KR20180086262A - 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러 - Google Patents

반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러 Download PDF

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KR20180086262A
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가즈히코 도요오카
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러가 기술된다. 특히, 백라이트, 2개의 대향하는 투명 기재 층들 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 액정 셀, 제1 반사성 편광기, 및 제2 반사성 편광기를 갖는 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러가 기술된다. 제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 라미네이팅된다. 본 명세서에 기술된 미러는 차량 백미러로서 구성될 수 있다.

Description

반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 미러
미러는 안전성, 미관, 및 의류 기능을 포함하는 많은 목적들로 사용된다. 미러는 통상적으로 차량에서, 머리를 돌릴 필요 없이 주변 도로 및 일반적으로 차량 뒤의 교통 상황을 보기 위해 사용된다. 백라이트형 디스플레이는 광을 선택적으로 투과시키고 흡수하기 위해 공간 광 변조기를 이용한다. 백라이트형 디스플레이는 컬러로 또는 흑백으로 표시할 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은 반사성 백라이트형 디스플레이에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 백라이트, 2개의 대향하는 투명 기재 층들 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 액정 셀, 제1 반사성 편광기, 및 제2 반사성 편광기를 포함하는 반사성 백라이트형 디스플레이에 관한 것이다. 제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 인접해 있다.
도 1은 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 백미러의 정면 입면도이다.
도 2는 반사성 백라이트형 디스플레이 스택의 측면 입면도이다.
차량의 백미러, 및 특히 중앙(또는 내부) 백미러는 운전자에게 내비게이션, 상태, 안전성, 또는 다른 정보를 제공하기 위해 디스플레이 요소들을 포함할 수 있다. 중앙 백미러에서 이러한 정보를 포함하는 것은, 운전자가 차량 앞의 도로 및 교통에 대한 시야를 잃지 않고 그러한 정보를 언뜻 볼 수 있기 때문에, 특히 유용할 수 있다. 또한, 운전자는 일상적으로 미러를 무의식적으로 살피기 때문에, 미러 상에 표시된 중요한 정보는 새롭거나 특이한 위치에서 보는 것에 익숙해질 필요 없이 운전자에 의해 확실히 보이게 될 것이다.
종래의 중앙 백미러 디스플레이는, 단순히 증기 코팅된 미러(때때로 반- 또는 부분- 미러 또는 반사기로 설명됨)를 디스플레이의 전면 상에 부가함으로써 종래의 디스플레이 스택을 적응시킨다. 그러한 적응은 주변광의 일부분을 반사하여, 미러와 같은 외관을 생성할 뿐만 아니라, 종래의 디스플레이 스택으로부터의 광의 동일한 부분을, 백미러의 방출 표면(관찰 표면)으로부터 다시 반사하는데, 이는 증기 코팅된 미러가 비-편광-종속적 반사기(non-polarization-dependent reflector)이기 때문이다. 이러한 반사 손실량은 디스플레이 스택 내의 종래의 손실량 - 전면 및 후면 흡수 편광기들 둘 모두 및 또한 액정 층으로부터의 손실량 - 의 위에 있다. 미러와 같은 외관을 가짐으로써 미러의 전체 표면은 디스플레이가 정보를 표시하고 있지 않을 때 유용하거나 볼 수 있게 된다. 또한, 미러와 같은 외관은 균일하게 나타나는 백미러를 가짐으로써 미적으로 바람직할 수 있다.
적어도 전면 흡수 편광기를 반사성 편광기로 대체함으로써, 그리고 일부 실시예들에서 전면 및 배면 흡수 편광기 둘 모두를 2개의 반사성 편광기들로 대체함으로써, 디스플레이 스택은 추가 층들을 필요로 하지 않으면서 부분 미러의 주변광 반사 기능을 통합할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 흡수 편광기를 반사성 편광기들로 대체하는 것은 흡수 요소들 중 적어도 일부를 스택으로부터 제거한다. 이러한 변경은 종래의 디스플레이 스택을 사용하는 반사성 백라이트보다 더 높은 밝기 및 효율을 갖는 반사성 백라이트형 디스플레이를 제공할 수 있다.
도 1은 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 백미러의 정면 입면도이다. 백미러(100)는 미러 부분(110) 및 정보를 표시하는 반사성 백라이트형 디스플레이 부분(120)을 포함한다. 미러 부분(110) 및 반사성 백라이트형 디스플레이 부분(120)은 유사한 외관을 가질 수 있다. 그러나, 반사성 백라이트형 디스플레이 부분(120)은 생성된 정보 또는 이미지들을 직접 표시할 수 있지만, 미러(110)는 그렇지 않다. 일부 실시예들에서, 미러 부분(110)은 백미러(100)의 작은 부분, 예컨대 표면적의 40%, 30%, 또는 20%일 수 있다. 일부 실시예들에서, 미러 부분(110)은 백미러(100)의 더 큰 부분, 예컨대 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 그 초과일 수 있다. 일부 실시예들에서, 미러 부분은 백미러의 50% 내지 90%일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 부분은 미러 부분의 100%일 수 있고; 다시 말하면, 미러 부분 및 디스플레이 부분은 동일할 수 있고 백미러의 전체 반사 표면을 채울 수 있다. 백미러(100)는 미러의 경계 상의 또는 부착된 부품들 상의 다른 요소들, 제어부들, 또는 표시기들을 포함할 수 있다.
도 2는 반사성 백라이트형 디스플레이 스택의 측면 입면도이다. 반사성 백라이트형 디스플레이 스택(200)은 광원(210), 도광체(220), 프리즘 필름(230), 제1 반사성 편광기(240), 액정 셀(250), 및 제2 반사성 편광기(260)를 포함한다.
광원(210)은 임의의 적합한 광원 또는 광원들의 조합일 수 있다. 발광 다이오드(LED), 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL), 및 심지어 백열 전구와 같은 종래의 광원이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 광원(210)이 도 2에서 단일 물체로 도시되어 있긴 하지만, LED들의 조합(예를 들어)이 충분한 백색 입력 광을 제공하기 위해 사용될 수 있고, 다만, 응용에 따라서, 임의의 적합한 스펙트럼 또는 스펙트럼들의 조합이 이용될 수 있다. 광원(210)은 광을 구조화된 도광체 내로 결합하는 것을 돕거나, 구조화된 도광체를 위한 광 입력을 형상화하는 것을 돕기 위해 적합한 주입 또는 시준 광학계를 포함할 수 있다. 광원(210)은 도광체의 어느 하나의 측면 또는 양 측면 상에 배치된다. 어느 하나의 측면 상의 광원(210)은 동일하거나 유사한 광원들일 수 있거나, 또는 이들은 상이할 수 있다.
도광체(220)는 임의의 적합한 크기 및 형상일 수 있고, 임의의 적합한 공정에 의해 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도광체(220)는 아크릴 또는 폴리카보네이트일 수 있다. 도광체(120)는 사출 성형과 같은 공정으로 형성될 수 있다. 도광체(120)는 적어도 하나의 입력 에지를 갖는다. 입력 에지는 전형적으로 광원(들)에 가장 가까운 도광체의 표면 상에 배치된다. 입력 에지는 광원으로부터의 광을 구조화된 도광체 내로 결합하는 것을 향상시키는 구조체들을 포함하는, 임의의 적합한 형상 또는 구조체를 가질 수 있다. 도광체(220)는 또한 광을 추출하기 위한 하나 이상의 특징부를 갖는다. 이들 추출 특징부는 주기적 패턴, 비-주기적 패턴, 또는 점증적을 포함하는 임의의 적합한 구성으로 배열될 수 있다. 추출 특징부들은 도광체(220)로부터 출력된 광의 면적 균일성을 증가시키는 패턴으로 배열될 수 있다.
프리즘 필름(230)은 본 명세서에 기술된 구성들에서 선택적이지만, 광 재순환을 통한 전체 축상(on-axis) 밝기를 증가시킬 수 있다. 이러한 경우, 프리즘 필름 면들과 공기 사이의 계면에서의 내부 전반사를 통해 프리즘 필름(230)으로부터 다시 반사된 광을 반사성 백라이트형 스택(200)의 전방을 향하여 다시 한번 재지향시키기 위해, 반사기(도시되지 않음)가 사용될 수 있다. 반사기는 도광체(220) 상으로 코팅될 수 있거나 존재하지 않을 수 있으며, 반사성 백라이트형 스택은 단순히 프리즘 필름들 및 도광체들의 계면들로부터의 프레넬 반사에 의존한다. 일부 실시예들에서, 반사기는 향상된 경면 반사기(Enhanced Specular Reflector, ESR)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능함)와 같은 다층 광학 필름이다.
프리즘 필름(230)은 동일한 제1 방향으로 연장되는 복수의 프리즘을 갖는다. 일부 실시예들에서, 프리즘 필름(230)은 대신에 다수의 필름들을 가질 수 있으며, 이때 적어도 하나의 필름은 제1 방향으로 연장되는 프리즘들을 갖고 적어도 하나의 필름은 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장되는 프리즘들을 갖는다. 다수의 프리즘 필름들의 경우, 그것들은 서로 라미네이팅될 수 있거나, 또는 단순히 서로 상에 놓일 수 있다. 프리즘 필름들은 예를 들어 연속-캐스트-및-경화 공정 등을 통해, 미세복제를 포함하는, 임의의 적합한 공정에 의해 형성될 수 있다.
프리즘 필름(230)의 프리즘들은 포함된 각도, 베이스 각도, 높이, 피치, 폭, 및 회전을 포함하는 임의의 적합한 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 이들 파라미터 중 하나 이상은 프리즘을 따라 또는 프리즘들을 가로질러 변할 수 있다. 프리즘 필름(230)은 예를 들어, 휘도 향상 필름(Brightness Enhancing Film, BEF)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)일 수 있다.
제1 반사성 편광기(240) 및 제2 반사성 편광기(260)는 액정 층(250)의 어느 하나의 측면 상에 배치된다. 액정 셀(250)은 전형적으로 유리 또는 다른 투명 기재의 2개의 층들에 의해 개재되는 액정 층을 포함한다. 반사성 편광기들은 둘 다 투명 기재에 인접할 수 있거나, 또는 하나 또는 둘 모두가 액정 셀의 유리 또는 투명 기재에 직접 라미네이팅될 수 있다. 라미네이션은 사용하여 수행될 수 있다. 대안적으로, 반사성 편광기들 중 하나만이 액정 셀의 유리 또는 투명 기재에 직접 라미네이팅될 수 있거나, 또는 둘 중 어느 것도 그렇지 않을 수 있다.
제1 반사성 편광기(240)는 임의의 적합한 반사 유형 편광기일 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 편광기는 배향된 다층 중합체 광학 필름, 예컨대 DBEF 또는 APF 반사성 편광기들(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사성 편광기는 와이어 그리드(wire-grid) 또는 콜레스테릭(cholesteric) 반사성 편광기일 수 있다. 이들 실시예 중 일부에서, 반사성 편광기는 선형 편광들과 원형 또는 타원형 편광들 사이에서 전환하기 위해, 1/4 파장판과 같은, 하나 이상의 지연 또는 보상 층을 포함할 수 있다. 제1 반사성 편광기(240)는 임의의 적합한 두께를 가질 수 있고; 다층 광학 필름의 경우, 반사성 편광기는 더 두꺼운 다중-패킷의 또는 라미네이팅된 구성 또는 상대적으로 더 얇은 단일 패킷 구성일 수 있다. 제2 반사성 편광기(260)는 제1 반사성 편광기(240)와 동일할 수 있거나 또는 이들은 유사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 반사성 편광기(240) 및 제2 반사성 편광기(260)는 일부 또는 많은 상이한 특성들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 추가의 반사성 편광기 또는 반사성 편광기들이 제1 및 제2 반사성 편광기들 중 어느 하나 또는 둘 모두 상에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 각 측면 상에 2개 이상의 반사성 편광기들이 있을 수 있다.
제1 반사성 편광기(240) 및 제2 반사성 편광기(260)는 액정 셀(250)로 하여금 선택적으로 광을 게이팅함으로써 동작하게 하도록 구성된다. 액정 셀(250)에 사용된 액정 재료의 유형(예를 들어, 트위스티드 네마틱(twisted nematic), 수퍼 트위스티드 네마틱(super twisted nematic) 등) 및 액정 셀이 전기적으로 어떻게 구동되지에 따라, 반사성 편광기들의 통과축들은, "온" 상태의(즉, 액정 셀의 픽셀에 걸쳐 전압차가 생성되는 상태의) 픽셀의 경우, 광원으로부터의 광이 제2 반사성 편광기를 실질적으로 통과하거나 제2 반사성 편광기를 통해 실질적으로 투과되지 않도록, 그리고 "오프" 상태의(즉, 액정 셀의 픽셀에 걸쳐 전압차가 없는 상태의) 픽셀의 경우, 광원으로부터의 광이 반대로 처리되도록 구성되어야 한다. 특정 유형의 액정 셀들에 대해 중간 상태들이 가능하다. 이것은 일부 실시예들에서 반사성 편광기들의 통과축들의 평행 배열일 수 있거나, 또는 반사성 편광기들의 통과축들의 직교 배열일 수 있다. 임의의 적합한 구동 전자장치, 전도성 층들, 또는 박막 트랜지스터(TFT)들이 액정 셀(250)에 포함되거나 그에 통합되거나 또는 그와 함께 포함될 수 있다.
실시예
소니 VAIO PCG-572N(일본 도쿄 소재의 소니 코포레이션(Sony Corp.)으로부터 입수가능함) 노트북 컴퓨터를 위한 액정 디스플레이는, 액정 셀의 유리의 어느 하나의 측면에 라미네이팅된 흡수 편광기들을, 하나의 반부 상에서만, 제거함으로써 변경되었다. 디스플레이의 반부 상의 흡수 편광기들을 제거한 후, 흡수 편광기들은 3M APF-T35 반사성 편광기들(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)을 유리에 라미네이팅함으로써 대체되었다. 액정 디스플레이는 대체되었고 "온"(이미지를 표시함) 및 "오프"(이미지를 표시하지 않음) 상태 둘 모두에서 관찰되었다. 액정 디스플레이의 변경된 부분은 반사성 백라이트형 디스플레이로서 기능하여, 디스플레이가 오프일 때에는 미러로서 기능하고 디스플레이가 온일 때에는 관찰가능한 이미지를 나타내었다. 성능은, 특히 기준 디스플레이가 반사성 백라이트형 디스플레이로서 기능하는 증기 코팅된 부분 미러를 추가로 필요로 할 것임을 고려하면, 디스플레이의 기준 절반과 비교할 때 허용가능하였다.
하기는 본 개시내용에 따른 예시적인 실시예들이다.
항목 1. 반사성 백라이트형 디스플레이로서,
백라이트;
2개의 대향하는 투명 기재 층들 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 액정 셀;
제1 반사성 편광기; 및
제2 반사성 편광기를 포함하며,
제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 인접한, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 2. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 제1 및 제2 반사성 편광기들 중 적어도 하나는 다층 반사성 편광기인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 3. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 제1 및 제2 반사성 편광기들 각각은 다층 반사성 편광기인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 4. 항목 3의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 2개의 투명 기재 층들은 유리인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 5. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 라미네이팅되는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 6. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 백라이트는 도광체, 도광체 상에 배치된 반사기, 및 도광체 내로 광을 주입하도록 구성된 광원을 포함하는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 7. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 제3 반사성 편광기를 추가로 포함하며, 제3 반사성 편광기는 제1 또는 제2 반사성 편광기 상에 배치되는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 8. 미러로서,
미러 부분; 및
항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 반사성 백라이트형 디스플레이 부분을 포함하며,
반사성 백라이트형 디스플레이는 이미지들을 직접 표시할 수 있고, 미러 부분은 그렇지 않은, 미러.
항목 9. 항목 8의 미러를 포함하는 차량으로서, 미러는 백미러로서 구성되는, 차량.
항목 10. 항목 9의 미러로서, 반사성 백라이트형 디스플레이 부분은 미러의 면적의 10% 초과 50% 미만인, 미러.
항목 11. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 반사성 백라이트형 디스플레이는 흡수 편광기를 포함하지 않는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
항목 12. 항목 1의 반사성 백라이트형 디스플레이로서, 반사성 백라이트형 디스플레이는 비-편광-의존적 부분 반사기(non-polarization-dependent partial reflector)를 포함하지 않는, 반사성 백라이트형 디스플레이.

Claims (12)

  1. 반사성 백라이트형 디스플레이로서,
    백라이트;
    2개의 대향하는 투명 기재 층들 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 액정 셀;
    제1 반사성 편광기; 및
    제2 반사성 편광기를 포함하며,
    제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 인접한, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 반사성 편광기들 중 적어도 하나는 다층 반사성 편광기인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 반사성 편광기들 각각은 다층 반사성 편광기인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서, 2개의 투명 기재 층들은 유리인, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 반사성 편광기들은 각각 대향하는 투명 기재 층들 중 하나에 직접 라미네이팅되는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 백라이트는 도광체, 도광체 상에 배치된 반사기, 및 도광체 내로 광을 주입하도록 구성된 광원을 포함하는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서, 제3 반사성 편광기를 추가로 포함하며, 제3 반사성 편광기는 제1 또는 제2 반사성 편광기 상에 배치되는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  8. 미러로서,
    미러 부분; 및
    제1항의 반사성 백라이트형 디스플레이를 포함하는 반사성 백라이트형 디스플레이 부분을 포함하며,
    반사성 백라이트형 디스플레이는 이미지들을 직접 표시할 수 있고, 미러 부분은 그렇지 않은, 미러.
  9. 제8항의 미러를 포함하는 차량으로서, 미러는 백미러로서 구성되는, 차량.
  10. 제9항에 있어서, 반사성 백라이트형 디스플레이 부분은 미러의 면적의 10% 초과 50% 미만인, 미러.
  11. 제1항에 있어서, 반사성 백라이트형 디스플레이는 흡수 편광기를 포함하지 않는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서, 반사성 백라이트형 디스플레이는 비-편광-의존적 부분 반사기(non-polarization-dependent partial reflector)를 포함하지 않는, 반사성 백라이트형 디스플레이.
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