KR20210090528A - Device to increase the immersion of near eye display - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses an immersion enhancement device for a near-eye display, wherein in a near-eye displays such as AR, VR, etc., as a black matrix of an LCD is enlarged by an eyepiece, so that an unnatural and an angled image are output, thereby solving a problem of falling immersion. The immersion enhancement device includes a diffusion unit which is installed between the eyepiece and a display unit, and diffuses light emitted from each pixel of the display unit to the periphery of each pixel to reduce the display of the black matrix of the display unit.

Description

근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치{Device to increase the immersion of near eye display}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.The present invention relates to a device for increasing the immersion of a near-eye display. In particular, in a near-eye display such as AR, VR, etc., as the black matrix of the LCD is enlarged by the eyepiece, it is output as an unnatural, angled image, so that the immersion is reduced. It relates to a device for increasing immersion of a near-eye display that solves the problem of being

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.As is well known, the near-eye display is widely used in virtual reality (VR) or augmented reality (AR), and such a near-eye display is an LCD ( Liquid Crystal Display: A liquid crystal display (11) and an eyepiece 12 that magnifies the image output from the LCD 11 and delivers it to the user's eye can be configured, and is a background technology. 10-2017-0106814, 10-2016-0026557, and the like.

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.Here, the LCD 11 may include a color filter that forms an image of a desired color by passing white light modulated by the liquid crystal layer, and the color filter is formed by forming a black matrix (BM) on a transparent substrate. It is formed and manufactured by filling each of the pixels partitioned by the black matrix with ink of a predetermined color, for example, red (R), green (G), and blue (B). A typical technology related to such a conventional LCD is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0038114.

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.In the conventional LCD 11, the black matrix partitioning the R, G, and B pixels not only prevents color mixing between R, G, and B, but also improves the contrast of the LCD 11, and the LCD ( 11) It is an element technology that plays an important role in preventing an increase in leakage current in the TFT device by blocking the external light source of a-si.

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.When the LCD 11 including this black matrix element technology is used for TV, electric signboard, monitor, etc. that are far away from the naked eye, the black matrix is not recognized by the user, but is close to the user's eye, and furthermore, the near eye enlarged by the eyepiece 12 In the eye-type display device, since the black matrix can be enlarged, the black matrix is recognized by the user and there is a problem in that it interferes with image recognition, reduces immersion, and makes it unnatural.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0106814호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0106814 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0026557호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0026557 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0038114호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0038114

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.In order to solve this problem, an object of the present invention is to minimize the visual recognition of the black matrix of the LCD by the user, thereby increasing the degree of immersion in the near-eye display, which can increase the immersion in the image of the near-eye display such as AR, VR, etc. To provide an augmentation device.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 접안렌즈와 디스플레이부 사이에 설치되며, 디스플레이부 각각의 픽셀보다 작은 크기의 돌출된 확산체를 각각의 픽셀 위에 배치하여 디스플레이부의 각 픽셀에서 발산하는 빛을 각 픽셀의 주변으로 확산시켜 디스플레이부의 블랙매트릭스에 대한 시인성을 감소시키는 확산부가 구성된 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention is installed between the eyepiece and the display unit, and a diffuser having a size smaller than that of each pixel of the display unit is disposed on each pixel to emit light emitted from each pixel of the display unit to each pixel. Provided is an immersion enhancement device for a near-eye display having a diffusion unit configured to diffuse to the periphery of the display unit to reduce visibility of the black matrix of the display unit.

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.In this way, in the present invention, the diffuser of the diffuser installed on each pixel of the display unit diffuses the light emitted from each pixel to the periphery of each pixel, and the diffuser smaller than the size of the pixel is installed only on the pixel so that it does not cover the top of the black matrix. By doing this, diffuse reflection on the black matrix (surface of the black matrix) can be minimized, so that the light emitted from the pixel covers the black matrix. As shown in FIG. 5, only the light emitted from the pixel is enlarged by the eyepiece to minimize the display of the black matrix. Accordingly, there is a useful effect of making the image of the display unit appear naturally and increasing immersion.

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.1 is a side view showing the configuration of a conventional near-eye display.
Figure 2 is a side view showing the overall configuration of a specific embodiment of the device for increasing the immersion of the near-eye display according to the present invention.
3 is an explanatory view for explaining the diffusion of light in a specific embodiment of the device for increasing the immersion of the near-eye display according to the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of a diffuser in a specific embodiment of an immersion enhancement device for a near-eye display according to the present invention;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing that the black matrix is obscured by the light of R, G, and B pixels by the diffuser configuration in a specific embodiment of the device for increasing the immersion of the near-eye display according to the present invention and enlarged by the eyepiece.
6 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional shape of a diffuser in another embodiment of the apparatus for increasing immersion of a near-eye display according to the present invention;

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 2로 도시하였다.FIG. 2 shows the overall configuration of a specific embodiment of the apparatus for increasing immersion of a near-eye display according to the present invention.

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,As can be seen from this, the device for increasing immersion of the near-eye display according to the present invention is installed between the eyepiece 100 and the display unit, and R, G with strong straightness emitted from each pixel 320 of the display unit. ,B The diffuser 200 may be configured to diffuse the light to the periphery of each pixel 320 to reduce the visibility of the black matrix 310 of the display unit,

상기 확산부(200)는 픽셀(320)보다 작은 크기의 돌출된 확산체(210)가 각각의 픽셀(320) 위에 배치되도록 할 수 있다.The diffuser 200 may allow a protruding diffuser 210 having a size smaller than that of the pixel 320 to be disposed on each pixel 320 .

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.Here, as specifically illustrated in FIGS. 2 and 3 , the diffuser 200 has a size smaller than that of the pixel 320 of the display unit by 40% to 90%, and the protruding diffuser 210 is formed in each pixel. The diffuser 210 may be disposed in the center above the 320, and as shown in FIGS. 3 and 4, the curved portion 211 that radiates the light passing through the pixel 320 of the display to the side. ) may be formed.

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.When the size of the diffuser 210 of the diffuser 200 is less than 40% of the size of the pixel 320, it does not sufficiently diffuse the light passing through the pixel 320 having straightness to the periphery of the pixel 320. As a result, the black matrix 310 cannot be sufficiently covered, and when the size of the pixel 320 is greater than 90% or the size of the pixel 320 is larger than the size of the pixel 320 to cover the black matrix 310, the black matrix 310 ) above, diffuse reflection may occur, and the black matrix 310 may be displayed by scattered light, so that the black matrix 310 is recognized by the user as the display of the black matrix 310 is enlarged by the eyepiece 100 . This can cause problems that interfere with image recognition, lower immersion, and make it unnatural.

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.However, when the size of the diffuser 210 is smaller than that of the pixel 320 in the range of 40% to 90%, and further, when the curved portion 211 that radiates the light passing through the pixel 320 laterally is configured, each As shown in FIG. 3 , the diffuser 210 diffuses a portion of the light passing through the pixel 320 to the periphery of each pixel 320 , so as shown in FIG. 5 , the display of the black matrix 310 is Since it is enlarged by the eyepiece 100 in a minimized state and collected in the user's eyes, the image of the display unit can be seen naturally and immersion can be increased.

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.As illustrated in FIGS. 3, 4, and 6, the diffuser 210 includes a flat portion 212 that allows light to pass through the center of the diffuser 210 as it is to make the light clear, and a pixel ( A curved portion 211 or an inclined portion 213 may be formed to minimize the display of the black matrix 310 by emitting a portion of the light passing through the 320 laterally.

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.In addition, the diffuser 210 can be formed by any one of inkjet printing and silk printing in a two-dimensional arrangement on the film layer 220 attached to the pixel 320 of the display unit, so that it can be attached to a conventional LCD to form a black matrix ( 310) can be minimized, so that a conventional LCD can be used as a near-eye display without separately manufacturing a display unit, and costs can be reduced.

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.In the above, the technical idea of the present invention has been described along with the accompanying drawings, but this is an exemplary description of the best embodiment of the present invention, and does not limit the present invention, if those of ordinary skill in the art It is a clear fact that anyone can make various modifications and imitations of dimensions, shapes and structures without departing from the scope of the technical spirit of the present invention, and such modifications and imitations are included in the scope of the technical spirit of the present invention.

100:접안렌즈 200:확산부 210:확산체
211:곡면부 212:평면부 213:경사부
220:필름층 300:디스플레이부 310:블랙매트릭스
320:픽셀100: eyepiece 200: diffuser 210: diffuser
211: curved portion 212: flat portion 213: inclined portion
220: film layer 300: display unit 310: black matrix
320 pixel

Claims (5)

접안렌즈와 디스플레이부 사이에 설치되며, 디스플레이부의 각 픽셀에서 발산하는 빛을 각 픽셀의 주변으로 확산시켜 디스플레이부의 블랙매트릭스의 표시를 감소시키는 확산부가 구성되되,
상기 확산부는 픽셀보다 작은 크기의 돌출된 확산체가 각각의 픽셀 위에 배치되도록 하는 것임을 특징으로 하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치.A diffuser is installed between the eyepiece and the display unit and diffuses the light emitted from each pixel of the display unit to the periphery of each pixel to reduce the display of the black matrix of the display unit.
The device for increasing the immersion of a near-eye display, characterized in that the diffuser is such that a protruding diffuser having a size smaller than a pixel is disposed on each pixel. 제 1 항에 있어서,
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.The method of claim 1,
The apparatus for increasing immersion of a near-eye display, characterized in that the diffuser is such that a protruding diffuser having a size in a range of 40% to 90% smaller than that of the pixels of the display unit is disposed in the center above each pixel. 제 1 항에 있어서,
상기 확산체는 빛을 측방으로 방사시키는 곡면부가 형성된 것임을 특징으로 하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치.The method of claim 1,
The diffuser is a device for increasing the immersion of a near-eye display, characterized in that the curved portion for emitting light laterally is formed. 제 1 항에 있어서,
상기 확산체는 중앙에 빛을 통과시키는 평면부와, 가장자리에 빛을 측방으로 방사시키는 경사부가 형성된 것임을 특징으로 하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치.The method of claim 1,
The device for increasing immersion of a near-eye display, characterized in that the diffuser is formed with a flat portion for passing light through the center and an inclined portion for emitting light to the side at the edge. 제 1 항에 있어서,
상기 확산체는 디스플레이부의 픽셀에 부착되는 필름층에 2차원 배열로 잉크젯 인쇄와 실크 프린팅 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 근안형 디스플레이의 몰입도 증대 장치.
The method of claim 1,
The diffuser is a device for increasing immersion of a near-eye display, characterized in that it is formed by either inkjet printing or silk printing in a two-dimensional arrangement on a film layer attached to the pixels of the display unit.
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