METHOD FOR OBTAINING DISPLAY PANEL DESIGN DATA OF OVERLAPPING DISPLAY SYSTEM, AND OVERLAPPING DISPLAY SYSTEM

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.

1. 사용형태

먼저, 본 발명의 사용형태에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 중첩표시시스템(100)의 사용형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 도시하는 것과 같이 본 실시형태의 중첩표시시스템(100)은 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30)로 이루어지는 2개의 표시패널을 서로 중첩 배치하고 있고, 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30) 사이에는 공기층이 개재되어 있다.

그러나 본 발명의 중첩표시시스템은 제 1, 2 표시패널이 공기층을 개재하여 서로 중첩되는 것에 한정되지는 않으며, 제 1, 2 표시패널을 서로 접촉하도록 중첩 배치하는 경우도 포함한다.

제 1 표시패널(20)은 예를 들어 LCD, 투명 LCD, OLED(Organic Light Emitting Display) 또는 투명 OLED 등으로 할 수 있고, 제 2 표시패널(30)은 OLED 또는 투명 OLED로 할 수 있다.

여기서, 본 중첩표시시스템(100)을 예를 들어 텔레비전이나 컴퓨터 또는 휴대전화 등의 화상을 표시하는 화상표시장치로 이용하는 경우에는 제 1 표시패널(20)은 LCD나 투명 LCD 등의 화상을 당해 표시패널에 직접 표시하는 표시장치로 하고, 제 2 표시패널(30)은 제 1 표시패널(20)의 백라이트로 하는 구성으로 할 수 있다.

또, 예를 들어 차량 등의 운송수단의 정보표시장치로 이용하는 경우에는 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30) 모두 화상을 직접 표시하는 표시장치로 할 수 있고, 이 경우에는 중첩표시시스템(100)의 후방에 배치되는 제 2 표시패널(30)의 영상도 전방에서 관측 가능하도록 제 1 표시패널(20)은 투명 LCD나 투명 OLED로 하는 것이 바람직하다.

본 명세서에서는 설명의 편의상 관측자가 중첩표시시스템(100)을 본 경우에 2개의 표시패널(20, 30) 중 관측자에게 더 가까운 쪽의 표시패널을 제 1 표시패널(20), 더 먼 쪽의 표시패널을 제 2 표시패널(30)로 하여 설명한다.

또, 제 1 표시패널(20)은 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 구조를 가지며, 각 화소는 예를 들어 도 4와 같은 형상 및 배열을 갖는다. 또, 제 2 표시패널(30)도 복수의 화소가 매트릭스 형상으로 배열된 구조를 가지며, 각 화소는 예를 들어 도 7과 같은 형상 및 배열을 가지며, 이와 같이 함으로써 본 발명의 과제를 달성한다.

2. 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터 취득방법

다음에, 제 1 표시패널(20)의 각 화소의 형상 및 배열에 따라서 중첩표시시스템(100)에서 모아레 현상의 발생을 최소화할 수 있는 제 2 표시패널(30)의 각 화소의 형상 및 배열 등을 결정하는 화소 설계데이터 취득방법에 대해서 설명한다.

앞에서도 설명한 것과 같이, 종래기술인 특허문헌 2에서는 2개의 표시장치를 서로 중첩 배치하여 중첩 화상을 표시하는 경우에 발생하는 모아레 현상을 최소화하기 위해 화소의 가로 축 방향이 서로 동일한 2개의 표시패널의 배치방향을 서로 어긋나게 하여 양 표시패널의 화소가 이루는 각도를 적절한 각도로 조절하고 있었으나, 본 발명에서는 양 표시패널의 배치방향을 조절하는 것이 아니라, 제 1 표시패널과 제 2 표시패널의 화소의 형상 및 배열과 화소 전극의 배열 등을 서로 다르게 하여 모아레 현상의 발생을 최소화하도록 한다.

먼저, 중첩표시시스템(100)에서 모아레 발생을 최소화할 수 있는 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터를 얻는 방법에 대해서 설명한다.

처음에, 제 1 표시패널(20)의 각 화소(21)의 형상 및 배열과 동일한 형상 및 배열을 갖는 테스트용 제 2 표시패널(50)을 준비한다.

테스트용 제 2 표시패널(50)은 표시패널을 구성하는 각 화소(51)의 형상 및 배열 등이 제 1 표시패널(20)의 각 화소(21)의 형상 및 배열과 동일하게 제작된 표시패널이며, 이를 위해 제 1 표시패널(20)의 설계데이터 등을 이용하여 화소(51)의 형상 및 배열 등이 제 1 표시패널(20)과 동일한 테스트용 제 2 표시패널(50)을 제작할 수 있다. 이때, 제 1 표시패널(20)의 화소(21)의 향상 및 배열과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소(51)의 형상 및 배열은 도 4에 나타내는 것과 같은 형상 및 배열일 수 있다.

여기서, 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소의 형상이 동일하다는 것은, 예를 들어 제 1 표시패널(20)의 각 화소(21)의 형상이 도 4와 같이 직사각형인 경우에는 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소(51)의 형상도 직사각형 형상인 것과 같이 양 표시패널(20, 50)의 화소의 형상이 서로 일치하는 것을 말한다.

또, 제 1 표시패널(20)의 각 화소(21)의 배열과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소(51)의 배열이 동일하다는 것은, 예를 들어 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50) 각각의 화소의 가로 축 방향이 도 4와 같이 표시패널의 길이방향 및 폭 방향에서 서로 일치하도록 배열된 것을 의미하며, 양 표시패널(20, 50)의 화소의 배열이 일치하기 위해서는 양 표시패널(20, 50)의 각 화소의 사이즈(화소의 피치 및 폭 등) 및 복수의 화소 상호 간의 간격도 동일해야 한다.

이어서, 도 5 (a)에 도시하는 것과 같이 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a)이 일치하도록 상호 결합하고, 이 상태에서 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50)을 함께 동작시켜서 제 1 표시패널(20)의 표시 화상을 관찰한다.

여기서, 양 표시패널(20, 50)을 결합한다는 것은 도 2와 같이 공기층을 개재하여 결합하는 경우는 물론, 양 표시패널(20, 50)이 서로 접촉하도록 결합하는 것으로 해도 좋다.

양 표시패널(20, 50)을 결합한 상태에서 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50)을 함께 동작시키면 테스트용 제 2 표시패널(50)로부터 나오는 광이 제 1 표시패널(20)의 백라이트로서 동작하며, 양 표시패널(20, 50)의 화상의 공간주파수의 차이에 의해 제 1 표시패널(20)에 표시되는 화상에는 도 6에 나타내는 것과 같은 모아레 무늬가 관측되게 된다.

이때, 모아레 현상의 관측은 육안 관측에 의하는 것으로 해도 좋으나, 더 정확한 관측을 위해서는 비디오 미터나 2D 카메라 등의 공지의 모아레 검사장치를 이용하는 것이 바람직하다.

이어서, 도 5 (b)에 도시하는 것과 같이 제 1 표시패널(20)은 고정한 상태에서 테스트용 제 2 표시패널(50)을 회전시켜서 양 표시패널(20, 50) 간의 각도, 구체적으로는 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)를 점차 변화시키면서 제 1 표시패널(20)에 표시되는 화상을 관찰하여 모아레 현상의 발생이 가장 적은 각도(R)를 구하고, 이 각도(R)로부터 제 2 표시패널(30)용 화소 설계데이터를 얻는다.

물론, 이때의 모아레 현상의 관측도 육안 관측에 의하는 것으로 해도 좋으나, 더 정확한 관측을 위해서는 비디오 미터나 2D 카메라 등의 공지의 모아레 검사장치를 이용하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 과정에서 취득한 제 2 표시패널(30)용 화소 설계데이터를 이용하여 제 2 표시패널(30)을 제작하는 방법에 대해서 설명한다.

구체적으로는 제 2 표시패널(30)은 상기 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)를 적용하여 화소의 형상, 보조전극의 형상 등을 결정하고, 이에 의해 제 2 표시패널(30)을 제작한다.

예를 들어 제 1 표시패널(20)의 화소의 형상이 도 4 및 도 5와 같이 직사각형 형상인 경우에 제 2 표시패널(30)의 화소의 형상은 도 8의 (a) 내지 (d) 중 어느 하나 또는 이들을 상호 조합한 형상으로 한다. 그러나 제 2 표시패널(30)의 복수의 화소의 배열은 변경하지 않으며, 제 1 표시패널(20)과 동일한 배열로 한다.

도 8 (a)에서는 제 2 표시패널(30)의 각 화소의 형상을 직사각형의 4개의 모서리부분 중 서로 마주보는 2개의 모서리부분의 일부를 절단한 절단면으로 하고 있고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 절단면 방향(31a) 사이의 각도(b)를 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)와 동일한 각도로 하고 있다.

또, 도 8 (b)에서는 제 2 표시패널(30)의 각 화소의 형상을 직사각형의 4개의 모서리부분의 일부를 절단한 절단면으로 하고 있고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 절단면 방향(31a) 사이의 각도(b)를 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)와 동일한 각도로 하고 있다.

또, 도 8 (c)에서는 제 2 표시패널(30)의 각 화소의 형상을 직사각형의 4개의 모서리부분의 전체를 절단한 절단면으로 하고 있고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 절단면 방향(31a) 사이의 각도(b)를 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)와 동일한 각도로 하고 있다.

또, 도 8 (d)에서는 제 2 표시패널(30)의 각 화소의 형상을 이웃하는 내각의 각도가 서로 다르며, 서로 마주보는 내각의 각도가 동일(θ₁≠θ₂≠θ₄, θ₁=θ₃, θ₂=θ₄)한 사각형 형상으로 하고 있고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 세로 축 방향(31a) 사이의 각도(b)를 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)와 동일한 각도로 하고 있다.

또, 제 2 표시패널(30)의 화소의 형상에 따라서 보조전극(32)의 형상도 적절하게 변경하는 것이 좋다.

도 4에 나타내는 것과 같이 표시패널을 구성하는 복수의 화소가 직사각형 형상이며, 이 직사각형 형상의 화소가 매트릭스 형상으로 배열되는 경우에는 제조공정상의 편의성 등을 고려하여 보조전극(32)의 형상을 대략 직선형상으로 배치하는 것이 일반적이나, 본 중첩표시시스템(100)에서 제 1 표시패널(20)과 중첩 배치하여 중첩 화상을 표시하기 위해 제 2 표시패널(30)의 화소의 형상을 예를 들어 도 8의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나와 같은 형상으로 하는 경우에는 도 9와 같이 보조전극(32)의 형상도 화소의 형상과 대응되는 형상으로 하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 제 2 표시패널(30)의 보조전극(32)의 배열형상을 도 7 및 도 9와 같은 물결무늬 형상으로 하며, 이때 각 화소의 가로 축 방향(21a)과 물결무늬 형상의 보조전극(32)의 배열방향(32a) 사이의 각도(b)를 모아레 현상의 발생이 최소인 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)와 동일한 각도로 하는 것이 바람직하다.

도 7에는 본 발명의 바람직한 실시형태의 제 2 표시패널의 화소 설계데이터를 이용하여 제작된 제 2 표시패널의 화소 영역의 각 화소의 형상 및 배열의 예가 도시되어 있다.

3. 효과 실험

본 발명의 효과를 확인하기 위해 본 발명자들은 제 1 표시패널(20)을 투명 LCD로 하고, 테스트용 제 2 표시패널(50)을 투명 OLED로 하여 앞에서 설명한 방법으로 제 2 표시패널(30)용 화소 설계데이터를 얻고, 이 설계데이터에 의해 제 2 표시패널(30)을 제작하고, 투명 LCD로 이루어지는 제 1 표시패널(20)과 투명 OLED로 이루어지는 제 2 표시패널(30)을 중첩 배치하여 중첩표시시스템(100)을 구성한 후, 이 중첩표시시스템(100)의 모아레 현상의 발생 정도를 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타낸다.

실험은 제 1 표시패널(20) 및 테스트용 제 2 표시패널(50)의 복수의 화소의 피치를 각각 60㎛로 한 샘플(샘플 1), 75㎛로 한 샘플(샘플 2) 및 150㎛로 한 샘플(샘플 3)을 각각 제작하여 샘플 1, 2, 3 각각에 대해 앞에서 설명한 방법으로 모아레 현상의 발생이 최소가 되는 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)를 측정하였다.

표 1

상기 표 1에서 보는 것과 같이, 화소의 피치를 60㎛로 한 샘플 1에서는 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50) 사이의 각도(R)가 대략 8°인 경우 및 24°~ 60°인 범위에서 모아레의 발생이 가장 적게 나타났고, 화소의 피치를 75㎛로 한 샘플 2에서는 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50) 사이의 각도(R)가 대략 11°인 경우 및 15°~ 62°의 범위에서 모아레의 발생이 가장 적게 나타났으며, 화소의 피치를 150㎛로 한 샘플 3에서는 제 1 표시패널(20)과 테스트용 제 2 표시패널(50) 사이의 각도(R)가 대략 8~13°의 범위 및 25°~ 65°의 범위에서 모아레의 발생이 가장 적게 나타났다.

이어서, 이 각도(R)와 동일한 각도를 갖는 제 2 표시패널(30)을 제작하고, 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30)을 중첩 배치한 중첩표시시스템(100)을 제작하여 모아레 발생의 정도를 측정하였으며, 이때의 제 2 표시패널(30)의 각 화소(31)의 형상 및 보조전극(32)의 형상 및 배열은 도 7과 같은 형상 및 배열로 하였다.

그 결과 육안에 의한 측정에서는 관측자가 눈으로 감지할 수 있을 정도의 모아레 무늬는 관측되지 않았고, 비디오 미터를 이용한 측정에서도 표시화상의 화질의 및 시인성의 저하로 연결되지 않을 정도로 아주 미미한 모아레 무늬만이 관측되었다.

따라서 본 발명의 방법에 의하면 2개의 표시패널을 중첩 배치하여 중첩 화상을 표시하는 중첩표시시스템에서도 관측자가 육안으로 모아레의 발생을 감지할 수 없을 정도로 최소화할 수 있음을 확인할 수 있었다.

또, 이상의 결과를 종합하면 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30)을 중첩 배치하여 중첩 화상을 표시하는 중첩표시시스템(100)에서 모아레 발생을 최소화하기 위한 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터는 제 1 표시패널(20)의 각 화소의 가로 축 방향과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소의 가로 축 방향 사이의 각도가 24°이상 60°이하의 범위인 것이 바람직하다.

또, 제 1 표시패널(20)과 제 2 표시패널(30)을 중첩 배치하여 중첩 화상을 표시하는 중첩표시시스템(100)에서 모아레 발생을 최소화하기 위한 제 2 표시패널(30)의 화소의 형상을 직사각형의 4개의 모서리부분의 적어도 하나의 적어도 일부를 절단한 절단면으로 하고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 절단면 방향(31a) 사이의 각도(b)는 24°이상 60°이하의 범위로 하거나, 또는 제 2 표시패널(30)의 화소의 형상을 이웃하는 내각의 각도가 서로 다르며, 서로 마주보는 내각의 각도가 동일한 사각형 형상으로 하고, 이때 화소의 가로 축 방향(21a)과 세로 축 방향(31a) 사이의 각도(b)를 24°이상 60°이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 표시패널(30)의 보조전극(32)의 배열을 상기 화소의 배열형상과 대응하는 형상이며, 각 화소의 가로 축 방향(21a)과 보조전극(32)의 배열방향(32a) 사이의 각도(b)를 24°이상 60°이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

4. 변형 예

(1) 상기 실시형태에서는 제 1 표시패널(20)과 동일한 화소 형상 및 배열을 갖는 테스트용 제 2 표시패널(50)을 직접 제작하여 양 표시패널(20, 50)을 중첩 배치한 상태에서, 제 1 표시패널(20)은 고정하고 테스트용 제 2 표시패널(50)을 회전시키면서 모아레 현상의 발생이 최소가 되는 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)를 직접 측정하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

모아레 현상의 발생이 최소가 되는 제 1 표시패널(20)의 화소의 가로 축 방향(21a)과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 화소의 가로 축 방향(51a) 사이의 각도(R)의 측정은 예를 들어 시뮬레이션 프로그램을 탑재한 컴퓨터 시스템을 이용한 시뮬레이션에 의해 실시해도 좋다.

컴퓨터 시스템을 이용한 시뮬레이션방법은, 먼저, 제 1 표시패널(20)의 화소의 형상 및 배열을 포함하는 표시패널의 화소 정보를 컴퓨터 시스템에 입력하여 가상 제 1 표시패널을 형성하고, 가상 제 1 표시패널의 화소의 형상 및 배열을 포함하는 표시패널의 화소 정보와 동일한 화소 정보를 갖는 가상 테스트용 제 2 표시패널을 형성한 후, 이 가상 제 1 표시패널과 가상 테스트용 제 2 표시패널을 중첩 배치하여 상기 실시형태에서와 동일한 방법으로 가상 중첩표시시스템을 형성한다.

이어서, 상기 실시형태에서와 마찬가지로 가상 중첩표시시스템의 가상 제 1 표시패널은 고정하고, 제 2 표시패널(30)을 회전시켜서 모아레의 발생이 최소가 되는 가상 제 1 표시패널의 화소의 가로 축 방향과 가상 테스트용 제 2 표시패널의 화소의 가로 축 방향 사이의 각도(R')를 산출하며, 각도(R')의 산출방법은 컴퓨터 시스템의 시물레이션 프로그램을 이용한다는 점 외에는 앞에서 설명한 실시형태에서의 방법과 동일하다.

이어서, 모아레의 발생이 최소가 되는 가상 제 1 표시패널의 화소의 가로 축 방향과 가상 테스트용 제 2 표시패널의 화소의 가로 축 방향 사이의 각도(R')를 적용한 제 2 표시패널(30)을 제작하며, 제 2 표시패널(30)의 제작방법은 앞에서 설명한 실시형태와 동일하다.

(2) 상기 실시형태에서는 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터를 얻는 과정에서 모아레 발생이 최소가 되는 제 1 표시패널(20)의 각 화소의 가로 축 방향과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소의 가로 축 방향 사이의 각도를 측정하여 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터로 하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 제 1 표시패널(20)의 각 화소의 가로 축 방향과 테스트용 제 2 표시패널(50)의 각 화소의 세로 축 방향 사이의 각도를 측정하여 제 2 표시패널(30)의 화소 설계데이터로 해도 좋다.

이 경우에는 제 2 표시패널(30)의 제조도 마찬가지로 세로 축 데이터를 기준으로 한다.

(3) 상기 실시형태에서는 제 1 표시패널(20)은 고정하고, 테스트용 제 2 표시패널(50)을 회전시켜서 모아레 발생이 최소가 되는 지점을 측정하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 제 2 표시패널을 고정하고, 제 1 표시패널을 회전시켜서 모아레 발생이 최소가 되는 지점을 측정하는 것으로 해도 좋다.

(4) 이상 본 발명의 바람직한 실시형태 및 변형 예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 및 변형 예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능하다.

<부호의 설명>

100 중첩표시시스템

20 제 1 표시패널

30 제 2 표시패널

31 화소

32 보조전극

50 테스트용 제 2 표시패널