Computational Volumetric Near-Eye Displays Providing Accommodation in Wide Depth of Field

이승재 서울대학교 대학원 2020 국내박사

디스플레이 플랫폼을 통해 가상 이미지를 접하기 시작한 이래, 사람은 더 몰입감과 현실감 있는 가상 세계 경험을 추구해왔다. 최근 디스플레이 산업은 근안 디스플레이 플랫폼이 그 수요를 충족하는 차세대 기술이 될 것으로 기대하고 있다. 근안 디스플레이는 사용자가 가상 및 실제 세계 속 컴퓨터 생성 이미지와 상호작용할 수 있게 하며, 깊이 인식의 생리적 자극을 주어 더 큰 몰입감과 현실감을 느끼게 한다. 그러나 오늘날의 근안 디스플레이는 초점 조절 기능이 없어, 실제와 같은 경험을 제공하는 궁극의 디스플레이에 미치지 못한다. 초점 조절 기능이 없는 경우 사용자는 컴퓨터 생성 이미지에서 시각적 피로도를 느끼거나 부자연스러움을 인지할 수 있다. 초점 조절은 자연스러운 3차원 경험을 위해 중요한 기능이나, 몇 가지 기술적 문제로 그동안의 초점 조절 구현은 실용적이지 않았다. 일반적으로 초점 조절 구현에는 해상도, 프레임 수, 시청 영역, 혹은 신호 대 잡음비가 희생되었다. 본 논문에서는 초점 조절이 가능하면서도 디스플레이 성능의 희생을 최소화하는 혁신적 기술들을 탐색한다. 또한 초점 조절이 가능한 3차원 디스플레이에 내재된 트레이드 관계들을 완화하는 계산적 방법론들을 고안 및 적용한다. 계산적 방법론들을 통해 제한된 자원을 활용하여 최적의 디스플레이 성능을 달성한다. 본 논문은 초점 조절이 가능한 새로운 방식의 체적 근안 디스플레이를 제안하며, 이를 토모그래픽 근안 디스플레이라 한다. 토모그래픽 근안 디스플레이는 백라이트와 가변 초점 렌즈의 빠른 동기화를 통해 초점 조절 근안 디스플레이의 고질적 문제를 해결한다. 둘째로, 토모그래픽 디스플레이의 시청 경험 최적화를 위한 효율적 계산 방법론들을 소개한다. 포비에티드 망막 최적화는 망막의 시신경 분포를 고려하여 중심 해상도 손실 없이 시청 영역을 확장한다. 마지막으로, 소형 토모그래픽 근안 디스플레이 구현을 위해 실용적 접근법들에 대해 논의한다. 소형 백라이트 모듈로 발광 다이오드 어레이나 미세전자기계시스템 스캐닝 미러가 사용된다. 소형 백라이트 모듈에 수반되는 한계 극복을 위한 도전적 방법론으로, 스페클 저감 홀로그래픽 디스플레이와 토모그래픽 기법을 결합한 새로운 디스플레이도 함께 소개한다. 결론으로 초점 조절 3차원 디스플레이 고유의 기술적 과제에 대한 실질적인 해결법을 탐색하고자 한다. 제안한 접근 방식들이 궁극의 디스플레이를 향한 보다 혁신적인 방법에 영감을 줄 것으로 기대한다. Since people started to see virtual imagery through display platforms, there has been a desire to experience a more immersive and realistic virtual world. The desire has drawn significant efforts to realize the ultimate display system that delivers the same experience from the real one. These days, the display industry believes near-eye display platforms are next-generation technologies to realize the dream. Through these platforms, users can interact with the computer-generated imagery surrounded by virtual or real worlds. It allows users to feel more immersion and realism with the physiological stimulation of depth perception. However, state-of-the-art near-eye displays are still far from the ultimate display system because of the absence of accommodation (focus cue). Without accommodation, users might feel visual fatigues or recognize artificiality from the computer-generated imagery. It makes providing accommodation important for the ultimate 3D experience. However, the focus cue reproduction has not been practical because of several technical challenges. The focus cue reproduction usually involves sacrifices in the resolution, frame rate, eye box, or signal-to-noise ratio. This dissertation aims to investigate break-through technologies that minimize the sacrifice of display performance while providing accommodation. The dissertation also conceives and applies various computational approaches to alleviate the trade-off relationship inherent in 3D displays with focus cues. The computational approaches allow us to achieve optimal display performance utilizing the restricted resources. This dissertation presents a new family of volumetric near-eye displays providing focus cues, which is called tomographic near-eye displays. With the fast synchronization of a backlight and a focus-tunable lens, tomographic near-eye displays resolve the troublesome trade-off in near-eye displays providing accommodation. Second, the dissertation introduces efficient computational approaches to optimize display performance of tomographic near-eye displays. Considering the foveated acuity of human vision, a foveated retinal optimization extends the eye-box without sacrificing foveal resolution. Lastly, feasible approaches are discussed to implement compact tomographic near-eye displays. A light-emitting diode array or micro electro mechanical systems scanning mirror is employed for a compact backlight module. a venturesome method is also introduced combining tomographic synthesis with speckle reduced holographic displays to compensate limitations of the compact backlight module. In conclusion, the dissertation endeavors to investigate practical solutions for the technical challenges inherent in 3D displays providing accommodation. The author believes the proposed approaches would inspire more innovative methods towards the ultimate displays.

韓國디스플레이 (Display)디자인 敎育의 問題點에 관한 硏究 : 디스플레이 디자인의 理論的 背景을 中心으로

현정길 漢陽大學校 大學院 1985 국내석사

질화물계 마이크로 발광 다이오드 디스플레이에 관한 연구

박준범 전남대학교 대학원 2019 국내박사

Displays are an important element in visually providing information in electronic devices, and displays are increasingly demanding large area and high-resolution due to the development of TVs, computers and information processing devices. In particular, the displays, such as smart phones, near-to-eye displays, and virtual reality displays, are required pixel per inch (PPI) higher than the required PPI of existing displays. Many researchers have been efforts to develop high-resolution displays using semiconductor process-based inorganic light-emitting diodes (ILEDs), which can be realized the highest PPI among the various light sources. However, when a microscale light source is fabricated using such an ILEDs, problems such as low light efficiency, package, and thermal stability. The critical issue of these problems is the transfer of chips to the target substrate. This paper presents a new direction for the fabrication and transfer of microscale ILEDs (μ-LEDs). This paper is focused on core technologies that realize deformable display using the conventional structure and vertical type of ILEDs. In the first chapter, motivation and basic theory of research were introduced and the experimental and results was explained from the second chapter. First, GaN-based μ-LEDs having the conventional structure and vertical structure were fabricated, and a method of distinguishing good chips and defective chips by scanning the wafer with a micro-pulse laser emitting light with a wavelength of 375 nm was proposed. In the third chapter, only the good chips are picked up from the wafer using the UV pulse excimer. In the fourth chapter, the element technologies developed to transfer the picked up arrays to the target substrate is described. In the fifth chapter, we describe a repair step that defective chips are replaced with good chips using μ-LEDs. Finally, in the sixth chapter, the prototypes of 10 × 10 array were fabricated based on the μ-LEDs fabrication and transfer technology presented in this paper to evaluate the optical and electrical characteristic and to verify the stability under harsh bending conditions. In case of prototype 10 × 10 array with vertical structure μ-LEDs, after 3,000 times bending test with 2 cm, the strain of optical and electrical characteristic was less than 1%, which is very stable results. In the case of prototype 10 × 10 array using μ-LEDs including repair step, its optical and electrical characteristic were measured according to the radius condition. And for more accurate evaluation, real-time bending tests were performed up to 10,000 times with 2 cm in radius. As a result, the both optical and electrical strains according to the radius were only 1.2%, and the real-time bending test results were very stable with a strain of less than 0.001 V. We expected that the fabrication and transfer of μ-LEDs presented in this paper can be applied to practical deformable displays, and will be made a big lead in the development of illumination, sensor, bio-integrated system and deformable defect-free display. 디스플레이는 전자 장치에서 시각적으로 정보를 제공하는 주요한 요소이며, 디스플레이는 TV, 컴퓨터 및 정보처리 기기의 발달로 인해 점차적으로 대면적 및 고해상도를 요구하고 있다. 특히, 스마트폰, near-to-eye display, virtual reality display 등의 등장으로 기존의 디스플레이의 요구되는 pixel per inch (PPI)보다 더 높은 PPI가 요구되고 있다. 많은 연구자들은 여러 광원들 중에 가장 높은 수준의 PPI가 구현 가능한 반도체 공정 기반의 무기물 발광 다이오드를 이용하여 고해상도 디스플레이를 개발하려는 노력들을 하고 있다. 하지만, 이런 무기물 발광 다이오드를 이용하여 마이크로 수준의 광원을 제작하면 낮은 광 효율, 패키지, 열 방출 등의 문제점들이 발생된다. 이런 문제점들 중 가장 큰 이슈는 칩을 타겟 기판에 옮기는 전사이다. 본 논문에는 마이크로 수준의 발광 다이오드의 제작과 전사에 대해 새로운 방향을 제시하였다. 본 논문은 크게 수평형 구조의 발광 다이오드와 수직형 구조의 발광 다이오드를 이용하여 유연한 고해상도 디스플레이를 구현하는 핵심 요소 기술들에 대해서 연구 되었다. 첫 번째 장에서는 연구의 동기와 기본 이론에 대해서 소개되었고 본 연구의 소개는 두 번째 장에서부터 설명되었다. 먼저, 수평형 구조와 수직형 구조의 질화물계 마이크로 발광 다이오드를 제작에 대해 기술되었고, 세 번째 장에서는 자외선 펄스 엑시머를 사용하여 양품의 칩들만 웨이퍼에서 스탬프로 픽업하는 단계에 대해서 설명되었으며, 네 번째 장에서는 스탬프로 픽업된 어레이들을 타겟 기판에 옮기는 요소 기술 개발에 대해서 기술하였다. 그리고 다섯 번째 장에서는 수평형 구조의 마이크로 발광 다이오드를 이용하여 불량 칩들을 양품의 칩들로 대체하는 리페어 단계에 대해서 설명되었다. 최종적으로 여섯 번째 장에서는 본 논문에서 제시된 마이크로 발광 다이오드 제작 및 전사 기술을 바탕으로 시제품 10 × 10 어레이를 제작하여 광학적 및 전기적 특성을 평가하고, 혹독한 굽힘 조건 하에서의 안정성을 검증하였다. 수직형 구조의 마이크로 발광 다이오드를 이용한 시제품 10 × 10 어레이는 반경 2 cm로 3,000 회 굽힘 실험 결과, 광학적 및 전기적 특성 변화가 1% 미만으로 매우 안정적인 결과를 얻었다. 리페어 단계가 포함된 수평형 구조의 마이크로 발광 다이오드를 이용한 시제품 10 × 10 어레이의 경우에는 좀 더 정확한 평가를 위해서 반경 조건에 따른 실험과 반경 2 cm로 10,000회 까지 실시간 굽힘 실험을 진행하였다. 그 결과, 반경에 따른 변화량은 광학적 및 전기적 특성 모두 1.2 %에 불과하였으며, 실시간 굽힘 실험 결과는 변화량이 0.001 V 미만이었다. 이런 결과로 볼 때, 본 논문에서 제시된 마이크로 발광 다이오드의 제작과 전사는 실제 유연한 디스플레이에 적용 가능하며 나아가 조명, 센서, 피부 디스플레이 등의 개발에 큰 도움이 될 것으로 예상된다.

Flexible, foldable, and stretchable quantum dot light-emitting diodes

김동찬 서울대학교 대학원 2021 국내박사

디스플레이는 사용자와 전자 장치 간을 연결하는 인터페이스로서 차세대 전자 장치의 핵심 구성 요소이다. 수십 년간의 기술 발전을 통해, 디스플레이 딱딱하고 큰 화면에서 보다 얇고 유연한 형태로 진화하였고, 이는 스마트하고 개인친화적인 디스플레이 어플리케이션으로 이어지게 되었다. 특히, 사용자와 디스플레이 간의 친밀도를 보다 높이기 위해 굽히기, 말기 및 접기 등과 같은 다양한 변형 모드에서 발광 성능을 유지할 수 있는 새로운 폼 팩터를 갖춘 디스플레이에 대한 연구 또한 활발히 진행되었다. 새로운 폼 팩터를 가진 이러한 디스플레이는 높은 변형성을 기반으로 가전, 옷, 사람의 피부 등 모든 굴곡진 곳에서 자유롭게 사용될 수 있어, 다양한 전자 어플리케이션을 위한 맞춤형 인터페이스를 제공 할 것으로 기대된다. 한편, 다양한 발광 물질/소자 중에서 양자점을 활용한 발광 다이오드는 우수한 특성들로 인해 차세대 유연 디스플레이의 기반 기술로 큰 주목을 받고 있다. 그러나 이전에 보고된 양자점 발광 다이오드의 폼 팩터는 아직 플렉서블 단계에 머물러 있어, 단순한 굽힘/말림 등 단조로운 변형을 보여주는데 그쳤다. 본 논문에서는, 초박형 두께, 삼차원 폴딩, 그리고 본질적 신축성 등을 비롯한 특이한 폼 팩터를 가진 양자점 발광 다이오드들의 제작을 통해, 기존 기술의 한계를 타파하고자 한다. 먼저, 초박형 폼 팩터 (~2.7마이크로미터 두께)와 우수한 투과율 (550 nm에서 90 %, 가시 범위에서 84 %)을 갖춘 투명한 양자점 발광 다이오드가 개발되었다. 뛰어난 특성을 가진 본 디바이스는, 새롭게 개발된 전자 수송층과 최적화된 양자점 구조의 조합을 기반으로 제작되었다. 새롭게 개발된 전자 수송층은, 2 nm 두께의 산화 알루미늄 덮개막이 올라간 산화 아연 나노 입자로 이루어져 있으며, 이는 양자점 층을 비롯한 활성 층들의 내구성을 향상시킴과 동시에 양자점에 전하 주입을 균형있게 조정하여 극적인 성능 향상을 이루어낼 수 있었다. 또한 매우 얇은 두께의 투명 발광 다이오드는 다양한 곡선 물체에 빈틈없이 부착되어, 사물 인터넷 을 비롯한 다양한 어플리케이션에 활용될 수 있음을 보여주었다. 두 번째로, 우리는 레이저 패터닝 방식을 사용하여 3D 폴더블 양자점 발광 다이오드를 제작하였다. 본 디바이스 제작의 핵심은 레이저 식각 기술과 은으로 구성된 식각 방지막을 사용한 선택적인 레이어의 제거로, 본 기술을 사용할 경우 여러 층으로 구성된 디바이스에서 선택한 레이어만 원하는 패턴으로 식각할 수 있다. 이러한 선택적 패터닝은 은과 알루미늄의 합금으로 이루어진 식각 방지막을 사용하여 더욱 세부적으로 조정할 수 있다. 이러한 기술이 적용된 폴더블 양자점 발광 다이오드는, 마치 종이와 같이, 매우 작은 굽힘 반경으로 날카로운 폴딩이 구현되었다. 이를 기반으로 2차원-3차원간 자유로운 변환이 가능한 폴더블 양자점 발광 다이오드 및 수동 매트릭스 타입의 디스플레이가 제작되었다. 세 번째로, 본질적으로 늘어나는 양자점 발광 다이오드의 개발을 위한 새로운 재료 및 디바이스 제작 방식을 보고하고자 한다. 이러한 양자점 발광 다이오드의 핵심 구성 요소는 나노 복합체를 기반으로 하는 신축성 발광층이다. 나노복합체의 조성을 최적화함으로서, 발광층이 늘어나는 동안에도 갈라짐 등이 발생하지 않게 되었으며, 이 과정에서 내부 양자점 사이의 입자 간 거리는 크게 변하지 않는 것을 확인하였다. 또한 나노 복합체 바닥의 고분자 영역은 양자점을 향한 효율적인 정공 수송 경로를 제공한다. 이를 기반으로, 엘라스토머의 절연 효과를 극복함으로써 고휘도 및 낮은 구동 전압과 같이 본질적으로 신축 가능한 양자점 발광 다이오드를 제작하였다. 주요어: 양자점 발광 다이오드, 플렉서블 디스플레이, 투명 디스플레이, 3차원 폴더블 디스플레이, 본질적으로 늘어나는 디스플레이 The display, as an interface between the user and the electronic devices, is a core component of the modern electronic system. Driven by the demands of delivering high-quality realistic images, the electroluminescence (EL) performance of displays, such as a color reproducibility, resolution of pixels, and luminance efficiency, have experienced a significant improvement for the decades. In the meantime, the form factor of displays has also evolved from bulky rigid screens to thin flexible forms, advancing to smart and individual forms of displays. To further enhance the intimacy of displays between users, tremendous research efforts have been devoted to develop displays with new form factors, which can sustain their optoelectronic performance under various deformation modes such as bending, rolling, and folding. Such displays with unconventional form factors are expected to make them available everywhere based on their high deformability, providing a customized interface for various electronic applications. Among various light-emitting devices, quantum dot LEDs (QLEDs) have attracted great attention as next-generation deformable displays, owing to their unique optoelectronic properties, high photo-/air-stability, and extremely thin active layers. However, the form factor of previously reported QLEDs still remain at the stage of flexible types, exhibiting a limited range of deformability of uniaxial bending. Here, we report three examples of quantum dot light-emitting diodes with unusual form factors of ultrathin thickness, foldability, and intrinsic stretchability, based on novel material engineering technique as well as device fabrication approaches. Firstly, transparent quantum dot light-emitting diodes (Tr-QLEDs) with ultrathin form factor (~2.7 μm thickness) and excellent transmittance (90% at 550 nm, 84% over visible range) have been developed. These superb characteristics are accomplished by novel electron transport layers (ETLs) and engineered quantum dots (QDs). The modified ETLs, ZnO nanoparticle assemblies with ultrathin alumina overlayers, dramatically enhance durability of active layers and balance carrier injection into QDs, which prevents non-radiative recombination processes. The ultrathin nature of Tr-QLEDs allows their conformal integration on various curved objects. Secondly, we report a 3D foldable quantum dot light-emitting diodes using laser-assisted patterning approach. The key step is vertically-selective laser patterning, by which only selected layers in the multi-layered device can be etched with a desired pattern. Such selective patterning could be tuned further using alloy-type etch-stop layers. The pre-programmed QLED exhibited a sharp folding with an extremely small bending radius. Thus, 2D-3D transformable QLEDs could be fabricated. Furthermore, we developed a 3D foldable passive matrix array of QLEDs, aiming for the 3D transformable QD display. Thirdly, we report novel material and device strategies for intrinsically-stretchable QLEDs. A key component for such a QLED is the stretchable light-emitting layer, based on a ternary nanocomposite of QDs, an elastomer, and a charge transport polymer (CTP). We found out that the nanocomposite becomes stretchable with an optimized composition while the inter-particle distance between embedded QDs show minimal changes up to an applied strain of 50 %. Furthermore, the CTP-rich region at the bottom of the nanocomposite serves as efficient hole transport pathways to QDs. As a result, high performance of the intrinsically-stretchable QLED, such as high luminance and low turn-on voltage, could be achieved by overcoming the insulating effect of the elastomer matrix. Keywords: quantum dot light-emitting diode, flexible display, transparent display, 3D foldable display, intrinsically-stretchable display

(A) study on fashion retail display and shopping behavior of consumers in Seoul

강아정 Graduate School, Yonsei University 2004 국내석사

오늘날 최근 패션 산업의 발달로 인하여 서울의 매장 디스플레이의 명품 의류 소비자의 쇼핑 행동에는 많은 변화가 있다. 백화점들은 소비자들, 특히 여성 소비자들이 무엇을 원하는지를 분석 하는데 관심을 기울여 급속도로 변화하는 사회의 경향을 잘 파악하여 이익을 본 선구자들이다. 명품 의류 소비자들은 무엇이 그들의 라이프 스타일에 적합한지에 관하여 민감하다. 높은 품질과 훌륭한 장인정신에 대하여 만족할 뿐 아니라 그들이 사회에 어떤 수준의 모습으로 비추어지는지에 대한 만족감을 명품을 통하여 얻기도 하고 이 소비 경향이 본인들의 라이프 스타일에 어울리는지에 대하여 민감하게 반응한다.오늘날의 명품의류 디스플레이는 더 이상 한 상품을 판매하는데 얽이지 않고 오히려 환상적인 라이프 스타일을 제공해 주려 한다. 그러므로 보다 더 기술적이고 신선한 디스플레이를 요구한다. 패션 디스플레이에 대한 연구는 없어서는 안될 중요한 판매 전략으로 자리잡았다. 본 연구에서 패션 디스플레이와 서울 소비자들의 쇼핑 행동 분석을 위하여 다음의 문제들이 제기되었다. 서울 명품의류매장 소비자들의 일반적인 특성은 무엇인가?서울에 있는 여러 백화점들 중 본 연구대상의 명품 매장들에는 어떤 디스플레이의 요소가 적용되었는가? 명품 매장을 이용하는 소비자들은 어떤 디스플레이 요소들에 대하여 만족하는가?소비자들이 매장을 재 방문하여 구입하는 이유는 무엇인가? 위 문제들의 답을 찾기 위하여 압구정과 삼성동 현대백화점, 강남과 반포점 신세계백화점, 롯데 소공점, 그리고 청담동 갤러리아 백화점에 매장이 있는 Giorgio Armani, Christian Dior, Salvatore Ferragamo, Burberry, Louis Vuitton, and Gucci 의 6개의 명품 매장을 조사했다.위의 6개의 백화점에서 설문 조사를 실시하였다. 90명의응답자중 서울에서 대다수의 명품 매장을 찾는 소비자들은20대의 음악을 하는 젊은 여성들이라는 결론이 나왔다. 각 백화점의 6개의 명품 매장들 중 롯대 소공점의 Louis Vuitton 가장 많은 수의 소비자들이 찾는 매장이었다. 이것으로 보아 소비자들은 높은 품질의 상품들에 좋은 반응을 보일 뿐만 아니라, 디스플레이 윈도우와 트렌드에 민감한 반응을 보인다고 할 수 있다. 또한, 롯데 소공점의 Louis Vuitton매장은 면세점안의 매장인 이유로 이 매장을 자주 이용하는 소비자들은 해외 여행을 많이 한다고도 볼 수 있다. 그러므로 소비자들은 타도시의 매장 디스플레이가 더 훌륭하다면 다른 곳에서 같은 물건을 구입할 수 있는 가능성이 많다고 결론 내릴 수 있다. 본 연구의 설문조사 결과 서울의 소비자들이 명품 매장을 찾는 궁극적인 이유는 판매하는 물건의 수준에 만족하기 때문이다. 그럼에도 불구하고 많은 소비자들은 매장의 디스플레이가 매장을 재 방문 하는 동기라고 설문에서 말했다. 본 연구는 서울의 명품 의류 매장을 찾는 소비자들의 일반적인 사항, 현재 서울에 있는 명품 매장들의 디스플레이 현황, 디스플레이 요소에 대한 소비자의 만족도, 매장 재방문의 이유와 명품 의류 소비자들의 소비성향과 라이프 스타일을 이해하는데 도움을 준다. 본 연구 자료는 점점 더 변화하는 패션 산업에서 매장 디스플레이를 더욱 혁신적이고 훌륭하게 발전 시킬 수 있는 중요한 자료이다. 이를 바탕으로 개선된 의류 매장들은 현존하는 소비자들과 새로운 손님이 될 수 있는 가능성을 가진 소비자들의 관심을 사게 될 것이다. Recent development of the fashion industry has brought changes in retail display and shopping behaviors of high-end consumers in Seoul. Department stores and high-end fashion brands are perhaps the first ones to focus on what consumers, especially women, of today want and profit from the rapidly changing society. Consumers today, who desire a better lifestyle, demand more specific things. They are particular of what suits their life style and find fulfillment through luxurious goods, not only for their high quality and craftsmanship, but also for their self- presentation to society. Today, high-end fashion display focuses on presenting a lifestyle as oppose to focusing on selling one item. Therefore, a more fresh and innovative way of display is needed. It is an area that should not be neglected by all means. In order to study fashion retail display and consumer’s behavior in Seoul, the following questions were asked. What are the general characteristics high-end fashion retail shoppers in Seoul? What is the display elements applied in selected stores at six different department stores in Seoul?What are the satisfying display elements to customers who shop at high-end retail stores?Why would the shopper return to a store and make a purchase? These questions were studied by investigating six high-end fashion brands such as Giorgio Armani, Christian Dior, Salvatore Ferragamo, Burberry, Louis Vuitton, and Gucci at six different department stores (Apgujung-dong Hyundai, Samseong-dong Hyundai, Chung-gu Shinsegae, Banpo-dong Shinsegae, Sogong-dong Lotte, and Chungdam-dong Galleria department store) that share a common ground of carrying all of the six selected brands. A survey was taken place at all six department stores with the help of 90 people participants. Results show that young women in their 20s, who are in the music industry are the dominant shoppers for high-end brands in Seoul. Among the six high-end stores selected, Louis Vuitton at Sogong-dong Lotte department store had the most visiting shoppers because of their elegant number of windows and frequent change in their display. Also, their sophisticated way of presenting merchandise in horizontal way attracts shoppers. By this, one can assume that these shoppers are highly aware of fashion trends and react well to window displays as well as high quality merchandise. Also, customers who shop at this store are frequent travelers. This means that they have more possibilities to shop abroad if the display is more attractive in a different setting. Survey results show that most customers shop at high-end retail stores for their high-quality merchandise. Display is an important reason for revisiting stores as well. This research has examined the socio-demographics of consumers, current display characteristics of each store, the level of satisfaction of consumers in Seoul regarding display, and their reasons for revisiting the store in the future, lifestyles and purchase patterns of high-end fashion retail consumers in Seoul. Results show that they react well to window displays and horizontal merchandise presentations. Therefore, development in more innovative and creative display techniques in windows and horizontal display fixtures and presentation techniques will be required for a more effective way of fashion retail display in Seoul. This material is crucial to improve display in a more innovative and sophisticated direction. Improved merchandise display will attract potential customers, and still satisfy existing loyal consumers.

(The) design of a display driver IC with a fast-settling column-driver architecture and a capacitive-touch-screen function

Kim, Hyoungrae Sungkyunkwan University 2022 국내박사

In this paper, three design techniques for implementing a display driver IC for flat panel display (FPD) have been presented, First, a high-speed column driver IC with an area-efficient high-slew-rate buffer amplifier is proposed for use in a large-sized, high-resolution thin film transistor-liquid crystal display (TFT-LCD) panel application. In the architecture, explicit isolation switches have been embedded into the buffer amplifier resulting in a fast-settling response. The amplifier also has a structure that adjusts the tail current of the input stage using a very compact adaptive biasing. The proposed column driver IC having the proposed buffer amplifier for driving a 55-inch 4K ultra-high-definition (UHD) TV panel was fabricated in a 0.18-μm 1.8-V low-voltage, 1.2-μm 9-V medium-voltage, and 1.6-μm 18-V high-voltage CMOS process. The performance evaluation results indicated that 90% and 99.9% falling settling times were improved from 1.947 µs to 0.710 µs (63.5% improvement) and 4.131 µs to 2.406 µs (41.7% improvement), respectively. They also indicated that the layout size of the proposed buffer amplifier was reduced from 5580 μm2 to 4402 μm2 (21.1% reduction). As the second technique, low-noise high-PSRR (power-supply rejection ratio) wide-input/output-voltage-range low drop-output (LDO) with left-half-plane (LHP) zero and cascode structure in the error amplifier, an enhanced wide-range-voltage buffer, and a power stage is proposed for low-power solution of battery-powered portable systems. The proposed LDO includes medium-voltage (MV) pMOS driver and power stage for wide output voltage ranges, LHP zero technique for pole-zero cancellation. It also includes a feedforward capacitor (FFC) and increased the aspect ratio of the cascode transistors in the error amplifier to reduce noises such as thermal noise and flicker noise, using LPF power supply and interdigitation of resistor-controlled switches to increase PSRR and voltage accuracy. A set of LDOs optimized for load currents of 150mA and 300mA were fabricated in a 0.13-μm 5.5-V CMOS process. The measurement results indicated that, on top of the advantages of low-noise, wide input-and-output voltage range, and low-dropout voltage, the proposed LDOs consume a quiescent current of less than 16μA with layout areas of 400 × 400 μm2 and 400 × 550 μm2. They also provide wide input (from 1.7 V to 5.5 V) and output (from 0.8V to 3.95V) voltage ranges with excellent current efficiency of higher than 99.95% even with extra functionalities. Finally, a display-driver IC embedding a capacitive-touch-screen controller is proposed, which occupies 16.25-mm2 area in 90-nm CMOS process and consumes additional 12-mW power while operating not only with single-touch gestures such as click, double click, and line drawing but also with dual-touch gesture such as zoom in-and-out function. The proposed IC that shows performance of 40-mS latency and 120-Hz reporting rate within 1-mm jitter was evaluated with 16.7M-color wQVGA active- matrix organic light-emitting diode (AMOLED) panel integrating an on-cell touch screen. 본 논문에서는 평판 디스플레이(FPD)용 디스플레이 드라이버 IC를 구현하기 위한 세가지 설계 기법을 제시하였다. 본 논문의 첫 번째 Section에서는 대형, 고해상도 TFT-LCD 패널 응용 분야에 사용하기 위해 적은 면적과 빠른 슬루율 버퍼 증폭기를 갖춘 고속 컬럼 드라이버 IC가 제안되었다. 제안된 아키텍처에서는 버퍼 출력 스위치가 버퍼 증폭기 내에 내장되어 빠른 안정화 응답 시간을 제공한다. 또한 버퍼 증폭기는 매우 컴팩트한 적응형 바이어싱을 사용하여 입력단의 테일 전류를 조정하는 구조를 가지고 있다. 55인치 4K 초고화질(UHD) TV 패널 구동을 위해 제안된 버퍼 증폭기를 갖는 컬럼 드라이버 IC는 0.18-μm 1.8-V 저전압 및 1.2-μm 9-V 중간전압 그리고 1.6-μm 18-V 고전압 CMOS 공정을 사용하여 제작되었다. 90% 및 99.9% 하강 안정화 응답 시간의 평가 결과가 각각 1.947µs에서 0.710µs (63.5% 향상) 및 4.131µs에서 2.406µs (41.7% 향상)로 개선된 것으로 나타났다. 또한 제안된 버퍼 증폭기의 레이아웃 크기가 기존 5580μm2에서 4402μm2 (21.1% 감소)로 줄어들었다. 본 논문의 두 번째 Section에서는 배터리로 구동되는 이동기기에 적합한 저비용의 전원관리를 위한 고이식성(高移植性)을 갖는 CMOS LDO 전압조정기 (電壓調整器)에 대해 소개한다. 에러 증폭기에 LHP(left-half-plane) 영점(zero) 및 캐스코드 구조를 갖고 저잡음 고PSRR(전원 제거비) 넓은 입/출력 전압 범위 및 부하 구동 전압 버퍼 그리고 전력 스테이지를 갖는 배터리 구동 휴대용 시스템의 저전력 솔루션을 위한 CMOS LDO가 제안되었다. 제안된 LDO는 중간 전압(medium-voltage) pMOS 드라이버와 넓은 출력 전압 범위를 위한 전력 스테이지, 극점-영점(pole-zero) 제거를 위한 LHP 영점 기술을 포함한다. 또한 피드포워드 커패시터(feedforward capacitor)를 포함하고 에러 증폭기의 캐스코드 트랜지스터의 종횡비를 증가시켜 열 잡음 및 깜박임 잡음과 같은 잡음을 줄이고 저주파 통과 필터(LPF)의 전원 공급 장치와 저항 제어 스위치의 상호 결합(interdigitation)을 사용하여 PSRR 및 전압 정확도를 높인다. 150mA 및 300mA의 부하 전류에 최적화된 LDO 세트는 0.13μm 5.5V CMOS 공정으로 제작되었습니다. 측정 결과에 따르면 제안된 LDO는 저잡음, 넓은 입출력 전압 범위, 낮은 드롭아웃(Dropout) 전압의 장점 외에도 400 × 400μm2 및 400 × 550μm2의 레이아웃 영역에서 16μA 미만의 대기 전류를 소비한다. 또한 제안된 LDO는 추가 기능들을 사용하더라도 99.95% 이상의 우수한 전류 효율로 넓은 입력(1.7V ~ 5.5V) 및 출력(0.8V ~ 3.95V) 전압 범위를 제공한다. 본 논문의 세 번째 Section에서는 터치스크린 컨트롤러를 내장한 디스플레이 드라이버 IC에 대해 소개한다. 제안하는 IC는 1.5V/5.5V 90-nm CMOS 공정으로 구현되어 16.25-mm2의 면적을 가진다. 또한 터치 컨트롤러 블록의 소비전력은 약 12-mW이다. 한 손가락으로 입력되는 제스처로는 클릭, 더블클릭, 그리고 선 그리기 등이 있으며, 두 손가락으로 입력되는 제스처로는 줌-인 또는 줌-아웃 등이 있다. 제안하는 IC는 1-mm 이내의 지터 특성을 가지며 40-ms의 응답 지연과 120-Hz의 응답 주기를 갖는다. 또한 본 IC의 디스플레이 드라이버는 모바일용 16.7백만 컬러 wQVGA AMOLED 패널을 구동한다. 특히 본 논문에서 제안하는 IC를 적용할 경우 저 가격화를 실현할 수 있는 온-셀 터치 스크린의 사용이 가능하다.

Study on image enhancement of depth-fused type multilayered 3D display system

백호길 경희대학교 대학원 2021 국내박사

투사형 디스플레이에 기반한 깊이융합형 다층 3차원 디스플레이 시스템의 구현과 함께 영상 개선을 위한 방법들이 제안됩니다. 연구의 주요 목표는 눈의 초점 신호를 만족시킬 수 있는 3차원 영상을 구현하는 것이며, 다층 3차원 디스플레이와 깊이융합 디스플레이에서 발생할 수 있는 문제점들을 해결하고 3차원 영상을 개선하기 위한 다양한 방법들이 제시되며 논의됩니다. 기존의 3차원 입체 디스플레이는 양안 시차만 사용하여 단일 고정 영상 평면에 한 쌍의 스테레오 영상을 표시하므로 수정체의 초점 조절 능력 및 망막에서 보이는 상의 흐림 정도와 같은 초점 신호들을 잘못 자극합니다. 결과적으로 잘못된 초점 신호는 사람에게 시각적 피로를 유발하며 일상생활에서의 사용을 제한합니다. 따라서 초점 신호를 만족시킬 수 있는 몇 가지 3차원 디스플레이 방법들이 고안되었습니다. 다층 3차원 디스플레이는 그중 하나이며, 여러 부분 영상들을 깊이 방향으로 배치하여 3차원 영상을 구현합니다. 다만, 다층 3차원 디스플레이에서 표시할 수 있는 깊이 단계는 시스템의 화면 층수로 제한됩니다. 즉, 화면 층 사이에 해당하는 깊이를 표현할 수 없어서 같은 부피 내에서 많은 깊이 단계를 제공하기 위해 화면의 층수를 늘려야 하는 단점이 있습니다. 깊이융합 디스플레이는 두 개의 부분 영상들을 깊이 방향으로 배치하고 두 부분 영상이 망막에서 잘 겹쳐서 하나의 영상으로 나타날 때 밝기 비율에 따라 깊이를 다르게 느끼는 깊이융합 효과로 3차원 영상을 구현합니다. 따라서 깊이융합 디스플레이는 이상적인 깊이융합 조건 아래에서는 화면의 층수보다 더 많은 깊이 단계를 표현할 수 있지만 두 개의 부분 영상들이 잘 겹쳐야 하는 깊이융합 조건으로 인해 깊이 범위와 시야각이 반비례하는 단점이 있습니다. 이 논문에서는 다층 3차원 디스플레이와 깊이융합 디스플레이 시스템을 결합하여 각 시스템의 단점을 해결하고 장점을 극대화합니다. 제안되는 시스템은 광량 변조 (intensity modulation) 또는 편광 변조 (polarization modulation)의 두 가지 독립적인 방법으로 깊이 정보를 변환하여 제공하고, 재구성하는 방식에 따라 화면과 비화면 형태로 구분됩니다. 초점 신호를 만족시키기 위해 각 깊이에 따른 부분 영상으로 구성된 다층 영상을 구현하고, 깊이융합 효과를 적용하여 다층 영상 평면의 부분 영상이 망막에서 중첩될 때 부분 영상들의 밝기 합으로 연속적인 깊이를 표현합니다. 연속적인 깊이를 제공하기 위해 부분 영상들의 밝기에는 적절하게 가중치가 부여됩니다. 깊이융합 효과가 적용된 다층 3차원 영상은 자연스러운 3차원 영상을 제공할 수 있지만, 부분 영상은 망막에서 일치해야 하며, 부분 영상이 잘 일치하지 않으면 단일 3차원 영상의 연속적인 부피가 아닌 별도의 부분 영상이 관찰됩니다. 이 깊이융합 조건은 구현하는 시스템의 관찰 특성을 극도로 제한합니다. 같은 부피 내에서 영상 평면의 수를 늘리면 재구성된 3차원 영상의 시야각이 향상될 수 있지만 요구되는 시스템의 복잡성도 증가합니다. 또한 다중 산란으로 인해 해상도 저하가 발생할 수 있으며, 시야각은 부분 영상들의 가장자리에서 발생하는 이음새와 균열과 같은 형태의 결함에 의해 제한될 수 있습니다. 따라서 영상 개선 및 관찰 특성을 향상하기 위한 비교적 간단한 몇 가지 광학적 접근 방법들이 제안되었으며, 각 접근 방식들은 주제별로 구분되었습니다. 광량 변조 방법은 디지털 마이크로 거울 장치 (digital micro-mirror device)를 사용하여 깊이 정보에 따라 원본 영상의 각 픽셀의 반사 시간을 제어하여 부분 영상을 표시합니다. 따라서 사용하는 디지털 마이크로 거울 장치의 성능에 따라 비디오 프레임 저하 또는 원본 비디오 소스와의 간섭이 발생할 수 있습니다. 또한, 편광 특성이 있는 부분은 필요하지 않으며, 부분 영상의 밝기를 픽셀 단위로보다 정밀하게 제어할 수 있는 대신, 각 계층의 경계에 해당하는 이음새와 균열과 같은 형태의 결함들이 나타날 수 있습니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 구멍 채우기 기법을 적용한 하위 깊이 지도 생성 연산을 제안합니다. 편광 변조 방법은 액정 공간 광 변조기 (liquid-crystal spatial light modulator)를 사용하며 깊이 정보를 원본 영상의 각 픽셀의 편광 상태로 부호화하여 전송합니다. 따라서 깊이 정보의 편광 부호화 과정에서 공간 해상도나 비디오 프레임의 저하가 발생하지 않습니다. 깊이 정보가 편광 부호화된 영상은 주어진 편광 상태에 따라 설계된 위치에서 부분 영상으로 선택적 출력이 되어야 하므로 시스템의 복호화 부분에는 편광 특성을 갖는 구성 요소가 요구되며 화면의 여러 층에서 발생할 수 있는 다중 산란 문제를 해결하기 위해, 시간이 지남에 따라 공간에 차례대로 위치하며 잔상 효과로 부피를 제공하는 바퀴 화면 형태 시스템과 복굴절 렌즈 세트를 이용한 비화면 형태 시스템을 제안합니다. 이 논문의 각 주제에서는 제안한 방법의 이론적 배경을 설명하고 실험을 통해 아이디어의 타당성을 보여줍니다. 또한, 몇 가지 문제에 대한 간략한 논의 후 결론을 내립니다. In this dissertation, several optical approaches for implementing multilayered three-dimensional (3D) displays by applying a depth-fused (DF) technique based on a projection display are proposed. The main goal is to realize 3D images that can satisfy the focal cues of the eye, and various methods are presented to resolve artifacts, discontinuous depths, and multi-scattering in multilayered 3D displays. The viewing angle under DF conditions is also discussed. Conventional stereoscopic 3D displays show a pair of stereo images on a single fixed image plane using only binocular parallax, thus they incorrectly stimulate focal cues, such as accommodation and retinal blur. Incorrect focal cues cause visual fatigue, hindering the use of conventional stereoscopic 3D displays in everyday life. Therefore, several 3D display methods have been devised to satisfy the focal cues correctly. The multilayered 3D display is one of them, and it implements a 3D image by arranging several partial images in the direction of the depth. However, in the multilayered 3D display, the depth level that can be displayed is limited to the number of layers in the system. Thus, the number of layers should be increased to provide several depth steps within the same volume, as the corresponding depth between layers cannot be expressed. The DF display arranges two partial images in the depth direction and realizes a 3D image with a DF effect that senses different depths depending on the brightness ratio of the two partial images when the two partial images adequately overlap in the eyeball and appear as one image. Thus, the DF display can express more depth levels than the number of layers under the ideal DF condition. However, the depth range and viewing angle are inversely proportional to each other due to the DF condition that two partial images must exhibit adequate overlap and limit the viewing angle. In this dissertation, the multilayered 3D and DF display systems are combined to solve their corresponding shortcomings and maximize their advantages. To satisfy focal cues, the proposed system implements multilayered images composed of several partial images according to each depth and applies the DF technique to represent the continuous depth as the summation of intensities of partial images when the partial images in multiple image planes overlap on the retina. The intensities are appropriately weighted to add up to represent the continuous depth. The multilayered 3D images with the DF effect can provide natural 3D images, but unless partial images must exhibit good overlap on the retina, separate partial images are observed rather than continuous volumes of single 3D images. This DF condition greatly limits the viewing characteristics of the system. Increasing the number of image planes within the same volume can improve increasing the viewing angle of the reconstructed 3D image, but it also increases the required complexity of the system. In addition, resolution degradation may occur due to multiple scattering, and the viewing angle may be limited by artifacts such as occlusion and disocclusion regions. Implementation of the system is mainly carried out by two independent methods: the intensity modulation (IM) and the polarization modulation (PM) methods. Relatively simple methods are suggested to solve artifacts, discontinuous depths, and multi-scattering problems depending on the implementation methods. The IM uses a digital micro-mirror device (DMD) to control the reflection timing of each pixel of the original image according to the depth information to display partial images. Therefore, depending on the performance of the DMD used, video frame degradation or interference with the original video source may occur. In addition, instead of being able to control the intensity of the partial image more precisely on a pixel-by-pixel basis, occlusion and disocclusion regions may appear in the form of seams and cracks that are an artificial effect between the boundary regions of each layer. To solve this problem, a sub-depth map generation algorithm applying the hole-filling technique is proposed. In contrast to the IM, the PM uses a liquid-crystal spatial light modulator (LC-SLM). The depth information is encoded and transmitted in the polarization state of each pixel in the red-green-blue (RGB) image such that there is no degradation of spatial resolution or video frames in the depth encoding process. As the polarization-encoded image must be selectively output as partial images at a position designed according to a given polarization state, a component having polarization characteristics is required in the decoding part of the system. Moreover, to solve the multiple scattering problem that can occur in several layers of the screen, a wheel screen type system sequentially located in space over time with the afterimage effect and a set of birefringent lenses to implement a screen-free type system is proposed. Each chapter of this dissertation explains the theoretical background of the proposed method and shows the validity of the idea through experiments. Conclusions are provided after a brief discussion of some issues.

Study about depth location in multi-layer 3D display

백호길 경희대학교 대학원 2014 국내석사

In this paper, we analyze expressed depth location of images in multi-layer 3D display. For this, we explain our active type and passive type of lamina 3D display and try various experiments on the expression of depth by using the two types of lamina 3D display. Based on the actual experimental conditions, the expressed depth of images is also calculated and simulated by mathematically complicated formulas. To verify the validity of our simulation, we compare the experimental results and simulation results. Through simulation and actual experiment, the feasibility of similarity is confirmed. As a result, our mathematically complicated formulas and simulation are expected to help for image analysis in multi-layer 3D displays. 본 논문은 멀티레이어 타입의 3차원 디스플레이에서 나타나는 영상의 깊이 표현에 대하여 분석을 하였다. 이를 위해, 멀티레이어 타입의 볼륨메트릭 3차원 디스플레이의 일종인 패시브 타입과 액티브 타입의 라미나 디스플레이들에 대하여 설명하고 두 종류의 라미나 디스플레이를 이용하여 영상의 깊이 표현에 대한 실험을 하였다. 실험 조건들을 바탕으로 수식적으로 영상의 깊이 표현에 대해 계산하고 시뮬레이션을 하였다. 실험의 결과와 시뮬레이션의 결과를 비교하여 분석을 하였다. 비교 분석 결과, 실제 실험과의 유사성을 통하여 시뮬레이션의 타당성을 확인하였다. 본 논문에서 제안된 시뮬레이션은 멀티레이어 타입의 3차원 디스플레이에서의 깊이 표현에 대한 분석이 가능하다는 것을 실제와 유사하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 이를 이러한 시뮬레이션을 이용할 경우 다른 종류의 멀티레이어 3차원 디스플레이에서의 영상의 깊이 표현 분석에도 사용할 수 있음을 제안하고, 그에 대한 분석방법 및 결과를 작성하였다.

Display design이 소비심리에 미치는 영향 : 女大生의 소비심리를 中心으로

김경훈 漢陽大學校 大學院 1984 국내석사

Study of improved visual characteristics of volumetric three-dimensional display

김현호 경희대학교 대학원 2021 국내석사

In this dissertation, propose a method for realizing a multi-layered three-dimensional display in the form of projections by devising a method for recognizing the depth of human eyes. The purpose of this study is to implement a three-dimensional display of a large screen with better characteristics in existing multi-layer display systems. The conventional 2D display lacks much information about the depth that can be provided in the image. To provide this information, multilayer three-dimensional display system among Volumetric three-dimensional display systems is needed. Advantage of this system is that it requires relatively little data in expressing depth compared to other three- dimensional displays. This means that 3D images can be implemented quickly and data obtained in real time can be directly reflected in the 3D display. In addition to a conducted experiment, in order to correct the image by changing the structure of the software image and the hardware, depth fusion theory was used to solve the problems. Discontinuity of the image and the angle of view constraints caused by the display implementation, not just the simple implementation of the three-dimensional display would be an example. In this dissertation, we have studied the visual characteristics of the images formed by implementing the multi-layer display and discussed in depth what can be done through this experiment. 본 논문은 사람 눈의 깊이를 인식하는 방법을 고안하여 프로젝션 형태의 다층 3차원 디스플레이를 구현하는 방법을 제안한다. 본 연구의 목적은 기존의 다층 3차원 디스플레이 시스템에서 영상의 시각적 특성을 향상 한 가진 대형 화면의 3차원 디스플레이를 구현하는 것이다. 기존의 2D 디스플레이에 존재하지 않는 깊이에 대한 정보를 볼류메트릭 3차원 디스플레이 시스템 중 하나인 프로젝션 형태의 다층 3차원 디스플레이 시스템을 사용하였고, 구현되는 영상의 특성을 개선하는 연구를 진행하였다. 본 시스템의 장점은 다른 3차원 디스플레이와 비교하여 깊이의 표현에 상대적으로 적은 데이터가 필요하다는 것으로, 3D 영상을 신속하게 구현가능 하다는 이점이 있다. 영상의 시각적 특성을 향상하는 실험은 소프트웨어 보정와 하드웨어의 구조를 변경하여 진행되었다. 소프트웨어를 통한 영상 보정은 Depth-fusing 이론을 적용하였다. 또한 하드웨어 보정은 스페이서의 간격과 디스플레이의 구조 변경을 통해 수행하였다. 이를 통해 단순한 3차원 디스플레이 구현 만이 아니라 이미지의 불연속성 및 시야각의 제약을 해결하였음을 확인하였다. 본 논문은 다층 디스플레이를 구현하여 형성된 영상의 시각적 특성을 연구하였으며, 그에 대한 실험 방법 및 결과를 작성하였다.