KR20090025217A - 광 필터/변조기 및 필터/변조기의 어레이 - Google Patents
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Abstract
광 필터 또는 필터의 어레이는 1 차원 또는 2 차원일 수 있다. 필터 또는 필터들은 반반사 표면들 사이의 광로 길이를 변화시킴으로써 다중 빔 간섭을 이용한다. 반반사 표면들 사이의 광로 길이는 2 개의 반투명 전극 사이에 형성된 전기장에 반응해서 중합체 필름의 두께를 변화시킴으로써 변한다. 필터는 투과 또는 반사 모드로 구성될 수 있다.
광 필터, 광 변조기, 다중 빔 간섭, 반반사 표면, 반투명 전극, 광로 길이
Description
관련 출원 상호 참조
본원은 2006년 6월 1일자로 출원된 미국 가출원 60/809,873을 우선권 주장의 기초로 하고, 이 가출원은 본원에 참고로 인용한다.
기술 분야
본 발명은 광 필터 및 광 필터를 이용한 어레이에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은 반반사 표면 사이의 광 빔의 광로 길이를 변화시킴으로써 다중 빔 간섭을 이용하는 광 필터에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 필름의 두께 변화가 광 빔이 필터를 통과할 때 광 빔의 광로 길이의 상응하는 변화를 일으키는, 전기장에 반응해서 두께를 변화시키는 중합체 필름에 관한 것이다.
평면 패널 및 투사 기기는 급속하게 성장하고 있는 디스플레이 기술 분야이다. 이들 기술 중 많은 기술이 광 여과 및 변조를 포함한다. 더 나은 해상도, 더 밝은 디스플레이, 더 넓은 색역 및 더 큰 대비 뿐만 아니라 더 낮은 제조 비용 및 더 낮은 에너지 사용은 현행 연구 및 개발 노력의 목표 중의 극소수에 지나지 않는다.
직시형 평면 패널 디스플레이는 컴퓨터 모니터 및 텔레비전, 뿐만 아니라 이동 전화기, 개인 데이터 시스템, 휴대용 게임, 카메라, 위성 위치 확인 시스템 및 다른 많은 기기의 휴대용 디스플레이를 포함한다. 플라즈마 및 액정 디스플레이(LCD) 같은 현행 기술은 작동에 상당한 에너지를 필요로 하고, 상대적으로 많은 제조 비용이 든다. 플라즈마는 일반적으로 40인치 초과의 디스플레이에 제한된다. 전형적인 LCD에 조립되는 많은 박막 트랜지스터(TFT)는 품질 제어 문제, 제품 검사에 많은 시간 소모 및 높은 불합격률을 초래한다.
LCD 기반 디스플레이는 편광 필터 및 색 흡수 필터가 필요하기 때문에 더 높은 에너지 사용과 함께 상당히 더 밝은 후광을 필요로 한다. 편광 필터는 광원 광의 60%를 흡수하고 색 필터는 광원 광의 75% 이하를 흡수한다. LCD 디스플레이의 다른 성분들의 흡수에 더하여, 전형적으로 광원 광의 약 5%만 투과된다. 이렇기 때문에, 이들 기기는 불량한 광 및 에너지 효율을 갖는다.
LCD 디스플레이의 화질은 최적이 아니다. 첫째, 반응 시간이 느리다고 볼 수 있다. 둘째, 현행 LCD 기술은 하위화소를 필요로 하고, 박막 트랜지스터 및 데이터 드라이버를 포함하는 주어진 수의 전자 성분에 대해 더 낮은 해상도를 제공한다. 현행 LCD 기술은 밝기를 감소시키고 작은 색역을 제공하고 한 번에 사용될 수 있는 기본색의 수를 제한하는 편광 및 색 필터를 필요로 한다. 마지막으로, LCD 기술은 전형적으로 광원 광을 투과시키지 않는 각 화소와 관련된 많은 양의 블랙 매트릭스가 있도록 각 하위화소에 TFT를 포함해서 꽤 많은 전자 부분품을 필요로 한다.
화소당 더 적은 수의 하위화소로 고해상도를 제공하고 동시에 TFT 및 데이터 드라이버를 포함해서 전자 부분품이 감소된 직시형 디스플레이가 필요하다. 또, 더 큰 밝기, 더 넓은 색역, 더 순수한 포화된 색 및 더 나은 대비비를 제공하기 위해 편광 및 색 흡수 필터가 제거된 디스플레이가 필요하다. 빛을 더 효율적으로 사용하고 편광 필터 및 색 흡수 필터를 제거하고 어두운 매트릭스 효과를 최소화하는 디스플레이가 필요하다.
디지털 마이크로미러 기기(DMD), 액정 광 밸브(LCD) 및 실리콘 상층 액정(LCOS) 같은 현행 투사 디스플레이는 평면 패널 직시형 디스플레이와 동일한 결점을 많이 가지고 있다. 현행 기술은 LCD 및 LCOS에 이용되는 편광 필터의 이용을 필요로 한다. 세 기술 모두가 3 개의 분리된 광 밸브를 이용해서 3 개의 분리된 색을 표시할 수 있고, 따라서 제조 비용을 증가시킨다. 1 개의 광 밸브가 이용되면, 흡수 필터 칼러 휠을 이용하여야 한다. DMD는 값비싼 미소가공(micromachining)을 필요로 한다. 따라서, LCD, LCOS 및 DMD가 본래 가지고 있는 결점들을 없애고 이들 기기에 우수한 화질을 제공하는 기술이 필요하다.
상기 내용을 토대로 할 때, 3 개 미만의 광 밸브로 높은 대비, 넓은 색역을 공급할 수 있는 투사 디스플레이에 사용되는 광 필터가 필요하다는 것이 명백하다. 또, 편광 및 색 흡수 필터의 필요성을 제거함으로써 더 넓은 색역을 갖는 더 밝은 디스플레이를 제공하는 기술이 필요하다. 또, 일부 LCD 기반 투사 디스플레이에서 나타나는 부정적 효과인 "스크린 도어 효과(screen door effect)"를 감소시키기 위해 전자 부분품의 수를 감소시키는 것이 바람직하다. 또, 흡수 칼러 휠을 사용하 지 않고 1 개의 광 밸브 내에 전색 제어를 제공하는 기술이 필요하다. 또, 더 포화된 색을 제공함으로써 워시아웃(washout)이 더 적고 더 맑은 화질을 고강도로 제공하는 것이 필요하다. 또, 광원 광의 대부분을 투과시키는 높은 광 효율을 갖는 투사 디스플레이가 필요하다. 추가로, 종래의 투사 디스플레이 기술의 특징인 발열(heat buildup)이 없는 더 밝은 디스플레이를 성취할 수 있는 것으로 믿어진다.
또, 토너/퓨저 프린터의 화상 형성기로 이용되는 레이저 및 LED 어레이의 사용을 개선하는 기술이 필요하다. 예를 들어, 개선된 다중 해상도를 허용하는 기술이 필요하다. 현행 기기는 현행 레이저 프린터의 경우처럼 레이저 및 회전 거울 및 렌즈의 복잡한 시스템을 이용한다. 이렇기 때문에, 레이저 기술의 경우처럼 레이저 도트의 크기에 의해 제한되지 않고 또한 LED 어레이에서의 LED 크기에 의해서도 제한되지 않는 기술이 필요하다. 값비싼 레이저의 필요성을 제거함으로써 레이저 프린터에 대해 비용이 더 적게 드는 대안을 제공하는 기술이 필요하다. 추가로, 전체 라인이 한 번에 화상화 드럼에 걸쳐 투사될 수 있도록 더 큰 속도가 필요하다. 또, 화상 드럼에 투사될 수 있는 광 세기의 변화 때문에 현행 기술로부터 입수가능한 것보다 더 정밀한 세부 기술이 필요하다.
또, 개선된 광 필터 및 관련 어레이는 리소그래피를 포함하는 대형 프린터를 위한 화상 형성기에 이용될 수 있는 것으로 믿어진다.
마지막으로, 디지털 카메라, 비디오 카메라 및 다른 화상 형성 기기, 예를 들어 전자적으로 튜닝가능한 필터, 공간 광 변조기, 분광분석 기기, 현미경분석 기기, 할로그래피, 데이터 버스 및 파장 분할 다중화(WDM) 기기 및 대형 패브리 페 롯(Fabry Perot) 간섭계와 함께 사용하기 위해 적합화될 수 있는 필터 기술이 필요하다.
전기장 인가시 물리적 성질이 변하는 다양한 종류의 폴리실록산을 사용하는 종래 기술의 기기가 많이 있다. 예를 들어, 2 개의 변형가능 유전층을 가지고 이 중에서 하나 이상의 유전층이 폴리오르가노실록산 겔 같은 릴리프 성형 겔이고 다른 층이 공기인 광 변조기가 기술되어 있다. 릴리프는 유전층의 각 면에 제공된 전극에 인가되는 신호에 반응해서 층 사이의 계면에서 발생한다.
다른 종래 기술의 광 스위칭 기기는 전기적으로 제어되는 가변 두께 플레이트를 갖는 기기를 통해 통과하는 입사광 파를 조종한다. 이 기기는 제 1 투명 전극, 제 2 투명 전극, 및 전기장에 반응해서 국부 두께가 변형하고 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 유전성 투명 점탄성 물질 층을 포함한다. 투명 점탄성 물질은 전기장 존재 하에 놓일 때는 점성 유동을 겪고 전기장이 중단될 때는 원래 형태로 이완하는 실리콘 겔, 오일, 다양한 중합체 물질 및 다른 점성 물질을 포함한다.
다른 한 유형의 기기는 전기 신호에 반응해서 기하학적으로 평탄하지 않은 상태를 얻는 전기삼투 움직임을 갖는 액체층을 가지고 인가된 전압에 대해 고감도를 갖는 제어 소자이다. 액체층은 하나 이상의 규소 화합물, 바람직하게는 오르가노폴리실록산을 포함하는 실란 또는 실록산의 유도체를 함유한다.
다른 한 기기는 반도체 기판을 포함하고 하나 이상의 디스플레이 전극과 관련된 전하 저장 기기, 변형가능한 엘라스토머층, 폴리디메틸 실록산(PDMS) 같은 실 리카 함유 겔, 및 광반사 금속 전극층을 포함하는 고체 상태 광 변조기이다. 디스플레이 전극과 상부 전극 사이에 인가되는 퍼텐셜은 겔층이 물결모양 패턴으로 변형되게 한다.
폴리실록산 및 액정 성분의 투명 필름 또는 코팅 조성물은 광 변조기 기기에서 유기 비선형 광학 유닛으로 이용되어 왔다. 폴리실록산 분자의 분자 배향은 외부장에 의해 유도될 수 있다.
상기 기기 중 일부는 중합체 물질이 유체 또는 유동성 상태로 있을 것을 요구한다. 따라서, 완성된 조립체는 평편한 수평 배향으로 유지되어야 한다. 심지어는 중합체 물질과 기판이 어떤 유형으로 부착되어 있는 기기에서도, 기기의 움직임은 중합체 물질의 처짐을 유발할 수 있고, 따라서 중합체 물질의 광 변경 성질이 충분히 제어될 수 없다. 상기 기기들 중 일부는 10 ㎛ 초과의 두께를 요구한다. 이들 기기는 그들의 언급된 목적에 효과적이라고 믿어지지만, 그들의 특이적 속성 및 조성은 디스플레이에 사용하는 데는 도움이 되지 않는다. 따라서, 당업계에서는 디스플레이 유형 기기에 이용될 수 있는 광 필터 및 광 변조기에 사용하기에 적합화된 폴리실록산 형태가 필요하다.
발명의 요약
상기 내용에 비추어 볼 때, 본 발명의 제 1 양상은 광 필터/변조기 및 필터/변조기의 어레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 한 양상은 둘 사이에 간격이 있는 1 쌍의 마주보는 기판, 각 기판 상에 배치된 전극, 및 상기 전극 중 하나에 배치되어 그것과 화학적으로 결합된 중합체 필름을 포함하고, 상기 전극과 기판의 각 쌍이 그들과 관련된 반사 성질을 가지고, 상기 전극에 걸친 전압 인가가 상기 중합체 필름의 두께에 상응하는 균일한 변화를 일으키는 광 변조기이다.
본 발명의 다른 한 양상은 전극 표면에 결합할 수 있는 반응성 기 및 하나 이상의 극성 기를 포함하고 전기장에 대해 반응하는 폴리실록산 중합체이다.
본 발명의 목적, 기술 및 구조를 완전히 이해하기 위해서는 다음 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여야 한다:
도 1은 본 발명의 개념에 따르는 하나의 투과 필터 소자를 포함하는 광 변조기의 개략도.
도 2는 본 발명에 따르는 어레이의 2 개의 투과 필터 소자를 제공하는 광 변조기의 개략도.
도 3은 본 발명의 개념에 따르는 투과 필터 소자의 2 차원 어레이를 포함하는 광 변조기의 개략도.
도 4는 본 발명의 개념에 따르는 가변 두께 중합체 필름의 두께 변화를 나타내는 2 개의 투과 필터 소자를 제공하는 광 변조기의 개략도.
도 5는 본 발명에 따르는 각 기판과 관련된 가변 두께 중합체 필름을 함유하는 투과 필터 소자를 갖는 광 변조기의 개략도.
도 6은 본 발명의 개념에 따르는 공통전극 상에 연속적으로 코팅된 가변 두 께 중합체 필름을 갖는 2 개의 투과 필터 소자를 제공하는 광 변조기의 개략도.
도 7은 본 발명의 개념에 따르는 활성 전극 상에 배치된 고반사 코팅을 갖는 2 개의 투과 필터 소자를 나타내는 광 변조기의 개략도.
도 8은 본 발명의 개념에 따르는 직시형 디스플레이의 어레이의 부분으로서 2 개의 투과 필터 소자를 이용하는 광 변조기의 개략도.
도 9는 본 발명의 개념에 따라서 광섬유 페이스플레이트(face plate)가 이용되고, 본 발명의 개념에 따르는 직시형 디스플레이의 어레이의 부분으로서 2 개의 투과 필터 소자를 이용하는 광 변조기의 개략도.
도 10은 본 발명의 개념에 따르는 투과 필터를 갖는 광 변조기를 이용하는 카메라 시스템의 개략도.
도 11은 본 발명의 개념에 따르는 하나의 광섬유 입력기와 커플링된 하나의 필터를 갖는 광 변조기의 개략도.
도 12는 본 발명의 개념에 따르는 다수의 광섬유 입력기와 커플링되거나 또는 관련된 투과 필터의 어레이를 갖는 광 변조기의 개략도.
도 13은 반사 필터 어레이에 이용되는, 2 개의 필터 소자를 이용하는 광 변조기의 개략도.
도 14는 본 발명의 개념에 따르는 전극 상에 코팅된 고반사 필름을 갖는 반사 어레이에 2 개의 필터 소자, 및 제 3의 필터 소자의 부분을 이용하는 광 변조기의 개략도.
도 15는 본 발명의 개념에 따르는 중합체 필름의 팽창을 허용하는 격자를 갖 는 중합체 필름 필터 소자를 갖는 광 변조기의 전극 표면의 개략적인 투시도.
본 발명을 수행하기 위한 가장 좋은 방식
일반적으로, 본 발명은 1 차원 또는 2 차원일 수 있는 광 필터 또는 필터의 어레이에 관한 것이다. 이들 광 필터는 반사 모드 또는 투과 모드로 이용될 수 있다. 다른 실시태양에서, 필터는 여과 성능을 증가시키기 위해 일련의 투과 필터, 일련의 반사 필터, 또는 반사 필터 및 투과 필터의 조합으로 배열될 수 있다.
기술될 기기는 반반사 표면들 사이의 광로 길이를 변화시키는 다중 빔 간섭을 이용하여 광을 여과 및/또는 변조함으로써 작동한다. 광로 길이는 Σnd(여기서, n은 반사 표면들 사이의 개별 층들의 반사율이고, d는 반사 표면들 사이의 개별 층들의 두께임)으로 정의된다. 반반사 표면들 사이의 광로 길이는 반반사 표면과 관련된 2 개의 반투명 전극 사이에 형성된 전기장에 반응해서 중합체층의 두께를 변화시킴으로써 변화된다. 또한, 도면에 나타낸 성분들은 비율에 맞춰 그린 것이 아님을 인식해야 한다. 게다가, 몇몇 경우, 다양한 광 변조기 실시태양의 성분들은 서로 이격되어 있는 것으로 나타나 있다. 그러나, 필요하다면, 그 성분들은 서로 바로 인접해서 위치할 수 있다. 다시 말해서, 기기의 성분들은 서로 직접 접촉할 수 있다.
이제, 도면, 특히 도 1을 참고하면, 본 발명의 개념에 따르는 광 변조기가 일반적으로 부호 (20)으로 지정됨을 알 수 있다. 도 1에 나타낸 변조기 (20)은 본 발명의 일반적인 가르침을 제시하는 투과형 필터의 기본 실시태양이다. 숙련자는 광 변조기 (20)이 뒤에 오는 도면에 제시된 반사형 같은 상이한 실시태양으로 구성 될 수 있음을 인식할 것이다. 본 실시태양에서, 변조기 (20)은 나타낸 바와 같이 화소(picture element 또는 pixel)라고 부를 수 있는 하나의 필터를 제공하지만, 기술하는 바와 같이 다수의 화소가 제공될 수 있다. 이와 같이 다수의 필터가 이용되는 경우, 변조기는 매트릭스, 어레이 또는 필터의 어레이라고 부를 수 있다.
광 변조기 (20)은 제어기 (24)에 연결되어 그것에 의해 제어되는 부호 (22)로 일반적으로 지정된 프로그래밍가능한 다중 빔 간섭 광 필터를 포함한다. 구체적으로 말하면, 전력 공급원에 부착되는 제어기 (24)는 전력을 인가하고, 필터 (22) 또는 다수의 필터의 작동을 위한 적당한 제어 신호를 발생한다. 제어기 (24)는 변조기 (20) 및 따라서 필터 (22)의 작동을 가능하게 하는 필요한 하드웨어, 소프트웨어 및 메모리를 포함한다. 설명이 진행됨에 따라 명백해지는 바와 같이, 필터 (22) 실시태양의 변화형에 알파벳 접미어가 제공될 수 있다.
광 변조기 (20)은 광대역, 다중 불연속 띠 또는 단색 형태의 광을 발생하는 광원 (26)을 포함할 수 있다. 제어기 (24)에 연결될 수 있거나 또는 독립적으로 제어될 수 있는 광원 (26)은 또한 근적외, 적외 또는 자외(> 300nm) 유형의 광을 발생할 수 있다. 광 필터 (22)의 성분 구조에 의존해서, 광원의 범위는 자외 영역으로 더 확장할 수 있다. 광원은 냉음극 형광, 열음극 형광, 전계발광, 크세논 기반 램프, 금속 할라이드, 수은 아크, 또는 일부 실시태양에서는, 꽤 좁은 대역폭을 갖는 3 가지 이상의 색의 발광 다이오드 및 기타 등등일 수 있다. 상기 단색 광원은 또한 발광 다이오드 또는 적당한 레이저 광원일 수 있다. 광대역 광원은 카메라 및 화상화 응용에서 자연 또는 인공 광을 포함할 수 있다. 광대역 자외/가시 또는 적외 광원이 분광분석 응용에서 광원으로서 이용될 수 있다.
광원 (26)은 필터 (22)의 광로 길이가 주어진 시점에서 파장의 정수배이어서 통과되도록 하는 파장 λ를 갖는 입력 광 (28)을 발생한다. 주어진 시점에서 정수배가 아닌 광은 반사된다. 더 상세히 논의되는 바와 같이, 통과하는 파장 λ는 다음 수학식 1에 의해 결정된다:
상기 식에서, n은 ≥ 1인 정수이다. 광로 길이가 반사 표면 사이에서 반사되는 입력 광이 같은 위상을 가지도록 하는 것일 때, 보강간섭이 일어나고, 필터가 광의 파장을 투과시킨다. 이 상태가 유지되지 않으면, 상쇄간섭이 일어나고, 투과율이 낮을 것이며, 광의 파장이 반사될 것이다. 숙련자는 광로 길이의 변화로 인해 다중 빔 간섭이 일어나고, 이 때문에 필터에 의해 투과되거나 또는 광원 쪽으로 다시 반사되는 광의 파장의 상응하는 변화도 일어날 것이라는 점을 인식할 것이다.
광원 (26)에 의해 발생되는 입력 광 (28)은 부호 (30)으로 일반적으로 지정된 광학 시스템으로 나아갈 수 있다. 광학 시스템으로부터 발산되는 광을 개질된 입력 광 (28')이라고 부를 수 있다. 선택된 실시태양에서, 광학 시스템 (30)은 광을 조준하는 렌즈를 포함할 수 있다. 또, 시스템 (30)은 필터 (22)에서 광로 길이를 제어하기 위해 < 5°의 약간의 각도를 부여할 수 있다. 대부분의 실시태양에서, 0°에 가까운 각도가 유익하다고 믿어진다. 광원 (26)이 필터 (22) 바로 뒤에서 넓게 퍼지는 확산광을 발생하는 직시형 응용에서는, 무한 초점이 실용적일 수 없다. 이 경우에는, 광 (28')을 좁은 원뿔로 도광하는 광학 시스템이 바람직하다. 또, 광학 시스템 (30)은 광의 원하지 않은 파장을 여과하여 거르거나 또는 차단할 수 있다. 예를 들어, 통과하는 가시광으로부터 자외 및 적외 광이 여과되거나 또는 차단될 수 있다. 또, 광학 시스템 (30)은 광대역 광원으로부터 암화소가 형성될 수 있는 대역폭을 여과할 수 있다. 또, 다른 실시태양에서 논의되는 바와 같이, 광학 시스템 (30)은 카메라에 사용되는 렌즈 형태일 수 있음을 인식할 것이다.
광학 시스템 (30) 가까이에 근접해서 위치하는 필터 (22)는 1 쌍의 이격된 기판 (32) 및 (34)를 포함한다. 기판 (32) 및 (34)는 광학적으로 투명한 유리 형태일 수 있거나, 또는 그들은 실리카를 포함할 수 있거나 또는 유연성 투명 중합체, 예를 들어 폴리에스테르를 포함해서 충분한 기계적 강도를 갖는 다른 어떠한 투명 기판도 포함할 수 있다. 기판 (32) 및 (34)는 이격되고, 둘 사이에 부호 (36)으로 일반적으로 지정된 간격을 제공한다. 간격 (36)은 기판 사이에 소정의 거리를 유지하도록 구형 유리 비드, 유리 막대, 중합체 벽, 성막 및 식각된 유전체, 또는 이러한 종류의 다른 구성의 형태일 수 있는 다수의 스페이서 (38)에 의해 유지된다. 스페이서 (38)은 기판 (32)와 (34) 사이에 필터 (22)의 적절한 작동을 보장하는 데 필요한 균일한 거리를 제공한다.
반사방지 코팅 (40)이 기판 (32) 상에 제공될 수 있고, 광학 시스템 (30)을 통해 통과하는 개질된 입력 광 (28')을 향하도록 하는 방식으로 위치할 수 있다. 반사방지 코팅은 직시형 디스플레이, 투사 및 화상화 응용 같은 응용에서 광대역 가시광에 대해 최적화될 수 있다. 단색 응용에서는, 반사방지 코팅이 개질된 입력 광 (28')의 특정 파장에 대해 최적화될 수 있다.
각 기판 (32) 및 (34)에는 고반사(HR) 유전 코팅이 제공될 수 있다. 구체적으로 말하면, 기판 (32)에 고반사 코팅 (42)가 제공되고, 기판 (34)에 고반사 코팅 (43)이 제공된다. 코팅 (42) 및 (43)은 서로를 향하도록 그들 각각의 기판에 위치한다. 각 코팅 (42) 및 (43)은 고굴절률 및 저굴절률 필름이 교대로 쌓인 스택을 포함할 수 있다. 넓은 선폭을 지닌 광원의 경우, HR 코팅이 예를 들어 가시광 스펙트럼 같은 광원의 스펙트럼에 걸쳐 최적화될 수 있다. RGB 발광 다이오드를 갖는 디스플레이에서는, HR 코팅이 발광 다이오드에 의해 발생되는 특정 파장에 대해 최적화될 수 있다. 인이 여기되는 냉음극 형광 같은 광원이 이용되는 경우, HR 코팅이 인의 좁은 일차 흡수띠에 대해 최적화될 수 있다. HR 코팅은 기판 (32) 및 (34) 상에 연속적으로 코팅될 수 있거나 또는 필요한 대로 패턴 코팅될 수 있다. 반사 금속 코팅, 예를 들어 은, 백금, 금 또는 알루미늄이 이용될 수 있다. 사실상, 금속 코팅 및 유전 코팅의 조합이 이용될 수 있다. 게다가, HR 코팅 (43)은 필터의 전면으로부터 광이 보다 더 쉽게 통과하는 것을 허용하기 위해 HR 코팅 (42)보다 약간 덜 반사하도록 만들 수 있다는 것을 인식할 것이다. 별법으로, 다른 실시태양에서 논의되는 바와 같이, HR 코팅 (42) 및 (43)은 필터 (22) 내의 다른 성분에 코팅될 수 있다.
디스플레이 응용을 위해서는, 코팅의 반사율 R(여기서, R = r2, 여기서 r은 코팅 (42),(43)의 반사도임)이 75% 초과, 더 바람직하게는 95% 초과이어야 한다. 이렇기 때문에, 디스플레이 응용에서는, 반사율이 투과된 색의 꽤 좁지만 지나치게 좁지는 않은 대역폭을 생성할 정도로 충분히 커야 한다. RGB 광의 LED 어레이가 광원 (26)으로 이용되는 경우에는, 통과된 대역폭이 LED의 대역폭과 정합하도록 반사율이 제어되어야 한다. 여기된 인을 갖는 냉음극 형광 또는 다른 광원이 이용되면, 반사율이 인의 일차 방출띠의 대역폭과 정합하도록 제어되어야 한다. 높은 반사율은 더 순수한 스펙트럼 색을 만드는 좁은 대역폭을 제공하고, 따라서 디스플레이 응용을 위한 더 넓은 색역을 제공할 뿐만 아니라 더 어두운 암화소를 생성한다. 또, 좁은 대역폭도 디스플레이 응용에서 더 어두운 암화소를 제공한다. 레이저 광이 광원 (26)으로 이용되는 경우, 코팅 (42) 및 (43)의 반사율은 99% 초과의 반사율을 제공하는 광원의 특정 파장과 정합되어서 레이저 광원에 필적하는 대역폭을 통과시킬 뿐만 아니라 레이저 광의 여과를 제공할 수 있다. 분광분석 응용에서는, 양호한 해상도를 위해 좁은 분광분석 대역폭을 제공하기 위해 반사율이 99%를 초과하도록 할 수 있는 실시태양이 제공될 수 있다고 믿어진다.
코팅이 제공되는 경우에는 코팅 (42) 및 (43) 각각에 또는 코팅이 제공되지 않는 경우에는 기판 (32) 및 (34)에 상응하는 전극이 배치된다. 선택적으로 패터닝될 수 있는 각 전극이 제어기 (24)에 연결된다. 특정 전압 인가를 제공하기 위해 전극이 전자 성분과 관련된다는 것을 추가로 인식할 것이다. 특히, 활성 매트릭스의 공통 전극 (44)는 기판 (34)와 관련되고, 활성 매트릭스의 활성 전극 (46)은 기판 (32)와 관련되고, 여기서는 코팅이 전극과 기판 사이에 배치된다. 그러나, 전극 (44) 및 (46)은 특정 응용에 의해 요구되는 대로 기판 상에서 위치가 바 뀔 수 있다는 점을 인식할 것이다. 게다가, 각 전극 (44) 및 (46)은 요구된다면 기판 사이의 전기 단락 방지 및 중합체 필름의 화학 결합을 위한 반응 부위 제공을 위해 Al2O3 또는 SiO2 같은 절연층으로 추가로 덮일 수 있다는 것을 인식할 것이다. 전극 (44) 및 (46)은 반투명 금속 산화물, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다. 또, 금속 산화물은 산화주석, 산화아연, 인듐 아연 산화물 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 별법으로, 전극은 금, 은, 백금, 알루미늄 또는 이들의 합금 같은 금속을 포함할 수 있다. 이들 금속 전극은 반사도 및/또는 중합체 필름(이하에서 논의될 것임) 또는 절연 필름에의 결합을 증진하기 위해 하나 이상의 유전 물질로 코팅될 수 있다. 금속 전극이 이용되는 경우, 그들은 또한 필터 (22)에 반사 코팅을 포함할 수 있고, 이렇게 함으로써 유전 고반사 코팅 (42) 및 (43)를 제거할 수 있다. 금속 전극은 동등한 전기장에 대해 더 낮은 전압을 허용할 수 있다. 금속 전극의 반사율은 전극의 두께를 조절함으로써 선택될 수 있다. 별법으로, 유전 및 금속 전극의 조합이 이용될 수 있다. 일부 실시태양에서는, ITO가 그것이 부착되거나 또는 관련된 기판과 정합되는 굴절률 정합 인듐 주석 산화물(IMITO) 전극이 이용될 수 있다.
부호 (48)로 일반적으로 지정된 가변 두께 중합체 필름이 하나 이상의 전극에 배치되거나 또는 관련된다. 대부분의 실시태양에서, 가변 두께 중합체 필름 또는 필름들은 활성 전극 (46) 상에 위치한다. 필름 (48)은 전극 (44) 및 (46)에 걸쳐 인가되는 전압에 따라서 두께가 변한다. 따라서, 필름 (48)의 두께가 감소함에 따라, 필름과 그에 대향하는 공통 전극 (44) 사이의 가변 공간 (49)의 두께가 증가한다. 마찬가지로, 필름 (48)의 두께가 증가함에 따라, 필름 (48)과 전극 (44) 사이의 가변 공간 (49)가 감소한다. 이렇기 때문에, 필름 및 관련 간격의 두께 변화가 다음과 같이 전극 사이의 광로 길이를 변화시킨다:
여기서, ng는 공기의 굴절률이고, dg는 가변 공간 또는 공기 간격의 두께이고, np는 두께 dp에서의 필름 (48)의 굴절률이다. 필름 (48)의 굴절률은 두께 변화에 따라 약간 변할 수 있다. 사실상, 필름의 굴절률은 △n/△τ(여기서, △τ은 필름이 인가된 전기장에 의해 변형될 때 필름에 가해지는 응력임)에 따라서 두께 변화에 따라 약간 변할 것이다. 따라서, ∑nd가 광원 파장의 정수배인 경우에, 광의 파장이 통과될 것이다. 통과된 띠의 대역폭은 고반사 코팅 (42) 및 (43)의 반사율에 의해 또는 코팅이 필터 (22)에 어떻게 구성되어 있는지에 의해 추가로 결정될 것이다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 필름 (48)은 전기장이 인가되지 않을 때는 비활성화 상태 (50)로, 전기장이 인가될 때는 활성화 상태로 제공될 수 있다. 활성화 상태는 필름 (48)이 압축되거나 또는 연신되게 한다. 필름이 압축되느냐 아니면 늘어나느냐(또한 연신된다고도 말함)는 필름의 특성과 관계있는 어떠한 갯수의 인자에 의존한다. 사실상, 필름 (48)은 연신된 활성화 상태 (52) 및 압축된 활성화 상태 (53)을 가질 수 있다.
위에서 논의한 바와 같이, 개질된 입력 광 (28')은 광이 통과되는 시점에서 필터의 광로 길이의 정수배인 파장 λ을 갖는다. 주어진 시점에서 정수배가 아닌 광은 반사된다. 통과된 파장 λ는 수학식 1(여기서, ∑nd는 반사 표면 (42)와 (43) 사이의 층들의 광로 길이의 합이고, m은 ≥1의 정수임)에 의해 결정된다. 광로 길이 ∑nd는 필름 (48)의 두께 변화에 따라 변한다. 필름의 두께 변화는 제어기 (24)에 의해 제어되는 전극 사이에 인가된 전기장에 의해 결정된다. 따라서, 필름 (48)에 걸쳐 전압이 인가될 때, 필름이 압축되게 할 수 있어서 이격된 기판 사이의 공간 (49)를 증가시킨다. 이렇기 때문에, 광로 길이는 광원으로부터 하나의 색을 통과할 수 있고, 반면 변화된 광로 길이는 광원으로부터 다른 색을 통과시킬 수 있다. 사실상, 다른 한 전압에서, 광로 길이는 광원에 있지 않은 대역폭에 대해 보강간섭을 발생할 수 있고, 따라서 암화소를 생성할 수 있다. 이렇기 때문에, 단색 광원의 경우에는, 필터가 광원으로부터의 광을 통과시키거나 또는 통과시키지 않는 변조기로서 작용할 수 있다. 광로 길이는 단색 광원과 상쇄간섭하거나 또는 보강간섭하여 0 또는 1이라는 디지털 비트를 생성하도록 구성되거나 또는 크기를 가질 수 있다. 다시 말해서, 필름 (48)의 제어는 암화소 또는 백화소를 생성할 수 있다.
스페이서 및 기판의 구성에 의존해서, 반사 표면들 사이의 간격 (36)의 총 거리는 1 ㎛ 미만 내지 10 ㎛ 초과 및 몇몇 경우에서는 수 ㎜의 범위일 수 있다. 대부분의 실시태양에서, 총 두께는 필름 (48)의 두께를 변화시키는 데 필요한 전기장을 생성하는 데 필요한 전압을 최소화하기 위해 실용적으로 가능한 한 작아야 하 는 것으로 믿어진다. 작은 총 두께는 소비 전력을 최소화할 뿐 아니라 필터의 반응 시간을 감소시킬 것이다. 또, 낮은 전압은 활성 매트릭스의 성분들이 작도록 하여, 디스플레이의 암영역 또는 비활성 영역을 감소시킬 것이다. 작은 총 두께는 모드(수학식 1에서 정수 m) 간의 겹침을 최소화할 것이다. 광대역 응용에서, 최적 총 두께는 2 ㎛ 미만이다. 다른 실시태양에서 논의하는 바와 같이, 필름 (48)을 전극 상에 선택적으로 위치시켜서 요망되는 광 출력을 제공하도록 필요한 대로 패턴 코팅할 수 있다.
일반적으로, 필름의 중합체는 전극 표면에 화학적으로 결합되는 연성 고체이다. 즉, 중합체는 낮은 탄성률 및 낮은 탄젠트 델타(여기서, 탄젠트 델타는 손실 탄성률/저장 탄성률과 같음)를 가져야 한다. 이하에서 기술되는 바와 같이 전극에 대한 중합체의 화학 결합은 중합체가 전극 및 기판에 대해서 유동하거나 또는 크리핑(creeping)하는 것을 방지할 것으로 믿어진다. 또, 본원에서 논의되는 다른 속성과 함께 전극에 대한 필름의 화학 결합은 현행 기술에 존재하지 않는 작동상의 특징을 제공할 것으로 믿어진다. 하나 이상의 실시태양에서, 중합체의 탄성률은 약 40,000 파스칼 미만이다. 이들 실시태양 또는 다른 실시태양에서, 탄젠트 델타는 약 0.15 미만이다. 한 실시태양에서, 탄젠트 델타는 약 0.05 미만이다. 낮은 탄젠트 델타를 갖는 중합체는 낮은 내부 마찰을 가지고, 전극에 걸쳐 인가되고 제거되는 전압 때문에 반복적으로 응력을 받을 때 발생하는 열을 최소화한다. 필름 (48)의 중합체의 탄성률은 필름을 연신 또는 압축하는 데 중간 전압이 필요하도록 충분히 낮아야 한다. 전극 표면의 평면에 중합체의 화학 결합은 z 방향에서의 반 응을 증가시킨다. 또, 전극 표면에 중합체 필름의 화학 결합은 수직 상태로 유지될 때 중합체 필름의 처짐을 방지한다. 얇은 중합체 필름은 벌크 중합체보다 상당히 낮은 탄성률을 갖는 것으로 알려져 있다. 대부분의 실시태양에서, 중합체 필름은 필름의 탄성률을 최소화하기 위해 가능한 한 작은 두께로 코팅되어야 한다. 상기한 바와 같이, 5 ㎛ 미만, 심지어는 1 ㎛ 미만의 두께를 이용하는 실시태양은 광대역 가시 응용에 매우 적합하다. 대부분의 경우, 유일한 결합은 전극 표면에 대한 개별 화학 사슬의 결합이다. 몇몇 경우, 중합체 분자 사이에 약한 가교가 있을 수 있다. 그러나, 탄성률은 필름을 늘이거나 또는 압축하는 데 큰 전압이 필요할 정도로 너무 크지 않아야 한다. 그러나, 필름이 연신 또는 압축될 때, 압축 에너지는 탄성 에너지로 저장되어, 전기장이 제거 또는 해제될 때 중합체 물질이 그의 원래 두께로 회복하는 것을 돕는다.
이상적으로는, 필름이 약 50%, 더 이상적으로는 30%의 최대 압축을 겪어야 한다. 전극에 의해 인가되는 전압은 필름이 영구압축변형을 나타내지 못하게 하기 위해 필름을 수 회의 주기마다 연신시키도록 주기적으로 역전되어야 한다. 다시 말해서, 필름에 한 극성의 전압 인가는 필름이 압축하게 하고, 반대 극성을 갖는 전압 인가는 필름이 늘어나게 한다. 필름의 최대 연신은 최대 30%, 또는 더 이상적으로는 약 20%로서 압축보다 작아야 한다. 필터의 총 두께 및 필름 (48)의 정지 두께는 필름 두께의 최저 변화가 관심 파장의 모드에 대해 보강간섭을 일으키도록 선택될 수 있다.
하나 이상의 실시태양에서, 가변 두께 중합체 필름(중합체 필름) (48)은 낮 은 유리 전이 온도, 낮은 탄성률, 낮은 탄젠트 델타, 높은 화학 포화도 및 충분한 광 안정성을 갖는 엘라스토머성 중합체를 포함한다. 한 실시태양에서, 필름은 아크릴, 폴리우레탄, 포화 고무, 예를 들어 폴리이소부틸렌, 또는 폴리실록산 중합체, 또는 이들의 공중합체 또는 삼원공중합체를 포함한다. 다른 엘라스토머도 가능하다. 일부 실시태양에서, 필름은 전기장에 대해 반응하도록 개질된 중합체를 포함한다. 한 실시태양에서, 필름은 폴리실록산을 포함한다.
하나 이상의 실시태양에서, 폴리실록산 중합체는 선형 폴리실록산을 포함한다. 선형 폴리디메틸실록산 분자는 중합체 사슬의 Si-O 결합 둘레에서 거의 0에 가까운 결합 회전 에너지를 가지고, 이 때문에 중합체는 매우 유연성이 있게 된다. 폴리디메틸실록산 중합체는 120 ℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는다. 낮은 백분율의 페닐을 함유하는 선형 폴리실록산 중합체는 낮은 결정도를 가지고 훨씬 더 많은 유연성을 부여한다.
선형 폴리실록산은 높은 늘임률 및 압축률을 갖는다. 선형 폴리실록산은 낮은 탄성률 및 낮은 탄젠트 델타를 갖는다. 폴리실록산은 높은 반사 및 광택을 가지고, 낮은 광산란 및 낮은 광 흡수를 나타낸다. 폴리실록산은 열 및 높은 광 유속에 대해 안정하다. 폴리실록산은 넓은 범위의 굴절률을 가지고 낮은 복굴절률을 나타내도록 컴파운딩될 수 있다. 이 중합체는 내습성이고 기체 투과성이다. 폴리실록산은 차가운 온도에서 유연성을 유지한다.
한 실시태양에서, 선형 폴리실록산 중합체는 Si(CH3)2 기를 포함하고, 즉 각 규소 원자에 결합된 2 개의 메틸기를 갖는다. 다른 실시태양에서는, 1 개 또는 2 개의 메틸기가 규소 원자 백분율이 낮은(<15%) 다른 치환체로 대체될 수 있다. 대체 치환체의 예는 페닐기, 플루오로알킬기, 2 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬기, 및 시아노기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 치환은 굴절률, 유변학적 성질 또는 전기활성 성질을 변화시키도록 일어날 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서는, 하나 이상의 규소 원자가 게르마늄 원자로 대체될 수 있다. 작은 백분율의 메틸기를 페닐기로 치환하면 탄성률 및 유리 전이 온도를 낮출 뿐만 아니라 중합체의 굴절률을 상승시킨다.
위에서 언급한 바와 같이, 중합체 필름은 전극 사이에 형성된 전기장에 대해 반응하는 중합체를 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 폴리실록산 중합체는 전기장에 대해 충분한 반응을 나타낸다. 다른 실시태양에서는, 폴리실록산 중합체에 하나 이상의 극성 기 첨가에 의해 반응성이 증가할 수 있다. 한 실시태양에서는, 중합체가 전기장에 대해 반응하는 극성 기를 함유할 수 있거나 또는 함유하도록 개질될 수 있다. 극성 기는 이온성 기 및 비이온성 극성 기를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 하나 이상의 실시태양에서, 중합체는 펜던트 음이온을 가질 수 있다. 다른 실시태양에서, 중합체는 펜던트 양이온을 가질 수 있다. 다른 이온 형태, 예를 들어 쯔비터 이온도 가능하다. 중합체는 비이온성 극성 관능기, 및 비대칭 전하 분포를 갖는 극성 기를 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리프로필렌 옥시드, 폴리페닐렌 옥시드, 또는 폴리비닐 에테르를 포함한다.
하나 이상의 실시태양에서, 중합체 분자당 이온성 기의 평균 수는 작다. 한 실시태양에서, 이온성 기의 평균 수는 중합체 분자당 약 1.5 이하이다. 다른 실시태양에서, 이온성 기의 수는 분자당 약 1.1 미만이다. 극성 기의 수는 중합체 사슬이 전기장에서 활성이 되게 하기에 충분하여야 하지만, 중합체 필름의 광학 성질 및 유변학적 성질에 불리하게 영향을 줄 정도로 높지 않아야 한다. 비이온성 기를 함유하는 실시태양은 중합체 사슬당 1 개 초과의 비이온성 단량체를 함유할 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 중합체는 분자당 평균 약 2 내지 약 10 개의 비이온성 극성 기를 포함한다.
이온성 기는 술포네이트, 술페이트, 포스포네이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 카르복실레이트, 카르복실산, 암모늄 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 폴리실록산에 극성 기 및 이온성 기 첨가는 실리콘 계면활성제 화학 분야에 알려진 방법에 의해 달성될 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 전기장에서 중합체 필름의 거동은 중합체가 음이온성 또는 양이온성 관능기를 가지느냐에 어느 정도 의존한다. 중합체가 음이온성 관능기를 가지는 경우에는, 필름이 결합되는 전극에 양전하가 놓일 때 필름이 압축될 것이다. 필름이 결합되는 전극에 음전하가 놓일 때 필름이 늘어날 것이다. 중합체 사슬이 양이온성 관능기를 가지는 경우에는, 필름이 결합되는 전극에 음전하가 놓일 때 필름이 압축될 것이다. 필름이 결합되는 전극에 양전하가 놓일 때 필름이 늘어날 것이다. 가능한 한 최대의 변형을 얻기 위해서는, 중합체 필름이 늘어나고 압축되도록 전기장의 극성이 교대로 변해야 한다.
하나 이상의 실시태양에서, 중합체는 꽤 낮은 분자량, 즉 약 50,000 amu 미만의 선형 중합체를 주로 포함한다. 이들 실시태양 또는 다른 실시태양에서, 중합 체 필름은 약 1.5 미만의 다분산도(Mw/Mn)를 갖는 꽤 좁은 분자량 분포를 가짐을 특징으로 할 수 있다. 분자량은 분자 사슬 얽힘을 최소화하도록 충분히 낮아야 한다. 얽힘 분자량은 비희석 중합체의 분자들 사이에 얽힘이 일어나기에 충분히 큰 중합체 사슬 길이와 관련되거나 또는 그에 상응하는 분자량을 의미한다. 이 분자량은 한 중합체에 대해 log(점도) 대 log(분자량)의 그래프의 기울기로부터 실험적으로 유도될 수 있다. 한 중합체의 얽힘 분자량을 결정하기 위한 실험 기술은 문헌[W.W. Graessley, ADV. POLYM. SCI., Vol. 16, 1974]에 요약되어 있고, 당업계 숙련자에게 알려져 있다.
폴리실록산 중합체는 약 100,000 amu 이하의 액체이다. 선형 폴리실록산 중합체의 액체 성질은 중합체를 전극 표면에 적용하는 데 유리하다. 액체 중합체는 용매 없이 전극 표면에 적용된 후 화학 결합되어서 처짐이 없는 박막 연성 고체를 형성할 수 있다. 코팅 전, 액체 중합체의 유동 및 침착 성질을 개질하기 위해 중합체 사슬 상의 이온성 기를 관능기와 반응시켜서 비극성 기를 형성할 수 있다. 전극 표면에 침착 및 결합 후, 관능기는 제거될 수 있고 이온성 기는 탈리될 수 있다. 예를 들어, 침착 전에, 카르복실산 극성 기는 장쇄 알콜과 반응해서 보다 더 비극성인 에스테르를 형성할 수 있다. 침착 및 결합 후, 알콜을 온화한 산으로 가수분해하여 카르복실산을 형성할 수 있다.
다른 실시태양에서는, 폴리실록산 중합체 사슬이 저분자량 중합체, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드-이미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 에폭시 수 지 및 기타 등등에 그래프팅될 수 있다. 그래프팅의 목적은 굴절률, 유변학적 성질 및 전기활성 성질을 포함하는 광학 성질을 변경시키는 것일 수 있다. 다른 실시태양에서는, 폴리실록산 사슬이 나노 입자에 화학적 또는 물리적으로 결합될 수 있다. 나노 입자는 나노점토, 활성화된 탄산칼슘, 실리카, POSS, 표면 개질된 실리카 및 기타 등등을 포함할 수 있다. POSS(다면체 올리고머 실세스퀴옥산)은 수 나노미터의 치수를 갖는 실리케이트이다. POSS는 유기 기와 결합해서 용해도를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비닐기와 결합해서 중합체 사슬로 중합될 수 있다. M 및 D라는 표준 표시를 갖는 선형 폴리실록산은 T, Q 및 MQ라는 표준 표시를 갖는 폴리실록산 수지에 결합해서 중합체 필름의 광학 및 유변학적 성질을 개질할 수 있다.
다른 실시태양에서, 폴리실록산은 페닐 실란과 반응할 수 있다. 예는 트리페닐 실란, 디페닐 알킬 실란 및 트리페닐 비닐 실란이다. 트리페닐 실란은 중합체 사슬 상의 비닐기와 반응할 수 있다. 트리페닐 비닐 실란은 중합체 사슬 상의 히드라이드와 반응할 수 있다. 페닐 실란을 첨가하는 한가지 목적은 중합체 필름의 유리 전이 온도, 탄성률 및 탄젠트 델타에 크게 영향을 주지 않고 중합체 필름의 굴절률을 증가시키기 위한 것이다.
필름 (48)은 잉크 젯, 포토리소그래피, e-빔 리소그래피, 반응성 이온 식각, 플라즈마 코팅, 스핀-온 코팅, 압출(슬릿) 코팅에 의해 전극에 적용될 수 있다. 개별 활성 전극 상에 침착시키는 데는 잉크 젯 침착이 유리할 것이다. 이후에 기술되는 바와 같이, 연속 또는 반연속 코팅 또는 대면적, 예를 들어 공통 전극에는 압출 코팅이 유리할 것이다. 이어서, 필름은 화학 반응에 의해 전극에 화학 결합될 것이다. 따라서, 결합 전, 필름의 중합체는 이후에 기술하는 바와 같이 반응해서 전극 또는 커플링제와 화학 결합을 형성할 수 있는 반응성 기를 포함한다.
당업계 숙련자는 많은 중합체가 사슬을 갖는 중합체 분자를 포함한다는 것을 이해할 것이다. 하나 이상의 실시태양에서, 각 사슬은 제 1 말단(즉, 단부) 및 제 2 말단(즉, 단부)을 포함한다. 하나 이상의 극성 기가 중합체 사슬의 한 말단에 또는 그 가까이에 위치한다. 전극 또는 커플링제와 결합하기 전, 하나 이상의 실시태양에서는 반응성 기가 중합체 사슬의 한 단부에 또는 그 가까이에 위치하고, 다른 한 단부에 또는 그 가까이에는 극성 기가 위치한다. 다른 실시태양에서는, 반응성 기가 중합체 사슬의 중심점 가까이에 위치하고, 극성 기가 각 단부에 위치한다. 다른 실시태양에서는, 반응성 기가 중합체 사슬을 따라서 중도까지 위치하고, 중합체 사슬의 양 말단은 극성 기를 포함한다. 이들 또는 다른 실시태양에서는, 반응성 기와 극성 기 사이의 중합체 사슬의 길이가 얽힘 분자량 미만이다. 반응성 기가 중합체 사슬의 중앙에 다소 랜덤하게 위치하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 극성 기들이 서로 더 분리되도록 자유 단부에서 극성 기들을 서로 엇갈리게 할 것이다.
전극 표면은 화학적으로 개질되어 중합체 결합을 위한 반응 부위를 제공할 수 있다. 표면 처리는 식각, 산화, 플라즈마 처리 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 표면은 SiO2 같은 유전체로 코팅되어 결합 부위를 제공할 수 있다. SiO2 코팅 은 산으로 식각되어 반응 부위를 증가시킬 수 있다. 식각 후, 표면은 무수 상태가 되도록 건조되어야 한다. SiO2로 코팅하면 전극을 절연시키는 것 같은 다른 이점을 갖는다. 이것은 알루미늄 같은 금속 전극이 이용되는 경우에 특히 유리할 것이다.
중합체 상의 반응성 기는 규소 히드록시(Si-OH), 규소 히드라이드(Si-H), 규소 알콕시, 규소 클로라이드 및 기타 등등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 반응성 기는 UV 또는 e-빔 방사선을 이용한 결합을 허용하는 관능기를 포함할 수 있다.
두 중합체 필름 층이 필터 소자에 이용되는 한 실시태양에서는, 그들의 극성 이 역전되어야 한다. 활성 전극에 적용된 중합체 필름이 음이온성이면, 공통 전극에 적용되는 중합체 필름은 양이온성일 수 있다. 활성 전극에 적용된 중합체 필름이 양이온성이면, 공통 전극에 적용되는 중합체 필름은 음이온성일 수 있다. 두 중합체 필름 층이 이용되는 경우, 넓은 파장 범위에 걸쳐 광 여과를 일으키는 데 요구되는 두 필름에서의 두께 변화는 중합체 필름이 하나만 이용될 때 필요한 것보다 감소될 수 있다.
직시형 디스플레이에서처럼, 넓은 파장 범위에 걸친 광 여과가 요망될 때는, 중합체 필름의 굴절률이 가능한 한 높아야 한다. 일부 실시태양에서, 높은 굴절률은 여전히 파장 범위에 걸친 여과를 달성하면서 중합체 필름의 총 편향이 더 작도록 할 수 있다. 단색 광원을 이용한 응용에서는, 낮은 굴절률을 갖는 중합체 필름이 바람직할 수 있다. 일부 실시태양에서, 낮은 굴절률은 미묘한 상 이동을 더 잘 제어할 수 있게 하고, 총 보강간섭과 총 상쇄간섭 사이를 더 쉽게 변조할 수 있게 할 것이다. 중합체 필름의 탄젠트 델타를 상당히 증가시키는 굴절률 개질을 피하는 것이 유리하다. 중합체의 굴절률은 중합체가 결합되는 전극 또는 다른 표면과 가능한 한 많이 정합되어야 한다.
중합체 필름의 탄성률은 전기장에 의해 유발되는 응력에 따른 굴절률 변화가 너무 크지 않도록 충분히 낮아야 한다. 전극 면적이 작은 응용, 예를 들어 투사 디스플레이 광 밸브에서는, 압축될 때 중합체 필름이 팽창할 수 있다. 도 2는 전기장에 의해 압축될 때 중합체 필름이 팽창할 수 있도록 공간 (56)이 제공되는 전극 (46A) 및 (46B)를 나타낸다. 대형 직시형 디스플레이에서처럼, 필터의 면적이 두께에 비해 큰 응용에서는, 중합체 필름이 필터 (22) 내에 패턴 코팅되어, 압축될 때 중합체 필름이 팽창할 수 있는 영역을 제공할 수 있다. 도 15에서 알 수 있는 바와 같이, 영역 (252)는 중합체 필름 (48) 성분들 사이에서 팽창이 일어날 수 있게 한다. 공간 (252)의 폭은 광 파장(50 nm 내지 400 nm)보다 작아야 한다. 이 줄을 엇갈리게 함으로써 비코팅 영역의 연속 스트립을 최소화할 수 있다. 팽창 영역은 무수 조건 하에서 알킬 캡핑된 실란을 패턴 코팅함으로써 생성될 수 있다. 알킬기(메틸, 에틸 등)는 중합체 표면 상에 코팅될 때 중합체가 결합할 수 없는 전극 표면 상의 반응 부위를 캡핑한다. 또, 알킬 기반 실란은 중합체 사슬의 이온성 또는 극성 기들이 전극 표면과 아마도 비가역적으로 상호작용하는 것을 방지하는 비극성 불활성 표면을 제공한다. 중합체 또는 중합체 필름과 접촉할 수 있는 필터의 다른 영역들도 마찬가지로 캡핑될 수 있다.
한 실시태양에서는, 중합체 필름이 일련의 단계로 전극 또는 전극들에 적용될 수 있다. 제 1 준비 단계에서는, 알킬 실란 캡핑제가 도 15의 부호 (252)로 경계가 정해진 영역인 전극의 특정 영역에 코팅될 수 있다. 이들 영역은 후속 단계에서는 비반응성일 것이고, 따라서 중합체 필름을 위한 팽창 영역을 생성할 것이다. 후속 단계에서는, 전극 기판이 실란 커플링제로 코팅되고, 이것은 캡핑제가 존재하지 않는 곳에서 전극에 화학 결합된다. 제 3 단계에서는, 엘라스토머성 중합체가 적용되어 커플링제에 화학 결합된다. 엘라스토머성 중합체가 전극에 직접 결합될 수 있는 한 실시태양에서는, 커플링제가 제거될 수 있다.
제 1 준비 단계에서 사용되는 캡핑제는 반응해서 전극과 결합을 형성할 수 있는 기를 포함한다. 캡핑제는 일단 전극에 결합되면, 후에 전극에 적용되어 중합체 필름을 형성하는 중합체와 반응할 수 있는 기를 전혀 함유하지 않는다. 다시 말해서, 캡핑제는 전극 기판과 반응해서 기판의 특정 영역에 패터닝된 코팅을 형성하고, 이것은 중합체에 대해 비반응성일 것이다. 캡핑제의 예는 하기 화학식으로 나타내어지는 화합물을 포함한다:
상기 식에서, R1은 알콕시기로부터 선택되고, R2는 알킬기이고, R3 및 R4는 알콕시, 메틸, 또는 다른 알킬기로부터 독립적으로 선택되고, x는 0 내지 약 18의 정수이다. R1, R3 및 R4 셋 모두가 알콕시, 예를 들어 메톡시인 경우, 실란은 무수 조건 하에서 단층을 형성할 수 있다. 그러나, 바람직한 형태는 R3 및 R4가 메틸기이고, R1이 알콕시인 모노알콕시이다. 이 유형의 실란은 무수 침착 하에서 안정한 단량체 단층을 제공한다.
커플링제는 알콕실기, 또는 전극 기판과 반응해서 결합을 형성할 수 있는 다른 기들, 및 나중에 전극에 적용되어 중합체 필름을 형성하는 중합체와 반응해서 결합을 형성할 수 있는 관능기를 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 관능기는 비닐기이다. 한 실시태양에서, 커플링제는 하기 화학식으로 나타낼 수 있는 화합물을 포함한다.
상기 식에서, R1은 알콕시기로부터 선택되고, R2는 비닐기이고, R3 및 R4는 알콕시, 메틸, 또는 다른 알킬기로부터 독립적으로 선택되고, x는 0 내지 약 10의 정수이다. 실란 캡핑제 및 실란 커플링제 둘 모두가 무수 조건 하에서 가장 잘 적용되어 단층을 형성한다. R1, R3 및 R4 셋 모두가 알콕시, 예를 들어 메톡시인 경우, 실란은 무수 조건 하에서 단층을 형성할 수 있다. 그러나, 바람직한 형태는 R3 및 R4가 메틸기이고, R1이 알콕시인 모노알콕시이다. 이 유형의 실란은 무수 침착 하에서 안정한 단량체 단층을 제공한다. 트리알콕시 실란 커플링제는 무수 조건 하에서 중합체 다층 구조를 생성한다.
상기한 바와 같이, 하나 이상의 실시태양에서, 커플링제는 알콕실기, 또는 전극 기판과 반응해서 결합을 형성할 수 있는 다른 기들, 및 나중에 전극에 적용되어 중합체 필름을 형성하는 실록산 중합체와 반응해서 결합을 형성하는 관능기를 포함한다. 반응 전, 중합체는 커플링제와 반응할 수 있는 반응성 기를 포함한다. 예를 들어, 커플링제의 R2가 비닐기인 경우, 그것은 실록산 중합체 사슬 상의 규소 히드라이드기와 반응할 수 있다. 실란 커플링제 및 실록산 중합체 상의 관능기의 다른 조합도 가능하다.
이들 결합이 형성되는 순서는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 한 실시태양에서는, 실록산 중합체가 전극에 결합된 후에 커플링제와 반응한다. 다른 한 실시태양에서는, 커플링제가 전극에 적용되어 그것과 결합되기 전에 커플링제가 중합체와 반응할 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 반응은 백금(Pt) 또는 로듐(Rh)에 의해 촉매되는 부가 경화일 수 있다. 경화는 UV 방사선에 의해 유도될 수 있고, 양이온 또는 자유 라디칼 종이 관련될 수 있다. 경화는 전자 빔(EB) 또는 반응성 이온 식각을 통해 일어날 수 있다.
다른 한 실시태양에서는, 위에서 언급한 바와 같이, 커플링제가 필요하지 않을 수 있다. 즉, 반응성 기를 포함하는 저분자량 디메틸실록산 중합체가 전극에 직접 결합될 수 있다. 이들 또는 다른 실시태양에서, 중합체는 히드록실 또는 다른 반응성 기가 관련된 축합 반응에 의해 전극에 화학 결합될 수 있다.
본 명세서의 목적상, 화학 결합이라는 용어는 또한 정전 인력 및 수소 결합을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
숙련자는 도 1 및 2에 나타낸 실시태양을 토대로 하여 많은 상이한 실시태양을 구성할 수 있음을 인식할 것이다. 이들 상이한 실시태양으로부터, 개시된 기술을 이용함으로써 많은 최종 용도 기기가 개선될 수 있다. 사실상, 적어도 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 필터의 매트릭스를 제공하도록 대향하는 기판 상에 다중의 필터를 구성할 수 있다. 한 예시적인 필터의 매트릭스는 숙련자가 인식하는 도출해낼 수 있는 어떠한 최종 용도를 위해서도 구성될 수 있다. 본원에서는 많은 실시태양들이 제시되지만, 그들은 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다.
다른 한 활성 매트릭스 실시태양에서는, 부호 (20A)에 의해 일반적으로 지정된 광 변조기가 도 2에 나타나 있다. 변조기 (20A)(여기서, 알파벳 접미어는 어떤 유형의 하나의 변화를 갖는 실시태양을 가리킴)는 공통 기준 전압을 제공하도록 하기 위해 어레이의 공통 전극인 전극 (44)를 포함한다. 활성 전극 (46A) 및 (46B)는 제어기 (24)에 의해 생성되는 활성 매트릭스 어드레싱 기법에 의해 제어될 수 있다. 사실상, 많은 활성 전극 (46)이 제공될 수 있고, 이들 모두 제어기 (24)에 연결된다. 공간 (56)이 각 활성 전극 (46A)와 (46B) 사이에 제공될 수 있고, 따라서 박막 트랜지스터, 어드레싱 라인, 저장 커패시터 및 기타 등등이 그와 관련될 수 있음이 추가로 인식될 것이다. 별법으로, 하나의 필터에서, 또는 어레이에 상대적으로 적은 수의 필터 소자가 사용되는 경우에, 전압이 제어기에 의해 전극에 직접 적용되는 구획화된 전압 제어가 이용될 수 있다. 일부 실시태양에서, 수동 매트릭스 제어가 이용될 수 있다.
도 3에는 부호 (20B)로 일반적으로 지정된 한 예시적인 변조기가 나타나 있고, 최종 용도 응용에서 필요한 만큼 필터 (22A) 및 (22B)의 어레이를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 어레이는 줄과 열로 된 매트릭스로 배열된 다수의 필터 (22)를 포함한다. 줄 선택 라인 (57) 및 데이터 라인 (58)의 네트워트가 제어기에 의해 적당하다고 판단되는 전압을 각 필터 (22)에 공급한다. 전형적으로 데이터 라인으로부터 입력 또는 제어 신호를 수신하는 전자부품 영역 (59)가 각 필터 (22) 또는 화소를 둘러싼다. 영역 (59)는 전형적으로 줄 선택 라인 및 데이터 라인으로부터 입력 또는 제어 신호를 수신한다. 또, 영역 (59)는 각 필터의 작동을 제어하는 추가의 전자 소자의 장소를 제공한다.
도 4는 부호 (60)으로 일반적으로 지정된 어레이에서 2 개의 필터 소자 (22A) 및 (22B)를 나타낸다. 이러한 방식으로 구성될 때, 각 필름은 그 어레이에서 화소, 또는 한정된 필터를 형성한다. 구체적으로 말하면, 활성 전극 (46A)는 필름 (48A)로 코팅되고, 간격 (49A)를 형성한다. 활성 전극 (46B)는 필름 (48B)로 코팅되고, 간격 (49B)를 형성한다. 이 실시태양에서, 전극 (46A)는 필름 (48A)에 대해 정지 두께를 갖는 정지 전압을 갖는다. 전극 (46B)가 인가된 전압을 가지고, 이것은 전극 (46B)와 공통 전극 (44) 사이에 전기장을 생성한다. 이 실시태양에서, 전기장의 인가는 필름 (48B)가 압축되게 하여, 간격 (49B)를 증가시킨다. 필터 (22A)의 광로 길이는 광원으로부터 하나의 색을 통과시킬 수 있다. 필터 (22B)의 광로 길이는 광원으로부터 다른 색을 통과시킬 수 있다. 다른 전압에서, 필터 (22B)의 광로 길이는 광원에 있지 않은 대역폭에 대해 보강간섭을 생성하여 암화소를 생성할 수 있다. 단색 광원의 경우, 필터가 변조기로서 작용할 수 있어, 광원으로부터의 광을 통과시키거나 또는 통과시키지 않을 수 있다. 필터 (22A)의 광로 길이는 단색 광원과 상쇄간섭 또는 보강간섭이 일어나서, 디지털 비트 0 및 1을 생성할 수 있다.
반사 표면 (42)와 (43) 사이의 총 거리는 1 ㎛ 미만 내지 10 ㎛ 초과 및 몇몇 경우에서는 수 ㎜의 범위일 수 있다. 총 두께는 필름 (48A) 및 (48B)의 두께를 변화시키는 데 필요한 전기장을 생성하는 데 필요한 전압을 최소화하기 위해 실용적으로 가능한 한 작아야 한다. 낮은 총 두께는 소비 전력을 최소화할 뿐만 아니라 필터의 반응 시간을 감소시킨다. 또, 낮은 전압은 활성 매트릭스 성분을 작게 하여 디스플레이에서 암영역을 감소시킨다. 낮은 총 두께는 모드(수학식 1에서 정수 m) 간의 겹침을 최소화한다. 광대역 응용에서, 최적 총 두께는 2 ㎛ 미만이다.
이제, 도 5를 참조하면, 다른 광 변조기가 부호 (70)으로 일반적으로 지정됨을 알 수 있다. 나타낸 바와 같이, 변조기 (70)은 단 하나의 필터 (22C)를 제공하지만, 다중 필터 (22C)를 갖는 어레이가 이용될 수 있다. 이 실시태양은 필름 (48)과 동일한 특성을 갖는 가변 두께 중합체 필름 (72)가 공통 전극 (44) 상에 코팅될 수 있다는 점을 제외하고는 도 1에 나타낸 변조기와 유사하고, 이전처럼 필름 (48)이 활성 전극 (46) 상에 패턴 코팅된다. 가변 두께 중합체 필름이 두 전극 상에 코팅되는 경우, 중합체 필름 층은 이하에서 논의되는 바와 같이 반대 극성을 가질 것이다. 이 실시태양은 광로 길이를 더 미세하게 제어할 수 있게 하고 잠재적 으로 반응 시간을 개선시킬 수 있다.
이제, 도 6을 참조하면, 다른 광 변조기가 일반적으로 부호 (80)으로 지정됨을 알 수 있다. 나타낸 바와 같이, 변조기 (80)은 부호 (22D) 및 (22E)로 지정된 2 개의 필터를 제공하지만, 하나의 필터 또는 필터의 어레이가 이용될 수 있다. 이 실시태양에서는, 필름 (48)과 동일한 특성을 갖는 가변 두께 중합체 필름 (82)가 공통 전극 (44)와 관련된다. 구체적으로 말하면, 도 6은 공통 전극 (44) 상의 연속층 또는 반연속층으로서 코팅된 필름 (82)를 나타낸다. 전극 (44)와 (46) 사이에 생성된 국지화된 전기장이 앞에서 논의된 방식으로 필름 (82)를 연신하거나 또는 압축한다. 전극 (46A)와 (46B) 사이의 공간 (56)이 필름 (82)가 전극 사이에서 두께 변이가 일어나도록 하는 영역을 제공한다. 다시 말해서, 전압이 공통 전극 (44)와 활성 전극 (46A)에 걸쳐 인가되지만 전극 (44)와 전극 (46B)에 걸쳐 인가되지는 않을 때, 필름 (82)에 각도 변이가 형성된다. 이렇기 때문에, 필름 (82)가 필름 (48A)에 대해서 병치하는 연신된 활성화 상태로 나타나 있고, 필름 (48B)에 대해서 병치하는 비활성화 상태로 나타나 있다. 그렇지 않으면 광로 길이의 바람직하지 않은 변화를 제공할 수도 있는, 필름이 팽창한 곳으로부터 필름이 팽창하지 않은 곳으로의 이러한 변이가 간격 (56)에 비추어서 감소된다.
도 7에 나타낸 다른 실시태양에서는, 광변조기가 부호 (90)으로 지정된다. 이 실시태양에서는, 변조기 (90)이 부호 (22F) 및 (22G)로 지정된 2 개의 필터를 제공한다. 이 변화형에서는, 기판의 전체 표면에 고반사 코팅을 적용하는 대신, HR 코팅 (42A) 및 (42B)가 상응하는 전극 (46A) 및 (46B)에 직접 코팅된다. 다시 말해서, 앞에서 논의된 다른 성분들 이외에 필터 (22F)는 코팅 (42A), 전극 (46A) 및 필름 (48A)를 포함하고; 필터 (22G)는 코팅 (42B), 전극 (46B) 및 필름 (48B)를 포함한다. 물론, 변조기 내의 전극, 반사 코팅 및 중합체 필름 층의 다른 조합도 가능하다.
이제, 도 8을 참조하면, 직시형 광 변조기가 부호 (120)으로 일반적으로 지정됨을 알 수 있다. 이 실시태양에서는, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 및 휴대용 기기 같은 직시형 디스플레이의 경우에 전형적인 것처럼 변조기가 측면 발광 또는 후면 발광될 수 있다. 광원 (102)는 냉음극 형광, 열음극 형광, 크세논 평편 램프 또는 다른 백색 광원일 수 있다. 최적의 광원은 기본색인 빨간색, 파란색 및 녹색을 포함하는 3 가지 이상의 색을 갖는 복수의 LED이다. 다른 색이 선택될 수도 있다. 디스플레이의 색역을 증가시키기 위해 3 가지 기본색의 색역 밖의 다른 색, 예를 들어 바이올렛, 진홍색 또는 오렌지색이 첨가될 수 있다. 또, 기본색의 색역 안에 있는 색들도 첨가될 수 있다. LED는 꽤 좁은 대역폭을 가져야 하고, 특히 3 가지 초과의 색이 이용되는 경우에는 바람직하게는 20 nm 내지 60 nm의 대역폭을 가져야 한다. 필터 (22A) 및 (22B)가 스펙트럼의 어두운 대역폭에서 보강간섭을 일으켜서 암화소를 생성하게 하기 위해서는 총 스펙트럼에 어두운 영역들이 있어야 한다.
광원 (102)에 의해 발생하는 광 (104)는 확산기 (106) 및 임의의 필터 (108)을 통해 통과한다. 확산기 (106)은 광의 색을 혼합해서 필터(들) (22)에 걸쳐 광의 균일한 분포를 생성한다. 확산기 (106)은 중합체 필름, 홀로그래픽, 또는 흔히 사용되는 다른 어떠한 확산기도 될 수 있다. 임의의 필터는 가시광으로부터 원하 지 않은 파장, 예를 들어 UV 및 IR을 제거할 수 있다. 또, 그것은 광원 (102)의 출력 스펙트럼을 소거할 수 있다. 특히, 필터 (108)은 기본색 대역폭 사이의 스펙트럼의 영역을 소거할 수 있다. 암화소가 생성될 수 있는 특정 파장, 예를 들어 660 nm에서 예리한 컷오프를 공급할 수 있다. 이것은 변조기 (120)의 대비를 증가시키는 것을 도울 것이다.
필터 (22H) 및 (22I)가 간섭 필터로서 구성되기 때문에, 그것은 관찰대가 셀로부터 탈커플링되는 것을 요구한다. 그렇지 않으면, 광로 길이가 관찰대의 각도에 따라 변할 것이다. 이것은 도 8의 기판 (34)의 외표면 상에 놓인 하나 이상의 확산 필름 (109)로 달성될 수 있다. 확산 필름은 표준 홀로그래픽 필름, 미세복제된 필름 및 다른 확산 필름 중 어느 것이라도 될 수 있다. 별법으로, 유리 (34)의 외표면을 그라인딩하여 확산을 생성할 수 있다. 시야각이 중요하지 않은 저가 디스플레이에서는 확산기를 이용하지 않을 수 있다. 확산 필름의 다른 이점은 무광택 외관을 제공하고 화소를 갖는 반사층으로부터 거울 반사를 감소시킨다는 점이다. 별법으로, 기판 (34)는 광섬유 페이스플레이트의 형태일 수 있다.
필터 (22H) 및 (22I)가 간섭 필터로 구성되기 때문에, 그것은 꽤 좁은 범위의 입력 각도를 요구한다. 광 방향 지정(light direction) 필름 (110)이 개질된 광 (104')이 변조기의 필터 (22)에 들어가기 전에 그것을 좁은 범위의 각도로 나아가게 한다. 광 방향 지정 필름은 하나 이상의 3M BEF, IDF, TRAF 필름 뿐만 아니라 홀로그래픽 필름을 포함할 수 있다. 별법으로, 후면 광섬유 페이스플레이트 (122)가 도 8의 반사방지층을 대신할 수 있다. 광섬유 페이스플레이트 (122)는 후 광을 좁은 원추 모양으로 나아가게 한다. 조준된 후광도 또한 사용될 수 있다.
앞에서 논의한 바와 같이, 광 (104')은 어레이의 필터 소자에 들어간다. 각 필터 소자를 빠져나가는 광 (114)는 특정 시점에서 각 필터에 대해 설정된 광로 길이에 따라 착색된다. 각 필터 소자의 광로 길이는 광원 (102)의 3 개 이상의 파장 중 하나를 통과시키도록 전자적으로 설정된다. 각 필터 소자의 광로 길이는 상응하는 필름 (48)의 두께에 의해 결정되고, 이것은 활성 전극 (46)과 공통 전극 (44) 사이에 형성된 국지화된 전기장에 의해 제어된다. 각 필터 소자의 광로 길이는 주어진 시점에서 광원 (102)의 색 중 하나를 통과시키도록 전압에 의해 설정된다. 통과되지 않은 광은 반사된다. 예를 들어, 광원 (102)가 RGB LED로 이루어지고 필터의 광로 길이가 파란색을 투과시키도록 설정되면, 필터는 빨간색 및 녹색을 반사할 것이다. 필터의 광로 길이가 녹색을 투과시키도록 설정되면, 필터는 파란색 및 빨간색을 반사할 것이다. 필터의 광로 길이가 빨간색을 투과하도록 설정되면, 필터는 녹색 및 파란색을 반사할 것이다. 반사된 광은 다시 광 방향 지정 필름 (110)을 통해 다시 확산기 (106)으로 통과하고, 여기서 광은 특정 파장을 통과시키도록 튜닝된 필터와 만날 때까지 필터의 어레이로 다시 반사된다. 광은 그것이 사용될 때까지 재순환된다.
광원 (102)의 스펙트럼에 있지 않은 파장을 통과시키도록 필터 (22)의 광로 길이를 튜닝함으로써 암화소가 생성된다. 예를 들어, 광원 (102)가 RGB LED인 경우, 암화소의 파장은 그 파장이 색의 기저 파장 밖의 소거 영역에 있기만 한다면, 그 파장은 빨간색과 녹색 또는 녹색과 파란색 대역폭 사이에서 설정될 수 있다. 더 넓은 광대역 광원이 이용되면, 암화소가 광원의 대역폭 초과 또는 미만, 예를 들어 400 nm 초과 또는 700 nm 미만의 파장에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 필터 (108)은 스펙트럼을 660 nm 미만에서 컷오프할 수 있고, 암화소가 700 nm에서 설정될 수 있다. 또, 필터 (108)은 스펙트럼을 소거할 수 있고, 예를 들어 빨간색과 녹색 사이, 또는 녹색과 파란색 사이에 암화소 기저선을 제공할 수 있다. 광원으로서 여기된 인을 이용하는 냉음극 형광 또는 다른 광원이 이용되는 경우, 필터 (108)은 대역폭에서 일차 방출띠 밖의 영역을 소거할 수 있다.
광원의 기본색을 통해서 각 필터 (22)를 신속하게 순환시킴으로써 색 팔레트를 생성할 수 있다. 관찰자는 시간 평균 색을 볼 수 있다. 화소 색 순환에 암화소 파장을 포함시키면 표시된 색의 대비를 제어할 수 있다. 각 화소는 시간 평균 단색으로 보일 것이다. 색은 필터 타이밍의 미묘한 변화에 의해 하나의 색에서 다른 색으로 원만하게 변할 수 있다. 백색광은 보색, 즉 빨간색과 녹색 또는 파란색과 노란색 사이를 순환함으로써, 또는 빨간색, 파란색 및 녹색 사이를 동일 기간으로 순환함으로써 생성될 수 있다. 회색은 다양한 검정색 기간을 이용하고 빨간색, 파란색 및 녹색의 동등한 부분을 통해 순환함으로써 생성될 수 있다.
각 화소의 전자부품을 2/3 감소시킬 수 있기 때문에 하위화소를 제거함으로써 고해상도 및 더 나은 화질을 달성할 수 있는 것으로 믿어진다. 화소는 각 화소에 더 넓은 개구 및 더 적은 어두운 매트릭스가 있는 정사각형 모양을 취할 수 있고, LCD 및 플라즈마 디스플레이에 전형적인 스크린 도어 효과가 감소되고 따라서 화질이 개선된다.
필터 어레이는 순수 스펙트럼 색을 생성하기 때문에, 디스플레이의 색역은 꽤 불포화된 흡수 필터에 의지하는 전형적인 LCD보다 더 크다. 이것은 더 높은 광 세기 수준에서 색의 워시아웃을 초래한다. 사람 눈은 상이한 색에 대해 반응이 변한다. 눈은 빨간색 및 파란색보다 황색 및 녹색에 대해서 훨씬 더 민감하다. 눈은 파란색에 대한 민감도가 가장 적다. 빨간색, 녹색 및 파란색 하위화소를 표준 스트라이프 형태로 갖는 표준 LCD 스크린은 이러한 지각력 차이를 쉽게 보충하거나 또는 이용할 수 없다.
당업계 숙련자는 많은 변화형을 제작할 수 있음을 인식할 것이다. 하나의 화소는 2 개의 하위화소로 이루어질 수 있고, 여기서 1 개의 하위화소는 빨간색, 녹색 및 검정색 사이에서 변하고, 한편 다른 1 개의 하위화소는 노란색, 파란색 및 검정색 사이에서 변한다. 별법으로, 3 개의 하위화소가 이용될 수 있고, 표준 디스플레이에서처럼, 제 1 화소는 빨간색과 검정색 사이에서 변하고, 제 2 화소는 녹색과 검정색 사이에서 변하고, 제 3 화소는 파란색과 검정색 사이에서 변한다. 필터의 어레이는 LCD 매트릭스와 평행하게 이용될 수 있고, 이 LCD 매트릭스는 광 처리량을 변화시키고, 개시된 어레이는 단순히 색 필터로 작용한다. 필터 어레이는 전계 연속성 펄스 후광과 함께 이용될 수 있다.
상기한 필터는 많은 상이한 응용에 이용될 수 있고, 이들 중 일부가 본원에 기술되어 있다. 한 실시태양에서, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 카메라 시스템이 일반적으로 부호 (130)으로 지정된다. 카메라, 또는 다른 광학 화상화 장비는 관찰된 광을 렌즈 시스템 (132)를 통해서 통과시킨다. 렌즈 시스템의 렌즈를 통해 통과한 후, 광은 부호 (134)로 지정된 필터 어레이를 통해 투사되고, 여기서 어레이는 어떠한 갯수의 화소도 가지는 상기한 어떠한 필터도 갖는 광 변조기를 포함한다. 광은 변조기의 어레이를 통해 부호 (136)으로 지정된 광 기록 매트릭스, 예를 들어 CCD 또는 CMOS 상으로 투과된다. 카메라는 정지 화상 또는 동화상 비디오를 기록할 수 있다. 어레이 (134)는 현재 사용 중인 흡수 필터보다 더 넓은 색역을 모은다. CCD 또는 CMOS는 본질적으로 단색일 수 있고, 색 여과는 사진 기기의 필요에 따라서 선택될 수 있다.
어레이의 필터 (22)는 일련의 색을 통해 순환한다. 어레이는 예를 들어 빨간색, 파란색 및 녹색을 통해 순환할 수 있다. 예를 들어, 변조기 (20B)와 관련될 수 있는 CCD 또는 CMOS 어레이가 빨간색 또는 파란색에 대해 덜 민감하면, 녹색보다는 이들 파장으로부터 더 많은 광을 모으도록 필터를 프로그래밍할 수 있다. 변조기 (20B)의 매트릭스 어레이가 선택될 수 있거나, 또는 한 조의 화소가 빨간색 및 녹색을 모으고 다른 조의 화소가 파란색과 노란색을 모을 수 있다.
다른 응용에서, 도 10에 나타낸 필터 (22) 또는 도 11에 나타낸 어레이 (134)가 광섬유 입력기에 커플링될 수 있음을 인식할 것이다. 도 10에서는, 하나의 광섬유 입력기 (150)이 본원에 기술된 어떠한 필터의 형태라도 될 수 있는 필터 (22)에 입력 광을 제공할 수 있고, 이어서 하나의 광섬유 출력기 (152)에 커플링되는 출력 광을 발생한다. 마찬가지로, 도 11에 나타낸 것과 유사한 방식으로, 다중 광섬유 입력기 (150A-D)가 또한 상응하는 광섬유 출력기 (152A-D)와 관련된 어떠한 실시태양의 필터 (22)도 갖는 어레이 (134)와 관련된다. 하나의 필터 또는 필터의 어레이와 함께 광섬유 입력기 및 출력기의 사용은 상대적으로 저렴한 구성을 이용하여 신속한 스위칭을 가능하게 한다. 기술된 실시태양들은 파장 분할 다중화(WDM) 및 데이터 버스 응용에서 튜닝가능한 필터 및 광 변조기로 이용될 수 있다.
필터 또는 필터 어레이의 광로 길이를 변화시킴으로써, 넓은 파장 범위에 걸쳐서 광학 튜닝을 얻을 수 있다. 이들 실시태양은 다중화된 광학 신호의 특정 파장으로의 튜닝을 가능하게 한다. 단색 광원으로부터의 광은 디지털 데이터 전송을 위해 일련의 0 및 1로 변조될 수 있다.
위에서 기술한 실시태양은 밝은 띠가 어두운 배경에 나타나는 투과 모드이다. 그러나, 기술된 필터는 반사 모드로도 이용될 수 있음을 인식할 것이다. 도 12는 반사 형태로 이용되는 2 개의 필터 (22J) 및 (22K)를 나타낸다. 필터는 단일 유닛일 수 있거나, 또는 더 바람직하게는, 어레이의 한 소자일 수 있다. 어레이는 1 차원 또는 2 차원일 수 있다.
도 12에 나타낸 형태는 부호 (200)으로 일반적으로 지정된 반사 변조기이다. 변조기 (200)은 도 1 및 2에 나타낸 투과 변조기와 유사한 방식으로 구성되지만; 투과 모드 대신 반사 모드인 변조기를 제공하기 위해 전체 구조에 몇 가지 변화가 제공된다. 변조기 (200)은 상기 실시태양에서처럼 제어기 (24)에 의해 제어된다. 변조기에 대한 의미 있는 변화는 광원을 향하는 기판 (34) 상에 반사방지 코팅 (202)를 사용하는 것이다. 반사 방지 코팅 (202)는 반사방지층 (40)에 대해 이미 논의한 물질로 제작된다. 이 구조와 이전의 실시태양들 사이의 또 다른 차이점은 반사방지 코팅을 갖는 기판 (34)에 마주보는 기판 (32)에 흡수층 (204)를 사용한다는 것이다. 각 가변 두께 중합체 필름 (48)과 관련된 전자부품들이 밀접하게 근접할 수 있지만, 적당한 전자부품을 이용하여 전극에 걸쳐 전압의 활성화 및 비활성화를 제어하기 위해 제어 전자부품 (214)가 흡수층 (204)에 탑재될 수 있다는 것도 인식할 것이다.
광원 (206)은 광대역, 다중 불연속, 또는 광대역 또는 협대역 단색성일 수 있다. 광원 (206)은 가시광, NIR, IR 또는 UV일 수 있다. 광원은 표준 금속 할라이드 또는 수은 아크일 수 있거나, 또는 더 바람직하게는, 꽤 좁은 대역폭을 갖는 3 가지 이상의 색의 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 단색 광원은 LED 또는 레이저를 포함할 수 있다. 광대역 UV/가시 광원 또는 IR 광원은 분광분석 응용에 이용될 수 있다.
광원 (206)은 변조기에 대해 0°내지 90°의 각도로 배향되거나, 또는 다른 실시태양에서는 10°내지 60°의 각도로 배향될 수 있다. 광학 시스템 (210)은 광원 (206)이 발생하는 입력 광 (208)을 조준한다. 또, 광학 시스템은 예를 들어 가시 파장으로부터 원하지 않는 파장 UV 및 IR을 여과해서 거를 수 있다. 색 분리 거울도 광학 시스템 (210)의 부분으로 이용될 수 있다. 또, 광학 시스템 (210)은 암화소가 형성될 수 있는 파장을 여과할 수 있다. 입력 광 (208')은 필터 (22J) 및 (22K)에 들어간다. 광원 (206)은 필터 (22)의 광로 길이가 주어진 시점에서 파장의 정수배가 되도록 하는 파장 λ를 갖는 입력 광 (208)을 발생한다. 반사되는 광은 하기 수학식 3에 의해 결정된다:
상기 식에서, ∑nd는 반사 표면 (42)와 (43) 사이의 광로 길이의 합이고, m은 ≥1의 정수이고, θ는 수직 광 (208')이 필터 (22)를 치는 각도이고, ∑nd는 중합체 필름 (48)의 두께 변화에 따라 변한다. 중합체 필름 (48)의 두께 변화는 전극 (44)와 (46) 사이에 형성된 국지화된 전기장에 의해 결정된다. 전극 (44)와 (46) 사이의 전압은 마이크로프로세서 제어 시스템 (24)에 의해 제어된다. 반사되지 않는 광은 필터(들)에 의해 흡수된다.
개질된 광 (208')은 필터 (22)에 들어간다. 상기한 바와 같이, 필터(들)는 광학적으로 투명한 기판 (32) 및 (34) 상에 구조적으로 형성된다. 기판 (32)는 또한 실리카, 규소, 또는 다른 반반사 기판을 포함할 수 있다. 기판 (32)는 유전 고반사 코팅 (42)로 코팅된다. 고반사 코팅은 고굴절률 필름 및 저굴절률 필름이 교대로 쌓인 스택을 포함할 수 있다. 코팅 (42)는 또한 유전 HR 필름과 반사 및 흡수 금속 필름의 조합을 포함할 수 있다. 금속 필름은 알루미늄, 은, 금, 백금, 또는 다른 적당한 반사 금속을 포함할 수 있다. 별법으로, 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 특정 화소와 관련된 HR 코팅이 활성 전극 (46) 상에 코팅될 수 있다.
기판 (32)는 거기에 결합된 흡수층 (204)를 가질 수 있다. 흡수층은 기판 (32)를 통해서 투과되는 광을 흡수할 것이다. 흡수층 (204)는 투과된 광이 침투하는 영역에서 연속적으로 결합될 수 있거나 또는 패턴으로 결합될 수 있고, 이것은 화소 위치 및 광원 (206)의 각도에 의존한다. 또, 기판 (32)는 어레이의 소자 사 이의 공간 (56)에 전자부품을 놓는 것에 대한 대안으로서 트랜지스터, 저장 커패시터 및 다른 전자부품을 함유할 수 있는 부착된 제어 영역 (214)를 가질 수 있다. 공간 (56) 대신에 제어 영역 (214)에 전자부품을 놓는 것은 어레이의 필름 (48) 성분들이 함께 가까이 놓일 수 있게 한다. 전극(들)과 직렬로 작동하는 각 제어 영역 (214)가 제어기 (24)에 연결된다.
기판 (34)는 반사방지 필름 (202)로 코팅된다. 반사방지 필름 (202)는 광대역 광원의 파장 범위에 걸쳐 최적화될 수 있다. 단색 응용에서, 그것은 광원의 특정 파장에 대해 최적화될 수 있다. 다중의 분리된 색을 갖는 광원을 이용한 응용에서는, AR 코팅이 개별 파장에 대해 최적화될 수 있다. 기판 (34)의 반대면은 고반사 유전 코팅 (43)으로 코팅된다. 유전 코팅은 고굴절률 필름 및 저굴절률 필름이 교대로 놓인 층을 포함한다. 별법으로, 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, HR 코팅 (42)는 활성 전극 (46) 상에 코팅될 수 있다. 이렇기 때문에, 변조기 (200')은 필터 (22L) 및 (22M)을 이용한다.
투사 응용의 경우, HR 코팅 (42) 및 (43)의 반사율(R = r2, 여기서, r은 코팅의 반사도임)이 75% 초과이어야 하거나, 또는 다른 실시태양에서는, 95% 초과이어야 한다. 여과된 광이 필터의 상부로부터 더 쉽게 밖으로 나갈 수 있게 하기 위해서 HR 코팅 (42)의 반사율이 HR 코팅 (43)보다 약간 작도록 할 수 있다. 어느 경우이든, 상기한 바와 같이, ∑nd가 광원 파장의 정수배이면, 반사된 광 (220)이 렌즈 시스템 (230)을 통해 나아갈 것이다. 반사된 광의 대역폭은 반사층의 반사율 에 의해 결정될 것이다. 반사 층들 또는 코팅들 사이의 총 간격은 1 ㎛ 미만 내지 10 ㎛ 초과의 범위일 수 있다. 상기한 바와 같이, 전력 소모를 감소시키고 반응 시간을 감소시키기 위해서는 필름의 총 두께를 최소화하여야 한다.
요약하면, 직시형 디스플레이는 컴퓨터 모니터 및 텔레비전, 뿐만 아니라 이동 전화기, PDA, 휴대용 게임, GPS 기기 및 많은 다른 것들의 휴대용 디스플레이를 포함한다. 개시된 기술은 LCD 및 플라즈마 같은 종래 기술에 비해 몇 가지 이점을 갖는 것으로 믿어지고, 특히 그것은 우수한 화질을 생성하고 작동에 상당히 적은 에너지를 요구하고 제조 비용이 덜 들 것으로 믿어진다.
나타낸 실시태양은 필요한 전자 부분품의 수가 절반 이상(커패시터, 박막 트랜지스터 및 데이터 드라이버 포함) 줄어들기 때문에 LCD 또는 플라즈마보다 더 낮은 제조 비용을 발생할 것이다. 추가로, 더 적은 수의 TFT 이용은 현행 TFT 기반 활성 매트릭스 LCD 디스플레이의 제조상의 문제점인 스크린의 불합격률을 더 낮춘다.
본 발명의 기술이 편광 필터 및 흡수 필터 중 많은 것들의 필요성을 제거한다는 사실로부터 에너지 절약이 달성된다. 색 흡수 필터는 광원 광의 75%를 흡수할 수 있다. 편광 필터, 예를 들어 LCD 디스플레이에 사용된 것들은 광원 광의 65%를 흡수할 수 있다. 본 발명을 이용하는 디스플레이는 높은 광 효율을 가지고, 전체 광원 광을 거의 투과시킬 것이다. 저전력 광원이 이용될 수 있고, 고전력 광원을 갖는 LCD 디스플레이와 동일한 휘도를 제공한다. 추가로, 더 밝은 디스플레이를 제공하는 더 높은 전력, 더 밝은 광원이 발열 없이 이용될 수 있다.
본 발명의 기술은 여러 이유에서 LCD 및 플라즈마에 우수한 화질을 제공한다. 첫째, 개시된 광 변조기는 더 빠른 반응 시간을 허용하고, 이것은 흐릿함이 없는 신속한 움직임으로 된다. 둘째, LCD 및 플라즈마와 달리, 본 발명의 기술은 하위화소를 필요로 하지 않고; 따라서, 디스플레이는 더 높은 해상도를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 기술은 편광 필터 및 흡수 필터의 필요성을 제거하고, 따라서 더 밝은 화상, 더 넓은 색역, 더 순수한 스펙트럼 색, 및 한 번에 3 가지 초과의 기본색을 사용할 수 있는 능력을 얻게 된다. 개시된 변조기는 전통적인 LCD 또는 플라즈마 기술에 사용되는 전자부품의 절반 미만을 필요로 하기 때문에, 본 발명의 변조기는 더 큰 디스플레이 면적을 수용할 것이고, LCD 및 플라즈마 디스플레이의 경우에 흔한 "스크린 도어" 효과를 제거할 것이다.
또, 개시된 실시태양은 현행 투사 디스플레이, 예를 들어 디지털 마이크로미러 기기 (DMD), 액정 (LCD), 및 실리콘 상층 액정(LCOS)에 비해 다수의 이점을 갖는 것으로 믿어진다. 또한, 우세한 이익은 작동에 더 적은 에너지 필요, 더 적은 제조 비용 및 개선된 화질을 포함한다.
본 발명은 편광 필터가 제거되고 흡수 필터가 제거되기 때문에 현행 기술보다 더 적은 에너지를 사용할 것이다.
필요한 전자부품 수가 절반 넘게 줄어들어서 필요한 전자부품 수가 감소하기 때문에 본 발명의 기술의 경우 제조 비용이 더 적을 것이다. 흡수 칼러 휠을 사용하지 않고 하나의 광 밸브 내에서 전색 제어를 달성할 수 있다. 추가로, 본 발명의 기술은 DMD보다 제조하기가 더 간단할 것이다.
본 발명은 레이저 및 LED 어레이를 포함해서 현행 토너/퓨저 프린터 기술에 비해 많은 추가 이점을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 기술은 개선된 다중 해상도를 허용한다. 본 발명의 경우, 현행 레이저 프린터의 경우처럼 레이저 및 회전 거울 및 렌즈의 복잡한 시스템이 필요하지 않다. 게다가, 본 발명은 레이저 기술의 경우처럼 레이저 도트의 크기에 의해 제한되지 않고, LED 어레이의 LED의 크기에 의해서도 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 기술은 값비싼 레이저의 필요성을 제거함으로써 레이저 프린터에 대한 비용이 덜 드는 대안을 제공한다. 추가로, 전체 라인이 한 번에 화상화 드럼에 걸쳐 투사될 수 있기 때문에 더 큰 속도를 얻을 수 있다.
본 발명은 화상 드럼 상에 투사될 수 있는 광 세기의 변화 때문에 현행 기술로부터 입수가능한 것보다 더 정밀한 세부 기술을 허용한다. 대조적으로, 현행 LED 어레이 프린터 및 레이저 프린터는 하나의 "온" 또는 "오프" 모드로 작동한다.
또, 본 발명은 디지털 카메라, 비디오 카메라 및 다른 화상 형성 기기의 필터로 이용될 수 있다.
본 발명은 CCD 또는 CMOS 상의 개별 고정 흡수 필터의 필요성을 제거함으로써 화상 형성에서 더 넓은 색역을 제공하기 때문에 현행 기술에 대한 개선책이다. 본 발명은 광의 상이한 파장에 대한 CCD 또는 CMOS의 반응을 보충할 수 있다. 추가로, 본 발명은 낮은 광 상황에서 특정 파장들을 모아서, 상이한 조명 상태를 보충할 수 있다.
본 발명은 스펙트럼 출력을 신속하게 제어할 수 있는 전자적으로 튜닝가능한 필터로 사용될 수 있다. 이점 중 일부는 신속한 반응 시간, 편광 불감응성, 작은 두께, 낮은 손실, 무작위적 파장 접근, 넓은 스펙트럼 범위, 낮은 전력 소비, 거친 환경(열 및 습도)에서의 안정성이다.
레이저 또는 LED 같은 단색 광원의 경우, 본 발명은 광의 빔을 전자적으로 제어되는 명암의 공간 패턴으로 변조할 수 있는 공간 광 변조기로 이용될 수 있다. 그것은 LCD 및 DMD에 비해 많은 이점을 갖는다.
본 발명은 퓨리에 변환 분광기에서 간섭계로 이용되는 것을 포함해서 UV/가시, NIR 및 IR 분광분석을 위한 광학 필터로 이용될 수 있다.
현미경 분석에서는, 입력 광 및 출력 광 제어, 명시야, 암시야, 위상차, 공초점 뿐만 아니라 간섭 현미경 분석에서 조명 및 집광에 이용될 수 있다..
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 및 홀로그래픽 디스플레이를 포함하는 홀로그래픽 응용을 위한 공간 광 변조기로 이용될 수 있다. 본 발명은 파장 분할 다중화 (WDM) 및 데이터 버스 응용에서 튜닝가능한 필터 및 광 변조기로서 이용될 수 있다. 또, 본 발명은 큰 패브리 페롯 에탈론 및 간섭계에서 병렬 구조 및 다른 수차의 부족을 보충하는데 이용될 수 있다. 필터 소자는 병렬 구조 및 다른 결점의 부족을 보충하기 위해 영역에 걸쳐 튜닝될 수 있다.
다른 가능한 용도는 리소그래피를 포함하는 대형 프린터, 눈 가까이 착용(near-to-eye) 디스플레이, 광학 컴퓨팅 소자, 백색광 색온도 조정기, 무대 조명을 위한 포화 색 마커, 튜닝가능한 레이저, 및 마이크로화학 시스템/DNA 어레이를 포함한다.
따라서, 본 발명의 목적은 위에 제시한 구조 및 그의 사용 방법에 의해 충족되었음을 알 수 있다. 특허법에 따라서 가장 좋은 방식 및 바람직한 실시태양만 제시되고 상세히 기술하였지만, 본 발명이 그에 의해 제한되지 않고 그것으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 참된 범위 및 폭을 이해하기 위해서는 다음 특허 청구 범위를 참조하여야 한다.
Claims (61)
- 사이에 간격을 갖는 1 쌍의 마주보는 기판들;상기 각 기판들 상에 배치된 전극; 및상기 전극들 중 하나에 배치되어 그것과 화학적으로 결합된 중합체 필름을 포함하고, 상기 전극과 상기 기판의 각 쌍이 그들과 관련된 반사 성질을 가지고, 상기 전극들에 걸친 전압 인가가 상기 중합체 필름의 두께에 상응하는 균일한 변화를 일으키는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 전극과 상기 기판의 쌍 중 하나에 배치된 반사 코팅을 더 포함하는 광 필터.
- 제 2 항에 있어서, 상기 반사 코팅은 75% 초과의 반사율을 갖는 광 필터.
- 제 3 항에 있어서, 상기 반사율은 90% 초과인 광 필터.
- 제 4 항에 있어서, 상기 반사율은 99% 초과인 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 간격을 유지하기 위해 상기 기판들 사이에 배치되는 복수의 스페이서들을 더 포함하고, 상기 중합체 필름의 상기 두께의 변화는 필터의 광로 길이의 변화를 일으키는 광 필터.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전압 인가는 상기 중합체 필름이 비활성화 상태로부터 압축된 상태 또는 연신된 상태로 변하게 하는 광 필터.
- 제 7 항에 있어서, 상기 중합체 필름의 상기 연신된 상태는 상기 간격 미만인 광 필터.
- 제 7 항에 있어서, 상기 비활성화 상태의 상기 중합체 필름의 상기 두께는 5 ㎛ 미만인 광 필터.
- 제 7 항에 있어서, 상기 비활성화 상태의 상기 중합체 필름의 상기 두께는 1 ㎛ 미만인 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 0.15 미만의 탄젠트 델타 및 약 40,000 파스칼 미만의 탄성률을 갖는 연성 고체인 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 0.05 미만의 탄젠트 델타를 갖는 연성 고체인 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름에 대한 상기 전압 인가를 제어하기 위해 상기 전극들에 연결되는 제어기를 더 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 단층을 포함하는 광 필터.
- 제 14 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 상기 전압 인가에 대해 상기 중합체 필름이 반응하게 하는 극성 기를 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 아크릴, 폴리우레탄, 포화 고무, 폴리실록산, 및 그의 공중합체 및 삼원공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체를 포함하고, 상기 중합체는 전기장에 대해 반응하도록 개질된 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체는 폴리실록산을 포함하는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 중합체는 약 1.5 미만의 다분산도를 갖는 중합체를 포함하는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 중합체는 중합체 분자당 0 내지 약 1.5 개의 이온성 기를 함유하는 중합체 분자를 포함하는 광 필터.
- 제 19 항에 있어서, 상기 중합체 분자는 술포네이트, 술페이트, 포스포네이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 카르복실레이트, 아크릴레이트, 게르마네이트, 실리케이트 및 암모늄기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 이온성 기를 함유하는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드-이미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 및 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 저분자량 중합체에 그래프팅된 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 페닐기, 플루오로알킬기, 2 개 이상의 탄소원자를 함유하는 알킬기, 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 비반응성 기를 포함하는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 나노 입자에 화학적 또는 물리적으로 결합되고, 상기 나노 입자는 나노점토, 활성화된 탄산칼슘, 실리카, POSS 및 표면 개질된 실리카로 이루어지는 군으로부터 선택되는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 트리페닐 실란 및 트리페닐 비닐 실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 페닐 실란에 다수의 부위에서 결합되는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 중합체는 비대칭 전하 분포를 갖는 하나 이상의 비이온성 극성 관능기를 함유하는 중합체 분자를 포함하는 광 필터.
- 제 25 항에 있어서, 상기 비이온성 극성 관능기는 폴리프로필렌 옥시드, 폴리페닐렌 옥시드 및 폴리비닐 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 광 필터.
- 제 17 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 선형 폴리디메틸 실록산인 광 필터.
- 제 27 항에 있어서, 상기 선형 폴리디메틸 실록산은 각 규소 원자에 결합되는 2 개의 메틸기를 갖는 광 필터.
- 제 28 항에 있어서, 상기 메틸기 중 하나 이상은 낮은 백분율의 규소 원자에서 다른 치환체로 대체되는 광 필터.
- 제 29 항에 있어서, 상기 치환체는 페닐기, 플루오로알킬기, 2 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬기, 및 시아노기로 이루어지는 비반응성 기로부터 선택되는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체는 양이온성 관능기를 갖는 중합체를 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체는 음이온성 관능기를 갖는 중합체를 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극 중 다른 하나에 배치되어 거기에 화학적으로 결합된 제 2 중합체 필름을 더 포함하고, 상기 전극들에 걸친 상기 전압 인가는 상기 중합체 필름들의 두께에 상응하는 변화를 일으키고, 상기 중합체 필름들이 상기 전압 인가시 다른 것과 접촉하지 않도록 하는 크기를 갖는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판들 중 하나의 한 면에 상기 간격 밖에 배치된 반사방지 코팅을 더 포함하고, 상기 기판은 광원을 향하는 광 필터.
- 제 34 항에 있어서, 다른 기판의 한 면에 상기 간격 밖에 상기 광원으로부터 떨어져 배치된 흡수층을 더 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름은 상기 전극 상에 패턴 코팅된 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름 및 상기 전극들은 패터닝되어 필터들의 매트릭스를 형성하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 반사 물질인 광 필터.
- 제 38 항에 있어서, 상기 반사 물질은 금, 은, 백금, 알루미늄 및 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 광 필터.
- 제 39 항에 있어서, 상기 반사 물질 상에 코팅된 유전 물질을 더 포함하는 광 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 필름의 상기 두께의 상기 균일한 변화가 상기 1 쌍의 마주보는 기판들 사이의 광로 길이에 변화를 일으키는 광 필터.
- 전극 표면에 결합할 수 있는 반응성 기; 및하나 이상의 극성 기를 포함하고, 전기장에 대해 반응하는 폴리실록산 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 반응성 기는 규소 히드록시(Si-OH), 규소 히드라이드(Si-H), 규소 알콕시, 및 규소 클로라이드기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 극성 기는 음이온성, 양이온성, 쯔비터 이온성 및 비이온성 극성 관능기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 극성 기는 술포네이트, 술페이트, 포스포네이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 카르복실레이트, 카르복실산, 암모늄, 폴리프로필렌 옥시드 및 폴리페닐렌 옥시드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 약 50,000 amu 미만의 분자량을 갖는 선형 중합체를 포함하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 약 1.5 미만의 다분산도를 가짐을 특징으로 하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 약 40,000 파스칼 미만의 탄성률 및 약 0.15 미만의 탄젠트 델타를 갖는 연성 고체인 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 선형 폴리실록산을 포함하는 중합체.
- 제 49 항에 있어서, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리우레아, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드-이미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트 및 에폭시 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체에 그래프팅된 중합체.
- 제 49 항에 있어서, 나노 입자에 화학적 또는 물리적으로 결합된 중합체.
- 제 51 항에 있어서, 상기 나노 입자는 나노점토, 활성화된 탄산칼슘, 실리카, POSS, 표면 개질된 실리카, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 중합체는 말단을 갖는 사슬을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 극성 기는 상기 중합체 사슬의 말단에 또는 그 가까이에 위치하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 중합체는 사슬을 더 포함하고, 상기 반응성 기는 중합체 사슬의 말단에 또는 그 가까이에 위치하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 중합체는 제 1 말단 및 제 2 말단을 갖는 사슬을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 극성 기는 제 1 말단에 또는 그 가까이에 위치하 고, 상기 반응성 기는 제 2 말단에 또는 그 가까이에 위치하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 중합체는 중심점 및 하나 이상의 말단을 갖는 사슬을 더 포함하고, 상기 반응성 기는 상기 중합체 사슬의 중심점에 또는 그 가까이에 위치하고, 상기 하나 이상의 극성 기는 각 말단에 또는 그 가까이에 위치하는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 선형 폴리디메틸 실록산을 더 포함하는 중합체.
- 제 57 항에 있어서, 상기 선형 폴리디메틸 실록산은 각 규소 원자에 결합된 2 개의 메틸기를 갖는 중합체.
- 제 58 항에 있어서, 상기 메틸기 중 하나 이상은 낮은 백분율의 규소 원자 에서 다른 치환체로 대체되는 중합체.
- 제 59 항에 있어서, 상기 치환체는 페닐기, 플루오로알킬기, 2 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬기, 및 시아노기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 중합체.
- 제 42 항에 있어서, 상기 폴리실록산은 트리페닐 실란 및 트리페닐 비닐 실 란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 페닐 실란에 다수의 부위에서 결합되는 중합체.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E601 | Decision to refuse application |