JP2000513833A - 光学素子及び光学素子が設けられたディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 光学素子（２９）が、可視範囲内の透過率が光の変化に応じて変化する光透過層（２０）が設けられた基板（２８）を有している。光学素子（２９）は、反射防止層（２１）が前記基板（２８）と前記光透過層（２０）との間に設けられ、該反射防止層の屈折率が好ましくは１．５から２．２の範囲にあることを特徴とする。更に、前記光透過層（２０）に、前記基板から遠くに面する該光透過層（２０）の側で、好ましくは１．３及び１．６の間の範囲にある屈折率を持つ更なる反射防止層（２２）が設けられても良い。前記光透過層は、エレクトロクロミック素子（２０）、及びフォトクロミック素子有しても良い。光学素子（２９）は、好ましくは、ディスプレイ装置のディスプレイウィンドウ（２８）の外側に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】 光学素子及び光学素子が設けられたディスプレイ装置 技術分野 本発明は、光透過層が設けられた基板を有する光学素子であって、可視範囲内 の該光透過層の透過率が光の変化に応じて変化する光学素子に関する。 本発明はまた、前記光学素子が設けられたディスプレイウィンドウを含むディ スプレイ装置にも関する。 光の透過率を変化させる光学素子は、例えば、自動車のランプ、バックミラー 及びサンルーフ、又は建築物の窓（「スマートウィンドウ（smartwindows）」） 、又はレンズ、又は（サン）グラスの眼鏡レンズの、（可視）光の透過及び／又 は反射に影響を与えるために使用される。前記光学素子はまた、陰極線管（ＣＲ Ｔｓ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰｓ）及び液晶ディスプレイ装置（ ＬＣＤｓ、ＬＣ−ＴＶｓ及びプラズマアドレスＬＣＤｓ）等の（フラットパネル ）ディスプレイ装置のディスプレイウィンドウの観察側において、再生される画 像のコントラストを改善するためにも使用される。光学素子のおかげで、光透過 率を所望の値に容易にならしめることの可能性が増大され、例えば、ディスプレ イ装置のディスプレイウィンドウのガラス組成を変化させる必要性が回避される 。 冒頭の段落で述べられた光透過層は、反射された周辺光の強さ及びＣＲＴ内の 螢光体等の（内部）光源から生じる光の強さに影響を与える。入射した周辺光は 、前記層を通過し、例えば、基板において又はＣＲＴ内のカラーフィルタの螢光 体において反射され、その後、該反射された光は、該層を再び通過する。前記層 の透過率がＴに等しい場合、反射された周辺光の強さは、Ｔ²のファクターによ り減少する。しかしながら、内部光源から生じる光は、前記光透過層を一回しか 通過しないので、この光の強さは、Ｔのファクターにより減少するだけである。 これらの効果の組み合わせは、Ｔ^-1のファクターによるコントラストの増大を導 く。 光の透過率を変化させる光学素子の実施例は、とりわけ、エレクトロクロミッ ク素子及びフォトクロミック素子を含む。 特定の遷移金属の酸化物は、水素及びアルカリ金属原子等のゲスト原子を受容 することが可能である。酸化物が電気化学セルの一部を形成する場合、ゲスト原 子は、受容され、可逆的に再び解放され得る。一般に、エレクトロクロミック素 子は、エレクトロクロミック層に接続される第１の（透明、導電性）電極、いわ ゆる作用電極と、ソースとして且つゲスト原子の受容器として機能する材料を含 有する第２の（透明、導電性）電極、いわゆる対向電極と、これら２つの電極間 に与えられるイオン伝導（液体、ポリマー又は固体）材料、いわゆる電解質とを 有する。エレクトロクロミック素子に電位差が加えられた場合、可視範囲内のエ レクトロクロミック素子の透過特性が変化を被る。光の変化が、しばしば、電気 化学セル近傍に設けられる光センサを介して検出されるので、これは、光の変化 に対する間接的な応答として参照される。 フォトクロミック素子は、当該層に入射する光等の電磁放射の結果として透過 率が（自動的に）変化する材料を含有するような該層を含んでいる（光の変化に 対する直接的な応答）。様々なカテゴリーで配置することができる多くのフォト クロミック材料（例えば、スピロピラン、スピロオキサジン又はファルジッド） が関連文献から知られている。そのようなフォトクロミック素子は、例えば、デ ィスプレイ装置のディスプレイウィンドウの観察側にフォトクロミック層を設け 、可視範囲内における該層の局所的な透過率が該層に（局所的に）入射する放射 線によって制御されることにより、（発光）画像のコントラストを増大させるこ とができる。フォトクロミック素子の透過率は、前記層に衝突し、ディスプレイ 装置が放出する光の範囲外の波長の放射線に（好ましくは）依存し（例えば、デ ィスプレイ装置は、可視範囲の光を放出するが、フォトクロミック素子は、いわ ゆるＵＶ−Ａ範囲からの光に感応的である）、当該透過率は、入射光の強さが増 大するにつれて自動的に減少する。 背景技術 冒頭の段落で述べられたタイプの光学素子は、米国特許第5,060,075号公報 (PHA40,577)に開示されている。ここでは、ＣＲＴディスプレイ装置のディスプ レイウィンドウの前方に配置されるフロントパネルに、周辺光の明るさが増した 場合該周辺光の反射を減少する光透過層（例えばエレクトロクロミック素子）を 設けることにより、発光画像のコントラストが増大されている。前記ディスプレ イウィンドウの近傍に設けられる光センサが、周辺光の変化を検出し、該光セン サ及び前記フロントパネルに電気的に接続される制御回路が、前記ディスプレイ 装置の動作中、前記フロントパネルが通過させる光の程度が前記周辺光の照度即 ち強さの増加の関数として減少するような制御信号を生成する（周辺光の変化に 対する間接的な応答）。 そのような光学素子は、しばしば、再生される画像のコントラストが最適では ないという不利な点を持つ。 発明の開示 本発明の目的は、とりわけ、再生される画像のコントラストが改善された、冒 頭の段落で述べられたタイプの光学素子を提供することにある。 これを達成するために、本発明による光学素子は、前記基板と前記光透過層と の間に反射防止層が設けられることを特徴とする。 本発明は、（鏡面）反射が基板と光透過層との間の遷移部において生じるとい う見解に基づく。周辺光が少ししかない場合、これらの反射は、一般的には、余 り邪魔ではないと考慮される。周辺光が多く存在して、光透過層の光透過率が最 小である場合、鏡面反射が基板と光透過層との間の界面で生じるが、この場合に は、光透過層の光透過率が最小であるので、これらの鏡面反射は、一般的には、 余り邪魔ではないと考慮される。平均量の周辺光が存在して、光透過層が対応す る平均光透過率が達成されるように調節されている中間的な状況では、基板と光 透過層との間の界面で生じる鏡面反射は、邪魔なものであると知覚される。これ らの鏡面反射の結果として、光透過層の光透過率が周辺光の強さに適合されると いう事実に起因して改善される再生画像のコントラストが、（部分的には）再び 破壊されてしまう。本発明に関する光透過層の“平均光透過率”とは、光透過率 が周辺光の強さに依存する最小値と最大値との間の範囲にあることを意味する。 界面で生じる邪魔な鏡面反射は、本発明の方法によれば、基板と光透過層との 間に反射防止層を設けることによって減少される。とりわけ、中間領域（平均量 の周辺光と平均光透過率が該周辺光に適合されている光透過層との組み合わせ） において、再生される画像のコントラストがこの方法によって改善される。 本発明による光学素子に関する好適な実施例は、前記反射防止層が、１．５≦ ｎ_AR≦２．２の範囲内の屈折率ｎ_ARを持つ材料を有することを特徴とする。 基板と光透過層との界面の近傍に配置される光透過層の１つ又は複数の層の屈 折率ｎ_LTLが、基板の屈折率ｎ_S（例えばｎ_S≒１．５（ガラス））に対して相対 的に高い（例えば、１．８≦ｎ_LTL≦２．２であり、例えば、高い屈折率を持つ 材料のスタックを有するエレクトロクロミック層を備えた光学素子である）場合 、一次近似で、良好な反射防止効果を持ついわゆる“マッチング層(matchinglay er)”は、前記基板と前記光透過層との間に、いわゆる平均屈折率ｎ_AR、言い換 えれば、 を有する反射防止層を設けることによって得られる。前記式は、光が少なくとも かなり直角に光学素子に衝突する範囲で成り立つ。 一般的に、反射防止層は、多数の層から構成されても良い。反射防止層を設計 して採用する技術（層の厚さ、屈折率、分散）は、一般に既知である。 前記範囲内の屈折率ｎ_ARを持つとりわけ適切な材料は、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄ ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）及びアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）を含む 。混合層、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）及び酸化チタン（ＴｉＯ₂）の混合層 も、所望の光学的特性（１．４５≦ｎ≦２の屈折率）を有する材料である。 基板と光透過層との界面の近傍に配置される光透過層の１つ又は複数の層の屈 折率ｎ_LTLが、基板の屈折率ｎ_S（例えばｎ_S≒１．５（ガラス））と同様である （例えば、１．４≦ｎ_LTL≦１．６であり、例えば、ＳｉＯ₂を基本とするフォト クロミック層を備えた光学素子である）場合、及び光透過層が一次近似でｎ．１ ／４λの光学的厚さ（λは光の波長（ナノメータ表示））を有する場合、良好な 反射防止効果を有する層は、前記基板と前記光透過層との間に、相対的に高い屈 折率ｎ_AR、言い換えれば１．８≦ｎ_AR≦２．２を持つ反射防止層を設けることに よって得られる。 光学素子から該光学素子を取り囲む媒体（空気）への遷移部における該光学素 子の外側表面は、この光学素子における（鏡面）反射の更なる発生源を構築する 。そのような反射の強さは、光透過層の光透過度によって僅かにのみ影響される 。この光透過層の光透過度は、可視性にかなり影響を与えるものであり、従って 、光学素子から空気への上述の遷移部における邪魔になる反射効果を有する。周 辺光の強さが増大する場合光透過層の光透過率が減少する結果として得られるコ ントラストの改善は、該光学素子の外側表面で生じる鏡面反射によって（部分的 には）破壊されてしまう。周辺光の強さが増大するにつれて、これらの反射は、 より一層邪魔になる。これを排除するために、本発明による光学素子の一実施例 は、基板から遠くに面する光透過層の側で該光透過層に更なる反射防止層が設け られることを特徴とする。 好適な本発明の方法によれば、反射防止層を光学素子の外側表面に設けること によって、光学素子と空気との間の界面で生じる邪魔な鏡面反射が減少される。 このおかげで、再生される画像のコントラストが更に改善される。 本発明による光学素子の好適な実施例は、前記更なる反射防止層が、１．３≦ ｎ_L≦１．６の範囲内の屈折率ｎ_Lを持つ材料を有することを特徴とする。 空気の屈折率ｎ_Oは、略々１であるが、空気と光学素子との界面の近傍に配置 される光透過層の１つ又は複数の層の屈折率ｎ_LTLは、略々１．８から略々２． ２の範囲にある（例えば、高い屈折率を持つ材料のスタックを有するエレクトロ クロミック層を備えた光学素子である）。一次近似で、良好な反射防止効果を有 するいわゆる“マッチング層”は、光学素子と空気との間に、いわゆる平均屈折 率ｎ_L、言い換えれば、 を有する反射防止層を設けることによって得られる。前記式は、光が少なくとも かなり直角に光学素子に衝突する範囲で成り立つ。前記範囲内の屈折率を有する 適切な材料は、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を含 む。適切に使用され得る他の材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の無機ネットワ ークと、Ｓｉ−Ｃ結合を介して該無機ネットワークに化学的に結合される有機 （炭素含有）ポリマーとを有するいわゆるハイブリッドネットワークである。一 般的に、反射防止層は、他の例においては、多数の層から構成されても良い（そ のような反射防止層は、一般的に、ｎ_H≧１．６である屈折率ｎ_H及びｎ_Lを各々 持つ交番層から成る）。 空気と光学素子との間の界面の近傍に配置される光透過層の１つ又は複数の層 の屈折率ｎ_LTLが、基板の屈折率ｎ_S（例えばｎ_S≒１．５（ガラス））と同様で ある（例えば、１．４≦ｎ_LTL≦１．６であり、例えば、ＳｉＯ₂を基本とするフ ォトクロミック層を備えた光学素子である）場合、良好な反射防止効果は、光学 素子と空気との間に、１．０≦ｎ_L≦１．６である屈折率ｎ_Lを有する反射防止層 を設けることによって得られる。 光学素子の厚さが１０．λ以下（λは光の波長）である場合、特殊な状況が発 生する。この状況は、光透過層が５μｍ以下、例えば、２μｍ以下である厚さを 有する場合に発生する。この場合、相対的に高い屈折率（１．５≦ｎ_LTL≦２． ６）を有する１つ又はそれ以上の相対的に薄い層から成る光透過層が、屈折率ｎ_S ≒１．５（ガラス）を持つ基板、例えば、ディスプレイ装置のディスプレイウ ィンドウと空気（ｎ_o≒１）との間に配置される。相対的に低い屈折率を有する ２つの層の間に相対的に高い屈折率を有する一つ以上の層の組合せは、いわゆる ファブリ・ペロー効果を引き起こす。反射防止層が光透過層の両側に設けられる 場合、そのようなファブリ・ペロー効果は抑制される。 光透過層の材料、層の厚さ、（様々な層の）光学的特性を与えて、１つ又は複 数の反射防止層に関する材料、層の厚さ及び光学的特性の適切な選択を、光学的 コーティングに関する一般的に既知の設計プログラムによってなすことができる 。必要であるならば、光透過層の一つ以上の層の（光学的）厚さを、光学素子の 所望の反射防止特性を更に改善するように適合させることが可能である。 本発明のこれらの及び他の特徴は、これ以降に説明される実施例を参照して明 白になり、解明されるであろう。 図面の簡単な説明 第１Ａ図は、本発明による光学素子が設けられた陰極線管を備えたディスプレ イ装置の部分的な破断図である。 第１Ｂ図は、第１Ａ図の細部の断面図である。 第１Ｃ図は、本発明による光学素子が設けられた液晶ディスプレイ装置の断面 図である。 第２Ａ図は、本発明によるエレクトロクロミック素子を含む光透過層及び反射 防止層の組合せを有する光学素子の一実施例の部分的な斜視図である。 第２Ｂ図は、本発明によるフォトクロミック素子を含む光透過層及び反射防止 層の組合せを有する光学素子の一実施例の部分的な斜視図である。 第３図は、本発明によるエレクトロクロミック素子及び反射防止層を有する光 学素子の光の波長λの関数として反射Ｒを示している。 第４図は、本発明によるフォトクロミック素子及び反射防止層を有する光学素 子の光の波長λの関数として反射Ｒを示している。 これらの図面は、全く概略的なものであり、縮尺通りには示されていない。特 には明快にするために、ある寸法は、大きく誇張されている。各図面において、 同様な参照番号は、可能な限り、同様な部品を参照している。 発明を実施するための最良の形態 第１Ａ図は、ディスプレイウィンドウ３を含むガラスエンベロープ２、コーン ４及びネック５を持つ陰極線管（ＣＲＴ）を有するディスプレイ装置１の概略的 な破断図である。１つ以上の電子ビームを生成する電子銃６が、前記ネックの中 に配置される。この（これらの）電子ビームは、ディスプレイウィンドウ３の内 側表面における螢光体層７上に焦点を結ばれ、偏向コイルシステム８によって相 互に直交する２つの方向に前記ディスプレイウィンドウ３を横断して偏向される 。ディスプレイ装置１のディスプレイウィンドウ３の外側表面には、本発明によ る光学素子９が設けられている。好ましくは、この光学素子は、前記ディスプレ イ装置のディスプレイウィンドウの外側表面に直に設けられる（第１Ａ図参照） 。他の実施例においては、前記光学素子は、ディスプレイ装置の観察側でディス プレイウィンドウの前方に配置される（平坦な）いわゆるフロントパネル上に設 けられる。 第１Ｂ図は第１Ａ図の細部の断面図である。ここでは、ディスプレイウィンド ウ３の内側表面上の螢光体層７がエレクトロルミネセントスポット１９Ｒ，１９ Ｇ，１９Ｂの規則的なパターンを有している。前記スポット１９Ｒ，１９Ｇ，１ ９Ｂは各々、正確な色、即ち、赤１９Ｒ、緑１９Ｇ又は青１９Ｂという適切な螢 光体物質を含有している。好ましくは、ディスプレイウィンドウ３の外側表面に 、可変透過率を有する光学素子９が設けられる。素子９は、少なくとも、可視範 囲内の透過特性が周辺光の変化の結果として直接的又は間接的に変化する材料の 光透過層１０を有している。本発明は、とりわけ、光の透過率を変化させるよう に機能し、エレクトロクロミック素子（光の変化に対する間接的な応答）又はフ ォトクロミック素子（光の変化に対する直接的な応答）を有する光学素子に対し て重要である。前記層１０は、１つ以上の層から構成されても良い。 第１Ｂ図においては、本発明による反射防止層１１が、ディスプレイウィンド ウ３（基板）と光透過層１０との間の遷移領域に設けられる。この反射防止層１ １を設けることにより、ディスプレイウィンドウ３と光透過層１０との間の界面 で生じる（鏡面）反射が減少される。とりわけ、平均量の周辺光が光学素子９に 入射し、光透過層１０が、対応する平均光透過率が達成されるように上述のよう な周辺光に対して調整されている状況においては、基板（ディスプレイウィンド ウ３）と光透過層１０との間の界面で生じるそのような鏡面反射は邪魔であると 考慮される。これらの邪魔な鏡面反射の結果として、光透過層１０の光透過率を 周辺光の強さに適合させることによって改善される再生画像のコントラストが、 部分的には再び破壊されてしまう。反射防止層１１を設けることによって、ディ スプレイウィンドウ３と光透過層１０との間のこれらの鏡面反射が、効果的に抑 制される。第１Ｂ図においては、第２の反射防止層１２が設けられ、これは、光 学素子９の観察側即ち外側における該光学素子９の（鏡面）反射を更に減少する 。第１Ｂ図においては、前記層１２が、他の例では省略されても良いので、破線 で示されている。 第１Ｃ図は、２つの電極基板１７，１８の間に狭持される液晶質層１６を有す るカラー表示用の多数の液晶セル１９を有する液晶カラーディスプレイ装置（Ｌ ＣＤ）の概略的な断面図である。基板１７，１８上の電極は、図面では示されて いない。その上、簡明にするために、唯１つの液晶セル１９のみが示されている 。この場合においては、当該装置は、２つの偏光子１４，１５を有している。周 辺光は、偏光子１４の外側表面及び偏光子１５の外側表面の両方において、ＬＣ Ｄ内に進入し得る。第１Ｃ図においては、周辺光Ｌ_iは、偏光子１４の外側表面 に入射し、この場合には、上述のような光学素子９が、偏光子１４の外側表面上 に設けられる。 第１Ｃ図においては、本発明による反射防止層１１が、偏光子１４（基板）と 光透過層１０との間の遷移領域に設けられている。この反射防止層１１を設ける ことにより、偏光子１４と光透過層１０との間の界面で生じる（鏡面）反射が効 果的に抑制される。第１Ｃ図において、第２の反射防止層１２が設けられ、これ は、光学素子９の観察側即ち外側における該光学素子９の（鏡面）反射を更に減 少する。この層１２は、他の例においては省略されても良いので、破線で示され ている。 周辺光の強さの変化に対して迅速に反応し得るために、光学素子９の光透過層 １０の透過率の変化は、周辺光Ｌ_iの強さの変化の結果として、５分以内に、好 ましくは１分以内に起こる。好ましくは、（光透過層の透過率が高い状態におい て）光透過層１０は、１００ルクス以下、好ましくは１０ルクス以下の光束密度 に対して不感である。 第２Ａ図は、本発明によるエレクトロクロミック素子２０を持つ光透過層及び 反射防止層２１，２２の組合せを有する光学素子２９の一実施例の非常に概略的 な部分的斜視図である。前記エレクトロクロミック素子２０は、（ポリマー）電 解質２３を介して相互接続（「積層」）される２つの半セルを含む。第１の半セ ルは、例えばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の透明導体２４と、例えばＷＯ₃ 又はＷＯ₃とＶ₂Ｏ₅との混合物又はその他の適切なエレクトロクロミック材料の 混合物のエレクトロクロミック層２５とを有している。この層は、作用電極とし ても参照される。第２の半セルは、例えばガラスの透明基板２８上に、例えばＩ ＴＯの透明導体２６と、対向電極としても参照されるいわゆるイオン貯蔵層２７ とを有している。電位差が、透明導体２４と２６との間に与えられる。好ましく は、光学素子２９は、第２の反射防止層（第２Ａ図において破線で示された層２ ２）を有する。対向電極２７は、一般的に、水素イオン（Ｈ⁺）及びＬｉ⁺イオン のようなアルカリ金属イオン等のゲストイオン(guest ions)を貯蔵して解放する という責任を果たすだけのものであり、通常は、エレクトロクロミック素子の色 の変化には何も貢献しないか、或いは僅かにのみ貢献する（例えば、対向電極２ ７が酸化セリウム（ＣｅＯ₂）を含有する場合で、その他の適切な材料は、Ｉｒ Ｏ₂及びＣｅＯ₂とＴｉＯ₂との混合物である）。イオン導体は、ゲストイオンの 迅速な伝達の責任を果たし、好ましくは、電子による導電性に対して高い耐性を 有する（第２Ａ図において、イオンの移動は、矢印で示されている）。エレクト ロクロミック層２５内の金属酸化物は、透過特性が、当該素子に電位差が与えら れる場合に、（無色）透明から暗色（一般的に中間色ではない）への可逆的変化 を被ることを確実にするために働く。 ２つの半セルが、ポリマー電解質２３、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥ Ｏ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）及び特定量のＬｉＣｌＯ₄の混合物 を介して積層される場合、ポリマー電解質２３の厚さは、略々１−１，０００μ ｍである。いわゆる固体エレクトロクロミック素子においては、電解質２３が、 遷移金属、例えば、Ｔａ₂Ｏ₅（Ｈ⁺伝導）又はＬｉＮｂＯ₃（Ｌｉ⁺伝導）の（コ ーティング）層により形成される。“全て固体の”エレクトロクロミック素子の 場合、前記素子を、既知の技術によって基板２８上に複数の（コーティング）層 のシステムの形態で設けることが可能であり、電解質の厚さは、例えば０．２μ ｍである。前記既知の応用技術は、スピニング、ゾルゲル処理、ＣＶＤ（化学蒸 着）、蒸着（ＰＶＤ物理蒸着）及び（反応）スパッタリング、更にはそれらの組 合せを含む。 第２Ｂ図は、本発明によるフォトクロミック素子３０を含む光透過層及び反射 防止層３１，３２の組合せを有する光学素子３９の一実施例の非常に概略的な部 分的斜視図である。前記光学素子は、ディスプレイ装置上に設けられ、ディスプ レイウィンドウ３の外側表面に、フォトクロミック層３０を有する光学素子３９ が設けられている。ディスプレイ装置の環境から生じる光スポット３６が、ディ スプレイウィンドウの一部に衝突する。光スポット３０を引き起こす放射線Ｌ_S は、例えば、（二重の）ウィンドウガラスを介するか否かに関わらず、直接的又 は間接的に進入し、ディスプレイウィンドウの一部に衝突する日光から生じ得る 。光スポット３６は、他の例においては、ディスプレイ装置の環境内の他の放射 線源、例えばランプから生じるかもしれない。第２Ｂ図においては、円形の光ス ポット３６が示されている。光スポット３６は、いかなる形状を呈するかもしれ なく、ディスプレイウィンドウの一部又はディスプレイ装置のディスプレイウィ ンドウ全体を照らすかもしれない。光スポット３６は、他の例においては、種々 の光スポットから構成されるかもしれない。とりわけ、ディスプレイウィンドウ 上の光スポット３６の強さは、場所場所で異なるかもしれない。光スポット３６ の領域においては、ディスプレイ装置のディスプレイウィンドウ３上で再生され る画像のコントラストが、該光スポット３６の強さの結果としてかなり減少され るかもしれない。フォトクロミック層３０の特徴は、該層３０の透過率が光スポ ット３６の領域において自動的に変化し、故に、光スポット３６の領域における 最適のコントラストが常に得られるということである。好ましくは、光学素子３ ９は、第２の反射防止層（第２Ｂ図において破線で示される層３２）を含む。 例１ エレクトロクロミック素子２０を含む光透過層及び１つ又は２つの反射防止層 ２１，２２を有する光学素子２９の一実施例は、以下のような複数層のシステム （表Ｉ及び第２Ａ図を参照）、即ち、 １． ５つの層を有するいわゆる全て固体のエレクトロクロミック素子２０、 即ち、 − ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の第１の透明導体２４ （厚さ≒０．３μｍ、屈折率≒２．０）、 − 酸化タングステン（ＷＯ₃）の作用電極２５ （厚さ≒０．４μｍ、屈折率≒２．０）、 − 酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）の固体電解質２３ （厚さ≒０．２μｍ、屈折率≒２．０）、 − 酸化ニッケル（ＮｉＯ）の対向電極２７ （厚さ≒０．３μｍ、屈折率≒２．０）、 − ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の第２の透明導体２６ （厚さ≒０．３μｍ、屈折率≒２．０）； ２． エレクトロクロミック素子２０と基板２８との間における： − 酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）の反射防止層２１ （光学的厚さ≒１／４λ、幾何学的厚さ≒０．１μｍ、 屈折率≒１．６２）； ３． 及び、好ましくは、エレクトロクロミック素子２０の外側における： − 酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の更なる反射防止層２２ （光学的厚さ≒１／４λ、幾何学的厚さ≒０．１μｍ、 屈折率≒１．４６）、 により形成される。 表Ｉ 複数反射防止層を備えたエレクトロクロミック素子 当該光学素子は、好ましくは、ディスプレイ装置の（ディスプレイ）ウィンド ウ（基板）の観察側に設けられる。この例で述べられる光学素子は、好ましくは 、スパッタリングによって設けられ、上述の複数（コーティング）層は、１回の コーティング作業で基板上に連続的に被着される。スパッタリングプロセスにお いては、イオンの混合物（アルゴン、酸素、水素；その特性全体圧力は、略々１ Ｐａである）が、いわゆるターゲット（例えば金属タングステン、タンタル、ニ ッケルなど）に衝撃を与えるために使用され、該ターゲットから、エネルギー内 容が基板（例えばディスプレイ装置のウィンドウ）に到達するのに十分な小粒子 （原子スケール）が解放される。一般的に、前記基板は、所望の機械的特性を持 つ層を得るために加熱される必要はない。層の酸化は、スパッタリング（反応ス パッタリング）中に適量の酸素を真空蒸着チャンバ内に入れることによってなさ れる。前記ターゲットは、他の例においては、金属酸化物から成っても良い。 エレクトロクロミック素子の構造は、電池の構造と同様である、即ち、両方と も、２つの電極及びそれらの間に狭持された電解質（３つの活性層）を有し、エ レクトロクロミック素子の透過率は、該素子に電位差（±１．５Ｖ）を与えるこ とによって制御される。透過率は、（制御回路を介して自動的に）光センサを介 して、又は観察者によって操作される遠隔制御を介して制御され得る。エレクト ロクロミック素子は、自然の光源から生じる光及び人工的な光源から生じる光に 対して反応し得る。ディスプレイ装置がオフ状態（スタンバイ）にある場合、エ レクトロクロミック素子を、特別の透過率（例えば、ディスプレイ装置の外観を 改善するための最小透過率）に設定することができる。 この例で述べられたエレクトロクロミック素子２０の全体の厚さは、略々１． ５μｍである。エレクトロクロミック素子２０の全体の透過率Ｔ_tは、０．１か ら０．９の範囲内で変化する（１０≦Ｔ_t≦９０％）。光学素子２９の拡散反射 係数Ｒ_dは、１％以下である（Ｒ_d≦０．０１）。反射防止層が無い場合、エレク トロクロミック素子の反射率は、略々１０−２０％であり、これは画像の劣悪な 品質（低いコントラスト）をもたらす。（ピクチャ）ディスプレイ装置において 使用される場合、エレクトロクロミック素子の非常に大きなダイナミックレンジ を最大に利用するため、基板（ディスプレイウィンドウ）の透明度は、可能な限 り高いものであるべきことが望ましい。これを達成するため、エレクトロクロミ ック素子を有する（ピクチャ）ディスプレイ装置の（ディスプレイ）ウィンドウ の透過率は、好ましくは、９０％以上である。 エレクトロクロミック素子と反射防止層との組合せを有するスタック層の最適 の構造を得るため、反射防止層の（光学的な）層の厚さを理論的（コンピュータ 設計）且つ実験的に決定し、エレクトロクロミック素子のエレクトロクロミック 効果に悪影響を与えることなく、エレクトロクロミック素子の各層の（光学的な ）層の厚さ（例えばＩＴＯ層の層の厚さ）を最適にすることが望ましい。 第３図は、本発明によるエレクトロクロミック素子及び反射防止層を有する光 学素子の光の波長λ（ナノメータ表示）の関数として反射Ｒ（％）を示している 。 エレクトロクロミック素子の相対的に大きな厚さ（１．５μｍ）の結果として、 反射スペクトルは、多数のピーク及びディップを示している。 反射防止層の効果の尺度は、いわゆる視感度(luminosity)である。視感度は、 観察者の眼によって知覚される発光表面の明るさであり、この場合、視感度曲線 に従って重み付けされる表面（光学素子）における平均反射である。この応用例 においては、視感度は、パーセンテージとして表現され、低いパーセンテージは 、光学素子の低い明るさに対応する。エレクトロクロミック素子がディスプレイ 装置のガラス製ディスプレイウィンドウの観察側に設けられる本実施例で述べら れる組成を持つエレクトロクロミック素子（略々２の屈折率を有する各層を含む ５層システム、表Ｉを参照）は、反射防止層が無い場合、１２．６％の視感度を 有する。光学素子とディスプレイウィンドウとの間に設けられる１つの反射防止 層（Ａｌ₂Ｏ₃のいわゆる１／４λ中間層）を備えたそのような光学素子は、１１ ．５％の視感度を有する。外側（空気中）に設けられる１つの反射防止層（Ｓｉ Ｏ₂のいわゆる１／４λ頂部層）を備えた光学素子は、２．６％の視感度を有す る。反射防止層が光学素子の両側に設けられる場合（Ａｌ₂Ｏ₃の１／４λ中間層 及びＳｉＯ₂の１／４λ頂部層）、視感度は、３のファクターにより減少される 、即ち、０．８％である。 例２ フォトクロミック素子３０を含む光透過層及び１つ又は２つの反射防止層３１ ，３２を有する光学素子３９の一実施例は、以下のような複数層のシステム（表 II及び第２Ｂ図を参照）、即ち、 １． ＳｉＯ₂を含む無機ネットワークと、Ｓｉ−Ｃ結合を介して該無機ネッ トワークに化学的に結合される有機ポリマーとの組合せを含むいわゆるハ イブリッドネットワークでフォトクロミック材料の層を含むフォトクロミ ック素子３０； （厚さ≒０．１μｍ、屈折率≒１．５）； ２． フォトクロミック素子３０と基板（ディスプレイウィンドウ３）との間 に配置されるＡＴＯ（アンチモンスズ酸化物）の反射防止層３１； （光学的厚さ≒１／４λ、幾何学的厚さ≒０．１μｍ、屈折率≒１．８） 。 表II 反射防止層を備えたフォトクロミック素子 必要に応じて、更なる反射防止層３２が、フォトクロミック素子３０の外側に 設けられても良い。この反射防止層は、例えば、高屈折率を有する層（ＴｉＯ₂ ）と低屈折率を有する層（ＳｉＯ₂）とから構成される。 当該光学素子は、好ましくは、ディスプレイ装置のディスプレイウィンドウの 観察側に設けられる。この例で述べられる光学素子は、好ましくは、スピンコー ティングによって設けられ、このプロセスにおいて、各層が、１回のコーティン グ作業でディスプレイウィンドウ上に連続的に被着される。フォトクロミック素 子３０の全体の厚さは、略々０．１−１０μｍである。フォトクロミック素子３ ０の全体の透過率Ｔ_tは、０．２から０．９５の範囲である（２０≦Ｔ_t≦９５％ ）。光学素子３９の拡散反射係数Ｒ_dは、１％以下である（Ｒ_d≦０．０１）。 第４図は、本発明によるフォトクロミック素子及び反射防止層を有する光学素 子の光の波長λ（ナノメータ表示）の関数として反射Ｒ（％）を示している。本 例で述べられるような組成を持ち、ディスプレイ装置のガラス製ディスプレイウ ィンドウの観察側に設けられるフォトクロミック素子（略々１．５の屈折率を持 つ単層システム、表II参照）の視感度（視感度曲線に従って重み付けされる光学 素子の平均反射）は、反射防止層が無い場合、４．３％である。フォトクロミッ ク素子とディスプレイウィンドウとの間に設けられる１つの反射防止層（屈折率 ｎ≒１．８を持ついわゆる１／４λ中間層）を有するそのような光学素子は、０ ．４２％の視感度を有する。 本発明の範囲内において、多くの変形例が当業者にとって可能であることは明 白であろう。例えば、光学素子は、引っ掻き傷防止及び／又は帯電防止層と組み 合わせることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 29/88 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光透過層（１０）が設けられた基板（３）を有する光学素子（９）であって 、可視範囲内の該光透過層の透過率が光の変化に応じて変化する光学素子にお いて、 前記基板（３）と前記光透過層（１０）との間に反射防止層（１１）が設け られることを特徴とする光学素子。 ２．請求項１に記載の光学素子において、 前記反射防止層（１１）は、１．５≦ｎ_AR≦２．２の範囲内の屈折率ｎ_ARを 持つ材料を有することを特徴とする光学素子。 ３．請求項２に記載の光学素子において、 前記材料は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム及びアンチモンスズ酸化物によ って形成されるグループから選択されることを特徴とする光学素子。 ４．請求項１又は２に記載の光学素子において、 前記光透過層（１０）に前記基板（３）から遠くに面する該光透過層（１０ ）の側で更なる反射防止層（１２）が設けられることを特徴とする光学素子。 ５．請求項４に記載の光学素子において、 前記更なる反射防止層（１２）は、１．３≦ｎ_L≦１．６の範囲内の屈折率 ｎ_Lを持つ材料を有することを特徴とする光学素子。 ６．請求項５に記載の光学素子において、 前記材料は、フッ化マグネシウム及び酸化ケイ素によって形成されるグルー プから選択されることを特徴とする光学素子。 ７．請求項１又は２に記載の光学素子において、 前記光透過層は、エレクトロクロミック素子（２０）を有し、前記エレクト ロクロミック素子（２０）の透過率は、該エレクトロクロミック素子（２０） に電位差を与える結果として変化することを特徴とする光学素子。 ８．請求項７に記載の光学素子において、 前記エレクトロクロミック素子（２０）は、酸化タングステンの層、酸化タ ンタルの層及び酸化ニッケルの層を有することを特徴とする光学素子。 ９．請求項１に記載の光学素子において、 前記光透過層は、フォトクロミック素子（３９）を有し、該フォトクロミッ ク素子（３９）は、層（３０）を含み、該層は、透過率が該層（３０）に入射 する光の結果として変化する材料を有することを特徴とする光学素子。 １０．請求項１又は２に記載の光学素子（９）が設けられたディスプレイウィン ドウ（３）を有するディスプレイ装置（１）。