KR20160120744A - Oled 디스플레이 시스템 및 lcd 시스템에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Oled 디스플레이 시스템 및 lcd 시스템에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

OLED 또는 LCD 기반의 디스플레이를 구비한 디스플레이 시스템에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 베이스 디스플레이는 디스플레이 시스템을 형성하기 위해 주변-광-감소(ALR) 구조와 인터페이스한다. 그러한 ALR 구조는 ALR 요소를 포함한다. ALR 요소는 광변색성 요소 또는 고정된 중간-밀도 요소일 수 있다. 상기 ALR 구조는, 들어오는 주변 광 뿐만 아니라, 베이스 디스플레이 내에서 생성된 후 디스플레이 시스템으로부터 주변 환경으로 방출된, 나가는 재지향된 주변광을 감쇠시킨다. 이것은 단독의 베이스 디스플레이의 것에 비해 주변 콘트라스트를 증가시킨다.

Description

OLED 디스플레이 시스템 및 LCD 시스템에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS FOR AND METHODS OF AMBIENT-LIGHT REDUCTION IN OLED DISPLAY SYSTEMS AND LCD SYSTEMS}
본 출원은 2014년 2월 14일 출원된 미국출원 제61/939,982호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 개시는 디스플레이, 특히 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 시스템 및 액정 디스플레이(LCD) 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 그와 같은 디스플레이 시스템들에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
OLED 디스플레이 및 LCD는 컴퓨터, 텔레비전 스크린, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등과 같은 다양한 장치들에 사용된다. OLED 디스플레이는 2개의 전극간 배치된 유기 반도체층으로부터 광을 생성하여 백라이트를 필요로 하지 않는 유기 LED 패널을 이용한다. LCD는 백라이트로부터 또는 반사면으로부터의 광을 변조하기 위한 액정 패널을 이용한다.
OLED 디스플레이 및 LCD는 각각 다수의 다른 층들로 이루어진다. 예컨대, OLED 디스플레이는 상술한 유기 반도체층 및 2개의 전극(즉, 애노드 및 캐소드)으로부터 형성된 OLED의 어레이 및 지지 기판을 포함한다. 마찬가지로, 통상의 LCD는 편광 필름, 투명 전극을 구비한 유리 기판, LC층, 투명 유도 전극을 구비한 유리 기판, 또 다른 편향층, 및 반사 표면 및 백라이트 표면을 포함한다. 이들 층화된 구조는 주변 환경으로부터 디스플레이로 들어가는 주변 광을 반사적으로 그리고 확산적으로 재지향시키려는 경향이 있다. 그러한 재지향된 주변 광의 일부는 디스플레이로 들어가 디스플레이를 보는 사람에게 보여진다. 이는 디스플레이 콘트라스트(contrast)를 감소시켜 디스플레이의 가독성(readability)을 감소시킨다.
주변 광의 시야에 대한 악영향의 결과를 감소시키기 위한 하나의 기존의 수단은 최외곽의 디스플레이층 또는 커버 시트 상에 반사방지(AR) 코팅을 사용하는 것이다. 이것은 그러한 디스플레이로부터 거울의 반사 성분을 감소시키는데 유용하지만, 그 디스플레이 내의 다양한 층들로부터 야기되는 재지향된 성분을 감소시키는데는 효과적이지 않다. 사실상, AR 코팅은 디스플레이로 들어가 재지향되는 주변 광의 양을 증가시키기 때문에 확산의 재지향된 성분을 증폭시키는 경향이 있다. 그러한 재지향된 주변 광은 밝은 환경, 특히 야외에서 특히 문제가 될 수 있다.
OLED 디스플레이 및 LED에서의 주변-광 감소를 위한 시스템 및 방법이 개시된다.
베이스 디스플레이는 디스플레이 시스템을 형성하기 위해 주변-광-감소(ALR) 구조와 인터페이스한다. 그러한 ALR 구조는 적어도 하나의 ALR 요소를 포함한다. 그러한 ALR 요소는 광변색성 요소 또는 고정된 중간-밀도 요소일 수 있다. 상기 ALR 구조는, 들어오는 주변 광 뿐만 아니라, 베이스 디스플레이 내에서 생성되어 디스플레이 시스템으로부터 주변 환경으로 방출된, 나가는 재지향의 주변 광을 감쇠시킨다. 이것은 단독의 베이스 디스플레이의 것에 비해 주변 콘트라스트를 증가시킨다.
본 개시의 형태는 낮은-광 또는 밝은-광 주변 환경에서 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 시스템이다. 그러한 시스템은: 디스플레이 이미지를 생성하도록 구성되고, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 액정 디스플레이(LCD)를 포함함과 더불어 입사되는 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이; 상기 베이스 디스플레이의 상부 표면과 인터페이스되고 상부 표면 및 광변색성 요소를 갖춘 주변-광-감소(ALR) 구조를 포함하며; 여기서 상기 주변 광은 상기 베이스 디스플레이 쪽으로 상기 광변색성 요소를 통해 이동하고 상기 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 구조와 상호작용하며, 상기 재지향된 주변 광은 상기 광변색성 요소를 통해 상기 ALR 구조의 상부 표면 밖으로 이동하고; 상기 광변색성 요소는 낮은-광 주변 환경에서 투명 모드('투명한 모드'라고도 칭함)를 갖고, 여기서 상기 광변색성 요소는 이 광변색성 요소를 통과하는 주변 광 또는 재지향된 주변 광을 거의 감쇠시키지 못하며; 상기 광변색성 요소는 밝은-광 주변 환경에서 어두운 모드를 갖고, 여기서 상기 광변색성 요소는 이 광변색성 요소를 통과하는 주변 광 및 재지향된 주변 광을 거의 감쇠시킨다.
본 개시의 다른 형태는 낮은-광 또는 밝은-광 주변 환경에서 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 시스템이다. 그러한 디스플레이 시스템은: 디스플레이 이미지를 생성하도록 구성되고, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 포함함과 더불어 입사되는 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이; 상기 베이스 디스플레이의 상부 표면과 인터페이스되고 상부 표면 및 중간-밀도 요소를 갖춘 주변-광-감소(ALR) 구조를 포함하며; 여기서 상기 주변 광은 상기 베이스 디스플레이 쪽으로 상기 중간-밀도 요소를 통해 이동하고 상기 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 구조와 상호작용하며, 상기 재지향된 주변 광은 상기 중간-밀도 요소를 통해 상기 ALR 구조의 상부 표면 밖으로 이동하고; 상기 중간-밀도 요소는 가시 파장에 대해 30%≤T≤85% 범위의 고정 전송(T)을 갖는다.
본 개시의 다른 형태는 상부 표면을 갖춤과 더불어 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이를 포함하는 디스플레이 시스템에 의해 방출된 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법이다. 그러한 방법은: 낮은 주변 광을 갖는 낮은-광 주변 환경에 있을 때 투명한 모드를 갖고 밝은 주변 광을 갖는 밝은-광 주변 환경에 있을 때 어두운 모드를 갖는 광변색성 요소를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 인접하여 배열하는 단계; 낮은-광 환경에 있고 투명한 모드일 때, 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 낮은 주변 광을 광변색성 요소를 통해 상기 구조로 전송하고, 제1양의 재지향된 주변 광을 광변색성 요소를 통해 디스플레이 상부 표면 밖으로 통과시키는 단계; 및 밝은-광 환경에 있고 어두운 모드일 때, 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 밝은 주변 광을 광변색성 요소를 통해 상기 구조로 전송하고, 디스플레이 상부 표면으로부터 방출된 제2양의 재지향된 주변 광을 생성하기 위해 상기 재지향된 주변 광을 상기 광변색성 요소를 통과시키는 단계를 포함하며, 상기 제2양의 감쇠된 재지향된 주변 광은 상기 제1양의 재지향된 주변 광보다 적다.
본 개시의 다른 형태는 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 유기 발광 다이오드(OLED) 베이스 디스플레이로부터 방출된 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법이다. 그러한 방법은: 30%≤T≤85% 범위의 고정 전송(T), 0.5mm≤TH1≤5mm 범위의 두께(TH1), 및 주변 환경과 직접 인터페이스하는 상부 표면을 갖는 중간-밀도 요소를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 인접하여 배열하는 단계; 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 주변 광을 상기 중간-밀도 요소를 통해 상기 구조로 전송하는 단계; 및 확산적으로 재지향된 주변 광을 중간-밀도 요소를 통해 상부 표면 밖으로 그리고 주변 환경으로 통과시키는 단계를 포함한다.
추가의 특징 및 장점들이 이하의 상세한 설명에 기술되고, 부분적으로는 그 설명으로부터 통상의 기술자가 용이하게 알 수 있거나 또는 기재된 설명 및 그 청구항 뿐만 아니라 수반된 도면에 기술한 바와 같은 실시예들을 실시함으로써 알 수 있을 것이다. 상기한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 단지 예시일 뿐이고, 청구항의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하기 위한 것이다.
수반되는 도면들은 좀더 잘 이해할 수 있게 하기 위해 제공되고, 본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성한다. 그 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시예(들)를 기술하며, 그 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다. 그와 같이, 본 개시는 수반되는 도면들과 연계함으로써 이하의 상세한 설명으로부터 좀더 충분히 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 디스플레이 시스템을 포함하는 예시의 디스플레이 장치의 전면도이며, 상기 디스플레이 장치 및 그 디스플레이 이미지는 예시의 방식에 의해 스마트폰의 형태로 나타냈고;
도 2는 본 개시에 따른 예시 디스플레이 장치의 단면도이며, 상기 디스플레이 장치는 OLED 또는 LCD 베이스 디스플레이 및 적어도 하나의 ALR 요소를 갖춘 베이스 디스플레이와 인터페이스된 ALR 구조를 포함하고;
도 3은 도 2와 유사한 예시 디스플레이 장치의 단면도이며, ALR 요소는 화학적으로 강화된 광변색성 커버 시트를 포함하고;
도 4a는 어떻게 주변 광이 디스플레이 장치로 들어가고 디스플레이 이미지를 보는 사용자에 의해 보여지는 재지향된 주변 광을 형성하는지를 나타내는, 낮은-광 환경에서 나타낸 도 3의 예시의 디스플레이 장치이고;
도 4b는 도 4a와 유사하나, 투명이 유지된 커버 시트가 가진 양에 비해, 사용자에게 도달되는 재지향된 주변 광의 양을 감소시키기 위해 제공되는 화학적으로 강화된 광변색성 커버 시트를 어두워지게 하는 밝은-광 환경에서의 디스플레이 장치이고;
도 5는 도 4b와 유사하고, 디스플레이 시스템의 예시 실시예를 나타내며, 여기서 ALR 구조의 ALR 요소는 중간-밀도 층을 포함하고;
도 6a 및 6b는 도 4a 및 4b와 유사하고, 디스플레이 시스템의 예시 실시예를 나타내며, 여기서 ALR 구조의 ALR 요소는 광변색성 접착 층을 포함하고;
도 7a 및 7b는 도 6a 및 6b와 유사하고, 디스플레이 시스템의 예시 실시예를 나타내며, 여기서 ALR 구조의 ALR 요소는 광변색성 층을 포함한다.
이제 수반되는 도면에 기술된 예들을 참조하여 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 상세한 설명이 이루어진다. 가능한 한, 동일하거나 유사한 참조부호가 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분에 사용되고, 통상의 기술자는 그러한 도면들이 본 개시의 핵심 형태들을 기술하기 위해 단순화되었다는 것을 알 수 있을 것이다.
이하 기술된 청구항들은 본 상세한 설명에 통합되어 그 일부를 구성한다.
본원에 언급된 소정 공개 문헌 또는 특허 문헌 전체의 개시내용은 참조를 위해 본원에 포함된다.
데카르트 좌표가 몇몇 도면에 참조를 위해 나타나 있으며, 그 방향 또는 방위로 한정하려는 것은 아니다.
본원에 사용된 용어 "주변 콘트라스트(ambient contrast)"는 낮 동안의 디스플레이의 가독성의 측정이며, 예컨대 Kelley 등에 의한 "Display daylight ambient contrast measurement methods and daylight readability,"로 명칭된 논문의 J. Soc. Information Display14, no. 11 (November 2006): 1019-1030에 기술되어 있다.
그러한 주변 콘트라스트 비율(ACR; ambient contrast ratio)은 BB/BD로 규정되고, 여기서 BB는 밝은 이미지를 나타낼 때의 디스플레이의 밝기(brightness)이고, BD는 어두운 이미지를 나타낼 때의 디스플레이의 밝기이다. 상기 ACR은 디스플레이 상에서 선택한 양의 주변 조명의 존재 하에 측정된다.
상기 용어 "광변색성 요소"는 낮은-광 주변 환경에서의 제1모드(또는 "투명한" 모드)를 갖는 요소(여기서 그 요소는 거의 투명함), 및 밝은-광 주변 환경에서의 제2모드(또는 "어두운" 모드)를 갖는 요소(여기서 그 요소는 상기 투명 모드에 비해 실질적인 감쇠를 가짐)와 관련된다. 상기 제1모드와 제2모드간 변이는 상기 밝은-광 환경에서 존재하는 상당한 양의 활성 광에 의해 야기된다. 일 예에 있어서, 상기 활성 광은 비-가시(예컨대, 자외선) 파장을 갖는다. 상기 제1모드와 제2모드간 변이는 연속될 수 있고, 상기 광변색성 요소를 통과하는 활성 광의 양에 좌우된다. 일부 활성 광은 낮은-광 환경에서 존재하지만 제1모드에서 제2모드로 광 변색성 요소의 기본적인 전송의 변경을 개시하기에는 충분치 않다. 그러한 제1모드 또는 "투명한" 모드에서의 전송은 T1으로 나타냈고, 제2모드 또는 "어두운" 모드에서의 전송은 T2로 나타냈다.
이하 도입된 주변-광-감소(ALR) 요소와 연관되어 본원에 사용된 용어 "전송"은 상기 요소의 대부분의 광 전송과 관련되며, 즉 표면 반사로 인한 전송 손실을 포함하지 않는다. ALR 요소의 전송은 그 ALR 요소의 두께를 곱한 단위 길이당 흡수도(α)로부터 결정될 수 있다.
디스플레이 장치
도 1은 예시에 의해 스마트폰 형태로 나타낸 예시의 디스플레이 장치(10)의 전면도이다. 그러한 디스플레이 장치(10)는 낮은-광 및 밝은-광 환경에서 사용되는 다수의 다른 타입의 디스플레이 장치들 중 어느 하나가 될 수 있다. 예시의 디스플레이 장치는 스마트폰, 셀 폰, 태블릿 전자 리더, 랩탑 컴퓨터, 텔레비전 등을 포함한다. 상기 디스플레이 장치(10)는 본 개시에 따른 그리고 이하 좀더 상세히 기술하는 디스플레이 시스템(20)을 포함한다. 상기 디스플레이 장치(10)는 디스플레이 시스템(20)에 입사되어 들어갈 수 있는 주변 광(100)을 포함하는 주변 환경(90)에 위치한다. 디스플레이 시스템(20)에 들어가는 주변 광(100)(즉, 들어오는 광)은 주변 콘트라스트를 감소시키는 나가는 광으로서 상기 디스플레이 시스템의 상부 표면으로부터 방출되는 재지향된 주변 광(101)을 야기할 수 있다.
디스플레이 시스템
도 2는 x-z 평면으로 취해진 본 개시에 따른 디스플레이 시스템(20)의 단면도이다. 상기 디스플레이 시스템(20)은 베이스 디스플레이(30)을 포함한다. 그러한 베이스 디스플레이(30)는 OLED-기반 또는 LCD-기반이 될 수 있다. 상기 베이스 디스플레이(30)는 주변 환경(90)에서 디스플레이 시스템(20)으로 들어가 거기에 입사되는 주변 광(100)을 확산적으로 재지향시키는 하나 또는 그 이상의 구조(34) 및 상부 표면(32)을 포함한다. 상기 구조(34)들은 거기에 입사되는 주변 광(100)을 확산적으로 그리고 반사적으로 반사할 것이다. 일 예에 있어서, 상기 구조(34)는 재지향된 주변 광(101)이 베이스 디스플레이 내에 다른 깊이에서 야기될 수 있도록 베이스 디스플레이(30)의 각기 다른 층들간 굴절률 차로 규정된다.
상기 베이스 디스플레이(30)는 뷰어(viewer)(120; 사용자)가 보는 그리고 베이스 디스플레이에 의해 형성된 대응하는 디스플레이 이미지를 나타내는 디스플레이 광(36)을 방출한다. 따라서, 디스플레이 광(36)은 "디스플레이 이미지"(36)라고도 부른다. 예시의 디스플레이 이미지(36)는 도 1의 디스플레이 시스템(20) 상에 나타나 있다.
상기 디스플레이 시스템(20)은 또한 디스플레이 시스템의 상부 표면을 규정하는 상부 표면(42) 및 상기 베이스 디스플레이(30)의 상부 표면(32)과 인터페이스되는 하부 표면(44)을 갖춘 주변-광-감소(ALR) 구조(40)를 포함한다. 통상 상기 상부 표면(42)은 디스플레이 시스템(20)의 최외곽 표면, 즉 주변 환경(90)과 인터페이스하는 표면을 나타낸다(따라서, 그 상부 표면(42)은 또한 디스플레이 시스템의 상부 표면이다). 따라서, 디스플레이 이미지(36)는 ALR 구조(40)를 통해 뷰어(120)가 보게 된다.
ALR 구조(40)의 기능은 ALR 구조가 제공되지 않을 때 베이스 디스플레이(30)에 의해 방출된 재지향된 주변 광의 양에 비해 디스플레이 시스템(20)의 상부 표면(42)으로부터 방출된 재지향된 주변 광(101)의 양을 사실상 감소시키는 것이다. 일 예에 있어서, 이러한 기능은 충분히 높은 ACR, 예컨대 ACR＞10 또는 ACR＞50 또는 심지어 ACR＞100을 유지하면서 달성된다. 일 예에 있어서, ALR 구조(40)를 갖는 디스플레이 시스템(20)의 ACR은 베이스 디스플레이(30)의 ACR보다 크다.
상기 ALR 구조(40)는 상부 표면(52)을 갖춘 적어도 하나의 ALR 요소(50)를 포함한다. 일 예에 있어서, ALR 요소(50)는 낮은-광 또는 밝은-광 환경에 있는지에 따라 상술한 투명한 모드 또는 어두운 모드를 갖는 광변색성 요소를 포함한다. 다른 예에 있어서, ALR 요소(50)는 이후 주어진 두께(TH1)에 대한 선택(고정) 전송(T)을 규정하는 단위 길이당 선택 감쇠(α)를 규정하는 비변경(고정) 중간-밀도를 갖는다. 다른 타입의 ALR 요소(50)들을 갖는 ALR 구조(40)를 이용하는 예시의 디스플레이 시스템(20)들이 이하 좀더 상세히 기술된다.
ALR 요소(50)를 위한 예시의 재료들은 유리 또는 폴리머(polymer)를 포함한다. 두께 TH1에 대한 예시의 두께 범위는 0.05 mm≤TH1≤5 mm이다. 폴리머계인 광변색성 ALR 요소(50)의 경우에 있어서, 흡수도(α)에 대한 예시의 범위는 0.2 cm-1≤α≤10 cm-1이다.
화학적으로 강화된 광변색성 커버 시트를 갖춘 디스플레이 시스템
도 3은 도 2와 유사하고 예시의 디스플레이 시스템(20)의 단면도를 나타낸다. 그러한 ALR 구조(40)는 상부 표면(32)의 정상에 위치하고 상부 표면(62) 및 하부 표면(64)을 포함하는 거의 투명한 접착 층(60; 이하 간단히 '투명 접착 층'이라고도 칭함)을 포함한다. 투명 접착 층(60)에 대한 예시의 재료는 실리콘 수지 및 광학적으로 횡단-링크된 폴리머를 포함한다. 일 예에 있어서, 투명 접착 층(60)은 ALR 구조(40)를 베이스 디스플레이(30)에 접착(인터페이스)하기 위해 제공된다.
그러한 ALR 구조(40)는 또한 상부 표면(42)을 규정하는 상부 표면(72)을 갖춘 반사방지(AR) 코팅을 포함한다. ALR 요소(50)는 투명 접착 층(60)과 AR 코팅(70)간 샌드위치(sandwich)된다.
ALR 구조(40)의 ALR 요소(50)는 투명 접착 층(60)의 정상의 상부 표면(62)에 위치하는 화학적으로 강화된 광변색성 커버 시트(51)를 포함한다. 일 예에 있어서, ALR 요소(50)는 도 3에 나타낸 바와 같이 두께(TH1)의 단일의 광변색성 커버 시트(51)로 이루어진다. 일 예에 있어서, 광변색성 커버 시트(51)의 두께는 0.5 mm≤TH1≤5 mm의 범위가 된다. 일 예에 있어서, 광변색성 커버 시트(51)는 화학적으로 강화된 유리로 만들어진다. 그와 같은 유리의 예로는 유리 매트릭스 내에 할로겐화은과 같은 광변색성 재료를 통합하는 Gorilla® 유리가 있다(뉴욕, 코닝의 코닝사로부터 이용가능한). 다른 예에 있어서, 광변색성 커버 시트(51)는 종래 잘 알려진 하나 또는 그 이상의 광변색성 유기 분자 타입, 예컨대 트리아릴메탄(triarylmethane), 스틸벤(stilbene), 아자스틸벤(azastilbene), 나이트론(nitrone), 풀기드(fulgide), 스피로피란(spiropyran), 나프토피란(naphthopyran), 스피로-옥사진(spiro-oxazine), 퀴논(quinone) 등을 포함하는 유리와 다른 재료, 예컨대 플라스틱, 폴리머, 아크릴 등으로 만들어진다.
도 4a는 도 3과 유사하며, 낮은-광 환경(90L)에서 디스플레이 시스템(20)이 어떻게 동작하는지를 나타낸다. 설명의 용이성을 위해, 디스플레이 이미지(36)는 단일의 큰 화살표로 나타냈고, 디스플레이 시스템(20) 내에서의 굴절률 효과는 무시했다. 낮은-광 환경(90L)으로부터의 어두운(즉, 낮운-강도) 주변 광(100L)은 Z-방향에 대한 입사각(θ)으로 AR 코팅(70)의 상부 표면(72)에 대한 입사를 나타낸다. 낮은-광 환경(90L)에서, 광변색성 커버 시트(51)는 투명 모드로, 즉 그러한 낮은-광 환경에서 거의 투명하도록 전송 T1(예컨대, 80% 또는 그 이상)을 갖는다. AR 코팅(70)은 반사적으로 반사된 광 100SR(점선)의 양을 감소시킨다. AR 코팅(70)이 있는 경우 수직 입사의 주변 광의 거울 반사는 통상 4% 이하이다. 이는 더 많은 어두운 주변 광(100L)이 디스플레이 시스템(20)으로 들어간다는 것을 의미한다.
디스플레이 시스템(20)으로 들어가는 어두운 주변 광(100L)의 일부는 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 의해 각도 범위
Figure pct00001
에 걸쳐 재지향될 것이다. 그러한 각도 범위(
Figure pct00002
)는 대부분의 재지향된 주변 광(101)이 이동하는 곳에서 규정된다. 몇몇 재지향된 주변 광(101)은 그 각도 범위(
Figure pct00003
) 밖에 위치할 수 있다. 일 예에 있어서, 재지향된 주변 광(101)은 확산적으로 반사된 광 및 반사적으로 반사된 광을 포함한다. 그러한 재지향된 주변 광(101)은 또한 산란 광을 포함할 수도 있다.
재지향된 주변 광(101)의 일부(대시선(dashed-line) 화살표)는 투명 접착 층(60), 광변색성 커버 시트(51) 및 AR 코팅(70)을 통해 이동하고, 디스플레이 시스템(20)의 상부 표면(42)으로부터 방출되어, 디스플레이 이미지(36)를 보려하는 뷰어(120)에 도달한다. 이러한 지점까지 낮은-광 환경(90L)에서의 디스플레이 시스템(20)의 동작은 깨끗한 커버 시트를 이용하는 기존 디스플레이 시스템의 것과 동일하다.
도 4B는 도 4a와 유사하지만, 밝은 주변 광(100B)을 포함하는 밝은-광 환경(90B)에서의 디스플레이 시스템(20)을 구비한다. 도 4b에 나타낸 예에 있어서, 밝은-광 환경(90B)은 낮 환경이고, 밝은 주변 광(100B)은 낮, 예컨대 태양(91)으로부터의 직접 또는 간접의 태양광이다. 낮은-광 환경(90L)의 경우에서와 같이, AR 코팅(70)은 더 많은 밝은 주변 광이 디스플레이 시스템(20)으로 들어가도록 광변색성 커버 시트(51)의 상부 표면(52)으로부터 밝은 주변 광(100B)의 반사의 양을 감소시킨다.
밝은 주변 광(100B)의 비-가시(예컨대, 자외선) 활성 요소는, 광변색성 커버 시트(51)에서의 광변색성 효과를 야기하여, 광변색성 커버 시트를 투명한 모드에서 가시 스펙트럼을 통해 감소된 전송 T2(즉, T2＜T1)를 갖는 어두운 모드로 변이시킨다. 이러한 감소된 전송(T2)은 그 가시 스펙트럼에서의 파장의 중간-밀도(즉, 일반적으로 균일한) 감쇠를 나타내는 회색 컬러를 그 광변색성 커버 시트에 제공한다.
광변색성 커버 시트(51)를 통해 이동함에 따라 그 밝은 주변 광(100B)의 감쇠는, 투명 모드(또는 부재시)로 유지된 광변색성 커버 시트가 갖는 양에 비해, 베이스 디스플레이(30)의 내부 구조(34)에 도달하는 밝은 주변 광의 양을 감소시킨다. 베이스 디스플레이(30)의 내부 구조(34)에 도달하는 밝은 주변 광(100B)의 일부는 상술한 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 상술한 각도 범위(
Figure pct00004
)를 통해 재지향된다.
그러한 재지향된 주변 광(101)은 광변색성 커버 시트(51)를 통해 다시 이동함에 따라 감쇠됨으로써, 감쇠된 재지향된 주변 광(102)을 형성한다. 그러한 감쇠된 재지향된 주변 광(102)은 AR 코팅(70)을 통과하고, 이 광의 일부는 디스플레이 이미지(36)를 보는 뷰어(120)에 의해 보여진다.
따라서, 밝은 주변 광(100B)은 디스플레이 시스템(20)이 밝은-광 환경(90B)에 있을 때 (어두운-모드)광변색성 커버 시트(51)를 두 번 통과함으로써 2배 감쇠하나, 상기 디스플레이 시스템이 낮은-광 환경(90L)에 있을 때 (투명한-모드)광변색성 커버 시트를 두 번 통과할 때 거의 감쇠하지 않는다(또는 상당히 적게 감쇠한다). 따라서, 투명 모드에서의 디스플레이 시스템(20)으로부터 방출된 재지향된 주변 광(101)의 양은 어두운 모드에서 방출된 양보다 크다.
여기서 AR 코팅(70)은, 보통 그 AR 코팅이 상부 표면(72)에 대해 에어 인터페이스로 기능을 수행하도록 디자인되기 때문에, ALR 구조(40) 내에서 그 AR 코팅을 통해 이동하는 광에 대한 효과적인 AR 장벽이 아니라는 것을 알아야 한다.
그러한 광변색성 커버 시트(51)의 사용은 디스플레이 시스템(20)의 주변 콘트라스트를 동적으로 제어할 수 있게 한다. 이것은 낮은-광(예컨대, 실내 또는 야간) 환경(90L)에서의 기존의 가독성을 유지하면서도 밝은-광 환경(90B)에서의 베이스 디스플레이(30)의 가독성을 향상시키게 한다.
밝은-광 환경(90B)에서의 디스플레이 시스템(20)의 그러한 향상된 가독성은 디스플레이 이미지(36)의 밝기를 증가시키기 위해 베이스 디스플레이(30)의 발광 요소 또는 광원의 강도의 증가에만 의존하지 않는 장점을 갖는다. 이러한 특징은 에너지를 절약하고, 배터리가 베이스 디스플레이(30)에 전원을 공급하기 위해 사용되는 경우 주어진 배터리 충전에 대한 동작 시간을 연장하게 한다.
디스플레이 시스템(20)의 일 예에 있어서, 광변색성 커버 시트(51)는 낮은-광 환경(90L)에서의 가시 스펙트럼에서 80%≤T1＜100%의 전송(T1) 및 밝은-광 환경(90B)에서의 가시 스펙트럼에서 30%≤T2≤85%의 전송(T2)을 가지며, 여기서 추가의 조건은 T2＜T1이다.
중간-밀도 층을 갖는 디스플레이 시스템
도 5는 도 4b와 유사하고, 디스플레이 시스템(20)의 예시 실시예를 나타내며, 여기서 ALR 요소(50)는 ALR 구조(40)의 최상부 표면을 규정함으로써 디스플레이 시스템(20)을 규정하는 상부 표면(152)을 갖춘 중간-밀도 층(151)을 포함한다. 일 예에 있어서, ALR 요소(50)는 두께 TH1의 단일의 중간-밀도 층(151)으로 이루어지며, 상기 두께는 일 예에서 0.5 mm≤TH1≤5 mm의 범위이고, 상기 ALR 요소는 30%≤T≤85% 범위의 고정 전송(T)을 갖는다. 일 예에 있어서, 중간-밀도 층(151)은 중간-밀도 재료의 시트의 형태가 된다. 일 예에 있어서, 중간-밀도 층(151)은 디스플레이 시스템(20)을 위한 커버 시트로 제공된다. AR 코팅(70; 나타내지 않음)은 옵션이다.
일 예에 있어서, 그러한 단일의 중간-밀도 층(151)은 중간-밀도 유리, 폴리머, 아크릴, 플라스틱 등의 시트로 이루어진다. 일 예에 있어서, 중간-밀도 층(151)은 상술한 Gorilla® 유리와 같은 화학적으로 강화된 유리로 이루어지거나 아니면 그를 포함한다. 상기 중간-밀도 층(151)의 그러한 중간-밀도는 가시 파장이 거의 동일한 양으로 감쇠된다는 것을 의미한다. 도 5의 디스플레이 시스템(20)의 실시예에서의 베이스 디스플레이(30)는 OLED-기반이다. OLED-기반 디스플레이는 주변 광(100)의 비교적 높은 확산 반사율을 갖는 것으로 알려져 있다.
도 5는 낮은-광, 밝은-광 또는 중간-광 환경일 수 있는 주변 환경(90)으로부터 디스플레이 시스템(20)에 입사하는 주변 광(100A)을 나타낸다. 주변 광(100A)의 일부는 반사적으로 반사된 광(100SR; 점선)으로서 중간-밀도 층(151)의 상부 표면(152)으로부터 반사적으로 반사하는 반면, 그러한 대부분의 주변 광은 상부 표면을 통해 전송된다. 그 전송된 주변 광(100A)은 중간-밀도 층(151)을 통해 이동함에 따라 감쇠된다. 다음에 그러한 감쇠된 전송된 주변 광(100A)은 투명 접착 층(60)을 통해 이동하고, 이러한 광의 일부는 각도 범위
Figure pct00005
를 갖는 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 OLED-기반 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 의해 재지향된다. 다음에 상기 재지향된 주변 광(101)은 투명 접착 층(60)을 통해 그리고 중간-밀도 층(151)을 통해 디스플레이 이미지(36)를 보는 뷰어(120)로 이동한다.
따라서, 상기 주변 광(100A)은, 주변 환경(90)의 밝기에 상관없이, 중간-밀도 층(151)을 통해 두 번 통과함으로써 2배 감쇠한다. 이러한 두 배 감쇠는 ACR을 향상시키는데 활용될 수 있다. 아래의 표 1은, AR 코팅이 있는 기존의 OLED 디스플레이에 대해, AR 코팅이 없는 기존의 OLED 디스플레이에 대해, 그리고 AR 코팅이 없는 중간-밀도 층(151; 중간-밀도 유리의 형태로)을 구비한 예시의 OLED-기반 디스플레이 시스템에 대해 600-lux 주변 광(100A)에 따라 측정한 바와 같은 ACR을 기술한다.
Figure pct00006
표 1은 80% 중간-밀도를 갖는 그리고 AR 코팅(70)이 없는 중간-밀도 층(151)을 이용하는 OLED-기반 디스플레이 시스템(20)이 AR 코팅이 있거나 또는 없는 기존의 OLED 디스플레이보다 높은 ARC를 갖는 것을 나타낸다.
여기서 디스플레이의 상부 표면 상의 AR 코팅이 그 디스플레이의 주변 콘트라스트 비율을 증가시키게 한다는 것을 깊이 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 발명자들은 어떤 경우에는 그러한 AR 코팅이 주변 콘트라스트 비율을 사실상 감소시키게 한다는 것을 발견했다. 그러한 예로는 거울 성분에 비해 큰 확산 성분을 갖는 상당한 양의 재지향된 광(101)을 야기하는 구조(34)를 갖는 OLED 베이스 디스플레이(30)의 경우가 있다. 그러한 AR 코팅은 구조(34)에 도달하는 주변 광(100)의 양을 증가시키고, 이에 따라 뷰어(120)에 도달하는 재지향된 광(101)의 양의 증가를 야기한다.
광변색성 접착 층을 갖춘 디스플레이 시스템
도 6a는 도 4a와 유사하고, 예시의 디스플레이 시스템(20)을 기술하며, 여기서 ALR 구조(40)는 AR 코팅(70)이 위치되는 상부 표면(82)을 구비한 깨끗한(즉, 광학적으로 투명한) 커버 시트(80)를 포함한다. 그러한 ALR 요소(50)는 투명 커버 시트(80)가 위치하는 상부 표면(252)을 갖춘 광변색성 접착 층(251)을 포함한다. 일 예에 있어서, ALR 요소(50)는 나타낸 바와 같이 투명 접착 층(60)을 대신하는 단일의 광변색성 접착 층(251)으로 이루어진다.
일 예에 있어서, 광변색성 접착 층(251)은 광변색성 염료를 광학적으로 깨끗한(투명한) 접착제와 혼합함으로써 형성된다. 일단 투명 커버 시트(80)가 광변색성 접착 층(251)과 인터페이스되면 UV 크로스-링킹(cross-linking)이 고형화(예컨대, UV 경화)에 사용될 수 있다.
예시의 실시예에 있어서, 광변색성 접착 층(251)은 가시 파장 스펙트럼 밖의, 예컨대 UV-파장인 활성 파장에 의해 조사(irradiate)될 때 어두워짐에 따라 편광된다. 즉, 광변색성 접착 층(251)은 또한 그러한 어두운 모드에 의해 야기되는 편광 모드를 갖는다. 이러한 경우에, 편광된 광변색성 접착 층(251)의 편광의 방향은 역 크로스-편광자 효과(adverse cross-polarizer effect)를 피함으로써 디스플레이 광(36)의 최대 전송을 제공하도록 하부의 베이스 디스플레이(30)의 편광 방향과 거의 나란하게 정렬된다.
도 6a에 있어서, 낮은-광 환경(90L)으로부터의 어두운(즉, 낮은-강도) 주변 광(100L)은 z-방향에 대한 입사각(θ)으로 AR 코팅(70)의 상부 표면(72)에 대한 입사를 나타내고 있다. 그러한 AR 코팅(70)은 반사적으로 반사된 광(100SR; 즉, 점선)과 같이 나타낸 거울 반사를 감소시키는데, 이는 좀더 어두운 주변 광(100L)이 디스플레이 시스템(20)으로 들어가는 것을 의미한다. 그 전송된 어두운 주변 광(100L)의 일부는, 비교적 낮은 강도의 주변 광(100L) 때문에 또는 활성 자외선 광(예컨대, 비-UV 생성 실내 조명으로부터의)의 부족으로 인해 투명 모드인 투명 커버 시트(80) 및 광변색성 접착 층(251)을 통해 이동한다.
다음에 그 주변 광(100L)은 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 대해 입사하고, 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 상기 구조에 의해 재지향된다. 재지향된 주변 광(101)의 일부(즉, 대시선 화살표)는 광변색성 접착 층(251), 투명 커버 시트(80) 및 AR 코팅(70)을 통해 이동하여 디스플레이 이미지(36)를 보는 사용자(120)로 이동한다. 따라서, 낮은-광 환경(90L)에서의 디스플레이 시스템(20)의 동작은 깨끗한 커버 시트를 이용하는 기존의 디스플레이의 것과 동일하다.
도 6b에 나타낸 예에 있어서, 디스플레이 시스템(20)은 밝은 주변 광(100B)을 포함하는 밝은-광 주변 환경(90B)에 위치한다. 상기 AR 코팅(70)은 더 많은 밝은 주변 광이 디스플레이 시스템(20)으로 들어가 투명 커버 시트(80)를 통해 광변색성 접착 층(251)으로 이동하도록 디스플레이 상부 표면(42)으로부터의 밝은 주변 광(100B)의 반사의 양을 감소시킨다.
밝은 주변 광(100B)의 비-가시(예컨대, 자외선) 활성 파장은, 광변색성 접착 층(251)에서의 광변색성 효과를 야기하여, 광변색성 접착 층을 가시 스펙트럼을 통해 감소된 전송 T2(즉, T2＜T1)를 갖는 어두운 모드로 변이시킨다. 이러한 감소된 전송(T2)은 그 가시 스펙트럼에서의 파장의 중간-밀도(즉, 일반적으로 균일한) 감쇠를 나타내는 회색 컬러를 그 광변색성 접착 층(251)에 제공한다. 광변색성 접착 층(251) 내에서의 밝은 주변 광(100B)의 감쇠는 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 도달하는 그 밝은 주변 광의 양을 감소시킨다. 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 도달하는 밝은 주변 광(100B)의 일부는 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 상술한 각도 범위
Figure pct00007
에 걸쳐 재지향된다.
상기 재지향된 주변 광(101)은 (어두운) 광변색성 접착 층(251)을 통해 다시 이동함에 따라 감쇠되고, 이에 따라 감쇠된 재지향된 주변 광(102)을 형성한다. 그러한 감쇠된 재지향된 주변 광(102)은 AR 코팅(70)을 통과하고, 이러한 광의 일부는 뷰어(120)에 도달한다.
광변색성 접착 층(251)이 어두워짐에 따라 편광되는 경우, 그 편광된 광변색성 접착 층을 통한 밝은 주변 광의 제1통과 동안 밝은 주변 광(100B)의 추가 감쇠가 발생한다. 이것은 대부분의 밝은-광 주변 환경(90B)에 해당하는 밝은 주변 광(100B)이 초기에 랜덤(Random)하게 편광된다는 것을 나타낸다. 완전 편광자를 통과하는 랜덤하게 편광된 광은 0.5의 비율로 감쇠한다. 편광된 광변색성 접착 층(251)에 의한 밝은 주변 광(100B)의 정확한 감쇠의 양은 실제의 편광 정도(예컨대, 2개의 그와 같은 편광층들을 횡단함으로써 생성된 흡광 계수에 의해 측정된 바와 같은) 및 그 층 두께(TH1)에 좌우된다.
디스플레이 시스템(20)의 일 예에 있어서, 광변색성 접착 층(251)은 낮은-광 환경(90L)에서의 가시 스펙트럼에서 80%≤T1＜100%의 투명 모드의 전송(T1) 및 밝은-광 환경(90B)에서의 가시 스펙트럼에서 30%≤T2≤85%의 어두운 모드의 전송(T2)을 가지며, 여기서 추가의 조건은 T2＜T1이다. 일 예에 있어서, 광변색성 접착 층(251)은 0.05 mm≤TH1≤5 mm 범위의 두께(TH1)를 갖는다.
따라서, 밝은 주변 광(100B)은 디스플레이 시스템(20)이 밝은-광 환경(90B)에 있을 때 광변색성 접착 층(251)을 두 번 통과함으로써 2배 감쇠(그리고 그 광변색성 접착 층이 어두운 모드에서 편광되면 0.5배까지 광학 감쇠)하나, 상기 디스플레이 시스템이 낮은-광 환경(90L)에 있을 때 거의 감쇠하지 않는다.
그러한 광변색성 접착 층(251)의 사용은 디스플레이 시스템(20)의 주변 콘트라스트의 동적 제어를 가능하게 한다. 이것은 낮은-광(예컨대, 실내 또는 야간) 환경(90L)에서의 기존의 가독성을 유지하면서도 밝은-광 환경(90B)에서의 베이스 디스플레이(30)의 가독성을 향상시키게 한다. 밝은-광 환경(90B)에서의 그러한 향상된 가독성은 베이스 디스플레이(30)의 발광 요소 또는 광원의 강도의 증가에만 의존하지 않는 장점을 갖는다. 이러한 특징은 에너지를 절약하고, 배터리가 베이스 디스플레이(30)에 전원을 공급하기 위해 사용되는 경우 주어진 배터리 충전에 대한 동작 시간을 연장하게 한다.
광변색성 층을 갖춘 디스플레이 시스템
도 7a는 도 6a와 유사하고, 예시의 디스플레이 시스템(20)을 기술하며, 여기서 ALR 구조(40)는 투명 커버 시트(80)와 투명 접착 층(60)간 샌드위치된 ALR 요소(50)를 포함하며, AR 코팅(70)은 상기 투명 커버 시트의 정상의 상부 표면(82)에 위치한다.
그러한 ALR 요소(50)는 상부 표면(352)을 갖춘 광변색성 층(351)을 포함한다. 일 예에 있어서, ALR 요소(50)는 단일의 광변색성 층(351)으로 이루어진다. 상기 광변색성 층(351)은 유기 광변색성 염료의 단량체(monomer) 혼합에 의해 유리 구조를 코팅하고, 이후 예컨대 열 또는 UV 노출을 통해 경화함으로써 형성될 수 있다.
예시의 실시예에 있어서, 광변색성 층(351)은 가시 파장 밖의, 예컨대 UV-파장인 활성 파장에 의한 상기 층의 조사에 의해 어두워짐에 따라 편광된다. 즉, 광변색성 층(351)은 또한 그러한 어두운 모드에 의해 야기되는 편광 모드를 갖는다. 이러한 경우에, 광변색성 층(351)의 편광의 방향은 역 크로스-편광자 효과를 피함으로써 디스플레이 광(36)의 최대 전송을 제공하도록 하부의 베이스 디스플레이(30)의 편광 방향과 거의 나란하게 정렬된다.
도 7a에 있어서, 낮은-광 환경(90L)으로부터의 어두운(즉, 낮은-강도) 주변 광(100L)은 z-방향에 대한 입사각(θ)으로 (옵션의)AR 코팅(70)의 상부 표면(72)에 대한 입사를 나타내고 있다. 그러한 AR 코팅(70)은 반사적으로 반사된 광(100SR; 즉, 점선)과 같이 나타낸 거울 반사를 감소시키는데, 이는 좀더 어두운 주변 광(100L)이 디스플레이 시스템(20)으로 들어가는 것을 의미한다. 그 전송된 어두운 주변 광(100L)의 일부는, 비교적 낮은 강도의 주변 광(100L) 때문에 또는 활성 자외선 광(예컨대, 비-UV 생성 실내 조명으로부터의)의 부족으로 인해 거의 투명한 전송(T1)을 갖는 투명 커버 시트(80)를 통해 그리고 광변색성 접착 층(351)을 통해 이동한다.
다음에 그 어두운 주변 광(100L)은 투명 접착 층(60)을 통과한 후 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 대해 입사하고, 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 그로부터 확산적으로 반사된다. 재지향된 주변 광(101)의 일부(즉, 대시선 화살표)는 투명 접착 층(60)을 통해, 광변색성 층(351)을 통해, 투명 커버 시트(80)를 통해 그리고 AR 코팅(70)을 통해 이동하여 디스플레이 이미지(36)를 보는 뷰어(120)가 보게 된다. 따라서, 낮은-광 환경(90L)에서의 디스플레이 시스템(20)의 동작은 기존의 디스플레이의 것과 동일하다.
도 7b에 나타낸 예에 있어서, 디스플레이 시스템(20)은 밝은 주변 광(100B)을 포함하는 밝은-광 주변 환경(90B)에 위치한다. 상기 AR 코팅(70)은 더 많은 밝은 주변 광이 투명 커버 시트(80)로 들어가 광변색성 층(351)으로 이동하도록 AR 코팅(40)의 상부 표면(42)으로부터의 밝은 주변 광(100B)의 반사의 양을 감소시킨다.
밝은 주변 광(100B)의 비-가시(예컨대, 자외선) 요소는, 광변색성 층(351)에서의 광변색성 효과를 야기하여, 광변색성 층을 가시 스펙트럼을 통해 감소된 전송 T2(즉, T2＜T1)를 갖는 어두운 모드로 변이시킨다. 이러한 감소된 전송(T2)은 그 가시 스펙트럼에서의 파장의 중간-밀도(즉, 일반적으로 균일한) 감쇠를 나타내는 회색 컬러를 그 광변색성 층(351)에 제공한다. 광변색성 층(351) 내에서의 밝은 주변 광(100B)의 감쇠는 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 도달하는 그 밝은 주변 광의 양을 감소시킨다. 베이스 디스플레이(30)의 구조(34)에 도달하는 밝은 주변 광(100B)의 일부는 재지향된 주변 광(101)을 형성하기 위해 상술한 각도 범위
Figure pct00008
에 걸쳐 재지향된다.
상기 재지향된 주변 광(101)은 투명 접착 층(60)을 통해 그리고 광변색성 층(351)을 통해 다시 이동함에 따라 감쇠되고, 이에 따라 감쇠된 재지향된 주변 광(102)을 형성한다. 그러한 감쇠된 재지향된 주변 광(102)은 투명 커버 시트(80) 및 AR 코팅(70)을 통과하고, 이러한 광의 일부는 뷰어(120)에 의해 보여진다.
광변색성 층(351)이 어두워짐에 따라 편광되는 경우, 그 편광된 광변색성 층을 통한 밝은 주변 광의 제1통과 동안 밝은 주변 광(100B)의 추가 감쇠가 발생한다. 이것은 대부분의 밝은-광 주변 환경(90B)에 해당하는 밝은 주변 광(100B)이 초기에 랜덤하게 편광된다는 것을 나타낸다. 완전 편광자를 통과하는 랜덤하게 편광된 광은 1/2의 비율로 감쇠한다. 편광된 광변색성 층(351)에 의한 밝은 주변 광(100B)의 정확한 감쇠의 양은 실제의 편광 강도(예컨대, 2개의 그와 같은 편광층들을 횡단함으로써 생성된 흡광 계수에 의해 측정된 바와 같은) 및 그 층 두께(TH1)에 좌우된다.
디스플레이 시스템(20)의 일 예에 있어서, 광변색성 층(351)은 낮은-광 환경(90L)에서의 가시 스펙트럼에서 80%≤T1＜100%의 투명 모드의 전송(T1) 및 밝은-광 환경(90B)에서의 가시 스펙트럼에서 30%≤T2≤85%의 어두운 모드의 전송(T2)을 가지며, 여기서 추가의 조건은 T2＜T1이다. 일 예에 있어서, 광변색성 층(351)은 0.05 mm≤TH1≤5 mm 범위의 두께(TH1)를 갖는다.
따라서, 밝은 주변 광(100B)은 디스플레이 시스템(20)이 밝은-광 환경(90B)에 있을 때 광변색성 층(351)을 두 번 통과함으로써 2배 감쇠(그리고 그 광변색성 층이 편광되면 0.5배까지 광학 감쇠)하나, 상기 디스플레이 시스템이 낮은-광 환경(90L)에 있을 때 거의 감쇠하지 않는다.
ALR 구조(40)에서의 그러한 광변색성 층(351)의 사용은 디스플레이 시스템(20)의 주변 콘트라스트를 향상시키기 위해 사용자(120)에 도달하는 감쇠된 재지향된 주변 광(102)의 양의 동적 제어를 가능하게 한다. 이것은 낮은-광(예컨대, 실내 또는 야간) 환경(90L)에서의 기존의 가독성을 유지하면서도 밝은-광 환경(90B)에서의 베이스 디스플레이(30)의 가독성을 향상시키게 한다. 밝은-광 환경(90B)에서의 그러한 향상된 가독성은 베이스 디스플레이(30)의 발광 요소 또는 광원의 강도의 증가에만 의존하지 않는 장점을 갖는다. 이러한 특징은 에너지를 절약하고, 배터리가 베이스 디스플레이(30)에 전원을 공급하기 위해 사용되는 경우 주어진 배터리 충전에 대한 동작 시간을 연장하게 한다.
부가된 청구항들에 규정된 바와 같은 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본원에 기술한 바와 같은 개시의 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 개시는 부가된 청구항 및 그 등가물의 범주 내에 속하는 변형 및 변경들을 커버한다.

Claims (22)

  1. 낮은-광 또는 밝은-광 주변 환경에서 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 시스템으로서, 상기 디스플레이 시스템은:
    디스플레이 이미지를 생성하도록 구성되고, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 또는 액정 디스플레이(LCD)의 적어도 하나를 포함함과 더불어 입사되는 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이; 및
    상기 베이스 디스플레이의 상부 표면과 인터페이스되고 상부 표면 및 광변색성 요소를 갖춘 주변-광-감소(ALR) 구조를 포함하며;
    상기 주변 광은 상기 베이스 디스플레이 쪽으로 상기 광변색성 요소를 통해 이동하고 상기 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 구조와 상호작용하며, 상기 재지향된 주변 광은 상기 광변색성 요소를 통해 상기 ALR 구조의 상부 표면 밖으로 이동하고;
    상기 광변색성 요소는 낮은-광 주변 환경에서 투명한 모드를 갖고, 상기 광변색성 요소는 이 광변색성 요소를 통과하는 주변 광 또는 재지향된 주변 광을 거의 감쇠시키지 못하며;
    상기 광변색성 요소는 밝은-광 주변 환경에서 어두운 모드를 갖고, 상기 광변색성 요소는 이 광변색성 요소를 통과하는 주변 광 및 재지향된 주변 광을 거의 감쇠시키는, 디스플레이 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광변색성 요소는 80%≤T1＜100%의 투명한 모드에서의 전송(T1) 및 30%≤T2≤85%의 어두운 모드에서의 전송(T2)을 갖고, 여기서 T2＜T1인, 디스플레이 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    어두운 모드는 광변색성 요소가 편광되는 편광 모드를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    광변색성 요소는 광변색성 커버 시트를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    광변색성 커버 시트는 화학적으로 강화된 광변색성 유리의 단일 시트로 이루어진, 디스플레이 시스템.
  6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    ALR 구조는 광변색성 요소를 샌드위치하는 투명 접착 층 및 반사방지 코팅을 포함하며, 상기 투명 접착 층은 상기 ALR 구조를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 부착하는, 디스플레이 시스템.
  7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    광변색성 요소는 ALR 구조를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 부착하는 광변색성 접착 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    ALR 구조는 광변색성 접착 층의 정상에 투명 커버 시트, 및 상기 투명 커버 시트의 정상에 반사방지 코팅을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  9. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    ALR 구조는 투명 접착제 및 투명 커버 시트를 포함하며, 광변색성 요소는 투명 접착 층 및 투명 커버 시트에 의해 샌드위치된 광변색성 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    ALR 구조는 투명 커버 시트의 정상에 반사방지 코팅을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  11. 낮은-광 또는 밝은-광 주변 환경에서 디스플레이 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 시스템으로서, 상기 디스플레이 시스템은:
    디스플레이 이미지를 생성하도록 구성되고, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이를 포함함과 더불어 입사되는 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이; 및
    상기 베이스 디스플레이의 상부 표면과 인터페이스되고 상부 표면 및 중간-밀도 요소를 갖춘 주변-광-감소(ALR) 구조를 포함하며;
    상기 주변 광은 상기 베이스 디스플레이 쪽으로 상기 중간-밀도 요소를 통해 이동하고 상기 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 구조와 상호작용하며, 상기 재지향된 주변 광은 상기 중간-밀도 요소를 통해 상기 ALR 구조의 상부 표면 밖으로 이동하고;
    상기 중간-밀도 요소는 가시 파장에 대해 30%≤T≤85% 범위의 고정 전송(T)을 갖는, 디스플레이 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    중간-밀도 요소는 0.5 mm≤TH1≤5 mm 범위의 두께(TH1)를 갖는 단일의 중간-밀도 유리 시트로 이루어진, 디스플레이 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    중간-밀도 유리 시트는 화학적으로 강화된 유리로 이루어진, 디스플레이 시스템.
  14. 청구항 12 또는 13에 있어서,
    ALR 구조는:
    상부 표면 및 하부 표면을 갖춘 단일의 중간-밀도 유리 시트; 및
    중간-밀도 유리 시트의 하부 표면과 베이스 디스플레이의 상부 표면간 위치하는 투명 접착 층으로 이루어진, 디스플레이 시스템.
  15. 상부 표면을 갖춤과 더불어 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 베이스 디스플레이를 포함하는 디스플레이 시스템에 의해 방출된 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    낮은 주변 광을 갖는 낮은-광 주변 환경에 있을 때 투명한 모드를 갖고 밝은 주변 광을 갖는 밝은-광 주변 환경에 있을 때 어두운 모드를 갖는 광변색성 요소를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 인접하여 배열하는 단계;
    낮은-광 환경에 있고 투명한 모드일 때, 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 낮은 주변 광을 광변색성 요소를 통해 상기 구조로 전송하고, 제1양의 재지향된 주변 광을 광변색성 요소를 통해 디스플레이 상부 표면 밖으로 통과시키는 단계; 및
    밝은-광 환경에 있고 어두운 모드일 때, 재지향된 주변 광을 형성하기 위해 밝은 주변 광을 광변색성 요소를 통해 상기 구조로 전송하고, 디스플레이 상부 표면으로부터 방출된 제2양의 재지향된 주변 광을 생성하기 위해 상기 재지향된 주변 광을 상기 광변색성 요소를 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 제2양의 재지향된 주변 광은 상기 제1양의 재지향된 주변 광보다 적은, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    광변색성 요소는 광변색성 커버 시트를 포함하는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    광변색성 요소는 투명 커버 시트를 베이스 디스플레이에 고정시키는 광변색성 접착제를 포함하는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    광변색성 요소는 투명 접착 층과 투명 커버 시트간 배열된 광변색성 층을 포함하는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  19. 청구항 15 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변색성 요소는 80%≤T1＜100%의 투명한 모드에서의 전송(T1) 및 30%≤T2≤85%의 어두운 모드에서의 전송(T2)을 갖고, 여기서 T2＜T1인, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  20. 청구항 15 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    어두운 모드는 광변색성 요소가 편광되는 편광 모드를 포함하는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  21. 주변 광으로부터 재지향된 주변 광을 형성하는 구조 및 상부 표면을 갖춘 유기 발광 다이오드(OLED) 베이스 디스플레이로부터 방출된 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    30%≤T≤85% 범위의 고정 전송(T), 0.5 mm≤TH1≤5 mm 범위의 두께(TH1), 및 주변 환경과 직접 인터페이스하는 상부 표면을 갖는 중간-밀도 요소를 베이스 디스플레이의 상부 표면에 인접하여 배열하는 단계;
    재지향된 주변 광을 형성하기 위해 상기 주변 광을 상기 중간-밀도 요소를 통해 상기 구조로 전송하는 단계; 및
    상기 재지향된 주변 광을 중간-밀도 요소를 통해 상부 표면 밖으로 그리고 주변 환경으로 통과시키는 단계를 포함하는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 중간-밀도 요소는 중간-밀도 유리의 시트로 이루어지는, 재지향된 주변 광의 양을 감소시키는 방법.
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