KR101704944B1 - 광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이 - Google Patents

광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이 Download PDF

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Abstract

광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이가 제공된다. 광학 요소는 입사광의 일부를 필터링시키기 적합하고, 상기 일부는 제 1 파장 범위를 가지는 것인 광 필터 물질층; 및 제 2 파장 범위를 가지는 광을 방출하거나 또는 광을 방출하지 않도록 제어되기 적합한 발광 물질층을 포함하고, 상기 제 1 파장 범위는 실질적으로 상기 제 2 파장 범위와 일치한다.

Description

광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이{OPTICAL COMPONENT, GLASS AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본원은 2012년 12월 17일자로 출원되고, 발명의 명칭이 "광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이(OPTICAL COMPONENT, GLASS AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY)" 이며, 전체 개시가 이하 참조에 의해 통합되는 중국 특허출원 제 201220700652.2호에 대하여 우선권을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 광학 물질 분야에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 광학 요소, 유리 및 액정 디스플레이에 관한 것이다.
기술의 발달과 함께, 다양한 종류의 광학 제품과 전자 제품들이 시장에 나오고 있고, 계속적으로 삶의 질을 개선한다. 예를 들면, 유색 유리는 빛을 차단하고, 사생활을 보호하는 기능을 제공한다. 또 다른 예로서, 적층된 액정 층을 갖는 유색의 프라이버시 유리의 종류가 존재한다. 사생활 보호가 요구되는 경우, 적층된 액정 층에 어떠한 전압도 인가되지 않아야 하며, 액정 분자들은 자유롭게 지향될 수 있고, 프라이버시 유리는 불투명하거나, 반투명하거나 또는 유색이다. 사생활 보호가 요구되지 않는 경우, 적층된 액정 층에 전압이 인가되어야 하며, 액정 분자들은 전기장의 방향으로 지향되는 광학적 축을 가질 수 있다. 그리고 프라이버시 유리는 투명하고 유색이다.
일반적으로, 이러한 유색 제품의 색깔은 소비자의 의사에 따라 제거될 수 없다. 예를 들면, 유색 프라이버시 유리가 투명해지는 경우, 유색 프라이버시 유리는 여전히 채색된다. 그러나 경우에 따라, 소비자는 유색 프라이버시 유리의 색깔이 제거되는 것을 원할 수 있다. 예를 들어, 소비자는 유색 프라이버시 유리 또는 유색의 차량 유리가 일시적으로 무색이거나 투명해지는 것을 바랄 수 있다.
하나의 양상에 있어서, 입사광의 일부를 필터링하도록 구성되고, 상기 일부는 제 1 파장 범위를 가지는, 광 필터 물질층; 및 제 2 파장 범위를 가지는 광을 방출하거나 또는 광을 방출하지 않도록 제어되도록 구성되는, 발광 물질층을 포함하는 광학 요소에 있어서, 제 1 파장 범위는 실질적으로 제 2 파장 범위와 일치하는 것을 특징으로 하는 광학 요소를 제공한다.
따라서, 발광 물질층이 빛을 방출하는 경우, 방출광은 광 필터 물질층에 의해 필터링된 빛을 실질적으로 보충한다. 즉, 광학 요소를 통하여 관통하는 빛은 실질적으로 백색이다.
몇몇의 실시예에서, 발광 물질은 전기 발광 물질일 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 발광 물질층은 발광 물질의 열(array)을 포함할 수 있다.
다른 양상에 있어서, 본 개시에서 제공되는 투명 기판과 광학 요소를 포함하는 유리에 있어서, 광 필터 물질층 및 발광 물질층은 투명 기판 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 유리가 제공된다.
따라서, 발광 물질층이 빛을 방출하는 경우, 방출광은 광 필터 물질층에 의해 필터링된 빛을 실질적으로 보충한다. 즉, 유리는 실질적으로 무색이거나 투명하다. 발광 물질층이 빛을 방출하지 않는 경우, 광 필터 물질층은 입사광의 일부를 필터링하고, 유리는 유색이다.
몇몇의 실시예에서, 유리가 전기 발광 물질층을 가지는 광학 요소를 포함하는 경우, 유리는 제 1 투명 전도 기판 및 제 2 투명 전도 기판을 더 포함한다. 전기 발광 물질은 제 1 투명 전도 기판 및 제 2 투명 전도 기판 사이에 위치될 수 있고, 광 필터 물질층은 제 1 투명 전도 기판 및/또는 제 2 투명 전도 기판 위에 위치될 수 있다. 전기 발광 물질층이 빛을 방출하는 것이 요구되는 경우, 전압은 제 1 투명 전도 기판 및 제 2 투명 전도 기판 사이에 인가된다.
몇몇의 실시예에서, 유리는 제 3 투명 전도 기판 및 액정 물질층을 더 포함할 수 있다. 제 3 투명 전도 기판은, 제 1 투명 전도 기판의 반대측에 제 2 투명 전도 기판 가까이에 위치될 수 있다. 액정 물질층은 제 2 투명 전도 기판 및 제 3 투명 전도 기판 사이에 위치될 수 있다. 광 필터 물질층은 제 1 투명 전도 기판 및/또는 제 3 투명 전도 기판 위에 위치될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 유리는 프라이버시 유리일 수 있다. 사생활 보호 유리가 요구되지 않는 경우, 전압은 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판 사이에 인가될 수 있고, 전기 발광 물질은 제 1 파장 범위를 가지고 광 필터 물질층에 의해 필터링된 입사광의 일부를 보충하는 제 2 파장 범위를 가지는 빛을 방출할 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 투명 전도 기판들은 인듐 주석 산화물층을 포함하는 유기 유리이거나 무기 유리일 수 있다.
다른 양상에 있어서, 본 개시에서 제공되는 광학 요소를 포함하는 액정 디스플레이가 제공된다.
이상 본 개시의 특징에 대하여 다소 광범위하게 약술하였다. 이하에서는, 본 개시의 부가적인 특징들이 기술될 것이고, 위 특징들은 본 개시의 특허청구범위의 대상을 형성한다. 본원에 개시된 고안 또는 구체적인 실시예는 본 개시와 동일한 목적을 수행하기 위한 그 밖의 구성 또는 공정의 설계변경을 기초로 하여, 통상의 기술자에 의해 용이하게 활용되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한, 이러한 균등 해석은 통상의 기술자에 의해 본 발명의 기술적 사상 또는 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 이루어져야 할 것이다.
본 개시와, 본 개시에 따른 장점의 완전한 이해를 위해, 첨부한 도면과 연계되는 후술할 내용을 참조로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 요소의 횡단면을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유리의 횡단면을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유리의 횡단면을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 유리의 두 상태를 설명하는 도면이다.
서로 다른 도면에서 대응하는 부호 및 기호는, 달리 언급하지 않는 경우 대응하는 부분을 가리킨다. 도면은 본 개시의 실시예의 관련 부분을 명확하게 설명하기 위해 도시되었고, 반드시 일정한 축적으로 도시된 것은 아니다. 일정한 실시예를 보다 명확하게 설명하기 위해, 도면부호 뒤에 동일한 구성, 재료, 공정 단계의 변형을 가리키는 글자가 뒤따를 수 있다.
아래에서는 실시예들의 제조와 이용이 상세하게 논의된다. 논의되는 구체적인 실시예들은 단지 예시적이고, 본 개시의 기술적 범위를 한정하지 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 요소의 횡단면을 도시하는 도면이다. 광학 요소(100)는 광 필터 물질층(120) 및 발광 물질층(140)을 포함한다. 광 필터 물질층(120)은 입사광의 일부를 필터링시키기 적합한데, 이 일부는 제 1 파장 범위를 가진다. 발광 물질층(140)은 제 2 파장 범위를 가지는 빛을 방출하기에 적합하다. 제 1 파장 범위는 제 2 파장 범위와 실질적으로 일치한다.
예를 들면, 입사광이 자연광인 경우, 광 필터 물질층(120)은 약 435㎚ 내지 약 480㎚의 파장 범위를 가지는 입사광의 청색광 부분을 필터링시킬 수 있고, 발광 물질층(140)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚의 파장 범위를 가지거나 또는 약 420㎚ 내지 490㎚의 파장 범위를 가지는 빛을 방출할 수 있다.
제 1 파장 범위가 "실질적으로" 제 2 파장 범위와 일치한다는 것은 일치된 부분이 제 1 파장 범위 또는 제 2 파장 범위의 90 퍼센트, 80 퍼센트 또는 70 퍼센트의 범위를 가진다는 것을 의미한다. 따라서, 제 1 파장 범위를 가지는 입사광의 일부가 광 필터 물질층(120)에 의해 필터링된 후, 남아있는 입사광은 발광 물질층(140)에 의해 방출되는 제 2 파장 범위를 가지는 빛과 혼합되고, 얻어진 빛은 입사광과 실질적으로 동일한 색깔을 가질 수 있다. 예를 들면, 입사광이 자연광인 경우, 광 필터 물질층(120)은 약 435㎚ 내지 약 480㎚ 의 파장 범위를 가지는 입사광의 일부를 필터링시킨다. 만약 발광 물질층(140)이 빛을 방출하지 않는 경우, 광학 요소(100)를 통해 관통하는 빛은 황색일 수 있다. 만약 광학 물질층(140)이 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 의 파장 범위를 가지는 빛을 방출하는 경우, 광학 요소(100)를 통해 관통하는 빛은 백색일 수 있다.
그러므로, 광학 요소(100)가 제공되는 제품(예컨대, 광학 제품, 전자 제품 및 광전자 제품)은 소비자가 자신의 의사로 유색 또는 무색으로 제품을 설정하는 것을 가능하게 한다.
이하에서는, 본 개시의 실시예에서 제공되는 광학 요소(100)를 이에 따른 응용과 연계하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 유리의 횡단면을 개략적으로 설명하는 도면이다. 유리(200)는 제 1 투명 전도 기판(220), 제 2 투명 전도 기판(240) 및 광학 요소(100)를 포함할 수 있다. 광학 요소(100)의 발광 물질층(140)은 전기 발광 물질(electroluminescent material)을 포함하고, 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판 사이에 위치된다. 광학 요소(100)의 광 필터 물질층(120)은 제 2 투명 전도 기판(240) 위에 위치된다.
실제적으로, 만약 유리(200)를 통해 관통하는 빛이 유색인 것이 요구되는 경우, 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가될 필요가 없다. 만약 유리(200)를 통하여 관통하는 빛이 백색인 것이 요구되는 경우, 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가되는 것이 필요하므로, 전기 발광 물질층(140)은 제 2 파장 범위를 가지는 빛을 방출하기 위해 전기장에 의해 여기 상태가 될 수 있고, 이에 따라, 제 1 파장 범위를 가지고 있지만, 광 필터 물질층(120)에 의해 필터링된 빛을 보충하게 된다.
몇몇의 실시예에서, 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판은 전도층을 포함하는 무기 유리이거나 유기 유리일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 전도층은 인듐 주석 산화물(ITO), 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO), 티타늄, 텅스텐 및 알루미늄의 복합층 또는 전도성 고분자일 수 있다.
광 필터 물질층(120)은 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있고, 임의의 적합한 형상을 취할 수 있음이 이해되어야 한다. 일부 실시예에서, 광 필터 물질층(120)은, 광학 필터 또는 제 2 투명 전도 기판(240)에 부착된 광학 필터 코팅, 또는 유리의 제조 공정에서 더해지는 화학 물질일 수 있으며, 슬라이스 또는 필름의 형태로 한정되어서는 안된다.
또한, 전기 발광 물질층(140)은 임의의 적합한 물질을 포함하거나, 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들면, 전기 발광 물질층(140)은 ITO층을 갖는 유리 위에서 스퍼터 적층(sputter deposition)에 의해 형성된 망간 도핑된 황화아연(Mn-doped ZnS)층일 수 있다.
유리(200)는 다양한 응용에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 물질층(140)이 빛을 방출하지 않는 경우 유리(200)는 황갈색인데, 이는 섬광과 염열을 차단하기에 적절하다. 만약 충분한 빛이 요구되는 경우, 발광 물질층(140)은 빛을 방출하도록 제어될 수 있다. 구체적으로, 발광 물질층(140)이 빛을 방출할 수 있게 하기 위해, 제 1 투명 전도 기판과 제 2 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가될 수 있고, 이에 따라 유리(200)는 실질적으로 무색이거나 투명하다. 유리(200)는 건물 정면, 차량 유리, 장식 유리 등에 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 유리의 횡단면을 도시하는 도면이다. 도 2의 유리(200)와 비교하면, 도 3에서 보여지는 유리(300)는 제 3 투명 전도 기판(360)과 액정 물질층(380)을 더 포함한다. 액정 물질층(380)은 제 2 투명 전도 기판(240)과 제 3 투명 전도 기판(360) 사이에 위치된다.
유리(200)의 다른 기능과 이점으로서, 유리(300)는 사생활 보호 기능을 더 제공할 수 있다.
도 4(a)를 참조하면, 제 2 투명 전도 기판과 제 3 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정 물질층(380)의 액정 분자들은 자유롭게 지향되고, 액정 물질층(380)을 관통하는 빛은 강하게 산란된다. 그 결과, 유리(300)는 반투명해지거나 실질적으로 불투명해지고, 사생활 보호 기능을 제공한다. 도 4(b)를 참조하면, 사생활 보호가 요구되지 않는 경우, 제 2 투명 전도 기판과 제 3 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가될 수 있고, 액정 물질층(380)의 액정 분자들은 전기장의 방향으로 지향되는 광학적 축을 가질 수 있고, 따라서 유리(300)는 투명해진다.
상기로부터, 광학 요소(100)를 갖는 유리(300)는 다음과 같은 특징을 지닌다. 사생활 보호가 요구되는 경우, 유리(300)는 반투명하거나 실질적으로 불투명하고, 유색이다. 사생활 보호가 요구되지 않는 경우, 유리(300)는 무색이고 투명할 수 있다.
하나의 양상에서, 광학 요소(100)를 포함하는 액정 디스플레이가 제공된다. 액정 디스플레이는 반사적이거나 투과적(transmissive)이거나 또는 반투과적(transflective)일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 액정 디스플레이는 전자책 단말기(E-book reader)일 수 있다. 광학 요소(100)의 발광 물질층(140)은 광을 방출하거나 또는 방출하지 않도록 제어될 수 있기 때문에, 전자책 단말기의 바탕색은 사용자에 의해 녹색 또는 백색으로 제어될 수 있다.
전기 발광 물질을 가지는 발광 물질층(140)은 상기 설명의 예로서 채용되었지만, 발광 물질층(140)의 물질은 전기 발광 물질로 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 발광 물질층(140)은 일정한 조건에 의해 여기 상태가 되면 광을 방출할 수 있는 임의의 물질로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 발광 물질층(140)은 광 루미네선스(photoluminescent) 물질을 포함할 수 있다. 광학 요소(100)가 유리에서 사용된다고 가정하면, 광 가이드 플레이트는 유리의 발광 물질층(140)과 가까이 배치될 수 있고 발광 다이오드(LED)는 여기(excitation) 광원으로 이용될 수 있다. 발광 물질층(140)이 빛을 방출하는 것이 요구되는 경우, LED는 점등될 수 있고, 광 가이드 플레이트는 광을 가이드하고 광 루미네선스 물질은 광을 방출하도록 여기 상태가 될 수 있다.
게다가, 발광 물질층(140)은 연속적인 층(layer) 또는 열(array)인 것으로 이해되어야할 것이다. 발광 물질층(140)이 열(array)인 경우, 사용자에 의해 유리 또는 디스플레이 장치 위에 표시될 패턴이 선택될 수 있다.
또한, 해당 기술 분야에 속하는 통상의 기술자는 본 개시의 기술적 범위 안에서 물질과 방법은 다양하게 수정 또는 변경될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 또한, 본 개시는 실시예에서 설명하기 위해 사용되는 구체적 맥락 이외의 다수의 적용 가능하고 창의적인 개념을 제공하는 것으로 이해된다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 이러한 공정, 장치, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 또는 단계의 구성과 같은 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 입사광의 일부를 필터링하도록 구성되고, 상기 일부는 제 1 파장 범위를 가지는 것인 광 필터 물질층; 및
    상기 광 필터 물질층에 의해 필터링되는 상기 제 1 파장 범위를 갖는 광을 보충하기 위하여 제 2 파장 범위를 가지는 광을 방출하거나, 또는 광을 방출하지 않도록 제어되도록 구성되는 발광 물질층을 포함하는 광학 요소로서,
    상기 제 1 파장 범위의 적어도 70%는 상기 제 2 파장 범위와 일치하는 것인 광학 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 물질은 전기 발광 물질인 것인 광학 요소.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 물질층은 발광 물질의 열을 포함하는 것인 광학 요소.
  4. 투명 기판과 광학 요소를 포함하는 유리로서,
    상기 광학 요소는,
    입사광의 일부를 필터링시키도록 구성되고, 상기 일부는 제 1 파장 범위를 가지는 것인 광 필터 물질층; 및
    상기 광 필터 물질층에 의해 필터링되는 상기 제 1 파장 범위를 갖는 광을 보충하기 위하여 제 2 파장 범위를 가지는 광을 방출하거나, 또는 광을 방출하지 않도록 제어되도록 구성되는 발광 물질층을 포함하며,
    상기 제 1 파장 범위의 적어도 70%는 상기 제 2 파장 범위와 일치하고, 상기 광 필터 물질층과 발광 물질층은 상기 투명 기판 위에 위치되는 것인 유리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광 물질은 전기 발광 물질인 것인 유리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발광 물질층은 발광 물질의 열을 포함하는 것인 유리.
  7. 제5항에 있어서,
    제 1 투명 전도 기판; 및
    제 2 투명 전도 기판을 더 포함하고,
    상기 전기 발광 물질은 상기 제 1 투명 전도 기판과 상기 제 2 투명 전도 기판 사이에 위치되고, 상기 광 필터 물질층은 상기 제 1 투명 전도 기판 및 상기 제 2 투명 전도 기판 중 적어도 하나 위에 위치되는 것인 유리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 투명 전도 기판에 대향하는 상기 제 2 투명 전도 기판 측에 위치되는 제 3 투명 전도 기판; 및
    상기 제 2 투명 전도 기판과 상기 제 3 투명 전도 기판 사이에 위치되는 액정 물질층을 더 포함하고,
    상기 광 필터 물질층은 상기 제 1 투명 전도 기판 및 상기 제 3 투명 전도 기판 중 적어도 하나 위에 위치되는 것인 유리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유리는 프라이버시 유리이고,
    사생활 보호 기능이 요구되지 않는 경우, 상기 제 1 투명 전도 기판과 상기 제 2 투명 전도 기판 사이에 전압이 인가되고, 상기 전기 발광 물질은 상기 제 2 파장 범위를 가지는 빛을 방출하여 제 1 파장 범위를 가지나 광 필터 물질층에 의해 필터링되는 입사광의 상기 일부를 보충하는 것인 유리.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 투명 전도 기판은 인듐 주석 산화물층을 포함하는 무기 유리 또는 유기 유리를 포함하는 것인 유리.
  11. 광학 요소를 포함하는 액정 디스플레이로서,
    상기 광학 요소는,
    입사광의 일부를 필터링하도록 구성되고, 상기 일부는 제 1 파장 범위를 가지는 것인 광 필터 물질층; 및
    상기 광 필터 물질층에 의해 필터링되는 상기 제 1 파장 범위를 갖는 광을 보충하기 위하여 제 2 파장 범위를 가지는 광을 방출하거나, 또는 광을 방출하지 않도록 제어되도록 구성되는 발광 물질층을 포함하고,
    상기 제 1 파장 범위의 적어도 70%는 상기 제 2 파장 범위와 일치하는 것인 액정 디스플레이.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광 물질은 전기 발광 물질인 것인 액정 디스플레이.
  13. 제11항에 있어서, 상기 발광 물질층은 발광 물질의 열을 포함하는 것인 액정 디스플레이.
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