KR20160131919A - 투명 활성 윈도우 디스플레이 - Google Patents

Abstract

태양광 조명에 대항하여 판독가능한 조종석 횡단 시청을 위해 광시야각 이미지를 제공하는 제1 표면을 갖는 활성 윈도우 디스플레이(AWD; active window display) 시스템이 제공된다. AWD에 디스플레이된 이미지는 AWD의 배면(또는 제2 표면)으로부터는 볼 수 없다. AWD 시스템은 또한, 디스플레이된 이미지와 연관된 광 방출이 배면 또는 제2 표면을 빠져나가는 것을 차단하도록, 파장을 투과하는 것으로부터 불투명이 되도록 전환하는 것이 더 가능하다.

Description

투명 활성 윈도우 디스플레이{TRANSPARENT ACTIVE WINDOW DISPLAY}

여기에 기재되는 주제의 실시예는 일반적으로 활성 윈도우(active window) 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 밖에서는 보이지 않는 활성 윈도우 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

다양한 항공우주, 군용, 자동차, 산업용 및 소비자 응용에 대하여 활성 윈도우 디스플레이 시스템(AWD; active window display system)에 관심이 있다. AWD 시스템은, 윈도우 상에, 시스루(see-through) 속성을 갖는, 본질적으로 투명한 디스플레이 또는 이미지를 생성한다. AWD 시스템은 차량 윈도우 상에 장착되거나 적층되며, 디스플레이 또는 이미지는 예를 들어 군대 지상 차량, 항공기 또는 자동차에 대한 미션 정보일 수 있다.

많은 이러한 응용에서, AWD 시스템은 차량 안으로부터 그것을 보는 크루(crew)에게 관통하여 보이는(see-through) 이미지를 디스플레이해야할 뿐만 아니라, 디스플레이의 배면(back side) 또는 차량의 외부에 관련하여 디스플레이 이미지에 대해 제어 또는 보안과 같은 추가의 특징을 제공해야 할 필요성이 존재한다. 예를 들어, 차량 안의 이미지 뷰가 조종석 횡단(cross-cockpit) 시청을 위해 광각인 것이 바람직하고 태양광 조명에 대항해서도 판독가능한 것이 바람직하다. 추가적으로, 디스플레이된 이미지가 차량 외부(즉, AWD의 배면)로부터는 보이지 않는 것이 바람직하다. 광 방출(optical emission)이 차량을 빠져나가는 것을 차단하도록, AWD 시스템은 투명한 것으로부터 불투명한 것으로 전환이 가능한 것이 더 바람직할 것이다.

바람직한 AWD 특징은 증가된 상황 인식 및 크루에 대한 보안을 가능하게 할 것이다. 본 발명은 원하는 특징을 제공한다.

이 요약은 상세한 설명 부분에서 아래에 더 기재되는 개념의 선택을 단순화된 형태로 소개하고자 제공된다. 이 요약은 청구하는 주제의 핵심 특징 또는 필수 특징을 나타내고자 하는 것이 아니며, 청구하는 주제의 범위를 결정하는데 돕는 것으로서 사용되도록 의도되지도 않는다.

디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은, 광의 제1 파장을 투사하도록 구성된 프로젝터, 및 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 투명 스크린 어셈블리를 포함한다. 투명 스크린 어셈블리는, 제1 표면 상에서 제1 파장을 수신하는 것에 응답하여, 제1 표면으로부터 제2 파장을 방출하고 제2 표면으로부터의 제1 파장 및 제2 파장의 투과를 차단하도록 구성된다.

또다른 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은, 투명 스크린 어셈블리의 제1 표면 상에 (i) 적색 광 방출 파장, (ii) 녹색 광 방출 파장 및 (iii) 청색 광 방출 파장 중의 적어도 하나를 생성하기 위해 적어도 하나의 여기(excitation) 파장을 투사하도록 구성된 프로젝터를 포함한다. 디스플레이 시스템은 또한, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 투명 스크린 어셈블리를 포함하며, 투명 스크린 어셈블리는, 여기 파장을 수신하는 것에 응답하여, 제1 표면 상에 (i) 적색 광 방출 파장, (ii) 녹색 광 방출 파장 및 (iii) 청색 광 방출 파장 중의 적어도 하나를 포함하는 각자의 제2 파장을 방출하도록, 그리고 제2 표면으로부터의 각자의 제2 파장 및 대응하는 여기 파장의 투과를 차단하면서 광의 다른 파장은 투명 스크린 어셈블리를 통과할 수 있게 하도록 구성된다.

또 다른 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은, 제1 출력 편광을 갖는 편광된 광을 투사하도록 구성된 프로젝터, 및 부분 투명 스크린 어셈블리를 포함한다. 부분 투명 스크린 어셈블리는, 제1 표면을 정의하는 산란 편광자, 및 제2 표면을 정의하며 산란 편광자에 결합된 흡수 편광자를 포함한다. 산란 편광자의 거부 축(rejection axis) 및 흡수 편광자의 거부 축은 서로 평행하고 제1 출력 편광과 연관된 거부 축에 수직이다. 투명 스크린 어셈블리는, 제1 표면 상에 제1 출력 편광을 갖는 편광된 광을 수신하는 것에 응답하여, (i) 제1 표면으로부터 제1 출력 편광을 갖는 편광된 광을 후방산란하도록(backscatter) 그리고 (ii) 제2 표면으로부터 제1 출력 편광을 갖는 편광된 광을 차단하도록 구성된다.

첨부 도면 및 이 배경기술과 함께, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구항으로부터 다른 바람직한 특징이 명백하게 될 것이다.

다음 도면과 함께 고려할 때 다음의 상세한 설명 및 청구함을 참조함으로써 내용의 보다 완전한 이해가 추론될 수 있으며, 유사한 참조 번호는 도면 전반에 걸쳐 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 활성 윈도우 디스플레이 시스템의 단순화된 블록도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라 추가의 세부사항을 제공하는 도 1의 확대된 블록도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위한 광학 반사 필터의 사용의 예시이다.
도 4는 또다른 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위한 광학 흡수 필터의 사용의 예시이다.
도 5는 또다른 예시적인 실시예에 따라 추가의 세부사항을 제공하는 도 1의 확대된 블록도이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위해 전기 변색 윈도우 필름과 같은 전기 광학 셔터의 사용을 도시한 단순화된 타이밍도이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위해 프레임 순차 모드에서 프로젝터와 동기되는 전기 변색 윈도우 필름과 같은 전기 광학 셔터를 도시한 단순화된 타이밍도이다.
도 8은 또다른 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위해 프레임 순차 및 컬러 순차 모드 둘 다에서 프로젝터와 동기되는 전기 변색 윈도우 필름과 같은 전기 변색 셔터를 도시한 단순화된 타이밍도이다.

다음의 상세한 설명은 단지 속성이 예시적인 것이며, 주제의 실시예 또는 이러한 실시예의 응용 및 사용을 한정하도록 의도되지 않는다. 여기에서 사용될 때, 단어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 예시로서 작용하는" 것을 의미한다. 예시적인 것으로 여기에 기재된 임의의 구현은 반드시 임의의 다른 구현 이상으로 바람직하거나 유리한 것으로서 해석되어서는 안 된다. 또한, 전술한 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 다음의 상세한 설명에서 제시되는 임의의 명시된 또는 암시된 이론에 얽매일 의도는 전혀 없다.

간결하게 하기 위해, 공지된 그래픽 및 이미지 프로세싱, 센서, 또는 특정 시스템 및 서브시스템(및 이의 개별 동작 컴포넌트)의 기타 기능 양상에 관련된 종래의 기술은 여기에서 상세하게 기재되지 않을 수 있다. 또한, 여기에 포함된 다양한 도면에 도시된 연결선들은 다양한 구성요소들 간의 예시적인 기능적 관계 및/또는 물리적 결합을 나타내도록 의도된다. 주제의 실시예에서 많은 대안의 또는 추가적인 기능적 관계 또는 물리적 연결이 제시될 수 있다는 것을 유의하여야 한다.

기법 및 기술은 여기에서 기능적 및/또는 논리적 블록 컴포넌트에 대해 그리고 다양한 컴퓨팅 컴포넌트 또는 디바이스에 의해 수행될 수 있는 동작, 프로세싱 작업, 및 기능의 부호 표현에 관련하여 기재될 수 있다. 프로젝터(102) 및/또는 전기 변색 윈도우 필름과 같은 전기 광학 셔터(206), 또는 액정 광학 셔터/광 밸브와 같은 특징들을 제어하기 위한 메커니즘은 프로세서 및 메모리를 이용할 수 있다. 이러한 동작, 작업, 및 기능은 종종 프로세서 실행, 컴퓨터 실행, 컴퓨터화, 소프트웨어 구현, 또는 컴퓨터 구현인 것으로서 지칭된다. 실시에서, 하나 이상의 프로세서 디바이스는 디스플레이 시스템의 프로세서 전자기기에서의 메모리 위치에 있는 데이터 비트를 나타내는 전기 신호를 조작함으로써 그뿐만 아니라 신호의 기타 프로세싱에 의해 기재된 동작, 작업 및 기능을 수행할 수 있다. 데이터 비트가 유지되는 메모리 위치는, 데이터 비트에 대응하는 특정 전기적, 자기, 광학, 또는 유기 특성을 갖는 물리적 위치이다. 도면에 도시된 다양한 블록 컴포넌트는 지정된 기능을 수행하도록 구성된 임의의 수의 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 컴포넌트에 의해 실현될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 시스템 또는 컴포넌트의 실시예는 다양한 집적 회로 컴포넌트, 예를 들어 메모리 요소, 디지털 신호 프로세싱 요소, 논리 요소, 룩업 테이블 등을 채용할 수 있으며, 이는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 기타 제어 디바이스의 제어 하에 다양한 기능을 수행할 수 있다.

다음의 기재는 함께 "결합되어 있는(coupled)" 요소들 또는 노드들 또는 특징들을 지칭할 수 있다. 여기에서 사용될 때, 그리고 이하 설명에 부합하여, 명시적으로 달리 나타내지 않는 한, "결합된"은 또다른 요소/노드/특징에 직접 또는 간접적으로 연결되지만(또는 직접 또는 간접적으로 통신함), 반드시 기계적으로 그러한 것은 아님을 의미한다. 따라서, 도면은 요소들의 하나의 예시적인 구성을 도시할 수 있지만, 추가의 중간 요소, 디바이스, 특징, 또는 컴포넌트가 도시된 주제의 실시예에 제시될 수 있다. 또한, 특정 용어가 또한 단지 참조를 위한 목적으로 다음의 설명에서 사용될 수 있으며, 따라서 한정하는 것으로 의도되지 않는다.

여기에 기재된 실시예는 단지 예일 뿐이며, 임의의 항공 전자 공학, 우주 항공, 지상, 또는 수중 응용에서의 임의의 윈도우에 대해 신규의 시스템 및 방법을 구현하기 위한 가이드로서 작용한다. 여기에서 사용될 때, "이미지"는 미리 결정된 패턴의 일 내지 복수 파장의 광을 포함한다. 이미지는 부호, 영숫자 정보, 비디오, 및/또는 도면의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 관련 윈도우는 또한 아래에 제시된 예의 범위를 넘어 복수의 환경 및 보안 표준을 충족시키도록 설계된다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 그리하여, 여기에 제시된 예는 비한정적인 것으로 의도된다.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 활성 윈도우 디스플레이 시스템(100)의 단순화된 블록도이다. 프로젝터(102)는 하나 이상의 좁은 파장 대역들의 광(예를 들어, 제1 파장(106))을 구성하는 동적 또는 정적 이미지를 실질적으로 투명한 스크린 어셈블리(104)의 제1 표면(108)에 투사하도록 구성된다. 투명 스크린 어셈블리(104)의 다양한 실시예들이 채용될 수 있고, 각각의 스크린 어셈블리(104)는 실질적으로 평면인 영역일 뿐 아니라 곡률을 갖는 영역을 가질 수 있다.

프로젝터(102)는 개별 좁은 파장 대역의 광(이하, 개별 좁은 파장 대역의 광은 "파장"으로만 지칭될 수 있음)으로서 이미지를 투사하는 소스이다. 프로젝터(102)는 전자적 및/또는 기계적 제어 하에 있을 수 있고, 이미지의 개별 프레임을 투사하기 위한 다양한 방법을 채용할 수 있다. 따라서 프로젝터(102)는 이미지를 생성하는 일을 담당할 수 있고, 태양광 또는 다른 주변광이 있을 때에 디스플레이 가시성을 유지하는 밝기를 갖도록 조정될 수 있으며, 다양한 동기된 셔터(shuttering) 기술을 채용할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터(102)는 투사된 이미지가 출력 편광을 갖도록 투사 전에 편광자(polarizer)를 채용할 수 있다(도 5). 또다른 실시예에서, 프로젝터(102)는 프레임 순차(frame sequential) 모드에서 동작하고, 또 다른 실시예에서, 프로젝터(102)는 프레임 순차 및 컬러 순차 모드 둘 다에서 동작한다. 후자의 실시예의 한 예에서, 프로젝터(102)는 60 Hz에서 그리고 각각의 프레임 내에서 이미지 프레임을 전환하며, 이미지의 적색, 녹색 및 청색 파장 성분들이 180 Hz에서 전환된다. 다양한 전환 모드들의 세부사항은 도 6 내지 도 8에 관련하여 아래에 기재된다.

투명 스크린 어셈블리(104)의 제1 표면(108)에서 제1 파장(106)의 수신에 응답하여, 제2 파장(112)이 제1 표면(108)으로부터 방출된다. 제2 파장(112)은 제1 파장(106)과 실질적으로 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다. "타겟" 제1 파장(106)을 제외한, 주변 광(114)의 주변 파장은 투명 스크린 어셈블리(104)를 통과한다. 종종 디스플레이의 배면 또는 차량의 "외부"에 있는, 투명 스크린 어셈블리(104)의 제2 표면(110)의 관점으로부터, (여기) 제1 파장(106) 및 (방출) 제2 파장(112)이 차단되고, 따라서 통과되거나 투과되지 않는다.

도 2는 예시적인 실시예에 따라 추가의 세부사항을 제공하는, 도 1의 확대된 블록도이다. 도 2는 실 축척대로 도시된 것은 아니지만, 특징 중의 일부의 상대 위치 및 배향에 대한 시각적 인식을 제공한다. 이 실시예에서, 투명 스크린 어셈블리(104)는 제1 표면을 정의하는 투사 스크린(202), 및 제2 표면을 정의하는 필터 스크린(204)을 포함한다. 투사 스크린(202)은 필터 스크린(204)에 근접하며 이에 결합되어 있다. 전기 광학 셔터(206)와 같은 선택적인 전기 광학 셔터가 필터 스크린(204)에 인접하거나 이에 결합될 수 있으며, 예를 들어 제2 표면(110)에 있을 수 있다. 투사 스크린(202), 필터 스크린(204), 선택적인 전기 광학 셔터(206)의 크기, 두께, 및 속성은 응용에 적합한 것으로서 선택된다.

투사 스크린(202)은 제1 표면(108)의 관점으로부터(즉, 통상적으로 차량의 안쪽으로부터 제1 표면을 봄) 컬러 호환(color-compatible) 투명도를 제공한다. 이 컬러 투명도를 제공하기 위해, 투사 스크린(202)은 내장(embedded) 입자(208)를 포함할 수 있다. 내장 입자(208)는 수신 파장(여기에서 제1 파장(106)으로 지칭됨)에 의해 여기되고 응답으로 파장을 방출하는데, 방출된 파장은 여기에서 제2 파장(112)으로 지칭된다. 내장 입자(208)는 형광 나노입자 또는 분자를 포함할 수 있다. 대안의 실시예에서, 내장 입자(208)는 공진 산란 나노입자를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 입자는 협대역 적색, 녹색 및 청색 방출을 위해 튜닝된(tuned) 양자 도트(QD; quantum dots)로 구성될 수 있다. 제2 파장(112)의 방출이 제1 표면으로부터 오는 단방향인 것으로 도시되어 있지만, 실시에서, 방출은 통상적으로 2차원 또는 3차원이며, 제2 표면은 제2 파장(112)의 방출 및/또는 제2 표면(110)으로부터의(즉, 차량의 외부 또는 AWD의 배면로부터) 제1 파장(106) 및 제2 파장(112)의 투과를 막기 위한 필터 스크린(204)을 가질 수 있다.

상기 언급된 바와 같이, 여기에서의 설명은 단수 파장으로서 제1 파장(106)과 같은 스펙트럼 목차를 참조하지만, 그리 기재된 파장은 앞서 소개된 "개별 좁은 파장 대역의 광"이며 이는 통상적으로 당해 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이 유한 대역폭의 파장 범위 또는 스펙트럼 대역을 수반할 것임을 이해하여야 한다. 각 파장의 원하는 스펙트럼 대역폭은 응용에 특정한(application specific) 것이며, 관여된 프로젝터 및/또는 스크린 메커니즘의 특성에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후에 기재된 실시예에서, 비교적 좁은 스펙트럼 대역폭이 일반적으로 바람직하다.

필터 스크린(204)은 임의의 여러 가지 다양한 광시야각(wide-field-of-view) 협대역 노치 또는 다중노치(multi-notch) 흡수 또는 반사 필터를 포함할 수 있다. 광시야각 협대역 다중노치 반사 필터는 도 3에 관련하여 기재되며, 이는 다양한 광시야각 협대역 다중노치 흡수 필터에 의해 제공되는 것보다 다소 더 좁은 시야를 수반한 응용에 적합할 것이다.

다양한 실시예에서, 필터 스크린(204)은, (i) 제1 (여기 파장) 및 제2 (방출) 파장으로 튜닝된 흡수(absorbing) 및 비방사(non-radiative) 나노입자, (ii) 제1 및 제2 파장으로 튜닝된 흡수 및 비방사 양자 도트(QD) 내장 필름, 및 (iii) 제1 및 제2 파장으로 튜닝된 광 결정(photonic crystal)을 갖는 필름 중의 하나를 포함한다. 여기 파장은 대개 긴 파장 UV 대역(UVA)에 있거나 또는 청색 파장 대역 바로 아래에 있다. 필터 스크린(204)은 주로 방출된 가시광 파장(적색, 녹색 또는 청색) 및 여기 (하향 변환) 프로세스에 참여하지 않는 여기 파장의 작은 부분을 필터링하도록 설계된다. 공진 나노입자 투사 스크린(202)을 채용한 것과 같은 일부 실시예에서, 여기 (투사된) 파장 및 산란된 파장은 동일하다. 필터 스크린(204)은 투사된 이미지 파장을 선택적으로 차단하면서 모든 다른 파장은 통과할 수 있게 하도록 설계된다. 여기에 기재된 필터 스크린(204)의 다양성은 하나 이상의 각자의 "타겟" 파장으로 튜닝된다.

광시야각 협대역 다중노치 흡수 필터는, 튜닝된 흡수 및 비방사 나노입자; 튜닝된 흡수 및 비방사 양자 도트(QD) 내장 필름; 광 결정과 같은 메타 재료(meta-material) 디바이스를 갖는 필름; 및 협대역 이색성(dichroic) 또는 비이색성(non-dichroic) 염료를 채용한 것들을 포함한다. 이들 예 중의 많은 것들의 스펙트럼 흡수 특성은 그들을 튜닝된 다층 유전체 구조물 내에 또는 이와 함께 통합함으로써 더 강화되거나 개질될 수 있다. 협대역 다중노치 흡수 필터의 각각이 다소 상이하게 동작하지만, 각각은 도 4에 관련하여 기재된 바와 같이 하나 이상의 타겟 파장을 흡수하거나 또는 "차단"하는 것에 관련하여 실질적으로 유사한 흡수 목적을 달성한다.

선택적인 전기 광학 셔터(206)는 활성 윈도우 디스플레이 시스템(200)의 다양한 실시예에서 투명 스크린 어셈블리(104)의 제1 표면(108) 또는 제2 표면(110)에 결합될 수 있다. 전기 광학 셔터(206)는, 인가된 전압에 응답하여, 실질적으로 불투명한 품질과, 광의 파장을 투과시키는, 적어도 부분적으로 투명한 품질 사이에 전환하도록, 당해 기술 분야에 공지된 전기 변색 윈도우 필름일 수 있다. 다양한 실시예에서, 전기 광학 셔터(206)는, 예를 들어 어느 한 측의 명백한 발광 레벨을 반대쪽에서 볼 때 감쇄시킴으로써, 낮 및/또는 밤 시나리오로 조정하도록 또는 윈도우를 완전히 보호하고 차량 안쪽으로부터 차량 외부(즉, 디스플레이의 배면)로 보일 수 있는 이미지의 광학적 투과를 금지하도록 사용될 수 있다. 공지된 전기 변색 재료 및 디바이스는 전환가능한 불투명 윈도우에 대한 하나의 예시적인 접근이지만, 여기에서 사용된 용어 "전기 변색" 필름 또는 층은, 다양한 유형의 액정(LC) 광 밸브 또는 유사품과 같이 전기적으로 튜닝가능한 투과율을 갖는 다른 호환 구조물을 포함하도록 의도된다. 마찬가지로, 용어 "윈도우 필름"은 특정 유형의 LC 광 밸브와 같이 지지 기판을 요구할 수 있는 얇은 층 구조물을 포함하는 것으로 의도된다.

전기 광학 셔터(206)에 대한 전자적 제어가 본 발명의 주제는 아니지만, 전기 광학 셔터(206)가 대응하는 응답 시간을 갖는 셔터 속도로 동작할 수 있으며 이러한 셔터 속도는 의도한 응용에 적합한 대로 프로젝터(102)의 셔터 속도와 조정될 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 실시에서, 전기 광학 셔터(206)는 도 6 내지 도 8에 관련하여 기재된 바와 같이, 프로젝터(102)를 이용한 필드 순차 동작 및/또는 셔터 동작을 지원하도록 요구되는 대로, 밀리초 또는 서브밀리초 범위의 셔터 속도를 가질 수 있다.

도 3은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이의 투과를 차단하기 위한 광학 반사 필터의 사용의 예시이다. 타겟 파장(303, 305, 및 307)의 광도 또는 강도가 x 푹(302)을 따라 디스플레이되어 있다. 각각의 타겟 파장을 둘러싸는 좁은 기간(span) 또는 대역의 파장은 실시에서, 투과, 방출 및 흡수된 광을 나타낸다. 하나의 실시예에서, 파장(303)은 청색 광과 연관되고, 파장(305)은 녹색 광과 연관되고, 파장(307)은 적색 광과 연관된다. 개별 좁은 파장 대역의 광(306, 308, 및 310)의 기간들은 각자의 폭(312, 314, 및 316)을 갖는다.

반사 필터는 타겟 파장에서 반사함으로써 타겟 파장의 투과를 차단한다(즉, 반사 필터는 타겟 파장으로 튜닝됨). 도시된 실시예에서, 반사율에 대한 타겟 파장이 x 축(304)을 따라 도시되어 있다. 반사율(318)이 파장(303)에 정렬되고, 반사율(320)이 파장(305)에 정렬되고, 반사율(322)이 파장(307)에 정렬된다는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 여기에서 사용될 때, 필터는, 도시된 바와 같이 반사 필터 파장이 타겟 파장과 정렬될 때 타겟 파장으로 "튜닝된" 것으로 간주된다. 도 3이 실 축척대로 도시된 것은 아니지만, 각각의 반사율 파장과 연관된 폭(또는 타겟 파장을 포함하는 광의 개별 좁은 파장 대역의 기간)은 각각의 타겟 파장에서 광도와 관련된 파장의 연관된 기간보다 다소 더 크다는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 구체적으로, 폭(324)은 폭(312)보다 더 크고, 폭(326)은 폭(314)보다 더 크고, 폭(328)은 폭(316)보다 더 크다. 필터에서의 추가의 폭은 설계 마진을 제공하며, 의도한 응용에 따라 선택된다. 특정 스펙트럼 선택적 반사기는 전파하는 광의 입사각도에 따라 시프트하는 스펙트럼 특성을 나타낼 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 이 경우에, 차단될 각도 범위를 증가시키도록 대역의 폭 또는 기간을 조정하는 것이 유리할 수 있다.

도 4는 또다른 예시적인 실시예에 따라 윈도우 상에 디스플레이된 이미지를 포함하는 광의 개별 파장의 투과를 차단하기 위한 광학 흡수 필터의 사용의 예시이다. 앞서 언급된 바와 같이, 흡수 필터는 통상적으로 반사 필터보다 더 넓은 시야각을 제공한다. 도 4의 상단 부분은 x축(302)을 따라 디스플레이된 파장(303, 305, 및 307)의 동일 광도 또는 강도를 도 3과 공유한다. 각각의 타겟 파장을 둘러싸는 파장의 좁은 기간은 실시에서 투사된 및/또는 방출된 광을 나타낸다. 광의 파장 대역의 각각의 좁은 기간(306, 308, 및 310)은 각자의 폭(312, 314, 및 316)을 갖는다.

흡수 필터는 "타겟" 파장에서 광을 흡수함으로써 파장의 투과를 차단한다(즉, 흡수 필터는 타겟 파장으로 튜닝됨). 도시된 실시예에서, 흡수를 위한 타겟 파장이 x축(414)을 따라 도시되어 있다. 흡수(402)는 파장(303)에 정렬되고, 흡수(404)는 파장(305)에 정렬되고, 흡수(406)는 파장(307)에 정렬된다는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 도 4가 실 축척대로 도시된 것은 아니지만, 각각의 흡수 파장과 연관된 폭(또는 타겟 파장을 둘러싸는 파장의 좁은 기간)은 각각의 타겟 파장에서 광도에 관련된 파장의 연관된 기간보다 다소 더 크다는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 구체적으로, 폭(408)은 폭(312)보다 더 크고, 폭(410)은 폭(314)보다 더 크고, 폭(412)은 폭(316)보다 더 크다. 앞서 언급된 바와 같이, 필터에서의 추가의 폭은 설계 마진을 제공하며, 의도한 응용에 따라 선택된다. 실시예는 또한, 각각이 그 각자의 방출 파장과 상이한 하나 이상의 여기 파장이 존재할 때 사용되는 선택적 필터링을 지원하고, 여기 및 방출 파장 둘 다를 차단하기 위해 광의 추가의 좁은 파장 대역(반사, 흡수, 또는 둘 다인지)에 대처하는 것이 바람직하다.

도 5는 또다른 예시적인 실시예에 따라 추가의 세부사항을 제공하는 도 1의 확대된 블록도이다. 이 실시예에서, 투명 스크린 어셈블리(104)는 제1 표면을 정의하는 산란 편광자(scattering polarizer)(502) 및 산란 편광자(502)에 결합되며 제2 표면을 정의하는 흡수 편광자(absorbing polarizer)(510)를 포함한다. 선택적 반사 편광자(506)가 산란 편광자(502)와 흡수 편광자(510) 사이에 위치될 수 있다.

도 5의 실시예에서, 프로젝터(102)는 편광된 광의 형태로(연관된 거부 축(516)을 갖는 제1 출력 편광을 제공함) 편광자(514)를 통해 이미지를 산란 편광자(502)에 투사한다. 투명 스크린 어셈블리(104)의 서브컴포넌트의 각각(산란 편광자(502), 흡수 편광자(510) 및 선택적 반사 편광자(506))은 거부 축(각각, 축 504, 512, 및 508)을 가지며, 이들은 서로 평행하고 제1 출력 편광과 연관된 거부 축(516)에 실질적으로 수직이다. 주변 광(114) 파장은 다른 실시예에서와 같이 부분 투명 스크린 어셈블리(104)를 통해 투과되거나 통과된다. 이전 실시예와 상이한 것은, 선택된 타겟 파장 대역의 차단과 달리, 하나의 편광이 차단된다는 것이다.

산란 편광자(502)는 거부 축(504)을 따라 이미지의 하나의 편광을 산란시키지만(또는 거부하지만) 다른 것은 투과한다. 산란 편광자(502)의 거부 축(504)에 일치하도록 프로젝터(102)를 선택적으로 편광시킴으로써, 투과된 이미지의 일부는 제1 표면을 보는 시청자에게 후방산란될 것이다. 흡수 편광자(510)는 산란 편광자(502)의 제2 표면(110)으로서 이용되어, 프로젝터(102)로부터 편광된 광을 수신하면, 제1 표면(108)으로부터의 광을 후방산란시키고 제2 표면(110)으로부터 투과된 광을 흡수함으로써, 산란된 편광의 투사 및 전방산란된 부분을 흡수/차단하며, 제2 표면(110), 또는 AWD의 배면으로부터 보는 것을 막는다. 직교 편광인 파장을 갖는 주변 광(114)(흡수 편광자(510) 및 산란 편광자(502)의 거부 축(504, 508)에 직교임)은 실질적으로 산란, 차단 또는 흡수되지 않고서 둘 다의 방향으로 투과된다.

도 5의 실시예에서의 산란 편광자(502)는 복수의 형태를 취할 수 있다. 하나의 예에서, 산란 편광자는 복굴절 마이크로구조 도메인 또는 구배를 포함한 필름 또는 유사 구조이다. 또다른 실시예에서, 산란 편광자(502)는, 거부 축(504)을 따라 편광된 제1 파장의 광에 의해 여기되며 실질적으로 편광되는 제2 파장의 광을 방출하는(형광을 내는) 형광 편광자(fluorescing polarizer)이다.

추가적으로, 투과율 효율성, 원치 않는 광의 누설 등과 같은 특성을 개선하도록 선택적인 변형이 가능하다. 당해 기술 분야에서의 숙련자는, 편광자의 상대 회전을 가능하게 하도록 복굴절 필름 및 지연제의 사용과 같은 다양한 편광 조작 기술이, 개시된 접근의 의도한 기능을 변경하지 않고서 사용될 수 있다는 것을 더 알 것이다. 예를 들어, 도 5에서의 편광 기반의 접근은, 산란/형광 편광자(502)와 흡수 편광자(510) 사이에 선택적 반사 편광자(506)를 포함한다. 이 편광 기반의 접근은 개별 좁은 파장 대역의 광에 의존하지 않으므로, 도 2에 도시된 바와 같은 필터 스크린(204)은 필수적인 것이 아니라 선택적일 것이다. 이 편광 기반의 접근은 독립적으로 또는 다른 단일측 투사 스크린 접근(예를 들어, 여기에 기재된 협대역 및 시간 순차적 실시예)과 함께 이용될 수 있다.

다른 실시예에서, 선택적 전기 광학 셔터(206)를 투명 스크린 어셈블리(104)의 제2 표면(110)에 결합하는 대신에, 전기 광학 셔터(206)는 포함된 필터 스크린(204)의 어느 하나의 측에 결합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 산란 편광자(502)와 흡수 편광자(510) 사이에, 편광 회전 필름이 선택적 반사 편광자(506) 대신에 또는 그 근방에서 사용될 수 있으며, 축(512)의 물리적 배향이 변경될 수 있게 하면서 여전히 축(504)과 효과적으로 평행한 관계를 유지한다.

도 6, 도 7, 및 도 8에 관련하여 기재되는 바와 같이, 다양한 실시예들은 시간적 필터링 양상을 가질 수 있다. 시간적 필터링 양상을 갖는 예시적인 디스플레이 시스템은, 연속 방식으로, 하나의 프레임 기간 동안 이미지를 투사하는 프레임 순차 모드로 동작되며 다음 프레임 기간 동안 "오프(off)" 전환되는 프로젝터(102)를 포함할 수 있다. 따라서, 전기 광학 셔터(206)는, 프로젝터(102)가 이미지를 투과/투사하고 있을 때의 프레임 기간 동안, 프로젝터와 동기하여 "온(on)"인 것으로 전환됨으로써, 실질적으로 불투명하다. 프로젝터가 "오프" 전환될 때의 프레임 기간 동안, 전기 광학 셔터(206)는 실질적으로 투명한 "투과" 상태에 있으며, 광의 파장이 통과할 수 있게 하고, 투명 활성 윈도우 디스플레이 속성을 달성한다. 이 전환 거동은 다음과 같이 보다 상세하게 기재된다.

도 6은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위한 전기 광학 셔터(206)의 사용을 도시하는 단순화된 타이밍도(600)이다. 전기 광학 셔터(206)는 기간(604) 동안 "오프" 전환되고(602), 기간(608) 동안 "온" 전환된다(606). 전기 광학 셔터(206)가 "오프" 전환될 때(602), 윈도우를 통한 광의 투과가 존재한다(즉, 투명 스크린 어셈블리(104)를 통한 광의 투과). 윈도우를 통한 가시성을 실질적으로 금지하는(안쪽에서 바깥쪽으로, 그리고 바깥쪽에서 안쪽으로) 윈도우의 전반적인 차단을 위해, 전기 광학 셔터(206)는 "온" 전환될 수 있다. 실시에서, 전기 광학 셔터(206)를 "온" 전환하는 것은, 밤 시간에, 보안 이유로, 또는 응용에 적합한 대로 적용가능할 수 있다.

도 7은 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위해 프레임 순차 모드에서 프로젝터(102)와 동기하여 전환되는 전기 광학 셔터(206)를 도시하는 단순화된 타이밍도이다. 프레임 순차 모드에서, 프로젝터(102) 출력이 파형(702)으로 도시되어 있고, 프로젝터(102)는 하나의 프레임 동안 본질적으로 "온"이고(즉, 이미지를 투사함), 다음(인접한) 프레임 동안 "오프"이다(즉, 이미지를 투사하지 않음). 프레임 순차 모드에서, 프로젝터(102)는 "온"(704)과 "오프"(706) 사이에 전환 속도로 연속적으로 교대한다. 따라서, 전기 광학 셔터(206)는, 프로젝터(102)가 "온"일 때 전기 광학 셔터(206)가 불투명이고(708) 프로젝터(102)가 "오프"일 때 전기 광학 셔터(206)가 적어도 부분적으로 투명하다(710)("부분적으로 투명하다"는 50퍼센트보다 작은 투과율을 의미할 수 있음)는 것을 보장하기 위해, 프로젝터(102)와 동일한 전환 속도로 동작한다. 불투명 기간(708)이 (적어도 부분) 투명 기간(710)과 동일할 때, 시간이 지남에 따라 고려할 때 외부 광의 1/2만 들어오지만, 프로젝터(102)가 투사하고 있을 때마다 모든 디스플레이는 차단된다. 실시예에서, 프로젝터(102)의 전환 속도는 60 Hz이다.

도 8은 다른 예시적인 실시예에 따라 디스플레이된 이미지의 투과를 차단하기 위해 프레임 순차 및 컬러 순차 모드 둘 다에서 프로젝터(102)와 동기하여 전환되는 전기 광학 셔터(206)를 도시하는 단순화된 타이밍도이다. 이 실시예에서, 전기 광학 셔터(206)는 도 7의 그의 전환 프로토콜과 마찬가지로, 실질적으로 불투명(708)과 적어도 부분 투명(710) 사이에 교대한다. 그러나, 도 8에서는, 프로젝터(102)는, 전기 광학 셔터(206)의 전환 속도보다 3배 더 빠른 전환 속도로 각각, 서브프레임(802, 804, 및 806)을 순차적으로 투사한다. 서브프레임(802)은 808에서 "온"인 것으로 간주될 수 있고, 서브프레임(804)은 810에서 "온"인 것으로 간주될 수 있고, 서브프레임(806)은 812에서 "온"인 것으로 간주될 수 있다. 서브프레임은 예를 들어 상이한 컬러 파장에 대한 투사 시간을 나타낼 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 전기 변색 윈도우 필름은 각자의 전환 속도로 동작하는 (투과 변조) 전기 광학 셔터(206)에 대한 예이다. 전기 광학 셔터(206)에 대한 다른 옵션은 액정 광 밸브 또는 MEMS 기반의 광학 셔터를 포함한다. 쉽게 이해할 수 있듯이, 전기 광학 셔터(206)(예를 들어, 전기 변색 윈도우)는 유리하게는 윈도우를 연속적으로 실질적으로 불투명하게 하도록 사용될 수 있다.

실시예에서, 서브프레임(812)은 청색 광과 연관되고, 서브프레임(810)은 녹색 광과 연관되고, 서브프레임(808)은 적색 광과 연관된다. 각각의 서브프레임(808, 810, 812)은 각자의 기간(814) 동안 "온"으로 그리고 기간(816) 동안 "오프"로 순환될 수 있다. 도 7에서와 같이, 전기 광학 셔터(206)는, 프로젝터(102)로부터 오는 이미지(또는 임의의 그의 성분 파장)가 투명 스크린 어셈블리(104)를 통해 투과되는 것이 차단되도록, 프로젝터(102)와 동기된다. 그러나, 투명 스크린 어셈블리(104)는, 프로젝터(102)가 "오프"일 때 또는 이미지를 투과하고 있지 않을 때, 투명한 상태로 남는다. 투과된 광 및/또는 방출된 광이 그에 도달할 때 전기 광학 셔터(206)가 실질적으로 불투명/차단 또는 흡수(비투과)라고 한다면, 다른 컬러 조합 및 타이밍과 같은 많은 추가의 변형이 가능하다. 도 5의 실시예와 같이, 본 실시예에서 필터 스크린(204)의 포함은 선택적이다. 편광 방법의 부가의 통합도 또한 선택적이다.

따라서, AWD의 배면 또는 차량의 외부에 관련하여 디스플레이된 이미지에 대해 더 많은 제어 및 보안을 제공하는 AWD 시스템이 제공된다. AWD 시스템은, 태양광 조명에 대항하여 판독가능한 조종석 횡단 시청을 위한 광각 이미지를 제공한다. AWD에 디스플레이된 이미지는 차량 외부(즉, AWD의 배면)로부터는 보이지 않는다. AWD는 또한, 광 방출이 차량을 빠져나가는 것을 차단하도록, 파장을 투과하는 것으로부터 불투명인 것으로 전환하는 것이 더 가능하다.

전술한 상세한 설명에서 적어도 하나의 예시적인 실시예가 제시되었지만, 방대한 수의 변형이 존재한다는 것을 알아야 한다. 또한, 여기에 기재된 예시적인 실시예 또는 실시예들은 어떠한 방식으로든 청구한 주제의 범위, 적용가능성, 또는 구성을 한정하는 것으로 의도되지 않는 것을 알아야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 기재된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 로드 맵을 당해 기술 분야의 숙련자에게 제공할 것이다. 청구항에 의해 정의된 범위로부터 벗어나지 않고서 요소들의 기능 및 구성에 있어서 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 하며, 이는 본 특허 출원을 제출할 때에 공지된 등가물 및 예측가능한 등가물을 포함한다.

Claims (13)

1. 디스플레이 시스템에 있어서,
   광의 제1 파장을 투사하도록 구성된 프로젝터와;
   제1 표면 및 제2 표면을 갖는 투명 스크린 어셈블리를 포함하고,
   상기 투명 스크린 어셈블리는, 상기 제1 표면 상에서 상기 제1 파장을 수신하는 것에 응답하여,
   상기 제1 표면으로부터 제2 파장을 방출하고;
   상기 제2 표면으로부터의 상기 제1 파장 및 제2 파장의 투과를 차단하도록,
   구성되는 것인 디스플레이 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 투명 스크린 어셈블리는,
   상기 제1 표면을 정의하는 투사 스크린; 및
   상기 투사 스크린에 결합되며 상기 제2 표면을 정의하는 필터 스크린을 포함하고,
   상기 필터 스크린은 상기 제1 파장으로 튜닝된(tuned) 것인 디스플레이 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 필터 스크린은, 상기 제1 파장을 흡수하면서 광의 다른 파장은 통과시킬 수 있도록 튜닝된 광시야각(wide field of view) 협대역 다중노치(multi-notch) 흡수 필터를 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 필터 스크린은, (i) 상기 제1 파장 및 제2 파장으로 튜닝된 흡수(absorbing) 및 비방사(non-radiative) 나노입자, (ii) 상기 제1 및 제2 파장으로 튜닝된 흡수 및 비방사 양자 도트(QD; Quantum Dot) 내장 필름, 및 (iii) 상기 제1 및 제2 파장으로 튜닝된 광결정(photonic crystal)을 갖는 필름 중의 적어도 하나를 더 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 필터 스크린은 상기 제1 및 제2 파장으로 튜닝된 광시야각 협대역 다중노치 반사 필터를 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
6. 청구항 2에 있어서, 상기 제2 파장은, 적색 광 파장, 녹색 광 파장 및 청색 광 파장 중의 적어도 하나를 더 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
7. 청구항 2에 있어서, 상기 투사 스크린은, (i) 형광 나노입자 또는 (ii) 공진 산란 나노입자를 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
8. 청구항 2에 있어서, 상기 필터 스크린에 결합되며, 상기 투명 스크린 어셈블리를 통한 광의 투과를 차단하도록 구성되는 전기 광학 셔터(electro-optic shutter)를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 전기 광학 셔터는, (i) 상기 프로젝터가 투사 중일 때, 상기 전기 광학 셔터가 실질적으로 불투명하도록, 그리고 (ii) 상기 프로젝터가 투사 중이 아닐 때, 상기 전기 광학 셔터가 적어도 부분적으로 투명하도록, 상기 프로젝터와 동기되는 것인 디스플레이 시스템.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 파장은, 적색 광 파장, 녹색 광 파장 및 청색 광 파장 중의 적어도 하나를 더 포함하고;
    상기 전기 광학 셔터는 제1 전환(switching) 속도로 전환되고;
    상기 프로젝터는 상기 제1 전환 속도의 적어도 3배의 전환 속도로 전환되는 것인 디스플레이 시스템.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 전기 광학 셔터는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display) 동기 셔터 또는 전기 변색(electro-chromic) 윈도우 필름 동기 셔터를 포함하는 것인 디스플레이 시스템.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 프로젝터에 의해 투사된 제1 파장은 제1 출력 편광을 갖고, 상기 투명 스크린 어셈블리는,
    상기 제1 표면을 정의하는 산란 편광자(scattering polarizer); 및
    상기 제2 표면을 정의하며 상기 산란 편광자에 결합된 흡수 편광자를 포함하고,
    상기 프로젝터에 의해 투사된 제1 파장은, 상기 산란 편광자에 의해 실질적으로 산란되고 상기 흡수 편광자에 의해 실질적으로 흡수되는 것인 디스플레이 시스템.
13. 청구항 1에 있어서, 상기 프로젝터에 의해 투사된 제1 파장은 제1 출력 편광을 갖고, 상기 투명 스크린 어셈블리는,
    상기 제1 표면을 정의하며, 상기 제1 파장에 응답하여 상기 제2 파장을 갖는 편광된 광을 방출하도록 구성된 형광 편광자(fluorescing polarizer); 및
    상기 제2 표면을 정의하며 상기 형광 편광자에 결합된 흡수 편광자를 포함하고,
    상기 흡수 편광자는, (i) 상기 제1 출력 편광을 갖는 제1 파장을 흡수하도록, 그리고 (ii) 상기 제2 파장을 갖는 편광된 광을 흡수하도록 구성되는 것인 디스플레이 시스템.

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