KR20210099115A - 광 방출 수정 - Google Patents

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KR20210099115A
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로버트 비서
아르카디 가바
보니 쥐. 시몬스
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아이세이프 잉크.
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Abstract

발광 다이오드를 포함하는 백라이트를 포함하는 디스플레이 디바이스가 개시된다. 개시된 디스플레이 디바이스는 백라이트로부터 관찰자로의 광의 투과를 제어하도록 구성된 액정 패널을 포함한다. 디스플레이 디바이스는 또한, 하나 이상의 광 변환 재료를 포함하는 하나 이상의 광학 필름을 포함한다.

Description

광 방출 수정
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2019년 11월 26일자로 출원된 발명의 명칭이 "LIGHT EMISSION MODIFICATION"인 현재 계류 중인 미국 특허 출원 제16/695,983호의 우선권을 주장하며, 이 미국 특허 출원은 2018년 11월 28일자로 출원된 발명의 명칭이 "LIGHT EMISSION MODIFICATION"인 이제 만료된 미국 임시 출원 제62/772, 513호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 광 변환 재료를 포함하는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
핸드헬드, 태블릿, 컴퓨터 및 기타 디바이스 디스플레이는 더 높은 해상도와 더 트루한 컬러 밸런스(truer color balance)를 향하는 추세이다. 해상도와 컬러를 얻기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있지만, 많은 고성능 디스플레이는 출력 스펙트럼 내에서 높은 레벨의 파란색으로 귀결될 수 있는 LED를 포함한다. 이러한 디바이스 중 많은 수는 배터리 구동형(battery powered)이고, 사용자는 일반적으로 긴 배터리 수명을 원한다. 더 긴 배터리 수명은 일반적으로 낮은 전력 소비뿐만 아니라 광 절약을 위한 다양한 수단을 요구한다. 흔히, 이러한 디스플레이는 일반적으로 설계 목표로서 눈의 안전을 우선시하지 않는다. 색상 스펙트럼 중 "독성" 파란색 부분이 눈에 악영향을 미칠 수 있어 장기적으로 시력 손상이 발생될 수 있다는 점을 나타내는 더 확실해지는 의학 연구가 개발되고 있다. 또한, 새로운 지식 체계는 광학 스펙트럼의 특정 부분으로부터 개인의 자연적인 생체 리듬에 대해 악영향이 발생될 수 있다는 점을 보여준다. 본 개시내용은 유해한 청색 및 UV 광에 대한 노출을 감소시키는 능력에 있어서 매우 선택적인 재료 및 이러한 재료의 모바일, 태블릿 또는 PC 디스플레이로의 통합을 설명한다. 이러한 재료는 컬러 백색 포인트를 유지하기 위해 파장의 함수로서 최적화될 수 있다. 이러한 재료 중 많은 수는 전체 광 투과율을 감소시킨다. 그러나, 본 개시내용에 설명된 바와 같이, 이들 재료 중 일부는 스펙트럼의 유해한 부분을 유해하지 않은 광학 파장으로 변환하거나 재활용할 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 밝기의 손실을 최소화하면서, 유해한 색 주파수 감소, 광학적 선명도의 유지, 및 트루 화이트 컬러 밸런스의 유지의 균형이 달성될 수 있다. 최근 의학적 결과, 점점 더 증가되는 유비쿼터스 디스플레이 및 디스플레이의 고품질에 대한 소비자 요구를 고려하여, 본 개시내용의 시스템은 고유한 방식으로 다수의 필요성을 해결한다.
눈의 안전 문제를 해결하기 위해, 유해한 청색광 및 자외선에 대한 노출을 감소시킬 수 있는 재료를 모바일, 태블릿 또는 개인용 컴퓨터 디스플레이에 통합하는 디스플레이 시스템이 제공된다. 본 개시내용은, 초소한의 디스플레이 밝기 손실과 함께 유해한 색 주파수의 감소, 광학 선명도의 유지 및 트루 화이트 컬러 밸런스의 유지의 균형을 유지하면서 가시 전자기 스펙트럼의 유해한 부분을 덜 유해한 광학 파장으로 변환하거나 재활용하는 재료를 포함하는 디스플레이 시스템을 제공한다.
일 양태에서, 상기 과제를 해결하는 디스플레이 시스템이 개시된다. 개시된 디스플레이 시스템은 발광 다이오드를 포함하는 백라이트를 포함한다. 발광 다이오드는 백색광 또는 적녹청(RGB: red-green-blue) 광을 방출할 수 있다. 개시된 디스플레이 시스템은 가시적인 백라이트로부터 관찰자에게로의 광의 투과를 제어하도록 구성된 액정 패널을 더 포함한다. 추가로, 개시된 디스플레이 시스템은 하나 이상의 광학 필름을 포함한다. 필름은 하나 이상의 광 변환 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 필름은, 백라이트로부터의 광이 관찰자에게 도달되기 전에 하나 이상의 광학 필름을 통과하도록 위치된다. 하나 이상의 광 변환 재료 각각은 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제2 파장 범위의 이 광을 재방출할 수 있다.
또 다른 양태에서, 디스플레이 시스템을 포함하는, 제1 파장으로부터 제2 파장으로 광을 변환하는 방법이 개시된다. 개시된 방법은 디스플레이 시스템을 전자 디바이스(일반적으로 휴대용 전자 디스플레이 디바이스)의 출력 디스플레이 안으로 또는 상에 통합하는 단계를 포함한다. 디스플레이 시스템은 전자 디스플레이에 일체로 통합될 수 있거나 전자 디스플레이 디바이스의 디스플레이의 일 면에 외부적으로 적용될 수 있다. 디스플레이 시스템은 발광 다이오드를 포함하는 백라이트를 포함한다. 발광 다이오드는 백색광 또는 적녹청(RGB: red-green-blue) 광을 방출할 수 있다. 개시된 디스플레이 시스템은 가시적인 백라이트로부터 관찰자에게로의 광의 투과를 제어하도록 구성된 액정 패널을 더 포함한다. 추가로, 개시된 디스플레이 시스템은 하나 이상의 광학 필름을 포함한다. 필름은 하나 이상의 광 변환 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 필름은, 백라이트로부터의 광이 관찰자에게 도달되기 전에 하나 이상의 광학 필름을 통과하도록 위치된다. 하나 이상의 광 변환 재료 각각은 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제2 파장 범위의 이 광을 재방출할 수 있다.
본 개시내용의 특징부 및 장점은 동반된 도면과 함께 읽혀야 하는 다음의 상세한 설명으로부터 더 쉽게 이해될 것이다.
도면은 개략적인 예시이고, 어떤 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 도면은 반드시 축척에 따르지 않는다.
도 1은 본 개시내용에 따른 예시적인 디스플레이 시스템의 개략적인 단면도이다.
다양한 실시형태가 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이며, 다양한 실시형태에 대한 참조는 본원에 첨부된 청구항의 범위를 제한하지 않는다. 추가로, 본 명세서에 제시된 임의의 실시예는 한정하려고 의도되지 않으며 첨부된 청구 범위에 대한 많은 가능한 실시형태 중 일부를 제시할 뿐이다. 상황이 제안하거나 편리하게 하는 바에 따른 다양한 생략 및 균등물의 대체가 고려되나, 이들은 본원에 첨부된 청구항의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 응용예 또는 실시형태를 포함하도록 의도되는 점이 이해된다. 또한, 본원에서 사용된 문구 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 점이 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시내용의 시스템이 유리하게 사용될 수 있는 예시적인 디스플레이 시스템(100)의 개략적인 단면도이다. 디스플레이 시스템(100)은 예를 들어 액정 디스플레이(LCD) 모니터, LCD-TV, 핸드헬드, 태블릿, 랩탑 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에서 사용될 수 있다. 그러나, 도 1의 디스플레이 시스템(100)은 단지 예시이며, 본 개시내용의 시스템은 시스템(100)과 유사하거나 같은 시스템과 함께 사용되는 것에 한정되지 않는다. 본 개시내용의 시스템은 반드시 액정 디스플레이 기술을 포함하지 않는 다른 다양한 디스플레이 시스템에서 유리하게 사용될 수 있다.
디스플레이 시스템(100)은 액정(LC: liquid crystal) 패널(150) 및 LC 패널(150)에 조명 광을 제공하도록 위치된 조명 어셈블리(101)를 포함할 수 있다. LC 패널(150)은 패널 플레이트들(154) 사이에 배치된 LC 층(152)을 포함한다. 플레이트(154)는 LC 층(152)에서 액정의 배향을 제어하기 위해 내측 표면 상에 있는 전극 구조체 및 배향막(alignment layer)을 포함할 수 있다. 이러한 전극 구조체는 LC 패널 픽셀을 획정하도록 배열될 수 있다. 컬러 필터는 또한, LC 패널(150)에 의해 디스플레이된 이미지에 컬러를 부여하기 위해 하나 이상의 플레이트(152)와 함께 포함될 수 있다.
LC 패널(150)은 상측 흡수 편광기(156)와 하측 흡수 편광기(158) 사이에 위치될 수 있다. 조합된 흡수 편광기(156, 158) 및 LC 패널(150)은 조명 어셈블리(101)로부터 관찰자로의 광의 투과를 제어할 수 있으며, 관찰자는 일반적으로 도 1의 상부를 향해서 위치되고 일반적으로 디스플레이 시스템(100)을 하향으로(도 1에 대해서) 바라본다. 제어기(104)는 관찰자가 보는 이미지를 형성하도록 LC 층(152)의 픽셀을 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
하나 이상의 선택적 층(157)은 예를 들어, 디스플레이에 광학적 기능 및/또는 기계적 그리고/또는 환경적 보호를 제공하기 위해 상측 흡수 편광기(156) 위에 제공될 수 있다.
조명 어셈블리(101)는 백라이트(108), 및 백라이트(108)와 LC 패널(150) 사이에 위치된 하나 이상의 광 관리 필름(140)을 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템(100)의 백라이트(108)는 LC 패널(150)을 조명하는 광을 생성하는 광원(112)을 포함한다. 광원(112)은 임의의 적절한 조명 기술을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 광원(112)은 발광 다이오드(LED)일 수 있고, 일부 경우에는, 백색 LED일 수 있다. 예시된 바와 같이 백라이트(108)는, 광원(112)의 어레이가 LC 패널(150) 뒤에 실질적으로 패널 영역의 대부분 또는 전부를 가로 질러 위치되는 "직접 조명" 백라이트일 수 있다. 도시된 바와 같은 백라이트(108)는 단지 개략적이며, 많은 다른 백라이트 구성이 가능하다. 예를 들어, 일부 디스플레이 시스템은 광원으로부터의 광을 LC 패널(150)의 영역의 실질적으로 많은 부분 또는 전부에 걸쳐 분산시킬 수 있는 광 가이드의 하나 이상의 측부에 위치된 광원(예를 들어, LED)을 갖는 "측면 조명" 백라이트를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 백라이트(108)는 일반적으로 백색광을 방출하고, LC 패널(150)은 디스플레이된 이미지가 다색이 되도록 다색 픽셀 그룹을 형성하기 위해서 컬러 필터 매트릭스와 결합된다.
백라이트(108)는 또한 LC 패널(150)로부터 멀어지는 방향으로 전파하되 광원(112)으로부터의 광을 반사하기 위한 반사 기판(102)을 포함한다. 반사 기판(102)은 또한, 디스플레이 시스템(100) 내에서 광을 재활용하기 위해서 유용할 수 있다.
필름 스택, 백라이트 필름 스택 또는 광 관리 유닛으로도 지칭될 수 있는 광 관리 필름의 배열체(140)는 백라이트(108)와 LC 패널(150) 사이에 위치될 수 있다. 광 관리 필름(140)은 디스플레이 시스템(100)의 동작을 개선시키도록 백라이트(108)로부터 전파되는 조명 광에 영향을 미칠 수 있다. 광 관리 유닛(140)은 본원에 예시되고 설명된 모든 구성요소를 반드시 포함할 필요는 없다.
광 관리 필름의 배열체(140)는 확산기(120)를 포함할 수 있다. 확산기(120)는 광원(112)으로부터 수신된 광을 확산시킬 수 있으며, 이는 LC 패널(150) 상에 입사되는 조명 광의 증가된 균일성으로 귀결될 수 있다. 확산기 층(120)은 임의의 적절한 확산기 필름 또는 플레이트일 수 있다.
광 관리 유닛(140)은 반사 편광기(142)를 포함할 수 있다. 광원(112)은 전형적으로 비편광된 광을 생성하지만, 하측 흡수 편광기(158)는 단일 편광 상태만을 투과시키고, 따라서, 광원(112)에 의해 생성된 광의 약 절반은 LC 층(152)으로 투과되지 않는다. 그러나, 반사 편광기(142)는, 그렇지 않으면 하측 흡수 편광기(158)에서 흡수될 광을 반사하기 위해 사용될 수 있다. 결과적으로, 이러한 광은 반사 편광기(142)와, 반사 기판(102)을 포함하는 하부 디스플레이 구성요소 사이의 반사에 의해 재활용될 수 있다. 반사 편광기(142)에 의해 반사된 광의 적어도 일부는 탈편광될 수 있고, 이어서 반사 편광기(142) 및 하측 흡수 편광기(158)를 통해 LC 층(152)으로 투과되는 편광 상태로 반사 편광기(142)로 복귀될 수 있다. 이러한 방식으로, 반사 편광기(142)는, LC 층(152)에 도달되는 광원(112)에 의해 방출되는 광의 비율을 증가시키기 위해서 사용될 수 있으며, 따라서 더 밝은 디스플레이 출력을 제공할 수 있다. 반사 편광기(142)를 위해서 임의의 적절한 유형의 반사 편광기가 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 편광 제어 층(144)은 확산기 플레이트(120)와 반사 편광기(142) 사이에 제공될 수 있다. 편광 제어 층(144)은 반사 편광기(142)로부터 반사된 광의 편광을 변경하기 위해서 사용될 수 있어서, 재활용된 광의 증가된 부분이 반사 편광기(142)를 통해 투과된다.
광 관리 필름의 배열체(140)는 또한, 하나 이상의 휘도 증가 층을 포함할 수 있다. 휘도 증가 층은 디스플레이의 축에 더 가까운 방향으로 오프-축(off-axis) 광을 방향 전환시키는 표면 구조체를 포함할 수 있다. 이것은 LC 층(152)을 통해 온-축(on-axis)으로 전파되는 광의 양을 증가시킬 수 있고, 따라서 관찰자가 보는 이미지의 밝기를 증가시킬 수 있다. 휘도 증가 층의 일 예는 프리즘형 휘도 증가 층이며, 이것은 굴절 및 반사를 통해 조명 광을 방향 전환시키는 다수의 프리즘형 리지(ridge)를 갖는다. 프리즘형 휘도 증가 층의 예는 3M Company로부터 이용 가능한 BEF 프리즘형 필름을 포함한다. 다른 종류의 휘도 증가 층은 비-프리즘형 구조체를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 예시적인 실시형태는 반사 편광기(142)와 LC 패널(150) 사이에 배치된 제1 휘도 증가 층(146a)을 도시한다. 프리즘형 휘도 증가 층(146a)은 전형적으로 1 차원으로 광학 이득을 제공한다. 제1 휘도 증가 층(146a)의 프리즘형 구조체에 직교하게 배향된 프리즘형 구조체를 갖는 선택적인 제2 휘도 증가 층(146b)이 또한, 광 관리 층의 배열체(140)에 포함될 수 있다. 이러한 구성은 2 차원으로 디스플레이 시스템(100)의 광학 이득의 증가를 제공한다. 다른 예시적인 실시형태에서, 휘도 증가 층(146a, 146b)은 백라이트(108)와 반사 편광기(142) 사이에 위치될 수 있다.
광 관리 유닛(140)의 상이한 층들은 독립형일 수 있다. 다른 실시형태에서, 광 관리 유닛(140)의 두 개 이상의 층이 함께 적층될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 광 관리 유닛(140)은 두 개 이상의 서브어셈블리를 포함할 수 있다.
개략도로서, 디스플레이 시스템(100)의 구성요소가 축적에 따라 예시되지 않으며, 일반적으로 측방향(도 1의 좌우 방향을 따름)에 비해 크게 과장된 두께(상하 방향을 따름)로 도시되는 점이 이해되어야 한다. 102, 120, 142, 144, 146a, 146b, 152, 154, 156 및 157을 포함하는(그러나 반드시 이들에 제한되지는 않음) 디스플레이 시스템(100)의 많은 요소는, "디스플레이 영역"으로 지칭될 수 있는 디스플레이의 가시 영역과 대략 동일한 영역에 걸쳐, 이 요소의 두께에 일반적으로 직교하는(즉, 도 1의 평면에 수직인) 2 차원으로 연장될 수 있다.
백라이트(108)로 돌아가, 일부 실시형태에서, 광원(112)은, UV 및 청색광 범위(특히 약 455 nm 미만)와 같은 잠재적으로 유해한 파장 범위에서 상당한 양의 광을 방출할 수 있다. 본 개시내용의 시스템을 포함하지 않는 디스플레이 시스템(100)에서, 상당한 양의 이러한 잠재적으로 유해한 광이 디스플레이 시스템(100)에 의해서 사용자를 향해(도 1에 대해 위쪽으로) 방출될 수 있다. 이와 관련하여, "상당한" 양의 광은, 디스플레이 사용자에 대한 유해한 건강 영향으로 귀결될 수 있는 광의 양을 의미할 수 있다. 이러한 위험의 관점에서, 본 개시내용은 시스템(100)과 같은 디스플레이 시스템으로부터 방출되는 유해한 청색광의 양을 감소시키기 위한 시스템을 제공한다.
전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 광의 후속적인 방출이 없는 광의 흡수에 기반된(또는 달리 광을 제거하는) 청색광 방출 완화에 대한 접근법은 이러한 흡수 피처가 없어 그렇지 않은 다른 동일한 기준 디스플레이와 비교하여 일반적으로 밝기(측정 및/또는 인식)를 감소시킬 수 있다. 일부 경우에는, 이러한 흡수 관련 밝기 감소를 보상하기 위해 디스플레이에 대한 전력 입력이 증가된다(기준 디스플레이에 대한 전력 입력에 비해). 일반적으로, 디스플레이 전력 소비의 증가는, 이러한 증가가 특히 배터리 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 휴대용 장치에서 바람직하지 않을 수 있다.
본 개시내용에서, 디스플레이의 광원(예를 들어, 도 1의 광원(112))으로부터 떨어져서 광 변환 재료가 사용될 수 있는, 디스플레이로부터의 광 방출을 수정하기 위한 시스템이 개시된다. 광 변환 재료는 일반적으로 제1 파장 범위 내의 광을 흡수하고, 제2 파장 범위 내의 광을 방출할 수 있다(따라서, 일 파장 범위로부터 다른 파장 범위로 광을 "변환"함). 본 개시내용에서, 더 짧은 파장으로부터 더 긴 파장으로의 변환은 "상향 변환"이라고 지칭될 수 있고, 더 긴 파장으로부터 더 짧은 파장으로의 변환은 "하향 변환"이라고 지칭될 수 있다. 그러나 이러한 정의는 보편적이지 않을 수 있으며, 다른 문서는 상향 변환과 하향 변환을 반대로 정의할 수 있다는 점이 인식되어야 한다(예를 들어, 일부 문서는 파장과 반비례하는 주파수와 관하여 이러한 용어를 정의할 수 있다).
디스플레이 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 사용하는 시스템은, UV 및 청색광 범위(특히 약 455 nm 미만)와 같이 덜 유용하거나 유해한 파장 범위의 광을 흡수하고, 녹색 및/또는 빨간색 파장 범위와 같이 더 유용할 수 있는 더 좋은 파장 범위(건강 관점에서)의 광을 재방출하기 위해서 사용될 수 있다. 일부 경우에, 광은 더 짧은 청색 파장(455 nm 이하)으로부터, 덜 해롭고 또한, 디스플레이 조명을 위해 유용할 수 있는 더 긴 청색 파장으로 상향 변환될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 사용하는 시스템은 이러한 광 변환 재료를 채용하지 않는 디스플레이 시스템에 관하여, 디스플레이 시스템으로부터의 광 방출을 수정할 수 있다.
일부 실시예에서, 디스플레이의 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 사용하는 시스템은, 결과적인 디스플레이 시스템이 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료가 없는 기준 디스플레이와 비슷한 밝기를 달성하면서도 기준 디스플레이보다 10% 이하로 에너지를 더 소비하도록 청색광 방출을 완화하기 위해서 전자 장치 디스플레이와 함께 사용될 수 있다.
광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 사용하는 시스템은, 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 사용하지 않는 디스플레이로부터의 청색광 방출을 감소시키기 위한 일부 알려진 이전 접근법과 비교하여, 디스플레이의 컬러 밸런스를 개선할 수 있다. 일부 알려진 종래의 접근법은 스펙트럼으로부터의 청색광의 일 부분을 흡수하거나 제거함으로써 청색광 방출을 감소시키고, 따라서 디스플레이로부터 방출되는 광의 스펙트럼 균형을 변경시킬 수 있다. 본 개시내용의 시스템에서, 전자 디스플레이 디바이스로부터 방출되는 위험한 청색광의 양을 감소시키는 것 외에도, 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료는, 이러한 광 변환 재료를 포함하지 않는 청색광 완화 기능이 있는 다른 유사한 디스플레이와 비교하여, 전자 디스플레이 디바이스로부터 방출되는 광 컬러 밸런스에 기여하거나, 보조하거나, 또는 달리 개선할 수 있는 광을 재방출할 수 있다. 일부 실시형태에서, 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 포함하는 본 개시내용의 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템은 D65 백색 포인트를 유지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 광원으로부터 떨어진 광 변환 재료를 포함하는 본 개시내용의 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템은 본 개시내용의 청색광 완화 시스템이 없는 기준 디스플레이 시스템과 실질적으로 동일한 상관 색 온도(CCT: correlated color temperature)를 유지할 수 있다.
본 개시내용의 시스템의 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는, 디스플레이 시스템으로부터의 위험한 청색광 방출을 감소시키고 디스플레이 시스템의 컬러 밸런스를 개선하거나 또는 유지하기 위해서 광 흡수 재료와 조합하여 사용될 수 있다.
본 개시내용의 시스템은 UV 또는 청색 파장 범위 이외의 파장 범위를 포함하여, 다수의 파장 범위로부터 광을 흡수할 수 있는 다수의 광 변환 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 본 개시내용의 시스템은, 건강 위험을 야기하는 것으로 간주되지 않는 파장 범위로부터 광을 흡수하는 광 변환 재료를 사용할 수 있다. 이러한 광 변환 재료의 흡수 및 방출은, 예를 들어, 디스플레이의 컬러 밸런스를 개선하거나 이에 기여하기 위해 사용될 수 있다.
임의의 적합한 광 변환 재료가 본 개시내용의 시스템에서 사용될 수 있다. 제한 없이, 사용되는 광 변환 재료는 다음을 포함할 수 있다:
- 유기 재료
- 채굴된 재료일 수 있는 무기물
- 라만 산란(Raman-scattering) 재료
- 반스톡스(Anti-Stokes) 재료
- 지문 가루(fingerprint dusting)와 같은 다른 비디스플레이 응용분야를 위해 알려진 재료
- DayGlo Color Corp로부터 이용 가능한 것과 같은 형광 안료(예를 들어, DAYGLO A-594-5). 놀랍게도, 형광 거동이 필요한 응용분야에서 일반적으로 사용되는 재료는 훌륭한 스펙트럼 효율성으로 광 필터링 응용분야에서 사용될 수 있다.
- Sigma Aldrich Co., LLC로부터 이용 가능한 SUNSTONE Luminescent UCP Nanocrystals와 같은 발광 나노 결정.
본 개시내용의 시스템의 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 디스플레이의 광원으로부터 떨어진 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 광 관리 필름(140) 중 하나 이상의 필름, 및 또는 도 1에 예시되지 않은 다른 필름 또는 필름들에, 이 위에 또는 이와 함께 포함될 수 있다. 일반적으로, 광 변환 재료는 광 변환 재료에 의해 흡수된 광과 비교하여 상이한 방향성 및/또는 편광을 갖는 광을 재방출할 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 반사 편광기(142) 및/또는 휘도 증가 층(146a, 146b) 중 하나 이상의 아래에(도 1의 배향에 대해) 포함될 수 있어, 재방출된 광이 사용자를 향해 디스플레이를 나가기 전에 필름(142, 146a 및 146b)을 통과한다(이러한 필름이 디스플레이 시스템에 존재하는 경우). 그러나, 이것은 제한적이지 않고, 광 변환 재료는 잠재적으로 광 관리 필름(140)의 임의의 구성요소 내에, 또는 이와 함께 위치될 수 있다.
본 개시내용의 시스템의 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 LC 층(152)과 사용자 사이의 디스플레이 층, 예를 들어, 도 1의 층(157)에, 이 위에, 또는 이와 함께 포함될 수 있다.
본 개시내용의 시스템의 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 반사 기판(102)에, 이 위에, 또는 이와 함께 포함될 수 있다.
본 개시내용의 시스템의 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 광 관리 필름(140), 반사기(102), 또는 또 다른 층, 예컨대 층(157)의 필름 내에, 이 위에 또는 이와 함께 포함되거나 또는 제공될 때 디스플레이의 디스플레이 영역에 대응되는 실질적으로 전체 영역에 대해 분산될 수 있다. 일부 이와 같은 실시형태에서, 광 변환 재료는 이와 같은 영역에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산될 수 있다.
광 변환 재료는 광 관리 필름(140), 반사기(102), 또는 또 다른 층, 예컨대 층(157)의 필름 내에, 이 위에 또는 이와 함께 임의의 적합한 방식으로 포함되거나, 또는 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 필름과 함께 압출되거나, 또는 성형(cast)될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 필름 상에 코팅될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 디스플레이 시스템(100)의 임의의 적절한 층 또는 필름과 같은 디스플레이 시스템의 하나 이상의 층을 본딩하거나 또는 라미네이팅하기 위해서 사용되는 접착제 내에 또는 이와 함께 제공될 수 있다. 광 변환 재료를 포함하는 이러한 접착제는 실질적으로 광학적으로 투명할 수 있으며, 광 변환 재료에 의한 흡수 및 재방출과 연관된 광의 방향 전환 이외에 접착제를 통해 투과된 광의 무시할 수 있는 산란을 나타낼 수 있다.
일부 실시형태에서, 광 변환 재료는, 디스플레이 시스템(100)의 임의의 적합한 필름 또는 층의 구성요소 또는 전구체인 재료, 예를 들어, 폴리머 레진 또는 접착제의 전체에 걸쳐 용해성으로 또는 불용성으로 분포되거나 분산될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광 변환 재료는 나노 입자를 포함할 수 있으며, 이의 일부는 폴리머 및 일반적으로 사용되는 용매에서 불용성일 수 있다. 용해성 광 변환 재료를 사용하는 일부 시스템에서는 균질한 분포가 더 쉽게 달성될 수 있지만, 제조 중 적절한 취급을 통해 불용성 광 변환 재료를 사용하면 불균질한 균일 분포가 얻어질 수 있다.
일부 실시 양태에서, 광 변환 재료는, 이들이 포함되는 재료 또는 매체에 인덱스 매칭될 수 있어서, 이들은 이들이 광을 흡수하고 재방출하는 범위 이외의 파장 범위에서 본질적으로 광학적으로 "비가시적인" 것으로 보일 수 있고, 광 변환 재료를 포함하는 필름 또는 기타 재료는 본질적으로 광학적으로 투명하게 보인다. 일부 다른 실시형태에서, 광 변환 재료와 이들이 통합되는 재료 또는 매체 사이의 인덱스 차이는 확산 및 반사와 같은(반드시 이에 한정되지는 않음) 다른 광학 기능을 위해 이용될 수 있다. 인덱스 매칭 또는 인덱스 조정은 무기 나노 입자를 적절하게 작게 만들고 이를 유기 접착제에 화학적으로 결합시킴으로써 영향을 받을 수 있다. 마찬가지로, 유기 분자 자체의 디자인은 인덱스를 튜닝할 수 있다. 예를 들어, 실리콘은 상대적으로 더 낮은 광학 인덱스를 선호하는 반면, 착물 탄화수소는 상대적으로 더 높은 광학 인덱스를 선호한다. 유기 기능성 리간드 말단은 접착제의 인덱스를 수정할 수 있다.
광 변환 재료를 포함하는 본 개시내용의 시스템은, 광 변환 재료의 선택 및 또한 다른 비변환 차단 또는 필터링 화합물을 포함하는 선택 가능한 설계 파라미터를 사용하여 기존 디스플레이 시스템에 새로 장착되도록 맞춤 설계될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 변환 재료를 포함하는 본 개시내용의 시스템을 사용하는 새로운 디스플레이 시스템이 구성될 수 있다. LED(및/또는 기타 광원), 광 변환 재료, 기타 비변환 차단 또는 필터링 화합물, 기타 광학 필름 및 디바이스의 현명한 선택을 통해, 높은 디스플레이 품질을 제공하면서 눈 건강 문제를 해결하는 디스플레이를 제공하기 위해 다양한 접근법이 개발될 수 있다.
본 발명의 실시형태가 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정물이 만들어질 수 있다는 점이 또한 명백할 것이다. 또한, 개시된 실시형태의 특정 특징부 및 양태의 다양한 조합물 또는 하위 조합물이 본 발명의 다양한 모드를 형성하기 위해 서로 조합되거나 대체될 수 있다는 점이 고려된다. 따라서, 첨부된 청구 범위에 의한 것을 제하고는 본 발명이 한정되는 점이 의도되지 않는다. 언급된 모든 참고 문헌은 그 전체로 본원에 인용되어 포함된다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 시스템에 있어서,
    발광 다이오드를 포함하고, 백색광을 방출하는 백라이트; 및
    상기 백라이트로부터 관찰자로의 광의 투과를 제어하도록 구성된 액정 패널을 포함하되,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 백라이트와 상기 액정 패널 사이에 하나 이상의 광 변환 재료를 포함하는 하나 이상의 광 관리 필름을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 광 변환 재료 각각은 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제2 파장 범위의 광을 재방출하며,
    상기 광 변환 재료는 약 455 nm 미만의 위험한 청색광 방출을 감소시키기 위해서 광 흡수 재료와 함께 조합되어 사용되는,
    디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트는 상기 액정 패널을 조명하는 광을 생성하는 광원을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원은 실질적으로 상기 액정 패널의 영역을 가로질러 상기 액정 패널 뒤에 위치된 광원의 어레이를 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트는 광 가이드의 하나 이상의 측부에 위치되는 광원을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 변환 재료는 유기 재료, 무기 재료, 라만 산란(Raman-scattering) 재료, 반스톡스(Anti-Stokes) 재료, 형광 안료, 및 지문 가루(fingerprint dusting)를 위해 사용되는 재료로부터 선택되는,
    디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 필름은 상기 백라이트와 상기 액정 패널 사이에 위치되는 광 관리 시스템을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광 관리 시스템은 확산 플레이트 또는 반사 편광기를 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 관리 시스템은 확산기 플레이트 및 반사 편광기를 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 확산기 플레이트와 상기 반사 편광기 사이에 편광기 제어 층을 더 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 액정 패널은 패널 플레이트들 사이에 배치된 액정 층을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 패널 플레이트는 각각의 내측 표면 상에 있는 전극 구조체 및 배향막(alignment layer)을 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전극 구조체 및 상기 배향막은 상기 액정 층 내의 액정의 배향을 제어하는,
    디스플레이 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 패널 플레이트는 컬러 필터를 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 액정 패널은 상측 흡수 편광기 층과 하측 흡수 편광 층 사이에 위치되는,
    디스플레이 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    이미지를 형성하기 위해 상기 액정 층의 픽셀을 선택적으로 활성화시키는 제어기를 더 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    반사 편광기와 상기 액정 패널 사이에 배치된 제1 프리즘형 휘도 증가 층을 더 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 프리즘형 휘도 증가 층의 프리즘형 구조체에 직각으로 배향된 프리즘형 구조체를 갖는 제2 프리즘형 휘도 증가 층을 더 포함하는,
    디스플레이 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 광 관리 필름은 상기 디스플레이 시스템이 D65 백색 포인트를 유지하는 것을 허용하는,
    디스플레이 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 광 관리 필름은 상기 디스플레이가, 상기 광 관리 필름이 없는 기준 디스플레이 시스템과 실질적으로 동일한 상관 온도를 유지하는 것을 허용하는,
    디스플레이 시스템.
  20. 광 변환 방법의 방법에 있어서,
    디스플레이 시스템을 제공하는 단계 ― 상기 디스플레이 시스템은
    발광 다이오드를 포함하고, 백색광을 방출하는 백라이트; 및
    상기 백라이트로부터 관찰자로의 광의 투과를 제어하도록 구성된 액정 패널을 포함하되,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 백라이트와 상기 액정 패널 사이에 하나 이상의 광 변환 재료를 포함하는 하나 이상의 광 관리 필름을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 광 변환 재료 각각은 제1 파장 범위의 광을 흡수하고 제2 파장 범위의 광을 재방출하며,
    상기 광 변환 재료는 약 455 nm 미만의 위험한 청색광 방출을 감소시키기 위해서 광 흡수 재료와 함께 조합되어 사용됨 ―; 및
    상기 디스플레이 시스템을 전자 디스플레이 디바이스의 디스플레이에 통합하는 단계를 포함하는,
    방법.
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