마이크로미터 크기의 픽셀 크기를 가진 마이크로 자발광 다이오드(Micro-LED, μLED)의 등장과 발전으로, μLED를 광원 및 이미지 소스로 사용하는 초소형 프로젝션 광학 엔진이 가능해졌으며, 이는 기존 프로젝션 디스플레이 광학 엔진의 구조를 크게 단순화하였다. 본 논문에서는 μLED 기반의 초소형 프로젝션 광학 엔진을 제안하였으며, 기존 3.302 mm(0.13 인치) μLED 디스플레이 칩을 기반으로 고화질의 마이크로 프로젝션 렌즈를 설계하였다. μLED의 광 분포 특성을 고려하여 μLED 발산 각도와 마이크로 프로젝션 렌즈의 광구경을 최적화하여 μLED 마이크로 프로젝션 광학 시스템의 광 에너지 이용 효율을 효과적으로 향상시켰다. 결과는 설계된 μLED 마이크로 프로젝션 디스플레이 광학 엔진의 부피가 단지 18.35 mm³이며, 프로젝션 렌즈 중심 시야의 MTF 값이 차단 주파수에서 0.57을 초과함을 보여준다. 해당 μLED 마이크로 프로젝션 디스플레이 광학 엔진은 시스템 부피와 영상 품질 간의 균형을 잘 달성하였으며, 향후 AR/VR 등 근안 디스플레이 장치에 널리 응용될 전망이다.

Micro-LED;근안 디스플레이;마이크로 프로젝션 디스플레이;광학 설계;시스템 효율성