KR20180016431A - 표면 디스플레이 유닛용 다-기능 물질 시스템 - Google Patents

표면 디스플레이 유닛용 다-기능 물질 시스템 Download PDF

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KR20180016431A
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자크 골리어
드미트리 블라디스라보비치 쿡센코브
윌리엄 제임스 밀러
다니엘 알로이시우스 놀란
칼린 마리 스미스
제임스 앤드류 웨스트
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템은, 표면 디스플레이 유닛의 뷰어를 향하는 제1면 (즉, 근위 면) 및 상기 뷰어로부터 멀리 향하는 제2면 (즉, 원위 면)을 포함한다. 상기 물질 시스템은, 표면 디스플레이 유닛이 "오프"인 (즉, 이미지를 표시하기 위해 사용되지 않는) 경우, 일반적으로 불투명한, 제1 외관 상태, 상기 물질 시스템이 제1 (즉, 근위) 면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제1 이미지 (즉, 정보 및/또는 장식)를 표시하는, 제2 외관 상태, 및 상기 물질 시스템이 제2 (즉, 원위) 면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제2 이미지 (즉, 정보 및/또는 장식)를 표시하는, 제3 외관 상태를 포함하는, 적어도 3개의 외관 상태를 제공한다. 상기 물질 시스템을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛, 시스템 및 방법은 또한 개시된다.

Description

표면 디스플레이 유닛용 다-기능 물질 시스템
본 출원은 2015년 6월 2일자로 출원된 미국 가 특허출원 제62/169,764호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 발명은 일반적으로 표면 디스플레이 유닛 (surface display units)의 분야 및 표면 디스플레이 유닛에 사용하기 위한 다-기능 물질 시스템에 관한 것이다.
표면 디스플레이 유닛은, 필요에 따라 이미지, 신호, 기호, 및/또는 메시지를 나타내는 장치이다. 표면 디스플레이 유닛은, 예를 들어, 미리 정의된 형상, 단어, 기호, 메시지 (messages), 및/또는 이미지를 나타내도록 구성될 수 있다. 이러한 표면 디스플레이 유닛의 예로는, 가열 유닛의 표면 온도가 고온인 경우, 스토브 상에 경고등, 자동차의 낮은 연료 상태 또는 좌석 벨트가 풀린 상태를 나타내는 경고등, 도로상에 교통 또는 신호등, 및 등등을 포함한다. 선택적으로, 표면 디스플레이 유닛은, 많은 가능성 중에서 선택된 디스플레이 콘텐츠 (display content)를 나타내도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 이러한 표면 디스플레이 유닛은, 다중픽셀 디스플레이 장치 (display devices), 즉, 다중 픽셀을 사용하는 디스플레이 장치이다. 다중픽셀 디스플레이 장치에서 조명을 제공하기 위한 메커니즘은, (유기 발광 다이오드 (organic light emitting diodes)를 포함하는) 발광 다이오드 및 액정 디스플레이를 포함할 수 있다. 다중픽셀 디스플레이 장치를 사용하는 제품은, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 세트, 휴대용 디지털 장치의 스크린, 및 등등을 포함한다.
표면 디스플레이 유닛은 통상적으로 우발 손상 (accidental damage)을 방지하기 위해 기계적으로 보호되는 것이 필요하다. 표면 디스플레이 유닛에 대하여 보호를 제공할 필요성은, 기계적 충격 및/또는 극단의 온도에 노출되는 표면 디스플레이 유닛에 대해 더 클 수 있다. 예를 들어, (대시보드 (dashboard), 도어 패널, 및 시트의 배면과 같은) 자동차의 내부 표면, 텔레비전, 모니터, 가전제품 또는 건축용 구조물은, 사용자가 우발적으로 밀거나, 누르거나, 또는 문지를 수 있으며, 및, 극단의 온도, 예를 들어, 여름 또는 겨울에서, 특정 기후에 노출될 수 있다.
더욱이, 태양광은 수시로 표면 디스플레이 유닛 상에 (특히 자동차 및 건물에) 비출 수 있어, 신호 또는 메시지의 선명도 (clarity)를 줄이거나, 또는 수시로 사용자의 즐거움의 수준을 감소시킨다. 부가적으로, 고급스러운 분위기를 제공하는 표면 질감 (surface texture)은, 자동차, 보트, 및 비행기와 같은 차량 (예를 들어, 방풍유리, 창 또는 옆 창 (sidelites)과 같은 글레이징 (glazing), 거울, 기둥, 문의 측면 패널, 머리받침대, 대시보드, 콘솔, 또는 차량의 의자 또는 이의 임의의 일부), 건축용 고정물 또는 구조물 (예를 들어, 건물의 내벽 또는 외벽, 및 바닥재), 가전제품 (예를 들어, 냉장고, 오븐, 스토브, 세탁기, 건조기, 또는 또 다른 가전제품), 소비자 전자제품 (예를 들어, 텔레비전, 랩탑, 컴퓨터 모니터, 및 휴대 전화, 태블릿 및 뮤직 플레이어 (music players)와 같은, 휴대용 전자제품), 가구, 정보 키오스크 (information kiosks), 소매 키오스크 (retail kiosks), 및 이와 유사한 것으로 혼입된 표면 디스플레이 유닛에 대해 바람직할 수 있다.
본 개시의 다양한 관점에 따르면, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템은, 표면 디스플레이 유닛의 뷰어 (viewer)를 향하도록 구성된 제1면, 및 뷰어로부터 멀리 향하는 제1면에 대립하는 제2면을 포함한다. 상기 물질 시스템은, 표면 디스플레이 유닛이 이미지를 표시하지 않는 경우, 일반적으로 불투명한, 제1 외관 상태, 상기 물질 시스템이 상기 제1면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제1 이미지를 표시하는, 제2 외관 상태, 및 상기 물질 시스템이 상기 제2면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제2 이미지를 표시하는, 제3 외관 상태를 포함하는, 적어도 3개의 외관 상태를 갖도록 구성된다. 몇몇 사례에서, 상기 물질 시스템은, 제2 및 제3 외관 상태를 동시에 나타낼 수 있다.
또 다른 구체 예는 본 개시의 구체 예에 따른 물질 시스템을 포함하는 표면 디스플레이 유닛, 시스템 및 방법을 포함한다. 상기 표면 디스플레이 유닛은, 예를 들어, 차량의 내부 표면에 위치될 수 있다. 몇몇 사례에서, 표면 디스플레이 유닛은, 건축용 고정물 또는 구조물, 기타 가전제품 (예를 들어, 레인지, 스토브, 식기세척기, 와인 쿨러, 세탁기, 건조기, 등), 소비자 전자제품 (예를 들어, 텔레비전, 랩탑, 컴퓨터 모니터, 및 휴대 전화, 태블릿 및 뮤직 플레이어와 같은, 휴대용 전자제품, 등), 가구, 정보 키오스크, 소매 키오스크, 및 이와 유사한 것에 활용될 수 있다.
도 1은, 적어도 3개의 다른 외관 상태를 제공하는 물질 시스템을 갖는 대표적인 표면 디스플레이 유닛의 개략적인 수직 단면도이다.
도 2는, 본 개시의 구체 예에 따른 그 안에 혼입된 복수의 대표적인 표면 디스플레이 유닛을 갖는 자동차의 내부의 개략적 사시도이다.
도 3은, 제2 (즉, 말단) 면에 대해 제1 (즉, 근위) 면 상에 더 높은 불투명도를 갖는 물질 몸체 (material body)를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 수직 단면도이다.
도 4는, 차별 에칭 (differential etching)에 의해 형성된 제1 (즉, 근위) 면 상에 산란 피처 (scattering features)를 갖는 물질 몸체를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 5는, 투사 표면 (projection surface)을 제공하기 위해 제1 (즉, 근위) 면 상에 형성된 마이크로피처 (microfeatures)를 갖는 물질 몸체를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 6은, 각 층이 다른 파장의 산란을 촉진하는 다른 표면 구조 또는 피처를 포함하는 복수의 스택 물질 층 (stacked material layers)을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 7은, 광학적으로-활성화된 발광 소자를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 8은, 디스플레이들 사이에 갭을 갖는 스택 구성 (stacked configuration)에서 2개의 다른 타입의 디스플레이를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 9a 및 9b는, 서로 마주하는 마이크로-복제 피처 (micro-replicated features)를 갖는 2개의 층을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 10은, 가변성 불투명도 (variable opacity)를 제공하기 위해 두 상태들 사이에서 전환될 수 있는 전환 가능한 물질을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템의 개략적인 단면도이다.
전술한 바와 같이, 본 개시는 표면 디스플레이 유닛에 사용하기 위한 다-기능성 물질 시스템에 관한 것으로, 이의 다양한 관점은 여기에서 상세히 기재된다.
도면은 일정한 비율로 도시되지 않았다. 구성요소의 중복의 부재가 명확히 기재되거나 또는 달리 명시되지 않는다면, 구성요소의 다중 사례는 구성요소의 단일 사례가 예시된 경우 중복될 수 있다. "제1", "제2", 및 "제3"과 같은 서수는, 유사한 요소를 식별하는데 주로 사용되고, 및 다른 서수는, 본 개시의 청구항 및 명세서 전체에 걸쳐 제한 없이 사용될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 제2요소 "상"에 위치된 제1요소는, 제2요소의 표면의 외면 또는 제2요소의 내면 상에 위치될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, 제1요소는, 만약 제1요소의 표면과 제2요소의 표면 사이에 물리적 접촉이 존재한다면, 제2요소 "상에 직접" 위치된다.
여기에 사용된 바와 같은, "층"은 실질적으로 균일한 두께를 갖는 영역을 포함하는 물질 부분을 지칭한다. 층은, 기저 (underlying) 또는 겹쳐진 (overlying) 구조의 전체에 걸쳐 연장될 수 있거나, 또는 기저 또는 겹쳐진 구조의 한도 (extent) 미만의 한도를 가질 수 있다. 더욱이, 층은 연속 구조 (contiguous structure)의 두께 미만의 두께를 갖는 균일하거나 불균일한 연속 구조의 영역일 수 있다. 예를 들어, 층은 연속 구조의 상부 표면 및 하부 표면에서, 또는 사이에서 임의의 쌍의 수평면들 사이에 위치될 수 있다. 층은 수평, 수직, 및/또는 가늘어진 표면을 따라 연장될 수 있다. 기판은 층일 수 있고, 그 안에 하나 이상의 층을 포함할 수 있거나, 또는 바로 위에, 그 위에 및/또는 그 아래에 하나 이상의 층을 가질 수 있다.
여기에 사용된 바와 같은, 문구 "외관 상태"는 물질 시스템 및/또는 표면 디스플레이 유닛의 외양 (outward look)을 뷰어에게 전달하는 것을 의미한다.
여기에 사용된 바와 같은, 문구 "일반적으로 불투명한" 외관은, 물질 시스템 및/또는 표면 디스플레이 유닛이 뷰어에게 불투명하게 또는 실질적으로 불투명하게 보임을 나타내는 것을 의미한다. 일반적으로 불투명함은, 400nm 내지 800nm의 파장 범위 내에서 0% 내지 약 25%의 투과율 (transmittance)을 포함한다.
개요에서, 다양한 구체 예는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템에 관한 것이다. 상기 물질 시스템은, 뷰어를 향하는 제1면 (즉, 근위 면) 및 물질 시스템이 표면 디스플레이 유닛에 혼입된 경우 뷰어로부터 멀리 향하는 제1면에 대립하는 제2면 (즉, 원위 면)을 포함할 수 있다. 상기 물질 시스템은, 표면 디스플레이 유닛이 "오프"인 경우 (즉, 이미지를 표시하는데 사용되지 않음) 일반적으로 불투명한 제1 외관 상태, 상기 물질 시스템이 제1 (즉, 근위) 면으로부터 조명되는 경우, 뷰어에게 인지 가능한 제1 이미지 (예를 들어, 정보 및/또는 장식)을 표시하는, 제2 외관 상태, 및 상기 물질 시스템이 제2 (즉, 원위) 면으로부터 조명되는 경우, 뷰어에게 인지 가능한 제2 이미지 (예를 들어, 정보 및/또는 장식)을 표시하는, 제3 외관 상태를 포함하는, 적어도 3개의 외관 상태를 가질 수 있다. 이들 3개의 외관 상태, 즉, 오프인 경우, 제1면으로부터 조명되는 경우, 및 제2면으로부터 조명되는 경우를 제공할 수 있는 다양한 물질 시스템은, 이하 좀 더 자세히 기재된다. 상기 물질 시스템은 제2 및 제3 외관 상태를 동시에 나타낼 수 있다.
도 1을 참조하면, 제1 (즉, 근위) 면 (111) 및 제2 (즉, 원위) 면 (113)을 갖는 다-기능성 물질 시스템 (110)을 포함하는, 대표적인 표면 디스플레이 유닛 (100)은, 예시된다. 뷰어 (115)는, 물질 시스템 (110)의 제1면 (111)으로부터 표면 디스플레이 유닛 (100)을 볼 수 있다. 제1 광학 소스 (optical source: 117)는, 제1 광학 이미지가 뷰어 (115)에 의해 보여질 수 있도록, 물질 시스템 (110)의 제1 (즉, 근위) 면 (111)을 조명할 수 있다. 제2 광학 소스 (120)는, 제2 광학 이미지가 뷰어 (115)에 의해 보여질 수 있도록, 물질 시스템 (110)의 제2 (즉, 원위) 면 (113)을 조명할 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, "광학 이미지"는 광에 의해 발생되는 (예를 들어, 광의 패턴에 의해 발생되는) 임의의 이미지일 수 있다. 광은 단색, 다색 또는 파장의 연속 스펙트럼일 수 있다. 광학 이미지는 사진, 문자, 숫자 등과 같은 정보, 및/또는 하나 이상의 색상 또는 패턴과 같은 장식 요소를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광학 이미지는, 서로 별개로 표시될 수 있다 (예를 들어, 제1 광학 이미지 및 제2 광학 이미지 중 하나만이 주어진 시간에 표시되도록 시간적 분리 및/또는 제1 광학 이미지 및 제2 광학 이미지가 표면 디스플레이 유닛 (100)의 다른 면적/영역 상에 동시에 표시되도록 공간적 분리). 구체 예에서, 제1 및 제2 광학 이미지는, (예를 들어, 제1 및 제2 광학 이미지가 디스플레이 유닛 (100)의 보여진 표면상에 동시에 및/또는 적어도 부분적으로 중첩되도록) 서로 함께 표시될 수 있다.
도 1의 대표적인 구체 예에 예시된 바와 같이, 제1 광학 소스 (117)는, 물질 시스템 (110)의 제1 (즉, 근위) 면 (111)의 전부 또는 일부 상에 광학 방사선 (optical radiation)을 투사하는 어떤 타입의 투사 유닛일 수 있다. 제2 광학 소스 (120)는 선택적으로 물질 시스템 (110)의 제2 (즉, 원위) 면 (113)에 인접할 수 있는 이미지 패널일 수 있다. 제2 광학 소스 (120)는 선택적으로, 예를 들어, 얇은 (예를 들어, 0.5-100 micron) 접착층 (도 1에 도시되지 않음)에 의해, 물질 시스템 (110)의 제2면 (113)에 결합될 수 있다. 이미지 패널 (120)은, 마이크로-발광 다이오드 (-LED), 유기-LED (또는 OLED), 액정 디스플레이 (LCD), 플라즈마 셀, 전기발광 (EL) 셀 어레이, 또는 방사선을 방출하도록 구성된 또 다른 적절한 소자를 포함할 수 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 이미지 패널 (120)은, 각 마이크로-LED가 픽셀 화된 디스플레이 장치의 서브-픽셀을 구성하도록 제공되는 마이크로-LEDs의 어레이 패턴을 포함할 수 있다. 다양한 구체 예에서, (실리콘과 같은) 반도체 물질의 층은, 각 마이크로-LED가 방출하는 광의 양을 조절할 수 있다. 따라서, 각 마이크로-LED 자체는 이미지를 형성하는 구성요소로서 역할을 한다. 하나의 구체 예에서, 마이크로-LED는, 각 픽셀 내에 다른 색상을 갖는 다수의 마이크로-LED의 세트를 포함하는 픽셀화된 디스플레이 장치로서 제공될 수 있다. 다른 구체 예에서, 제2 광학 소스 (120)는, 예를 들어, LCD 어레이, 유기 발광 다이오드 (OLED) 어레이 또는 전기영동 디스플레이 (electrophoretic display)를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 제2 광학 소스 (120)는, 물질 시스템 (110)의 제2 (즉, 원위) 면 (113) 상으로 광학 방사선을 투사하는 후면 투사 유닛일 수 있다.
다른 구체 예에서, 제2 광학 소스 (120)는, 데드 전방 (dead front) 디스플레이 장치와 같은, 단일 조명 소스를 사용하여 이미지를 발생시키는 디스플레이 장치일 수 있다. 선택적인 차광 물질 층 (도 1에 도시되지 않음)은, 물질 시스템 (110)의 제2 (즉, 원위) 면 (113)과 제2 광학 소스 (120) 사이에 제공될 수 있다. 차광 물질 층은, 예를 들어, 스텐실 (stencil)의 형태로, 미리 결정된 형상 또는 패턴으로, 적어도 하나의 개방 영역을 포함할 수 있다. 제2 광학 소스 (120) 유래의 광은, 예를 들어, 기능적 표시기를 제공할 수 있는, 미리 결정된 형상 또는 패턴을 표시하기 위해 개방 영역을 통해 투사될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 표면 디스플레이 유닛 (100)은, 터치 스크린 기능을 제공하기 위해 표면 디스플레이 유닛 (100)의 일 면 (예를 들어, 제1면)의 전부 또는 일부에 걸쳐 터치 센서 (140)와 일체화될 수 있다. 터치 센서 (140)는, 용량, 저항 또는 광학-기반의 터치 센서 기술과 같은, 임의의 적절한 기술을 활용할 수 있다. 터치 표면은, 다양한 구체 예에서, 유리-같은 느낌 (즉, 쉽게 "닦을 수 있음")을 가질 수 있고, 기계적으로 튼튼할 수 있으며 (즉, 손상 없이 여러 번 터치될 수 있음), 및/또는 빠른 반응 시간을 갖는 정확하고 정밀한 터치 기능성을 제공할 수 있다.
구체 예들에서, 표면 디스플레이 유닛 (100)에 표시되는 제1 및 제2 광학 이미지 중 하나 또는 모두는 고-화질 이미지일 수 있다. 표시되는 이미지는, 알파벳-숫자의 조합 문자 또는 기호 (예를 들어, 속도계, 방향 표시기, 등)뿐만 아니라 여전히 고-해상도 및 움직이는 (예를 들어, 비디오) 이미지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시된 이미지는 ~150-300ppi 이상의 이미지 해상도를 가질 수 있다. 비디오 이미지는, 예를 들어, 720p 포멧으로 나타낼 수 있다.
표시된 이미지는 양호한 콘트라스트 (contrast)로 선명할 수 있으며, 및 직사 태양광 (예를 들어, 최대 70 kLux)에서 가시적일 수 있다. 표시된 이미지는 바람직하게는 적어도 어떤 구체 예에서 임의의 방향으로부터 오는 주변 광에 의해 교란되거나 또는 변형되지 않는다. 몇몇 실시 예에서, 디스플레이 표면은 가시광선에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 주변 광 (예를 들어, 태양광)은, 이러한 디스플레이 표면에 투사되는 경우, 디스플레이 이미지를 보기 어렵거나 또는 불가능하게 만들 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 디스플레이 표면, 또는 상기 디스플레이 이미지가 투사되는 이의 일부는, 예를 들어, 무기 또는 유기 광변색 또는 전기변색 물질과 같이, 흑화 물질 (darkening material)을 포함할 수 있다. 따라서, 표면의 투명도는, 디스플레이 표면에 제공된 디스플레이 이미지의 콘트라스트를 증가시키도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 표면의 투명도는, 디스플레이 표면을 흑화시켜 밝은 태양광에서 감소되어, 디스플레이 이미지의 콘트라스트를 증가시킬 수 있다. 조정은 자동으로 (예를 들어, 자외선과 같은, 특정 파장의 광에 디스플레이 표면의 노출에 반응하거나, 또는 포토아이 (photoeye)와 같은, 광 검출기에 의해 발성된 신호에 반응하여) 또는 수동으로 (예를 들어, 뷰어에 의해) 조절될 수 있다. 디스플레이 유닛 (100)을 통한 투과율은, 디스플레이 방출 구역 내에서 적어도 10%일 수 있다.
디스플레이 이미지는 넓은 각도 범위에 걸쳐 볼 수 있거나, 또한 제한된 각도 범위에 걸쳐서만 볼 수 있도록 구성될 수 있다. 표시된 이미지는 "후광 (halo)" 효과를 줄이거나 또는 제거하여 선명할 수 있다. 디스플레이 유닛 (100)의 외관 상태들 사이에 (즉, "오프" 상태와 디스플레이 유닛 (100)이 근위 및/또는 원위 면들로부터 조명되는 디스플레이 상태 사이에) 전환은, 인지 가능한 지연이 거의 없거나 또는 전혀 없이 즉각적 또는 실질적으로 즉각적일 수 있다. 구체 예에서, 디스플레이 유닛 (100)이 "오프" 상태에 있는 경우, 상기 디스플레이 유닛 (100)은 주변 환경으로 조화될 수 있다. 예를 들어, 자동차 디스플레이의 경우, 표면 디스플레이 유닛 (100)은, 자동차의 주변 내부 표면과 일치하는 색상 및/또는 마감 (finish)을 가질 수 있다. 뷰어 (115)를 향하는 디스플레이 유닛 (100)의 표면은, 선택적으로 방-현 텍스처링 (anti-glare texturing) 또는 코팅을 포함하여, 무광 마감 및/또는 반사-방지 텍스처링 또는 코팅을 제공할 수 있다.
표면 디스플레이 유닛 (100)은 평면 또는 실질적으로 평면일 수 있거나, 또는 만곡된 또는 다른 3-차원 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 디스플레이 유닛 (100)은, 차량의 내부 표면과 같이, 디스플레이 유닛 (100)이 위치되는, 표면의 윤곽을 따르는 만곡된 형상을 가질 수 있다.
도 2는 차량 (200)의 내부에 있는 복수의 표면 디스플레이 유닛 (100)을 개략적으로 예시한다. 이 구체 예에서, 제1표면 디스플레이 유닛 (100a)은, 운전자 측의 핸들 (203) 뒤의 대시보드 (201) 상에 위치되고, 제2표면 디스플레이 유닛 (100b)은, 중앙 콘솔 (205) 상에 위치되며, 제3표면 디스플레이 유닛 (100c)은, 승객 측의 대시보드 (201) 상에 위치되고, 제4표면 디스플레이 유닛 (100d)은, 기둥 (205) 상에 위치되며, 및 제5표면 디스플레이 유닛 (100e)은, 문 (207)의 내부 표면상에 위치된다. 임의의 수의 디스플레이 유닛들이, 차량 (200)의 임의의 적절한 내부 표면상에 위치될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 각각의 표면 표시 장치는, 차량의 계측 및 제어, 네비게이션 정보, 도로 위험 경고, 외부 카메라 (예를 들어, 후방 카메라 또는 다른 사각지대 카메라)로부터의 비디오 자료 또는 다른 콘텐츠 (예를 들어, 엔터테인먼트)을 제한 없이 포함하는, 다양한 정보 및/또는 장식 요소를 선택적으로 표시하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 디스플레이 유닛은, 예를 들어, 차량 내부의 색상 스켐 (color scheme) 및/또는 시각적 스타일을 변경시켜, 차량 내부의 미적 외관을 변경하기 위해 사용될 수 있다.
도 2에 예시된 각각의 대표적인 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)은, 도 1에 나타낸 디스플레이 유닛 (100)과 비슷할 수 있고, 및 적어도 세 개의 외관 상태를 포함할 수 있다. 차량 (200) 내에 하나 이상의 투사 유닛 (217)은, 제1 광학 이미지를 발생시키기 위해 하나 이상의 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)의 전면을 조명하도록 구성될 수 있다. 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 선택적으로 이미지 패널 (120)일 수 있는, 부가적인 광학 소스는, 하나 이상의 디스플레이 유닛 (100a-100e)의 후방 측을 조명하여 제2 광학 이미지를 발생시킬 수 있다. 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)이 오프 상태에 있을 때, 디스플레이 유닛 (100a-100e)은, 정면에서 보았을 때 일반적으로 불투명한 외관을 가질 수 있고, 및 선택적으로 상기 디스플레이 유닛 (100a-100e) 뒤에 위치된 부품 (예를 들어, 계기판 (instrument cluster))을 감출 수 있다. 구체 예들에서, 오프 상태에서 디스플레이 유닛들 (100a-100e)은, 디스플레이 유닛이 위치된 차량의 내부 표면의 색상과 일치될 수 있는 색상 (예를 들어, 흰색, 검은색, 갈색, 적색, 청색, 회색, 등)을 가질 수 있다. 따라서, 표면 디스플레이 유닛 (100)이 오프일 때, 차량의 내부 디자인과 조화될 수 있다. 표면 디스플레이 유닛 (100)은, 경면 마감 (mirror-like finish)을 포함하는, 어떤 임의의 색상 스켐 및/또는 표면 마감으로 만들어질 수 있다.
다양한 구체 예들에서 표면 디스플레이 유닛들 (100a-100e)은, 자동차에 사용하기 위해 요구된 바와 같은, 선택적으로 경량일 수 있고 및/또는 적용 가능한 규제 요구 사항 (예를 들어, 기계적 강도 등과 관련하여) 만족시킬 수 있다. 다양한 구체 예에서, 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)은, 비교적 저가일 수 있고 및/또는 저전력 소모를 특징으로 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)은, 선택적으로 차량 내부와 같은, 표면상으로 이음매 없이 맞도록 3-차원 형상으로 만들어질 수 있다. 표면 디스플레이 유닛 (100a 내지 100e)은, 사용될 수 있는 적용에 의존하여, 어떤 임의의 크기 및 형상으로 제조될 수 있고, 대략 수 센티미터 (예를 들어, 약 1 내지 10cm) 내지 약 1미터 이상의 치수를 갖는 스크린 크기를 가질 수 있다. 상기 표면 디스플레이 유닛 (100a-100e)은, 넓은 온도 범위에서 신뢰성 있게 작동할 수 있으며, 약 -40℃ 만큼 낮은 온도 및 약 85℃ 만큼 높은 온도를 견딜 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 다양한 구체 예에 따른 표면 디스플레이 유닛 (100)는, 제1 (즉, 근위) 면 (111)으로부터 본 경우, 일반적으로 불투명한 외관을 갖는 물질 시스템 (110)을 포함하고, 및 제1 (즉, 근위) 면 (111)으로부터 조명된 경우, 제1 광학 이미지 및 제2 (즉, 원위) 면 (113)으로부터 조명된 경우 제2 광학 이미지를 나타내도록 구성될 수 있다. 다양한 대표적이고, 비-제한적인 구체 예에서, 물질 시스템 (110)은, 예를 들어, 유리 물질 (예를 들어, 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및/또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리), 유리-세라믹 물질, 고분자 물질, 및/또는 폴리-세라믹 물질을 포함하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 상기 물질은, 다양한 구체 예에서, 단일 시트로서 또는 적충물 또는 스택 구조물의 일부로서 제공될 수 있다. 적충물 또는 스택 구조물이 물질 시스템 (110) 용으로 사용되는 대표적인 구체 예에서, 물질 시스템 (110)의 층들은 같거나 다른 물질로부터 선택될 수 있고, 및 물질 시스템 (110)의 층들은 서로 물리적으로 직접 접촉할 수 있거나 또는 (접착층과 같은) 개입층 (intervening layer) 또는 갭 (예를 들어, 공기 갭)에 의해 서로로부터 분리될 수 있다.
물질 시스템 (110)의 구체 예에 사용된 유리 물질은, 다양한 다른 공정을 사용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 물질은, 퓨전 인발 및 슬롯 인발과 같은 다운-인발 공정 및 플로우트 유리 공정을 포함하는 공지된 형성 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 유리 물질은, 열처리 또는 이와 유사한 것과 같은, 상 분리 (phase separation) 처리에 노출시 둘 이상의 별개의 상으로 상 분리될 수 있는 "상-분리 가능한" 유리 조성물로부터 형성되어, 다른 조성물을 갖는 별개의 유리 상을 포함하는 "상 분리된" 유리를 생성한다.
플로우트 유리 공정에 의해 제조된 유리 물질은, 매끄러운 표면을 특징으로 할 수 있고, 및 균일한 두께는 용융 금속, 통상적으로 주석의 층 (bed) 상에 용융 유리를 부유시켜 제조된다. 대표 공정에서, 용융 주석 층의 표면상으로 공급된 용융 유리는, 플로우팅 유리 리본을 형성한다. 상기 유리 리본이 주석 욕조를 따라 흐름으로써, 온도는, 유리 리본이 주석으로부터 롤러 상으로 들어 올려질 수 있는 고체 유리 물질로 굳어질 때까지 점진적으로 감소된다. 상기 욕조에서 떨어지자마자, 유리 물질은 더욱 냉각될 수 있고, 및 내부 응력을 감소시키기 위해 어닐링될 수 있다.
다운-인발 공정은 상대적으로 원래 그대로의 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리 물질을 생산한다. 유리 물질의 평균 휨 강도 (flexural strength)가 표면 흠의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 원래 그대로의 표면은, 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이 고강도 유리 물질이 그 다음 (예를 들어, 화학적으로) 더욱 강화되는 경우, 그 결과로 생긴 강도는 랩핑된 (lapped) 및 연마된 표면을 갖는 유리 물질의 강도보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리 물질은, 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리 물질은, 고가의 그라인딩 및 연마 없이, 이의 최종 적용에서 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
유리 물질은, 예를 들어, 용융 유리 원료를 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크를 사용하는, 퓨전 인발 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 채널은 채널의 양 측면 상에 채널의 길이를 따라 상부가 개방된 웨어 (weirs)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 채워진 경우, 상기 용융 유리는 웨어를 넘친다. 중력에 기인하여, 상기 용융 유리는 두개의 유동 유리 필름으로 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 인발 탱크의 외부 표면은 필름이 인발 탱크 밑의 에지에서 합쳐지도록 아래 및 안쪽으로 연장된다. 두개의 유동 유리 필름은 이 에지에서 합쳐져 융합하고 및 단일 유동 유리 물질을 형성한다. 퓨전 인발 방법은, 채널을 넘쳐 흐르는 2개의 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 그 결과로 생긴 유리 물질의 외부 표면 중 어느 것도 장치의 어느 부분과도 접촉하지 않는다는, 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 인발 유리 물질의 표면 특성은, 이러한 접촉에 의한 영향이 없다.
슬롯 인발 공정은 퓨전 인발 방법과 구별된다. 슬롯 인발 공정에서, 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 상기 인발 탱크의 하부는 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 상기 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 및 연속성 물질로서 어닐링 영역으로 하향식으로 인발된다.
몇몇 구체 예에서, 유리 물질에 대해 사용된 조성물은, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택된 약 0 mol% 내지 약 2 mol.%의 적어도 하나의 청징제 (fining agent)와 함께 배칭될 수 있다.
형성되자마자, 유리 물질은 강화되어 강화된 유리 물질을 형성할 수 있다. 여기에 기재된 유리-세라믹은 또한 유리 물질과 동일한 방식으로 강화될 수 있음이 주목되어야 한다. 여기서 사용된 바와 같은, 용어 "강화 물질"은, 예를 들어, 유리 또는 유리-세라믹 물질의 표면에 더 작은 이온에 대해 더 큰 이온의 이온-교환을 통해, 화학적으로 강화된 유리 물질 또는 유리-세라믹 물질을 지칭할 수 있다. 그러나, 열 템퍼링과 같은, 기술분야에서 알려진 다른 강화 방법은, 강화된 유리 물질 및/또는 유리-세라믹 물질을 형성하기 위해 활용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 물질은 화학적 강화 공정 및 열 강화 공정의 조합을 사용하여 강화될 수 있다.
여기에 기재된 강화 물질은, 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이온-교환 공정에서, 통상적으로 미리 결정된 시간의 기간동안 용융염 욕조에 유리 또는 유리-세라믹 물질의 침지에 의해, 유리 또는 유리-세라믹 물질의 표면에 또는 근처에 이온은, 염 욕조 유래의 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 하나의 구체 예에서, 용융염 욕조의 온도는, 약 400℃ 내지 약 430℃의 범위에 있고, 상기 미리 결정된 시간은 약 4 내지 약 24시간이다; 그러나, 상기 온도 및 침지 기간은, 원하는 강화 속성 및 물질의 조성물에 따라 변할 수 있다. 유리 또는 유리-세라믹 물질로 더 큰 이온의 혼입은, 상기 물질의 표면에 및 인접한 영역 또는 근 표면 영역에서 압축 응력을 생성시켜 물질을 강화시킨다. 상응하는 인장 응력 (tensile stress)은, 물질의 표면으로부터 좀 떨어진 영역 또는 중심 영역 내에서 유도되어 압축 응력과 균형을 이룬다. 이 강화 공정을 활용하는 유리 또는 유리-세라믹 물질은, 화학적으로-강화된 또는 이온-교환된 유리 또는 유리-세라믹 물질로서 더 구체적으로 묘사될 수 있다.
하나의 실시 예에서, 루비듐 또는 세슘과 같은, 더 큰 원자 반경을 갖는 기타 알칼리 금속 이온이 유리에서 더 작은 알칼리 금속을 대체할 수 있을지라도, 강화 유리 또는 유리-세라믹 물질에서 나트륨 이온은, 질화 칼륨염 욕조와 같은, 용융 욕조 유래의 칼륨 이온에 의해 대체된다. 특정 구체 예에 따르면, 유리 또는 유리-세라믹에서 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염, 인산염, 할라이드, 및 이와 유사한 것과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 기타 알칼리 금속염은, 이온 교환 공정에서 사용될 수 있다.
유리 네트워크가 이완될 수 있는 온도 아래의 온도에서 더 큰 이온에 의해 더 작은 이온의 대체는, 응력 프로파일 (stress profile)을 결과하는 강화된 물질의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생성한다. 더 큰 부피의 유입 이온 (incoming ion)은, 표면에 압축 응력 (CS)을 생성하고 및 강화된 물질의 중심에서 장력 (중심 장력 또는 CT)을 생성한다. 압축 응력은 하기 수학식에 의해 중심 장력과 관련되고:
Figure pct00001
여기서, t는 강화된 유리 또는 유리-세라믹 물질의 총 두께이고 및 압축 층의 깊이 (DOL)은 교환의 깊이이다. 교환의 깊이는, 이온 교환에 의해 촉진된 이온 교환이 발생하는, 강화된 유리 또는 유리-세라믹 물질 내에 깊이 (즉, 유리 물질의 표면으로부터 유리 또는 유리-세라믹 물질의 중심 영역까지 거리)로 기재될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 강화된 유리 또는 유리-세라믹 물질은, 약 300 MPa 이상, 예를 들어, 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 500 MPa 이상, 550 MPa 이상, 600 MPa 이상, 650 MPa 이상, 700 MPa 이상, 750 MPa 이상 또는 800 MPa 이상의 표면 압축 응력을 가질 수 있다. 상기 강화된 유리 또는 유리-세라믹 물질은, 약 15㎛ 이상, 20㎛ 이상 (예를 들어, 25㎛, 30㎛, 35㎛, 40㎛, 45㎛, 50㎛ 이상)의 압축 층의 깊이 및/또는 약 10 MPa 이상, 20 MPa 이상, 30 MPa 이상, 40 MPa 이상 (예를 들어, 42 MPa, 45 MPa, 또는 50 MPa 이상), 그러나 100 MPa 미만 (예를 들어, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55 MPa 이하)의 중심 장력을 가질 수 있다. 하나 이상의 특별한 구체 예에서, 강화된 유리 또는 유리-세라믹 물질은: 약 500 MPa 초과의 표면 압축 응력, 약 15㎛ 초과의 압축 층의 깊이, 및 약 18 MPa 초과의 중심 장력 중 하나 이상을 갖는다.
유리 물질에 사용될 수 있는 대표 유리는, 기타 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다. 이러한 유리 조성물은, 이온 교환 가능한 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은, "이온 교환 가능한"은, 조성물을 포함하는 물질이 상기 물질의 표면에 또는 근처에 위치된 양이온을 크기에서 더 크거나 또는 작은 동일한 원자가의 양이온으로 교환할 수 있다는 것을 의미한다. 하나의 대표 유리 조성물은, SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하고, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 구체 예에서, 유리 조성물은 적어도 6 wt.%의 산화알루미늄을 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 물질은, 하나 이상의 알칼리토 산화물을 갖는 유리 조성물을 포함하고, 여기서 알칼리토 산화물의 함량은 적어도 5 wt.%이다. 몇몇 구체 예에서, 적절한 유리 조성물은, K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구체 예에서, 물질에 사용된 유리 조성물은, 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.
물질 시스템 (110)에 대해 적절한 또 다른 대표 유리 조성물은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
유리 물질에 대해 적절한 여전히 또 다른 대표 유리 조성물은, 63.5-66.5 mol.% SiO2; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 0-5 mol.% Li2O; 8-18 mol.% Na2O; 0-5 mol.% K2O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO2; 0.05-0.25 mol.% SnO2; 0.05-0.5 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
특정 구체 예에서, 유리 물질에 대해 적절한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은, 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체 예에서, 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 구체 예에서, 적어도 58 mol.% SiO2, 및 또 다른 구체 예에서 적어도 60 mol.% SiO2를 포함하며, 여기서, 비 ((Al2O3 + B2O3)/Σ개질제)>1이고, 여기서 상기 비에서, 성분은 mol.%로 표시되며, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 이 유리 조성물은, 특정 구체 예에서, 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O를 포함하고, 여기서 비 ((Al2O3 + B2O3)/Σ개질제)>1이다.
여전히 또 다른 구체 예에서, 유리 물질은: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있고, 여기서: 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO ≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3)-Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O-Al2O3 ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O)-Al2O3 ≤ 10 mol.%이다.
선택적인 구체 예에서, 유리 물질은, 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2를 포함하는 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물을 포함할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 물질 시스템 (110)은, 롤링, 박형-롤링 (thin rolling), 슬롯 인발 또는 플로우트와 같은, 기타 알려진 방법에 의해 형성될 수 있거나 또는 퓨전-형성 (fusion-formed)될 수 있는 유리-세라믹을 포함할 수 있다.
물질 시스템 (110)의 다양한 구체 예에 사용될 수 있는 대표적인 유리-세라믹은, 이들이 형성될 수 있는 공정을 특징으로 할 수 있다. 이러한 유리-세라믹은, 플로우트 공정, 퓨전 공정, 슬롯 인발 공정, 박형 롤링 공정, 또는 이의 조합에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 유리-세라믹은, 플로우트, 슬롯 인발, 또는 퓨전 인발과 같은, 대용량 형성 방법의 사용을 배제하는 액상선 점도를 갖는 경향이 있다. 예를 들어, 몇몇 알려진 유리-세라믹은, 퓨전 인발을 위해 적절하지 않은, 약 10 kP의 액상선 점도를 갖는 전구체 유리로부터 형성되고, 여기서 약 100 kP 이상 또는 약 200 kP 이상의 액상선 점도는 일반적으로 요구된다. 저용량 형성 방법 (예를 들어, 박형 롤링)에 의해 형성된 유리-세라믹은, 강화된 불투명도, 다양한 정도의 반투명성, 및/또는 표면 광택을 나타낼 수 있다. 대용량 방법 (예를 들어, 플로우트, 슬롯 인발, 또는 퓨전 인발)에 의해 형성된 유리-세라믹은, 초박막을 달성할 수 있다. 퓨전 인발 방법에 의해 형성된 유리-세라믹은, 원래 그대로의 표면 및 얇음 (예를 들어, 약 2 mm 이하)를 달성할 수 있다. 적절한 유리-세라믹의 예로는, Li2O-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, LAS-시스템) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 시스템 (즉, MAS-시스템) 유리-세라믹, 뮬라이트, 스피넬, α-석영, β-석영 고용체 (solid solution), 페탈라이트, 리튬 디실리케이트, β-스포듀멘, 네펠린 (nepheline), 및 알루미나 중 임의의 하나 이상의 결정질 상을 포함하는 유리-세라믹, 및 이의 조합을 포함할 수 있다.
도 3은 제2표면 (305) 상에서 보다 제1표면 (303) 상에서 더 높은 정도의 불투명도를 특징으로 하는 물질 몸체 (301) (예를 들어, 유리 물질 몸체)를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 대표적인 물질 시스템을 예시한다. 대표적인 물질 몸체 (301)가 표면 디스플레이 유닛에 혼입되는 경우, 제1표면 (303)은, 뷰어를 향할 수 있고 및 표면 디스플레이 유닛에 불투명한 외관을 제공할 수 있다. 제1표면 (303)은 또한 제1표면 (303)에 입사하는 광학 방사선의 산란을 촉진할 수 있다. 따라서, 물질 몸체 (301)는, 제1표면 (303) 상으로 투사된 이미지의 고-품질 디스플레이를 가능하게 할 수 있다. 상기 제2표면 (305)은, 제1표면 (303)에 비해 더 높은 정도의 투명도 (즉, 덜한 산란)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 제2표면 (305)은, 물질 몸체 (301)의 제2표면 (305) 상에 입사하는 광학 방사선의 증가된 투과율을 제공할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 물질 몸체 (301)의 두께는, 표시된 이미지에서 "후광" 효과를 줄이거나 또는 제거하기 위해 상대적으로 낮을 수 있다. 상기 물질 몸체 (301)는, 예를 들어, 제2표면 (305) 상에 강화 물질을 갖는 얇은 유리 물질 층 (예를 들면, 비산-방지 필름 (anti-shatter film))일 수 있다.
구체 예에서, 물질 몸체 (301)의 제1표면 (303) 및 제2표면 (305)의 다른 광학 특징은, 물질 몸체 (301)의 미세구조 (microstructure)의 변화에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질 몸체 (301)는, 물질의 두께를 통해 미세구조에서 변화를 갖는 유리-세라믹 물질일 수 있다. 하나의 구체 예에서, 상기 유리-세라믹 물질은, 제1표면 (303)에 인접한 평균 결정 입자 크기가 물질 몸체의 제2표면 (305)에 인접한 평균 결정 입자 크기보다 크도록 결정 입자 크기의 구배 (gradient)를 갖게 형성될 수 있다. 제1표면 (303)에 인접한 더 큰 입자 크기는, 다양한 구체 예에서, 제2표면 (305)에 인접한 더 작은 입자 크기에 비해 증가된 불투명도 및 산란을 제공할 수 있다.
유리-세라믹은, 전구체 유리의 조절된 결정화에 의해 형성된 다결정질 물질 (polycrystalline materials)이다. 이러한 물질은, 선택된 금속 산화물을 함유하는 유리-형성 배치 (glass-forming batch)를 용융시키는 단계, 상기 용융물을 이의 변형 범위 아래의 온도로 냉각시키면서 원하는 기하학 (geometry)으로 유리 몸체를 형성하는 단계, 및 인 시튜 (in situ)로 결정을 발생시키기 위해 조절된 방식 (즉, "세라믹화")으로 유리의 변형 범위 이상으로 유리 몸체를 가열하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 가변성 미세구조를 갖는 유리-세라믹 물질은, 제1표면에 인접한 평균 결정 입자 크기가 제2표면에 인접한 평균 결정 입자 크기보다 큰 환경에서 세라믹화 공정을 수행하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 물질 몸체 (301)는, 물질 몸체의 일 측면에서 더 큰 결정 성장을 촉진하기 위해 세라믹화 동안에 온도 구배에 적용될 수 있다.
선택적으로 또는 부가적으로, 가변성 미세구조는, 결정 성장 이전에 물질 몸체의 화학적 구조를 변화시킨 후, 세라믹화하여 유도되어 이의 두께에 걸쳐 결정 입자 크기의 변화를 갖는 유리-세라믹 물질을 제공할 수 있다. 예를 들어, Beall 등의 미국 특허 제8,883,663호 ("663 특허")는, (예를 들어, 산화물 기준에 대한 중량 퍼센트로, 40-80% SiO2, 2-30% Al2O3, 5-30% Na2O, 0-8 TiO2, 0-12 ZrO2, 0-2% SnO2, 0-7% B2O3, 0-4% MgO, 0-6% ZnO, 0-8% BaO, 0-3% CaO 0-3, 0-6% SrO 0-6, 0-4% K2O, 0-2% Li2O, 0-1.0% Sb2O3, 0-0.25% Ag, 0-0.25 CeO2을 함유하며, 여기서 Na2O/Al2O3+B2O3의 비는 0.8을 초과하며, TiO2+ZrO2+SnO2의 조합은 적어도 3.0 wt%의 양인), 유리 몸체를 배치 용융 및 다운 인발하는 단계 후에, 유리 몸체를 유리 변형점 이상의 온도에서 Li-함유 염 욕조에 배치시키는 단계 및 유리 몸체 내에 Na 이온에 대한 Li의 이온 교환을 완성하기에 충분한 시간 동안 유리 시트를 유지시키는 단계에 의해 이온 교환 공정을 수행하는 단계를 포함하는 유리 세라믹 물질을 형성하기 위한 방법을 기재하며, 이의 전체적인 내용은 참조로 여기에 혼입된다. 그 다음, 상기 이온-교환된 유리 몸체는, 약 550-1100℃의 온도에서 세라믹 화되어 리튬 알루미노실리케이트의 주된 실리케이트 결정상 (β-스포듀멘 및/또는 β-석영 고용체), 리튬 메타실리케이트 및/또는 리튬 디실리케이트 상을 가지며, 및 SiO2―R2O3―Li2O/Na2O―TiO2 　계 내에서 유리-세라믹 조성물을 나타내는 유리 세라믹의 발생을 유발한다.
다양한 구체 예에서, 유리 세라믹 물질은 '663 특허에 기재된 바와 같은 공정을 사용하여 형성될 수 있고, 여기서 이온 교환 단계는, 물질 몸체 (301)의 각각의 제1 (303) 및 제2 (305) 표면들에 인접하게 발생하는 이온 교환의 양을 변화시키기 위해 조절될 수 있다. 예를 들어, '663 특허에 기재된 바와 같은 공정에서, Na2O 대 Li2O의 몰 비는 이온 교환 공정 조건을 조절하여 몸체의 전체 두께에 걸쳐 구배로 형성될 수 있다. 상기 이온-교환된 유리 몸체는 그 다음 세라믹화되어 물질 몸체 (301)의 제1표면 (303)과 제2표면 (305) 사이에 결정 미세구조에서 변화 (예를 들어, 결정화의 양 및/또는 결정의 크기에서 변화)를 갖는 유리 세라믹 물질을 제공할 수 있다. 따라서, 제1표면 (303)의 불투명도 및 산란 특징은, 제2표면 (305)에 비해 증가될 수 있다.
금속이온의 형태의 착색제는, 유리 세라믹 물질에 다양한 색상 또는 색조를 부여하기 위해 유리 세라믹 물질에 존재할 수 있다. 물질의 색상 및/또는 색조는, 디스플레이 유닛을 둘러싸는 표면들 (예를 들어, 차량의 내부 표면)과 일치하도록 선택된다.
몇몇 구체 예에서, 물질 시스템 (300)은, 예를 들어, 세라믹화 공정 동안에 물질을 스트레칭 (stretching) 또는 푸싱 (pushing)에 의해, 배향된 결정 구조로 형성될 수 있는 유리 세라믹 물질 몸체 (301)를 포함할 수 있다. 배향 결정체 (oriented crystallites)는 뷰어를 향하여 반사된 이미지를 함유하는 것을 도울 수 있다. 이는 상대적으로 낮은 시야각 (viewing angle)이지만, 높은 휘도 (brightness)를 갖는 표면 디스플레이 유닛을 가능하게 하여, 디스플레이 유닛의 에너지 효율을 개선할 수 있다. 배향된 결정 구조를 갖는 유리 세라믹 물질은 또한 전술된 바와 같은 결정 크기 구배를 가질 수 있다.
여전히, 도 3을 참조하면, 제2표면 (305)보다 제1표면 (303)에서 더 높은 불투명도를 특징으로 하는 물질 몸체 (301)는, 대표적인 구체 예에서, 물질의 두께를 통해 미세구조에서 변화를 갖는 상 분리된 유리 (phase separated glass)를 포함할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 유리 물질 몸체 (301)는, 각각의 유리 상이 다른 조성물을 갖는 제1 유리 상 및 적어도 하나의 제2 유리 상으로 분리된 상일 수 있다. 따라서, 물질 몸체 (301)는, 상 분리 처리에 노출시 상 분리되기 쉬운 유리 조성물을 형성할 수 있다 (즉, 상기 유리 조성물은 "상-분리 가능한" 유리 조성물임). 여기서 사용된 바와 같은, 문구 "상-분리 가능한" 유리 조성물은, 열처리 또는 이와 유사한 것과 같은, 상 분리 처리에 노출시 둘 이상의 별개 상으로 상 분리를 겪는 유리 조성물을 의미한다. 대표적인 상 분리된 유리 물질은, 공개된 PCT 국제 출원 WO 2014/134097호에 기재되어 있으며, 이의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다.
몇몇 구체 예에서, 상 분리된 유리 물질은, 제1 상으로부터 형성된 유리의 상호연결된 매트릭스를 포함하고, 및 제2 상은 제2 상의 조성물을 갖는 유리의 별개의, 연결되지 않은 영역으로서 상호연결된 매트릭스 도처에 분산된다. 제2 상의 영역의 크기 및 분산은, 제2 상이 일정량의 광 산란을 유도할 수 있음에 따라 유리 물질에서 원하는 굴절률을 얻기 위해 조절될 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 제2 상은 제1 상보다 다른 탄성 계수 및 손실 탄젠트 (loss tangent)를 가질 수 있다.
몇몇 다른 구체 예에서, 상 분리된 유리 물질은, 스피노달 (spinodal) 상 분리된 유리일 수 있다 (즉, 유리 물질은 스피노달 분해에 민감한 유리 조성물로부터 형성된다). 이들 구체 예에서, 유리 물질은 제1 상으로부터 형성된 상호연결된 매트릭스와 함께 상기 제1 상의 상호연결된 매트릭스 도처에 분산된 제2 상을 포함할 수 있다. 그러나, 이들 구체 예에서, 제2 상은 제1 상의 상호연결된 매트릭스 내에서 자체로 상호연결된다.
몇몇 구체 예에서, 상 분리된 유리 물질은, 상 분리로 인하여 유백광 (opalescence) 또는 오팔-형 외관을 가질 수 있다. 상기 유백광은 유리에 흰색 오팔 또는 청색 반투명 오팔 외관을 제공할 수 있지만, 예를 들어, 착색제의 첨가로 다른 색상이 고려될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 구체 예에서, 상 분리 처리의 공정 조건은, 몸체의 제1표면 (303)과 제2표면 (305) 사이에 미세구조에서 변화를 갖는 상 분리된 유리 물질 몸체 (301)를 형성하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 상 분리 가능한 물질을 포함하는 유리 몸체는, 물질의 대립 면에 비해 물질의 일 측면 상에서 더 큰 정도의 상 분리를 제공하기 위해 상 분리 처리 동안 온도 구배에 적용될 수 있다. 미세구조에서 이러한 차이는, 몸체의 일 측면 상에서 상대적으로 높은 불투명도 및 광학 산란 및 물질의 대립 측면 상에서 상대적으로 높은 광학 투과율을 포함하는, 몸체의 제1표면 (303)과 제2표면 (305) 사이에 다른 광학 특성을 제공할 수 있다.
도 4는, 물질 몸체 (401)의 제1표면 (403) 상에 산란 피처 (scattering features: 402)를 갖는 물질 몸체 (401)를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 대표적인 물질 시스템 (400)을 예시한다. 산란 피처 (402)는 제1표면 (403)에 인접한 물질의 불투명도를 증가시킬 수 있고, 및 상기 제1표면 (403) 상으로 투사된 이미지의 디스플레이를 위한 투사 표면을 제공할 수 있다. 제2표면 (405)은, 제1표면 (403)에 비해 더 높은 정도의 투명도 (즉, 덜한 산란)를 가질 수 있다. 따라서, 제2표면 (405)은, 물질 몸체 (401)의 제2표면 (405) 상에 입사하는 광학 방사선의 증가된 투과율을 제공할 수 있다.
다양한 구체 예에서, 산란 피처 (402)는, 어떤 공지된 공정, 예를 들어, 물질의 차별 에칭에 의해 형성될 수 있다. 물질은, 다른 조성물을 갖는 둘 이상의 별개의 상을 갖는, 유리 세라믹 물질 또는 상 분리된 유리와 같은, 다중-상 물질일 수 있다. 다중-상 물질의 적어도 하나의 상은, 특정 에칭제 (예를 들어, 불화수소산, 염산, 질산, 황산, 등과 같은 산 용액)에 노출되는 경우, 더 큰 용해 속도를 가질 수 있다. 다중-상 유리 물질 몸체의 제1표면 (403)은, 물질의 하나의 상을 에칭 제거하고 및 제1표면 (403) 상에 공극 영역 (402a)의 형태로 산란 피처 (402)를 제공하기에 충분한 시간 동안 에칭제에 노출될 수 있다. 보이드 영역들은, 고분자와 같은, 또 다른 물질로 선택적으로 충전될 수 있다.
선택적으로, 산란 피처 (402)는, 전통적인 기술 (예를 들어, 포토리소그래피)을 사용하여 패턴화될 수 있는, 마스크를 통해 유리의 표면을 에칭하여 형성될 수 있다.
도 5는, 물질 몸체 (501)의 제1표면 (503) 상에 하나 또는 복수의 마이크로- 및/또는 나노-크기 피처 (502)를 갖는 물질 몸체 (501)를 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 대표적인 물질 시스템 (500)을 예시한다. 피처 (502)는 제1표면 (503)의 불투명도를 증가시키고 및 제1표면 (503) 상으로 투사된 이미지의 디스플레이를 위한 투사 표면을 제공하도록 구성될 수 있다. 제2표면 (505)은 제1표면 (503)에 비해 높은 정도의 투명도 (즉, 덜한 산란)를 가질 수 있다. 따라서, 제2표면 (505)은, 물질 몸체 (501)의 제2표면 (505) 상에 입사하는 광학 방사선의 증가된 투과율을 제공할 수 있다.
마이크로- 및/또는 나노-크기 피처 (502)는, 임의의 방식으로, 예를 들어, 물질 몸체 (502)의 제1표면 (503) 상에, 어레이 또는 단일 층으로 배열된 볼록 피처 (예를 들어, 돌출부)를 포함할 수 있다. 피처 (502)의 어레이 또는 단일 층은, 제1표면 (503) 상에 복수의 일반적으로 구-형상인 입자 (예를 들어, 극미립자 (microparticles) 또는 나노입자)를 제공하여 형성될 수 있다. 상기 입자는, 실리카와 같은, 산화 물질을 포함할 수 있으며, 및 임의의 적절한 크기, 예를 들어, 약 150 nm 내지 약 1 ㎛ 범위와 같은, 약 1 nm 내지 약 500 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다. 구체 예에서, 상기 입자는 딥 코팅에 의해 제1표면 (503) 상에 침착될 수 있고 및/또는 자가-조립 공정 (self-assembly process)을 사용하여 형성될 수 있다. 제1표면 (503) 상에 입자를 갖는 물질 몸체 (501)는, 상승된 온도 (예를 들어, 약 100℃ 내지 약 600℃의 범위 또는 물질 몸체 (501)의 연화 온도 약간 아래의 온도)에 적용되어, 입자가 제1표면 (503)에 결합되고 및 표면 피처 (502)를 형성할 수 있게 한다. 유리 물질상에 볼록한 표면 피처를 형성하기 위한 다양한 구체 예는, 예를 들어, 여기에 참조로 혼입된, PCT 국제 공개특허 WO 2014/085414호에 기재되어 있다.
도 6은, 복수의 스택 물질 층 (601, 603, 605)을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 대표적인 물질 시스템 (600)을 예시한다. 각각의 층 (601, 603, 605)은, 물질 시스템 (600)의 뷰어-측 (613)을 향하는 광학 산란 표면 (607, 609, 611)을 포함한다. 광학 산란 표면 (607, 609, 611)은, 예를 들어, 표면에 광학 산란을 증가시키기 위해 (예를 들어, 도 3에 대하여 전술된 바와 같이) 물질 층의 미세구조를 변화시켜, (예를 들어, 도 4에 대하여 전술된 바와 같이) 산란 피처를 형성하기 위한 에칭에 의해, 및/또는 (예를 들어, 도 5에 대하여 전술된 바와 같이) 산란을 촉진하기 위해 표면에 코팅 또는 다른 피처를 제공하여, 형성될 수 있다. 상기 층들 (601, 603, 605)의 대립 표면 (613, 615, 617)은, 뷰어 측 (613)으로부터 멀리 향할 수 있고, 및 선택적으로 투과성일 수 있다.
광학 산란 표면 (607, 609 및 611) 중 하나 이상은, 특정 파장의 및/또는 특정 파장 범위에 걸쳐 광을 우선적으로 산란시키도록 설계될 수 있고, 반면에, 파장 또는 파장 범위 밖의 광은, 하나 이상의 각각의 물질 층(들) (601, 603, 및/또는 605)을 통해 통과하는 것을 가능하게 할 수 있다. 스택 물질 시스템의 하나 이상의 광학 산란 표면 (607, 609,611)은, 다른 파장/색상의 광을 우선적으로 산란하도록 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 제1표면 (607)은, 적색광 (예를 들어, 622-780 nm)을 산란시킬 수 있고, 제2표면 (609)은 녹색광 (예를 들어, 492-577 nm)을 산란할 수 있으며, 및/또는 제3표면은 청색광 (예를 들어, 455-492 nm)을 산란시킬 수 있다. 광학 소스 (예를 들어, 레이저 스캐너 프로젝터)는, 유리 층의 스택 상으로 뷰어 측 (613)으로부터 광을 투사할 수 있고, 여기서 하나 이상의 산란 표면(들) (607, 609, 611)은, 다른 색상/파장 범위의 광을 선택적으로 산란시킬 수 있다. 예시적인 실시 예로서, 레이저 스캐너 프로젝터는, 스택의 뷰어 측 상의 미리 결정된 위치들에서 복수의 단색 (예를 들어, 적색, 녹색 및 청색) 광선들 (light beams)을 향하게 할 수 있으며, 여기서 광선들은 각각의 색상으로 조정된 표면 (607, 609, 611)에 의해 산란된다. 산란된 광선들은 조합되어 색상 이미지를 제공할 수 있다.
비록 도 6이 3개의 층 스택을 갖는 물질 시스템 (600)을 나타내지만, 다른 구체 예는 2개 층 스택 또는 3 이상의 층을 갖는 스택을 포함할 수 있고, 여기서 하나 이상의 층은 선택적으로 특정 파장 또는 파장 범위의 광을 우선적으로 산란시키는 하나 이상의 산란 표면을 갖는 것으로 이해될 것이다.
표면 디스플레이 유닛에 사용하기 위한 물질 시스템 (700)의 또 다른 대표적인 구체 예는 도 7에 나타낸다. 이 구체 예에서 물질 시스템 (700)은, 예를 들어, 뷰어 측 (702)을 향하는 전면 (705)을 갖는, 유리 또는 유리-세라믹 물질일 수 있는, 제1층 (703), 및 상기 제1층 (703)의 후방 표면 (707) 상에 배치된 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (709)를 포함한다. 유리 또는 유리-세라믹 물질 또는 또 다른 타입의 물질 (예를 들어, 고분자, 세라믹, 등)일 수 있는, 후면 층 (backing layer: 711)은, 선택적으로 뷰어 측 (702)에 대향하는 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (709)에 인접하게 위치될 수 있다.
광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (709)는, (즉, 선택적으로 또는 종래의 발광 장치에서와 같이, 전극에 의해 전자적으로 여기되는 것에 부가하여) 광학적으로 여기될 수 있는 복수의 발광 소자 (710)를 포함할 수 있다. 광학적으로-활성화된 발광 소자는, 제2파장에서 광학 방사선 (즉, 광자)을 흡수하는 것에 대응하여 제1파장에서 광을 방출하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제2파장은 제1파장과 다를 수 있다. 예를 들어, 발광 소자는, 가시광선, 자외선 또는 적외선 범위에 있을 수 있는, 여기 파장을 갖는 광학 방사선에 대응하여 특정 색상을 갖는 가시광을 방출할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 발광 소자 어레이 (709)는, 광루미네선스 효과 (photoluminescence effect)를 나타내는 복수의 유기 발광 다이오드 (OLED)를 포함할 수 있다. 어레이 (709)의 다른 OLEDs는, 다른 색상 광을 방출할 수 있다. OLED 어레이 (709)는, 선택적으로 제1층 (703)과 후면 층 (711) 사이에서 기밀 밀봉될 수 있다. OLED 어레이 (709)는, 대표적인 구체 예에서, 만곡된 또는 다른 3-차원 표면 디스플레이 유닛에서의 사용을 용이하게 할 수 있는, 플렉시블 어레이 (flexible array)일 수 있다.
선택적으로 또는 OLEDs에 부가하여, 발광 소자 어레이 (709)는, 복수의 양자점 (예를 들어, 모든 3차원에서 엑시톤 (excitons)을 공간적으로 한정하여 양자 역학 특성 (quantum mechanical properties)을 나타내는 반도체 나노입자)을 포함할 수 있다. 양자점은, 입사 방사선에 의해 광학적으로 여기될 수 있어 양자점이 하나 이상의 색상으로 광을 방출하게 한다.
몇몇 구체 예에서, 광학적으로-활성화된 발광 소자 (예를 들어, OLED) 어레이 (709)는, 물질 시스템의 제1층 (703)을 통해 통과할 수 있는 주변 광에 의해 여기될 수 있다. 어레이 (709)는 주변 광의 존재하에서 특정 색상을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 다중-색상 OLED 어레이 (709)의 경우, 어레이 (709)는, 디스플레이 유닛에 대해 불투명한 흰색 배경을 제공할 수 있는, 주변 광의 존재하에서 흰색 광을 방출할 수 있다. 제1층 (703)은 디스플레이의 분산된, 불투명한 흰색 배경 외관을 증진시키기 위해 상대적으로 두꺼울 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 광학 소스 (예를 들어, UV 소스)는, OLED 어레이 (709)의 전부 또는 일부 상에 광을 향하게 하여, OLED의 적어도 일부를 광학적으로 여기시킬 수 있어, 이들이 특정 색상 및/또는 특정 패턴을 갖도록 광을 방출하게 한다. 예를 들어, 투사 유닛은, OLED의 서브-세트 (예를 들어, 청색-방출 OLED)를 여기시키도록 구성된 파장(들)을 사용하여 어레이를 조명할 수 있다. 따라서, 디스플레이 유닛의 배경 색상은, 다른 색상 OLEDs가 광을 방출하도록 광학적으로 여기시켜 변화될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, OLED 어레이 (709)의 다른 구역은, 하나 이상의 광학 소스를 사용하여 광학적으로 여기되어, OLED 어레이 (709)가, 정보, 기호 또는 색상 이미지 및/또는 비디오를 포함하는, 기타 이미지를 표시할 수 있다. 광학 소스는, OLED 어레이 (709)의 전방, 후방 및/또는 측면으로부터 OLED 어레이 (709)를 조명할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 광 추출 피처 (light extraction features)는, 물질 시스템 (700)의 뷰어 측 (702)에서 볼 경우, OLED 어레이 (709)로부터 광 방출 및/또는 이미지 품질을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 추출 피처는, 예를 들어, 제1층 (703)의 전면 (705) 및/또는 후면 (707) 상에 위치될 수 있다. 상기 추출 피처는 또한, 뷰어 측 (702)으로부터 물질 시스템 (700)으로 투과된 광의 광학 산란을 촉진할 수 있다. 따라서, 추출 피처는, 물질 시스템 (700)의 뷰어-측 (702) 상에 위치된 투사 유닛을 사용하여 제1층 (703) 상으로 이미지를 투사하기 위한 산란 표면을 제공할 수 있다. 투사 유닛은 OLED를 여기시키지 않는 파장을 사용하여 이미지를 투사할 수 있다. 구체 예에서, 상기 제1층 (703)의 전면 (705)은, 예를 들어, 표면에서 광학 산란을 증가시키기 위해 (예를 들어, 도 3에 대하여 전술된 바와 같이) 유리 물질 층의 미세구조를 변화시켜, (예를 들어, 도 4에 대하여 전술된 바와 같이) 산란 피처를 형성하기 위해 에칭하여, 및/또는 (예를 들어, 도 5에 대하여 전술된 바와 같이) 산란을 촉진하기 위해 표면에 코팅 또는 다른 피처를 제공하여, 형성될 수 있는 광학 산란 표면을 가질 수 있다.
OLED는 일반적으로 투명할 수 있고, 및 구체 예에서, 불투명한 물질이 OLED 어레이 (709) 뒤에 위치될 수 있다. 예를 들어, 후면 층 (711)은 불투명한 물질을 포함할 수 있거나 또는 불투명 물질이 후면 층 (711)의 표면 위에 제공될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, OLED 어레이 (709)는, 경면 외관을 생성할 수 있는 금속 전극 (예를 들어, 음극 (cathodes))을 포함할 수 있다. 산란 피처는 이미지가 덜 경면을 나타내고 더 많이 색상을 나타나게 하는데 사용될 수 있다.
도 8은 디스플레이들 사이에 갭 (802)을 갖는 스택 구성에서 2개의 다른 타입의 디스플레이 (801, 805)를 포함하는 표면 디스플레이 유닛에 사용하기 위한 물질 시스템 (800)의 또 다른 구체 예를 예시한다. 이 구체 예에서, 제1 디스플레이 (801)는, 도 7에 대하여 전술된 바와 같은 OLED 어레이 또는 양자점 어레이와 같은, 광학적으로 활성화된 발광 소자 어레이 (809)를 포함한다. 제1 디스플레이 (801)는, 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (809)의 전방 측 상에 제1층 (803) 및 어레이 (809)의 후방 측 상에 제2층 (811)을 포함할 수 있다. 층들 (803, 811) 모두는 광학적으로 투과성일 수 있고, 및 유리 또는 유리-세라믹 물질로 형성될 수 있다. 제2 디스플레이 (805)는, 제1 디스플레이 (801)의 후방 측에 위치될 수 있으며, 갭 (802) 만큼 제1 디스플레이 (801)로부터 분리될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 제2 디스플레이 (805)는, 전기영동 디스플레이를 포함할 수 있다. 전기영동 디스플레이는, 예를 들어, 전자 판독기 장치 (e-reader devices)에서 전자 종이로 사용된다. 이들 디스플레이는 전계 (electric field)의 인가를 통해 안료를 함유하는 하전된 입자 (charged particles)를 재배열하여 이미지를 형성하는데 사용될 수 있다. 전기영동 디스플레이는, 반사광을 활용할 수 있으며, 따라서 다른 디스플레이 기술에서와 같이 백라이트 (backlight)를 필요로 하지 않을 수 있다. 전기영동 디스플레이는, 플렉시블할 수 있고, 3-차원 표면 디스플레이 유닛에 사용될 수 있다. 전기영동 디스플레이 (805)는, 섀도잉 (shadowing)을 회피하고 및 적절한 시야각을 제공하기 위해 3-차원 제1 디스플레이 (801)와 등각으로 만들어질 수 있다.
하나의 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (805)는, 뷰어를 향하는 전면 (812) 및 상기 전면 (812)에 대립하는 후면 (814)을 포함할 수 있다. 전기영동 디스플레이 (805)의 전면 (812)은, 물질 시스템 (800)용 배경 이미지를 표시하도록 선택적으로 구성될 수 있다. 상기 전면 (812)은, 고분자 (예를 들어, 가소성) 물질을 포함할 수 있는, 투명한 투사 층을 포함할 수 있다. 디스플레이용 구동 전기회로망 (Driver circuitry)은 후면 (814)에 인접하게 위치될 수 있다. 전기영동 디스플레이 (805)는, 용액 중에 현탁된 복수의 하전된 입자 (예를 들어, 음으로 하전된 이산화티타늄 입자)를 함유하는 용액 (예를 들어, 오일)을 캡슐화하는 다수의 마이크로캡슐 (즉, 픽셀)을 포함할 수 있다. 상기 용액은 제1 색상 (예를 들어, 검정색)으로 착색될 수 있고, 및 상기 입자는 상기 제1 색상과 다른 적어도 하나의 제2 색상 (예를 들어, 흰색)으로 착색될 수 있다. 마이크로캡슐은 한 쌍의 전극 어레이들 사이에 샌드위치될 수 있고, 여기서 전기영동 디스플레이 (805)의 전면 (812)에 인접한 전극 어레이는, 투명할 수 있다. 전극으로 전하의 인가는, 입자가 디스플레이의 전면 (812)을 향하여 또는 표면으로부터 멀어지도록 이동시킬 수 있고, 및 각 픽셀의 색상을 선택적으로 조절/변경하는데 사용될 수 있다.
전기영동 디스플레이는, 밝은 태양광을 포함하는, 주변 광에 효과적일 수 있다. 전기영동 디스플레이는 상대적으로 낮은 소비 전력을 특징으로 하며, 전원이 꺼진 경우 표시된 이미지를 유지할 수 있다. 전기영동 디스플레이는, 적어도 2개의 다른 색상 (예를 들어, 흰색 및 검정색)을 표시하거나, 또는 색상 필터 및/또는 다중-안료 입자의 사용을 통해 부가적인 색상을 표시할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (805)의 외관은 (예를 들어, 차량 내부와 동일한 색상을 갖는 가죽 외형 (leather look)을 제공하는 것과 같이) 차량의 내부 장식과 일치할 수 있다.
하나의 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (805)는, 표면 디스플레이 유닛을 위한 사용자-선택 가능한 배경 색상을 표시하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기영동 디스플레이 (805)는, 디스플레이의 모든 부분에 걸쳐 더 어두운 색상 (예를 들어, 검정색, 갈색, 진한 적색, 등)과 더 밝은 색상 (예를 들어, 흰색) 사이에서 배경을 변화시키는데 사용될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (805)는, 정보, 패턴, 및/또는 기타 이미지를 표면 디스플레이 유닛 상에 표시하는데 사용될 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (805)는, 표면 디스플레이 유닛의 배경 색상을 변경하기 위해 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (809) (예를 들어, OLED 또는 양자점 어레이)와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (809)는, 미리 선택된 색상을 갖는 광을 발생하기 위해 (예를 들어, 전방 투사 유닛을 통해) 광학적으로 여기될 수 있다. 상기 어레이 (809) 유래의 광은, (흰색 또는 광 착색된 표면을 표시할 수 있는) 전기영동 디스플레이 (805)의 전면 (812)으로부터 반사되어, 디스플레이 유닛을 위한 색상 배경을 제공할 수 있다. 구체 예에서, 전기영동 디스플레이 (812)의 전면 (812)은, 광학 산란을 제공하기 위해 거칠어진, 패턴화된 또는 텍스처링된 표면을 가질 수 있다. 상기 산란 표면은, 예를 들어, 물질을 에칭 또는 침착에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이 (809)는, 전기영동 디스플레이 (805) 상으로 정보를 투사하는데 사용될 수 있다.
제1 디스플레이 (801)와 제2 디스플레이 (805) 사이에 갭 (802)은, 이중 이미지 효과를 감소시킬 수 있고, 및 제1 디스플레이 (801) (예를 들어, OLED 어레이)로부터 제2 디스플레이의 전면 (812) 상으로 임의의 섀도잉 또는 투사된 이미지를 확산하기에 충분할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 갭 (802)은, 약 100㎛ 내지 약 2.54cm의 폭과 같은, 약 3㎝까지 범위의 폭일 수 있다.
몇몇 구체 예들에서, 제1층 (803)은, 도 7에 대하여 전술된 바와 같이, 전면으로부터의 투사 디스플레이를 가능하게 하는 산란 표면을 제공할 수 있다. 제1층 (803) 상에 산란 피처는 또한 주변 광의 영향을 감소시킬 수 있다 (즉, 방-현 효과를 제공).
도 9a 및 9b는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템 (900)의 또 다른 대표적인 구체 예를 예시한다. 이 구체 예에서 물질 시스템 (900)은, 예를 들어, 유리 또는 유리-세라믹층일 수 있는, 두 개의 층 (901, 903)을 포함하고, 여기서 상기 층들은 서로 마주하는 상보적인 미세-복제 피처 (905, 907)를 포함한다. 층들 (901, 903) 사이에는, (도 9a에 나타낸 바와 같이) 층 (901, 902)들 사이에 갭이 존재하도록 층들을 분리하거나, 또는 층들 (901, 903)이 (도 9b에 나타낸 바와 같이) 결합하는 마이크로-복제 피처들 (905, 907)과 조합된 층을 형성하도록 상기 층들을 함께 제공하는, 기계적 수단을 제공하는 물질 (909)이 있다. 하나 이상의 구체 예에서, 물질 (909)은 공기일 수 있다. 분리된 상태에서, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 피처 (905, 907)는, 전방 (즉, 뷰어) 측으로부터 투사 디스플레이를 가능하게 할 수 있는 산란 표면을 제공한다. 통합된 형상에서, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 후방으로부터 물질 시스템 (900)을 통한 방사 디스플레이를 향상시킬 수 있는 최소의 산란이 있다.
도 10은, 가변성 불투명도/광 투과를 제공하기 위해 두 개의 상태들 사이에서 전환될 수 있는 전환 가능한 물질 (1001)을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템 (1000)의 또 다른 구체 예를 예시한다. 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 제1 상태 또는 "온" 상태에서 제1 수준의 광 투과를 제공할 수 있고, 및 제2 상태 또는 "오프" 상태에서 제2 수준의 광 투과를 제공할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 파장의 함수에 따른 전환 가능한 물질 층 (1001)의 투과계수 (transmission coefficient)는 층 (1001)의 상태에 의존할 수 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 전환 가능한 물질 층 (1001)은 (도 1에 나타낸 바와 같은) 표면 디스플레이 유닛의 전방 또는 뷰어 측을 향할 수 있는 제1표면 (1003) 및 표면 디스플레이 유닛의 후방 측을 향할 수 있는 제2표면 (1005)을 가질 수 있다. 마이크로-LED, OLED, LCD, 플라즈마 셀, 전기발광 (EL) 셀 어레이, 또는 방사선을 방출하도록 구성된 또 다른 적절한 소자를 포함하는 이미지 패널일 수 있는, 광학 소스 (1007), 또는 투사 유닛은, 예를 들어, 전환 가능한 물질 층 (1001)의 제2면 (1005)에 인접하여 위치될 수 있다.
전환 가능한 물질 층 (1001)은, 순식간에 불투명 상태와 광 투과 상태 사이를 전환할 수 있다. 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 예를 들어, 전기변색 물질, 부유 입자 장치, 고분자 분산 액정 장치, 나노결정 및/또는 마이크로-블라인드와 같은, 전기적으로 전환 가능한 스마트 유리 기술을 활용할 수 있다. 층 (1001)은, 물질에 인가된 전압을 변화시켜 불투명과 투과 상태들 사이에서 전환될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 전환 가능한 물질 층 (1001)은 광변색, 다변색 및/또는 열변색 (thermochomic) 시스템들을 활용할 수 있다. 예를 들어, 광변색 유리 물질은, 전환 가능한 물질 층 (1001)의 제1표면 (1003)에 위치될 수 있으며, 및 광이 불투명 상태와 광 투과 상태 사이에서 능동적으로 전환하는 도파관을 제공할 수 있다.
전환 가능한 물질 층 (1001)이 불투명한 상태에 있을 경우, 층 (1001)의 전면 (1003)은, 물질 시스템 (1000) 상에 고-품질의 이미지를 표시하기 위해 전방 투사 유닛에 의해 조명될 수 있다 (예를 들어, 도 1 참조). 전환 가능한 물질 층 (1001)이 투과 상태에 있는 경우, 층 (1001)은, 층 (1001)을 통해 충분한 광 투과를 가능하게 하여 광학 소스 (1007)로부터 고-품질 이미지를 표시할 수 있다. 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 층 (1001)의 별개 부분의 불투명도/광 투과가 선택적으로 변경될 수 있도록, 개별적으로 어드레스 할 수 있는 세그먼트 (addressable segments)를 포함할 수 있다. 별개의 세그먼트들은, 예를 들어, 픽셀 크기 이상일 수 있다.
전환 가능한 물질 층 (1001)은, 평평하거나 또는 실질적으로 평평할 수 있거나, 또는 3-차원 표면 디스플레이 유닛을 제공하기 위해 만곡된 또는 3-차원 윤곽을 가질 수 있다. 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 강화된 기판상에 하나 이상의 얇은 표면층을 포함하여 스택을 생성할 수 있다. 함께 움직이는, 정밀한 미러 구경 (mirror aperture)을 가진 두 개의 디퓨저 (diffusers)는, 투명한 표면을 생성할 수 있다.
구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 예를 들어, 고분자 물질, 유리 물질 (예를 들어, 소다 라임 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 함유 보로실리케이트 유리 및/또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리), 폴리-세라믹 물질, 또는 유리-세라믹 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 층 (1001)은, 다양한 구체 예에서, 적층 또는 스택 구조의 일부로서 또는 단일 시트로서 제공될 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 예를 들어, 유리 층 및 확산 물질 층 (예를 들어, 확산 필름 (diffuser film) 또는 광-산란 필름)을 포함하는, 스택 또는 적층 구조일 수 있다. 다양한 대표적인 구체 예에 따르면, 확산 물질은 고분자 물질을 포함할 수 있다. 확산 물질은, 광학 산란을 제공하도록 설계된 적어도 하나의 물질 층이 있는 한, 다중 층의 스택 또는 단일 층의 형태일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 확산 물질 층 내에 광학 산란은, 고분자로 만들어진 광 확산 필름에 의해 제공될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 염색-민감 물질 층을 포함할 수 있다. 이 경우에, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 그 위에 활성화 방사선의 조사시에 색상을 변화시키는 염료-민감 스크린 (즉, 염료-도핑 스크린)일 수 있다. 하나의 구체 예에서, 활성화 방사선은 전환 가능한 물질 층 (1001)의, 일 측 또는 양측에 제공된 광원에 의해 제공될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 활성화 방사선은, 이미지 패널일 수 있는, 광학 소스 (1007) 내에 제공된 광원에 의해 제공될 수 있다. 이 경우, 활성화 방사선은, 이미지 패널 (1007) 내에 내장된 적어도 하나의 전용 광원의 세트에 의해 제공될 수 있고, 및 광학 이미지를 형성하는데 사용된 광원으로부터 분리되거나, 또는 광학 이미지를 형성하기 위해 사용될 수 있는 광원의 서브세트에 의해 제공될 수 있다. 하나의 구체 예에서, 활성화 방사선은, 자외선 광 또는 가시광일 수 있다. 활성화 방사선은, 하나 이상의 발광 다이오드에 의해 제공될 수 있다. 하나의 구체 예에서, 오직 하나의 타입의 활성화 방사선 소스는 제공될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 다른 파장의 방사선에 의해 활성화되는 및/또는 다른 파장의 발광에 활성화되는 다수의 염료 물질은, 전환 가능한 물질 층 (1001) 내에 내장될 수 있다. 이 경우에서, 다른 파장을 갖는 활성화 방사선의 다수의 타입은, 전환 가능한 물질 층 (1001)이 활성화 방사선의 파장에 의존하여 다른 색상을 표시하는데 사용될 수 있다.
하나의 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은 광학 효과를 발생하기 위해 서로 또는 상호 작용하는 둘 이상의 물질을 혼입하는 염료-도핑 액정을 포함할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 염료-도핑 액정은, 광의 투과를 감소시키기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 광원 (1007)으로부터 뷰어에게 낮은 수준의 광학적 투과를 제공하는 불투명한 물질 부분을 제공한다.
하나의 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 광원 (1007)으로부터 이를 통한 광의 투과를 방해하지 않으면서 주변 광의 산란을 감소시키는 편광 필터 (polarization filter)를 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 전환 가능한 물질 층 (1001)은, 어떤 주파수만을 반사하는 스크린을 포함할 수 있다. 투사 유닛은, 반사 (즉, 산란)될 수 있는, 이들 주파수에서 광으로 스크린을 조명하여 광학 이미지를 제공할 수 있으면서, 주변 광은 유사하게 반사되지 않는다.
차량용 디스플레이의 경우, 차량의 창은, 주변 광에 의한 디스플레이의 간섭을 최소화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 창은, 주변 광의 양을 감소시키기 위해 다층 코팅 또는 기타 물질을 포함할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 차량 창은 광변색 물질 층을 포함할 수 있다. 광변색 물질은, 밝은 태양광과 같은, 활성화 방사선에 의해 활성화되는 경우, 투과 계수를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 광변색 물질은, 활성화 방사선에 의해 활성화되는 양자점을 내장하는 폴리비닐 부티랄 (PVB)의 매트릭스를 포함할 수 있으며, 및 물질을 통한 광 투과를 감소시킬 수 있다.
본 개시의 다양한 구체 예에 따른 물질 시스템은, 여기에 기재된 구성 중 하나 또는 임의의 조합을 사용하여 3개의 다른 외관 상태를 갖는 표면 디스플레이 유닛을 제공할 수 있다. 구체적으로, 전술한 구성들 중 임의의 하나 이상은, 표면 디스플레이 유닛이 "오프"인 경우, 표면 디스플레이 유닛이 일반적으로 불투명하게 보이는 제1 외관 상태를 제공할 수 있고; 제1면으로부터 조명된 경우, 표면 디스플레이 유닛이 제2 외관 상태를 갖도록 제공할 수 있으며; 및 제2면으로부터 조명된 경우, 표면 디스플레이 유닛이 제3 외관 상태를 갖도록 제공할 수 있다. 3개의 다른 외관 상태들 사이에 차이는 뷰어에게 인지될 수 있다.
본 개시의 다양한 구체 예는 단독으로, 또는 조합이 명시적으로 금지되거나 별도로 명확하게 기재된 경우를 제외하고는, 임의의 다른 구체 예와 조합하여 사용될 수 있다.
비록 전술한 내용이 특정 바람직한 구체 예를 언급하지만, 본 개시가 이에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다. 다양한 변경이 개시된 구체 예들에 대해 이루어질 수 있고 및 이러한 변경이 본 개시의 범주 내에 있는 것으로 의도된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 특정 구조 및/또는 구성을 사용하는 구체 예가 본 개시에 예시되는 경우, 본 개시는, 대체물이 명시적으로 금지되거나 또는 별도로 당업자에게는 불가능한 것으로 알려지지 않는 한, 기능적으로 동등한 임의의 다른 호환 가능한 구조 및/또는 구성으로 실시될 수 있는 것으로 이해된다.
또한, 여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다. 따라서, 예를 들어, "층"에 대한 언급은, 특별한 언급이 없는 한, 둘 이상의 층을 갖는 실시 예들을 포함한다. 마찬가지로, "복수의" 또는 "어레이"는 "둘 이상"을 나타내는 것으로 의도된다.
범위는 여기에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시된 경우, 실시 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이, 선행사 "약"의 사용하여, 근사치로 표시된 경우, 특정 값은 또 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 말단은 다른 말단과 관련하여 및 다른 말단과 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다. 예를 들어, 문구 "B와 같은, A 내지 C"는, 적어도: "약 A 내지 약 C", "정확히 A 내지 정확히 C", "약 A 내지 정확히 C", "정확히 A 내지 약 C", "약 A 내지 약 B", "정확히 A 내지 정확히 B", "약 A 내지 정확히 B", "정확히 A 내지 약 B", "약 B 내지 약 C", "정확히 B 내지 정확히 C", "약 B 내지 정확히 C", "정확히 B 내지 약 C", "약 A", "정확히 A", "약 B", "정확히 B", "약 C", 및 "정확히 C"를 뜻하는 것으로 의도된다.
여기에 사용된 바와 같은, 용어 "실질적인", "실질적으로" 및 이들의 변형은, 기재된 특색이 값 또는 기재와 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내기 위한 것으로 의도된다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은, 평면 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다.
별도로 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 임의의 방법은 이의 단계들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법이 이의 단계를 수반하는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 별도로 상기 단계들이 특정한 순서로 제한되는 것으로 청구항 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 임의의 특정 순서로 추정되는 것으로 의도되지 않는다.
특정 구체 예의 다양한 특색, 요소 또는 단계들이 전환 문구 "포함하는" 사용하여 개시된 경우, 전환 문구 "이루어지는" 또는 "필수적으로 이루어지는"을 사용하여 기재될 수 있는 것들을 포괄하는, 대체 가능한 구체 예가 함축된 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 방법에 대하여 함축된 선택적인 구체 예는 A+B+C로 이루어진 방법인 경우의 구체 예 및 A+B+C로 필수적으로 이루어진 방법인 경우의 구체 예를 포괄한다.

Claims (40)

  1. 표면 디스플레이 유닛의 뷰어를 향하도록 구성된 제1면 및 상기 제1면에 대립하고, 뷰어로부터 멀리 향하는 제2면을 포함하는 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템으로,
    여기서, 상기 물질 시스템은 다음을 포함하는 적어도 3개의 외관 상태를 갖도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템:
    (i) 표면 디스플레이 유닛이 이미지를 표시하지 않는 경우, 일반적으로 불투명한, 제1 외관 상태;
    (ⅱ) 상기 물질 시스템이 상기 제1면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제1 이미지를 표시하는, 제2 외관 상태; 및
    (ⅲ) 상기 물질 시스템이 상기 제2면으로부터 조명되어 뷰어에게 인지 가능한 제2 이미지를 표시하는, 제3 외관 상태.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 유리 물질, 유리-세라믹 물질, 고분자 물질 및 폴리-세라믹 물질 중 적어도 하나를 포함하는 하나 이상의 층을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 물질 시스템의 제1면에 인접한 제1표면 및 물질 시스템의 제2면에 인접한 제2표면을 갖는 물질 몸체를 포함하며, 여기서 상기 물질 몸체는, 제1표면상에서 제2표면보다 더 높은 정도의 불투명도를 갖는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1표면은, 광학 산란 표면을 포함하고, 및 상기 제2표면은, 광학적으로 투과성인, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 물질 몸체는, 다른 광학 특성을 제공하기 위해 제1표면과 제2표면 사이에서 미세구조에서 변화를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 제1표면에 인접한 평균 결정 입자 크기가 상기 몸체의 제2표면에 인접한 평균 결정 입자 크기보다 크도록 결정 크기에서 구배를 갖는 유리-세라믹 물질 몸체를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 상기 몸체의 제1표면과 제2표면 사이에서 미세구조에서 변화를 갖는 상 분리된 유리를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  8. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 제1표면은 산란 피처를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 산란 피처는 차별 에칭에 의해 형성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 산란 피처는 제1표면상에 볼록 피처를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 볼록 피처는 복수의 나노-크기 입자 및/또는 마이크로-크기 입자를 제1표면에 결합시켜 형성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  12. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 유리 또는 유리-세라믹 물질의 복수의 스택 층을 포함하고, 여기서 하나 이상의 층들은, 다른 파장의 광을 우선적으로 산란시키는, 물질 시스템의 뷰어-측을 향하는 광학 산란 표면을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  13. 청구항 2-12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 시스템은:
    상기 물질 시스템의 뷰어-측을 향하는 근위 표면 및 상기 뷰어 측으로부터 멀리 향하는 원위 표면을 갖는 유리 또는 유리-세라믹 물질을 포함하는 제1층; 및
    상기 제1층의 원위 표면상에 위치된 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 유기 발광 소자 어레이 및 양자점 어레이 중 적어도 하나를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 표면 디스플레이 유닛에 대해 불투명한 조명된 배경 외관을 제공하도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  16. 청구항 13-15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 표면 디스플레이 유닛에 대해 사용자-변경 가능한 배경색을 제공하도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  17. 청구항 13-16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 제1층과 제2층 사이에 기밀하게 밀봉되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  18. 청구항 13-17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 광학 여기 소스에 의해 조명되는 경우 다른 색상 및/또는 패턴의 광을 표시하도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 광학 여기 소스는, 물질 시스템의 전방, 후방 또는 측면으로부터 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이를 조명하도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 광학 여기 소스는 자외선 광원을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  21. 청구항 13-20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1층은 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이로부터 물질 시스템의 뷰어-측으로 광의 방출을 촉진시키는 추출 피처를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 추출 피처는 뷰어 측으로부터 제1 물질 층으로 향하는 광에 대해 산란 표면을 제공하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  23. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 디스플레이들 사이에 갭을 갖는 스택 구성에서 적어도 2개의 다른 타입의 디스플레이를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    제1 디스플레이는:
    상기 물질 시스템의 뷰어-측을 향하는 근위 표면 및 뷰어 측으로부터 멀리 향하는 원위 표면을 갖는 유리 또는 유리-세라믹 물질을 포함하는 제1층; 및
    상기 제1층의 원위 표면상에 위치된 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이를 포함하고; 및
    여기서, 제2 디스플레이는 물질 시스템에 대한 배경 이미지를 표시하도록 구성된 근위 표면을 갖는 전기영동 디스플레이를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 광학적으로-활성화된 발광 소자 어레이는, 물질 시스템의 배경색을 변경하기 위해 전기영동 디스플레이의 근위 표면상으로 광을 방출하도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  26. 청구항 24 또는 25에 있어서,
    상기 전기영동 디스플레이의 근위 표면은, 광학 산란을 촉진하도록 거칠게 되고, 패터닝되며, 및/또는 텍스쳐되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  27. 청구항 24-26 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 디스플레이 사이의 갭은, 제1 디스플레이 유래의 섀도우잉 또는 투사된 이미지를 제2 디스플레이의 전면으로 확산시키기에 충분한, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 갭은 약 2.54cm 이하의 범위인, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  29. 청구항 2-28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 시스템은:
    제1 유리 또는 유리-세라믹층;
    제2 유리 또는 유리-세라믹층, 여기서 제1 및 제2층들은 서로 향하는 마이크로-복제된 표면 피처를 포함함; 및
    상기 제1 및 제2층을 분리하여 층들 사이에 갭이 존재하도록 층들을 합쳐서 마이크로-복제된 피처 결합부를 갖는 조합된 층을 형성하는 기계적 수단을 제공하는 물질을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  30. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물질 시스템은, 물질 시스템을 통한 가변성 불투명도 및 광 투과율을 제공하기 위해 두 상태 사이에서 전환될 수 있는 전환 가능한 물질 층을 포함하는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 전환 가능한 물질 층은 전압의 인가에 의해 상태들 사이에서 전환되는, 표면 디스플레이 유닛용 물질 시스템.
  32. 청구항 1-31 중 어느 한 항에 인용된 바와 같은 물질 시스템을 갖는, 표면 디스플레이 유닛.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 물질 시스템의 제1면으로부터 물질 시스템을 조명하기 위한 제1광원 및 상기 물질 시스템의 제2면으로부터 물질 시스템을 조명하기 위한 제2광원을 더 포함하는, 표면 디스플레이 유닛.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 제1광원은 전면 투사 유닛을 포함하고, 및 상기 제2광원은: 마이크로-LED 어레이, OLED 어레이, LCD 어레이, 플라즈마 셀 어레이, 전기발광 (EL) 셀 어레이, 전기영동 디스플레이 및 후면 투사 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛.
  35. 청구항 32-34 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 디스플레이 유닛은 3-차원 디스플레이를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛.
  36. 청구항 32-35 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 디스플레이 유닛은 차량용 디스플레이를 포함하는, 표면 디스플레이 유닛.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 물질 시스템의 일반적으로 불투명한 제1 외관 상태는 차량의 내부 디자인과 조화를 이루도록 구성되는, 표면 디스플레이 유닛.
  38. 청구항 32-37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면 디스플레이 유닛은, 터치 스크린 기능을 제공하기 위해 터치 센서와 일체화되는, 표면 디스플레이 유닛.
  39. 실질적으로 여기에 기재된 바와 같은 시스템.
  40. 실질적으로 여기에 기재된 바와 같은 방법.
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