KR20170141805A - 유리-세라믹으로 제조된 플레이트를 포함하는 디스플레이 유닛 - Google Patents

유리-세라믹으로 제조된 플레이트를 포함하는 디스플레이 유닛 Download PDF

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KR20170141805A
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유로케라 에스.엔.씨.
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Abstract

본 발명은, 리튬 알루미노실리케이트를 포함하는 유리-세라믹으로 제조되고 400 내지 500 ㎚의 적어도 하나의 파장에 대해 4 ㎜ 두께에서의 광학 투과율이 0.2 내지 4%인 플레이트 (2), 뿐만 아니라 발광 소자 (4)를 포함하며, 발광 소자 (4)는 400 내지 500 ㎚의 파장에서 영이 아닌 세기의 적어도 하나의 제1 투과 및 500 ㎚ 초과에서 적어도 하나의 제2 투과를 가지는 적어도 하나의 다색 광원 (5)을 포함하고, 상기 광원 (5)의 위치 배정은 유리-세라믹으로 제조된 플레이트 (2)를 통한 디스플레이를 가능하게 하는 데 적합함을 특징으로 하는 디스플레이 유닛 (1)에 관한 것이다.

Description

유리-세라믹으로 제조된 플레이트를 포함하는 디스플레이 유닛{DISPLAY UNIT INCLUDING A PLATE MADE OF GLASS-CERAMIC}
본 발명은 유리-세라믹 분야에 관한 것이다.
더 정확하게는, 본 발명은 발광 소자 및 리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹 플레이트를 포함하는 디스플레이 어셈블리에 관한 것이다.
유리-세라믹은 특히, 조리용품으로서, 특히, 가열 소자, 예컨대 할로겐 또는 복사 가열 소자를 덮는 요리판(hob)으로서, 또는 조리 도구로서 이용되도록 의도된다.
리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹은 광범위하게 변화시킬 수 있는 그의 미학적 특성, 그의 기계적 성질, 특히, 작업 온도 범위에서의 그의 낮은 열팽창 계수로 인한 그의 높은 충격 강도, 및 그의 화학적 성질, 즉, 산 및 염기에 대한 그의 내성 때문에 이러한 용도에 매우 적당한 것으로 입증되었다.
통상적으로, 유리-세라믹은 여러 단계로 제조된다: a) 적어도 하나의 핵생성제를 함유하는 배치(batch) 물질을 용융하는 단계; b) 전환 범위보다 낮은 온도에서 "모 유리"라고 불리는 유리를 형성하고 냉각하는 단계; 및 c) 열처리하여 유리를 세라믹화하는 단계.
이 "세라믹화" 열처리는 그의 실시양태 중 하나에서는 음의 열팽창 계수를 가지는 특별한 특징을 갖는 β-석영 구조의 유리 결정 내에서 성장하는 것을 가능하게 한다.
최종 유리-세라믹에 이러한 결정 및 잔류 유리상의 존재는 영(zero) 또는 매우 낮은 전체 열팽창 계수를 얻는 것을 가능하게 한다(열팽창 계수의 절대값은 대표적으로 15 x 10-7/℃ 이하 또는 심지어 5 x 10-7/℃ 이하이다. β-석영 결정의 크기는 일반적으로 가시광선을 산란하지 않도록 매우 작고, 대표적으로 30 내지 70 ㎚이다.
또한, 유리-세라믹은 그의 용도에 의존하는 특이한 광학 성질을 가진다. 따라서, 요리판의 경우에는, 유리-세라믹은 밑에 있는 가열 소자가 작동 중이 아닐 때는 사용자가 가열 소자를 분간할 수 없도록 또는 가까스로 분간할 수 있도록 낮은 가시광선 투과율을 가지는 것이 중요하다. 그러나, 동시에, 요리판은 열판과 접촉시 화상을 입을 위험을 감소시키기 위해 가열 소자가 가열 중일 때는 가열 소자가 보일 수 있게 해야 하고, 하지만 사용자를 눈부시게 하지 않아야 한다. 또한, 유리-세라믹은 음식이 가장 짧은 가능한 시간 내에 요망 온도로 가열될 수 있게 하기 위해 특히 가열 소자에 의해 생성되는 적외 복사선에 대해서는 양호한 에너지 투과 성질을 가져야 한다.
현재의 요리판은 일반적으로 바나듐 산화물을 이용해서 착색된다. 바나듐 산화물은 용융 작업 전에 모 유리의 배치 물질에 첨가되고, 세라믹화 후에는 바나듐의 환원 때문에 매우 눈에 띄는 갈색-오렌지 색조를 제공한다.
바나듐 산화물만을 이용해서 착색된 이러한 유리-세라믹은 적색 내의 파장(600 ㎚ 초과)을 투과시키므로, 가열 소자가 높은 온도에 이를 때 가열 소자가 보인다. 또한, 적색에서 방출하는 발광 다이오드(또는 LED)를 이용하여 제조된 디스플레이도 또한 요리판을 통해 보이고, 따라서 이러한 유형의 유리-세라믹에 특히 적당하다.
미학적 이유에서, 최근에는 상이한 색의 디스플레이를 볼 수 있어야 한다는 요구가 생겼고, 이것은 현재 상업적으로 입수가능한 유리-세라믹 플레이트의 경우에는 적색 범위 밖의 가시광선에서 매우 낮은 투과 인자를 갖기 때문에 특히 어렵다.
본 발명의 목표는, 한편으로는 400 내지 500 ㎚의 적어도 하나의 파장에 대해 4 ㎜ 두께에서의 광학 투과율이 0.2% 내지 4%인 리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹 플레이트 (2) 및 다른 한편으로는 발광 소자 (4)를 포함하며, 발광 소자 (4)는 400 내지 500 ㎚의 파장에서 영이 아닌 세기의 적어도 제1 방출 및 500 ㎚ 초과의 파장에서 적어도 제2 방출을 가지는 적어도 하나의 다색 광원 (5)을 포함하고, 상기 광원 (5)의 위치 배정은 유리-세라믹 플레이트 (2)를 통한 디스플레이를 허용하도록 설계됨을 특징으로 하는 디스플레이 어셈블리 (1)로 상기 결점을 완화하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리는 조리 레인지에 통합되도록 의도된 플레이트, 바람직하게는 요리판을 포함하고, 상기 조리 레인지가 요리판 및 가열 소자, 예를 들어 복사 또는 할로겐 가열 소자 또는 유도 가열 소자를 포함한다. 디스플레이는 400 내지 500 ㎚의 제1 파장에서 및 적어도, 500 ㎚ 초과의 제2 파장에서 방출하는 다색 발광 소자를 이용해서 플레이트를 통해 일어난다. 놀랍게도, 본 발명자들은 발광 소자에 의해 방출되는 이러한 다양한 파장 및 유리-세라믹 플레이트를 통한 그들 각각의 흡수의 조합이 사람 눈으로 인지할 수 있는 모든 색조의 색을 표시하는 것을 가능하게 한다는 것을 발견하였다. 따라서, 조리 레인지에 통합되는 이러한 디스플레이 어셈블리는 색 및 광 세기 면에서 무한히 많은 색조를 제공한다. 이러한 발명은 예를 들어 공간 또는 기능을 특별한 색과 연관시킴으로써 조리 레인지에 대해 다양한 애니메이션 효과를 생성하는 것을 가능하게 한다.
본 발명과 관련해서 "단색 광원"이라는 용어는 가시 파장 범위에서 하나의 방출 피크를 가지고 피크의 폭이 1 내지 100 ㎚, 바람직하게는 5 내지 50 ㎚, 심지어는 10 내지 30 ㎚인 광원을 정의한다.
본 발명과 관련해서 "다색 광원"이라는 용어는 가시 파장 범위 내에서 적어도 2 개의 방출 피크를 가지는 광원을 정의한다. 다색 광원은 LED 및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이일 수 있고, 방출 스펙트럼은 주 방출 피크 및 주 피크보다 더 넓고 더 낮은 세기를 가지는 형광 방출 피크를 가진다.
상기 기술한 디스플레이 어셈블리의 유리-세라믹 플레이트의 광학 투과율은 두께 4 ㎜에서 400 내지 500 ㎚의 적어도 하나의 파장에 대해 바람직하게는 0.4% 내지 1.5%이다.
유리하게는, 두께 4 ㎜의 경우의 광학 투과율은 400 내지 500 ㎚의 어느 파장에 대해서도 바람직하게는 0.2% 내지 4%, 특히 0.4% 내지 1.5%이다.
높은 투과율은 심지어 가열 기간을 지나서도 가열 소자가 보이는 결과를 초래할 것이고, 이것은 배제되어야 하는 것이다. 한편, 낮은 투과율의 경우에는, 청색 또는 녹색 디스플레이의 가시성이 너무 낮을 것이다.
ISO 9050(2003) 표준과 관련해서 발광체 D65를 이용한 광 투과율은 두께 4 ㎜의 플레이트의 경우 바람직하게는 3% 이하, 또는 2% 이하, 심지어 1% 이하이다. 따라서, 가열 소자는 그것을 껐을 때는 보이지 않는다.
"광 투과율"이라는 용어는 직접 투과율 및 가능한 확산 투과율 둘 모두를 고려하는 총 투과율을 의미하는 것으로 이해한다. 예를 들어, 따라서, 적분구가 제공된 분광광도계가 이용되고, 그래서, 주어진 두께에서 측정된 투과율은 특히 ISO 9050(2003) 표준을 포함한 본 기술 분야의 숙련자에게 알려진 방법을 이용해서 4 ㎜의 기준 두께로 전환된다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 "리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹"이라는 표현은 바람직하게는 중량%로 표현된 아래에 정의된 한계값 내의 다음 구성 성분을 포함하는 유리-세라믹을 의미하는 것으로 이해한다:
SiO2 52 - 75%
Al2O3 18 - 27%
Li2O 2.5 - 5.5%
K2O 0 - 3%
Na2O 0 - 3%
ZnO 0 - 3.5%
MgO 0 - 3%
CaO 0 - 2.5%
BaO 0 - 3.5%
SrO 0 - 2%
TiO2 1.2 - 5.5%
ZrO2 0 - 3%
P2O5 0 - 8%
이 유리-세라믹은 모 유리의 용융 또는 결과적으로 유리-세라믹을 생성하는 차후의 탈유리화에 영향을 주지 않는 1 중량% 이하의 비필수 구성 성분을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹은 중량%로 나타낸 아래에 정의된 한계값 내의 다음 구성 성분을 포함한다:
SiO2 64 - 70%
Al2O3 18 - 25%
Li2O 2.5 - 3.8%
K2O 0 - < 1.0%
Na2O 0 - < 1.0%
ZnO 1.2 - 2.8%
MgO 0.30 - 1.5%
CaO 0 - 1%
BaO 0 - 3%
SrO 0 - 1.4%
TiO2 1.8 - 3.2%
ZrO2 1.0 - 2.5%
바륨 산화물 함량은 유리의 점도를 감소시키기 위해 바람직하게는 1 내지 3%, 특히 2 내지 3%이다. 동일 이유에서, 실리카 함량은 바람직하게는 68% 이하, 특히 67% 또는 심지어 66% 이하이다. 또한, 본 발명자들은 점도 감소에 대한 석회(CaO) 함량의 매우 두드러진 효과가 심지어 매우 적은 양이 첨가되는 경우에도 있다는 것을 입증할 수 있었다. 이 이유에서, CaO 함량은 0.2% 이상, 특히 0.3%, 심지어 0.4% 이상이다.
가장 좋은 결과는 23% 이하, 특히 20.5%의 알루미나(Al2O3) 함량의 경우에 얻어진다.
요망되는 광학 성질을 달성하기 위해, 조성물에 착색제가 첨가된다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트의 화학 조성은 바람직하게는 0.01% 내지 0.2%의 중량 함량을 갖는 바나듐 산화물을 포함한다. 이 함량은 심지어 바람직하게는 0.05% 이하, 또는 0.04% 또는 0.03% 또는 심지어 0.025% 또는 0.02% 이하이다. 바람직한 바나듐 산화물 함량은 0.01 내지 0.03 %이다.
높은 바나듐 산화물 함량은 플레이트를 어둡게 하고, 따라서 디스플레이의 좋지 않은 가시성, 특히 청색에서 좋지 않은 가시성을 초래한다. 반대로, 낮은 함량은 요리판을 밝게 한다.
가열 소자를 잘 감추기 위해, 본 발명에 따른 플레이트는 추가로 다음 중량 범위 내의 다음 착색제를 특히 바나듐 산화물과 함께 함유할 수 있다.
Fe2O3 0 - 1%;
NiO 0 - 1%;
CuO 0 - 1%;
CoO 0 - 1%;
MnO 0 - 1%.
바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 유리-세라믹 플레이트의 조성 중의 코발트 산화물 함량은 0.12% 이하 또는 심지어는 0.02% 이하이다.
이러한 착색제(Fe2O3, NiO, CuO, CoO 및 MnO)의 백분율 함량의 합은 0.025% 이하, 바람직하게는 적어도 0.045%이지만, 2%를 초과하지 않는다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 요리판은 바나듐 함량이 0.01% 내지 0.03%일 때를 포함해서 니켈 산화물을 함유하지 않는다. 크롬 산화물(Cr2O3)은 대부분의 배치 물질, 특히 루틸(rutile)형 티타늄 함유 화합물에서 자주 발견되는 불순물이다. 게다가, 용융 노(furnace)를 제조하는 일부 내화물은 크롬 산화물을 함유할 수 있거나 또는 크롬 산화물로 이루어질 수 있다. 요망되는 성질을 얻기 위해, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트 중의 크롬 산화물(Cr2O3) 중량 함량은 0.01% 이하, 바람직하게는 0.0075% 또는 심지어는 0.006% 이하인 것이 바람직하다. 이러한 낮은 함량으로의 제한은 배치 물질을 신중하게 선택해야 하고 용융 유리와 접촉하는 크롬 산화물 내화물의 존재를 피해야 한다는 것을 의미한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트 중의 망간 산화물(MnO) 중량 함량은 0.1% 이하, 바람직하게는 0.045% 또는 심지어는 0.025% 이하이다.
주석 산화물은 세라믹화 단계 동안에 바나듐 환원을 촉진하는 것을 도와서 색의 출현을 야기하기 때문에 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트의 화학 조성은 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 양의 주석 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 주석 산화물은 모 유리의 용융 동안 모 유리를 정련하는 것을 돕고, 다시 말해서, 주석 산화물은 용융 유리 덩어리 내의 기체 포유물의 제거를 촉진하는 것을 돕는다. 명세서의 나머지에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 주석 이외의 다른 환원제, 특히 금속 황화물이 훨씬 더 효과적이라고 입증되었다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 요리판의 화학 조성은 유리하게는 0.2% 내지 0.35%의 중량 함량의 주석 산화물을 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트의 화학 조성은 환경적 이유에서 및 안티몬 및 비소의 산화물이 용융 주석의 조 위로 용융 유리를 붓는 플로트형의 형성 공정과 상용성이 있게 하는 것이 어렵다고 증명되었기 때문에 최대한 소량의 안티몬 및 비소(즉, 0.01 중량% 또는 심지어는 0.001 중량%를 초과하지 않는 양)를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 플레이트의 화학 조성은 안티몬 및 비소를 함유하지 않는다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 플레이트의 화학 조성은 임의로 0.1% 이하, 바람직하게는 0.09%, 또는 심지어는 0.07% 이하의 중량 함량을 가지는 인 산화물(P2O5) 및/또는 루비듐 산화물(Rb2O)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 유리-세라믹은 바람직하게는 잔류 유리상 내의 β-석영 구조의 결정을 포함한다. 그의 팽창 계수의 절대값은 대표적으로 15x10-7/℃ 이하, 또는 심지어는 5x10-7/℃ 이하이다.
바람직하게는, 상기 기술한 디스플레이 어셈블리의 다색 광원은 다색 LED 및/또는 하나 이상의 다색 LED를 기반으로 하는 디스플레이이다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 광원으로 제공되는 이러한 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 이러한 디스플레이)는 다색성이고, 상이한 파장에서 적어도 2 개의 피크를 포함하는 방출 스펙트럼을 가진다. 그 결과로, 관찰자가 플레이트를 통해 인지하는 색은 플레이트에 의해 투과되는 다양한 파장의 혼합이다.
놀랍게도, 본 발명자들은 디스플레이 어셈블리에 사용된 유리-세라믹 플레이트의 고정된 투과 스펙트럼과 함께 상업용 다색 LED의 방출 스펙트럼을 조정하는 것(또는 가장 좋은 절충안을 직접적으로 제공하는 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이)를 선택하는 것)이 실질적으로 가시 스펙트럼의 범위 전체에 걸쳐서 칼라 디스플레이를 얻는 것을 가능하게 한다는 것을 발견하였다. LED 및/또는 LED를 기반으로 하는 디스플레이가 이러한 유형의 용도에 특히 적당하고, 단, 그것은 선택된 조정에 따라서 다수의 방출 스펙트럼을 제공한다. 플레이트를 통한 요망되는 조도의 함수로서 광원의 선택을 아래에서 더 설명할 것이다.
유리하게는, 다색 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이)는 400 내지 500 ㎚에서의 제1 방출 및 500 ㎚ 초과에서의 제2 방출로 방출한다. "하이브리드 LED"라고 흔히 불리는 LED(전기발광 결정 + 광발광 인광체(들))는 이러한 방출 스펙트럼을 얻을 수 있게 한다. 매우 넓은 이차 방출을 갖는 스펙트럼을 가지는 이러한 LED는 상업적으로 얻기 쉽다. 본 발명과 관련해서 이용되는 백색 LED는 예를 들어 반도체 결정 칩, 예컨대 청색을 흡수하고 황색에서 방출하는 무기 발광체(예를 들어, YAG:Ce)를 함유하는 투명 (실리콘 또는 에폭시) 수지로 덮인 청색에서 방출하는 인듐 갈륨 질화물(InGaN)로부터 제조된다. 또한, 다음 LED 또는 LED를 기반으로 하는 디스플레이도 언급할 수 있다:
- 크리(CREE)(미국)라는 회사로부터의 "고휘도 LED"의 엑스램프(XLamp®) LED 부류;
- 다음 부류: 니치아(Nichia)(일본)라는 회사로부터의 니치아헬리오스(NichiaHelios), 니치아리겔(NichiaRigel), "LED-램프", NSSM, NSSW, NSEW, NS9 및 NS2 참조부호;
- 오스람(OSRAM)(독일)이라는 회사로부터의 백색 "톱레드(TOPLED)®" 시리즈;
- 필립스 루미레즈(Philips Lumileds)(미국)라는 회사로부터의 "룩세온(Luxeon)® 레벨 화이트" 및 "룩세온® K2" 부류;
- 도요다 고세이(Toyoda Gosei)(일본)라는 회사로부터의 다음 참조부호를 갖는 LED: E1S19, E1S27, E1S62, E1S66, E1S67, E1SAG, E1SAP, EASAA, EASAU, EASAV, E1L4x 및 E1L5x.
하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이는 발광 디스플레이 소자이고, 그의 "일차" 광원은 보통 확산 소자로 덮인 하나 이상의 LED로 이루어진다. 수문자 기호/단어를 표시하는 것을 의도하는 이러한 소자는 일반적으로 발광 "세그먼트"(예를 들어, 7-세그먼트 디스플레이), 도트(매트릭스 디스플레이) 또는 바아로 이루어진다. 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 다음 디스플레이를 언급할 수 있다:
- 아바고 테크놀로지즈(Avago Technologies)(미국)로부터의 HDSM-431W 및 HDSM-433W 참조부호의 백색 7-세그먼트 디스플레이;
- 예를 들어 참조부호 TA20-11YWA를 가지는 킹브라이트(KingBright)라는 회사로부터의 "도트 매트릭스(Dot Matrix)®" 매트릭스 디스플레이;
- 예를 들어 참조부호 DC10YWA를 가지는 킹브라이트라는 회사로부터의 "바아 그래프 어레이(Bar Graph Array)®" 바아 디스플레이.
또한, 500 ㎚ 초과의 가시광선에서 높은 세기의 방출을 가지고 400 내지 500 ㎚에서 더 좁은 방출 피크를 가지지만 더 낮은 세기를 가지는 LED를 이용하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 상기 디스플레이 어셈블리의 발광 소자의 다색 광원은 430 내지 470 ㎚(한계값 포함), 바람직하게는 450 ㎚에서의 제1 방출 피크 및 540 내지 560 ㎚(한계값 포함), 바람직하게는 555 ㎚에서의 제2 피크로 방출하는 다색 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이)이다. 적절히 조절된 이러한 광원은 상기 디스플레이 어셈블리의 유리-세라믹 플레이트를 통해 백색 디스플레이를 얻는 것을 가능하게 한다. 본질적으로 어두운 갈색 유리-세라믹 플레이트를 통해 이러한 백색 디스플레이를 생성함으로써 디자인 면에서 특히 바람직한 발광 효과를 달성하는 것이 가능하다.
유리하게는, 다색 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이)는 430 내지 470 ㎚, 바람직하게는 450 ㎚에서의 제1 방출 피크 및 540 내지 560 ㎚(한계값 포함), 바람직하게는 555 ㎚에서의 제2 피크로 방출하고, 제2 피크가 유리하게는 제1 피크보다 낮은 세기를 가진다. 본 발명자들은 유리-세라믹 플레이트가 이용되는 경우, 이러한 LED(또는 디스플레이)가 백색 디스플레이의 가장 좋은 연색성을 허용할 것이라는 점을 밝혔다.
바람직하게는, 상기 디스플레이 어셈블리의 발광 소자의 다색 광원은 3 개의 단색 광원(광원은 동일 LED에 있을 수 있거나 또는 3 개의 독립된 단색 LED일 수 있음)으로 이루어진 다색 LED(및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이)이고, 단색 광원들의 세기는 독립적으로 조정되도록 설계되고; 이러한 LED(종종, "RGB" LED라고 부름), 예를 들어 삼원색(적색, 녹색 및 청색) 중 하나의 방출 스펙트럼을 각각 가지는 3 개의 상이한 광원으로 이루어진 LED는 유리-세라믹 플레이트를 통한 광 세기 및 색상 면에서 요망되는 응용에 따라서 개인이 원하는 대로 할 수 있는 방출 스펙트럼을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 발광 소자의 광원은 개별적으로 또는 상기 광원과 조합해서 어떠한 유형의 디스플레이도 포함할 수 있고, 예컨대 LED 기반 디스플레이(7-세그먼트 디스플레이, 매트릭스 디스플레이 등) 포함할 수 있다.
LED (및/또는 디스플레이)의 스펙트럼 및 플레이트의 분광 투과율(가시광선에서)이 주어지면, LED 및/또는 하나 이상의 LED를 기반으로 하는 디스플레이에 의해 방출되는 플럭스(가시광선에서)가 유리-세라믹 플레이트를 통한 요망되는 휘도(광) 수준에 맞게 조정된다. LED 기반 광 디스플레이 분야의 숙련자는 요망되는 휘도를 얻기 위해 광원의 매개변수를 변화시키는 방법을 안다.
또한, 본 발명은 상기 기술한 바와 같은 디스플레이 어셈블리의 다색 발광 소자의 적어도 하나의 광원을 조정하고/하거나 선택하는 방법에 관한 것이다.
N(N≥2) 개의 유리-세라믹 플레이트로 된 한 세트에 대해서는, 방법은 다음 단계를 포함한다:
1) N 개의 유리-세라믹 플레이트를 통한 투과에서 선택된 한 색조의 색을 가지는 디스플레이에 대해 (CIE 1931 모델에 따라서) 표적의 색좌표 (
Figure pat00001
)를 정의하는 단계;
2) 스펙트럼을 선택하고, N 개의 플레이트를 통한 투과에서 표적 연색성 (
Figure pat00002
)과 실질적으로 가까운 평균 연색성을 제공하는 조정 다색 광원의 색좌표 (
Figure pat00003
)를 계산하는 단계; 및
3) N 개의 유리-세라믹 플레이트의 평균 색좌표 (
Figure pat00004
)와 표적의 색좌표 (
Figure pat00005
) 사이의 거리를 의도된 응용을 위해 허용되는 값 미만으로 유지하면서, 유리-세라믹 플레이트의 색좌표 (
Figure pat00006
) 세트와 N 개의 유리-세라믹 플레이트의 평균 색좌표(
Figure pat00007
) 사이의 거리를 최소화하는 단계.
1 개의 유리-세라믹 플레이트(N=1)에 대해서는, 방법은 다음 단계를 포함한다:
1) 유리-세라믹 플레이트를 통한 투과에서 선택된 한 색조의 색을 가지는 디스플레이에 대해 (CIE 1931 모델에 따라서) 표적의 색좌표 (
Figure pat00008
)를 정의하는 단계;
2) 스펙트럼을 선택하고, 플레이트를 통한 투과에서 표적 연색성 (
Figure pat00009
)과 실질적으로 가까운 평균 연색성을 제공하는 조정 다색 광원의 색좌표 (
Figure pat00010
)를 계산하는 단계; 및
3) 유리-세라믹 플레이트를 통한 광원의 색좌표 (
Figure pat00011
)와 표적의 색좌표 (
Figure pat00012
) 사이의 거리를 최소화하는 단계.
본 발명자들은 어느 일정 색을 가지고 요망되는 색조를 가지는 디스플레이를 얻기 위해 광원을 선택하는 가장 적절한 해결책이 첫째, CIE 1931 색도표에서 인지된 색을 색좌표 (x, y)의 함수로 정의하는 데에 있음을 입증하였다.
상기 방법은 동일 광원을 이용하여 N 개의 상이한 유리-세라믹 플레이트의 군에 대해 실질적으로 동일한 디스플레이를 얻는 데 쓰인다. 또한, 이 방법은 제조에 기인하는 물질의 구조 및 조성의 차이에도 불구하고 어느 광원이 주어진 유형의 각 플레이트에 대해 실질적으로 동일한 연색성을 제공하는지를 결정하는 데 유용하다. 다시 말해서, 단계 3)은 N 개의 상이한 플레이트에 대해 동일한 연색성을 얻거나 또는 주어진 한 플레이트에 대해 제작 공차를 참작하는 데 쓰인다.
연색성 면에서, 표적, 다시 말해서 플레이트를 통한 디스플레이는 색좌표 (
Figure pat00013
)를 가진다. "표적" 디스플레이의 색좌표 (
Figure pat00014
)를 정의하였기 때문에, 목표는 플레이트를 통한 요망되는 연색성을 얻기 위해 다색 광원의 색좌표 (
Figure pat00015
)를 결정하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리에 대해 상기 기술한 바와 같은 화학 조성 및 광학 투과율을 가지는 N 개의 유리-세라믹 플레이트로 된 한 세트를 고려한다.
실질적으로 전체 가시 파장 범위 내에서 방출하고 색좌표 (
Figure pat00016
)를 가지는 조정 다색 광원을 이용해서 플레이트 i(i는 1 내지 N의 범위임)를 통한 투과에서 얻은 연색성의 색좌표를 (
Figure pat00017
)라고 하자. 따라서, N 개의 색좌표 (
Figure pat00018
)가 위치하는 CIE 1931 도표에서의 영역을 정의한다.
아래에 주어진 수학적 표현을 가지는 N 개의 유리-세라믹 플레이트를 통해 투과된 평균 색의 색좌표를 (
Figure pat00019
)라고 하자.
Figure pat00020
선택된 N 개의 유리-세라믹 플레이트를 통한 투과에서 디스플레이의 동일한 연색성, 예를 들어 백색 연색성을 가지기 위해서는, 목표는 N 개의 색좌표 지점(
Figure pat00021
)(i는 1 내지 N의 범위임)이 위치하는 CIE 1931 도표에서 영역의 크기를 가능한 작게 얻는 것이다. 이것은 다음 양을 최소화함으로써 달성할 수 있다.
Figure pat00022
한정된 색, 예를 들어 백색을 얻기 위해서는, 목표는 CIE 1931 색도도에서 N 개의 유리-세라믹 플레이트의 평균 색좌표 (
Figure pat00023
)와 표적의 색좌표 (
Figure pat00024
) 사이의 거리를 의도된 응용에 의존해서 허용되는 한계값보다 더 작게 하는 것이다.
이 거리는 다음 방정식에 의해 계산/평가/추정할 수 있다:
Figure pat00025
(iii)
선택된 한계값은 0.05, 바람직하게는 0.01, 훨씬 더 바람직하게는 0.005일 것이다.
방정식 (ii) 및 (iii)을 이용해서 방법의 단계 3)을 수행해서, 요망되는 발광 효과를 얻기 위해 이용될 수 있는 광원의 색좌표 (
Figure pat00026
)를 알게 된다.
또한, 본 발명의 대상은 상기 기술한 디스플레이 어셈블리 및 적어도 하나의 가열 소자, 예를 들어 복사 또는 할로겐 가열 소자 또는 유도 가열 소자를 포함하는 요리판이다.
본 발명은 오로지 예로서 제공된 첨부 도면 및 그래프와 함께 실시예를 보면 더 잘 이해될 것이고, 이것은 결코 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 한 실시양태를 나타내는 측단면도를 나타낸다.
도 2 및 3은 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리에 사용된 다양한 유리-세라믹 플레이트의 광학 투과 스펙트럼(도 3은 도 2에 나타낸 스펙트럼을 확대한 것임)을 나타낸다. 그래프에서는 플레이트에 의해 투과되는 광의 백분율 양을 x축에 주어진 투과된 빔의 파장(㎚)의 함수로서 y축에 플롯한다.
도 4, 6, 8, 10 및 12는 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 다색 LED의 한 예의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이들 도면에서는 최대값을 1이라고 할 때 최대값에 대한 방출된 광의 상대 세기를 x 축에 주어진 입사 빔의 파장(㎚)의 함수로서 y축에 플롯한다.
도 5, 7, 9, 11 및 13은 도 2 및 3에 나타낸 투과 스펙트럼을 가지는 유리-세라믹 플레이트를 통해, 도 4, 6, 8, 10 및 12에 각각 도시된 방출 스펙트럼을 갖는 다색 LED에 의해 투과되는 복사선의 스펙트럼을 나타낸다. 이들 도면 5, 7, 9, 11 및 13에서는, 최대값을 1이라고 할 때 최대값에 대한 투과된 광의 상대 세기를 x 축에 주어진 투과된 빔의 파장(㎚)의 함수로서 y축에 플롯한다.
도 14는 상이한 조성의 두 유리-세라믹 플레이트를 통해 얻은 다색 LED에 의해 방출된 복사선의 스펙트럼을 나타낸다. 점선 곡선은 계산을 수행하기 위해 시작할 때 선택된 LED의 방출에 상응한다. 두 플레이트를 통한 동일한 디스플레이가 실선 곡선에 상응하는 스펙트럼으로 얻어진다.
도 1에 나타낸 디스플레이 어셈블리 (1)는 화학 조성 3a, 3b, 3c 또는 3d의 유리-세라믹 플레이트 (2), 및 다색 광원 (5)(LED 6a, 6b, 6c, 6d 또는 6e로 이루어짐) 및 조절 수단 (7)을 포함하는 발광 소자 (4)를 포함한다. 작동시, 다색 광원 (5)은 디스플레이 대역 (8)에서 플레이트 (2)를 통과하는 광 빔을 방출한다. 광원 (5)과 플레이트 (2) 사이의 거리는 5 ㎜ 이하이고, 특히 2 ㎜ 미만 또는 심지어는 1 ㎜일 수 있다.
광원 (5)에 의해 방출되는 빔은 0 내지 5 ㎜의 폭을 가진다. 이 경우에서, 빔의 폭은 0.5 ㎜ 초과이다.
표 1은 다양한 유리-세라믹 플레이트 (2)의 화학 조성 C1, 3a, 3b, 3c 및 3d를 제공하고, 산화물의 중량% 함량을 나타낸다.
조성 C1(비교예)은 400 내지 500 ㎚에서 매우 낮은 투과율을 가지는 유리-세라믹 플레이트의 화학 조성이고, 그 결과로, LED의 가시성이 실제적으로 0이고 스펙트럼의 이 범위(청색 내지 녹색) 내에서만 방출한다.
조성 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리 (1)의 유리-세라믹 플레이트 (2)의 화학 조성의 예이다.
Figure pat00027
표 1은 백색 디스플레이를 얻는 디스플레이 어셈블리 (1)의 유리-세라믹 플레이트 시편 3a, 3b, 3c 및 3d의 조성을 제공한다. 도 5, 7, 9, 11 및 13에 제공된 투과 스펙트럼은 적당한 LED(LED 6a 내지 6e)를 이용함으로써 백색 디스플레이가 얻어진다는 것을 나타내고, 그의 분광 방출 특성은 도 4, 6, 8, 10 및 12에서 제공된다.
투과 스펙트럼 측정 프로토콜의 방출
50 ㎜ x 50 ㎜의 시편으로 다양한 유리-세라믹 플레이트를 측정하고, 그의 거친(도톨도톨한) 면은 시편을 박화/폴리싱하여 제거하였다. 측정은 분광광도계, 예를 들어 퍼킨 엘머(Perkin Elmer) 람다950 분광광도계에 의해 수행한다.
투과 스펙트럼의 방출은 분광광도계(예를 들어, 인스트루먼트 시스템즈(Instrument Systems) CAS140 분광광도계)에 연결된 적분구(예를 들어, 스피어옵틱스(SphereOptics) SPH-12-X 적분구)를 이용해서 측정한다.
도 2 및 3은 표 1에 제공된 조성 C1, 3a, 3b, 3c 및 3d를 갖는 플레이트의 투과 스펙트럼을 나타낸다. 조성 C1의 플레이트 (2)의 시편에 비해 조성 3a 내지 3d의 플레이트 (2)의 시편은 모두 400 내지 500 ㎚에서 상대적으로 높은 광학 투과율을 가진다. 이것은 조성 C1이 적색 내의 파장에 대해서만 잘 투과하는 조리 레인지에 보통 이용되는 플레이트의 조성이기 때문이다.
도 4, 6, 8, 10 및 12는 디스플레이 어셈블리 (1)의 발광 소자 (4)의 다색 LED 6a 내지 6e의 한 예의 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이들 LED는 유리-세라믹 플레이트 (2)를 통한 디스플레이의 백색 연색성을 얻도록 선택하였다. 이들 LED 6a 내지 6e는 모두 400 내지 500 ㎚에서 최대값을 갖는 제1 방출 피크 및 500 내지 650 ㎚에서 최대값을 가지는 제2 방출 피크를 가진다.
도 4는 LED 6a의 정규화된 방출 스펙트럼을 나타내고, 그의 특성은 다음과 같다:
Figure pat00028
청색 피크:
Figure pat00029
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00030
위치 = 450　nm
Figure pat00031
폭 = 20　nm
Figure pat00032
"황색" 피크:
Figure pat00033
세기 = 0.22 (단위 없음)
Figure pat00034
위치 = 540　nm
Figure pat00035
폭 = 93　nm
이 스펙트럼은 CIE 1931 색좌표 xS　=　0.211; yS　=　0.219를 가진다.
조성 3b의 유리-세라믹 플레이트 시편을 통해 LED 6a로부터 투과된 정규화된 스펙트럼을 도 5에 플롯한다. 이 스펙트럼은 색좌표 xt　=　0.335 및 yt　=　0.339를 가지고, 논의가 되고 있는 유리-세라믹 플레이트를 통해 LED 디스플레이의 "백색" 연색성을 제공한다.
도 6은 참조부호 LUW-G5AP "울트라-화이트(Ultra-White)"를 갖는 오스람 LED (LED 6b)의 정규화된 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이 스펙트럼은 다음 특성을 가진다:
Figure pat00036
청색 피크:
Figure pat00037
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00038
위치 = 432　nm
Figure pat00039
폭 = 20　nm
Figure pat00040
"황색" 피크:
Figure pat00041
세기 = 0.13 (단위 없음)
Figure pat00042
위치 = 555　nm
Figure pat00043
폭 = 105　nm
이 스펙트럼은 CIE 1931 색좌표 xS　=　0.230; yS　=　0.180을 가진다.
조성 3c의 유리-세라믹 플레이트 시편을 통해 LED 6b로부터 투과된 정규화된 스펙트럼을 도 7에 플롯한다. 투과 스펙트럼은 색좌표 xt　=　0.356 및 yt　=　0.263을 가지고, 논의가 되고 있는 유리-세라믹 플레이트를 통해 LED의 "분홍색을 띤 백색" 연색성을 제공한다.
도 8은 RGB LED 6c의 정규화된 방출 스펙트럼을 나타내고, 그의 특성은 다음과 같다:
Figure pat00044
청색 피크:
Figure pat00045
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00046
위치 = 460　nm
Figure pat00047
폭 = 20　nm
Figure pat00048
녹색 피크:
Figure pat00049
세기 = 0.47 (단위 없음)
Figure pat00050
위치 = 525　nm
Figure pat00051
폭 = 35　nm
Figure pat00052
적색 피크:
Figure pat00053
세기 = 0.11 (단위 없음)
Figure pat00054
위치 = 630　nm
Figure pat00055
폭 = 15　nm
이 스펙트럼은 CIE 1931 색좌표 xS　=　0.184; yS　=　0.250을 가진다.
조성 3b의 유리-세라믹 플레이트 시편을 통해 LED 6c로부터 투과된 정규화된 스펙트럼을 도 9에 플롯한다. 투과 스펙트럼은 색좌표 xt　=　0.335 및 yt　=　0.338을 가지고, 논의가 되고 있는 유리-세라믹 플레이트를 통해 LED의 "백색" 연색성을 제공한다.
도 10은 참조부호 LRTD-C9TP를 갖는 오스람 RGB LED (LED 6d)의 정규화된 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이 스펙트럼은 다음 특성을 갖는다:
Figure pat00056
청색 피크:
Figure pat00057
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00058
위치 = 453　nm
Figure pat00059
폭 = 25　nm
Figure pat00060
녹색 피크:
Figure pat00061
세기 = 0.38 (단위 없음)
Figure pat00062
위치 = 520　nm
Figure pat00063
폭 = 33　nm
Figure pat00064
적색 피크:
Figure pat00065
세기 = 0.07 (단위 없음)
Figure pat00066
위치 = 632　nm
Figure pat00067
폭 = 18　nm
이 스펙트럼은 각 칩(R, G 또는 B)에 공급되는 전류를 독립적으로 조절함으로써 상기 LED로 얻을 수 있다. 그렇게 함으로써, LED의 스펙트럼은 CIE 1931 색 좌표 xS　=　0.173; yS　=　0.185를 가진다.
조성 3a의 유리-세라믹 플레이트 시편을 통해 LED 6d로부터 투과된 정규화된 스펙트럼을 도 11에 플롯한다. 투과 스펙트럼은 색좌표 xt　=　0.337 및 yt　=　0.332를 가지고, 논의가 되고 있는 유리-세라믹 플레이트를 통해 LED의 "백색" 연색성을 제공한다.
도 12는 아바고 테크놀로지즈(Avago Technologies)(참조부호 HDSM-431W)로부터의 7-세그먼트 LED 디스플레이(LED 6e)의 정규화된 방출 스펙트럼을 나타낸다. 이 스펙트럼은 다음 특성을 갖는다:
Figure pat00068
청색 피크:
Figure pat00069
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00070
위치 = 455　nm
Figure pat00071
폭 = 20　nm
Figure pat00072
"황색" 피크:
Figure pat00073
세기 = 0.3 (단위 없음)
Figure pat00074
위치 = 551　nm
Figure pat00075
폭 = 108　nm
이 스펙트럼은 CIE 1931 색 좌표 xS　=　0.250; yS　=　0.270을 가진다.
조성 3d의 유리-세라믹 플레이트 시편을 통해 LED 시스템 6e로부터 투과된 정규화된 스펙트럼을 도 13에 플롯한다. 투과 스펙트럼은 색좌표 xt　=　0.401 및 yt　=　0.353을 가지고, 논의가 되고 있는 유리-세라믹 플레이트를 통해 LED의 "오렌지색을 띤 백색" 연색성을 제공한다.
도 14는 광원을 조정하고/하거나 선택하는 방법을 적용함으로써 얻은 결과를 나타낸다. 계산을 행한 플레이트 시편은 조성 3b 및 3d의 2 개의 유리-세라믹 플레이트이다. 점선 곡선은 광원을 선택하는 방법을 시작할 때 사용된 LED의 초기 정규화된 방출 스펙트럼을 나타낸다. 실선 곡선은 이 방법을 끝낼 때 얻은 LED의 정규화된 최종 방출 스펙트럼을 나타낸다. 방법의 단계 3에 정의된 바와 같이 허용가능한 한계값은 0.01로 한다. 이들 스펙트럼의 특성은 다음과 같다:
초기 스펙트럼:
Figure pat00076
청색 피크:
Figure pat00077
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00078
위치 = 450　nm
Figure pat00079
폭 = 20　nm
Figure pat00080
"황색" 피크:
Figure pat00081
세기 = 0.50 (단위 없음)
Figure pat00082
위치 = 555　nm
Figure pat00083
폭 = 100　nm
최종 스펙트럼:
Figure pat00084
청색 피크:
Figure pat00085
세기 = 1.0 (단위 없음)
Figure pat00086
위치 = 4660　nm
Figure pat00087
폭 = 10　nm
Figure pat00088
"황색" 피크:
Figure pat00089
세기 = 0.25 (단위 없음)
Figure pat00090
위치 = 542.9　nm
Figure pat00091
폭 = 98.5　nm
따라서, 계산에 의해 미리 얻은 예측이 본 발명에 따른 디스플레이 어셈블리의 다색 발광 소자의 광원을 선택하는 방법에 따라서 확인되었다.

Claims (1)

  1. 한편으로는 400 내지 500 ㎚의 적어도 하나의 파장에 대해 4 ㎜ 두께에서의 광학 투과율이 0.2% 내지 4%인 리튬 알루미노실리케이트 유형의 유리-세라믹 플레이트 (2) 및 다른 한편으로는 발광 소자 (4)를 포함하며, 발광 소자 (4)는 400 내지 500 ㎚의 파장에서 영이 아닌 세기의 적어도 제1 방출 및 500 ㎚ 초과의 파장에서 적어도 제2 방출을 가지는 적어도 하나의 다색 광원 (5)을 포함하고, 상기 광원 (5)의 위치 배정은 유리-세라믹 플레이트 (2)를 통한 디스플레이를 허용하도록 설계됨을 특징으로 하는, 디스플레이 어셈블리 (1).
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