KR102298925B1 - 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AR, VR 등과 같은 근안형 디스플레이에서 LCD의 Black matrix가 접안렌즈에 의해 확대되어 보임에 따라 부자연스럽고, 각진 영상으로 출력되어 몰입도가 떨어지게 되는 문제점을 해소하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치를 개시한다.

Description

근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치{Device to increase the immersion of near eye display}

본 발명은 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치에 관한 것으로 특히 AR, VR 등과 같은 근안형 디스플레이에서 LCD의 Black matrix가 접안렌즈에 의해 확대되어 보임에 따라 부자연스럽고, 각진 영상으로 출력되어 몰입도가 떨어지게 되는 문제점을 해소하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 근안형 디스플레이는 가상현실(Virtual Reality, VR) 또는 증강현실(Augmented Reality, AR)에 널리 쓰이고 있으며, 이러한 근안형 디스플레이는 도 1로 예시한 바와 같이, 영상을 출력하는 LCD(Liquid Crystal Display: 액정 디스플레이)(11)와, 상기 LCD(11)에서 출력되는 영상을 확대하여 사용자의 눈에 전달하는 접안렌즈(12)가 구성될 수 있고, 배경이 되는 기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0106814호, 제10-2016-0026557호 등이 있다.

여기에서 상기 LCD(11)는 액정층에 의하여 변조된 백색광을 통과시켜 원하는 색상의 화상을 형성하는 컬러필터가 구비될 수 있으며, 상기 컬러필터는 투명한 기판 상에 블랙매트릭스(Black Matrix, BM)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스에 의하여 구획된 픽셀들 각각에 소정의 색상, 예를 들면 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 잉크를 채움으로써 제작된다. 이러한 종래의 LCD에 관한 대표적인 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0038114호에 공개되어 있다.

이러한 종래의 LCD(11)는 각각의 R, G, B 픽셀들을 구획하는 블랙매트릭스는 R, G, B 사이에서 혼색을 방지할 뿐만 아니라 LCD(11)의 콘트라스트를 향상시키는 역할을 하며, LCD(11) 내에 존재하는 a-si의 외부 광원을 차단시켜 TFT 소자에서 누설전류 증가를 방지하는 중요한 역할을 하는 요소 기술이다.

이러한 블랙매트릭스 요소 기술이 포함된 LCD(11)가 육안으로부터 멀리 떨어지는 TV, 전광판, 모니터 등에 사용될 때에는 블랙매트릭스가 사용자에게 인식되지 않지만 사용자의 눈에 가깝고, 더욱이 접안렌즈(12)에 의해 확대되는 근안형 디스플레이 장치에서는 블랙매트릭스까지 확대될 수 있기 때문에 블랙매트릭스가 사용자에게 인식되어 영상 인식을 방해하고, 몰입도를 떨어뜨리며, 부자연스럽게 하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0106814호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0026557호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0038114호

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 LCD의 블랙매트릭스가 사용자에게 시각적으로 인식되는 것을 최소화하여 AR, VR 등과 같은 근안형 디스플레이의 영상에 대한 몰입도를 증대시킬 수 있는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 접안렌즈와 디스플레이부 사이에 설치되며, 디스플레이부의 각 픽셀에서 발산하는 빛을 각 픽셀의 주변으로 확산시켜 디스플레이부의 블랙매트릭스의 표시를 감소시키는 확산부가 구성되고,
상기 확산부는 픽셀보다 작은 크기의 돌출된 확산체가 블랙매트릭스와 겹치지 않도록 각각의 픽셀 위에 배치되되,
상기 확산부는 디스플레이부의 픽셀보다 40% 내지 90% 범위로 적은 크기의 돌출된 확산체가 각 픽셀 위의 중앙에 배치된 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치를 제공한다.

이와 같이 하여 본 발명은 디스플레이부의 각 픽셀 위에 설치된 확산부의 확산체가 각 픽셀에서 발산하는 빛을 각 픽셀의 주변으로 확산시키고, 픽셀의 크기보다 작은 확산체가 픽셀 위에만 설치되어 블랙매트릭스의 위를 덮지 않도록 함으로써 블랙매트릭스 위(블랙메트릭스 표면)에서의 난반사를 최소화 할 수 있어서 픽셀에서 발산하는 빛이 블랙매트릭스를 가리도록 하여 도 5와 같이 픽셀에서 발산하는 빛만 접안렌즈에 의해 확대되어 블랙매트릭스의 표시를 최소화함에 따라 디스플레이부의 영상을 자연스럽게 보이도록 하고, 몰입도를 증대시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 종래의 근안형 디스플레이의 구성을 나타내는 측면도.
도2는 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 측면도.
도3은 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예에서 빛의 확산을 설명하는 설명도.
도4는 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예에서 확산체의 단면 형상을 예시하는 단면도.
도5는 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예에서 확산부 구성에 의하여 블랙매트릭스가 R, G, B 픽셀의 빛으로 가려져 접안렌즈에 의해 확대되어 보이는 것을 나타내는 설명도.
도6은 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 다른 실시예에서 확산체의 단면 형상을 예시하는 단면도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치는 접안렌즈(100)와 디스플레이부 사이에 설치되며, 디스플레이부의 각 픽셀(320)에서 발산하는 직진성이 강한 R,G,B 빛을 각 픽셀(320)의 주변으로 확산시켜 디스플레이부의 블랙매트릭스(310)에 대한 시인성을 감소시키는 확산부(200)가 구성될 수 있고,

상기 확산부(200)는 픽셀(320)보다 작은 크기의 돌출된 확산체(210)가 각각의 픽셀(320) 위에 배치되도록 할 수 있다.

여기에서 상기 확산부(200)는 도 2와 도 3에서 구체적으로 예시한 바와 같이, 상기 디스플레이부의 픽셀(320)보다 40% 내지 90% 범위로 작은 크기이며 돌출된 확산체(210)를 각 픽셀(320) 위의 중앙에 배치시키는 것일 수 있고, 상기 확산체(210)는 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 디스플레이부의 픽셀(320)을 통과한 빛을 측방으로 방사시키는 곡면부(211)가 형성된 것일 수 있다.

이러한 확산부(200)의 확산체(210)는 픽셀(320)의 크기보다 40% 미만의 크기일 때에는 직진성을 갖는 픽셀(320)을 통과한 빛을 충분하게 픽셀(320)의 주변으로 확산시키지 못하게 됨에 따라 블랙매트릭스(310)를 충분하게 가리지 못하게 되며, 픽셀(320)의 크기보다 90% 초과의 크기이거나 픽셀(320)의 크기보다 커서 블랙매트릭스(310)를 덮게 되는 경우에는 블랙매트릭스(310) 위에서 난반사가 발생될 수 있고, 산란광에 의해 블랙매트릭스(310)가 표시될 수 있어서 이러한 블랙매트릭스(310)의 표시가 접안렌즈(100)에 의해 확대됨에 따라 블랙매트릭스(310)가 사용자에게 인식되어 영상 인식을 방해하고, 몰입도를 떨어뜨리며, 부자연스럽게 하는 문제점이 발생될 수 있는 것이다.

그러나 상기 확산체(210)의 크기가 픽셀(320)보다 40% 내지 90% 범위로 적은 크기이고, 더욱이 픽셀(320)을 통과한 빛을 측방으로 방사시키는 곡면부(211)가 구성되는 경우 각 픽셀(320)을 통과하는 빛의 일부를 도 3에서 보인 바와 같이, 상기 확산체(210)가 각 픽셀(320)의 주변으로 확산시키므로 도 5에서 보인 바와 같이, 블랙매트릭스(310)의 표시가 최소화된 상태로 접안렌즈(100)에 의해 확대되어 사용자의 눈에 모아지므로 디스플레이부의 영상을 자연스럽게 보이도록 하고, 몰입도를 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

이러한 확산체(210)는 도 3, 도 4 및 도 6으로 예시한 바와 같이, 확산체(210)의 중앙에 빛을 그대로 통과시켜 빛을 선명하게 하는 평면부(212)와, 가장자리에 픽셀(320)을 통과한 빛의 일부를 측방으로 방사시켜 블랙매트릭스(310)의 표시가 최소화 되도록 하는 곡면부(211) 또는 경사부(213)가 형성된 것일 수 있다.

또한 상기 확산체(210)는 디스플레이부의 픽셀(320)에 부착되는 필름층(220)에 2차원 배열로 잉크젯 인쇄와 실크 프린팅 중 어느 하나로 형성될 수 있어서 종래의 LCD에 부착하여 LCD의 블랙매트릭스(310)의 표시를 최소화 할 수 있기 때문에 디스플레이부를 별도로 제작하지 않고 종래의 LCD를 근안형 디스플레이로 사용할 수 있게 되는 것이며, 비용을 절감할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

100:접안렌즈 200:확산부 210:확산체
211:곡면부 212:평면부 213:경사부
220:필름층 300:디스플레이부 310:블랙매트릭스
320:픽셀

Claims (5)

1. 접안렌즈와 디스플레이부 사이에 설치되며, 디스플레이부의 각 픽셀에서 발산하는 빛을 각 픽셀의 주변으로 확산시켜 디스플레이부의 블랙매트릭스의 표시를 감소시키는 확산부가 구성되고,
   상기 확산부는 픽셀보다 작은 크기의 돌출된 확산체가 블랙매트릭스와 겹치지 않도록 각각의 픽셀 위에 배치되되,
   상기 확산부는 디스플레이부의 픽셀보다 40% 내지 90% 범위로 적은 크기의 돌출된 확산체가 각 픽셀 위의 중앙에 배치되도록 하는 것임을 특징으로 하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치.
   
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