虚拟图像显示装置的制作方法

1.本发明是涉及虚拟图像显示装置的发明，更详细而言是涉及可靠性得到改善的虚拟图像显示装置的发明。


背景技术：

2.近几年，正在开发穿戴在用户的身体上从而提供虚拟现实(virtual reality，vr)或增强现实(augmented reality，ar)的虚拟图像显示装置。作为其示例，具有穿戴于头部的头戴式装置(head mounted display)或眼镜形态的显示装置等。用户通过虚拟图像显示装置，可接收与现实世界完全不同的新的虚拟图像的提供，或者也可同时识别出现实的实际事物和虚拟的图像。
3.另一方面，用户对于减小虚拟图像显示装置的体积和重量的需求或者对于改善显示网格纹路的sde(side door effect)现象的需求正在增加，并且正在进行用于改善这种问题的研究。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种分辨率、光效率和亮度得到改善的虚拟图像显示装置。
5.一实施例提供一种虚拟图像显示装置，包括：第一光结合部和第二光结合部，所述第二光结合部与所述第一光结合部间隔开并且被配置成在一方向上与所述第一光结合部彼此相邻；第一显示部，配置在所述第一光结合部的第一斜面上；第二显示部，配置在所述第一光结合部的第二斜面上；第三显示部，配置在所述第二光结合部的第三斜面上；第四显示部，配置在所述第二光结合部的第四斜面上；第一光衍射部，配置在所述第一光结合部的第一出光面上；以及第二光衍射部，配置在所述第二光结合部的第二出光面上，所述第一显示部至所述第四显示部中的两个显示部输出相同的颜色光的图像，并且剩余的两个显示部分别输出彼此不同的颜色光的图像。
6.可以是，所述第一显示部和所述第二显示部分别输出彼此不同的颜色光的图像，并且所述第三显示部和所述第四显示部分别输出彼此不同的颜色光的图像。
7.可以是，所述第一显示部至所述第四显示部分别输出红色光图像、绿色光图像或蓝色光图像。
8.可以是，所述第一斜面和所述第二斜面分别与所述第一出光面构成的角度为锐角，并且所述第三斜面和所述第四斜面分别与所述第二出光面构成的角度为锐角。
9.可以是，所述第一斜面与所述第一出光面构成的角度和所述第二斜面与所述第一出光面构成的角度彼此不同。
10.可以是，在所述第一显示部输出的颜色光的图像的波长相比于所述第二显示部输出的颜色光的图像的波长是短波长的情况下，所述第一斜面与所述第一出光面构成的角度小于所述第二斜面与所述第一出光面构成的角度。
11.可以是，所述第一斜面至所述第四斜面、所述第一出光面和所述第二出光面中的至少一个为曲面，并且所述曲面为朝向所述第一光结合部和所述第二光结合部中的对应的光结合部的内侧突出的曲面。
12.可以是，所述第一光衍射部和所述第二光衍射部分别包括基础部和从所述基础部突出的多个突出部，所述突出部沿着所述一方向按照周期被排列。
13.可以是，所述第一光衍射部和所述第二光衍射部分别包括第一子衍射部和具有与所述第一子衍射部不同的折射率的第二子衍射部，分别具备多个所述第一子衍射部和所述第二子衍射部，并且沿着所述一方向顺序地排列多个所述第一子衍射部和多个所述第二子衍射部。
14.可以是，所述第二显示部和所述第三显示部配置成彼此相邻，所述第二显示部和所述第三显示部分别输出相同的颜色光的图像。
15.可以是，所述第二显示部和所述第三显示部形成为一体的形状，从而配置在所述第一光结合部与所述第二光结合部之间的间隔开的空间中。
16.可以是，所述虚拟图像显示装置还包括：光功能层，配置在所述第二显示部和所述第三显示部上，并且包括多个突出部。
17.可以是，所述光功能层为棱镜片。
18.可以是，所述虚拟图像显示装置还包括：第一聚光透镜，配置在所述第一光衍射部上；以及第二聚光透镜，配置在所述第二光衍射部上。
19.可以是，所述第一显示部至所述第四显示部分别包括显示面板，所述显示面板为有机发光显示面板、液晶显示面板或微型发光二极管显示面板。
20.可以是，所述第一光结合部和所述第二光结合部中的一个对应于用户的左眼，并且剩余的一个对应于用户的右眼。
21.一实施例提供一种虚拟图像显示装置，包括：光结合部，包括上表面、与所述上表面平行的出光面、与所述上表面及所述出光面的一侧相邻的第一斜面以及相邻于所述上表面及所述出光面的与所述一侧相向的另一侧的第二斜面；第一显示部，配置在所述第一斜面上；第二显示部，配置在所述第二斜面上；以及光衍射部，配置在所述出光面上，所述第一斜面和所述第二斜面与所述出光面构成的角度为锐角，并且所述第一显示部和所述第二显示部分别输出不同的颜色光的图像。
22.可以是，所述虚拟图像显示装置还包括：聚光透镜，在所述光衍射部上间隔开而与所述出光面平行地配置所述聚光透镜。
23.可以是，所述光衍射部被配置成与所述出光面平行，所述光衍射部包括沿着一方向按照周期排列的子衍射部，从所述第一显示部以第一角度入射的光通过所述光结合部，从而所述光衍射部以满足下式1的出光角度输出光，
24.[式1]
[0025]
θ
′
＝asin{n1
·
sin(θ)
±m·
(λ/t)}
[0026]
在所述式1中，θ'为所述出光角度，n1为所述光结合部的折射率，θ为所述第一角度，m为整数，λ为所述入射光的波长，并且t为所述周期。
[0027]
可以是，在所述第一显示部输出的颜色光的图像的波长相比于所述第二显示部输出的颜色光的图像的波长是短波长的情况下，所述第一斜面与所述出光面构成的角度小于
所述第二斜面与所述出光面构成的角度。
[0028]
(发明效果)
[0029]
一实施例涉及的虚拟图像显示装置具有分辨率和亮度得到改善的效果。
附图说明
[0030]
图1是示意性地示出包括本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的电子装置构成的框图。
[0031]
图2是示出用户穿戴了包括电子装置的一例的头戴式装置的模样的立体图。
[0032]
图3是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。
[0033]
图4是本发明的一实施例涉及的显示面板的剖视图。
[0034]
图5a是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。
[0035]
图5b是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。
[0036]
图5c是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。
[0037]
图6是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。
[0038]
图7是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。
[0039]
图8a是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。
[0040]
图8b是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。
[0041]
图9是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。
[0042]
图10是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。
[0043]
(符号说明)
[0044]
vd：虚拟图像显示装置；dpn：显示面板；cb1、cb2：光结合部；dp1、dp2、dp3、dp4：显示部；do1、do2：光衍射部；con1、con2：聚光透镜；sdo-a、sdo-b、sdo-c、sdo1、sdo2：子衍射部；in1、in2、in3、in4：斜面；el1、el2：出光面；bs：基础部；sf1、sf2：上表面。
具体实施方式
[0045]
本发明可以具有各种变更以及各种形态，在附图中例示特定实施例，并在此进行详细说明。但是，这并不是要将本发明限定于特定的公开形态，应理解为包括包含于本发明的思想以及技术范围内的所有变更、等同物以及代替物。
[0046]
在本说明书中，在提及某一构成要素(或者区域、层、部分等)位于其他构成要素上、与其连接或者结合的情况下，意味着可以直接配置/连接/结合在其他构成要素上，或者在其间还可以配置有第三构成要素。
[0047]
相同的符号指代相同的构成要素。另外，在各附图中，各构成要素的厚度、比率以及尺寸为了技术内容的有效说明而有所夸张。
[0048]“和/或”包括所有可以定义相关的构成的一个以上的组合。
[0049]
第一、第二等用语可以用于说明各种构成要素，但所述的构成要素不应限于所述的用语。所述的用语仅用作使一个构成要素区别于其他构成要素的目的。例如，在不超出本发明的权利范围的情况下，第一构成要素可以被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。单数的表述在文中没有明确相反意思时包括多个的表述。
[0050]
另外，“在下方”、“在下侧”、“在上方”、“在上侧”等用语为了说明图示的各构成的连接关系而使用。所述的用语是相对的概念，以图示的方向为基准进行说明。
[0051]
只要没有不同的定义，在本说明书中使用的所有用语(包括技术用语以及科学用语)具有与本领域技术人员通常所理解的意思相同的意思。另外，如在通常使用的字典中定义的用语这样的用语应解释为具有与相关技术脉络上的含义一致的含义，并且除非在本技术中明确定义，否则不应解释为理想化或过于形式化的含义。
[0052]“包括”或者“具有”等用语应理解为是指代说明书上记载的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或者它们的组合的存在，并不是事先排除一个或者其以上的其他特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或者它们的组合的存在或附加可能性。
[0053]
以下，参照附图，对本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置和包括其的电子装置进行说明。
[0054]
图1是示意性地示出包括本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的电子装置构成的框图。图2是示出用户穿戴了包括电子装置的一例的头戴式装置的模样的立体图。
[0055]
参照图1，电子装置100可包括控制部ct和虚拟图像显示装置vd。虚拟图像显示装置vd可包括显示部dp、光结合部cb和光衍射部do。
[0056]
虚拟图像显示装置vd可为实现虚拟现实(virtual reality，vr)或增强现实(augmented reality，ar)的显示装置。例如，虚拟图像显示装置vd可提供与用户识别到的现实世界不同的虚拟世界的图像，并且也可与用户识别到的现实世界的图像一起提供虚拟的图像或信息。电子装置100可包括虚拟图像显示装置vd，从而可将与用户us所处的现实世界不同的虚拟世界的模样提供给用户us。
[0057]
控制部ct可将预定的信号sg传递到显示部dp，从而控制输出到显示部dp的图像。预定的信号sg可为电信号。加速度传感器或靠近传感器等可感知用户us的运动或视线，并且控制部ct可提供与传感器识别到的变化对应的信号sg，从而将相关图像输出到显示部dp。此外，控制部ct可感知外部输入，从而将与外部输入对应的图像输出到显示部dp。
[0058]
从控制部ct接收了信号sg的显示部dp可输出图像，并且将输出光ll1传递到光结合部cb。在光结合部cb中，从显示部dp接收到的输出光ll1可被结合。例如，可向一个光结合部cb传递从多个显示部dp输出的多个输出光ll1，在光结合部cb内多个输出光ll1可彼此重叠。
[0059]
光结合部cb可通过出光面将接收到的输出光ll1传递到光衍射部do，从光结合部cb输出的光可被定义为结合光ll2。结合光ll2可以各种角度入射到光衍射部do。
[0060]
光衍射部do可以与入射角度不同的角度输出被入射的结合光ll2。从光衍射部do输出的光可被定义为衍射光ll3。衍射光ll3可被传递到用户us的眼睛，从而可在用户us的眼睛中成像(image formation)。
[0061]
因此，通过控制部ct接收信号sg的显示部dp可将能够显示图像的输出光ll1输出到光结合部cb。在光结合部cb内，接收到的输出光ll1可被结合，并且结合光ll2可通过光结合部cb的出光面被传递到光衍射部do。结合光ll2可在通过光衍射部do的同时被进行衍射，可向用户us的眼睛传递结合光ll2被衍射而得到的衍射光ll3。
[0062]
可在电子装置100中采用虚拟图像显示装置vd。包括虚拟图像显示装置vd的电子装置100可以各种形态被提供给用户us。作为一例，电子装置100可构成可穿戴(wearable)
装置以向用户us提供图像。例如，包括本发明的实施例的虚拟图像显示装置vd的电子装置100可为穿戴于用户us的头部的头戴式装置(head mounted display)或用户us可像眼镜那样穿戴的眼镜型显示装置(glasses-type display)等的形态。图2作为一例示出了用户us穿戴了头戴式装置hmd的模样。
[0063]
一实施例的头戴式装置hmd还可包括电子装置100、穿戴部200和垫部300。电子装置100还可包括框架，并且控制部ct(图1)和虚拟图像显示装置vd(图1)可被收纳在框架的内部。虚拟图像显示装置vd可被框架覆盖。
[0064]
电子装置100可对用户us的眼睛进行覆盖，以便对应于用户us的左眼和右眼。虚拟图像显示装置vd可包括多个光结合部cb1、cb2(图3)，并且光结合部cb1、cb2(图3)的每一个可被配置成对应于用户us的左眼和右眼。
[0065]
参照图2，头戴式装置hmd可在阻断了用户us对实际现实的周边视野的状态下通过虚拟图像显示装置vd向用户us提供图像。因此，穿戴了头戴式装置hmd形态的虚拟图像显示装置vd的用户us可更容易沉浸在虚拟现实中。
[0066]
穿戴部200可与电子装置100结合，从而使得用户us容易穿戴虚拟图像显示装置vd。在图2中示出了穿戴部200，该穿戴部200包括在围绕用户us的头部周围的同时穿戴的主带210以及沿着头部的上部分连接电子装置100与主带210的上端带220。
[0067]
主带210可将电子装置100固定成紧贴于用户us的头部。上端带220可防止电子装置100滑落，并且可分散电子装置100的负荷以进一步提高用户us的穿戴感。
[0068]
虽然在图2中主带210和上端带220示例性地示出了可分别调节长度的形态，但是并不限于此。主带210和上端带220可为省略调节长度的部分并且具有弹性的绳子的形态。
[0069]
只要能够将虚拟图像显示装置vd固定于用户us，穿戴部200可变形为图2所示的形态以外的各种形态。例如，上端带220也可被省略。此外，本发明的另一实施例的穿戴部200可变形为与虚拟图像显示装置vd结合的头盔或眼镜腿等各种形态。
[0070]
垫部300可配置成在穿戴头戴式装置hmd时紧贴于用户us的脸上。垫部300可自由地进行形状变形，并且可吸收施加到头戴式装置hmd的冲击。例如，垫部300可为高分子树脂或发泡海绵等，可包括聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯(polypropylene)和聚乙烯(polyethylene)等。然而，垫部300的物质并不限于所述例。另外，垫部300也可被省略。
[0071]
图3是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。图4是本发明的一实施例涉及的显示面板的剖视图。
[0072]
参照图3，虚拟图像显示装置vd可包括光结合部cb1、cb2、显示部dp1、dp2、dp3、dp4和光衍射部do1、do2。
[0073]
虚拟图像显示装置vd可包括光结合部cb1、cb2。虚拟图像显示装置vd可包括第一光结合部cb1和第二光结合部cb2。第一光结合部cb1和第二光结合部cb2可间隔开，并且配置成在作为一方向的第一方向轴dr1的方向上相邻。第一光结合部cb1可对应于用户的左眼us-l，并且第二光结合部cb2可对应于用户的右眼us-r。
[0074]
第一光结合部cb1和第二光结合部cb2可分别包括上表面sf1、sf2、出光面el1、el2以及多个斜面in1、in2、in3、in4。在本说明书中，第一光结合部cb1和第二光结合部cb2的上表面sf1、sf2分别可为朝向用户us的正面观察的面，并且可为与由第一方向轴dr1的方向和
第三方向轴dr3的方向定义的面平行的面。
[0075]
第一光结合部cb1的第一上表面sf1可与第一出光面el1在第一方向轴dr1的方向上平行，并且可在第二方向轴dr2的方向上间隔开。第二光结合部cb2的第二上表面sf2可与第二出光面el2在第一方向轴dr1的方向上平行，并且在第二方向轴dr2的方向上间隔开。
[0076]
第一光结合部cb1可包括第一出光面el1、第一上表面sf1、第一斜面in1和第二斜面in2。第一斜面in1可与第一出光面el1和第一上表面sf1的一侧相邻。第二斜面in2可与第一出光面el1和第一上表面sf1的另一侧相邻。
[0077]
第二光结合部cb2可包括第二出光面el2、第二上表面sf2、第三斜面in3和第四斜面in4。第三斜面in3可与第二出光面el2和第二上表面sf2的一侧相邻。第四斜面in4可与第二出光面el2和第二上表面sf2的另一侧相邻。
[0078]
虽然在由彼此交叉的第一方向轴dr1和第二方向轴dr2定义的平面上，第一光结合部cb1和第二光结合部cb2可为四个边为直线的梯形形状，但是这是示例性示出的，四个边中的一部分可为曲线，不限于任一实施例。第一光结合部cb1和第二光结合部cb2可在第三方向轴dr3的方向上形成厚度。
[0079]
第一出光面el1和第二出光面el2可与由第一方向轴dr1和第三方向轴dr3的方向定义的面并排，并且可朝向用户us的左眼us-l和右眼us-r在第四方向轴dr4的方向上输出光。例如，第一出光面el1和第二出光面el2可与由第一方向轴dr1和第三方向轴dr3的方向定义的面平行。
[0080]
另外，在本实施例中以从光结合部cb1、cb2输出光的方向为基准来定义各个部件的上表面(或前表面)和下表面(或背面)。上表面和下表面可在第四方向轴dr4的方向上彼此对置，并且上表面和下表面各自的法线方向可与第二方向轴dr2和第四方向轴dr4的方向平行。
[0081]
另外，第一方向轴dr1、第二方向轴dr2、第三方向轴dr3、第四方向轴dr4和第五方向轴dr5所指示的方向是相对概念，它们可被变换为其他方向。下面，第一方向至第五方向是第一方向轴dr1、第二方向轴dr2、第三方向轴dr3、第四方向轴dr4和第五方向轴dr5分别所指示的方向，参照相同的符号。
[0082]
第一光结合部cb1的第一出光面el1与第一斜面in1构成的角度可被定义为第一角度θd1，并且第一出光面el1与第二斜面in2构成的角度可被定义为第二角度θd2。第一角度θd1和第二角度θd2可为90
°
以下的锐角。对此的说明也可同样适用于第二光结合部cb2的第二出光面el2与第三斜面in3构成的角度以及第二出光面el2与第四斜面in4构成的角度。
[0083]
如图3所示，包括在一实施例涉及的光结合部cb1、cb2中的斜面in1、in2、in3、in4和出光面el1、el2可为平面。然而，并不限于此，斜面in1、in2、in3、in4和出光面el1、el2中的至少一个可为曲面。
[0084]
虚拟图像显示装置vd可包括第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4。第一显示部dp1可配置在第一斜面in1上，并且第二显示部dp2可配置在第二斜面in2上。第三显示部dp3可配置在第三斜面in3上，并且第四显示部dp4可配置在第四斜面in4上。第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4中的每个可配置成与第一斜面in1、第二斜面in2、第三斜面in3和第四斜面in4中的每个间隔开，或者可直接配置在第一斜面in1、第二斜面in2、第三斜面in3和第四斜面in4上。
[0085]
第一斜面in1可为平行于第一方向轴dr1的方向与第二方向轴dr2的方向之间的方向的平面。虽然第一显示部dp1可配置成与第一斜面in1并排，但是并不限于此，可配置成相对于第一斜面in1倾斜。第二斜面in2可为平行于第一方向轴dr1的方向与第四方向轴dr4的方向之间的方向的平面。虽然第二显示部dp2可配置成与第二斜面in2并排，但是并不限于此，可配置成相对于第二斜面in2倾斜。
[0086]
第三斜面in3可为平行于第四方向轴dr4的方向与第五方向轴dr5方向之间的方向的平面。虽然第三显示部dp3可配置成与第三斜面in3并排，但是并不限于此，可配置成相对于第三斜面in3倾斜。第四斜面in4可为平行于第二方向轴dr2的方向与第五方向轴dr5方向之间的方向的平面。虽然第四显示部dp4可配置成与第四斜面in4并排，但是并不限于此，可配置成相对于第四斜面in4倾斜。
[0087]
第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4分别可输出颜色光图像。第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4中的两个显示部可输出相同的第一颜色光图像，并且剩余的两个显示部可分别输出作为彼此不同的颜色光图像的第二颜色光图像和第三颜色光图像。例如，第一颜色光至第三颜色光可分别为红色光、绿色光或蓝色光，第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4所输出的颜色光图像可为一个以上的红色光图像、绿色光图像或蓝色光图像。
[0088]
包括在一实施例涉及的虚拟图像显示装置vd中的第一显示部dp1和第二显示部dp2可分别输出不同的颜色光的图像，并且第三显示部dp3和第四显示部dp4可分别输出不同的颜色光的图像。例如，第一显示部dp1可输出绿色光图像，并且第二显示部dp2可输出红色光图像。此外，第三显示部dp3可输出红色光图像，并且第四显示部dp4可输出蓝色光图像。然而，从各显示部输出的图像的颜色光并不限于所述例。
[0089]
光结合部cb1、cb2的形状可根据显示部dp1、dp2、dp3、dp4所输出的颜色光图像的波长而以各种方式设计。例如，作为第一出光面el1与第一斜面in1之间的角度的第一角度θd1和作为第一出光面el1与第二斜面in2之间的角度的第二角度θd2可根据第一显示部dp1和第二显示部dp2分别输出的颜色光图像的波长而不同。
[0090]
在第一显示部dp1输出比第二显示部dp2短波长的颜色光图像的情况下，第一角度θd1可小于第二角度θd2。例如，在第一显示部dp1输出蓝色光图像，并且第二显示部dp2输出红色光图像的情况下，第一斜面in1可为比第二斜面in2更朝向第一出光面el1侧倾斜的形状。
[0091]
上述的说明也可相同地适用于第二光结合部cb2。第二光结合部cb2的第二出光面el2与第三斜面in3之间的角度以及第二出光面el2与第四斜面in4之间的角度可分别根据第三显示部dp3和第四显示部dp4输出的颜色光的图像的波长而不同。
[0092]
第一光结合部cb1可结合从第一显示部dp1和第二显示部dp2提供的图像并且通过第一出光面el1输出图像，并且所输出的图像可通过第一光衍射部do1被提供给用户us的左眼us-l。第二光结合部cb2可结合从第三显示部dp3和第四显示部dp4提供的图像并且通过第二出光面el2输出图像，并且所输出的图像可通过第二光衍射部do2被提供给用户us的右眼us-r。
[0093]
通过了光结合部cb1、cb2的被输出的图像可能会受到光结合部cb1、cb2的物质的影响。光结合部cb1、cb2可为光学透明的。例如，光结合部cb1、cb2可包括高分子物质或玻
璃。然而，光结合部cb1、cb2的物质并不限于所述例。
[0094]
通过了光结合部cb1、cb2的被输出的图像可能会受到光结合部cb1、cb2的折射率的影响。例如，虽然光结合部cb1、cb2的折射率可为1.4至1.7，但是光结合部cb1、cb2的折射率并不限于所述数值例。
[0095]
光衍射部do1、do2可配置在出光面el1、el2上。第一光衍射部do1可沿着第一出光面el1的法线方向配置在第一出光面el1上。第二光衍射部do2可沿着第二出光面el2的法线方向配置在第二出光面el2上。
[0096]
如图3所示，第一出光面el1和第二出光面el2可为与第一方向轴dr1和第三方向轴dr3定义的面平行的平面，并且第一光衍射部do1和第二光衍射部do2可分别沿着第四方向轴dr4的方向配置在第一出光面el1和第二出光面el2上。然而，并不限于图3所示的例，第一光衍射部do1和第二光衍射部do2可配置在分别作为曲面的第一出光面el1和第二出光面el2上。
[0097]
第一光衍射部do1和第二光衍射部do2可分别直接配置在第一出光面el1和第二出光面el2上。因此，根据第一出光面el1和第二出光面el2的形状，第一光衍射部do1和第二光衍射部do2的形状也可不同。例如，第一光衍射部do1和第二光衍射部do2分别可为平面或曲面。
[0098]
光衍射部do1、do2可以各种角度使通过光结合部cb1、cb2的出光面el1、el2输出的光产生衍射。用户us可识别出被光衍射部do1、do2衍射的光。例如，光衍射部do1、do2可包括表面起伏光栅(surface relief grating)、闪耀光栅(blaze grating)或全息光学元件(holographic optical element，hoe)等，只要能够使光衍射就不限于任一实施例。图5a至图5c示出了本发明的光衍射部do1、do2的一例，将在后面参照图5a至图5c进行说明。
[0099]
第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4分别可包括显示面板dpn(图4)。分别包括在第一显示部dp1、第二显示部dp2、第三显示部dp3和第四显示部dp4中的显示面板dpn(图4)可将待提供给用户us的图像输出到第一光结合部cb1和第二光结合部cb2。
[0100]
显示面板dpn(图4)可为刚性(rigid)或柔性(flexible)的显示面板。在柔性显示面板的情况下，可通过弯曲、折叠、卷曲等操作而改变形状。
[0101]
显示面板dpn(图4)可为有机发光显示面板、液晶显示面板或微型led显示面板，并不限于任一例。有机发光显示面板可包括有机发光元件，液晶显示面板可包括液晶层，并且微型led显示面板可包括微型发光二极管。
[0102]
图4是本发明的一实施例涉及的显示面板的剖视图。虽然作为本发明的一例示出了有机发光显示面板，但是可适用于本发明的显示面板dpn并不限于此。
[0103]
参照图4，显示面板dpn可包括基底层sub、配置在基底层sub上的电路层dp-cl、发光元件层dp-oled和封装层tfe。
[0104]
基底层sub可为刚性或柔性的。基底层sub可为聚合物基板、塑料基板、玻璃基板、金属基板或复合材料基板等。基底层sub不仅可具有单层结构，还可具有多层结构。基底层sub可包括合成树脂膜，并且基底层sub可为包括多个合成树脂膜的多层结构。虽然合成树脂膜可包括聚酰亚胺系、丙烯酸系、乙烯系、环氧系、氨基甲酸乙酯系、纤维素系、二萘嵌苯系等，但是合成树脂膜的物质并不限于所述例。
[0105]
电路层dp-cl可配置在基底层sub上。电路层dp-cl可包括至少一个绝缘层、半导体图案、导电图案、信号线和像素线等。电路层dp-cl可包括由半导体图案、导电图案和信号线等形成的多个晶体管。
[0106]
图4示出了包括在电路层dp-cl中的多个绝缘层bfl、10、20、30以及多个薄膜晶体管中的一个薄膜晶体管tft的剖面。包括在电路层dp-cl中的薄膜晶体管tft可分别包括控制电极、输入电极和输出电极。
[0107]
多个绝缘层bfl、10、20、30分别可包括有机物和/或无机物，并且可具有单层或多层结构。多个绝缘层bfl、10、20、30中的一部分可被省略。例如，缓冲层bfl可被省略，并且还可进一步配置有其他绝缘层。
[0108]
发光元件层dp-oled可配置在电路层dp-cl上。发光元件层dp-oled可包括像素定义膜pdl和发光元件oled。
[0109]
发光元件oled可包括彼此相向的第一电极ae和第二电极ce以及配置在第一电极ae与第二电极ce之间的发光功能层。如图4所示，一实施例的发光元件oled可包括在第一电极ae与第二电极ce之间顺序地叠层的空穴传输区域hcl、发光层eml和电子传输区域ecl。然而，发光功能层的叠层结构并不限于此，空穴传输区域hcl和电子传输区域ecl可被省略，还可包括其他功能层。
[0110]
发光元件oled可通过在发光层eml中复合从第一电极ae和第二电极ce注入的空穴(hole)和电子来生成光。由发光层eml生成的光可为特定波长范围的颜色光。例如，虽然颜色光可为红色光、绿色光或蓝色光，但是并不限于此。由发光层eml生成的光可朝向发光元件层dp-oled上输出。
[0111]
另一方面，本发明的实施例的发光元件oled并不限于有机发光元件，可为纳米发光元件或量子点发光元件。包括在发光层eml中的发光源可为纳米物质、量子点或量子棒，并且发光元件oled可通过包括在发光层eml中的发光源来提供光。
[0112]
像素定义膜pdl可配置在电路层dp-cl上。在像素定义膜pdl可定义有开口部。像素定义膜pdl的开口部可使第一电极ae的至少一部分露出。
[0113]
显示面板dpn的各像素区域可在平面上被区分为配置有发光元件oled的发光区域和与其相邻的不发光区域。可与发光区域对应地定义像素定义膜pdl的开口部。像素定义膜pdl可对应于与发光区域相邻的不发光区域。
[0114]
像素定义膜pdl可包括有机树脂或无机物。例如，像素定义膜pdl可包括聚丙烯酸酯(polyacrylate)系树脂或聚酰亚胺(polyimide)系树脂、氮化硅(sin
x
)、氧化硅(sio
x
)或氮氧化硅(sio
x
ny)等，物质并不限于所述例。
[0115]
封装层tfe可配置在发光元件层dp-oled上以密封发光元件层dp-oled。封装层tfe可起到保护发光元件oled免受水分和/或氧的影响且保护发光元件oled免受如灰尘粒子这样的异物的影响的作用。
[0116]
虽然在图4中示出了封装层tfe为一个层，但是封装层tfe可包括至少一个有机膜或无机膜，或者也可包括有机膜和无机膜。例如，封装层tfe可具有交替地反复叠层了有机膜和无机膜的结构，可为无机膜、有机膜和无机膜被顺序地叠层的结构。
[0117]
例如，包括在封装层tfe中的无机膜可包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层或氧化铝层等，并不特别限于所述例。虽然包括在封装层tfe中的有机膜可包括丙烯酸
系有机膜，但是并不特别限于所述例。
[0118]
图5a至图5c是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。图5a至图5c放大了图3所示的虚拟图像显示装置vd的一区域aa。图5a至图5c示出了分别包括不同形态的子衍射部sdo-a、sdo-b、sdo-c的第一光衍射部do1的放大平面图，后述的说明也可同样地适用于第二光衍射部do2。
[0119]
从光结合部cb1、cb2通过出光面el1、el2输出的光可通过光衍射部do1、do2而被衍射。光的衍射角度可受到光衍射部do1、do2的结构的影响。可具备多个子衍射部并且多个子衍射部包括于光衍射部do1、do2，并且可按照一定的周期t排列设置为多个的子衍射部。子衍射部的周期t意味着相同形状的子衍射部沿着一方向反复的间距。
[0120]
图5a和图5b所示的一实施例的光衍射部do1-a、do1-b包括基础部bs和从基础部bs突出的突出部形态的子衍射部sdo-a、sdo-b。另外，子衍射部可包括各种形态的实施例，突出部可为子衍射部的一种形态。
[0121]
图5a和图5b所示的子衍射部sdo-a、sdo-b在突出的形状上具有差异。如图5a所示，作为一实施例的子衍射部sdo-a的突出部可为方柱形状。如图5b所示，作为一实施例的子衍射部sdo-b的突出部可为锯齿形状。锯齿形状的突出部可在平面上为三角形形状。突出部的形状并不限于图5a和图5b所示的情况。只要是能够以各种角度衍射光的形状，突出部的形状就可为各种多样的，并不限于任一实施例。
[0122]
可具备多个突出部，并且可沿着一方向按照周期t排列多个突出部。参照图5a和图5b，包括在光衍射部do1-a、do1-b中的子衍射部sdo-a、sdo-b可沿着第一方向轴dr1的方向按照一定的周期t被排列。
[0123]
参照图5a，从基础部bs突出的多个突出部中的一个突出部可配置成与相邻的突出部彼此间隔开一定间距。在第一方向轴dr1的方向上具有相同的宽度的突出部可配置成在第一方向轴dr1的方向上间隔开一定间距。包括在一实施例的光衍射部do1-a中的子衍射部sdo-a的周期t可为突出部在第一方向轴dr1的方向上的宽度和间隔间距。
[0124]
参照图5b，在第一方向轴dr1的方向上具有相同的宽度的突出部可沿着第一方向轴dr1的方向被排列。根据突出部的形状，在相邻的突出部之间可形成有隔开空间。包括在一实施例的光衍射部do1-b中的子衍射部sdo-b的周期t可为突出部在第一方向轴dr1的方向上的宽度。
[0125]
图5c所示的子衍射部sdo-c可包括沿着一方向排列的第一子衍射部sdo1和第二子衍射部sdo2。可具备多个第一子衍射部sdo1和第二子衍射部sdo2，并且可在沿着第一方向轴dr1的方向使这些子衍射部彼此接触的同时按照周期t顺序地排列。
[0126]
第一子衍射部sdo1的折射率n1可不同于第二子衍射部sdo2的折射率n2。因此，一实施例的光衍射部do1-c可为折射率彼此不同的多个子衍射部sdo1、sdo2沿着一方向被顺序地排列的形态。一方向可为用户us的左眼us-l到右眼us-r的方向。
[0127]
虽然图5a至图5c示出了剖面，但是具有周期t的方向并不限于第一方向轴dr1的方向。光衍射部do1、do2可包括经由光衍射部do1、do2的整个上表面排列的多个子衍射部，并且子衍射部可在第一方向轴dr1和第三方向轴dr3的方向上按照周期t被排列。
[0128]
图6是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。虽然图6所示的一实施例的虚拟图像显示装置vd包括与图3所示的一实施例的虚拟图像显示装置vd实质上相同
的配置，但是在一部分构成上存在差异。因此，将以差异为中心进行后述。
[0129]
一实施例的虚拟图像显示装置vd还可包括聚光透镜con1、con2。可具备多个聚光透镜con1、con2，并且可分别配置成对应于用户us的左眼us-l和右眼us-r。虚拟图像显示装置vd可包括沿着第四方向轴dr4的方向配置在第一光衍射部do1上的第一聚光透镜con1和配置在第二光衍射部do2上的第二聚光透镜con2。
[0130]
显示部dp1、dp2、dp3、dp4输出的颜色光图像可经过光结合部cb1、cb2的出光面el1、el2(图3)并通过光衍射部do1、do2而被输出。通过了光衍射部do1、do2的光可因衍射而以各种宽的角度被输出，并且聚光透镜con1、con2可汇聚所输出的光，以便能够在用户us的左眼us-l和右眼us-r中使光成像。
[0131]
图7是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的放大平面图。图7仅放大示出了图3所示的一实施例的虚拟图像显示装置vd的第一光结合部cb1的一部分。后述的说明也可同样适用于第二光结合部cb2。
[0132]
参照图7，第一显示部dp1和第二显示部dp2可分别朝向第一光结合部cb1输出光。在第一显示部dp1输出的光中，可将入射到第一光结合部cb1的光定义为第一光l1，并且在第二显示部dp2输出的光中，可将入射到第一光结合部cb1的光定义为第二光l2。
[0133]
输入到第一光结合部cb1的光l1、l2可以特定角度入射。可将第一光l1的入射角度定义为第一入射角θ1，并且可将第二光l2的入射角度定义为第二入射角θ2。
[0134]
以特定角度入射的光l1、l2可通过配置在第一光结合部cb1的出光面el1(图3)上的第一光衍射部do1而被输出。输出的光可以不同于入射角的角度被输出。可将第一光l1的出光角度定义为第一输出角θ1'，并且可将第二光l2的出光角度定义为第二输出角θ2'。
[0135]
通过第一光衍射部do1而输出的光的角度可根据光的入射角、光的波长、第一光结合部cb1的折射率n1和包括于第一光衍射部do1中的子衍射部的反复周期t而不同。通过一实施例的光衍射部do1、do2而被输出的光的角度可为满足下式1的值。
[0136]
[式1]
[0137]
θ
′
＝asin{n1
·
sin(θ)
±m·
(λ/t)}
[0138]
在所述式1中，θ'为出光角度，n1为第一光结合部cb1的折射率，θ为光的入射角，m为0、
±
1、
±
2...
±
n的整数，λ为入射光l1、l2的波长，并且t为包括于第一光衍射部do1中的子衍射部的反复周期。
[0139]
下述表1示出了根据一例的光结合部中的光的波长和子衍射部的周期的出光角度。一例的光结合部的折射率为1.5。t1、t2、t3意味着子衍射部反复的周期，并且周期从t1越朝向t3越增加。
[0140]
【表1】
[0141][0142][0143]
参照表1可知，包括于光衍射部中的子衍射部的反复的周期越长，出光角度越小。
因此，随着子衍射部的反复的周期变短，光的出光角度范围可变宽。此外，光的波长越长，出光角度可越大。例如，在以相同的入射角入射了红色光和绿色光时，红色光的出光角度可比绿色光的出光角度大。因此，出光分布可根据颜色光图像的波长而彼此不同。
[0144]
一实施例的虚拟图像显示装置可使输出短波长的颜色光图像的显示部倾斜成比输出长波长的颜色光图像的显示部更加相邻于光结合部的出光面。通过调节显示部的倾斜度，可调节根据颜色光的波长的出光分布和颜色光的重叠程度。
[0145]
因此，一实施例的虚拟图像显示装置可设计光结合部和光衍射部来调节颜色光图像的出光分布。具体地，可调节光结合部的各侧面角度、光结合部的折射率、显示部的配置和包括于光衍射部中的子衍射部的周期等来调节出光分布，从而可改善在用户的眼睛中成像的图像的亮度。通过光结合部和光衍射部使各个颜色光图像重叠，从而可改善所输出的光的分辨率。
[0146]
图8a和图8b是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。一实施例的光结合部cb1、cb2可在一面包括至少一个曲面。例如，第一斜面in1、第二斜面in2、第三斜面in3和第四斜面in4以及第一出光面el1和第二出光面el2中的至少一个可为曲面。由于光结合部cb1、cb2包括至少一个曲面，因此光的出光分布可变化。
[0147]
第一出光面el1和第二出光面el2中的至少一个可为曲面。参照图8a，示出了第一出光面el1和第二出光面el2为曲面的一实施例的虚拟图像显示装置vd-a。
[0148]
第一斜面in1、第二斜面in2、第三斜面in3和第四斜面in4中的至少一个可为曲面。参照图8b，示出了第一斜面in1、第二斜面in2、第三斜面in3和第四斜面in4分别为曲面的形状的一实施例的虚拟图像显示装置vd-b。
[0149]
出光面el1、el2可为朝向光结合部cb1、cb2的内侧突出的曲面。因此，从光结合部cb1、cb2朝向出光面el1、el2输出的光可被聚光。由此，即使没有额外的聚光透镜，也可容易分别在用户us的左眼us-l和右眼us-r中成像，并且虚拟图像显示装置vd-b其体积可减小。
[0150]
配置在出光面el1、el2上的光衍射部do1、do2可为朝向光结合部cb1、cb2的内侧方向突出以对应于出光面el1、el2的形状的曲面。光衍射部do1、do2可接触到作为曲面的形状的出光面el1、el2上以一起形成曲面。
[0151]
斜面in1、in2、in3、in4可为朝向光结合部cb1、cb2的内侧突出的曲面。即，斜面in1、in2、in3、in4可为在从显示部dp1、dp2、dp3、dp4输出光的方向上突出的曲面。由于斜面in1、in2、in3、in4具有曲面的形状，因此可调节从显示部dp1、dp2、dp3、dp4输出且入射到光结合部cb1、cb2的内部的光的分布。
[0152]
第一出光面el1、第二出光面el2和斜面in1、in2、in3、in4的突出程度(即，曲率)也可分别彼此相同或者不同，还可为仅一部分相同。根据各面的曲率输出的光的分布可不同，可通过调节光的分布来改善亮度和分辨率。
[0153]
第一光结合部cb1和第二光结合部cb2的形状可分别不同。例如，第一光结合部cb1可为第一出光面el1为曲面且第一斜面in1和第二斜面in2为平面的形状。然而，第二光结合部cb2可为第二出光面el2为平面且第三斜面in3和第四斜面in4为曲面的形状。
[0154]
光结合部cb1、cb2中，出光面el1、el2和包括在光结合部cb1、cb2中的至少一个斜面in1、in2、in3、in4可为曲面，或者斜面in1、in2、in3、in4和出光面el1、el2均可为曲面。以第一光结合部cb1为例，第一出光面el1和第一斜面in1可为曲面，第二斜面in2可为平面，或
者第一出光面el1、第一斜面in1和第二斜面in2均可为曲面。
[0155]
图9是本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置的平面图。虽然图9所示的一实施例的虚拟图像显示装置vd-c包括与图3所示的虚拟图像显示装置vd的构成实质上相同的构成，但是在部分构成上存在差异。将以该差异为主参照图9进行后述。
[0156]
如图3所示，第一显示部dp1和第四显示部dp4可在光结合部cb1、cb2介于其间的情况下被配置成相隔较远，并且第二显示部dp2和第三显示部dp3可被配置成间隔开且彼此相邻。第二显示部dp2和第三显示部dp3可分别在彼此不同的方向上输出光。参照图3，第二显示部dp2可在第四方向轴dr4与第五方向轴dr5之间的方向上输出光，并且第三显示部dp3可在第一方向轴dr1与第四方向轴dr4之间的方向上输出光。
[0157]
第二显示部dp2和第三显示部dp3可分别输出相同的颜色光的图像。也可以沿着第二方向轴dr2的方向延伸的轴为中心对称地配置第二显示部dp2和第三显示部dp3。
[0158]
如图9所示，彼此相邻的第二显示部dp2和第三显示部dp3可形成为一体。形成为一体的第二显示部dp2和第三显示部dp3可输出相同的颜色光的图像。可将形成为一体的第二显示部dp2和第三显示部dp3定义为第五显示部dp5。
[0159]
第一显示部dp1、第四显示部dp4和第五显示部dp5可分别输出彼此不同的颜色光的图像。例如，第一显示部dp1可输出绿色光的图像，第四显示部dp4可输出红色光的图像，并且第五显示部dp5可输出蓝色光的图像。然而，显示部输出的颜色光的例并不限于所述例。
[0160]
一实施例的虚拟图像显示装置vd-c可在减少叠层的显示部的数量的同时改善分辨率和亮度。随着叠层的显示部的数量减少，可简化工序，并且虚拟图像显示装置vd-c的体积和重量可减小。
[0161]
第五显示部dp5可配置在第一光结合部cb1与第二光结合部cb2之间的间隔开的空间中。第五显示部dp5可配置成在第二方向轴dr2的方向上与第一光结合部cb1的第二斜面in2及第二光结合部cb2的第三斜面in3重叠。第五显示部dp5的上表面的法线方向可与第一光结合部cb1和第二光结合部cb2间隔开的方向交叉。例如，第五显示部dp5可配置在与光结合部cb1、cb2的出光面el1、el2平行的方向上。
[0162]
一实施例的虚拟图像显示装置vd-c还可包括配置在第五显示部dp5上的光功能层op。光功能层op可为改变从第五显示部dp5输出的光的路径的层。例如，第五显示部dp5可在第四方向轴dr4的方向上输出光，并且光功能层op可改变光的路径以使输出的光入射到第二斜面in2和第三斜面in3。
[0163]
图10放大图9所示的第五显示部dp5和光功能层op的一部分区域bb来示出了一例的光功能层op-a。如图10所示，一实施例的光功能层op-a可为多个突出部被反复排列的层。虽然作为一例示出了在平面上形状为三角形的突出部，但是突出部的形状并不限于此，可为半圆、四边形等各种形状。
[0164]
通过突出部，第五显示部dp5输出光的路径可变化。光功能层op-a可将第五显示部dp5在第四方向轴dr4的方向上输出的正面光改变路径而改变为侧光(side light)。例如，光功能层op-a可为棱镜片或衍射光学元件。通过改变光的路径，从第五显示部dp5输出的光可入射到第一光结合部cb1和第二光结合部cb2。
[0165]
另一方面，虚拟图像显示装置可叠层分别与用户的左眼和右眼对应地输出三种颜
色光的显示部，而在该情况下，可能会发生用于对三种颜色光的图像进行聚光的聚光装置的体积变大的问题。然而，本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置可减少分别与用户的左眼和右眼对应地输出特定颜色光的显示部的叠层数量，由此可减小虚拟图像显示装置的体积。
[0166]
此外，相比于叠层了分别与用户的左眼和右眼对应地输出三种颜色光的显示部的虚拟图像显示装置，本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置可简化显示装置的制造工序和结构。由此，本发明的虚拟图像显示装置可使显示面板的像素排列成可向用户提供高分辨率的图像。由于向用户提供高分辨率的图像，因此可改善网格纹路被用户识别到的问题。
[0167]
另一方面，虚拟图像显示装置可包括准直器，准直器可能会存在因制造上的限制而引起的成像(image formation)问题。然而，本发明的一实施例涉及的虚拟图像显示装置可省略配置在多个显示部上的准直器(collimator)，并且可向用户提供光效率和亮度得到改善的虚拟图像显示装置。
[0168]
以上，虽然参照本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的熟练技术人员或者本发明所属技术领域的普通技术人员应当能够理解在不脱离权利要求书中记载的本发明的思想和技术领域的范围内可对本发明进行各种修正和变更。
[0169]
因此，本发明的技术范围不应限于说明书的详细说明所记载的内容，应仅由权利要求书来确定。