WO2023229179A1 - Epe용 광학 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 epe용 광학 소자의 제조방법 - Google Patents

Epe용 광학 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 epe용 광학 소자의 제조방법 Download PDF

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WO2023229179A1
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epe
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light
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하상우
원종필
이재선
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삼성전자 주식회사
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Definitions

  • the optical element for EPE can be manufactured using a room temperature double molding method.
  • the first molding step and the second molding step may be performed at room temperature.
  • the first beam expansion unit 150 provided in the optical element 100 for EPE includes a plurality of first mirrors 151.
  • the plurality of first mirrors 151 have an elongated shape in the D1 direction, for example, a rectangular or strip shape, and are arranged at regular intervals along the D2 direction perpendicular to the D1 direction.
  • the D1 direction is a direction forming a predetermined angle, for example, 45 degrees, with the X direction on the XY plane. However, this is an example, and the angle formed by the D1 direction and the X direction may change somewhat.
  • the first mirrors 151 may be named the first first mirror 151-1, the second first mirror 151-2, etc. in the order in which they are arranged, that is, along the optical path.
  • the above-mentioned display devices may be configured in a wearable form. All or part of the components of display devices may be configured in a wearable form.
  • Figure 8 shows a schematic structure of a display device according to another embodiment.
  • the display device 2000 includes a glass body 400, and optical elements 100-1 and 100-2 for EPE are disposed on both lens portions of the glass body 400, respectively, and optical elements 100 for EPE -1)(100-2) Image generators 2201 and 2202 that generate and transmit image light, respectively, may be disposed on the leg portion of the glass body 400.
  • the optical elements 100-1 and 100-2 for EPE and the image generators 2201 and 2202 may be substantially the same as the optical elements 100 and image generator 1200 for EPE described in FIG. 7 .
  • the display device 2000 is illustrated as being implemented in the form of glasses, but is not limited thereto, and is a variety of eye-wearable devices, including a head mounted display (HMD) and a goggle-type display ( It can be applied as a goggle-type display, etc., and can also have a form such as a contact lens worn directly on the eye.
  • HMD head mounted display
  • goggle-type display It can be applied as a goggle-type display, etc., and can also have a form such as a contact lens worn directly on the eye.
  • FIG. 9D is a perspective view showing the mold structure 30 of FIG. 9C in detail.
  • the mold structure 30 includes a pattern 32 for an input coupler having an inclined surface 32a, a pattern 35 for a first beam expander having a plurality of inclined surfaces 35a, and a plurality of inclined surfaces formed on the support layer 31. It includes a pattern 37 for the second beam expander having (37a).

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Abstract

개시된 EPE용 광학 소자는, 복수의 제1미러들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부; 복수의 제2미러들을 포함하며, 상기 제1 빔 확대부로부터 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 확대하여 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 출력하는 제2 빔 확대부; 및 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부를 경유한 광이 출력되는 출사면을 가지며, 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔확대부가 임베드된 도파관;을 포함한다. 상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들 각각이 상기 출사면의 법선과 이루는 각도는 20도 이상일 수 있다.

Description

EPE용 광학 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 EPE용 광학 소자의 제조방법
본 개시는 EPE용 광학 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 EPE용 광학 소자의 제조 방법에 대한 것이다.
최근, 가상 현실 (Virtual reality, VR) 디스플레이, 증강 현실(Augmented reality, AR) 디스플레이에 관한 관심이 높아지고 있다.
증강 현실 디스플레이 장치에는 가상 영상을 담은 광과 실사를 담은 광을 결합하여 사용자의 시야에 제공하는 광 결합기(optical combiner)가 구비된다. 이러한 광 결합기는 도파로(waveguide) 기반으로 형성되며, 입력 커플러, 출력 커플러, 빔 확대부 등의 세부 구성을 포함한다. 증강 현실 디스플레이 장치는 착용형(wearable) 장치로 구현되기 때문에 이러한 광 결합기의 안전성, 무게 등의 요소가 중요하며, 또한, 정해진 광학 성능이 잘 구현되도록 정밀하게 제조되는 것이 요구된다.
경량이고 제조에 용이한 구조를 가지는 EPE용 광학 소자, 이를 포함하는 디스플레이 장치 및 EPE용 광학 소자 제조방법이 제공된다.
실시예에 따르면, 복수의 제1미러들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부; 복수의 제2미러들을 포함하며, 상기 제1 빔 확대부로부터 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 확대하여 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 출력하는 제2 빔 확대부; 및 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부를 경유한 광이 출력되는 출사면을 가지며, 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부가 임베드된 도파관;을 포함하며, 상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들 각각이 상기 출사면의 법선과 이루는 각도는 20도 이상인, EPE용 광학 소자가 제공된다.
상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직일 수 있다.
상기 도파관은 광학용 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 각도는 20도 이상이고 70도 이하일 수 있다.
상기 복수의 제1미러들은 각각의 길이 방향이 상기 제1방향과 45도를 이루는 제4방향과 나란하고, 상기 제4방향과 수직인 제5방향을 따라 일정한 간격으로 배열될 수 있다.
상기 복수의 제1미러들 각각의 상기 제4방향의 길이는 상기 제5방향을 따라 점점 길어지도록 상기 복수의 제1 미러들이 배열될 수 있다.
상기 복수의 제2미러들은 각각의 길이 방향이 상기 제2방향과 나란하고, 상기 제1방향을 따라 일정한 간격으로 배열될 수 있다.
상기 EPE용 광학 소자는 영상 생성기에서 생성한 영상광을 상기 제1 빔 확대부에 입력하는 입력 커플러;를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 커플러는 입사된 영상광을 상기 제1 빔 확대부를 향하는 방향으로 전반사하는 전반사 미러를 포함할 수 있다.
상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들은 부분 반사 미러일 수 있다.
상기 EPE용 광학 소자는 상온 이중 주형 방식으로 제조될 수 있다.
실시예에 따르면, 영상을 생성하는 영상 생성기; 및 상기 영상 생성기에서 형성한 영상광의 빔 폭을 확대하여 사용자의 시야에 제공하는 EPE용 광학 소자;를 포함하며, 상기 EPE용 광학 소자는 상기 영상광을 제1방향으로 출력하는 입력 커플러; 복수의 제1미러들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부; 복수의 제2미러들을 포함하며, 상기 제1 빔 확대부로부터 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 확대하여 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 출력하는 제2 빔 확대부; 및 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부를 경유한 광이 출력되는 출사면을 가지며, 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔확대부가 임베드된 도파관;을 포함하며, 상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들 각각이 상기 출사면의 법선과 이루는 각도는 20도 이상인, 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 디스플레이 장치는 사용자 전방으로부터 입사되는 광과 상기 영상 생성기에서 생성된 영상광을 결합하여 사용자에게 제공하는 증강 현실 디스플레이 장치일 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 아이-웨어러블(eye-wearable) 장치일 수 있다.
상기 도파관은 광학용 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
상기 각도는 20도 이상이고 70도 이하일 수 있다.
실시예에 따르면, 상술한 EPE용 광학 소자 제조방법으로서, 상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면들을 가지는 양각 패턴이 형성된 몰드 구조체를 형성하는 1차 성형 단계; 상기 경사면들 상에 미러 물질을 코팅하는 단계; 및 상기 경사면들이 코팅된 몰드 구조체와 마주하게 상부 플랫 몰드를 배치하고, 상기 몰드 구조체와 상부 플랫 몰드 사이에 광학용 플라스틱 물질을 주입하는 2차 성형 단계;를 포함하는, 제조방법이 제공된다.
상기 1차 성형 단계는 상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면들을 가지는 음각 패턴이 형성된 패턴 몰드를 준비하는 단계; 상기 패턴 몰드와 마주하게 하부 플랫 몰드를 배치하고, 상기 패턴 몰드와 하부 플랫 몰드 사이 및 상기 음각 패턴 내부에 상기 광학용 플라스틱 물질과 동일한 물질을 주입하는 단계; 및 상기 패턴 몰드를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 1차 성형 단계, 상기 2차 성형 단계는 상온에서 이루어질 수 있다.
상기 몰드 구조체, 상기 상부 플랫 몰드는 상기 광학용 플라스틱 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
상술한 EPE용 광학 소자는 구비된 복수 미러들의 배치 각도가 광학 성능 및 제조에 적합하게 설정하고 있다.
상술한 EPE용 광학 소자는 상온 이중 주형 방식으로 용이하게 제조될 수 있다.
상술한 EPE용 광학 소자를 포함하는 디스플레이 장치는 가볍고 안전하여 착용형으로 적용되기에 적합하다.
도 1은 실시예에 따른 EPE용 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2의 AA' 단면을 보이는 단면도이다.
도 4는 도 2의 BB' 단면을 보이는 단면도이다.
도 5는 도 2의 CC' 단면을 보이는 단면도이다.
도 6a는 실시예에 따른 EPE용 광학 소자가 서로 다른 방향에서 입사하는 두 종류의 광을 결합하여 사용자에게 제공하는 광 경로를 보이는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 일부를 도 6a와 다른 단면에서 보이는 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 8은 다른 실예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다.
도 9a 내지 도 9i는 실시예에 따른 EPE용 광학 소자 제조방법들을 설명하는 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
도 1은 실시예에 따른 EPE용 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
EPE용 광학 소자(100)는 출사동 확장(exit pupil expansion)을 위한 광학 소자로서, 입사된 광의 빔 폭을 서로 다른 두 방향으로 확대하여 출력할 수 있다. EPE용 광학 소자(100)는 넓은 시야각(field of view, FOV) 및 넓은 아이 박스(eye box)를 제공할 수 있다.
도 1을 참조하면, EPE용 광학 소자(100)는 복수의 제1미러(151)들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부(150), 복수의 제2미러(171)들을 포함하며, 제1 빔 확대부(150)로부터 입사된 광의 빔 폭을 제2방향으로 확대하여 출력하는 제2 빔 확대부(170)를 포함한다.
EPE용 광학 소자(100)는 도파관(110)을 더 포함하며, 도파관(110) 내에 제1 빔 확대부(150), 제2 빔 확대부(170)가 임베드되어(embedded) 있다. 제1 빔 확대부(150), 제2 빔 확대부(170)를 경유한 광은 도파관(110)의 출사면(110a)을 통해 출력된다.
EPE용 광학 소자(100)는 외부에서 전달된 광을 제1 빔 확대부(150)에 입사되게 하는 입력 커플러(120)를 더 포함할 수 있고, 입력 커플러(120)도 도파관(110) 내에 임베드될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도파관(110)은 광학적으로 투명한 재질로 이루어지며, 1보다 큰 굴절률을 가지는 글래스, 투명 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 투명 재질이라 함은, 가시광이 통과될 수 있는 재질이라는 의미이며, 투명도가 100%가 아닐 수 있으며, 소정의 색상을 지닐 수도 있다. 도파관(110)은 예를 들어, 대략 1.50 내지 1.70 범위의 굴절률을 가지는 광학용 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 재질은 글래스(glass)에 비해 무게, 비용, 안전성 등의 측면에서 이점이 있다.
도파관(110) 내부에 임베드 된 복수의 제1미러(151)들, 제2미러(171)들은 출사면(110a)에 대해 소정 각도로 기울어져 있으며, 이러한 각도는 원하는 방향으로 빔을 확대하는 광학 성능을 달성하고 또한, 용이한 제조가 가능하도록 설정되어 있다. EPE용 광학 소자(100)는 상온 이중 주형 방식으로 제조될 수 있다. 상온은 대략 15℃ 내지 20℃ 또는 10℃ 내지 30℃ 범위를 의미한다. 이러한 제조 방법에 따라, 통상의 제조 과정에서 나타날 수 있는 계면 변형등이 최소화될 수 있고, index mismatching등에 의한 성능 결함도 최소화될 수 있다. 제조방법에 대해서는 도 9a 내지 도 9i를 참조하여 후술할 것이다.
EPE용 광학 소자(100)를 이루는 각 구성요소들의 상세한 세부 형상 및 이에 따른 광 경로를 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1에 대한 평면도이고, 도 3 내지 도 5는 각각 도 2에서 AA' 단면, BB'단면, CC' 단면을 보인다.
도 2 및 도 3을 참조하면, EPE용 광학 소자(100)에 구비된 제1 빔 확대부(150)는 복수의 제1미러(151)들을 포함한다. 복수의 제1미러(151)들은 D1 방향으로 길쭉한 형상, 예를 들어, 직사각형 또는 스트립 형상을 가지며, D1 방향과 수직인 D2 방향을 따라 일정한 간격으로 배열되어 있다. D1 방향은 XY 평면 상에서 X 방향과 소정 각도, 예를 들어 45도를 이루는 방향이다. 다만, 이는 예시적이며 D1 방향과 X 방향이 이루는 각도는 다소 변경될 수도 있다. 제1미러(151)들은 배열된 순서대로, 즉, 광경로를 따라, 첫번째 제1미러(151-1), 두번째 제1미러(151-2) 등으로 명칭될 수도 있다.
제1미러(151)들은 서로 다른 길이를 가지며, D2 방향을 따라 길이가 점점 길어지도록 배열될 수 있다. 즉, 제1미러(151)들은 D1 방향의 길이가 D2 방향을 따라 점점 길어지도록 배열될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1미러(151)들의 일부 또는 모두가, D1 방향의 길이가 서로 같을 수도 있다.
제1미러(151)들은 도파관(110)의 출사면(110a)의 법선(N)에 대해 기울어지게 배열된다. 제1미러(151)들이 출사면(110a)의 법선(N)에 대해 기울어진 각도 θ1은 20도 이상이다. θ1은 20도 이상이고 70도 이하일 수 있다. 기존의 EPE용 광학 소자에서 θ1은 통상 0도 또는 이와 유사한 각도로 설정된다. 이러한 각도를 갖는 경우, 후술할 제조방법과 같이, 제1미러(151)들이 제2 빔 확대부(170)를 이루는 제2미러(171)들과 함께, 즉, 같은 성형(casting) 단계에서 제조되기 곤란하다. 이와 달리, 실시예에 따른 EPE용 광학 소자(100)는 빔 확대 방향 및 출사 방향에 적합하고, 또한, 제조하기에 용이하도록, 제1미러(151)들의 배치 각도가 설정되고 있다.
제1미러(151)들은 부분 반사 미러일 수 있다. 제1미러(151)들은 입사광의 일부를 반사시키고 일부는 투과시킬 수 있으며, 제1미러(151)의 반사율은 예를 들어, 대략 20% 내지 30%일 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, EPE용 광학 소자(100)에 구비된 제2 빔 확대부(170)는 복수의 제2미러(171)들을 포함한다. 복수의 제2미러(171)들은 Y 방향으로 길쭉한 형상, 예를 들어, 길이 방향이 Y 방향인 직사각형 또는 스트립 형상을 가지며, X 방향을 따라 일정한 간격으로 배열되어 있다. 제2미러(171)들은 배열된 순서대로, 즉, 광경로를 따라, 첫번째 제2미러(171-1), 두번째 제2미러(171-2) 등으로 명칭될 수도 있다.
제2미러(171)들은 서로 같은 길이를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2미러(171)들은 일부 또는 모두가 서로 다른 길이를 가질 수도 있고, 제1 빔 확대부(150)와 유사하게, 길이 순서대로 배열될 수도 있다.
제2미러(171)들은 도파관(110)의 출사면(110a)의 법선(N)에 대해 기울어지게 배열된다. 제2미러(171)들이 출사면(110a)의 법선(N)에 대해 기울어진 각도 θ2는 20도 이상이다. θ2는 20도 이상이고 70도 이하일 수 있다. θ2는 제1 빔 확대부(150)에서 출사되어 제2 빔 확대부(170)에 입사한 광의 빔 폭이 확대되며 출사면(110a)을 통해 출사될 수 있는 각도로 설정된다. 제2미러(171)에서 반사된 광은 출사면(110a)에 전반사 임계각보다 작은 각도로 입사하여야, 즉, 입사방향이 출사면(110a)의 법선(N)과 이루는 각도가 전반사 임계각보다 작아야, 출사면(110a)에서 전반사되지 않고 외부로 출력될 수 있다. 이러한 요건을 만족하도록 제2미러(171)들의 배치 각도가 설정될 수 있다.
제2미러(171)들도 제1미러(151)들과 유사한, 부분 반사 미러일 수 있다. 제2미러(171)들은 입사광의 일부를 반사시키고 일부는 투과시킬 수 있으며, 제2미러(171)의 반사율을 예를 들어, 대략 20% 내지 30%일 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 입력 커플러(120)는 법선(N)과 θ3의 각도로 기울어진 미러를 포함할 수 있다. 입력 커플러(120)는 전반사 미러일 수 있다. 즉, 입력 커플러(120)는 입사광을 대부분, 예를 들어, 90%이상, 또는 99% 이상 반사할 수 있다. 각도 θ3는 특별히 한정되지 않으며, 도파관(110) 외부의 소정의 위치로부터 입력 커플러(120)에 입사된 광을 제1 빔 확대부(150) 쪽으로 반사할 수 있는 각도로 정해질 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, -Z 방향을 따라 입사된 광이 입력 커플러(120)에 의해 Y 방향으로 반사될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6a는 실시예에 따른 EPE용 광학 소자가 서로 다른 방향에서 입사하는 광을 결합하여 사용자에게 제공하는 광 경로를 보이는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 일부를 도 6a와 다른 단면에서 보이고 있다.
제1광(L1)은 EPE용 광학 소자(100)의 외부로부터 도파관(110) 내부의 입력 커플러(120)로 제공될 수 있다. 제1광(L1)은 영상 생성기에서 제공되는, 영상광일 수 있다. 이와 같이, 입사된 제1광(L1)은 도 5에서 언급한 바와 같이, 입력 커플러(120)에 의해 제1 빔 확대부(150)를 향하는 방향으로 반사될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제1 빔 확대부(150)에 입사한 제1광(L1)은 제1미러(151)들에 의해 반사된다. 제1미러(151)들은 부분 반사 미러이며, 따라서, 제1광(L1)의 일부는 광경로 상 맨 앞에 놓인 첫번째 제1미러(151-1)에 의해 반사되고 다른 일부는 제1미러(151-1)를 투과하여 두번째 제1미러(151-2)에 입사한다. 두번째 제1미러(151-2)도 제1광(L1)의 일부를 반사하고 다른 일부를 투과시킨다. 이러한 광경로를 통해, 제1 빔 확대부(150)에 입사한 제1광(L1)은 빔 폭이 제1방향으로 확대되며, 제1방향과 다른 제2방향을 따라 출력되어, 제2 빔 확대부(170)를 향하게 된다. 제1방향은 Y 방향, 제2방향은 X 방향일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 6a를 참조하면, 제1 빔 확대부(150)를 지나며 빔 폭이 제1방향(Y방향)으로 확대된 제1광(L1)은 제2 빔 확대부(170)에 입사한다. 제2 빔 확대부(170)를 이루는 제2미러(171)들은 부분 반사 미러이며, 따라서, 첫번째 제2미러(171)에 입사한 제1광(L1)의 일부가 반사되고 다른 일부는 첫번째 제2미러(171)를 투과하여 두번째 제2미러(171)에 입사한다. 두번째 제2미러(171)도 입사된 제1광(L1)의 일부를 반사되고 다른 일부를 투과시킨다. 이러한 광경로를 통해, 제1방향(Y 방향)으로 빔 폭이 확대된 형태로 제2 빔 확대부(170)에 입사한 제1광(L1)은 이번에는 빔 폭이 제2방향(X 방향)으로 확대되어, 제1방향, 제2방향과 다른 제3방향으로 출력된다. 제3방향으로 출력된 제1광(L1)은 출사면(110a)에 전반사 임계각보다 작은 각도로 입사한다. 즉, 입사 방향이 출사면(110a)의 법선과 이루는 각도는 전반사 임계각보다 작으며, 도시된 바와 같이, 0도에 가까운 각도이다. 제1광(L1)은 출사면(110a)을 투과하여 사용자의 시야를 향한다. 이와 같이, 사용자의 시야에는 제1방향, 제2방향으로 확대된 제1광(L1)이 제공될 수 있다.
한편, EPE용 광학 소자(100)는 사용자의 시야 전방에서 입사하는 제2광(L2)에 대해서는 실질적으로 투명할 수 있다. EPE용 광학 소자(100)에 구비된 제1미러(151)들, 제2미러(171)들은 전술한 바와 같이 소정의 방향에서 입사된 광의 일부만을 반사하는 구조이고 그 반사율은 20% 내지 30% 정도이므로, 제2광(L2)은 대부분, 예를 들어 70% 이상, EPE용 광학 소자(100)를 투과하여 사용자의 시야에 전달될 수 있다.
이와 같이, EPE용 광학 소자(100)에 의해 사용자는 제1광(L1)과 제2광(L2)을 동시에 인지할 수 있다. 다시 말하면, EPE용 광학 소자(100)에 의해, 제1광(L1)에 포함된 영상과, 제2광(L2)에 포함된 실사(real environment, RE)가 결합된 복합 영상이 사용자에게 인지될 수 있다.
실시예에 따른 EPE용 광학 소자(100)는 가볍고 안전한 광학용 플라스틱 재질을 사용하여 상온 이중 주형 방식으로 제조될 수 있는 구조를 가지며, 다양한 디스플레이 장치, 전자 장치에 적용될 수 있다.
도 7은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다.
디스플레이 장치(1000)는 영상 생성기(1200)에서 제공되는 영상광인 제1광(L1)과 사용자 전방의 실사(real environment)를 담은 주변광인 제2광(L2)을 결합하여 사용자에게 제공하는 투시형 디스플레이 장치이다. 디스플레이 장치(1000)는 또한, 사용자가 주시하는 환경에 알맞는 부가 영상을 출력하도록 제어되어 증강 현실(AR) 장치로 활용될 수도 있다. 증강 현실 장치는 현실 세계의 환경 위에 가상의 대상이나 정보를 결합하여 보여줌으로써 현실의 효과를 더욱 증가시키는 디스플레이 장치이다. 예를 들어, 관찰자의 위치에서, 현실 세계가 제공하는 환경에 대한 부가적인 정보를 영상 생성기(1200)에서 형성하여 관찰자에게 제공할 수 있다. 이러한 증강 현실(AR) 장치는 유비쿼터스(ubiquitous) 환경이나 사물 인터넷(internet of things)(IoT) 환경에 적용될 수 있다.
디스플레이 장치(1000)는 영상을 생성하는 영상 생성기(1200) 및 영상 생성기(1200)에서 형성한 영상광의 빔 폭을 확대하여 사용자의 시야에 제공하는 EPE용 광학 소자(100)를 포함한다. 디스플레이 장치(1000)는 디스플레이 장치(1000)를 제어하는 프로세서(1300)와 메모리(2400)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1300)는 예를 들어, 사용자가 주시하는 환경에 알맞는 부가 영상을 출력하도록 디스플레이 장치(1000)를 제어할 수 있다. 메모리(1400)에는 프로세서(1300)에서 실행될 프로그램들의 코드, 기타 데이터 등이 저장될 수 있다. 디스플레이 장치(1000)는 또한, 사용자 환경을 인식하는 센서(1500)를 더 포함할 수 있다. 센서(1500)는 다양한 종류의 카메라일 수 있다.
영상 생성기(1200)는 영상을 담은 제1광(L1)을 생성한다. 영상을 담은 제1광(L1)은 간단히, 영상광(L1)으로 지칭될 수도 있다. 영상 생성기(1200)는 관찰자에게 표시할 영상 정보에 따라 광을 변조하여 영상광(L1)을 형성하는 디스플레이 소자(미도시)와, 디스플레이 소자에서 형성된 영상광(L1)을 EPE용 광학 소자(100)를 향해 전달하는 하나 이상의 광학 소자(미도시)를 포함한다.
영상 생성기(1200)에 구비된 디스플레이 소자에서 형성하는 영상의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다. 3차원 영상은 예를 들어, 스테레오(stereo) 영상, 홀로그램(hologram) 영상, 라이트 필드(light field) 영상, 또는 IP(integral photography) 영상일 수 있고 또한, 멀티 뷰(multi-view) 혹은 슈퍼 멀티뷰(super multi-view) 방식의 영상을 포함할 수 있다.
디스플레이 소자는 예를 들어, LCoS(liquid crystal on silicon) 소자, LCD(liquid crystal display) 소자, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 소자, DMD(digital micromirror device)를 포함할 수 있고, 또한, Micro LED, QD(quantum dot) LED 등의 차세대 디스플레이 소자를 포함할 수 있다. 영상 생성기(1200)에 구비되는 디스플레이 소자가 LCD와 같은 비발광형 소자인 경우, 디스플레이 소자에 영상 형성을 위한 광을 제공하는 광원을 더 포함될 수 있다.
영상 생성기(1200)에는 디스플레이 소자가 형성한 영상광(L1)을 EPE용 광학 소자(100)으로 전달하는 광학 소자로서 경로 전환 부재나 렌즈 등이 구비될 수 있다. 예를 들어, 영상광(L1)의 경로를 변경하는 빔 스플리터, 영상광을 확대, 축소하는 릴레이 렌즈, 영상광(L1)을 평행광으로 콜리메이팅하는 콜리메이팅 렌즈, 노이즈 제거를 위한 공간 필터 등 중 어느 하나가 포함될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 알려진 다양한 광학계가 사용될 수 있다.
EPE용 광학 소자(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 입력 커플러(120)쪽으로 입사한 광의 아이 박스(eye box)를 확대하는 역할을 한다. 즉, 영상 생성기(1200)에서 생성된 영상을 담은 제1광(L1)은 입력 커플러(120)에 의해 제1 빔 확대부(150)에 입사되고, 제1 빔 확대부(150)에서 일방향으로 빔 폭이 확대되며 제2 빔 확대부(170)에 입사되며, 제2 빔 확대부(170)에서 다른 방향으로 빔 폭이 확대되며 출력된다.
EPE용 광학 소자(100)는 한편, 사용자 전방에서 들어오는 주변광인 제2광(L2)에 대해서는 실질적으로 투명하다. 주변광인 제2광(L2)은 간단히, 주변광(L2)로 지칭될 수 있다. EPE용 광학 소자(100)는 이와 같이 아이 박스가 확대된 영상광(L1)과 주변광(L2)을 결합하여 사용자의 눈에 제공하는 광 결합기의 역할을 한다. 즉, 사용자는 EPE용 광학 소자(100)를 통해 영상광(L1)과 주변광(L2)이 결합된 복합 영상, 예를 들어, 증강 현실 영상을 감상할 수 있다.
증강 현실 표현을 위해, 프로세서(1300)는 영상광(L1)이 사용자 환경에 부합하는 부가 정보를 포함하도록, 디스플레이 장치(1000)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서(1500)에 의해 사용자 환경이 인식되고, 인식 결과를 고려하여 이에 알맞은 부가 정보 영상이 영상 생성기(1200)에서 형성될 수 있다.
상술한 설명에서, 영상광인 제1광(L1)과 결합되는 제2광(L2)은 실사(real environment)를 담은 주변광으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2광(L2)은 다른 영상 기기에서 형성한 영상이 될 수도 있고, 이 경우, 디스플레이 장치(1000)는 두 영상을 함께 보여주는 멀티 영상 디스플레이 장치로 불릴 수도 있다.
디스플레이 장치(1000)는 단안에 제공되는 광학계 구성으로 예시되었으나, 이에 한정되지 않고, 양안에 별도로 구비되는 두 개의 광학계로 구현될 수도 있다.
상술한 디스플레이 장치들은 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다. 디스플레이 장치들의 구성요소의 전부나 또는 일부가 웨어러블(wearable) 형태로 구성될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보인다.
디스플레이 장치(2000)는 도 7에서 설명한 디스플레이 장치(1000)와 유사하며, 안경형 장치 및 양안에 적용되는 광학계로 구현되는 점에서 차이가 있다.
디스플레이 장치(2000)는 글래스 바디(400)를 포함하며, 글래스 바디(400)의 양쪽 렌즈 부분에 각각 EPE용 광학 소자(100-1)(100-2)가 배치되고, EPE용 광학 소자(100-1)(100-2) 각각으로 영상광을 생성하여 전달하는 영상 생성기(2201)(2202)가 글래스 바디(400)의 다리 부분에 배치될 수 있다. EPE용 광학 소자(100-1)(100-2), 영상 생성기(2201)(2202)는 도 7에서 설명한 EPE용 광학 소자(100), 영상 생성기(1200)과 실질적으로 동일할 수 있다.
글래스 바디(400)의 중앙 부분에 사용자 환경을 인식하는 센서(2500)가 배치될 수 있다. 센서는 다양한 종류의 카메라일 수 있다. 글래스 바디(400)에는 이외에도, 다른 다양한 센서가 더 배치될 수 있다. 예를 들어, 위치, 방향(orientation), 갑작스런 가속(sudden acceleration) 등을 센싱하는 관성 센서나 위치 센서가 글래스 바디(400)에 장착될 수 있다.
프로세서(2300)와 메모리(2400)는 리모팅 모듈(2600)로 제공될 수 있다. 글래스 바디(400)에는 리모팅 모듈(2600)과 통신하며 수신된 원격 제어 신호(RS)를 영상 생성기(2201)(2202)에 전달하는 통신 모듈이 구비될 수 있다.
사용자 환경을 인식하는 센서(2500) 또는 기타 다른 센서로부터 획득한 정보는 리모팅 모듈(2600)에서 생성되는 원격 제어 신호(RS)을 통해 영상 생성기(2201)(2202)에서 생성하는 가상 영상에 반영될 수 있다.
도 8에서, 디스플레이 장치(2000)는 안경형으로 구현된 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 아이 웨어러블(eye-wearable) 장치로서, 헤드 장착형 디스플레이(HMD; head mounted display), 고글형 디스플레이(goggle-type display) 등으로 적용될 수 있고, 안구에 직접 착용되는 콘택트 랜즈(contact lens)와 같은 형태를 가질 수도 있다.
도 8과 같은 안경형 디스플레이 장치(2000)는 스마트폰(smart phone)과 같은 전자 장치에 연동되어 동작될 수도 있고, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 또는 혼합 현실(MR)를 제공할 수 있다.
이상 설명한 디스플레이 장치(1000)(2000)은 다양한 분야에 적용될 수 있다. 예컨대, 일반 디스플레이 장치, 텔레비전, 모니터 등과 결합하여 활용될 수 있고, 모바일 장치, 자동차의 헤드업 디스플레이, 증강/가상 현실 장치, 대형 사이니지 (signage), 웨어러블 디스플레이, 롤러블(rollable) TV, 스트레처블(stretchable) 디스플레이 등 다양한 제품에 적용될 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 장치(1000)가 차량의 헤드업 디스플레이(head up display, HUD)로 작용되는 경우, EPE용 광학 소자는 차량의 전방 유리창에 결합될 수 있다. 이에 따라, 운전자는 전방 시야를 확보하며, 운전 환경에 적합한 영상 정보를 함께 제공받을 수 있다.
도 9a 내지 도 9i는 실시예에 따른 EPE용 광학 소자 제조방법들을 설명하는 도면들이다.
실시예에 따른 제조 방법은 형성하고자 하는 복수의 미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면들을 가지는 양각 패턴이 형성된 몰드 구조체를 형성하는 단계, 경사면들 상에 미러 물질을 코팅하는 단계 및 경사면들이 코팅된 몰드 구조체와 마주하게 상부 플랫 몰드를 배치하고, 몰드 구조체와 상부 플랫 몰드 사이에 광학용 플라스틱 물질을 주입하는 단계를 포함한다.
이러한 과정들은 동일한, 또는 동일한 굴절률을 가지는 광학용 플라스틱 물질을 사용하여 상온, 예를 들어, 15~25℃ 또는 10~30℃ 의 온도 환경에서 이루어질 수 있다. 따라서, 통상의 제조 공정, 또는 고온 공정에서 발생할 수 있는 계면 변형이 거의 없고, 계면 변형에 따른 index mismatching 등에 의한 성능 저하도 거의 발생하지 않는다.
도 9a 내지 도 9d는 복수의 미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면을 가지는 양각 패턴이 형성된 몰드 구조체를 형성하는 1차 성형 단계를 보인다.
먼저 도 9a를 참조하면, 음각 패턴이 형성된 패턴 몰드(20)를 준비하고, 하부 플랫 몰드(10)와 패턴 몰드(20)를 마주하게 배치한다. 패턴 몰드(20)에 형성된 음각 패턴은 전술한 바와 같은 복수의 제1미러들, 복수의 제2미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면들을 가지는 패턴이다. 음각 패턴은 또한, 입력 커플러에 구비되는 전반사 미러의 배치 각도에 상응하는 경사면을 더 포함할 수 있다.
다음, 패턴 몰드(20)와 하부 플랫 몰드(10)를 서로 마주하게 배치하고 광학용 플라스틱 물질을 주입하여, 도 9b와 같이, 패턴 몰드(20)와 하부 플랫 몰드(10) 사이 및 음각 패턴 내부가 광학용 플라스틱 물질로 채워져 몰드 구조체(30)가 형성된다. 이 때 사용되는 광학용 플라스틱 물질은 하부 플랫 몰드(10)와 같은 굴절률을 가지는 물질 또는 동일한 물질일 수 있다. 다음, 패턴 몰드(20)를 제거하면, 도 9c와 같이, 하부 플랫 몰드(10) 상에, 원하는 양각 패턴을 가지는 몰드 구조체(30)가 배치된 구조가 형성된다.
도 9d는 도 도 9c의 몰드 구조체(30)를 상세히 보인 사시도이다. 몰드 구조체(30)는 지지층(31) 상에 형성된, 경사면(32a)을 가지는 입력 커플러용 패턴(32), 복수의 경사면(35a)들을 가지는, 제1 빔 확대부용 패턴(35), 복수의 경사면(37a)들을 가지는 제2 빔 확대부용 패턴(37)을 포함한다.
도 9e는 복수의 경사면들(32a)(35a)(37a)을 미러 물질로 코팅하는 단계를 보인다. 미러 물질 코팅을 위해, 증착 공정이 사용되며, 스퍼터링 등 알려진 다양한 방법이 사용될 수 있다. 제1 빔 확대부용 패턴(35)의 경사면(35a)들 및 제2 빔 확대부용 패턴(37)의 경사면들(37a)에 코팅되는 미러 물질은 부분 반사 미러 물질로서, 예를 들어, 20-30%의 반사율을 나타내는 물질일 수 있다. 입력 커플러용 패턴(32)의 경사면에는 90% 이상의 반사율을 나타내는 미러 물질이 코팅될 수 있다.
이와 같이 입력 커플러용 패턴(32), 제1 빔 확대부용 패턴(35) 및 제2 빔 확대부용 패턴(37)의 경사면들을 미러 물질로 코팅하면, 도 9f와 같이, 입력 커플러용 패턴(32) 상에 미러 물질이 코팅되어 입력 커플러(120)를 이루고, 제1 빔 확대부용 패턴(35) 상에 복수의 제1미러(151)들이 형성되어 제1 빔 확대부(150)를 이루고, 제2 빔 확대부용 패턴(37) 상에 복수의 제2미러(171)들이 형성되어 제2 빔 확대부(170)를 이루는 몰드 구조체(40)가 형성된다.
다음, 도 9g는 2차 성형 단계로서, 몰드 구조체(40) 상에 상부 플랫 몰드(50)를 배치하고 몰드 구조체(40)와 상부 플랫 몰드(50) 사이에 광학용 플라스틱 물질을 주입한다. 이 때 사용되는 광학용 플라스틱 물질은 1차 성형 단계인 도 9a에서 사용되는 광학용 플라스틱 물질과 동일한 굴절률을 나타내는 물질일 수 있고, 또는 동일한 물질일 수 있다. 상부 플랫 몰드(50)도 이러한 광학용 플라스틱 물질과 동일한 굴절률의 물질 또는 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 몰드 구조체(40)와 하부 플랫 몰드(10) 사이의 공간이 광학용 플라스틱 물질로 채워져 도 9h와 같은, EPE용 광학 소자(101)가 형성된다.
도 9i는 도 9h에 대한 사시도이다. 도 9i에 도시한 EPE용 광학 소자(101)은 도 1에 도시한 EPE용 광학 소자(100)와 실질적으로 동일하다. 상술한 제조방법에서 1차 성형 단계, 2차 성형 단계는 동일한 광학용 플라스틱 물질을 사용하여 상온 공정에서 이루어지므로, 계면 결함이 거의 발생하지 않는다. 즉, 도면에 표시된 점선은 제조 과정을 설명하기 위해 편의상 표시된 것이며, 제조된 EPE용 광학 소자(101)는 계면 결함이 거의 없고 따라서 index mismatching도 거의 없으므로, 광학적 계면은 실질적으로 없는 것으로 볼 수 있다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
전술한 EPE용 광학 소자, 디스플레이 장치 및 EPE용 광학 소자 제조 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 복수의 제1미러들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부;
    복수의 제2미러들을 포함하며, 상기 제1 빔 확대부로부터 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 확대하여 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 출력하는 제2 빔 확대부; 및
    상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부를 경유한 광이 출력되는 출사면을 가지며, 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부가 임베드된 도파관;을 포함하며,
    상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들 각각이 상기 출사면의 법선과 이루는 각도는 20도 이상인, EPE용 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1방향과 상기 제2방향은 서로 수직인, EPE용 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도파관은 광학용 플라스틱 재질로 이루어진, EPE용 광학 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각도는 20도 이상이고 70도 이하인, EPE용 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1미러들은
    각각의 길이 방향이 상기 제1방향과 45도를 이루는 제4방향과 나란하고, 상기 제4방향과 수직인 제5방향을 따라 일정한 간격으로 배열되는, EPE용 광학 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제1미러들 각각의 상기 제4방향의 길이는 상기 제5방향을 따라 점점 길어지도록 상기 복수의 제1 미러들이 배열되는, EPE용 광학 소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제2미러들은
    각각의 길이 방향이 상기 제2방향과 나란하고, 상기 제1방향을 따라 일정한 간격으로 배열되는, EPE용 광학 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    영상 생성기에서 생성한 영상광을 상기 제1 빔 확대부에 입력하는 입력 커플러;를 더 포함하는, EPE용 광학 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입력 커플러는 입사된 영상광을 상기 제1 빔 확대부를 향하는 방향으로 전반사하는 전반사 미러를 포함하는, EPE용 광학 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들은 부분 반사 미러인, EPE용 광학 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 EPE용 광학 소자는 상온 이중 주형 방식으로 제조되는, EPE용 광학 소자.
  12. 영상을 생성하는 영상 생성기; 및
    상기 영상 생성기에서 형성한 영상광의 빔 폭을 확대하여 사용자의 시야에 제공하는 EPE용 광학 소자;를 포함하며,
    상기 EPE용 광학 소자는
    상기 영상광을 제1방향으로 출력하는 입력 커플러;
    복수의 제1미러들을 포함하며, 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향으로 확대하여 출력하는 제1 빔 확대부;
    복수의 제2미러들을 포함하며, 상기 제1 빔 확대부로부터 입사된 광의 빔 폭을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 확대하여 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 출력하는 제2 빔 확대부; 및
    상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부를 경유한 광이 출력되는 출사면을 가지며, 상기 제1 빔 확대부, 상기 제2 빔 확대부가 임베드된 도파관;을 포함하며,
    상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들 각각이 상기 출사면의 법선과 이루는 각도는 20도 이상인,
    디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는
    사용자 전방으로부터 입사되는 광과 상기 영상 생성기에서 생성된 영상광을 결합하여 사용자에게 제공하는 증강 현실 디스플레이 장치인, 디스플레이 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는
    아이-웨어러블(eye-wearable) 장치인, 디스플레이 장치.
  15. 제1항의 EPE용 광학 소자 제조방법에 있어서,
    상기 복수의 제1미러들, 상기 복수의 제2미러들의 배치 각도에 상응하는 경사면들을 가지는 양각 패턴이 형성된 몰드 구조체를 형성하는 1차 성형 단계;
    상기 경사면들 상에 미러 물질을 코팅하는 단계; 및
    상기 경사면들이 코팅된 몰드 구조체와 마주하게 상부 플랫 몰드를 배치하고, 상기 몰드 구조체와 상부 플랫 몰드 사이에 광학용 플라스틱 물질을 주입하는 2차 성형 단계;를 포함하는, 제조방법.
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