 렌즈부(101)의 제1 반사 부재(410)는 제1 렌즈부(101)의 제2 측면(101b)에 가까이 배치될 수 있으며, 제2 렌즈부(103)의 제2 반사 부재(420)는 제2 렌즈부(103)의 중심부에 배치될 수 있고, 제3 렌즈부(105)의 제3 반사 부재(430)는 제3 렌즈부(105)의 제4 측면(105d)에 가까이 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)에 각각 배치된 제1 내지 제3 반사 부재(410, 420, 430)는 서로 다른 각도로 기울어지며, 제1 방향(X축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있으며, 제1 반사 부재(410)와 제3 반사 부재(430)는 제2 반사 부재(420)를 중심으로 제1 방향(X축 방향)으로 서로 대칭되게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)에 각각 배치된 제1 내지 제3 반사 부재(410, 420, 430)는 서로 다른 각도로 기울어지며 제2 방향(Y축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있으며, 제1 내지 제3 렌즈부(101, 103, 105)에 각각 배치된 제1 내지 제3 반사 부재(410, 420, 430)는 서로 다른 각도로 기울어지며 제1 방향(X축 방향) 및 제2 방향(Y축 방향)으로 이격되며 배치될 수도 있다. 여기서 제1 방향(X축 방향)은 렌즈(100)의 폭 방향으로 정의되며, 제2 방향(Y축 방향)은 렌즈(100)의 높이 방향으로 정의된다.

도 4는 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 예시적인 실시예에서는 제1 렌즈부(101)에 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)가 배치되며, 제3 렌즈부(105)에 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있다.

제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105) 각각의 두께는 서로 동일할 수 있거나 다를 수 있다. 예시적인 실시예에서는 제1 렌즈부(101) 및 제3 렌즈부(105)의 두께보다 제2 렌즈부(103)의 두께가 두껍게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 렌즈부(103)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105)의 두께가 순차적으로 증가하거나 감소할 수도 있으며, 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105) 중 일부만 다른 두께를 가지고 나머지는 동일한 두께를 가질 수도 있다.

제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)는 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)는 서로 다른 높이를 가지며 배치될 수 있다. 즉, 렌즈(100)의 높이 방향인 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)의 높이가 순차적으로 감소되거나 증가될 수 있으며, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430) 중 일부만 다른 높이를 가지고 나머지는 동일한 높이를 가질 수도 있다.

제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)는 디스플레이 장치(200)의 제1 이미지(IM1)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)는 디스플레이 장치(200)의 제2 이미지(IM2)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제3 반사 부재(430)의 기울어진 각도(θ3)는 디스플레이 장치(200)의 제3 이미지(IM3)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다.

제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)은 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)을 기준으로 제2 방향(Y축 방향)으로 기울어진 각도를 가리킨다. 예시적인 실시예에서는 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)와, 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2) 및 제3 반사 부재(430)의 기울어진 각도(θ3)는 서로 다르게 설정된다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)보다 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)가 작게 설정될 수 있으며, 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)보다 제3 반사 부재(430)의 기울어진 각도(θ3)가 작게 설정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)보다 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)가 작게 설정될 수 있으며, 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)보다 제3 반사 부재(430)의 기울어진 각도(θ3)가 크게 설정될 수 있다. 또한, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430) 중 2개의 반사 부재는 동일한 각도로 설정되고 가지고 나머지는 하나의 반사 부재는 다른 각도로 설정될 수도 있다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)와 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)는 동일하게 설정될 수 있으며, 제1 반사 부재(410) 및 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)보다 제3 반사 부재(430)의 기울어진 각도(θ3)가 작게 설정될 수 있다.

제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각의 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)은 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각의 경사면(IP)의 각도에 따라 설정된다. 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각은 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)으로 구분될 수 있으며, 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)이 접하는 면이 경사면(IP)으로 정의된다. 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각은 경사면(IP) 상에 안착하므로, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각에 설정된 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)은 경사면(IP)에 의해 설정된다. 렌즈(100)가 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)로 구성되므로, 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각의 경사면(IP)을 다르게 설정할 수 있고, 이에 따라, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 서로 다른 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)을 가지며 배치될 수 있게 된다. 이에 따라, 디스플레이 장치(200)에서 출력되는 제 1 내지 제3 이미지들(IM1, IM2, IM3)을 효과적으로 사용자 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 할 수 있다.

제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각이 복수의 미러로 구성되는 경우, 복수의 제1 반사 부재들(410)은 서로 동일한 제1 각도(θ1)로 설정될 수 있으며, 복수의 제2 반사 부재들(420)은 서로 동일한 제2 각도(θ2)로 설정될 수 있고, 복수의 제3 반사 부재(430)들은 서로 동일한 제3 각도(θ3)로 설정될 수 있으며, 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)은 서로 다른 각도로 설정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 제1 반사 부재들(410)이 서로 다른 각도를 가지고, 복수의 제2 반사 부재들(420)이 서로 다른 각도를 가지며, 복수의 제3 반사 부재(430)들이 서로 다른 각도를 가질 수 있다. 또한, 복수의 제1 반사 부재들(410)이 서로 다른 각도를 가지고, 복수의 제3 반사 부재들(430)이 서로 다른 각도를 가지며, 복수의 제2 반사 부재들(420)은 서로 동일한 각도를 가질 수도 있다.

도 5는 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 예시적인 다른 실시예에서는 제1 렌즈부(101)에 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)가 배치될 수 있으며, 렌즈(100)가 제1 렌즈부(101) 및 제2 렌즈부(103)로 구성될 수도 있다.

제1 렌즈부(101)에 포함된 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)는 디스플레이 장치(200)의 제1 이미지(IM1)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)는 디스플레이 장치(200)의 제2 이미지(IM2)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)와, 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)는 서로 다르게 설정된다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)의 기울어진 각도(θ1)보다 제2 반사 부재(420)의 기울어진 각도(θ2)가 작게 설정될 수 있으며, 제1 각도(θ1)와 제 2 각도(θ2)의 각도 차이는 도 4와 비교하여 상대적으로 클 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

디스플레이 장치(200)는 유연성을 가짐으로써 구부러질 수 있는 플렉서블 디스플레이 장치일 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(200)는 플렉서블한 유기전계발광 표시장치(organic light emitting display)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(200)에 대해서는 추후 자세히 설명한다.

접착층(300)은 렌즈(100)와 디스플레이 장치(200)를 접착한다. 접착층(300)은 투명한 접착 레진(optically transparent resin, OCR) 또는 투명한 접착 필름(optically transparent adhesive film, OCA film)일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 현실의 이미지가 렌즈(100)를 통해 사용자의 눈에 제공되며, 디스플레이 장치(200)로부터 출력된 가상의 이미지가 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)를 통해 사용자의 눈에 제공될 수 있다. 즉, 현실의 이미지에 가상의 이미지가 겹쳐진 하나의 이미지가 사용자의 눈에 제공될 수 있다.

또한, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10)에 의하면, 렌즈(100)가 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)로 구성되어 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)에 배치된 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 서로 다른 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)을 가지며 배치됨으로써, 디스플레이 장치(200)로부터 출력된 가상의 이미지들이 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)을 통해 각각 사용자의 눈으로 집중될 수 있다. 이에 따라, 사용자 눈(E)의 망막을 벗어나는 이미지들도 사용자 눈(E)의 망막으로 반사 시킬 수 있게 되어 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장 시킬 수 있다.

한편, OLEDoS(Organic Light Emitting Diode on Silicon) 또는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)와 같은 마이크로 디스플레이를 디스플레이 장치로 이용하는 경우, 백색 광을 발광하는 유기발광층 상에 컬러필터를 형성하여 색을 구현하므로, 고휘도 구현이 어렵다. 이에 비해, 일 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10)의 디스플레이 장치(200)는 적색, 녹색, 및 청색 유기발광층들을 이용할 수 있으며, 이 경우, 컬러필터가 필요 없으므로, 고휘도 구현이 OLEDoS에 비해 유리하다.

도 6은 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이며, 도 7은 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 실시예는 디스플레이 장치(200_1)가 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)을 포함하는 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 6 및 도 7에서는 도 1에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10_1)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200_1) 및 접착층(300_1)을 구비한다.

렌즈(100)는 다수의 렌즈부를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 렌즈(100)는 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105)를 포함할 수 있다.

렌즈(100)는 제1 내지 제3 반사 부재들(micro mirrors)(410, 420, 430)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈부(101)에 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)가 배치되며, 제3 렌즈부(105)에 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각은 핀 미러(pin mirror)로 칭해질 수도 있다.

디스플레이 장치(200_1)는 증강 현실을 구현하기 위한 가상의 이미지를 표시한다. 디스플레이 장치(200_1)는 다수의 디스플레이 패널들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예의 디스플레이 장치(200_1)는 제1 내지 제3 이미지들(IM1~IM3)을 표시하는 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)을 포함할 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(200_1)는 제1 이미지(IM1)를 표시하는 제1 디스플레이 패널(201), 제2 이미지(IM2)를 표시하는 제2 디스플레이 패널(203), 제3 이미지(IM3)를 표시하는 제3 디스플레이 패널(205)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)은 제1 내지 제 3 렌즈부들(101, 103, 105)에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈부(101)의 일 측면에 제1 디스플레이 패널(201)이 배치될 수 있으며, 제2 렌즈부(103)의 일 측면에 제2 디스플레이 패널(203)이 배치될 수도 있고, 제3 렌즈부(105)의 일 측면에 제3 디스플레이 패널(205)이 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

구체적으로, 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)은 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(100)의 제1 측면(a) 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 렌즈(100)의 제1 측면 내지 제4 측면들(a, b, c, d) 중 적어도 하나의 측면 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)는 서로 다른 측면에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 제1 디스플레이 패널(201)은 렌즈(100)의 제1 측면(a) 상에 배치되고, 제2 디스플레이 패널(203)은 렌즈(100)의 제2 측면(b) 상에 배치되며, 제3 디스플레이 패널(205)은 렌즈(100)의 제3 측면(c) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 디스플레이 패널(201) 및 제2 디스플레이 패널(203)은 렌즈(100)의 제1 측면(a) 상에 배치되고, 제3 디스플레이 패널(205)은 렌즈(100)의 제3 측면(c) 상에 배치될 수도 있다.

접착층(300_1)은 렌즈(100)와 디스플레이 장치(200_1)를 접착한다. 접착층(300_1)은 다수의 접착부들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈부(101)와 제1 디스플레이 패널(201)을 접착하는 제1 접착부(301)와, 제2 렌즈부(103)와 제2 디스플레이 패널(203)을 접착하는 제2 접착부(303) 및 제3 렌즈부(105)와 제3 디스플레이 패널(205)을 접착하는 제3 접착부(305)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 접착층(300_1)은 제 1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)과 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)을 일거에 접착시키는 단일의 접착층(300_1)을 포함할 수 있다. 접착층(300_1)은 투명한 접착 레진(optically transparent resin, OCR) 또는 투명한 접착 필름(optically transparent adhesive film, OCA film)으로 이루어질 수 있다.

제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 서로 다른 각도를 가지고 배치되며, 디스플레이 장치(200_1)에 표시되는 가상의 이미지를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 디스플레이 장치(200_1)에 표시되는 가상의 이미지는 서로 다른 각도를 갖는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)에 의해 반사되므로 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

구체적으로, 도 6과 같이 제1 렌즈부(101)의 제1 반사 부재(410)는 제1 디스플레이 패널(201)의 제1 이미지(IM1)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제2 렌즈부(103)의 제2 반사 부재(420)는 제2 디스플레이 패널(203)의 제2 이미지(IM2)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제3 렌즈부(105)의 제3 반사 부재(430)는 제3 디스플레이 패널(205)의 제3 이미지(IM3)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 특히, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 제1 내지 제3 디스플레이 패널들(201, 203, 205)이 표시하는 가상의 이미지, 예를 들어 제1 내지 제3 이미지들(IM1, IM2, IM3)을 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 맺히도록 한다. 이로 인해, 사용자가 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 가상 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다. 즉, 사용자가 현실의 이미지에 맞춰진 초점을 이동시키지 않더라도, 가상의 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)에 각각 배치된 제1 내지 제3 반사 부재(410, 420, 430)는 서로 다른 각도를 기울어지며, 제3 방향(Z축 방향)으로 중첩될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 도 8은 또 다른 실시예에 따른 렌즈의 분해 사시도이며, 도 8을 참조하면, 제1 렌즈부(101)의 제1 반사 부재(410)는 제1 렌즈부(101)의 제2 측면(101b)에 가까이 배치될 수 있으며, 제2 렌즈부(103)의 제2 반사 부재(420)는 제2 렌즈부(103)의 중심부에 배치될 수 있고, 제3 렌즈부(105)의 제3 반사 부재(430)는 제3 렌즈부(105)의 제4 측면(105d)에 가까이 배치될 수도 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 예시적인 다른 실시예에서는 제1 렌즈부(101)에 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)가 배치되며, 제3 렌즈부(105)에 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있다.

제1 반사 부재(410)의 기울어진 제1 각도(θ1)는 제1 디스플레이 패널(201)의 제1 이미지(IM1)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있으며, 제2 반사 부재(420)의 기울어진 제1 각도(θ1)와 다른 제2 각도(θ2)는 제2 디스플레이 패널(203)의 제2 이미지(IM2)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있고 제3 반사 부재(430)의 기울어진 제1 및 제2 각도(θ1, θ2)와 다른 제3 각도(θ3)는 제3 디스플레이 패널(205)의 제3 이미지(IM3)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 서로 다른 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)을 가지며 배치됨으로써, 사용자 눈(E)의 망막을 벗어나는 이미지들도 사용자 눈(E)의 망막으로 반사 시킬 수 있게 되어 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장 시킬 수 있다.

도 10은 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 10 참조하면, 예시적인 다른 실시예에서는 디스플레이 장치(200)는 제1 디스플레이 패널(201) 및 제2 디스플레이 패널(203)을 포함할 수 있고, 렌즈(100)는 제1 렌즈부(101) 및 제2 렌즈부(103)를 포함할 수 있다.

제1 렌즈부(101)에 포함된 제1 반사 부재(410)의 기울어진 제1 각도(θ1)는 제1 디스플레이 패널(201)의 제1 이미지(IM1)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제2 렌즈부(103)에 제2 반사 부재(420)는 제1 반사 부재(410)의 기울어진 제1 각도(θ1)와 제2 각도(θ2)를 가지며, 제2 디스플레이 패널(203)의 제2 이미지(IM2)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수도 있다.

도 11은 반사 부재가 동일한 각도로 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 일 실시예에 따른 렌즈가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 디스플레이 장치(DP)에서 출력되는 이미지는 렌즈(LS)의 제 1 내지 제 3 반사 부재들(MR1, MR2, MR3)에 반사되어 사용자 눈(E)의 망막에 제공된다. 디스플레이 장치(DP)의 표시영역을 W1으로 설정하였을 경우, W1에서 출력되는 이미지 중 최외측 각각에 배치되는 이미지는 제1 반사 부재(MR1) 및 제 3 반사 부재(MR3)에 반사되나 반사된 이미지는 사용자의 동공을 벗어나게 되어 사용자 눈(E)의 망막에 맺히지 않게 된다. 즉, 사용자는 설정된 표시영역인 W1에서 출력되는 이미지 중 사용자의 동공으로 입사되는 W2의 이미지만을 시인하게 된다.

도 12를 참조하면, 디스플레이 장치(200)에서 출력되는 이미지는 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105)에 배치된 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)에 반사되어 사용자 눈(E)의 망막에 제공된다. 렌즈(100)가 다수의 렌즈부들(101, 103, 105)로 구성되므로, 다수의 렌즈부들(101, 103, 105) 각각은 렌즈부(101, 103, 105) 별로 이에 포함된 반사 부재들(410, 420, 430)의 각도를 설정할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치 (200)의 표시영역에서 출력된 이미지를 다양한 각도로 반사 시킬 수 있다. 즉, 디스플레이 장치(200)의 표시영역을 W3으로 설정하였을 경우, 최외측 각각에 배치되는 이미지가 사람의 동공으로 입사될 수 있도록 제1 반사 부재(410) 및 제3 반사 부재(430)의 각도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제2 반사 부재(420)의 각도를 기준으로 제1 반사 부재(410)의 각도를 증가시키고, 제3 반사 부재(430)의 각도를 감소시켜 사용자의 동공으로 벗어나는 이미지가 사람의 동공으로 입사될 수 있게 한다. 이에 따라, 디스플레이 장치(200)의 표시영역인 W3에서 출력되는 이미지가 모두 사용자의 동공으로 입사되어 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장 시킬 수 있다.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이며, 도 14는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 13 및 14에 도시된 실시예는 렌즈(100)가 오목한 홈(H)을 포함하고 반사 부재(400)가 렌즈(100)의 오목한 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 13 및 도 14에서는 도 1에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략하고, 차이점 위주로 설명한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10_2)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 접착층(300)을 구비한다.

렌즈(100)는 유리(glass) 또는 폴리머(polymer)로 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 굴절률을 가질 수 있다.

렌즈(100)는 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 렌즈(100)의 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)은 접합되어 하나의 렌즈(100)를 구성할 수 있다. 접합면을 기준으로 하부에 배치된 부분을 제1 부분(P1)으로 상부에 배치된 부분을 제2 부분(P2)으로 정의한다.

렌즈(100)의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 오목하게 파인 형태의 홈(H)이 배치된다. 제1 부분(P1)의 상면(TF)은 일정한 경사를 가질 수 있으며, 상면(TF)에 배치된 홈(H)은 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 기울어진 각도(θ)를 가지며 배치될 수 있다. 각도(θ)는 홈(H)의 중심점에 수직한 선(HL)이 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)을 기준으로 제2 방향(Y축 방향)으로 기울어진 각도를 가리킨다.

홈(H)의 단면 형상은 반원 형상이나 이에 한정되는 것은 아니며, 삼각 형상이나 타원 형상 등 다양한 형상일 수 있다. 홈(H)의 직경은 400um 내지 2mm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

홈(H) 상부에는 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 반사 부재(400)가 배치될 수 있다. 반사 부재(400)의 크기는 동공의 크기보다 작게 형성될 수 있으며, 반사 부재(400)의 직경은 100um 내지 5mm일 수 있고, 반사 부재(400)는 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

반사 부재(400)의 표면조도는 50nm이하 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 렌즈(100)의 제2 부분(P2)은 렌즈(100)의 제1 부분(P1)과 반사 부재(400) 상부에 배치되며, 제2 부분(P2)의 하면은 렌즈(100)의 제1 부분(P1)의 상면(TF) 및 반사 부재(400)와 접촉하며 반사 부재(400)의 오목한 형태를 채우는 형태로 배치된다.

반사 부재(400)는 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치되므로 홈의 기울어진 각도(θ)만큼 반사 부재(400)도 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 기울어져 디스플레이 장치(200)에서 출력되는 이미지(IM)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정된다. 반사 부재(400)가 오목한 형태를 가지므로 디스플레이 장치(200)의 이미지(IM)를 사용자 눈의 동공으로 집중시키는데 더욱 유리한 구조를 갖는다.

도 15는 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 15를 참조하면, 예시적인 실시예에서는 제1 부분(P1)의 상면(TF)에 오목하게 파인 형태의 홈(H)이 다수 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 제1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3)에는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 배치될 수 있다. 즉, 제1 홈(H1)에는 제1 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 홈(H2)에는 제2 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제2 반사 부재(420)가 배치되고, 제3 홈(H3)에는 제3 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서는 제1 홈 내지 제 3 홈들(H1, H2, H3) 각각은 동일한 직경을 가질 수 있으며, 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430) 각각은 동일한 직경을 가질 수 있다.

제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)는 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)으로 이격되어 배치될 수 있으며, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)는 서로 다른 높이를 가지며 배치될 수 있다. 즉, 렌즈(100)의 높이 방향인 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)와, 제2 반사 부재(420) 및 제3 반사 부재(430)의 높이가 순차적으로 감소되거나 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 반사 부재(410)는 디스플레이 장치(200)의 제1 이미지(IM1)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제2 반사 부재(420)는 디스플레이 장치(200)의 제2 이미지(IM2)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 제3 반사 부재(430)는 디스플레이 장치(200)의 제3 이미지(IM3)를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공할 수 있도록 설정될 수 있다. 오목한 형태의 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)에 의해 반사되므로 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

도 16은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 16을 참조하면, 예시적인 실시예에서는 제1 부분(P1)의 상면(TF)에 다른 직경을 갖는 홈(H)이 다수 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 홈(H1)의 직경보다 제2 홈(H2)의 직경이 더 클 수 있으며, 제2 홈(H2)의 직경보다 제3 홈(H3)의 직경이 작을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 홈 내지 제3 홈들(H1, H2, H3)의 직경이 순차적으로 증가하거 감소할 수 있으며, 제1 홈 내지 제3 홈들(H1, H2, H3) 중 두 개의 홈의 직경은 동일하고 나머지 하나의 홈의 직경은 다르게 배치될 수도 있다.

제1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3)에는 다른 직경을 갖는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 부재(410)의 직경보다 제2 반사 부재(420)의 직경이 더 클 수 있으며, 제2 반사 부재(420)의 직경보다 제3 반사 부재(430)의 직경이 작을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 반사 부재 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)의 직경이 순차적으로 증가하거나 감소할 수 있으며, 제1 반사 부재 내지 제 3 반사 부재들(410, 420, 430) 중 두 개의 반사 부재의 직경은 동일하고 나머지 하나의 반사 부재의 직경은 다르게 배치될 수도 있다.

도 17은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 17을 참조하면, 예시적인 실시예에서는 렌즈(100)에 다른 형태의 반사 부재가 다수 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(P1)의 상면(TF)에 제1 홈(H1)과 제2 홈(H2)이 이격되어 배치될 수 있다. 제1 홈(H1)에는 제1 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제1 반사 부재(410)가 배치되고, 제2 홈(H2)에는 제2 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제3 반사 부재(430)가 배치될 수 있으며, 오목한 형태의 제1 반사 부재(410)와 제3 반사 부재(430) 사이의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 평탄한 형태의 제2 반사 부재(420)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다수의 반사 부재들 중 일부는 오목한 형태를 가지고 나머지 일부는 평탄한 형태를 가질 수 있고, 다수의 반사 부재 중 일부는 오목한 형태를 가지고 나머지 일부는 볼록한 형태를 가질 수 있으며, 다수의 반사 부재는 오목한 형태와, 볼록한 형태 및 평탄한 형태를 각각 가질 수도 있다.

도 18은 평탄한 반사 부재가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 19는 다른 실시예에 따른 오목한 형태의 반사 부재가 배치된 경우 사용자의 뷰 영역을 나타낸 도면이다.

도 18을 참조하면, 디스플레이 장치(DP)에서 출력되는 이미지는 렌즈(LS)의 평탄한 반사 부재(MR)에 반사되어 사용자 눈(E)의 망막에 제공된다. 디스플레이 장치(DP)의 표시영역을 W1으로 설정하였을 경우, W1에서 출력되는 이미지 중 최외측 각각에서 소정의 각도를 가지고 평탄한 반사 부재(MR)에 반사된 이미지는 사용자의 동공을 벗어나게 되어 사용자 눈(E)의 망막에 맺히지 않게 된다. 즉, 사용자는 설정된 표시영역인 W1에서 출력되는 이미지 중 사용자의 동공으로 입사되는 W2의 이미지만을 시인하게 된다.

도 19를 참조하면, 디스플레이 장치(200)에서 출력되는 이미지는 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 반사 부재(400)에 반사되어 사용자 눈(E)의 망막에 제공된다. 디스플레이 장치(200)의 표시영역을 W3으로 설정하였을 경우, W3에서 출력되는 이미지 중 최외측 각각에서 소정의 각도를 가지고 반사 부재(400)에 입사된 이미지는 사용자 눈(E)을 향햐여 기울어진 오목한 형태의 반사 부재(400)에 의하여 사용자 눈(E)의 동공으로 집중될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치(200)의 표시영역인 W3에서 출력되는 이미지가 모두 사용자의 동공으로 입사되어 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장 시킬 수 있다.

도 20은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 보여주는 사시도이며, 도 21은 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 20 및 도 21에 도시된 실시예는 렌즈(100)가 오목한 홈(H)을 포함하고 반사 부재(400)가 렌즈(100)의 오목한 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 것에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 20 및 도 21에서는 도 1에 도시된 실시예와 중복된 설명은 생략하고, 차이점 위주로 설명한다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치(10_3)는 렌즈(100), 디스플레이 장치(200), 및 접착층(300)을 구비한다.

렌즈(100)는 다수의 렌즈부를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 렌즈(100)는 제1 렌즈부(101)와, 제2 렌즈부(103) 및 제3 렌즈부(105)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 적어도 2개 이상의 렌즈부를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각은 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(P1)과 제2 부분(P2)은 접합되어 제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각을 구성할 수 있다.

제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 오목하게 파인 형태의 제1 내지 제3 홈(H1, H2, H3)이 배치된다. 제1 렌즈부(101)의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 제1 홈(H1)이 배치되고, 제2 렌즈부(103)의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 제2 홈(H2)이 배치되고, 제3 렌즈부(105)의 제1 부분(P1)의 상면(TF)에는 제3 홈(H3)이 배치될 수 있다.

제1 내지 제3 렌즈부들(101, 103, 105) 각각의 제1 부분(P1)의 상면(TF)은 서로 다른 경사를 가질 수 있으며, 제 1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3)은 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 각각 기울어진 제1 내지 제3 각도(θ1, θ2, θ3)를 가지며 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈부(101)의 제1 홈(H1)은 제1 각도(θ1)를 가지고, 제2 렌즈부(103)의 제2 홈(H2)은 제1 각도(θ1)보다 작은 제2 각도(θ2)를 가지고, 제3 렌즈부(105)의 제3 홈(H3)은 제2 각도(θ2)보다 작은 제3 각도(θ2)를 가질 수 있다. 제1 내지 제3 각도들(θ1, θ2, θ3)은 제1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3) 각각의 중심점에 수직한 선(HL)이 렌즈(100)의 두께 방향인 제3 방향(Z축 방향)을 기준으로 제2 방향(Y축 방향)으로 기울어진 각도를 가리킨다.

제 1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3) 각각의 상부에는 제 1 내지 제3 홈들(H1, H2, H3) 각각의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 제1 내지 제3 반사 부재(410. 420, 430)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 오목한 형태의 제1 반사 부재(410)는 제1 홈(H1)의 기울어진 제1 각도(θ1)만큼 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 기울어져 배치될 수 있으며, 오목한 형태의 제2 반사 부재(420)는 제2 홈(H2)의 기울어진 제2 각도(θ2)만큼 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 기울어져 배치될 수 있으며, 오목한 형태의 제3 반사 부재(430)는 제3 홈(H3)의 기울어진 제3 각도(θ3)만큼 사용자의 눈(E)이 위치하는 면인 제1 면(SF1)을 향하여 기울어져 배치될 수 있다.

오목한 형태의 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 서로 다른 각도를 가지고 배치되며, 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지를 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 디스플레이 장치(200)에 표시되는 가상의 이미지는 서로 다른 각도를 갖는 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)에 의해 반사되므로 심도(depth of field)가 깊어지게 된다.

구체적으로, 제1 렌즈부(101)의 제1 반사 부재(410)는 디스플레이 장치(200)의 제1 이미지(IM1)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제2 렌즈부(103)의 제2 반사 부재(420)는 디스플레이 장치(200)의 제2 이미지(IM2)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 제3 렌즈부(105)의 제3 반사 부재(430)는 디스플레이 장치(200)의 제3 이미지(IM3)를 렌즈(100)의 제1 면(SF1)으로 반사하여 사용자의 눈(E)에 제공한다. 특히, 오목한 형태의 제1 내지 제3 반사 부재들(410, 420, 430)은 디스플레이 장치(200)가 표시하는 가상의 이미지, 예를 들어 제1 내지 제3 이미지들(IM1, IM2, IM3)을 사용자의 눈(E)의 망막에 한 점으로 집중시키므로 사용자의 뷰 영역(Field of View, FOV)을 확장 시킬 수 있으며, 사용자가 렌즈(100)를 통해 현실의 이미지에 초점을 맞추고 있더라도, 가상 이미지를 뚜렷하게 볼 수 있다.

도 22 내지 도 26은 본 발명의 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치의 오목한 형태의 반사 부재가 형성된 렌즈를 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 22를 참조하면, 미가공 렌즈(520)를 작업대(510)에 안착시킨다. 미가공 렌즈(520)의 상면이 평탄한 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 미가공 렌즈(520)의 상면은 일정한 경사를 가질 수 있다. 예를 들어, 미가공 렌즈(520)는 도 14의 렌즈(100)의 제1 부분(P1)일 수 있다. 미가공 렌즈(520)는 유리(glass)나 폴리머(polymer)나 무알칼리 유리 등으로 이루어질 수 있다. 도 23을 참조하면, 홈(H)이 형성될 영역에 유도 가열 발열체(530)를 위치시킨다. 유도 가열 발열체(530)는 중공의 발열관(535)과 발열관(535)의 외주면에 권선되는 외부 유도코일(531)을 포함할 수 있다. 다수의 홈(H)을 형성하는 경우, 하나의 유도 가열 발열체(530)가 순차적으로 홈(H)을 형성하며 이동할 수 있고, 다수의 유도 가열 발열체(530)가 배치될 수도 있다

도 24를 참조하면, 유도 가열 발열체(530)를 가열하여 홈(H)이 형성될 영역에 대응하는 미가공 렌즈(520)의 상면에 접촉시킨다. 즉, 외부 유도코일(531)을 이용하여 중공의 발열관(535) 중 외부 유도코일(531)에 권선된 영역을 가열시킨다. 가열된 발열관(535)의 온도는 700℃ 내지 1200℃ 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

가열된 발열관(535)을 미가공 렌즈(520)의 홈(H)이 형성될 접촉시킨다 접촉시간은 0.1초(sec) 내지 1초(sec)일 수 있다. 하기의 식 (1)을 참조하면, (식1)

(σf: 인장 변형력, α: 열팽창률, ΔT: 온도 구배, у: 포아송 비, E: 영률)

인장 변형력(σf) 은 열팽창률(α)에 비례하고, 인장 변형력(σf)이 높으면 박리 현상이 잘 일어난다. 예시적인 실시예에서는, 미가공 렌즈(520)가 유리인 경우 열팽창률(α)이 70 내지 80 (10^-7/℃)일 수 있으며, 이 경우, 미가공 렌즈(520)에서 홈(H)이 형성될 영역을 1200℃ 내지 1300℃로 가열할 수 있다. 미가공 렌즈(520)가 폴리머인 경우 열팽창률(α)이 150(10^-7/℃)이상일 수 있으며, 이 경우, 미가공 렌즈(520)에서 홈(H)이 형성될 영역은 800℃ 내지 1000℃로 가열할 수 있다. 미가공 렌즈(520)가 무알칼리 유리인 경우 열팽창률(α)이 30 내지 40 (10^-7/℃)일 수 있으며, 이 경우, 미가공 렌즈(520)에서 홈(H)이 형성될 영역은 1400℃ 내지 1500℃로 가열할 수 있다, 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 홈(H)의 직경, 미가공 렌즈(520)의 물질, 발열관(535)의 온도 등에 따라 달라질 수 있다.

가열된 발열관(535)에 접촉된 미가공 렌즈(520)의 상면에는 홈(H)에 상응하는 영역이 가열되며, 홈(H)에 상응하는 영역이 가열된 미가공 렌즈(520)를 급속 냉각시킨다. 급속 냉각 온도는 -200℃ 내지 0℃ 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 가열과 냉각은 짧은 시간에 이루어진다. 예를 들어, 미가공 렌즈(520)의 가열 및 냉각은 2초(sec)이내에 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

가열과 급냉에 따라 미가공 렌즈(520)의 표면과 내부는 급격한 온도차이에 의한 열 충격(thermal shock)이 발생되어 가열된 발열관(535)에 접촉된 미가공 렌즈(520)의 상부는 수축되고 하부는 팽창되어, 가열된 발열관(535)에 접촉된 미가공 렌즈(520)의 상부는 홈(H) 형상에 대응하여 하부로부터 박리된다.

도 25를 참조하면, 미가공 렌즈(520)에서 박리된 부분을 제거하여, 단면이 반원 형상인 홈(H)을 형성한다. 예시적인 실시예에서 홈(H)의 단면 형상은 반원 형상이나 이에 한정되는 것은 아니며, 삼각 형상이나 타원 형상 등 다양한 형상일 수 있다. 홈(H)의 직경은 400um 내지 2mm일 수 있으며, 홈의 표면 조도는 20 내지 40nm 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 26을 참조하면 홈(H) 상부에는 홈(H)의 모폴로지(Morphology)를 따라 배치된 오목한 형태의 반사 부재(400)를 형성할 수 있다. 반사 부재(400)의 크기는 동공의 크기보다 작게 형성될 수 있으며, 반사 부재(400)의 직경은 100um 내지 5mm일 수 있고, 반사 부재(400)는 은(Ag), 알루미늄(Al), 로듐(Rh) 중 적어도 하나를 증착하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 무기 합성, 전기화학법, 금속박막의 라미네이션 등 다양한 방법으로 반사 부재(400)를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 반사 부재(400)의 표면조도는 50nm이하 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 27은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈의 홈의 잔류 응력을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 27을 참조하면, 렌즈(520)의 홈은 가열 및 급냉에 의한 열 충격(thermal shock)으로 렌즈(520)의 홈(H)과 상면(TF)이 접하는 변곡 영역(CAN)에서 상대적으로 높은 잔류 응력(residual stress)을 갖는다. 예를 들어, 렌즈(520)의 홈(H)과 상면(TF)이 만나는 변곡점(CNP)에서 약 4MP 내지 6MPa 의 잔류 응력을 가질 수 있으며, 변곡 영역(CNA)의 잔류 응력의 크기는 변곡점과의 거리 반비례할 수 있고, 변곡점과 일정거리가 지나는 경우(변곡 영역외의 영역) 잔류 응력은 0으로 측정될 수 있다.

도 28은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 보여주는 단면도이다.

도 28에서는 디스플레이 장치(200)가 유기전계발광 표시장치(organic light emitting display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였다.

도 28을 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 29는 다양한 실시예에 따른 증강 현실 제공 장치를 포함하는 헤드 장착형 디스플레이의 일 예시 도면이다.

도 29는 헤드 장착형 디스플레이(HMD)에 증강 현실 제공 장치가 적용될 수 있음을 보여준다. 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이(HMD)는 도 29와 같이 제1 증강 현실 제공 장치(10a), 제2 증강 현실 제공 장치(10b), 지지 프레임(20), 및 안경테 다리들(30a, 30b)을 구비한다.

도 29에서는 헤드 장착형 디스플레이(HMD)가 안경테 다리들(30a, 30b)을 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 29에 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
101: 제1 렌즈부 103: 제2 렌즈부
105: 제3 렌즈부 200: 디스플레이 장치
300: 접착층 410: 제1 반사 부재
420: 제2 반사 부재 430: 제3 반사 부재

Claims

제1 반사 부재를 포함하는 제1 렌즈부 및 제2 반사 부재를 포함하는 제2 렌즈부를 포함하는 렌즈; 및
상기 렌즈의 일측면에서 배치되며, 제1 및 제2 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고,
상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부는 서로 접합되어 상기 렌즈를 형성하고,
상기 제1 반사 부재는 상기 제1 이미지를 제1 각도로 반사하고, 상기 제2 반사 부재는 상기 제2 이미지를 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 반사하는 증강 현실 제공 장치.
제1 항에 있어서,
상기 렌즈는 제3 반사 부재를 포함하는 제3 렌즈부를 더 포함하고, 상기 디스플레이 장치는 제3 이미지를 더 표시하며, 상기 제3 반사 부재는 상기 제3 이미지를 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도와 다른 제3 각도로 반사하는 증강 현실 제공 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 렌즈부, 상기 제2 렌즈부 및 상기 제3 렌즈부는 상기 렌즈의 두께 방향인 제 1 방향으로 순차적으로 배열되는 증강 현실 제공 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 상기 렌즈의 두께 방향인 제 1 방향으로 중첩되며 배치된 증강 현실 제공 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 상기 렌즈의 폭 방향인 제2 방향으로 이격되어 배치된 증강 현실 제공 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 서로 다른 각도로 기울어진 증강 현실 제공 장치.
제2 항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는 제 1 내지 제3 디스플레이 패널을 포함하고, 상기 제1 디스플레이 패널은 제1 이미지를 표시하고, 상기 제2 디스플레이 패널은 제2 이미지를 표시하고, 상기 제3 디스플레이 패널은 제3 이미지를 표시하는 증강 현실 제공장치.
제1 홈을 포함하는 제1 렌즈부;
상기 제1 렌즈부와 중첩되며, 제2 홈을 포함하고, 상기 제1 렌즈부와 서로 접합되는 제2 렌즈부;
상기 제1 홈에 배치된 오목한 제1 반사 부재;
상기 제2 홈에 배치된 오목한 제2 반사 부재; 및
상기 제1 렌즈부의 일측면에서 배치되며, 제1 이미지와 제2 이미지를 표시하는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 제1 반사 부재는 상기 제1 이미지를 제1 각도로 반사하고,
상기 제1 반사 부재와 상기 제2 반사 부재는 서로 다른 각도로 기울어진 증강 현실 제공 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 홈의 직경은 400um 내지 2mm 인 증강 현실 제공 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재의 직경은 100um 내지 5mm인 증강 현실 제공 장치.
제10 항에 있어서,
상기 제1 홈의 표면 조도는 20nm 내지 40nm인 증강 현실 제공장치.
제10 항에 있어서,
상기 제1 홈과 제1 렌즈부의 상면이 만나는 변곡점의 잔류 응력은 4MP 내지 6MPa 인 증강 현실 제공장치.
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제8 항에 있어서,
상기 제1 렌즈부 및 상기 제2 렌즈부와 중첩되며, 평탄한 제3 반사 부재를 포함하는 제3 렌즈부를 더 포함하는 증강 현실 제공 장치.
제16 항에 있어서,
상기 제1 반사 부재와, 상기 제2 반사 부재 및 상기 제3 반사 부재는 서로 다른 직경을 갖는 증강 현실 제공 장치.
홈이 형성될 영역에 대응하는 렌즈의 상면을 가열하는 단계; 및
상기 렌즈를 냉각하여 상기 렌즈의 상면에 홈을 형성하는 단계를 포함하고,
홈이 형성될 영역에 대응하는 렌즈의 상면을 가열하는 단계는,
유도 가열 발열체를 가열하는 단계와, 가열된 상기 유도 가열 발열체를 상기 홈이 형성될 영역에 대응하는 상기 렌즈의 상면에 0.1초(sec) 내지 1초(sec) 접촉시키는 단계를 포함하는 증강 현실 제공 장치의 제조방법.
제18 항에 있어서,
상기 렌즈를 냉각하여 상기 렌즈의 상면에 홈을 형성하는 단계는,
가열된 상기 렌즈의 상면을 -200℃ 내지 0℃로 냉각하여 상기 홈이 형성될 영역에 대응된 상기 렌즈의 상면 일부를 박리하는 단계; 및
박리된 상기 렌즈의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 증강 현실 제공 장치의 제조방법.
제19 항에 있어서,
상기 홈을 따라 반사 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 증강 현실 제공 장치의 제조방법.