차세대 디스플레이 장치를 개발하기 위한 노력으로, 최근 다양한 디스플레이 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히 투명 디스플레이는 유망한 차세대 디스플레이 장치 중 하나로서, 크게 주목 받고 있다. 투명 디스플레이 장치의 실현을 위해 주로 헤드 마운트 디스플레이 장치 (head mounted displays: HUDs) 와 유기 발광 다이오드 (organic light emitting diodes: OLEDs) 가 연구되었다. 그러나 HUDs의 경우 복잡한 ...
차세대 디스플레이 장치를 개발하기 위한 노력으로, 최근 다양한 디스플레이 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히 투명 디스플레이는 유망한 차세대 디스플레이 장치 중 하나로서, 크게 주목 받고 있다. 투명 디스플레이 장치의 실현을 위해 주로 헤드 마운트 디스플레이 장치 (head mounted displays: HUDs) 와 유기 발광 다이오드 (organic light emitting diodes: OLEDs) 가 연구되었다. 그러나 HUDs의 경우 복잡한 광학계, 그리고 OLEDs의 경우 제조 기술이 아직 덜 성숙하였으며, 신뢰성 검증의 문제로 투명 디스플레이에 적용하는데 어려움을 겪고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 본 논문에서는 새로운 투명 디스플레이 장치인 ‘시-스루 액정 표시 장치 (See-Through liquid crystal displays)’ 를 제안, 구현하였다. 그러나 기존의 LCD의 경우 핵심 부품인 백라이트 유닛 (backlight unit: BLU) 와 컬러 필터가 투명하지 않기 때문에, 투명 디스플레이 장치로서 고려되지 않아왔다. 그러나 LCD 기술은 오랜 기간의 연구, 생산을 통해 충분히 성숙하였고, 소형 모바일 기기로부터 대형 TV에 이르는 다양한 적용성을 갖추고 있다는 점에서 투명 디스플레이 장치를 위한 매우 매력적인 기술임에 주목하여, 본 논문에서는 LCD를 기반 기술로 채택하되, LCD의 투명화를 가로막는 핵심 부품을 제거하거나 개선하는 방향으로 투명 디스플레이를 실현하였다. 이를 위한 첫번째 단계로, 시-스루 LCD의 개념과 두 가지 구동 타입, 즉 투과형 타입과 반사형 타입을 제안하였다. 두 가지 타입 모두 비활성 모드에서는 투명하지만, 작동 시에는 정보가 투명한 액정 창에 표시 된다. 제안된 장치의 실현을 위해, 우선 컬러필터를 제거하였고, 이를 통해 액정 패널의 투과도를 급격하게 개선할 수 있었다. 그리고 색상 표현을 위해 컬러 필터 대신 시분할 컬러 표현 방식이 도입되었다. 시분할 컬러 표현을 위해 적, 녹, 청, 세 가지의 광원을 도입하였다. 그리고 투명하지만 기존의 백라이트 유닛의 역할을 할 수 있는 새로운 도광판을 제안하였다. 투명 도광판은 광 도파로와 그 위에 형성된 역사다리 형태의 미세 패턴으로 구성된다. 이것은 굴절률 보상 물질을 이용한 후면 3차원 광산란체 리소그라피 (Backside 3D diffuser lithography) 방법을 이용하여 제작되었다. 최종적으로 제안된 장치의 구현을 위해, 세가지 모듈, 즉 LCD 모듈, 구동 모듈, 광원 모듈이 제작되었고, 이를 통해 제안된 두 가지 타입의 시-스루 액정 표시 장치를 성공적으로 시연하였다. 이렇게 구현된 시-스루 액정 표시 장치를 통해, 궁극적으로 투명 디스플레이 장치의 실현을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.
차세대 디스플레이 장치를 개발하기 위한 노력으로, 최근 다양한 디스플레이 장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히 투명 디스플레이는 유망한 차세대 디스플레이 장치 중 하나로서, 크게 주목 받고 있다. 투명 디스플레이 장치의 실현을 위해 주로 헤드 마운트 디스플레이 장치 (head mounted displays: HUDs) 와 유기 발광 다이오드 (organic light emitting diodes: OLEDs) 가 연구되었다. 그러나 HUDs의 경우 복잡한 광학계, 그리고 OLEDs의 경우 제조 기술이 아직 덜 성숙하였으며, 신뢰성 검증의 문제로 투명 디스플레이에 적용하는데 어려움을 겪고 있다. 이러한 노력의 일환으로, 본 논문에서는 새로운 투명 디스플레이 장치인 ‘시-스루 액정 표시 장치 (See-Through liquid crystal displays)’ 를 제안, 구현하였다. 그러나 기존의 LCD의 경우 핵심 부품인 백라이트 유닛 (backlight unit: BLU) 와 컬러 필터가 투명하지 않기 때문에, 투명 디스플레이 장치로서 고려되지 않아왔다. 그러나 LCD 기술은 오랜 기간의 연구, 생산을 통해 충분히 성숙하였고, 소형 모바일 기기로부터 대형 TV에 이르는 다양한 적용성을 갖추고 있다는 점에서 투명 디스플레이 장치를 위한 매우 매력적인 기술임에 주목하여, 본 논문에서는 LCD를 기반 기술로 채택하되, LCD의 투명화를 가로막는 핵심 부품을 제거하거나 개선하는 방향으로 투명 디스플레이를 실현하였다. 이를 위한 첫번째 단계로, 시-스루 LCD의 개념과 두 가지 구동 타입, 즉 투과형 타입과 반사형 타입을 제안하였다. 두 가지 타입 모두 비활성 모드에서는 투명하지만, 작동 시에는 정보가 투명한 액정 창에 표시 된다. 제안된 장치의 실현을 위해, 우선 컬러필터를 제거하였고, 이를 통해 액정 패널의 투과도를 급격하게 개선할 수 있었다. 그리고 색상 표현을 위해 컬러 필터 대신 시분할 컬러 표현 방식이 도입되었다. 시분할 컬러 표현을 위해 적, 녹, 청, 세 가지의 광원을 도입하였다. 그리고 투명하지만 기존의 백라이트 유닛의 역할을 할 수 있는 새로운 도광판을 제안하였다. 투명 도광판은 광 도파로와 그 위에 형성된 역사다리 형태의 미세 패턴으로 구성된다. 이것은 굴절률 보상 물질을 이용한 후면 3차원 광산란체 리소그라피 (Backside 3D diffuser lithography) 방법을 이용하여 제작되었다. 최종적으로 제안된 장치의 구현을 위해, 세가지 모듈, 즉 LCD 모듈, 구동 모듈, 광원 모듈이 제작되었고, 이를 통해 제안된 두 가지 타입의 시-스루 액정 표시 장치를 성공적으로 시연하였다. 이렇게 구현된 시-스루 액정 표시 장치를 통해, 궁극적으로 투명 디스플레이 장치의 실현을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다.
As endeavor to develop future display devices, researches on various display devices have been studied recently. Especially, transparent displays are considered as one of the promising future device, and much attention has been drawn. In the way of its realization, head mounted displays (HUDs) and o...
As endeavor to develop future display devices, researches on various display devices have been studied recently. Especially, transparent displays are considered as one of the promising future device, and much attention has been drawn. In the way of its realization, head mounted displays (HUDs) and organic light emitting diodes (OLEDs) has been mainly studied. However, each of them has drawbacks; HUDs’ complexity in optical system and immature technologies for OLEDs. As a part of this endeavor, a new transparent display device, ‘see-through liquid crystal display (LCD)’, was developed in this thesis. Conventional LCDs, however, has not been considered as suitable technology for the transparent displays, mainly because key components, backlight unit (BLU) and color filter on the LC panel, are not transparent at all. Nevertheless, in the point that the LCD technology is versatile as used for from mobile devices to large TVs, and mature through long history in display industry, LCDs are very attractive technology for the transparent display. Therefore, in this thesis, LCDs were adopted as a backbone strategy, and key components which hinder LCDs from being transparent were eliminated or modified. Concept and operating principles of two types of see-through LCDs; a transmissive type and a reflective type, were proposed. Both types are normally transparent in non-operating mode. However, when operating, information is displayed on the transparent LC panel. For the realization of proposed devices, color filter was removed as the first step, so transmittance of the LCD panel was able to be enhanced dramatically. Instead field sequential color display (FSCD) scheme was introduced to realize full color without the color filter. For realization of FSCD, three primary color, red, green, and blue light sources were necessitated. In addition, a new transparent light-guide plate (LGP), which can replace the conventional BLU, while having the property of transparency, was proposed. The transparent LGP consisted of a light guiding plate and many inverse trapezoidal shaped microstructures on it. This was realized through the fabrication method of ‘backside three dimensional (3D) diffuser lithography with index matching medium’. Finally, for the realization of proposed devices, three main modules, a LCD module, a driving module, and a light source module were implemented, and proposed two types of see-through displays were successfully demonstrated. From the implemented proposed see-through LCDs, it is expected that the transparent displays are on the edge of becoming reality.
As endeavor to develop future display devices, researches on various display devices have been studied recently. Especially, transparent displays are considered as one of the promising future device, and much attention has been drawn. In the way of its realization, head mounted displays (HUDs) and organic light emitting diodes (OLEDs) has been mainly studied. However, each of them has drawbacks; HUDs’ complexity in optical system and immature technologies for OLEDs. As a part of this endeavor, a new transparent display device, ‘see-through liquid crystal display (LCD)’, was developed in this thesis. Conventional LCDs, however, has not been considered as suitable technology for the transparent displays, mainly because key components, backlight unit (BLU) and color filter on the LC panel, are not transparent at all. Nevertheless, in the point that the LCD technology is versatile as used for from mobile devices to large TVs, and mature through long history in display industry, LCDs are very attractive technology for the transparent display. Therefore, in this thesis, LCDs were adopted as a backbone strategy, and key components which hinder LCDs from being transparent were eliminated or modified. Concept and operating principles of two types of see-through LCDs; a transmissive type and a reflective type, were proposed. Both types are normally transparent in non-operating mode. However, when operating, information is displayed on the transparent LC panel. For the realization of proposed devices, color filter was removed as the first step, so transmittance of the LCD panel was able to be enhanced dramatically. Instead field sequential color display (FSCD) scheme was introduced to realize full color without the color filter. For realization of FSCD, three primary color, red, green, and blue light sources were necessitated. In addition, a new transparent light-guide plate (LGP), which can replace the conventional BLU, while having the property of transparency, was proposed. The transparent LGP consisted of a light guiding plate and many inverse trapezoidal shaped microstructures on it. This was realized through the fabrication method of ‘backside three dimensional (3D) diffuser lithography with index matching medium’. Finally, for the realization of proposed devices, three main modules, a LCD module, a driving module, and a light source module were implemented, and proposed two types of see-through displays were successfully demonstrated. From the implemented proposed see-through LCDs, it is expected that the transparent displays are on the edge of becoming reality.
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