KR20070021993A - 투명기판에 일체화된 발광재료 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따르면, 유리에 가시영상을 만들 수 있다. 가시영상은 자외선을 투사하여 발광재료를 여기시킬 수 있는 프로젝터를 사용하여 유리에 형성할 수 있다. 유리의 발광입자의 크기가 400nm미만이기 때문에 유리에 뚜렷한 영상이 형성될 수 있다. 실시예에서, 투명기판을 투명하게 유지하면서 투명기판을 가시적으로 조사하여 영상을 표시할 수 있다. 따라서, 예를 들어 자동차의 운전자는 운전중에 바람막이(앞유리) 상에 영상(예를 들어, 지도영상)을 볼 수 있다. 다른 예로서, 물건을 사지 않고 진열창만 구경하는 사람은 그가 구경하려는 상점의 유리창에서 고양된 광고를 볼 수 있다.
투명기판, 발광재료, 가시영상, 유리

Description

투명기판에 일체화된 발광재료{Light Emitting Material Integrated Into a Substantially Transparent Substrate}
2003년 11월 3일에 미국특허청에 출원된 미국 가특허출원 제 60/516,939호를 우선권으로 주장한다.
영상의 재생은 많은 사람의 삶에 긍정적인 효과를 가졌다. 영상을 재생하는 가장 초기의 기술중의 하나는 실제의 배우 및 여배우 없이 관객들이 연극작품을 볼 수 있게 하는 영사기였다. 사람들이 그들 집에서 편안하게 동화상을 볼 수 있게 하는 텔레비전이 발명되었다. 최초의 텔레비전은 오늘날에도 여전히 사용되고 있는 기술인 음극선관(CRT) 텔레비전이었다. 컴퓨터시대에는 컴퓨터로부터 모니터를 통하여 출력되는 영상을 재생하는 것이 바람직하였다. 많은 텔레비전과 마찬가지로 많은 컴퓨터 모니터들이 CRT기술을 사용한다.
CRT기술을 대체하는 기술들이 개발되었다. 예를 들어, 컴퓨터 모니터와 텔레비전은 액정디스플레이(LCD)가 일반적으로 사용된다. LCD는 그보다 비교적 얇은 디스플레이로서, 많은 사람에게 편리하다. 그 외의 디스플레이 예로 플라즈마 디스플레이, 후방투사 디스플레이 및 프로젝터들이 있다. 디스플레이 기술이 향상됨에 따라서, 많은 새로운 응용이 개발되고 있다. 예를 들어, 유리에 가시영상을 형 성하는 디스플레이를 개발하기 위한 많은 시도가 있었다. 그러나, 유리나 투명재료에 가시영상을 형성하는 것을 방해하는 많은 기술적 장해가 있었다. 특히, 유리를 투명한 상태로 유지하고 충분히 밝고 명확한 가시영상을 표시하기는 어려웠다.
실시 예에 따르면, 유리에 가시영상을 형성할 수 있다. 가시영상은 자외선을 투사하여 발광재료를 여기 시킬 수 있는 프로젝터를 사용하여 유리에 형성될 수 있다. 유리의 발광입자의 크기가 400nm미만이기 때문에 유리에 뚜렷한 영상이 형성될 수 있다. 실시 예에서, 투명기판을 투명하게 유지하면서 투명기판을 가시적으로 조사하여 영상을 표시할 수 있다. 따라서, 예를 들어 자동차의 운전자는 운전중에 바람막이(앞유리) 상에 영상(예를 들어, 지도 영상)을 볼 수 있다. 다른 예로서, 물건을 사지 않고 진열창만 구경하는 사람은 구경하려는 상점의 유리창에서 고양된 광고를 볼 수 있다.
실시 예는 발광재료를 포함한 장치에 관한 것이다. 이 발광재료는 투명한 기판(예를 들어, 유리나 틴트그라스(엷은 색을 넣은 반사유리))에 일체화된다. 발광재료는 프로젝터로부터 자외선을 흡수하면 가시광을 방출한다.
실시 예는 투명한 기판(예를 들어, 유리나 틴트그라스)에 일체화된 발광재료를 포함하는 장치에 관한 것이다. 발광재료는 자외선을 흡수하면 가시광을 방출하도록 구성된다. 발광재료는 다수의 발광입자를 포함한다. 각 발광입자는 400nm미만의 직경을 갖는다.
실시 예는 투명한 기판(예를 들어, 유리나 틴트그라스)을 포함하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 또한 투명기판을 투명하게 유지하면서 투명기판을 선택적으로 가시적으로 조사하여 투명기판에 영상을 표시하기 위한 수단을 포함한다.
도 1은 투명디스플레이의 예시도.
도 2는 프로젝터의 여기 광(excitation light)으로 조사된 투명디스플레이의 예시도.
도 3은 레이저의 여기 광으로 조사된 투명디스플레이의 예시도.
도 4는 투명기판에 분산된 발광입자의 예시도.
도 5는 투명기판의 표면에 배치된 발광입자의 예시도.
도 6은 투명기판의 서로 다른 줄 영역에 분산된 여러 가시 색과 관련된 여러 종류의 발광입자의 예시도.
도 7은 투명기판의 서로 다른 줄 영역에 배치된 여러 가시 색과 관련된 여러 종류의 발광입자의 예시도.
도 8은 투명기판의 서로 다른 행렬 영역에 배치된 여러 가시 색과 관련된 여러 종류의 발광입자의 예시도.
도 1은 실시 예에 따른 투명디스플레이의 예시 도이다. 관찰자(10)는 기판(14)을 통하여 임의의 물체(예를 들어, 입방체(12))를 볼 수 있다. 기판(14)은 투명하거나 실질적으로 투명할 수 있다. 관찰자(10)가 기판(14)을 통하여 임의의 물체(12)를 보면서 관찰자(10)는 또한 기판(14)에 형성된 영상(예를 들어, 원(15) 및 삼각형(16))을 볼 수 있다. 기판(14)은 당업자가 알 수 있는 차량의 바람막이유리(앞유리), 빌딩의 창, 유리기판, 플라스틱기판, 폴리머기판, 또는 그 외의 투명(또는 실질적으로 투명한)매체의 일부가 될 수 있다. 착색, 기판보호, 광필터링(예를 들어, 외부자외선을 필터링) 및 그 외의 기능을 제공하기 위해 그 외의 기판들이 기판(14)을 보완할 수 있다.
도 2 및 도 3은 실시 예에 따라서 광원(예를 들어, 프로젝터(18) 또는 레이저(20))으로부터의 여기 광(예를 들어, 자외선이나 적외선)으로 조사된 투명디스플레이의 예시 도이다. 기판(14)은 광원(예를 들어, 프로젝터(18) 또는 레이저(20))로부터 여기광을 받을 수 있다. 수신된 여기광은 기판(14)에서 발광재료에 흡수될 수 있다. 발광재료가 여기광을 수신하였을 때, 발광재료는 가시광을 방출할 수 있다. 따라서 여기광으로 기판(14)를 선택적으로 조사함으로써 기판(14)에 영상(예를 들어, 원형(15) 및 삼각형(16))을 형성할 수 있다.
이 여기광은 본 발명의 실시예에 따라서 자외선이 될 수 있다. 여기광이 자외선인 경우, 발광재료가 자외선에 응답하여 가시광을 방출할 때 다운컨버젼(down-conversion:낮은 주파수로의 변환)이라는 물리현상이 발생한다. 특히, 자외선은 가시광보다 짧은 파장과 높은 에너지를 갖는다. 따라서 발광재료가 자외선을 흡수하여 낮은 에너지의 가시광을 방출할 때, 자외선이 가시광으로 변환되면 자외선의 광 에너지 레벨이 낮아지기 때문에 자외선은 가시광으로 다운컨버젼된다. 실시예에서, 발광재료는 형광재료이다.
여기광은 본 발명의 실시예에 따라서 적외선이 될 수 있다. 여기광이 적외 선인 경우, 적외선에 응답하여 발광재료가 가시광을 방출할 때 업컨버젼(up-conversion:높은 주파수로의 변환)이라는 물리현상이 발생한다. 특히 적외선은 가시광보다 긴 파장과 낮은 에너지를 갖는다. 따라서 발광재료가 적외선을 흡수하여 높은 에너지의 가시광을 방출할 때, 적외선이 가시광으로 변환될 때 적외선의 에너지레벨이 상승하기 때문에 적외선은 가시광으로 업컨버젼된다. 실시예에 있어서, 발광재료는 형광재료이다. 업컨버젼의 물리현상에 있어서, 모든 가시광양자의 방출에는 하나 이상의 적외선광양자의 흡수가 필요할 수 있다.
도 2에 예시한 실시예에 있어서, 여기광은 프로젝터(18)에서 출력된다. 프로젝터(18)는 디지털 프로젝터일 수 있다. 실시예에서, 프로젝터(18)는 마이크로미러어레이(MMA)(예를 들어, 디지털 광처리(DLP)프로젝터)다. 자외선을 출력하는 MMA프로젝터는 칼라휘일이 자외선스펙트럼에 맞추어진 광필터를 갖는 것을 제외하고는 가시광을 출력하는 MMA프로젝터와 유사할 수 있다. 다른 실시예에서 프로젝터(18)는 액정디스플레이(LCD)프로젝터이다. 실시 예에서, 프로젝터는 실리콘 액정(LCOS) 디스플레이 프로젝터일 수 있다. 실시 예에서, 프로젝터는 아날로그 프로젝터(예를 들어, 슬라이드필름 프로젝터 또는 영화필름 프로젝터)일 수 있다. 당업자라면 기판(14)상에 자외선을 투사하는데 사용할 수 있는 그 외의 종류의 프로젝터를 알 수 있을 것이다.
도 3에 예시한 실시예에 있어서, 여기광은 레이저(20)로부터 출력된다. 레이저(20)로부터 출력된 레이저 비임의 강도 및/또는 움직임을 변조하여 기판(14)에 영상을 형성할 수 있다. 다운컨버젼의 실시 예에 있어서, 레이저(20)로부터의 출 력은 자외선이 될 수 있다. 업컨버젼의 실시 예에 있어서, 레이저(20)로부터의 출력인 적외선이 될 수 있다.
도 4는 실시 예에 따라서 실질적으로 투명한 기판에 분산된 발광재료(예를 들어, 발광입자(22))의 예시 도이다. 발광입자(22)가 여기 광을 흡수하였을 때, 발광입자들은 가시광을 방출한다. 따라서, 다운컨버젼의 실시 예에서 발광입자(22)가 자외선을 흡수하였을 때 발광입자로부터 가시광이 방출된다. 마찬가지로 업컨버젼의 실시 예에서 발광입자(22)가 적외선을 흡수하였을 때, 발광입자로부터 가시광이 방출된다. 도 5는 기판(14)의 표면에 배치된 발광입자(24)의 예시 도이다. 발광입자(24)는 기판(14)에 코팅함으로써 기판(14)에 일체화될 수 있다.
발광재료(예를 들어, 발광입자(22) 및 발광입자(24))는 방출된 가시광과는 파장이 다른 전자파방사선(예를 들어, 가시광, 자외선 또는 적외선)을 흡수하여 가시광을 방출하는 형광재료가 될 수 있다. 발광입자의 크기는 가시광의 파장보다 작아서 발광입자에 의한 가시광산란을 줄이거나 제거할 수 있다. 가시광의 파장보다 작은 입자들은 소립자이거나 분자일 수 있다. 실시 예에 따르면, 각 발광입자는 약 400나노미터보다 작은 직경을 갖는다. 실시 예에 따르면, 각 발광입자는 약 300나노미터보다 작은 직경을 갖는다. 실시 예에 따르면, 각 발광입자는 약 200나노미터보다 작은 직경을 갖는다. 실시예에 따르면, 각 발광입자는 약 100나노미터보다 작은 직경을 갖는다. 발광입자는 개개의 분자가 될 수 있다.
여러 가지 물리적 특성을 갖는 여러 종류의 발광입자(예를 들어, 발광입자(22) 및 발광입자(24))를 함께 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판(14)에 색 영상 을 만들기 위해서는 서로 다른 색과 관계된 여러 종류의 발광입자를 이용할 수 있다. 예를 들어, 제 1 종류의 발광입자는 적색과 관계되고, 제 2 종류의 발광입자는 녹색과 관계되고, 제 3 종류의 발광입자는 청색과 관계될 수 있다. 예로 든 제 1, 제 2 및 제 3 종류의 발광입자가 원색이지만, 당업자라면 색을 용이하게 표시하기 위해 그 외의 색조합(예를 들어, 색의 종류 및 색의 수)을 알고 있을 것이다.
다운컨버젼의 실시 예에서, 적색 광을 방출하는 발광입자로는 유로퓸(Eu)이 포함되고, 녹색 광을 방출하는 발광입자로는 테르븀(Tb)이 포함되고, 청색 광이나 황색광을 방출하는 발광입자로는 세륨(Ce)(및/또는 툴륨(Tm))이 포함될 수 있다. 업컨버젼의 실시 예에서는, 적색 광을 방출하는 발광입자로는 프라세오디뮴(Pr)이 포함되고, 녹색 광을 방출하는 발광입자로는 에르븀(Er)이 포함되고, 청색 광을 방출하는 발광입자로는 툴륨(Tm)이 포함될 수 있다. 실시 예에서, 발광입자는 여러 가지 색(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)을 방출하는 형광분자이다. 실시 예에서, 발광입자들은 순수 유기 또는 유기금속 염료 속에 포함된다.
여러 종류의 발광입자들은 여러 범위의 여기 광을 흡수하여 여러 색을 방출할 수 있다. 따라서, 기판(14)의 발광입자로부터 방출된 가시 색을 제어하기 위해 여기 광의 파장범위를 변조할 수 있다. 실시 예에서, 여러 종류의 발광입자들을 함께 혼합하여 기판(14)에 일체로 할 수 있다. 여기 광의 파장과, 여기 광의 공간 및 강도를 변조함으로써, 특정 색 특성을 갖는 가시광을 기판(14)에 형성할 수 있다. 예를 들어, 원색과 관계된 여러 종류의 발광입자의 특정 조합을 선택적으로 여기 시킴으로써 사실상 어떤 가시 색도 기판(14)으로부터 방출할 수 있다.
DLP프로젝터의 실시 예에서, DLP프로젝터로부터 방출된 자외선의 파장은 특수한 자외선대역 필터를 갖는 칼라휘일을 사용하여 변조할 수 있다. 다른 프로젝터 및 레이저 실시 예에서도 유사한 변조기술을 이용할 수 있다. 실시 예에서, 다수의 프로젝터와 다수의 레이저를 이용할 수 있는데, 각각은 특정 종류의 발광입자를 여기 시켜서 특정 색의 광을 출력하기 위한 특정 자외선 파장범위와 관계된다.
도 6은 실질적으로 투명한 기판의 여러 픽셀영역(예를 들어, 줄 영역(26), 줄 영역(28) 및 줄 영역(30))에 분산된 여러 가지 가시 색과 관계된 여러 종류의 발광입자의 예시 도이다. 실시 예에서, 기판(14)은 여러 종류의 발광입자가 분산된 여러 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 종류의 발광입자(예를 들어, 적색 광과 관계된 발광입자)는 줄 영역(26)에 분산되고, 제 2 종류의 발광입자(예를 들어, 녹색 광과 관계된 발광입자)는 줄 영역(28)에 분산되고, 제 3 종류의 발광입자(예를 들어 청색 광과 관계된 발광입자)는 줄 영역(30)에 분산될 수 있다. 줄 영역(26), 줄 영역(28) 및 줄 영역(30)은 줄무늬(즉, 열)로 형성될 수 있다.
프로젝터나 레이저(예를 들어, 프로젝터(18) 또는 레이저(20))는 모든 종류의 발광입자를 여기 시키는 여기 광 파장범위를 사용할 수 있으며, 여기 광의 공간변조에 의해 여러 가지 색을 선택적으로 조사할 수있다. 예를 들어, 도 6의 예에서, 기판(14)의 주어진 영역에 녹색 가시광을 방출하기 위해, 프로젝터(18) 또는 레이저(20)는 줄 영역(28)(예를 들어, 녹색 광과 관계된 발광입자를 포함하는 영역)의 일부를 조사할 수 있다. 여러 종류의 발광입자들을 공간적으로 분리시키는 실시예에서는, 여기 광의 공간변조에 의해 색을 선택할 수 있기 때문에 여기 광원 은 여러 가지 색을 만들기 위해 여기 광의 파장을 변조할 필요가 없다.
마찬가지로, 도 7에 도시한 실시 예에서, 여러 종류의 발광입자들은 기판(14)에 분산되는 대신에 기판(14)의 영역(예를 들어, 줄 영역(32), 줄 영역(34) 및 줄 영역(36))으로 코팅될 수 있다. 도 8에 예시한 실시 예에 있어서, 서로 다른 가시 색과 관계된 여러 종류의 발광입자들은 행렬(38)의 형태로 기판(14)에 여러 영역으로 분리된다. 도 8은 여러 가지 색과 관계된 여러 종류의 광(光) 여기 입자를 포함하는 여러 행렬 영역(예를 들어, 영역(40), 영역(42) 및 영역(44))를 예시한다. 당업자라면 실시 예로부터 벗어남 없이 도 6-도 8에 예시한 픽셀구조 이외의 다른 픽셀구조도 적용할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 도 8은 기판(14)에 코팅된 발광입자를 예시하지만, 발광입자는 도 6에 예시한 실시 예와 마찬가지로 기판(14)에 분산될 수도 있다.
실시 예는 광학(光學) 영상이나 컴퓨터정보를 광학적으로 투명한 스크린에 표시하기 위한 방법, 재료, 성분 및 설계에 관한 것이다. 필름, 코팅 또는 플레이트 형태의 형광스크린 상에 자외선(UV) 또는 그보다 낮은 파장의 가시영상이나 정보를 투사하는데 광학프로젝터를 사용할 수 있다. 실시 예에서, 스크린은 UV 또는 그보다 낮은 파장의 광학 영상을 그보다 높은 파장의 가시형광영상으로 다운컨버트시키는 한편, 투사되지 않은 영역은 광학적으로 투명하거나 실질적으로 투명하게 유지시킨다.
실시 예에서, 액정디스플레이(LCD) 또는 디지털라이트프로세서(DLP)일 수 있는 프로젝터에는 UV램프나 그보다 낮은 파장의 가시램프가 사용된다. 이 프로젝터 는 컴퓨터, PDA, DVD, VCR, TV 또는 그 외의 정보입력장치와 인터페이스로 접속할 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 채워진 투명 또는 반투명 유리 또는 플라스틱 플레이트가 될 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 코팅된 투명 또는 반투명 유리 또는 플라스틱 플레이트가 될 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 채워진 투명 또는 반투명 박막유리시트나 플라스틱 필름이 될 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 코팅된 투명 또는 반투명 박막유리시트나 플라스틱 필름이 될 수 있다.
투명 또는 실질적으로 투명한 디스플레이는 많은 응용을 가질 수 있다. 예를 들어, 투명 또는 실질적으로 투명한 디스플레이는 자동차, 오토바이, 항공기 및 보트 등의 이동운반수단의 투명 또는 반투명 창에 영상을 표시할 수 있는데, 이 영상은 운반수단의 상태에 관한 정보가 될 수 있다. 현재 계기반(計器盤) 전자디스플레이에 표시되는 방향안내 (예를 들어, GPS지도)가 운반수단의 창(예를 들어, 전면유리, 바람막이) 상에 투사될 수 있다. 운전자는 운반수단의 상태 및/또는 방향을 알기 위해 도로에서 눈을 돌릴 필요가 없다. 투명 또는 실질적으로 투명한 디스플레이는 투명 또는 반투명 창에 영상이나 광고를 표시할 수 있는데, 이런 투명창(窓) 투사디스플레이는 창의 시야를 차단하지 않고, 구조물의 창을 통해서 정보를 효과적으로 전달함으로 어떤 룸이나 빌딩에도 사용할 수 있다.
실시 예에서, 모든 색의 형광투사표시를 투명스크린에 표시하기 위해서는 스크린의 여러 픽셀화된 영역 상에 모든 색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색 또는 RGB) 염료를 배치할 수 있는데, 각 픽셀은 RGB요소를 포함한다. 실시 예에서, 프로젝터로부터의 3개의 분리 변조된 UV비임을 스크린상의 3조의 RGB요소에 적용할 수 있다. 다수의 유색형광스크린상의 각 픽셀에 대응하는 RGB요소에 투사자외선을 제어하고 분리함으로써, 모든 색의 영상을 투명스크린에 표시할 수 있다.
실시 예에 있어서, 스크린은 RGB요소를 사용하여 다시 픽셀화된다. 각 픽셀은 각각 RGB에 대한 3부분으로 구성된다. 픽셀화된 스크린에는 하나의 투사자외선 비임이 조사될 수 있다. 여러 가지 색을 위해 다양한 RGB혼합을 만들기 위해서 픽셀 상의 동일 자외선 투사비임을 픽셀 내의 RGB요소의 특정영역을 커버하기 위해 이동할 수 있다. 따라서, 모든 색의 투사 영상을 발생시키는데 하나의 투사비임만이 필요하다. 픽셀에 대한 RGB의 색 균형을 계산하여 스크린상의 RGB요소의 정확한 영역으로 변환할 수 있으며, 그 후, 비임을 이동하여 각 RGB요소의 정확한 상대영역퍼센티지를 커버하여 픽셀 상에 정확한 색을 표시할 수 있다.
실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 채워진 투명 또는 반투명 유리 또는 플라스틱 플레이트일 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료 또는 무기 형광물질로 코팅된 투명 또는 반투명 유리 또는 플라스틱 플레이트일 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 채워진 투명 또는 반투명 박막유리시트 또는 플라스틱필름이 될 수 있다. 실시 예에서, 형광스크린은 형광유기염료나 무기 형광물질로 코팅된 투명 또는 반투명 박막유리시트나 플라스틱필름이 될 수 있다.
형광스크린용 유리로는 가시광에 투명하거나 반투명한 무기질 고체가 포함될 수 있다. 이런 무기질 고체의 예로는 산화물 및 할로겐화물이 있다. 유리로는 실리케이트, 보로실리케이트, 납 결정, 알루미나, 실리카, 용융실리카, 석영, 유리세라믹, 금속불화물 및 그외의 유사한 재료가 포함될 수 있다. 이런 종류의 유리는 룸, 빌딩 및/또는 이동운반수단의 창으로 사용될 수 있다.
형광스크린용 플라스틱으로는 가시광에 투명하거나 반투명한 유기질 및 중합고체가 포함될 수 있다. 형광스크린용 열가소성 플라스틱으로는 투명겔 등의 특별한 열경화성 고체가 포함될 수 있다. 이런 플라스틱의 일부 예로는 폴리아크릴, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, PVC, 실리콘 및 그외의 유사한 재료가 포함된다.
유리 및 플라스틱은 이를 형광염료와 결합시킴으로써 형광투사디스플레이로 변화할 수 있다. 형광염료는 높은 에너지의 광자를 흡수하여 낮은 에너지의 광자를 방출할 수 있는 유기분자나 재료이다. 가시광을 방출하기 위해, 이런 분자들은 190nm-590nm의 일반적 파장범위에 있거나 또는 300nm-450nm의 파장범위에 있는 자외선을 또는 그보다 낮은 파장의 가시(예를 들어, 보라색 또는 청색)광을 흡수할 수 있다. 형광염료의 일부 예로는 Lambda Physik 및 Exciton을 포함한 다양한 염료제조공급자가 생산하는 상업용 색소분자가 포함된다(그러나 이것에 한정되지는 않는다). 투명디스플레이에 사용할 수 있는 형광염료로는 피로메텐(Pyrromethene), 쿠마린(Coumarin), 로다민(Rhodamine), 플루오레세인(Fluorescein) 및 그 외의 방향족 탄화수소 및 그 파생물이 포함된다. 게다가 투명디스플레이에 사용할 수 있는 형광재료일 수 있는 불포화결합을 갖는 많은 폴리머들이 있다. 예를 들어, 이 들 중의 일부(MEH-PPV, PPV 등)을 폴리머 발광다이오드(PLED) 등의 광전자소자에 사용해왔다.
유리 또는 플라스틱은 형광재료와 결합시킴으로써 형광투사디스플레이로 변화될 수 있다. 다운컨버젼 형광재료로는 금속산화물, 금속할로겐화물, 금속칼코지나이드(metal chalcoginide)(예를 들어, 금속황화물), 또는 금속옥소할라이드 및 금속옥소칼코지나이드 등의 혼성물(이에 한정되지 않음)을 포함한 무기 또는 세라믹입자 또는 나노입자가 포함된다. 이들 무기 형광물질은 형광램프 및 전자모니터에서 넓은 응용범위를 갖는다. 이들은 짧은 파장의 투사 광(예를 들어, 자외선 및 청색광)을 높은 파장의 가시광으로 변환하는데 적용할 수 있다. 이들은 투명스크린이나 창(窓)에 분산 또는 코팅되어 대응하는 짧은 파장의 투사 광에 의해 여기되어 가시영상을 표시할 수 있다.
형광물질 또는 형광염료는 자외선(예를 들어 240nm보다 큰 파장)에서 청색광(예를 들어, 500nm미만)까지의 범위의 투사 광에 의해 가시광으로 여기 될 수 있다. 프로젝터용 램프들은 이 범위의 파장에서 광을 방출할 수 있다. 이런 램프들은 구입 가능하다(예를 들어, 피부 선탠용으로 사용되는 것들). 또한 이들 램프들은 할로겐램프, 특별한 백열 램프 및 아크 진공램프(예를 들어, 수은, 크세논, 듀테론 등)가 될 수 있다. 이런 램프는 짧은 파장의 자외선을 긴 파장의 자외선으로 변환시키는 형광물질을 함유할 수 있다.
투사 형광디스플레이에는 금속산화물(예를 들어, 금속실리케이트, 금속보레이트, 금속포스페이트, 금속알루미네이트); 금속옥소할라이드, 옥소설파이드, 금속 할라이드, 금속설파이드, 및 칼코지나이드를 함유하는 형광물질을 적용할 수 있다. 형광디스플레이에 사용할 수 있는 형광물질의 일 예로는 Ce로 도핑된 가넷(Garnet)계의 형광물질:(YmA1 -m)3(AlnB1 -n)5O12 가 포함된다(여기서, 0≤m, n≤1, A는 그 외의 희토류원소를 포함하고, B는 B 및/또는 Ga을 포함한다). 게다가, 투사 형광디스플레이에는 형광활성제로서 공통희토류원소(예를 들어, Eu, Tb, Ce, Dy, Er, Pr 및/또는 Tm) 및 전이원소 또는 주족원소(예를 들어, Mn, Cr, Ti, Ag, Cu, Zn, Bi, Pb, Sn 및/또는 Tl)를 함유하는 형광물질을 적용할 수 있다. 일부 도핑되지 않은 재료(예를 들어, 금속, Ca, Zn, Cd, 텅스텐산염, 금속바나듐산염, 및 ZnO)도 발광재료이며 투사 형광디스플레이에 적용할 수 있다.
유기염료 및 무기 형광재료는 다수의 유리나 플라스틱에 충전되거나 코팅되어 형광투명스크린을 만들 수 있다. 색소분자는 유리나 플라스틱에 용해된 경우 가시광을 산란시키지 않겠지만, 일부 가시광을 흡수하고 일부 색조를 유리나 플라스틱에 부가할 수 있다. 반면에 큰 형광물질입자들은 가시광을 산란시켜서 유리나 플라스틱의 광학(光學)(상)의 투명성에 영향을 줄 것이다. 실시 예는 가시광에 대한 형광물질입자의 산란을 줄이기 위한 여러 가지 시도에 관한 것이다. 실시 예에 있어서, 형광물질입자의 크기가 감소한다. 실시 예에서, 형광물질입자의 농도가 감소하여 유리나 플라스틱에 골고루 분산된다. 실시 예에서, 유리나 플라스틱은 산란을 줄이기 위해 형광물질의 굴절지수와 가까운 굴절지수를 갖도록 선택되거나 형광물질이 유리나 플라스틱의 굴절지수와 가까운 굴절지수를 갖도록 선택된다.
상기 실시 예들(예를 들어, 실질적으로 투명한 기판에 일체로 형성된 발광재료) 및 이점들은 단지 예일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위를 한정하는 것으로 해석해서는 안 된다. 상기 기재내용은 당업자라면 알 수 있듯이 그 외의 장치 및 방법에도 적용할 수 있다. 당업자라면 많은 대체예, 수정예 및 변형예를 알 수 있을 것이다.

Claims (67)

  1. 실질적으로 투명한 기판에 일체화된 발광재료를 포함하는 장치에 있어서, 상기 발광재료는 프로젝터로부터의 자외선의 흡수에 따라서 가시광을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로젝터는 영상의 다중 섹션(multiple sections)을 동시에 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로젝터는 디지털 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 마이크로미러 어레이(MMA) 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 마이크로미러 어레이(MMA) 프로젝터는 디지털라이트프로세싱(DLP) 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 액정디스플레이(LCD) 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 실리콘 액정(liquid crystal on silion ) 디스플레이 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 프로젝터는 아날로그 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 발광재료는 형광재료인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 발광재료는 다수의 발광입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 400nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 300nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 200nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 100nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 개개의 분자인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 적색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 유로퓸(Europium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 10 항에 있어서, 녹색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 테르븀(Terbium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 청색광 또는 황색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 세륨(Cerium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 10 항에 있어서, 청색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 에르븀(Erium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 10 항에 있어서, 청색광을 방출하는 다수의 발광입자는 유기 형광염료로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광재료는,
    제 1 가시색을 방출하는 제 1 재료와,
    상기 제 1 가시색과는 다른 제 2 가시색을 방출하는 제 2 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 재료는 상기 투명한 기판의 제 1 영역에 일체화되고, 상기 제 2 재료는 상기 투명한 기판의 제 2 영역에 일체화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 픽셀인 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 픽셀들은 줄무늬로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 픽셀들은 행렬 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 가시색은 프로젝터에 의해 상기 제 1 영역에 자외선을 선택적으로 투사함에 따라서 방출되며, 상기 제 2 가시색은 상기 프로젝터에 의해 상기 제 2 영역에 자외선을 선택적으로 투사함에 따라서 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 21 항에 있어서, 상기 발광재료는 상기 제 1 가시색 및 상기 제 2 가시색과는 다른 제 3 가시색을 방출하는 제 3 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 제 1 가시색, 상기 제 2 가시색, 및 상기 제 3 가시색은 원색인 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 자외선을 동시에 선택적으로 투사하는 것을 조합함으로써 제 4 색이 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 제 4 색은 비(非) 원색인 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 실질적으로 투명한 기판에 일체화된 발광재료를 포함하는 장치에 있어서, 상기 발광재료는 자외선의 흡수에 의해 가시광을 방출하도록 구성되며, 상기 발광재료는 다수의 발광입자를 포함하는데, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 400nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 300nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 200nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 약 100nm미만의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 31 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자의 각각은 개개의 분자인 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 31 항에 있어서, 상기 다수의 발광입자는 형광재료인 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 31 항에 있어서, 적색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 유로퓸(Europium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 31 항에 있어서, 녹색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 테르븀(Teribium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 31 항에 있어서, 청색광 또는 황색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 세륨(Cerium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 31 항에 있어서, 청색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 에르븀(Eribum)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 31 항에 있어서, 청색광을 방출하는 상기 다수의 발광입자는 유기형광염료로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제 31 항에 있어서,
    상기 발광재료는,
    제 1 가시색을 방출하는 제 1 재료와,
    상기 제 1 가시색과는 다른 제 2 가시색을 방출하는 제 2 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 제 1 재료는 상기 투명한 기판의 제 1 영역에 일체화되고, 상기 제 2 재료는 상기 투명한 기판의 제 2 영역에 일체화된 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역은 픽셀인 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 픽셀은 줄무늬로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 제 44 항에 있어서, 상기 픽셀은 행렬 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  47. 제 44 항에 있어서, 상기 픽셀은 자외선 비임으로부터 자외선을 흡수하면 가시광을 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 자외선 비임은 자외선을 방출하는 레이저 장치로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  49. 제 47 항에 있어서, 상기 픽셀은 상기 자외선 비임의 공간변조에 의해 가시광을 선택적으로 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  50. 제 47 항에 있어서, 상기 픽셀은 상기 자외선 비임의 강도변조에 의해 가시광을 선택적으로 방출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  51. 제 43 항에 있어서, 상기 제 1 가시색은 상기 제 1 영역에 자외선이 선택적으로 투사되면 방출되고, 상기 제 2 가시색은 상기 제 2 영역에 자외선이 선택적으로 투사되면 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  52. 제 42 항에 있어서, 상기 발광재료는 상기 제 1 가시색 및 상기 제 2 가시색과는 다른 제 3 가시색을 방출하는 제 3 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 제 1 가시색, 상기 제 2 가시색, 및 상기 제 3 가시색은 원색인 것을 특징으로 하는 장치.
  54. 제 42 항에 있어서, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역에 동시에 자외선을 선택적으로 투사하는 것을 조합함으로써 제 4 색이 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 제 4 색은 비(非) 원색인 것을 특징으로 하는 장치.
  56. 제 31 항에 있어서, 상기 발광재료는 상기 투명한 기판에 균일하게 일체화되는 것을 특징으로 하는 장치.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 자외선은 상기 투명한 기판으로부터 단색광을 여러 강도로 방출하도록 강도변조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 자외선은 광대역 자외선 프로젝터로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 장치.
  59. 제 31 항에 있어서, 상기 자외선은 프로젝터로부터 발생되는 것을 특징으로 하는 장치.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 프로젝터는 영상의 다중 섹션(multiple sections)을 동시에 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  61. 제 59 항에 있어서, 상기 프로젝터는 디지털 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 마이크로미러 어레이 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 마이크로미러 어레이 프로젝터는 디지털라이트프로세싱(DLP) 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  64. 제 61 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 액정디스플레이(LCD) 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  65. 제 61 항에 있어서, 상기 디지털 프로젝터는 실리콘 액정(liquid crystal on silicon ) 디스플레이 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  66. 제 59 항에 있어서, 상기 프로젝터는 아날로그 프로젝터인 것을 특징으로 하는 장치.
  67. 실질적으로 투명한 기판과,
    상기 투명기판을 투명하게 유지하면서 상기 투명기판을 가시적으로 선택적으로 조사하여 상기 투명기판에 영상을 표시하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으 로 하는 장치.
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