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KR102556420B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR102556420B1
KR102556420B1 KR1020170123457A KR20170123457A KR102556420B1 KR 102556420 B1 KR102556420 B1 KR 102556420B1 KR 1020170123457 A KR1020170123457 A KR 1020170123457A KR 20170123457 A KR20170123457 A KR 20170123457A KR 102556420 B1 KR102556420 B1 KR 102556420B1
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KR
South Korea
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diffractive optical
guide plate
light
display
light guide
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최규환
남동경
최윤선
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삼성전자주식회사
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Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는 도광판 내부에서 가이딩되는 광을 사용자로 출광시키는 복수의 회절 광학 소자들을 포함한다. 광에 의한 가상 영상들은 복수의 회절 광학 소자들에 따른 적어도 두 개의 서로 다른 깊이들에서 사용자에 의해 관측된다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY DEVICE}
아래 실시예들은 디스플레이 장치에 관한 것이다.
차량 및 기타 운송 수단의 주행을 보조하기 위해 다양한 시각 정보(Visual Information)를 나타내는 증강 현실(Augmented Reality; AR)이 차량에 탑재된 디스플레이 또는 네비게이션(Navigation)을 통해 제공되고 있다. 예를 들어, AR 기반 HUD(Head-Up Display) 장치를 통해 실제 주행 정보에 정합시키거나 또는 고정된 위치에서 가상 영상(virtual image)을 표시하려는 시도가 이루어지고 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치는 도광판 내부에서 가이딩(guiding)되는 광을 사용자로 출광시키는 복수의 회절 광학 소자들을 포함하고, 상기 광에 의한 가상 영상들(virtual images)은 상기 복수의 회절 광학 소자들에 따른 적어도 두 개의 서로 다른 깊이들에서 상기 사용자에 의해 관측된다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 회절 광학 소자들은 상기 도광판의 수직 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 회절 광학 소자들 각각은 높이(height)보다 폭(width)이 큰 형태를 가질 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 회절 광학 소자들은 홀로그래피 기법에 따른 간섭 무늬를 포함하고, 상기 도광판 내부에서 가이딩되는 광은 상기 홀로그래피 기법에 따른 참조 광(reference beam)을 생성하는 광원에서 제공될 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치는 상기 광을 생성하는 광원 및 상기 광원으로부터 광을 제공받는 디스플레이 패널을 각각 포함하는 복수의 디스플레이 엔진들(display engines); 및 상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각에 포함된 디스플레이 패널로부터 출광된 광을 내부에서 가이딩하는 도광판(light guide plate)를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 디스플레이 엔진들은 상기 도광판의 측면에 수직 방향으로 서로 인접하게 배치될 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각은 대응하는 디스플레이 패널로부터 출광된 광을 상기 도광판 내부로 입사시키는 프리즘을 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 도광판은 상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각으로부터 전달된 광이 내부에서 서로 섞이지는 것을 방지하는 내부 차단막을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각에 포함된 디스플레이 패널은 하나의 영상이 분할된 부분 영상을 표시하거나 또는 서로 다른 영상을 표시할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 회절 광학 소자들 각각은 레이저 간섭 노광(laser interference lithography) 기법에 의해 제작된 HOE(Holographic Optical Element)을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 복수의 회절 광학 소자들은 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 포함된 글라스(glass)로부터 미리 결정된 거리로 떨어진 위치에 배치되고, 상기 복수의 회절 광학 소자들에 의해 출광된 광은 상기 글라스로 제공될 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 디스플레이 장치는 헤드 업 디스플레이(HUD; Head Up Display)일 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 도광판은 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 포함된 글라스를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치는 광원 및 상기 광원으로부터 광을 제공 받는 디스플레이 패널을 각각 포함하는 복수의 디스플레이 엔진들; 상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각에 포함된 디스플레이 패널로부터 출광된 광을 내부에서 가이딩하는 도광판; 및 상기 도광판에 부착되어 상기 도광판 내부에서 가이딩되는 광을 사용자로 출광시키는 회절 광학 소자를 포함하고, 상기 복수의 디스플레이 엔진들은 상기 도광판의 측면에 수직 방향으로 서로 인접하게 배치된다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치에서 상기 광에 의한 가상 영상은 상기 회절 광학 소자에 따른 깊이에서 상기 사용자에 의해 관측될 수 있다.
도 1은 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따라 가상 영상의 깊이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 일실시예에 따른 회절 광학 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따라 디스플레이 장치를 통해 관측되는 가상 영상의 예시를 나타낸 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1은 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 엔진들(110), 도광판(light guide plate)(120) 및 복수의 회절 광학 소자들(DOE; Diffractive Optical Element)(130)을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 장치는 헤드 업 디스플레이(HUD; Head Up Display)로서, 사용자(150)는 디스플레이 장치를 통해 가상 영상들(virtual image)(140)을 관측할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 AR(Augmented Reality) 기반 헤드 업 디스플레이로서, 2D 또는 3D 디스플레이에 적용 가능하다.
복수의 디스플레이 엔진들(110)은 도광판(120)의 측면에 수직 방향으로 서로 인접하게 배치된다. 아래에서 상세히 설명하겠지만, 복수의 디스플레이 엔진들(110) 각각은 광원, 디스플레이 패널 및 프리즘을 포함하며, 복수의 회절 광학 소자들(130)에 고유하게 대응할 수 있다. 복수의 디스플레이 엔진들(110) 각각은 대응하는 회절 광학 소자를 위한 광을 생성하여 도광판(120)으로 제공할 수 있다.
도광판(120)은 복수의 디스플레이 엔진들(110)로부터 출광된 광을 내부에서 가이딩(guiding)한다. 도광판(120)에 입사된 광은 전반사 조건에 의해 도광판(120) 내부에서 가이딩될 수 있다. 예를 들어, 도광판(120)은 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기, 선박 등에 포함된 글라스(glass)(예컨대, 윈드실드(windshield), 컴바이너(combiner))에 해당될 수 있다. 일실시예에 따라 도광판(120)은 도파관(waveguide)으로도 지칭될 수 있다.
복수의 회절 광학 소자들(130)은 도광판(120)에 부착되어 도광판(120) 내부에서 가이딩되는 광을 출광시킨다. 복수의 회절 광학 소자들(130)의 미리 설계된 회절 조건에 따라 도광판(120)에서 출광된 광이 사용자(150)로 전달됨으로써, 사용자(150)는 가상 영상들(140)을 관측할 수 있다.
가상 영상들(140)은 헤드 업 디스플레이에서 표시되는 영상들로, 복수의 디스플레이 엔진들(110) 각각의 디스플레이 패널에서 표시된 영상에 대응될 수 있다. 예를 들어, 가상 영상들(140)은 도광판(120)으로부터 미리 결정된 거리 d만큼 떨어진 위치에 결상될 수 있다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 가상 영상들(140)이 동일한 거리 d에 결상되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않으며 가상 영상들(140)은 적어도 두 개 이상의 거리에 결상될 수도 있다. 여기서, 가상 영상이 결상되는 거리는 가상 영상의 깊이(depth)로도 지칭될 수 있다.
일실시예에 따른 사용자(150)는 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기 및 선박 등을 운전하는 자 또는 HUD 기기를 장착한 자일 수 있다.
상술된 디스플레이 장치를 통해, 디스플레이 패널의 고유 해상도를 그대로 유지하면서도 3D 광학계로 인한 영상 왜곡이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
도 2는 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 엔진들(210), 도광판(220) 및 복수의 회절 광학 소자들(230)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 예에서, 디스플레이 장치는 차량의 윈드실드에 적용될 수 있다.
복수의 디스플레이 엔진들(210)은 차량의 A 필러(pillar)에 위치하며, 도광판(220)의 측면에 수직 방향으로 연속적으로 배치될 수 있다. 복수의 디스플레이 엔진들(210)은 광을 생성하여 도광판(220)으로 제공할 수 있다.
도광판(220)은 복수의 디스플레이 엔진들(210)로부터 제공된 광을 내부에서 가이딩할 수 있다.
복수의 회절 광학 소자들(230)은 도광판(220)에 부착되어 도광판(220) 내부에서 가이딩되는 광을 사용자로 출광시킬 수 있다. 복수의 회절 광학 소자들(230)은 도광판(220)의 수직 방향으로 서로 인접하게 도광판(220)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 복수의 회절 광학 소자들(230)은 라미네이션(lamination) 처리를 통해 도광판(220)에 부착될 수 있다. 도 2에 도시된 예처럼, 복수의 회절 광학 소자들(230) 각각은 높이(height)보다 폭(width)이 큰 형태를 가질 수 있다.
가로로 긴 복수의 회절 광학 소자들(230)이 도광판(220)의 수직 방향으로 연속적으로 배치됨으로써, 헤드 업 디스플레이에 의한 영상 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위해 디스플레이 장치가 차량의 윈드실드에 적용된 예시가 도시되어 있으나, 이외에도 헤드 업 디스플레이가 적용될 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따라 디스플레이 장치의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따라 디스플레이 장치는 디스플레이 엔진(310), 도광판(320) 및 회절 광학 소자(330)를 포함할 수 있다. 도 3의 디스플레이 장치의 평면도에서는 하나의 디스플레이 엔진(313)과 이에 대응하는 하나의 회절 광학 소자(330)가 도시될 수 있다.
일실시예에 따른 디스플레이 엔진(310)은 광원(311), 디스플레이 패널(313), 프리즘(315)을 포함할 수 있다. 광원(311)은 광을 생성하여 디스플레이 패널(313)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 광원(311)은 LED(Light Emitting Diode), 레이저(Laser) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이 패널(313)은 디스플레이 장치를 통해 표시하고자 하는 영상을 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 패널(313)은 네비게이션 정보 또는 차량 OBD(On-Board Diagnostics) 2에서 획득한 정보를 표시할 수 있다. 디스플레이 패널(313)은 2차원 영상면을 가지는 LCD(Liquid Crystal Display), DLP(Digital Light Processing), LCOS(Liquid Crystal on Silicon), SLM(Spatial Light Modulator) 등을 포함할 수 있다.
프리즘(315)은 광원(311)에서 생성되어 디스플레이 패널(313)를 통과한 광의 광경로를 바꾸어 도광판(320) 내부로 광이 입사되도록 하는 구조체일 수 있다. 다시 말해, 프리즘(315)은 디스플레이 패널(313)로부터 출광된 광을 도광판(320) 내부로 입사시킬 수 있다.
도광판(320)은 프리즘(315)에 의해 입사된 광을 전반사 조건에 따라 내부에서 가이딩할 수 있다. 도광판(320) 내부에서 가이딩되는 광이 회절 광학 소자(330)를 만나면, 회절 광학 소자(330)에 의해 전반사 조건이 깨져 도광판(320) 외부로 출광할 수 있다. 이 때, 회절 광학 소자(330)의 회절 조건에 의해 도광판(320)에서 출광된 광은 사용자(340)의 양안으로 입사되고, 사용자(340)는 디스플레이 패널(313)에 표시된 영상을 가상 영상으로 관측할 수 있다.
일실시예에 따라 회절 광학 소자(330)가 회절 기능뿐만 아니라 렌즈와 같은 확대 기능을 가지고 있는 경우, 회절 광학 소자(330)는 사용자(340)로 광시야각을 제공할 수도 있다.
도 4는 일실시예에 따라 가상 영상의 깊이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 엔진들(410), 도광판(420) 및 복수의 회절 광학 소자들(430)을 포함할 수 있다.
가상 영상들(440)은 도광판(420)로부터 일정 깊이로 떨어진 위치에서 사용자에 의해 관측될 수 있다. 도 1에서 설명한 것처럼, 가상 영상들(440)은 동일한 깊이에서 사용자에 의해 관측되거나, 도 4에 도시된 예와 같이, 가상 영상들(440)은 서로 다른 깊이 d1, d2, d3에서 관측될 수 있다.
도 4에 도시된 예에서, 제1 가상 영상(441)은 깊이 d1에서 관측되고, 제2 가상 영상(443)은 깊이 d2에서 관측되고, 제3 가상 영상(445)는 깊이 d3에서 관측될 수 있다. 이 때, d1 < d2 < d3일 수 있다.
일례로, 가상 영상들(440)에 네비게이션 정보가 표시되는 경우, 다음과 같을 수 있다. 우회전해야 하는 지점으로부터 100m 떨어진 위치에서 차량이 주행 중인 경우 제3 가상 영상(445)에서 우회전 지시가 표시되고, 50m 떨어진 위치에서 주행 중인 경우 제2 가상 영상(443)에서 우회전 지시가 표시되고, 5m 떨어진 위치에서 주행 중인 경우 제1 가상 영상(441)에서 우회전 지시가 표시될 수 있다. 이를 통해, 가상 영상들(440)을 통해 실제 도로에 네비게이션 정보가 매칭되어 표시됨으로써, 사용자는 실제 도로와 네비게이션 정보를 동시에 확인할 수 있다.
다른 일례로, 주행 중인 차량의 주변 상황에 대한 정보가 가상 영상들(440)을 통해 사용자로 제공될 수 있다. 건물과 같이 높고 멀리 위치한 사물에 대한 정보는 제3 가상 영상(445)에 표시되고, 주행 중인 도로에 대한 정보는 제1 가상 영상(441)에 표시될 수 있다.
또 다른 일례로, 차량의 속도에 따라 사용자로 전달하고자 하는 정보가 다른 깊이에서 표시될 수 있다. 고속에서는 정보가 제3 가상 영상(445)에 표시되고, 중속에서는 정보가 제2 가상 영상(443)에 표시되며, 저속에서는 정보가 제1 가상 영상(441)에 표시될 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 가상 영상들(430)은 특정 깊이에서 사용자에 의해 관측될 수 있으며, 이러한 가상 영상들(430)의 깊이는 복수의 회절 광학 소자들(430)에 의해 결정되거나, 또는 복수의 디스플레이 엔진들(410) 각각에 포함된 광원에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 복수의 회절 광학 소자들(430)은 대응하는 깊이로 미리 설계될 수 있으며, 이에 대해서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 자세히 후술한다.
또한, 복수의 디스플레이 엔진들(410) 각각에 포함된 광원이 제공하는 참조 광(reference beam)을 제어함으로써, 가상 영상의 깊이가 제어될 수 있다. 예를 들어, 광원이 제공하는 참조 광의 성질(예컨대, 세기, 위상 등)을 변경함으로써, 대응하는 회절 광학 소자에 의한 가상 영상의 깊이가 동적으로 제어될 수 있다. 이를 통해, 차량 주행 중 사용자 조작으로 서로 다른 깊이에서 표시되는 가상 영상들(440)이 동일한 깊이로 표시될 수 있으며, 반대로 동일한 깊이로 표시되는 가상 영상들이 서로 다른 깊이에서 표시될 수도 있다.
도 5 및 도 6은 일실시예에 따른 회절 광학 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일실시예에 따라 회절 광학 소자(520)에 간섭 무늬를 기록하는 예시가 도시된다.
회절 광학 소자(520)는 레이저 간섭 노광(laser interference lithography) 기법에 의해 제작된 HOE(Holographic Optical Element)로서, 기록 매질로도 지칭될 수 있다. 참조 광(Reference beam)(510)은 일정한 입사 각도 q로 회절 광학 소자(520)에 입사되고 물체 광(Object beam)은 도 5에 도시된 예와 같이 발산 광으로 회절 광학 소자(520)에 입사될 수 있다. 참조 빔(510)의 입사 각도 q는 글라스의 전반사 각도보다 큰 43°~ 89°일 수 있다. 물체 빔의 초점거리 f는 헤드 업 디스플레이 시스템의 FOV(Field of View)을 결정하기 때문에 광시야각을 위해서는, 초점거리를 짧게 하거나 또는 초점거리를 고정하고 물체 빔의 발산 각도를 넓게 할 필요가 있다.
2개의 레이저 빔인 참조 빔(510)과 물체 빔의 보강간섭과 상쇄간섭으로 회절 광학 소자(520)에 간섭무늬가 만들어 지고, 회절 광학 소자(520)는 이러한 간섭무늬를 기록할 수 있다. 기록매질로 이용되는 회절 광학 소자(520)는 포토폴리머(Photopolymer), PR(Photo Resist) 등일 수 있다. 이 때, 사용되는 광원은 레이저이고, 파장은 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)일 수 있다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따라 간섭 무늬가 기록된 회절 광학 소자(630)의 동작을 설명하기 위한 예시가 도시된다.
제작된 회절 광학 소자(630)는 도광판(620)에 부착될 수 있다. 그리고, 디스플레이 엔진(610)에서 출광된 광이 도광판(620)에 입사되면, 광은 전반사 조건에 의해 도광판(620) 내부에서 가이딩하다가 회절 광학 소자(630)에 의해 외부로 회절되는데, 회절 광학 소자(630)의 입사 각도 q와 같은 경우에만 회절되어, 사용자의 양안으로 전달될 수 있다. 이를 통해, 사용자는 도 5에서 기록할 때의 초점거리 f와 동일한 위치에서 물체의 가상 영상을 관측할 수 있다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 엔진들(710), 도광판(720) 및 회절 광학 소자(730)를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 예시와 다르게, 디스플레이 장치는 하나의 회절 광학 소자(730)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 디스플레이 엔진들(710) 각각에 포함된 디스플레이 패널로부터 출광된 광은 도광판(720) 내부에서 가이딩되고, 회절 광학 소자(730)에 의해 도광판(720)으로부터 출광되어 사용자로 전달될 수 있다. 이 때, 회절 광학 소자(730)가 하나로 구성됨에 따라, 회절 광학 소자(730)에 의한 가상 영상은 동일한 깊이에서 사용자에 의해 관측될 수 있다.
도 8은 또 다른 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치는 복수의 디스플레이 엔진들(810), 도광판(820), 복수의 회절 광학 소자들(830) 및 추가 광학 소자(840)를 포함할 수 있다.
앞선 설명들과 다르게, 도광판(820)이 차량 내부에 위치할 수도 있다. 이 경우, 복수의 회절 광학 소자들(830)에 의해 도광판(820)에서 출광된 광은 추가 광학 소자(840)에 의해 광경로가 변경되어 사용자로 제공될 수 있다. 예를 들어, 추가 광학 소자(840)는 광경로를 변경 가능한 하프 미러(half mirror), 빔 스플리터(beam splitter) 등으로, 차량의 윈드실드에 부착될 수 있다.
일실시예에 따라 도광판(820)의 면적이 차량의 윈드실드의 면적보다 작을 수 있으며, 이 경우 복수의 회절 광학 소자들(830)과 추가 광학 소자(840) 사이에 확대용 렌즈가 추가 배치될 수 있다.
도 9는 일실시예에 따라 디스플레이 장치를 통해 관측되는 가상 영상의 예시를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 일실시예에 따라 디스플레이 장치를 통해 표시되는 가상 영상들(910, 920)의 예시가 도시된다.
일실시예에 따라 제1 가상 영상(910)을 통해 네비게이션 정보가 표시될 수 있다. 네비게이션 정보는 실제 도로에 매핑되어, 사용자가 네비게이션 정보와 실제 도로를 이질감 없이 동시에 확인이 가능할 수 있다.
또한, 제2 가상 영상(920)을 통해 차량의 주행 정보(예컨대, 주행 속도)가 표시될 수 있다. 또한, 도 9에 도시되지는 않았지만, 디스플레이 장치를 통해 표시되는 가상 영상에서, 전방에 위치한 건물에 대한 정보가 표시될 수도 있다. 기타, 차량을 운전하고 있는 사용자에 유용한 정보가 제한 없이 가상 영상을 통해 표시될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (18)

  1. 광을 생성하는 광원 및 상기 광원으로부터 광을 제공받는 디스플레이 패널을 각각 포함하는 복수의 디스플레이 엔진들(display engines);
    상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각에 포함된 디스플레이 패널로부터 출광된 광을 내부에서 가이딩하는 도광판(light guide plate); 및
    상기 도광판에 부착되어 상기 도광판 내부에서 가이딩(guiding)되는 광을 사용자로 출광시키는 복수의 회절 광학 소자들
    을 포함하고,
    상기 광에 의한 가상 영상들(virtual images)은 상기 복수의 회절 광학 소자들에 따른 적어도 두 개의 서로 다른 깊이들에서 상기 사용자에 의해 관측되고,
    상기 복수의 회절 광학 소자들은 서로 겹치지 않고 상기 도광판의 수직 방향으로 서로 인접하게 배치되고,
    상기 복수의 디스플레이 엔진들은 상기 도광판을 지지하는 구조물의 측면에 수직 방향으로 서로 인접하게 배치되고, 대응하는 회절 광학 소자에 수평 방향으로 인접하게 배치되고,
    상기 복수의 회절 광학 소자들 중 제1 회절 광학 소자에 의해 생성되는 제1 가상 영상은 제1 깊이에서 상기 사용자에 의해 관측되고, 제2 회절 광학 소자에 의해 생성되는 제2 가상 영상은 상기 제1 깊이와 상이한 제2 깊이에서 상기 사용자에 의해 관측되는,
    디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회절 광학 소자들 각각은 높이(height)보다 폭(width)이 큰 형태를 가지는, 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회절 광학 소자들은 홀로그래피 기법에 따른 간섭 무늬를 포함하고,
    상기 도광판 내부에서 가이딩되는 광은 상기 홀로그래피 기법에 따른 참조 광(reference beam)을 생성하는 광원에서 제공되는, 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각은
    대응하는 디스플레이 패널로부터 출광된 광을 상기 도광판 내부로 입사시키는 프리즘을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은
    상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각으로부터 전달된 광이 내부에서 서로 섞이지는 것을 방지하도록 수평 방향으로 배치되는 내부 차단막을 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 디스플레이 엔진들 각각에 포함된 디스플레이 패널은
    하나의 영상이 분할된 부분 영상을 표시하거나 또는 서로 다른 영상을 표시하는, 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회절 광학 소자들 각각은 레이저 간섭 노광(laser interference lithography) 기법에 의해 제작된 HOE(Holographic Optical Element)을 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 회절 광학 소자들은 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 포함된 글라스(glass)로부터 미리 결정된 거리로 떨어진 위치에 배치되고,
    상기 복수의 회절 광학 소자들에 의해 출광된 광은 상기 글라스로 제공되는, 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 헤드 업 디스플레이(HUD; Head Up Display)인, 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 차량, 모터사이클, 스마트 모빌리티, 항공기 및 선박 중 어느 하나에 포함된 글라스를 포함하는, 디스플레이 장치.
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