KR20060103435A - 내장형 디스플레이를 구비한 거울 - Google Patents

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리팻 에이 엠 히크멧
잔 비 에이 엠 호슨
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이용으로 동시에 사용될 수 있는 거울 디스플레이 디바이스(1)는 디스플레이 디바이스가 사용 중에 제 1(원형) 편광을 갖는 편광을 갖는 편광을 갖는 편광을 갖는 플레이(5)에 기초하고, 이때 스위칭 가능한 편광 거울(2)이 디스플레이 디바이스(1)의 전면에 위치한다. 이런 거울 디스플레이 디바이스의 반사도는 디스플레이 디바이스와 편광 거울 사이에 제 2 스위칭 가능한 (원형) 편광기(11)를 제공함으로써 향상된다.

Description

내장형 디스플레이를 구비한 거울{MIRROR WITH BUILT-IN DISPLAY}
본 발명은 시청면에 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 제 1면을 가진 시청용 편광 거울에 관한 것이고, 이 거울은 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 비-시청면에 디스플레이 디바이스를 구비하고, 사용 중에 이러한 디스플레이 디바이스는 제 2종류의 편광을 갖는 광을 제공하고, 이러한 편광 거울은 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 상기 2가지의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에서 스위칭 가능하다.
본 출원에서 "시청용 거울" 또는 "디스플레이 거울"은 거울을 말하고, 이 거울을 통해 사람의 눈 {또는 (적외선) 카메라 렌즈 같은 인공 눈}은 외부 세계의 반사된 부분을 본다. 예로서 욕실 거울, 탈의실의 전신 거울 또는 거울 달린 방같은 큰 거울로 생각할 수 있다. 다른 예는 트럭 또는 화장대 거울을 위한 외부 거울 같은 중간 크기의 거울이다.
"제 1종류의 편광을 갖는 반사하는 제 1편을 가진"에 의해서, 거울면은 편광면으로서 작용한다는 것을 의미한다. 사용중 일 때, 편광면에 입사한 광중 임의의 범위의 파장 내의 광은 2가지 구성 성분으로 분할되는데, 한 성분은 편광면에 의해 반사되고 다른 성분은 편광면을 통과한다. 일반적으로 가장 알려진 것은 선형으로 편광되고, 편광의 반향에 수직인 2가지의 구성 성분으로 광을 분리하는 것이다. 이런 구체적인 적용에서 광은 일반적으로 오른쪽 방향과 왼쪽 방향 원형 편광으로 분리되기로 되어있지만 본 발명은 선형으로 편광되고, 편광의 방향에 수직으로 분리되는 광에 동일하게 적용할 수 있다.
원형 편광에 기반한 예시의 디스플레이는 제 2종류의 원형 편광의 광을 제공하게 되며, 이러한 디스플레이는 선형 또는 비-편광된 광을 방출하거나 제공한는(예를 들어 백라이트를 가진 LCD)디스플레이를 제외하지 않는다. LCD에 의해 일반적으로 제공되는 선형적으로 편광된 광은 1/4 람다(λ) 플레이트에 의해 원형으로 편광된 광으로 전환되는 반면, 예를 들어 (O)LED-디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이에 의해 일반적으로 제공되는 비-편광은 1/2 람다 플레이트 (지연기)에 의해 원형으로 편광된 광으로 전환될 수 있다.
위에 언급된 종류의 디스플레이 거울은 계류중인 2002년 3월 18일에 출원된 유럽 출원 번호 02076069.2와, 2002년 10월 17일에 출원된 출원 번호 02079306.3(=PHNL 02.1038)에 기술되었다. 거울 작용은 디스플레이 디바이스의 전면에 부분적인 반사층 대신에 편광 거울 또는 반사 편광기를 도입함으로써 얻어진다.
비록 이론적으로는, 디스플레이 모드에서 반사된 광의 완전한 억제가 본 발명의 개념으로 이루어질 수 있고, 반면에 거울 모드에서, 입사광의 전반사가 가능하지만, 이러한 효과는, 실제로 이루어지지 않는다. 더 넓은 범위의 가능한 실시예는 계류중인 유럽 출원에서 최상의 조합을 선택하기 위해 도시되었다. 특정 문제는 도시된 실시예에서 매끄러운 거울 표면이 보장되지 않는 산업적으로 이용할 수 있는 편광 거울(적층 지연기 포일)에 기반을 둔다는 중이다. .
본 발명의 목적 중 하나는 이러한 문제를 적어도 부분적으로 극복하기 위한것이다.
이 때문에, 본 발명에 따른 편광 거울은 디스플레이 디바이스와 편광 거울 사이의 비-시청면에 스위칭 가능한 편광기가 있다.
스위칭 가능한 편광기는 제 1종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 2종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 종류의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에 스위칭할 수 있다. 한편으로는, 이러한 편광기는 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 종류의 편광의 광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에 스위칭할 수 있다. 후자의 경우에, 지연층이 편광 거울과 스위칭 가능한 편광기 사이에 제공되고, 제 1종류에서 제 2종류로 편광의 종류를 바꾸고 그 반대로도 바꾼다. 스위칭 가능한 편광 거울과 스위칭 가능한 편광기의 조합은 거울 상태에서 높은 반사를 보장한다.
바람직하게 편광 거울과 스위칭 가능한 편광기는 콜레스테릭 편광기이다.
본 발명의 이러한 및 다른 양상은 이후에 기술되는 실시예로부터 자명할 것이고 이후에 기술되는 실시예를 참조로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 거울 디바이스의 가능한 실시예를 도시한 도면.
도 2는 이러한 거울 디바이스의 일부분의 도식적 단면도.
도 3의 a 및 b는 본 발명에 따른 거울 디바이스의 일부분의 도식적 단면도를 도시한 도면.
도 4의 a 및 b는 본 발명에 따른 다른 거울 디바이스의 일부분의 도식적 단면.
도 5는 제조하는 동안 시간의 함수로서 콜레스테릭의 대역폭을 도시한 도면.
도 6은 이러한 콜레스테릭 거울의 대역폭의 온도 종속성을 도시한 도면.
도면은 도식적이고 실제 축척대로 도시되어 있지 않다. 대응하는 성분은 일반적으로 동일한 참조 번호로 표시되었다.
도 1은 시청 목적을 위해 유리 플레이트 또는 임의의 다른 기판(4) 상에 거울(2), 본 예에서는 콜레스테릭 거울을 가지며, 광은 반사하는 거울 디바이스(1)를 도시하여, 그에 따라 사람(3)이 자신의 이미지(3') (그리고 도시되지는 않은 추가 배경)를 본다. 본 발명에 따른 거울(평면)은 한 상태에서 오직 제 1종류의 편광(예를 들어 오른쪽으로 회전)을 갖는 광만을 반사하지만, 제 2종류의 편광(정반대쪽, 왼쪽 방향으로 회전)을 갖는 광을 통과시킨다. 게다가 이 거울은 비-시청면(도 2를 참조)에서 디스플레이 디바이스(5)를 구비한다.
본 예에서 디스플레이 디바이스(5)는 2개의 기판 사이에(유리 또는 플라스틱 또는 임의의 다른 알맞은 물질) 액정 물질(7)을 가진 액정 디스플레이 디바이스이다. 대부분의 액정 디스플레이 디바이스는 편광 효과를 근거로 하기 때문에, 사용 중에 디스플레이 디바이스(5)는 실제로 편광된 광을 방출한다. 일반적으로 백라이트(10)로부터 나온 광은 액정 디스플레이 디바이스 효과에 의해 변조된다. 액정 디스플레이 디바이스는 편광 효과에 근거하기 때문에, 디스플레이 디바이스(5)는 제 1편광기(8)와 제 2편광기(또는 분석기)(9)를 포함하고, 디스플레이 디바이스는 임의의 편광(트위스트)의 광을 통과시킨다.
임의의 편광 방향으로 회전한 이런 광이 제 2종류의 편광과 동일한 편광 방향으로 회전한 경우에, 상기 광은 광의 어떤 손실도 없이(100% 투과) 거울(평면)을 통과한다.
대부분의 액정 디스플레이 디바이스는 선형적으로 편광된 변조를 근거로 하기 때문에, 대개 선형 편광기(8,9)가 사용된다. 거울(2)은 원형 편광 효과에 근거를 두고 있기 때문에, 이 디스플레이에서 나온 광은 1/4 람다 플레이트(도시되지 않음)에 의해 원형 편광된다.
한편으로, 어떤 적용에서는, 거울 적용에서의 반사된 이미지와 관련하여 디스플레이된 정보의 높은 콘트라스트의 효과를 얻기 위해서 예를 들면 (O)LED 또는 다른 디스플레이로부터 나온 광을 편광시키는 것이 매력적일 수 있다.
도 3의 a 및 b는 본 발명에 따른 거울 디스플레이 디바이스의 일부분을 도시하는데, 이 거울 디스플레이 디바이스에서 거울(2)은 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1 종류의 편광(도 3의 b)을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 가지 종류의 편광을 갖는 광(도 3의 a)을 통과시키는 상태 사이에 스위칭 가능하다. 본 예에서 거울(2)은 스위칭 가능한 콜레스테릭 편광기이다.
본 발명에 따른 제 2 스위칭 가능한 (콜레스테릭) 편광기(11)는 디스플레이 디바이스(5)와 편광 거울(2) 사이에 제공되는데, 상기 스위칭 가능한 편광기(11)는 제 1 종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 2 종류의 편광(도 3의 b)을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 가지 종류의 편광을 갖는 광(도 3의 a)을 통과시키는 상태 사이에 스위칭 가능하다. 디스플레이 디바이스(5)로서 액정 디스플레이 디바이스(5)가 사용되고, 추가 1/4 람다 플레이트(6)을 포함한다. 대분분의 액정 디스플레이 디바이스가 선형으로 편광된 광의 변조에 기반하고 있기 때문에, 디스플레이 디바이스에서 나온 광은 1/4 람다 플레이트에 의해(도시되지 않음) 원형 편광된다. 이런 경우에(디스플레이 모드를 도시하는 도 3의 a), 디스플레이 디바이스(5)는 제 2 종류의 편광{원형으로(왼쪽방향) 편광을 갖는 광, 화살표 20}을 갖는 광을 방출한다. 스위칭 가능한 (콜레스테릭) 편광기(11)와 편광 거울(2)이 2 종류의 편광(꺼짐-상태)을 갖는 광을 통과시키는 상태이기 때문에, 이런 원형(왼쪽-방향)으로 편광된 광은 편광기(11)와 편광 거울(2)(화살표 20',20'')를 통과시키고, (이론적으로) 100%의 투과를 야기한다. 동일한 이유로 입사광(30)은 편광 거울(2)과 편광기(11)(화살표 30',30'')를 통과시키고, 통과한 후에 디스플레이 디바이스(5)에서 흡수되지만, 몇몇(비-) 편광된 광(31)(또는 임의의 다른 기생 광)은 이런 디스플레이-모드에서 반사될 수 있다.
거울-모드(도 3의 b)에서 디스플레이 디바이스(5)는 제 2 종류의 편광{원형(왼쪽 방향)을 갖는 광, 화살표 20}을 갖는 광을 방출하는 반면에, 스위칭 가능한 (콜레스테릭) 편광기(11)는 제 2 종류의 편광(화살표 20')을 갖는 광을 반사하고, 상기 광은 디스플레이 디바이스(5)에서 다시 흡수된다.
편광 거울(2)은 입사광(화살표 30)을 {본 예에서 화살표 35로 표시된 한 편광 트위스트(오른쪽 방향)}이제 부분적으로(50%) 반사시키고 원형적으로(왼쪽 방향) 편광된 광(화살표 30', 나머지 50%)를 통과시킨다. 스위칭 가능한 (콜레스테릭) 편광기(11)는 상기 (왼쪽 방향) 편광된 광을 다시 반사시키는 동안, 편광 거울(2)은 상기 광(화살표 35',35'')를 통과시키고, (이론적으로) 100%의 반사를 야기한다.
도 3의 예에서 편광 거울(2)과 편광기(11)는 스위치 오프된 상태이다. 이런 경우에, 더 이상 거울은 없으며, 디스플레이에 중첩되는 반사없이 디스플레이를 관찰할 수 있다. 콜레스테릭 거울(2)만이 활성화되고 투명해지는 경우에, LCD에서 발생된 모든 투과되는 반면, 광은 주위 광의 절반은 반사된다. 이런 모드에서, 디스플레이는 반쪽 거울로서 사용될 수 있다.
도 3의 예에서, 스위칭 가능한 콜레스테릭 거울(2)이 정반대 편광 방향의 스위칭 가능한 콜레스테릭 편광기와 함께 도시되었다(각각 왼쪽 방향과 오른쪽 방향 편광된 광을 반사). 유사한 방법으로 도 4a,4b는 유사한 스위칭 가능한 콜레스테릭 거울(2)을 가진 디바이스를 도시하지만 이번 경우에는 동일한 편광 방향의 스위칭 가능한 콜레스테릭 편광기와 함께 도시한다{왼쪽-방향 (또는 오른쪽 방향) 편광된 광}. 3에서 기술된 동일한 효과가 콜레스테릭 거울(2)과 스위칭 가능한 콜레스테릭 편광기(11) 사이에 1/2 람다 지연기(12)를 도입함으로써 이제 얻어질 수 있다. 1/2 람다 지연기(12)는 광대역 지연기이지만 바람직하게 대략 570nm의 파장이 그 중심이다. 결과적으로, 원리적으로 실제 모든 입사광은 디스플레이 모드에서 반사된다. 또한 기생 광의 효과는 감소한다. 위에 기술된 콜레스테릭 편광기를 통과시키는 광은 입사의 최대 각에 타원형으로 편광될 수 있다. 타원형으로 편광된 광을 보상하기 위해서, 추가 지연기가 시스템 내의 음의 복굴절과 사용될 수 있다. 동일한 편광 방향의 콜레스테릭 편광기가 사용될 때 이런 지연기는 예를 들어 도 4a,4b의 1/2 람다 지연기 아래에 위치될 수 있다. 콜레스테릭 지연기가 동일한 편광 방향을 가질 때, 음의 복굴절을 가진 지연기만이 1/2 람다 지연기에 대한 필요 없이 사용된다.
스위칭 가능한 콜레스테릭 편광기(거울)(2,11)는 키랄(chiral) 네마틱 상의 비-활동 LC 분자가 있는 곳에서 중합체 모노와 디아크릴레이트(diacrylate)에 의해 생산될 수 있다. 중합 반응하는 동안 혼합물 중 일부는 분리 양상의 경향을 보인다. 이러한 경향은 다양한 파라미터에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어 개시제(initiator) 농도와 UV 강도 같이 키네틱 체인의 길이(kinetic chain length)를 결정하는 요소는 반사 대역의 폭에 상당한 영향을 갖는다. 중합체의 증가하는 분자 무제로 알려진 바와 같이, 단일체와 혼합이 감소한다. 겔에서 중합체 반응 동안 농도 변이를 유도하는 상분리 같은 것이 발생한다. 이러한 변이는 교차결합에 의해서 고정되고 시스템은 물리적으로 안정하게 추가로 남아있다. 시간과 온도의 함수로서, 네트워크의 구조에서 균질화 또는 변화는 관찰되지 않는다. 이러한 상분리는 오직 디아크릴레이트 분자만 포함하고 있는 겔에서 관찰된다. 화합물이 전류를 일으키는 상태 켄쳐(quencher)가 모노메릭 혼합물이 추가되었다고 참고될 때 콜레스 테릭 거울의 대역폭에서 추가 증가가 얻어질 수 있다는 것이 또한 발견된다. 혼합물이 활발한 상태라고 참조될 때 켄쳐(quenchers)는 모노메릭 혼합물에 첨가되었고, 콜레스테릭 거울의 대역폭의 추가 증가가 얻어질 수 있다. 여기 상태 켄쳐를 포함한 시스템에 대해 시간의 함수로서 콜레스테릭 거울의 대역폭의 변화는 도 5에 도시된다. 특정한 시긴 이후, 이러한 밴드의 폭은 특정한 값에 도달하기 전까지 증가힉 시작하여, 특정한 값에 도달한 후에는 그 값을 유지한다는 점을 알 수 있다.
콜레스테릭 거울의 대역폭의 온도 종속성은 도 6에 도시되어 있다. 온도가 증가함에 따라, 반사 대역의 위치가 거의 일정하게 유지되고 오직 약간의 감소가 반사 대역의 폭에 관찰될 수 있다. 이러한 넓은 대역 콜레스테릭 겔은 은색으로 채색된 반사 상태와 비-반사 투명 상태 사이에 가역적으로 스위칭 될 수 있다. 전계를 인가하면, 콜레스테릭 구조는 사라지고 셀은 투명해진다. 전압을 제거하면, 셀은 은색으로 채색된 반사 상태로 매우 급속하게 복귀한다.
본 발명의 보호 범위는 기술된 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 거울(2)은 편광 효과가 있기 때문에, 도 2에서 제 2 편광기(또는 분석기)(9)는 필요한 경우 없어질 수 있다.
비록 백라이트 전송 액정 디스플레이 디바이스가 기술되었지만, 반사 액정 디스플레이 디바이스의 사용은 제외되지 않았다.
반면에, 예를 들어 (O)LED로부터 나온 광에서 볼 수 있는 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 또는 전기영동 디스플레이가 편광될 수 있고 또는 거울 적용에서 반사된 이미지에 대한 디스플레이된 정보의 높은 콘트라스트의 효과를 얻기 위해서 다른 디스플레이 효과를 사용하는 것이 효과적일 수 있다.
또한 하나 이상의 디스플레이(5)가 거울에 결합될 수 있고, 반면에 많은 다른 적용 영역을 (백미러, 탈의실 등) 생각해 볼 수 있다. 어떤 적용에서, 매트릭스 형태가 사용된 경우, 적당한 구동 회로를 통해, 거울-상태와 디스플레이 상태 사이에서 스위칭이 국부적으로 이루어진다.
본 발명은 모든 고유한 특징적인 특성과 모든 특징적인 특성의 조합이 있다. 청구항에서의 참조 번호는 본 발명의 보호 범주를 제한하지 않는다. 동사 "포함하다"와 그 활용어의 사용은 청구항에 기술된 내용 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 단수로 쓰여진 요소는 해당 요소가 복수라는 것을 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 편광 거울은 디스플레이 디바이스와 편광 거울 사이의 비-시청면에 스위칭 가능한 편광기가 있다.
스위칭 가능한 편광기는 제 1종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 2종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 종류의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에 스위칭할 수 있다. 한편으로는, 이러한 편광기는 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 두 종류의 편광의 광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에 스위칭할 수 있다. 후자의 경우에, 지연층이 편광 거울과 스위칭 가능한 편광기 사이에 제공되고, 제 1종류에서 제 2종류로 편광의 종류를 바꾸고 그 반대로도 바꾼다. 스위칭 가능한 편광 거울과 스위 칭 가능한 편광기의 조합은 거울 상태에서 높은 반사를 보장한다.

Claims (10)

  1. 시청면으로 제 1종류의 편광(20')의 관을 반사하는 제 1면(2)이 있는 시청용 편광 거울(1)로서,
    상기 거울은 제 2종류(20'')의 편광을 갖는 광을 통과시키고 비-시청면에 디스플레이 디바이스(5)를 구비하며, 사용 중에 상기 디스플레이 디바이스는 제 2종류의 편광을 갖는 광을 제공하고, 상기 편광 거울은 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에서 스위칭 가능하고, 상기 편광 거울은 비-시청면쪽의 상기 디스플레이 디바이스와 상기 편광 거울 사이에 스위칭 가능한 편광기(11)를 구비한, 시청용 편광 거울.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스와 상기 편광 거울 사이의 비-시청면쪽에서 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에서 스위칭 가능한 상기 스위칭 가능한 편광기를 구비한, 시청용 편광 거울.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스와 상기 편광 거울 사이의 비-시청면쪽에서 제 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키고 제 1종류의 편광을 갖는 광을 반사하는 상태와 2종류의 편광을 갖는 광을 통과시키는 상태 사이에서 스위칭 가능한 상기 스위칭 가능한 편광기를 구비하고, 지연층은 상기 편광 거울과 스위칭 가능한 편광기 사이에 제공되어 제 1 종류의 편광에서 제 2 종류의 편광으로 또는 반대로 편광을 갖는 종류를 변화시키는 , 시청용 편광 거울.
  4. 제 3 항에 있어서, 지연층은 1/2 λ포일을 포함하고, 상기 λ는 500nm-600nm의 값을 가진, 시청용 편광 거울.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 편광 거울 및 스위칭 가능한 편광기는 콜레스테릭 편광기인, 시청용 편광 거울.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 방출면에 1/4 λ포일을 가진 편광된 광을 방출하는 부분적 디스플레이를 포함하고, 상기 λ는 500-600nm의 값을 가진, 시청용 편광 거울.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 디스플레이 디바이스는 방출면에 1/2 λ포일을 가진 비-편광된 광을 방출하는 부분적 디스플레이를 포함하고, 상기 λ는 500-600nm의 값을 가진, 시청용 편광 거울.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 지연층은 음의 복굴절을 가진 지연기를 포함하는 2중층을 가진, 시청용 편광 거울.
  9. 제 1 항에 있어서, 적어도 50nm의 대역폭을 가진, 시청용 편광 거울.
  10. 제 1 항에 있어서, 스펙트럼에서 반사하는, 시청용 편광 거울.
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