KR20230002408A - 다중 영역 전기-광학 요소 - Google Patents

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마리오 에프. 생거 네이버
조지 에이. 노이만
존 에스. 앤더슨
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Abstract

다중 영역을 갖는 전기-광학 요소가 개시된다. 전기-광학 요소는 두 개의 전극 사이에 배치된 전기-광학 매질를 포함한다. 또한, 전기-광학 매질은, 적어도 부분적으로, 전위에 대한 노출에 기초하여, 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 작동 가능하다. 일부 구현예에서, 제1 극성의 전위에 응답하여, 전기-광학 매질은 하나의 영역에서 실질적으로 활성화되고 다른 하나의 영역에서 실질적으로 비활성화될 수 있다. 제1 극성에 반대인 제2 극성의 전위에 응답하여, 전기-광학 매질은 두 영역 모두에서 실질적으로 활성화될 수 있다. 다른 구현예에서, 극성에 관계없이 하나의 영역에서 활성화되고 다른 하나의 영역에서 비활성화되도록, 전기-광학 매질은 작동 가능하게 활성화된다.

Description

다중 영역 전기-광학 요소
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 2020년 4월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "다중 영역 전기-광학 요소"인 미국 가출원 제63/011,535호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 전기-광학 요소에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다중 영역을 갖는 전기-광학 요소에 관한 것이다.
전기-광학 요소는 아주 오랫동안 잘 알려져 왔으며, 백미러 어셈블리 및 윈도우에서 점점 더 일반화되고 있다. 그러나, 이들 전기-광학 요소는 유용한 것으로 입증되었지만, 완벽하지 않다. 예를 들어, 현재 전기-광학 요소는 통상적으로 가변 투과율의 단일 균일한 영역을 갖는다. 따라서, 단일 영역을 갖는 전기-광학 요소는, 특히 전기-광학 요소가 활성 상태에 있을 경우, 센서에 이용 가능한 광량을 감소시킴으로써 그 뒤에 배치되는 센서의 성능을 감소시킬 수 있다.
또한, 일부 장치는 다중 전기-광학 요소를 가질 수 있다. 이들 전기-광학 요소는 다중 영역을 제공하기 위해 서로 인접하게 배치될 수 있다. 그러나, 이들 전기-광학 요소는 각각의 영역을 독립적으로 작동시키기 위해 밀봉부 또는 다른 장벽에 의해 분리되어야 한다. 그러나, 이들 밀봉부 및 장벽은 심미적으로 만족스럽지 않은 외관을 생성한다. 따라서, 개선된 전기-광학 요소에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시에 따라, 밀봉부 또는 다른 장벽의 사용 없이 균일한 단일 영역만을 갖는 전기-광학 요소와 연관된 단점 및 문제점은 실질적으로 감소되거나 제거되었다.
본 개시의 일 양태에 따라, 장치가 개시된다. 상기 장치는 전기-광학 요소를 포함할 수 있다. 전기-광학 요소는 제1 영역 및 제2 영역을 가질 수 있다. 또한, 전기-광학 요소는 제1 기판, 제2 기판, 제1 전극, 제2 전극, 및 전기-광학 매질을 포함할 수 있다. 제1 기판은, 제1 표면 및 제2 표면을 가질 수 있다. 유사하게, 제2 기판은, 제3 표면 및 제4 표면을 가질 수 있다. 또한, 제2 기판은 제1 기판과 이격된 관계로 배치될 수 있다. 제1 전극은 제2 표면과 결합될 수 있다. 유사하게, 제2 전극은 제3 표면과 결합될 수 있다. 전기-광학 매질은 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치될 수 있다. 또한, 전기-광학 매질은, 적어도 부분적으로, 전위에 대한 노출에 기초하여, 실질적으로 활성 상태와 실질적으로 비활성 상태 사이에서 작동할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 전위가 제1 크기 및 제1 극성일 경우, 전기-광학 매질은 제1 영역에서 실질적으로 활성화되고 제2 영역에서 실질적으로 비활성화될 수 있다. 역으로, 전기-광학 매질은, 전위가 제1 크기 및 제2 극성일 경우, 제1 영역 및 제2 영역에서 실질적으로 활성화될 수 있다. 제2 극성은 제1 극성에 반대일 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 전극 각각의 제1 및 제2 영역은 각각 연속적이고 서로 간에 중단되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 전극 각각에 대한 제1 및 제2 영역은 각각 서로 전기적으로 연통한다.
일부 구현예에서, 제1 및/또는 제2 전극은 제1 및 제2 영역에서 상이한 산화 상태를 가질 수 있다. 유사하게, 제1 및/또는 제2 전극은 제1 및 제2 영역에 상이한 금속 산화물을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 및/또는 제2 전극은 제1 및 제2 영역 중 하나 내에서 표면 개질될 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 표면 개질은 유기 화합물로 처리될 수 있다. 다른 이러한 구현예에서, 표면 개질은 전극 상에 배치된 층의 적용일 수 있다.
층이 제1 및 제2 영역 중 하나에서 전극 상에 배치되는 구현예에서, 층은, 제2 전극으로부터 전기-광학 매질로의 전자 전달을 실질적으로 변화시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 층은 전자 수용체 원소로 도핑된 n형 반도체 층일 수 있다. 일부 구현예에서, 층은 전자 수용체 원소로 도핑된 p형 반도체 층일 수 있다. 일부 구현예에서, 층은 제2 영역에 배치될 수 있고, 따라서 제2 영역은 제1 크기의 전위에서 다이오드 거동을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 표면 개질은 구배로 제2 전극에 적용될 수 있다. 이러한 적용은 표면 개질의 두께 변동 또는 커버리지 밀도 또는 두께의 변동일 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 구배는, 실질적으로 더 균일한 전위가 제2 전극 양단에 달성될 수 있도록, 제2 전극 양단의 시트 저항에 대응하거나 시트 저항과 함께 상관 관계를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 및 제2 전극은 제1 및 제2 영역 중 하나 내에서 상이한 조성물을 가질 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 제1 및 제2 전극은 제1 및 제2 영역 중 다른 하나 내에서 실질적으로 동일한 조성을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 장치는 제2 영역과 실질적으로 광학적 정렬된 센서를 추가로 포함할 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 제1 극성 및 제1 크기의 전위는, 적어도 부분적으로, 활성 상태로 진입하는 센서에 기초하여 적용될 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 제1 극성의 전위 및 제1 크기는, 적어도 부분적으로, 주변 광 상태에 기초하여 적용될 수 있다. 또 다른 이러한 구현예에서, 센서는 사용자의 하나 이상의 이미지를 캡처하도록 작동 가능한 이미저일 수 있다. 또한, 제어기는 하나 이상의 이미지를 분석하고 사용자의 생체 인식 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 영역은 실질적으로 반사성일 수 있어서, 제2 영역에서 사용자에 의해 하나 이상의 눈의 반사가 관찰되도록 위치 설정시킴으로써, 사용자가 사용자의 눈 중 하나 이상을 이미저와 실질적으로 광학적 정렬할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 장치가 개시된다. 일부 구현예에서, 상기 장치는 백미러 어셈블리일 수 있다. 상기 장치는 전기-광학 요소를 포함할 수 있다. 전기-광학 요소는 제1 기판, 제2 기판, 제1 전극, 제2 전극, 및 전기-광학 매질을 포함할 수 있다. 제1 기판은, 제1 표면 및 제2 표면을 가질 수 있다. 제2 기판은, 제3 및 제4 표면을 가질 수 있다. 제2 기판은 제1 기판과 이격된 관계로 배치될 수 있다. 제1 전극은 제2 표면과 결합될 수 있다. 유사하게, 제2 전극은 제3 표면과 결합될 수 있다. 또한, 제2 전극은 제1 영역 및 제2 영역을 가질 수 있다. 전기-광학 매질은 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치될 수 있다. 또한, 전기-광학 매질은, 적어도 부분적으로, 전위에 대한 노출에 기초하여, 실질적으로 활성 상태와 실질적으로 비활성 상태 사이에서 작동할 수 있다. 또한, 전극은, 전기-광학 매질이 제1 영역에서 실질적으로 활성화되고 제2 영역에서 실질적으로 비활성화되는 구성에서, 전기-광학 매질을 활성화시키도록 작동 가능할 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 영역은 표면 처리된다. 표면 처리는 비전도성 재료, 예컨대 SiO2로 처리될 수 있다.
일부 구현예에서, 장치는 센서를 포함한다. 일부 이러한 구현예에서, 센서는 이미저일 수 있다. 센서는 제2 영역과 광학적으로 정렬될 수 있다. 또한, 제2 영역은 센서의 시야로 실질적으로 제한될 수 있다.
본 개시의 일부 양태는 하나의 영역에서 활성화되도록 작동 가능한 전기-광학 요소의 이점을 가질 수 있는 반면에, 다른 영역은 비활성 상태로 남을 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소는 다중 영역 장치일 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 전기-광학 요소는, 영역을 분할하기 위한 밀봉, 장벽, 또는 용발 라인을 필요로 하지 않으면서 다중 영역 장치의 이점을 가질 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소는 보다 심미적으로 만족스러운 외관을 제공할 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 전기-광학 요소는, 제1 영역과 제2 영역 사이의 총 광 투과성 및/또는 색 투과성 간의 차이가 두 영역 모두가 활성 상태 및/또는 비활성 상태에 있을 경우에 약 20, 10 또는 5% 이하일 수 있다는 점에서 더욱 심미적으로 만족스러운 외관을 추가로 제공할 수 있다.
본 개시의 다른 양태는 전기-광학 요소를, 전기-광학 요소의 한 영역은 비활성 상태로 남아 있는 반면에 다른 영역은 활성화된 작동 상태로 선택적 활성화되게 할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 비활성화된 영역으로 남는 것은 응용에 따라 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 영역이 센서와 광학적으로 정렬되는 구현예에서, 광학적으로 정렬된 영역을 비활성화하는 것은, 더 나은 센서 성능의 이점을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 활성화된 전기-광학 요소는 이를 통해 광의 투과율을 감소시킬 수 있다. 감소된 투과율은 눈부심을 감소시키는 데 유리할 수 있지만, 센서의 감지 영역에서의 감소된 투과율은 이용 가능한 광의 양을 감소시킴으로써 센서의 감지에 해로울 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소는, 다른 영역에서 감소된 투과율을 갖는 전기-광학 요소와 연관된 이점을 유지하면서 센서의 감지 영역에 대응하는 영역(즉, 뷰로 파일링됨)에서 높은 수준의 투과율을 선택적으로 유지하는 이점을 가질 수 있다. 다른 예시에서, 영역이 센서와 대상체 사이에 광학적으로 정렬되는 구현예에서, 영역은 대상체에게 능동 피드백을 제공하도록 배치될 수 있어서, 대상체로 하여금 생체 인식 분석의 수행을 위해 적절한 위치 설정 상대 센서를 더 잘 찾을 수 있게 한다.
하기 명세서, 청구범위 및 첨부 도면을 검토할 때 본 개시의 이들 및 다른 양태, 목적 및 특징이 당업자에 의하여 이해되고 인식될 것이다. 본 명세서 내에 개시된 각각의 구현예의 특징부는 다른 구현예의 특징부와 함께 또는 이의 대체물로서 사용될 수 있다는 점 또한 이해될 것이다.
도면은 다음과 같다.
도 1a: 전기-광학 요소의 개략도.
도 1b: 전기-광학 요소의 단면 개략도.
도 1c: 표면 개질이 있는 전극을 갖는 전기-광학 요소의 단면 개략도.
도 2: 전기-광학 요소를 포함한 시스템의 단면 개략도.
도 3a: 센서와 대상체 사이에 향상된 정렬을 제공하도록 구성된 전기-광학 요소의 개략도.
도 3b: 센서와 대상체 사이에 향상된 정렬을 제공하도록 구성된 전기-광학 요소의 개략도.
도 4: 윈도우 어셈블리의 일부로서 전기-광학 요소의 개략도.
도 5a: 평형 또는 전위의 인가 이전에 전기-광학 요소의 구현예의 반도체 밴드 모델의 개략도.
도 5b: 개방 회로를 갖는 전기-광학 요소의 구현예의 반도체 밴드 모델의 개략도.
도 5c: 제1 극성의 전위를 갖는 전기-광학 요소의 구현예의 반도체 밴드 모델의 개략도.
도 5d: 제2 극성의 전위를 갖는 전기-광학 요소의 구현예의 반도체 밴드 모델의 개략도.
본원에서 설명 목적으로, 첨부된 도면에 예시되고 본 명세서에 설명된 특정 장치 및 공정은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념에 대한 단순히 예시적인 구현예라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 청구범위가 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 본원에 개시된 구현예에 관한 특정 특성은 제한하지 않는다.
본 개시의 일부 구현예는 개선된 전기-광학 요소에 관한 것이다. 이들 전기-광학 요소는 다중 영역을 가질 수 있고, 독립적인 영역 활성화를 제공하도록 작동 가능할 수 있다. 또한, 일부 이러한 구현예는 센서와 광학적으로 정렬된 영역을 가질 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소의 일부 구현예는 센서 성능의 감소 및 심미적으로 만족스럽지 않은 다중 영역 외관의 문제를 해결할 수 있다.
도 1a 및 b는 전기-광학 요소(100)의 구현예를 나타낸다. 전기-광학 요소(100)는 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)을 갖는다. 일부 구현예에서, 제1 영역(101) 및/또는 제2 영역(102)은 불연속적일 수 있다. 따라서, 제1 영역(101) 및/또는 제2 영역(102)은 다수의 미연결 영역을 포함할 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제1 전극(130), 제2 전극(140), 밀봉부(150), 챔버(160), 및/또는 전기-광학 매질(170)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기-광학 요소(100)는 차량용 백미러 장치일 수 있다. 다른 구현예에서, 전기-광학 요소(100)는 윈도우일 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 윈도우는 항공기 또는 자동차와 같은 차량용일 수 있다.
제1 기판(110)은 제1 표면(111)과 제2 표면(112)을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 표면(112)은 제1 표면(111)에 대해 제1 방향(105)으로 배치될 수 있다. 제1 방향(105)은 제1 표면(111)에 실질적으로 직교하는 방향일 수 있다. 또한, 제1 기판(110)은 전자기 스펙트럼의 가시 영역에 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110)은 다수의 재료 중 어느 하나로 제조될 수 있고, 예를 들어 알루미노-실리케이트 유리, 예컨대 AGC로부터 상용 가능한 팔콘; 보로알루미노실리케이트("BAS") 유리; 폴리카보네이트, 예컨대 Professional Plastics으로부터 상업적으로 입수 가능하고 경질 코팅될 수 있는 ProLens® 폴리카보네이트; 폴리에틸렌 테레프탈레네이트, 예컨대 Kuraray®로부터 이용 가능한 Spallshield® CPET, 그러나 이제 제한되지 않음; 소다 석회 글라스, 예컨대 초투명 소다 석회 글라스; 플로트 글라스; 천연 및 합성 폴리머 수지 및 플라스틱, 예컨대 폴리에틸렌(예, 저밀도 및/또는 고밀도), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 폴리설폰, 아크릴 중합체(예, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)), 폴리메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드(예, 지환족 디아민 도데칸디오산 중합체(즉, Trogamid® CX7323)), 에폭시, 환형 올레핀 중합체(COP)(예, Zeonor 1420R), 환형 올레핀 공중합체(COC)(예, Topas 6013S-04 또는 Mitsui Apel), 폴리메틸펜텐, 셀룰로오스 에스테르 기반 플라스틱(예, 셀룰로오스 트리아세테이트), 투명 플루오로중합체, 폴리아크릴로니트릴; 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 단지 예시적인 목적을 위해, 특정 기판 재료가 개시되지만, 마찬가지로 수많은 다른 기판 재료가 사용될 수 있다.
유사하게, 제2 기판(120)은 제3 표면(123)과 제4 표면(124)을 포함한다. 또한, 제2 기판(120)은 제1 기판(110)에 대해 실질적으로 평행하고 이격된 관계로 배치된다. 일부 구현예에서, 제2 표면(120)은 제1 기판(110)에 대해 제1 방향(105)으로 배치될 수 있다. 또한, 제4 표면(124)은 제3 표면(123)에 대해 제1 방향(105)으로 배치될 수 있다. 마찬가지로, 제3 표면(123)은 제4 표면(124)에 대해 제2 방향(106)으로 배치될 수있다. 제2 방향(106)은 제1 방향(105)에 반대 방향일 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 기판(120)은 전자기 스펙트럼의 가시 영역에 실질적으로 투명할 수 있다. 따라서, 제2 기판(120)은 제1 기판(110)에 적합한 동일한 재료로 제조될 수 있다. 다른 구현예에서, 제2 기판(120)은 가시 영역에서 실질적으로 불투명할 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 제2 기판(120)은 반사 및/또는 반투과성일 수 있거나 전자기 스펙트럼의 가시 영역에 반사 및/또는 반투과성인 층을 포함할 수 있다.
제1 전극(130)은 제2 표면(112)과 결합될 수 있다. 또한, 제1 전극(130)은 제5 표면(135) 및 제6 표면(136)을 포함한다. 제6 표면(136)은 제5 표면(135)에 대해 제1 방향(105)에 배치될 수 있다. 따라서, 제5 표면(135)은 제2 표면(136)과 결합될 수 있다. 또한, 제1 전극(130)은 전기 전도성 재료이다. 전기 전도성 재료는, 가시 영역에서 실질적으로 투명할 수 있고, 일반적으로 챔버(160) 내에 함유된 재료로부터의 부식에 저항할 수 있다. 예를 들어, 전기 전도성 재료는 투명 전도성 산화물(TCO), 예컨대 불소 도핑된 주석 산화물(FTO), 인듐 주석 산화물(ITO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(AZO), 또는 인듐 아연 산화물(IZO)일 수 있다.
유사하게, 제2 전극(140)은 제3 표면(123)과 결합될 수 있다. 또한, 제2 전극(140)은 제7 표면(147) 및 제8 표면(148)을 포함한다. 제7 표면(147)은 제8 표면(148)에 대해 제2 방향(106)에 배치될 수 있다. 따라서, 제8 표면(148)은 제3 표면(123)과 결합될 수 있다. 또한, 제2 전극(140)은 전기 전도성 재료일 수 있다. 따라서, 제2 전극은 제1 전극(130)과 동일한 재료로 구성될 수있다. 일부 구현예에서, 제2 전극(140)은 가시 영역에 실질적으로 투명할 수 있다. 다른 구현예에서, 제2 전극(140)은 실질적으로 반사성일 수 있고/있거나 가시 영역에 실질적으로 반사성 층을 포함할 수 있다. 이러한 일부 구현예에서, 제2 전극(140)은 실질적으로 반투과성일 수 있고/있거나 가시 영역에 실질적으로 반투과성 층을 포함할 수 있다.
또한, 제1 전극(130)및/또는 제2 전극(140)은 각각 전기-광학 요소(100)의 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)에 의해 나누어질 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 영역(101, 102)으로 분할되었음에도 불구하고, 제1 및/또는 제2 전극(130, 140) 각각은 이들 영역 사이에서 연속적이고 중단되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 전극(130) 및/또는 제2 전극(140)의 이들 영역은 밀봉, 용발 라인, 또는 다른 방법에 의해 분리되지 않는다. 따라서, 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)의 영역은 서로 전기적으로 연통할 수 있다. 그러나, 제1 및/또는 제2 전극(130, 140) 각각은 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)에서 개별적으로 상이할 수 있다. 또한, 단일 영역 내에서, 일부 구현예에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)은 서로에 대해 상이한 조성을 가질 수 있다. 또한, 일부 이러한 구현예에서, 다른 영역에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)은 서로에 대해 실질적으로 서로 동일하거나 유사한 조성을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 개별 전극과 관련하여, 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)에서의 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)은 각각 상이한 산화 상태를 가질 수 있고/있거나 상이한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 전극의 전기 전도성 재료는 제1 영역(101)에서 ITO일 수 있고 제2 영역(102)에서 IZO일 수 있다. 이러한 일부 구현예에서, 각각의 전극은 제1 및 제2 영역(101, 102)의 하나의 영역 내의 다른 전극과 동일하거나 실질적으로 유사한 구성을 가질 수 있고, 제1 및 제2 영역(101, 102)의 다른 하나의 영역 내의 다른 전극과 실질적으로 상이한 구성을 가질 수 있다. 자체 또는 다른 전극에 대해 상이한 전극 영역용 대안적인 재료의 예시적인 목록은 NiO, IGZO(인듐 갈륨 아연 산화물), ZnOn, ZnIN, 및 CuI(구리 요오드)를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 개별 전극에 관해, 제1 영역(101) 및 제2 영역(102)은 상이한 표면 개질을 가질 수 있다. 표면 개질은, 표면 상에 층(180)을 배치하거나 전기-광학 매질(170)에 인접하게 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)의 표면을 처리함으로써 달성될 수 있도록 하여, 표면 개질이, 각각의 전극으로부터 전기-광학 매질(170)로의 전자 전달을 향상시키거나 감소시킨다. 전자 전달의 향상 또는 감소는, 전자 전달 친화도의 변화로서 특성화될 수 있다. 따라서, 제6 표면(136) 및/또는 제7 표면(147)은 표면 개질될 수 있다. 일부 구현예에서, 층(180) 또는 표면 개질 처리는 유기 화합물일 수 있다. 다른 구현예에서, 표면 개질은, 전기 전도성 재료가 상이한 TCO인 각각의 전극의 전기 전도성 재료 상에 층(180)으로서 배치된 TCO일 수 있다. 예를 들어, ITO의 층은 각각의 전극의 전기 전도성 재료로서의 역할을 할 수 있고, 층(180) 또는 IZO는 챔버(160)에 인접하여 그 위에 배치될 수 있다. 또한, 표면 개질은, 예를 들어 알루미늄 도핑된 ZnO, 고유 도핑된 ZnO, ZnON(아연 옥시나이트라이드), ZrO2, 또는 ZnS와 같은 반도체 층일 수 있다. 또한, 반도체층은 p형 또는 n형일 수 있다. N형 반도체는 전자 공여체 원소로 도핑된다. 이는 페르미 레벨로 하여금 재료의 전도 밴드에 더 가깝게 있도록 할 수 있다. 반대로, p형 반도체는 전자 수용체 원소로 도핑된다. 이는 페르미 레벨로 하여금 재료의 전도 밴드에 더 멀리 있도록 할 수 있다. 다른 구현예에서, 전극의 제1 영역(101) 또는 제2 영역(102)은, 표면 상에 층(180)을 배치하거나 표면에 처리를 적용함으로써, 전극 조정자로 표면 개질될 수 있다. 전극 조정자는, 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)으로 하여금 전극 조정자의 영역에서 각각의 전극과 전기-광학 매질(170) 사이에서 전자를 전달하는 것을 비작동시키는, 작동 가능한 재료일 수 있다. 전자 전달의 비작동성은 전자 전달 친화도가 제로인 결과일 수 있다. 따라서, 전극 조정자는, 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)으로 하여금 각각의 영역에서 전기-광학 매질(170)을 활성화하는 것을 비작동시킬 수 있다. 전극 조정자는, 예를 들어 SiO2로 처리될 수 있다.
일부 이러한 구현예에서, 표면 개질은 각각의 영역 내의 전극용 재료 쌍을 달성할 수 있다. 이러한 재료 쌍은 다이오드 효과를 제공할 수 있다. 예시적인 재료 쌍은 NiO/ZnO, NiO/ITO, IGZO/ITO, ZnON/ITO, 및 CuI/ZnO를 포함한다. 따라서, p/n(양극성) 또는 n/n+(동극성) 반도체 유형 구성의 변형이 적합할 수 있다. 추가 예시를 들면, ITO는 유사하거나 더 높은 전도성을 갖는 다른 재료로 대체될 수 있다.
또한, 도 1c에서 층(180)은 전극의 표면 상에 배치되고 전극의 표면으로부터 돌출되는 것으로 나타나 있지만, 일부 구현예에서, 층(180)은 전극의 표면과 광학적으로 동일 평면에 있을 수 있다. 일부 이러한 구현예에서, 이온 식각은 각각의 전극 상의 층(180)의 원하는 위치에서 사용되어 층(180)을 위한 적절한 공간을 제공할 수 있다.
또한, 표면 개질은 제1 및/또는 제2 영역(101, 102)에 걸쳐 가변 방식으로 적용될 수 있다. 일부 구현예에서, 표면 개질의 가변적인 적용은 구배 방식일 수 있다. 따라서, 일부 이러한 구현예에서, 층(180)은 제1 및/또는 제2 영역(101, 102)에 걸쳐 다양한 두께를 가질 수 있다. 이러한 구현예는 제1 및/또는 제2 전극(130, 140) 양단에 고유한 전위 강하를 보상하는 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 유한 시트 저항을 갖는 비표면 개질 전극을 통해 전기-광학 매질(170)로 이동하는 전류는, 전기 버스 또는 컨택으로부터 더 먼 지점에서 전극 양단에 증가하는 저항을 경험한다. 이러한 저항의 증가는 다양한 지점에서 전기-광학 매질(170)에 인가된 전위를 변화시킬 수 있고, 전기-광학 매질(170)에서 전기 버스로부터 더 먼 지점에서 더 낮은 전압을 효과적으로 인가하게 할 수 있으며, 따라서 컨택 또는 버스를 통해 전극에 인가된 단일 전체 전위에 대해 불균일한 전기-광학 매질(170)의 활성화를 유발할 수 있다. 따라서, 제1 및/또는 제2 영역(101, 102)에 걸쳐 가변 방식으로 표면 개질을 적용하면, 적용하지 않는 경우에 전극이 경험할 전위 강하를 보상할 수 있다. 따라서, 표면 개질은, 달리 비표면 개질된 제1 및/또는 제2 전극(130, 140)의 제1 및/또는 제2 영역(101, 102)에 걸쳐 전위 강하에 실질적으로 대응하는 방식으로 가변적으로 적용될 수 있어서, 제1 및/또는 제2 영역(101, 102)에 걸쳐 실질적으로 보다 균일한 전기-광학 매질(170) 활성화를 달성한다. 따라서, 표면 개질은, 두께 또는 재료를 변화시킴으로써 조정될 수 있는 저항기 및/또는 다이오드를 선택적으로 생성하는 효과를 가질 수 있다.
제1 예시로서, ITO 제1 및 제2 전극(120, 130)을 기준으로 갖는 미개질 전기-광학 요소(100)를 사용하면, 이러한 전기-광학 요소(100)는 그 중심에서 전기-광학 매질(170)을 활성화하는 데 어려움이 있을 수 있지만, 버스바에 더 가까운 전기-광학 매질(170)을 더 쉽게 활성화시킬 수 있다. 따라서, 전기-광학 매질(170)은 이들 두 영역 사이에서 상이한 정도로 활성화될 수 있다. 이 예시에서, 전기-광학 매질(170)은 활성하기 위해 약 1.2 V를 필요로 할 수 있지만, 전기-광학 매질(170)를 약 1.2 V보다 높은 전압에 노출시키는 것은 비가역적 손상을 초래할 수 있다. 이러한 불균일한 활성화의 효과는, 유한 전극 저항으로 인해 전기-광학 매질(170)에 인가된 전압 손실의 결과이다.
제2 예시로서, 그리고 제1 예시와 대조적으로, 구배 두께를 갖는 ZnO의 층으로 표면 개질된 ITO 전극을 갖는 전기-광학 요소(100)를 사용함으로써, 이러한 효과가 최소화될 수 있고, 활성화 균일성이 개선될 수 있다. ITO/ZnO 개질된 층은 다이오드로서 기능할 수 있으며, 여기서 캐소드로서 작동될 경우, 이는 미미한 저항을 가질 수 있고, 아노드로서 작동될 경우, 저항은 ZnO 층의 두께에 의해 제어될 수 있다. ITO 상의 ZnO의 이러한 층은, ITO/ZnO 전극에 인가된 전압이 아노드로서 작동될 경우, 적용된 ZnO 층의 두께의 각 nm에 대해 전기-광학 매질(170)에 대한 저항을 대략 0.23 V만큼 국부적으로 그리고 정밀하게 증가시킬 수 있다. ZnO의 두께는 버스바로부터 가장 먼 지점에서 가장 낮거나 존재하지 않을 수 있으므로, 그 지점에서 임의의 추가 저항을 추가하지 않는다. ZnO의 두께는 대응하는 표면 버스바의 근방에서 최대 두께에 도달할 때까지 점진적으로 증가할 수 있다. 따라서, ZnO의 두께는 버스바에 매우 근접하여 약 8.7 nm의 값에 도달할 때까지 점진적으로 증가할 수 있으며, 이는 (8.7 nm) * (0.23 V/nm) = 2 V의 전압 강하에 대응한다. 이와 같이, 표면 개질의 두께는 버스 바 또는 컨택으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 이 경우에, 전기-광학 요소(100)가 표면 개질 전극을 아노드로서 갖는 버스바에서 3.2 V로 작동될 경우, ITO/ZnO 전극은, 과잉 전압을 방지하면서 버스바의 근처 및 그 먼 표면에 걸쳐 실질적으로 균일하게 전기-광학 매질(170)에서 1.2 V를 효과적으로 전달할 수 있고, 따라서 전기-광학 매질(170)의 더 균일하고, 가역적이며, 좋은 활성화를 생성할 수 있다.
밀봉부(150)는 제2 표면(112), 제3 표면(123), 제1 전극(130), 및 제2 전극(140) 중 하나 이상과 조합하여 챔버(160)를 정의하도록 주변 방식으로 배치된다. 대안적으로, 밀봉부(150)는 제1 및 제2 기판(110, 120)의 주변부 주위에 배치될 수 있고 이들 사이에서 연장될 수 있다. 또한, 밀봉부(150)는, 전기-광학 매질(170)이 우연히 챔버(160)로부터 누출되지 않도록, 챔버(160)를 차례로 밀봉하기 위해 이의 하나 이상에 접착식으로 접합될 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다.
전기-광학 매질(170)은 챔버(160) 내에 배치된다. 일부 구현예에서, 전기-광학 매질(170)은 아노드 및 캐소드 화합물 종을 포함할 수 있다. 또한, 전기-광학 매질(170)은 특정 전위를 갖는 전류에 노출하는 동안 활성 상태로 진입하도록 작동 가능하다. 일부 구현예에서, 전기-광학 매질(170)은 전기변색 매질일 수 있다. 따라서, 활성 상태에서, 전기-광학 매질(170)은, 전자기 스펙트럼 내의 하나 이상의 파장에서 그의 소광 계수에 있어서, 비활성 상태에 대해 변화를 나타내도록 작동 가능할 수 있다. 또한, 소광 계수의 변화는 전자기 스펙트럼의 가시 영역에서 발생할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기-광학 매질(170)은 전류가 없는 동안 비활성 상태로 복귀하도록 추가로 작동 가능할 수 있다.
작동 시, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)은 함께 작동하여 그 사이에 배치된 전기-광학 매질(170)에 걸쳐 전위를 인가할 수 있다. 따라서, 전위는 전류가 전기-광학 매질(170)을 통해 흐르게 할 수 있다. 전류는 제1 극성 또는 제2 극성(즉, 양 또는 음의 전류)을 가질 수 있다. 또한, 제1 극성과 제2 극성은 서로 반대이다. 또한, 제1 극성의 전류는 제1 전위를 가질 수도 있다. 유사하게, 제2 극성의 전류는 또한 제2 전위를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 전위는 각각 제1 및 제2 크기를 가질 수 있다. 제1 크기는 제2 크기보다 실질적으로 크거나, 같거나, 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 크기는 대략 1.2 볼트일 수 있고, 제2 크기는 대략 3.2 볼트일 수 있거나, 그 반대일 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 극성은, 제1 전극(130)으로부터 제2 전극(140)으로 이동하는 전류에 대응할 수 있다. 이러한 구현예에서, 제1 전극(130)은 표면 개질 전극일 수 있다. 또한, 제1 전극(130)은 캐소드일 수 있고, 제2 전극(140)은 아노드일 수 있다. 역으로, 이러한 구현예에서, 제2 극성은 제2 전극(140)으로부터 제1 전극(130)으로 이동하는 전류에 대응할 수 있다. 따라서, 제1 전극(130)은 아노드가 될 수 있고, 제2 전극(140)은 캐소드가 될 수 있다. 전기-광학 매질(170)이 아노드 및 캐소드 화합물을 갖는 이러한 구현예에서, 전자는 아노드 전극에서 아노드 화합물로부터 제거될 수 있고, 이에 따라 산화시키고, 전자는 캐소드 전극의 캐소드 화합물 내로 주입되어 이를 환원시킬 수 있다. 또한, 전기 회로는, 전자를 아노드 전극으로부터 캐소드 전극으로 이동시킬 수 있다.
개별 전극과 관련하여, 상이한 산화 상태, 금속 산화물 조성물, 및/또는 전극 조정자에 의한 것과 다른 표면 개질에 의해, 전극이 제1 및 제2 영역(101, 102)에서 상이한 구현예에서, 전기-광학 요소(100)는 세 개 이상의 작동 상태에 의해 가변적으로 활성화될 수 있다. 이러한 일부 구현예에서, 하나의 영역에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)은 동일하거나 실질적으로 유사한 조성물을 가질 수 있는 반면, 다른 하나의 영역에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)은 실질적으로 상이한 조성물을 가질 수 있다. 세 개의 작동 상태는 제1, 제2 및 제3 작동 상태를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기-광학 매질(170)이 상태 내에서 활성화되는 정도는, 전위의 크기에 응답하여 가변적일 수 있다.
제1 작동 상태에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)에 의해 전위가 인가되지 않는다. 따라서, 전류는 전기-광학 매질(170)을 통해 흐르지 않는다. 따라서, 전기-광학 매질(170)은 제1 영역(101) 및 제2 영역(102) 둘 모두에서 실질적으로 비활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있다.
제2 작동 상태에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)에 의해 제1 극성의 제1 전위가 인가된다. 따라서, 제1 방향의 전류는 전기-광학 매질(170)을 통해 흐를 수 있다. 또한, 제1 전위는 제1 크기를 가질 수 있다. 제1 크기는, 하나의 영역에서 전기-광학 매질(170)의 실질적인 활성화를 유발하기에 충분할 수 있지만, 다른 하나의 영역에서는 그렇지 않을 수 있다. 따라서, 전기-광학 매질(170)은 제1 및 제2 영역(101, 102)의 하나의 영역에서 실질적으로 활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있고, 제1 및 제2 영역(101, 102)의 다른 하나의 영역에서 실질적으로 비활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 극성은, 영역 사이에서 차별화된 전극으로부터 실질적으로 균일한 전극으로 흐르는 전류에 대응할 수 있다. 영역별 전극의 차이는, 전극으로부터 영역별 전기-광학 매질(170)로 상이한 전자 전달 친화도를 초래할 수 있다. 따라서, 표면 개질은, 전기-광학 매질(170)를 실질적으로 활성화시켜 상향 또는 하향으로 실질적으로 이동시키기 위해, 각각의 영역 내의 전극 양단에 충분한 전위 및 전류를 생성하는 데 필요한, 컨택 또는 버스를 통해 제1 및 제2 전극(130, 140)에 공급되는 전위를 유발할 수 있다. 결과적으로, 제1 크기에서의 제1 전위의 전류 흐름은 더 큰 전자 전달 친화도를 갖는 영역으로 실질적으로 유도될 수 있고, 이에 의해 전기-광학 매질(170)을 그 영역에서 선택적으로 활성화시킬 수 있다.
제3 작동 상태에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)에 의해 제2 극성의 제2 전위가 인가된다. 따라서, 제2 방향의 전류는 전기-광학 매질(170)을 통해 흐를 수 있다. 또한, 제2 전위는 제2 크기를 가질 수 있다. 제2 크기는 전기-광학 매질(170)을 실질적으로 활성화하기에 충분할 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 크기는 제1 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 이 작동 상태에서, 전기-광학 매질(170)은 제1 영역(101) 및 제2 영역(102) 둘 모두에서 실질적으로 활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있다. 일부 구현예에서, 제2 극성은, 실질적으로 균일한 전극으로부터 영역에 의해 차별화된 전극으로 흐르는 전류에 대응할 수 있다. 실질적으로 균일한 전극은, 전극으로부터 전기-광학 매질(170)로의 전자 전달 친화도에 대하여 실질적으로 균일할 수 있다. 결과적으로, 전극으로부터의 전류 흐름은, 실질적으로 균일한 전극의 전체 양단에 실질적으로 분산될 수 있다. 따라서, 표면 개질은 다이오드로서 기능할 수 있다. 따라서, 전기-광학 매질(170)은 전체 챔버(160)에 걸쳐(즉, 제1 및 제2 영역(101, 102)에 걸쳐) 활성화될 수 있다.
제1 극성의 전위 하에 전기-광학 매질(170)의 활성화를 겪지만 제2 극성의 전위 하에 활성화가 아닌 제1 및 제2 영역(101, 102)의 영역은 다이오드 영역이라고 할 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 다이오드 영역은, 제1 및 제2 전극(130, 140)이 영역 내에서 서로에 대해 상이한 영역에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(130, 140)은, 상이한 금속 산화물을 포함한 상이한 산화 상태를 통해, 영역 내에서 서로에 대해 상이할 수 있고, 하나의 전극은 다른 전극의 조성과 실질적으로 상이한 표면 개질을 갖고/갖거나 각각의 전극은 실질적으로 상이한 표면 개질을 갖는다. 일부 이러한 구현예에서, 표면 개질은 다이오드 전극 표면을 생성할 수 있다.
대안적으로, 제1 전극(130) 및/또는 제2 전극(140)이 또는 처리의 전극 조정자 층(180)에 의해 변형되는 구현예에서, 전기-광학 요소(100)는 두 개의 작동 상태를 갖고 가변적으로 활성화될 수 있다. 두 개의 작동 상태는 제4, 및 제5 작동 상태를 포함할 수 있다.
제4 작동 상태에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)에 의해 전위가 인가되지 않는다. 따라서, 전류는 전기-광학 매질(170)을 통해 흐르지 않는다. 따라서, 전기-광학 매질(170)은 제1 영역(101) 및 제2 영역(102) 둘 모두에서 비활성 또는 실질적으로 비활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있다.
제5 작동 상태에서, 제1 및 제2 전극(130, 140)에 의해 임의 극성의 전위가 인가된다. 따라서, 전류는 전기-광학 매질(170)을 통해 흐를 수 있다. 또한, 전기-광학 매질(170)은 전극 조정자로 개질된 영역에서 실질적으로 비활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있고, 전극 조정자에 의해 개질되지 않은 영역에서 실질적으로 활성 상태로 유지되거나 진입할 수 있다. 전극 조정자는 각각의 영역에서 저항을 실질적으로 증가시키는 역할을 할 수 있고, 이에 따라 전류 흐름을 저항이 실질적으로 감소된 다른 영역으로 우회시킬 수 있다. 전극으로 하여금 각각의 전극과 전기-광학 매질(170) 사이에서 전자를 전달하는 것을 작동 불가능하게 함으로써, 전극 조정자는 전기-광학 요소(100)가 그 영역에서 전기-광학 매질(170)을 활성화하는 것을 작동 불가능하게 할 수 있다.
전기-광학 요소(100)의 일부 구현예는 하나의 영역을 비활성 상태로 두면서 다른 하나의 영역에서 활성화되도록 작동 가능한 이점을 가질 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소(100)는 다중 영역 장치일 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(100)의 일부 구현예는, 영역(101, 102)을 분할하기 위한 밀봉, 장벽, 또는 용발 라인을 필요로 하지 않으면서 다중 영역 장치의 이점을 가질 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소(100)는 보다 심미적으로 만족스러운 외관을 제공할 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(100)의 일부 구현예는, 제1 영역(101)과 제2 영역(102) 사이의 총 광 투과성 및/또는 색 투과성 간의 차이가 두 영역 모두가 활성 상태 및/또는 비활성 상태에 있을 경우에 약 20, 10 또는 5% 이하일 수 있다는 점에서 더욱 심미적으로 만족스러운 외관을 추가로 제공할 수 있다.
추가적으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전기-광학 요소(100)는 센서(210) 및 제어기(220)를 추가로 포함하는 시스템 또는 어셈블리의 일부일 수 있다. 일부 구현예에서, 어셈블리는 백미러 어셈블리 또는 윈도우 어셈블리일 수 있다.
센서(210)는 상태를 검출하도록 작동 가능한 임의의 장치일 수 있다. 또한, 센서(210)는 광학 센서일 수 있다. 따라서, 센서(210)는 광학 축(211)을 가질 수 있다. 예로서, 센서(210)는 주변 광 센서 또는 이미저일 수 있다. 또한, 센서(210)는 전기-광학 요소(100)에 대해 제1 또는 제2 방향(105, 106)으로 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 센서(210)는, 전기-광학 요소(100)를 양분하는 광학 축(211) 및/또는 감지 범위(즉, 시야)를 가질 수있다. 일부 추가 구현예에서, 센서(210)는 제1 또는 제2 영역(101, 102)을 양분하고/양분하거나 실질적으로 이에 제한되는 광학 축(211) 및/또는 감지 범위를 가질 수 있다.
제어기(220)는 제1 전극(130)과 제2 전극(140)에 전기적으로 연결된다. 일부 구현예에서, 제어기(220)는 센서(210)에 통신 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 제어기(220)는 메모리 및 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는 주변 광 알고리즘 및/또는 생체 인식 분석 알고리즘을 저장하도록 작동 가능할 수 있다. 주변 광 알고리즘은, 적어도 하나의 방향으로 주변 광 레벨 측정을 수신하고 전기-광학 요소(100)로부터 반사되는 눈부심 광의 가능성을 결정하도록 작동 가능할 수 있다. 또한, 적어도 부분적으로 임계값에 대한 가능성을 기반으로, 주변 광 알고리즘은, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)으로 하여금 제1 또는 제2 극성의 전위를 인가하도록 작동할 수 있다. 생체 인식 분석 알고리즘은, 센서(210)로부터 데이터를 수신하고 생체 인식 인증 동작 또는 운전자 인식 모니터링 동작을 수행하도록 작동할 수 있다. 일부 구현예에서, 생체 인식 분석 알고리즘은, 센서(210)가 데이터를 수집할 수 있는 활성 상태로 진입하는 센서(210)에 적어도 부분적으로 기초하여, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)으로 하여금 제1 또는 제2 극성의 전위를 인가하도록, 작동 가능할 수 있다. 이러한 일부 구현예에서, 생체 인식 분석 알고리즘은, 적어도 부분적으로 센서(210)가 비활성 상태로 진입하는 것에 기초하여, 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)으로 하여금 반대 전위를 인가하도록 추가 작동 가능할 수 있다. 프로세서는, 주변 광 알고리즘 및/또는 생체 인식 분석 알고리즘을 실행하도록 작동 가능할 수 있다.
따라서, 일부 구현예는, 전기-광학 요소(100)의 영역이 비활성 상태로 남아 있는 작동 상태를 포함하여, 전기-광학 요소(100)가 선택적으로 활성화될 수 있게 하는 이점을 가질 수 있다. 비활성화된 영역으로 남는 것은 응용에 따라 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 영역이 센서(210)와 광학적으로 정렬되는 구현예에서, 광학적으로 정렬된 영역을 비활성화하는 것은, 더 나은 센서(210) 성능의 이점을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 활성화된 전기-광학 요소(100)는 이를 통한 광의 투과율을 감소시킬 수 있다. 감소된 투과율은 눈부심을 감소시키는 데 유리할 수 있지만, 센서(210)의 감지 영역에서의 감소된 투과율은 이용 가능한 광의 양을 감소시킴으로써 센서(210)의 감지에 해로울 수 있다. 따라서, 전기-광학 요소(100)는, 다른 영역에서 감소된 투과율을 갖는 전기-광학 요소(100)와 연관된 이점을 유지하면서 센서(210)의 감지 영역에 대응하는 영역에서 높은 수준의 투과율을 선택적으로 유지하는 이점을 가질 수 있다.
도 3a-b에 나타낸 바와 같이, 전기-광학 요소(100)는 가변 투과성 백미러의 일부일 수 있다. 일부 구현예에서, 백미러는 차량 상에 배치된 내부 백미러, 운전자의 측면 사이드 외부 백미러, 또는 승객의 측면 사이드 외부 백미러일 수 있다. 백미러는 차량 각각의 후방 및/또는 측면에 시야를 대상체(310)에 제공하도록 작동 가능할 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(100)가, 센서(210) 및 생체 인식 분석 알고리즘을 실행하도록 작동 가능한 제어기(220)를 추가로 포함하는 시스템 및/또는 어셈블리의 일부인 구현예에서, 전기-광학 요소(100)는 센서(210)와 사용자 정렬을 향상시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서(210)는 대상체(310)의 눈(315)을 감지해야 할 수 있다. 따라서, 제2 영역(102)은, 대상체(310)가 그/그녀의 눈(315)의 반사를 볼 수 있을 경우에 눈(315)이 센서(210)의 감지 영역에 적절히 배치되도록, 배치될 수 있다. 따라서, 적어도 부분적으로,센서(210)가 활성 상태(여기서 센서(210)는 눈(315)과 관련된 데이터를 수집할 수 있음)로 진입하는 것에 기초하여, 제1 영역(101)은 낮은 투과율의 상태로 활성화될 수 있고, 제2 영역(102)은 높은 투과율의 상태로 비활성화될 수 있다. 따라서, 대상체(310)는 센서(210)와의 적절한 정렬을 허용하는 고 투과율 영역에서 관찰되도록 눈(315)을 재배치할 수 있다.
따라서, 일부 구현예는, 전기-광학 요소(100)의 영역이 비활성 상태로 남아 있는 작동 상태를 갖고, 전기-광학 요소(100)가 선택적으로 활성화될 수 있게 하는 이점을 가질 수 있다. 비활성화된 영역(101, 102)으로 남는 것은 응용에 따라 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 영역(101, 102)이 센서(210)와 대상체(310) 사이에서 광학적으로 정렬되는 구현예에서, 영역(101, 102)은 대상체(310)에게 능동 피드백을 제공하도록 배치될 수 있어서, 대상체(310)로 하여금 생체 인식 분석의 수행을 위해 적절한 위치 설정 상대 센서(210)를 더 잘 찾을 수 있게 한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전기-광학 요소(100)는 윈도우 어셈블리의 일부일 수 있다. 일부 구현예에서, 윈도우 어셈블리는 비행기 또는 자동차와 같은 차량에 배치될 수 있다. 윈도우 어셈블리는 차량 외부의 가변 투과성 시야를 승객(400)에게 제공하도록 작동할 수 있다. 제1 영역(101) 및 제2 영역(102) 둘 다 활성화되어 차량 외부의 광으로부터 그늘을 승객(400)에게 제공할 수 있다. 마찬가지로, 제1 영역(101)과 제2 영역(102)은 모두 승객(400)에게 광 및/또는 줄어들지 않은 시야를 제공하기 위해, 비활성화될 수 있다. 또한, 전기-광학 요소(100)는 유리하게 하나의 영역(101, 102)이 활성화되고 다른 하나의 영역(101, 102)이 각각 비활성화되도록, 활성화될 수 있다. 이러한 작동 상태는, 선택 영역(101, 102)에서 줄어들지 않은 광을 허용하면서 차량에 진입하는 광의 총량을 감소시키는 이점을 갖는다. 탑승자(400)는, 자신의 얼굴에 대한 광원으로부터의 눈부심을 최소화하거나 타인을 방해할 수 있는 광을 최소화하면서, 독서와 같은 활동을 위해 광을 제공하는 것이 작동 상태를 바람직하게 발견할 수 있다.
극성 중 단 하나의 전위의 인가 동안에만 활성화되는 제1 또는 제2 영역(101, 102)을 갖는 전술한 전기-광학 요소(100)의 구현예는, 다이오드 거동을 갖는 것으로서 언급될 수 있다. 즉, 이 영역은 다이오드로서 작용할 수 있다. 이러한 다이오드 거동은 중요하다. 이전의 전기-광학 요소는, 전기변색 매질과 같은 전기-광학 매질의 양측에 배치된 한 쌍의 전극을 이용하였다. 그러나, 이들 선행 요소는, 전류의 극성에 관계없이, 전위가 인가되는 전극 전체에 걸쳐 전기-광학 매질을 활성화시켰다. 이들 선행 요소는, 전기-광학 매질 활성화의 정도를 제어하는 인가된 전위의 크기에 전적으로 의존하였다. 따라서, 동일한 크기를 갖지만 상이한 극성을 갖는 두 개의 전위는 모두 전기-광학 매질의 동일한 활성화를 유발할 것이다. 본 전기-광학 요소(100)의 구현예의 다이오드 거동은 영역을 극성 선택적이게 한다.
본 전기-광학 요소(100)의 일부 구현예의 다이오드 거동에 대한 하나의 설명은 인터페이스 일함수 변경에 기초할 수 있다. 이러한 변경은 작동 중에 각각의 전극으로부터 전기-광학 매질(170)로의 전자의 전달에 구체적으로 영향을 미친다. 전극이 표면 개질될 경우, 전극의 표면에서의 결합이 파괴될 수 있고, 표면의 특징을 변화시키는 새로운 결합이 형성될 수 있다. 이러한 변화는 상이한 물리적 특성, 또는 표면의 일함수를 변경하는 인터페이스 전기장의 형성을 초래할 수 있다. 예를 들어, ITO 전극이 산소 플라즈마로 처리로 표면 개질될 경우, ITO의 표면에서의 결합이 파괴되어 ITO 표면에서의 -OH 결합이 형성될 수 있다. 표면에서 이들 하이드록실기의 형성은 일함수의 효과적인 증가를 유발할 수 있다. 또한, 유사한 영향을 달성하기 위해 다른 결합이 형성될 수 있다.
일함수 변경에 추가적으로 또는 대안적으로, 본 전기-광학 요소(100)의 일부 구현예의 다이오드 거동에 대한 다른 설명은 쇼트키 장벽의 형성에 기초할 수 있다. 쇼트키 장벽은 하부 전극 재료에, 예컨대 ITO 및 표면 개질 인터페이스; 표면 개질 및 전기-광학 매질(170) 인터페이스; 또는 이들의 조합에 있을 수 있다.
장벽이 하부 전극 재료 및 표면 개질 인터페이스에 있는 경우, 장벽은 이들 두 실체 사이의 일함수의 차이로 인해 형성될 수 있다. 구체적으로, 하부 전극을 형성하는 금속 또는 상당히 축화된 반도체 재료는, 더 낮은 일함수를 갖는 n형 반도체 또는 더 큰 일함수를 갖는 p형 반도체와 바로 접촉 배치되어 표면 개질을 형성할 수 있다. 예를 들어, ITO는 금속과 유사한 축화된 재료로서 작용하고, ZnO는 n형 반도체로서 작용한다. 이러한 장벽의 존재는 표면 개질에서 인위적인 인터페이스 공핍 영역을 도입할 수 있다. 따라서, 공핍 영역은, 하나의 극성으로 전력이 공급될 경우에 큰 저항을 마주치는 전극에 대해 비교적 작은 인가 전압을 담당할 수 있다. 그러나, 이러한 극성의 극단적인 바이어스 하에서, 공핍 층은 파괴될 수 있다.
장벽이 표면 개질 및 전기-광학 매질(170) 인터페이스에 있는 경우, 다이오드 거동은 이들 두 개의 재료 사이의 에너지 수준 차이로부터 발생할 수 있다. 전기-광학 요소(100)의 하나의 전극이 다이오드 영역 내에서 표면 개질되고 다른 하나의 전극이 다이오드 영역 내에서 표면 개질되지 않는 경우, 이것이 입증될 수 있다. 이러한 영향의 일례를 도 5a-d에서 볼 수 있다. 도 5a-d는 전기-광학 요소(100)의 일 구현예의 반도체 밴드 모델을 도시하는 개략도이다. 표면 개질 전극은 수직 축의 좌측에 나타나 있고, 표면 개질을 거치지 않은 정상 전극은 축의 우측에 나타나 있다. 예를 들어, 표면 개질 전극은 ZnO로 표면 개질될 수 있고, 정상 전극은 ITO일 수 있다. 수직 축은 전자 에너지에 대응하고, 이들의 배치는, 전기-광학 매질(170)과 각각의 전극 사이 인터페이스의 수평 공간 관계를 표시한다. 즉, 수직 축은, 전극 및 전기-광학 매질(170) 인터페이스와 수평 정렬된다. 따라서, 수평 축은, 전극과 전기-광학 매질(170) 사이 인터페이스에 대해 전기-광학 요소(100)를 가로지르는 임의의 위치 좌표이며, 축척에 비례하지 않는다. 따라서, 수직 축 중 어느 하나로부터 수평 거리가 증가함에 따라, 전극과 전기-광학 매질(170) 사이 인터페이스에 대한 물리적 분리가 증가한다. ECB는 전도 밴드의 최소 에너지에 대응한다. 전도 밴드는 0 K에서 비어 있는 전자 상태의 최저 레벨이다. EF는 페르미 레벨에 대응한다. 페르미 레벨은 0 K에서 전자를 찾을 확률이 1/2인 에너지이다. 도 5a-d의 도면은 많은 전기-광학 요소(100) 구성에 대응할 수 있지만, 이들 도면은 표면 처리가 n형 반도체를 비-축퇴일 수 있거나 비-축퇴시킬 수 있는 구성에 기초하여 구성되었다. 구체적으로, ITO 상의 ZnO의 표면 처리가 나타나 있다. 또한, 우측에 나타낸 비-표면 처리 전극은 ITO이다.
도 5a는 임의의 인터페이스 효과 또는 인가 전압의 부재 시 벌크 반도체의 에너지 레벨의 밴드 모델을 나타낸다. 도 5b는 전기-광학 요소(100)가 개방 회로를 갖고 그에 인가된 실질적인 전위가 없을 경우의 밴드 모델을 나타낸다. 반도체가 다른 재료와 접촉하여 배치되는 경우, 평형이 인터페이스에 걸쳐 발생하여, 양측에 빌트-인 전압 및 페르미 레벨의 평형을 초래할 수 있다. 상태 밀도로 인해, 더 많은 변화가 일반적으로 반도체 내에서 관찰된다. 이러한 빌트-인 전압은 인터페이스에서 공핍 또는 축적 층을 초래할 수 있다. 따라서, 시스템에 인가된 전압은 이렇게 평형화된 시스템과 관련하고, 페르미 레벨 및/또는 전도 밴드를 위 및/또는 아래로 이동시킨다. 도 5c는 전기-광학 요소(100)가 제1 극성의 전위를 가질 경우의 밴드 모델을 나타낸다. 제1 극성은, 좌측 전극으로부터 우측 전극으로 외부 전기 회로를 통해 흐르는 전류에 대응할 수 있다. 도 5d는 전기-광학 요소(100)가 제2 극성의 전위를 가질 경우의 밴드 모델을 나타낸다. 제2 극성은, 우측 전극으로부터 좌측 전극으로 흐르는 전류에 대응할 수 있다. 따라서, 제2 극성은 제1 극성에 대해 부호가 반대이다. 또한, 제2 극성의 이러한 전위는 제1 극성의 전위와 크기가 동일할 수 있다. 따라서, 제1 극성은 다이오드 영역의 저항이 낮을 경우에 대응할 수 있고, 제2 극성은 저항 또는 쇼트키 장벽이 높을 경우에 대응할 수 있다.
정상적인 ITO 전극은, 정상적인 작동 중에 전기-광학 매질(170)에 인가된 모든 전위에서 그의 축화로 인해 에너지적으로 금속으로 작용할 수 있으며, 정상적인 작동은, 상기 거동을 비-축퇴 거동으로 변경하는 데 필요한 것 미만의 전위에 대응할 수 있다. 이는 적어도 부분적으로는 높은 수준의 도핑으로 인한 것일 수 있다. 도 5a-d의 우측에 나타낸 바와 같이, 페르미 레벨이, 인가된 전위에 상관없이 인터페이스 전도 밴드 에지보다 높은 에너지로 남아있기 때문에, 축화 거동이 입증된다. 그러나, 표면 개질 전극은 실질적으로 비-축퇴 반도체로서, 표면 개질 및 전기-광학 매질(170) 인터페이스에서 상당한 밴드 굽힘을 경험한다. 이는, 공간 전하 영역을 형성할 수 있다. 도 5c에 나타낸 바와 같이, 제1 극성의 전위의 인가 하에, 캐소드 종은, 약간의 인터페이스 축적 층 및 에너지 장벽 없음으로 인해, 표면 개질 및 전기-광학 매질(170) 계면에서 쉽게 환원될 수 있다. 역으로, 제2 극성 그러나 동이한 크기의 전위의 인가 하에서, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 큰 인터페이스 공핍 층이 형성된다. 따라서, 아노드 화합물로부터, 개질된 전극의 인터페이스 내로 전자를 주입하는 것은 이러한 큰 표면 장벽에 의해 방해받는다. 그러나, 제2 극성의 비교적 큰 크기의 전위 하에서, 장벽은 얇아질 수 있고, 전자는 이를 통해 터널링되어 아노드 전류 흐름을 허용할 수 있다.
따라서, 영역에 대한 다이오드 효과는, 아노드 화합물의 화학 전위보다 높은 전도 밴드 및 페르미 레벨 에너지를 갖는 반도체로 구성된 전극과, ITO 전극을 페어링함으로써 생성될 수 있다. 이러한 시나리오는, 표면 상태 또는 원자가 밴드 상호 작용의 부재 시, 아노드 재료를 산화시키기에 충분한 크기의 모든 전위가 전기-광학 매질(170) 인터페이스에서 표면 에너지 장벽을 생성하는 것을 보장한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은, 두 개 또는 그 이상의 품목 리스트에 사용되는 경우, 그 리스트의 품목 중 어느 하나가 그 자체로 채택될 수 있거나, 리스트의 품목 중 두 개 또는 그 이상의 조합이 채택될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 구성물이 구성 요소 A, B, 및/또는 C를 포함하는 것으로 기술되어 있다면, 그 구성물은 A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B의 조합, A 및 C의 조합, A 및 C의 조합, B 및 C의 조합, 또는 A, B 및 C의 조합을 포함할 수 있다.
본 문헌에서, "제1", "제2" 등의 관계 용어들은 하나의 실체 또는 작동을 다른 실체 또는 작동과 구별하는 데에만 이용되고, 반드시 이러한 실체 또는 작동간에 임의의 실제적인 그러한 관계 또는 순서를 요구하거나 암시하지 않는다.
용어 "포함하다", "포함하는", 또는 그의 임의의 다른 변형은 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 이들 요소들만을 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대하여 명확히 열거되거나 고유하지 않은 다른 요소들을 포함할 수 있도록, 비-배타적인 포함을 포괄하도록 의도된 것이다. "...를 포함한다"에 선행하는 요소는 추가 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물건 또는 장치 내의 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.
용어 "실질적으로" 및 이의 변형은 당업자에 의해 값 또는 설명과 동일하거나 대략 동일한 특징을 설명하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, "실질적으로 평면인" 표면은 평면 또는 거의 평면인 표면을 나타내는 것으로 의도된다. 또한, "실질적으로"는 두 개의 값이 동일하거나 거의 동일하다는 것을 나타내는 것으로 의도된다. 용어가 사용되는 문맥을 고려할 때, 당업자에게 명확하지 않은 용어의 용도가 있는 경우, "실질적으로"는 서로의 약 10% 이내, 예컨대 서로의 약 5% 이내, 또는 서로의 약 2% 이내의 값을 나타낼 수 있다.
용어 "투명"은 상대적인 의미로 적용된다. "투명"은, 문제의 파장에서 실질적으로 투과성이며 따라서 일반적으로 이러한 파장의 광을 통과시키는 광학 요소 또는 재료를 지칭한다. 문제의 파장은 문맥에 따라 달라질 것이다. 그러나, 문제의 파장이 쉽게 명백하지 않은 경우, 문제의 파장은 일반적으로 가시광을 지칭해야 한다.
용어 "불투명"은 상대적인 의미로 적용된다. "불투명"은, 문제의 파장에서 눈에 띄게 투명하거나 반투명하지 않으며 따라서 일반적으로 이러한 파장에서의 광을 통과시키지 않는 광학 요소 또는 재료를 지칭한다. 문제의 파장은 문맥에 따라 달라질 것이다. 그러나, 문제의 파장이 쉽게 명백하지 않은 경우, 문제의 파장은 일반적으로 가시광을 지칭해야 한다.
용어 "반투과성"은, 일반적으로 적어도 일 측으로부터 입사하는 광의 적어도 일부를 반사하고 적어도 일 측으로부터 입사하는 광의 적어도 일부를 투과하는 광학 구성을 지칭한다. 특히, "반투과성"은, 광의 파장 범위에 관해 제로가 아닌 투과율 수준을 가지며 또한 영역에서 제로가 아닌 반사율 수준을 갖는 광학 요소 또는 구성요소를 설명한다. 광의 적용 가능한 파장 범위는 맥락에 따라 달라질 것이다. 그러나, 광의 관련 파장 범위가 쉽게 명백하지 않은 경우, 광의 파장 범위는 일반적으로 가시광을 지칭할 것이다.
몇몇 구현예가 본 개시에서 설명되지만, 다수의 변화, 변경, 변형 및 개조가 당업자에 의해 이해될 수 있고, 본 개시는 이들의 언어가 명백하게 달리 언급하지 않는 한, 첨부된 청구범위의 범주 내에서 이들 변화, 변경, 변형 및 개조를 포함하도록 의도된다는 것을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 장치로서,
    제1 영역 및 제2 영역을 갖는 전기-광학 요소를 포함하되, 상기 전기-광학 요소는,
    제1 표면과 제2 표면을 갖는 제1 기판;
    제3 표면과 제4 표면을 갖고 상기 제1 기판과 이격된 관계로 배치되는 제2 기판;
    상기 제2 표면과 결합된 제1 전극;
    상기 제3 표면과 결합된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되고, 적어도 부분적으로, 전위에 대한 노출에 기초하여 실질적으로 활성 상태와 실질적으로 비활성 상태 사이에서 작동 가능한 전기-광학 매질을 포함하되,
    상기 전기-광학 매질은,
    상기 전위가 제1 크기 및 제1 극성일 경우, 상기 제1 영역에서 실질적으로 활성화되고 상기 제2 영역에서 실질적으로 비활성화되고,
    상기 전위가 상기 제1 크기 및 상기 제1 극성과 반대인 제2 극성일 경우, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에서 실질적으로 활성화되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 각각의 제1 및 제2 영역은 각각 연속적이고 서로 간에 중단되지 않는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극 각각에 대한 상기 제1 및 제2 영역은 각각 서로 전기적으로 연통하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 영역에서 상이한 산화 상태를 갖는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 영역에서 상이한 금속 산화물을 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제1 및 제2 영역 중 하나 내에서 표면 개질되는, 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 전극은 유기 화합물로 처리하여 표면 개질되는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 층은 상기 제1 및 제2 영역 중 하나에서 상기 제2 전극 상에 배치되는, 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 층은 상기 제2 전극으로부터 상기 전기-광학 매질로의 전자 전달을 실질적으로 변화시키는, 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 층은 전자 공여체 원소로 도핑된 n형 반도체 층인, 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 층은 전자 수용체 원소로 도핑된 p형 반도체 층인, 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 층은 상기 제2 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 크기의 전위에서 다이오드 거동을 갖는, 장치.
  13. 제1항에 있어서, 표면 개질은 구배로 상기 제2 전극에 적용되는, 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 구배는, 실질적으로 더 균일한 전위가 상기 제2 전극 양단에 달성될 수 있도록, 상기 제2 전극 양단의 저항과 함께 상관 관계를 갖는, 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 영역 중 하나에서, 상기 제1 및 제2 전극은 상이한 조성을 갖는, 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 영역 중 다른 하나에서, 상기 제1 및 제2 전극은 실질적으로 동일한 조성을 갖는, 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역과 실질적으로 광학적 정렬된 센서를 추가로 포함하는 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 극성 및 상기 제1 크기의 전위는, 적어도 부분적으로, 활성 상태로 진입하는 상기 센서에 기초하여 인가되는, 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 센서는 사용자의 하나 이상의 이미지를 캡처하도록 작동 가능한 이미저이고,
    제어기는 상기 하나 이상의 이미지를 분석하고 상기 사용자의 생체 인식 분석을 수행하도록 구성되고,
    상기 제2 영역은 실질적으로 반사성일 수 있어서, 상기 제2 영역에서 상기 사용자에 의해 하나 이상의 눈의 반사가 관찰되도록 위치 설정시킴으로써, 상기 사용자가 사용자의 눈 중 하나 이상을 이미저와 실질적으로 광학적 정렬하도록 하는, 장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1 극성 및 상기 제1 크기의 전위는, 적어도 부분적으로, 주변 광 상태에 기초하여 인가되는, 장치.
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