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문제 정의
- 본 논문에서는 실험 및 ray tracing simulation을 통해random metal mesh가 디스플레이에서 나타나는 moiré 및 starburst 현상을 동시에 가장 효과적으로 억제할 수 있음을 입증하였다. 사각형 형태의 metal mesh는 BM과 교차각을 가짐으로써 moiré 현상을 최소화할 수 있지만 가장 강한 starburst 현상을 초래한다.
- 본 연구에서는 moiré와 starburst 현상을 동시에 제거할 수 있는 랜덤(random) metal mesh를 설계하고자 한다.
제안 방법
- (b)와 같이 LCD 모니터의 rectangular sub-pixel 과 비슷한 구조(폭 10µm, 크기 190µm×70µm)를 갖는 rectangular Ag grid를 유리기판과 PET 기판상에 각각 제작하였다.
- (b)와 같이 메탈 폭이 5 µm, 한 변의 길이가 340 µm인 정사각형 metal mesh와 메탈 폭 5 µm, 한 변의 길이가 245 µm 인 정육각형 metal mesh를 각각 제작하였다.
- 1을 이용하여 moiré 주기를 이론적으로 계산하였다.
- Moiré를 관찰하기 위해 BM에 해당하는 rectangular Ag grid 필름(하부)과, TSP에 해당하는 square Cu grid 기판(상부)을 포개고 Cu grid 기판을 회전시켰다.
- Random metal mesh를 적용함에 있어 설계의 난이도가 매우 높아 기존의 3 cm × 3 cm 계산영역에서 형성하지 않고 1 cm ×1 cm로 축소 설계하였다.
- Ray tracing simulation을 통해 실험적으로 관찰된 starburst 현상을 재현하기 위해 Fig. 3와 동일한 metal mesh 구조를 ray tracing model에서 드로잉하였다. Light source는 지름 2 mm의 원형으로 설정되었고, metal mesh는 2 mm × 2 mm의 사각형으로 설계되어 light source에서 발산하는 전체 ray가 모두 전극을 통과하거나 반사된다.
- 후)한변의">한 변의 길이가 245 µm 인 정육각형 metal mesh를 각각 제작하였다. Starburst 현상은 metal mesh 표면에서 반사되는 빛에 의해 나타나는 현상이므로 촬영이 가능한 각도 내에서 가능한 기판에 수직이 되도록 직진성이 강한 레이저 빛(red laser pointer)을 쏘고 반대편에 반사되어 맺히는 상을 관찰했다. 정사각형 metal mesh에 레이저 빛을 쏘았을 때는 Fig.
- TSP가 결합된 디스플레이 패널에서 나타날 수 있는 moiré를 실험적으로 확인하고 ray tracing simulation 결과의 정확도를 분석하기 위해 두 개의 메탈 그리드를 제작하였다.
- 다음으로 starburst 현상을 실험적으로 관찰하기 위해 두 개의 metal mesh를 제작하였다. PET 필름에 실버(Ag) 페이스트를 이용해 Fig.
- 다음은 random metal mesh 적용에 따른 starburst 현상 변화를 조사하였다. 먼저 실험을 통해 starburst 현상을 관찰하기 위해 Fig.
- 후)이두">이 두 현상 모두 일정한 형태라는 특징을 가지고 있다. 따라서 이 일정한 형태를 제거하면 두 현상을 제거 할 수 있을 것이라고 판단해 random metal mesh를 적용하였다. 하부의 BM 구조는 그대로 사용하고 상부의 TSP 필름 metal mesh를 Fig.
- 후)필름 위에">필름위에 제작하였다. 앞서 실험과 동일하게 레이저 빛을 metal mesh에 비춘 후 반대편에 맺히는 상을 관찰했다. Fig.
- 여러 moiré 패턴들을 캡쳐하면서 계산량을 줄이기 위해 계산영역을 3 cm × 3 cm로 설정하였다.
- 14(c)는 여러 metal mesh에 따른 정규화된 ray 분포를 보여준다. 전산모사로 얻어진 starburst 이미지의 중심점을 기준으로 가로축 ray 데이터를 추출하였다. Metal mesh의 반사에 의해 대부분의 ray들이 중심부에 전산모사를 위해 사용된 ray tracing model의 정확도를 확인하기 위해 먼저 실험적으로 관찰된 moiré와 starburst 이미지를 ray tracing을 통해 재현할 수 있는 지를 알아보았다.
- 전산모사에서 사용되는 random grid는 기존과 동일하게 10 µm 폭을 가지며 기존에 사용된 셀 크기 (160 µm × 160 µm)와 유사한 개구율이 형성되도록 random metal mesh를 설계하였다.
- 정량적">9(c)). 정량적 비교를 위해 receiver의 한가운데를 가로지르는 세로축을 정해 ray 데이터를 추출하고 이를 Fig. 10과 같이 그래프화 시켰다. 그래프에서 보듯이 정사각형 metal mesh의 경우 moiré 패턴에 해당되는 주기적인 peaks 가 보인 반면 random metal mesh의 경우 상대적으로 매우 약한 peaks가 비주기적으로 나타남을 알 수 있다.
- 주로 오각형과 육각형의 조합으로 생성되었으며 평균적으로 한 변의 길이가 120 µm 정도가 되도록 설계하였다.
- 하지만 랜덤 구조의 metal mesh를 갖는 시스템의 경우는 Fourier optics를 적용할 수 없기 때문에 본 연구에서는 3D 광 추적(ray tracing) 기술을 이용하여 moiré 뿐만 아니라 starburst 현상을 분석하고 최적의random metal mesh를 설계하였다[6].
- 회전각(교차각)에 따른 moiré 현상 변화를 좀 더 면밀히 분석하기 위해 표준편차를 이용하여 moiré 현상을 정량화하였다.
대상 데이터
- 광원에서 사용한 ray의 수는2,000만개, receiver의 해상도는 500 × 500로 설정하였다.
-
">축소 되었다. 또한 metal mesh 면적이 기존 면적 대비 1/9로 감소 했기 때문에 사용한 ray 수도 1/9로 감소시킨 555만개를 사용했다. Receiver 의
이론/모형
- Random metal mesh에 의한 starburst 현상을 정량적으로 분석하기 위해 ray tracing 기법을 이용하여 전산모사를 수행하였다. 전산모사에 사용된 random metal mesh는 Fig.
성능/효과
- (b), Fig. 6로부터 1 cm × 1 cm영역만 추출)와 비교했을 때 random metal mesh를 사용하게 되면 moiré 현상이 많이 억제됨을 알 수 있다(Fig.
- 1을 통해 계산된 주기는 124 µm로 ray tracing 결과와 거의 일치하였다. Ray tracing 결과가 이론치 및 실험결과와 거의 일치함으로 ray tracing model을 이용하여 정확한 metal mesh 설계가 가능함을 알 수 있다.
- 실험 결과를 확대 관찰한 결과 moiré 패턴 간격이 약 120 µm로 측정되었고, 전산 모사에 의한 패턴 간격은 Fig. 6과 같이 약 125 µm로 확인되었다.
- 후)실험 결과와">실험결과와 아주 유사하게 정사각형 그리드에 의한 십자가와 정육각형 그리드에 의한 별표 모양의 starburst 패턴을 얻을 수 있었다. 이를 통해 metal mesh의 형상에 따라 변하는 starburst 패턴을 ray tracing simulation을 통해 재현할 수 있음을 확인하였다.
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