KR100395043B1 - 자동적및선택적투과성코팅을구비한화상디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

디스플레이 스크린, 스펙트럼 범위내에서 광을 투과하는 수단 및 선택적 투과성 코팅을 포함하는 화상 디스플레이 장치를 개시한다. 상기 스펙트럼 범위내에서 코팅의 국부 투과성은 코팅에 국부적으로 입사된 방사에 의존하고, 코팅의 투과성은 입사된 방사의 세기가 증가함에 따라 자동적으로 감소한다. 코팅의 투과성은 상기 스펙트럼 범위 밖의 파장에서 코팅에 입사된 방사에 의존하는 것이 바람직하다. 이러한 장치는, 심지어 주위의 광이 디스플레이 스크린에 균등하게 분배되지 않아도, 최적의 방식으로 콘트라스트가 향상되는 장점을 갖는다.

Description

자동적 및 선택적 투과성 코팅을 구비한 화상 디스플레이 장치{Picture display device provided with an automatic, selectively transmissive coating}

광 투과성(light transmission)을 감소시키기 위해 선택적 투과성 코팅들은, 재생된 화상의 콘트라스트를 향상시키기 위해, 예컨대, 음극선관들(CRT) 및 액정 디스플레이 장치(LCD 및 LC-TV)와 같은 화상 디스플레이 장치들에 사용된다. 그러한 코팅들은 입사된 주위의 광과 예컨대, CRT 형광체들(CRT phosphors)인 내부의 광원으로부터의 광 모두의 투과를 감소시킨다. 입사된 주위의 광은 광-흡수 코팅 및 디스플레이 스크린을 통과한다. 광-흡수 코팅의 투과성이 T인 경우에, 반사된 주위의 광의 세기는 T²의 비율(factor)만큼 감소된다. 다른 한편으로, 내부 광원들로부터의 광은 광-흡수 코팅을 단 1 회만 통과하므로, 상기 광의 세기는 단지 T 비율만큼 감소된다. 이들 효과들의 조합으로 인하여 T의 비율만큼 콘트라스트를 증가시킨다.

서두에 기재된 형태의 화상 디스플레이 장치는 미국 특허 제 5,060,075 호에 공지되어 있는데, 이 문헌에서는, CRT 화상 디스플레이 장치의 전면 플레이트에 패널을 제공함으로써 발광 화상(luminescent picture)의 콘트라스트가 향상되고, 상기 패널은 주위의 광의 밝기가 증가하면 주위의 광의 반사를 감소시킨다. 전면 플레이트에 가깝게 배열된 광 센서는 주위의 광의 변화를 검출하고, 화상 디스플레이 장치가 스위치 온 될 때, 광 센서 및 패널에 전기 접속된 제어 회로는 패널이 광을 통과시키는 정도가 주위의 광의 세기 증가에 반비례되는 제어 신호를 발생한다.

그러한 장치는, 주위의 광이 스크린에 균등하게 분배되지 않을 때, 콘트라스트가 최적의 정도로 향상되지 않는 결점을 갖는다.

본 발명은, 디스플레이 스크린, 스펙트럼 방사 범위(spectral emission range)내에 광을 투과하기 위한 수단 및 선택적 투과성 코팅(selectively transmissive coating)이 제공된 화상 디스플레이 장치에 관한 것이다.

도 1A는 음극선관을 포함하는 화상 디스플레이 장치를 부분적으로 절단하여 도시한 입면도.

도 1B는 도 1A의 상세한 횡단면도.

도 2는 액정 디스플레이 장치의 횡단면도.

도 3은 화상 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린의 입면도.

도 4는 전장 발광 형광체들의 세 가지 형태의 스펙트럼 방사를 도시한 도면.

도 5는 선택적 투과성 코팅의 흡수 스펙트럼을 채색 또는 비-채색된 상태로 도시하는 도면.

본 발명의 목적은, 콘트라스트의 보다 나은 향상을 산출하는, 서두에 설명한 형태의 화상 디스플레이 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 화상 디스플레이 장치에 있어서, 방사 범위내에서 코팅의 국부 투과성은 코팅에 국부적으로 입사되는 방사에 의존하고, 코팅의 투과성은 입사 방사의 세기가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 한다. 최첨단 기술을 사용한 공지된 광 센서(the known state-of-the-art light sensor)는 광 센서에 입사된 주위의 광과 디스플레이 스크린에 입사된 주위의 광 사이에 발생하는 세기의 차이들을 보상할 수 없다. 더욱이, 광 센서는 서로 다른 세기들의 주위의 광이 입사되는 디스플레이 스크린상의 위치들 사이에 발생하는 세기의 차이들을 보상할 수 없다.

바람직하게, 본 화상 디스플레이 장치에 있어서, 서두에 지칭된 스펙트럼 방사 범위내에서 코팅의 투과성은 상기 스펙트럼 범위 밖의 파장에서 코팅에 입사된 방사에 의존하는 것을 특징으로 한다. 결과로서, 코팅의 투과성은 화상 디스플레이 장치 자체에 의해 투과된 광에 영향을 받지 않는다.

화상 디스플레이 장치의 다른 실시예에 있어서, 방사 범위내에서 코팅의 투과성은 상기 스펙트럼 범위보다 짧은 파장에서 코팅에 입사되는 방사에 기인하여 변화하는 것을 특징으로 한다. 디스플레이 스크린이 가시광을 주로 투과하므로, 상기 스펙트럼 범위보다 큰 파장을 갖는 방사는 전자기 스펙트럼의 적외선부에서 주로 발생할 것이다. 이들 파장을 배제함으로써, 코팅의 투과성은 디스플레이 스크린에 가까운 열 소스(thermal source)에 영향을 받지 않는다.

스펙트럼 방사 범위가 복수의 서브-범위(sub-ranges)를 포함하고, 그 중 적어도 둘은 다른 중간 스펙트럼 범위에 의해 분리되는, 화상 디스플레이 장치의 실시예에 있어서, 방사 범위내에서 코팅 투과성은 중간 범위의 파장에서 코팅에 입사된 방사에 의존하는 것을 특징으로 한다. 화상 디스플레이 장치에 있어서, 발광 수단은 공지된 (세 가지 형태의) 전장 발광 형광체들(electroluminescent phosphors)을 통상 포함한다. 사람의 눈으로 볼 수 있는 파장 범위에서는, 공지된 형광체들이 광을 방출할 수 없거나 거의 방출하지 않는(<10%) 복수의 서브-(파장) 범위가 존재한다. 광-투과성 코팅의 투과성은 그러한 서브-범위내에서 방사에 의존하게 되는 경우, 상기 서브-범위내에서 방사를 포함하는 가시광이, 상기 코팅에 (국소적으로) 입사할 때, 코팅의 투과성은 형광체들 자신의 방사에 영향을 받지 않고, 변화하게 될 것이다.

본 화상 디스플레이 장치의 다른 실시예에 있어서, C.I.E. 색도 일람표 (C.I.E. chromaticity diagram)내의 코팅의 색점(color point) 좌표들(x, y)은 0.3과 0.37 사이에 있고, 바람직하게는 0.31과 0.35 사이에 있는 것을 특징으로 한다. 그러한 색점을 갖는 코팅은 디스플레이 장치에 의해 표시되는 화상의 색(들)에 거의 영향을 주지 않는다.

이하, 본 발명의 상술한 관점들 및 다른 관점들은 아래의 실시예를 참조하여 설명된 것으로부터 명백하게 될 것이다.

본 도면들은 도식적으로 도시된 것이며 규격화로 도시되어 있지 않다. 명확성을 위해, 일부 수치들은 과장되어 있다. 도면들내의 유사한 구성 요소들은 가능한 동일한 참조 부호들을 갖는다.

도 1A는 디스플레이 스크린(3), 콘(4) 및 넥크부(5)를 구비한 유리 엔벨로프 (2)를 갖는 음극선관(1)을 부분적으로 절단하여 도시한 입면도이다. 넥크부는 하나 또는 그 이상의 전자 빔을 발생하기 위한 전자총(6)을 수용한다. 이(들)의 전자 빔(들)은 디스플레이 스크린(3)의 내측의 형광체 층(7)에 포커싱된다. 전자 빔(들)은 편향 코일들(도 1A에는 도시되지 않음)의 시스템에 의해 두 개의 상호 수직 방향으로 디스플레이 스크린(3)에 편향된다. 디스플레이 스크린(3)의 외측에는 코팅(8)이 제공된다.

도 1B는 도 1A의 세부 횡단면도인데, 여기서, 형광체 층(7)은 전장 발광 화소들(9R, 9G, 9B)의 규칙적 패턴을 포함한다. 각각의 화소(9R, 9G, 9B)는 보정된 색, 즉 빨강(9R), 초록(9G) 또는 파랑(9B)의 적당한 형광체를 포함한다. 디스플레이 스크린(3)의 외측에 코팅(8)이 제공되는 것이 바람직하다. 코팅(8)은 전자계 방사, 예를 들어 코팅에 입사하는 광으로 인하여 투과성이 변화하는 적어도 한 재료를 포함한다. 그러한 코팅은 또한 포토크로믹 코팅(photochromic coating)이라 불린다. 포토크로믹 재료들의 특성들은 "Studies in Organic Chemistry 40: Photochromism(Molecules and Systems)"(Ed. H. Durr과 H. Bouas-Laurent; Elsevier(1990); ISBN 0-444-87432-1)에 기재되어 있다.

도 2는 색들을 표시하기 위한 복수의 액정 셀들(10)을 갖는 액정 디스플레이 장치(LCD)의 횡단면도이고, 두 개의 전극 기판들(12, 13) 사이에 액정 층(11)을 포함한다. 기판들(12, 13)상의 전극들은 도면에 도시되어 있지 않다. 정확성을 위해, 단지 하나의 액정 셀(10)이 도시되어 있다. 이 경우에, 디스플레이 장치는 두 개의편광판(14, 15)을 갖는다. 입사 광은 편광판(14)의 외측과 편광판(15)의 외측 모두에서 LCD로 진입할 수 있다. 도 2에 있어서, 입사 광(Li)은 편광판(14)의 외측에서 입사되고, 이 경우에, 상술한 바와 같이, 편광판(14)의 외측에 코팅(8)이 제공된다.

도 3은 화상 디스플레이 장치의 정면에서 본 정면도인데, 여기서, 디스플레이 스크린(3)의 외측에는 본 발명에 따른 코팅(8)이 제공된다. 디스플레이 장치의 주위(ambience)로부터, 디스플레이 스크린의 한 부분에 광 스폿(20)이 입사된다. 예를 들어, 창(window)을 통해 직접 또는 간접적으로 들어오거나, 창을 통하지 않고, 들어오는 일광(sunlight)으로부터 광 스폿(20)을 생성하는 방사(Ls)가 시작되어, 디스플레이 스크린의 한 부분에 입사된다. 광 스폿(20)은, 화상 디스플레이 장치의 주위에서 예를 들어 램프와 같은 다른 방사원으로부터 발생할 수도 있다. 도 3은 원형 광 스폿(20)을 도시한다. 그러나, 광 스폿(20)은 어떤 임의의 형태를 가질 수 있고, 화상 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린 일부 또는 전체를 조사할 수 있다. 대안으로, 광 스폿(20)은 복수의 광 스폿으로 구성될 수 있다. 특히, 광 스폿(20)의 세기는 디스플레이 스크린상의 위치마다 다를 수 있다.

광 스폿(20)의 위치에서, 화상 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린상에 재생된 화상의 콘트라스트는 광 스폿(20)의 세기로 인하여 상당히 감소될 수 있다. 코팅(8)의 특성은, 광 스폿(20) 위치에서의 콘트라스트가 향상될 수 있도록, 광 스폿(20)의 위치에서 코팅(8)의 투과성이 자동적으로 감소하는 것이다.

본 기술 분야에 공지된 상태에 있어서, 광 센서는 디스플레이 스크린 옆에필수적으로 배열된다. 도 3에 도시된 경우에 있어서, 광 스폿(20)이 디스플레이 스크린 일부에 입사되고, 그로 인해, 광 센서는 반응하지 않을 것이다. 다른 한편으로, 광 스폿(20)이 광 센서에만 입사되고, 디스플레이 스크린에 입사되지 않는 경우에, 코팅(8)의 투과성은 감소할 것이며, 이는 바람직하지 않다.

도 4는, 전자총(6)에 의해 방사된 전자들의 영향하에서 공지의 발광 CRT 형광체들의 파장 λ(nm)의 함수로서 스펙트럼 방사(I)의 예를 도시한다. 통상, 3가지 형태, 즉 파랑(B), 초록(G) 및 빨강(R)의 전광 형광체들은 컬러 디스플레이 장치에 사용된다. 400 nm와 780 nm 사이의 파장 범위를 포함하는, 사람들이 볼 수 있는 범위내에서, 공지의 형광체들이 광을 방출하지 못하거나 거의 방출할 수 없는(<10%) 많은 범위, 즉 640 nm에서 680 nm까지의 파장 범위와 720 nm에서 780nm까지의 파장 범위가 있다(도 4 참조). 코팅(8)의 투과성이 상기 서브-범위들(640 내지 680 nm 및, 720 내지 780 nm) 중 한 범위내에서 방사에 의존하게 되고, 가시 범위내에서 다른 파장들에 실질적으로 독립될 때, 코팅의 투과성이 상기 스펙트럼 범위 밖의 파장에서 코팅에 입사된 방사에 의존하게 되는 특징을 갖는 코팅이 얻어 진다. 만약, 코팅의 투과성(8)이 가시 범위의 일부를 형성하는 파장들의 방사에 의존하게 되면, 코팅은 관련된 파장 범위내에서 광을 흡수하게 될 것이고, 그로 인해, 비활성화된 코팅(non-activated coating)은 컬러에 관해서 비중성(non-neutral)이 되며, 이는 바람직하지 않게 될 수 있다. 대안의 양호한 실시예에 있어서, 코팅(8)의 투과성은 사람들이 볼 수 있는 즉, 400 nm와 780 nm 사이의 파장 범위 밖의 방사에 실질적으로 독립적인 것을 특징으로 한다. 화상 디스플레이 장치의 다른 특정 실시예에 있어서, 상기 스펙트럼 범위내에서 코팅의 투과성은 400nm보다 작은 파장, 바람직하게는 380nm보다 작은 파장에서 코팅에 입사되는 방사로 인하여 변화하는 것을 특징으로 한다. 이는, 가시 범위로부터의 방사 및, 예를 들어 디스플레이 스크린에 가까이 있는 열 소스로부터 생성되는, 적외선 방사 모두에 의해, 코팅의 투과성이 영향을 받는 것을 방지한다.

화상 디스플레이 장치의 특정 실시예에 있어서, 상기 스펙트럼 범위내에서 코팅의 투과성은 300 nm 이상의 파장, 바람직하게는 350 nm 이상의 파장에서 코팅에 입사되는 방사로 인하여 변화하는 것을 특징으로 한다. 코팅(8)(의 일부)에 입사되는 방사가 방사원, 예를 들어 방사가 창을 통해 직접 또는 간접으로 들어오는 일광으로부터 생성되면, 창 유리가 바람직한 파장 범위내에서 방사에 대해 투명하므로 원하는 포토크로믹 효과는 여전히 발생할 것이다.

코팅의 투과성에는 최소치가 존재하는 것이 바람직한데, 즉 코팅에 입사된 방사의 세기가 주어진 한계값을 초과하는 경우에, 코팅의 흡수는 더 증가하지 않는다. 화상 디스플레이 장치의 특정 실시예에 있어서, 코팅의 최소 투과성이 20%인 것을 특징으로 한다. 코팅의 다른 바람직한 특성은, 코팅의 투과성이 입사된 방사의 세기 변화로 인하여 변화하는 시간 주기가 5분보다 짧고, 바람직하게는 1분보다 짧게 되는 것이다. 더욱이, 코팅에 입사된 방사 세기의 작은 변화에 대해서는 코팅의 투과성을 변경시킬 필요가 없다. 화상 디스플레이 장치의 특정 실시예에 있어서, 코팅은 100 lux 이하의 광의 세기들에 영향을 받지 않는 것을 특징으로 한다. 실내에서의 대략 100 lux의 평균 광 세기가 본 경우의 기준으로 선택되었다.

다수의 포토크로믹 재료들은 많은 문헌들로부터 공지되어 있는데, 그들 재료는 여러 클래스로 분류될 수 있다. 화상 디스플레이 장치의 특정 실시예에 있어서, 코팅은 스피로피란(spiropyranes), 스피로-옥사진(spiro-oxazines) 또는 풀자이드 (fulgides)의 클래스로부터 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 스피로피란 클래스로부터의 포토크로믹 재료의 예는 6-니트로-8-메톡시-1',3',3'-트리메틸-스피로[2H-1]벤조피란-2,2'-인돌린(6-nitro-8-methoxy-1',3',3'-trimethy-spiro[2H-1]benzopyrane-2,2'-indolin)이다. 스피로-옥사진의 클래스로부터의 포토크로믹 재료의 예는 1,3,3-트리메틸스피로[인돌린-2,3'-[3H]나프티[2,1-b][1,4]옥사진]([indolin-2,3'-[3H]napth[2,1-b][1,4])이다. 다수의 포토크로믹 풀자이드는 미국 특허 제 4,685,783 호에 개시되어 있다. 풀자이드 재료들의 클래스는 자외선 근처의 범위에서 높은 양자 효율(quantum efficiency)을 가지며, 주위 온도들에서 가시광 및 고속 열 탈색으로 인한 탈색에 대해 낮은 양자 효율을 갖지만, 백색 광으로 인한 탈색 및 열 탈색의 조합으로 강한 일광의 자외선 성분으로 인해 원하는 채색을 발생하지 못할 만큼 그렇게 빠르지는 않다.

가시 범위내에서 흡수하는 포토크로믹 재료들의 예는 PPG Industries에 의해 매매되는 디포토크로믹 다이 포토졸(dephotochromic dye Photosol)(R) 0272와 같은 알킬-치환된 스피로-헤테로사이클릭 화합물(alkyl-substituted spiro-heterocyclic compounds)이다.

도 5는 비-채색(u) 및 채색(c) 상태로 푸릴 풀자이드(furyl fulgide)를 포함하는 선택적 투과성 코팅의 파장 λ(nm)의 함수로서 흡수(A)를 도식적으로 도시한도면이다. 흡수(A)는 임의의 단위들로 도시되어 있다. 비-채색 상태에 있어서, 흡수 스펙트럼(u)은 300과 400 nm 사이의 최대치를 갖는다. 방사가 상기 파장 범위내에서 재료에 의해 흡수될 때, 흡수 스펙트럼(c)이 얻어지고, 재료는 채색된다.

본 발명은 코팅의 투과성이 상기 스펙트럼 범위내에서 균일하게 변화하는 것이 바람직하다는 인식에 기초한다. 만약, 코팅의 투과성이 상기 스펙트럼 범위, 예를 들어, 전광 형광체들이 방사하는 스펙트럼 범위내에서 균일하게 변화하지 않으면, 일반적으로 바람직하지 않은 채색 효과가 발생할 것이다. 두 개 또는 그 이상의 포토크로믹 재료, 예를 들어 미국 특허 제 4,685,783 호에 개시된 바와 같은 포토크로믹 풀자이드(photochromic fulgides)의 적당한 조합은 원하는 스펙트럼 범위에 걸쳐 그리고, 모든 주위들 하에서 색-중성 투과성을 갖는 코팅을 생산할 수 있다.

본 발명의 범위내에서 많은 변경안들이 당업자에 의해 고려될 수 있음은 자명하다. 음극선관(CRT)이 사용되면, 본 발명은 예를 들어 상기 음극선관의 형태에 제한을 두지 않는다. 음극선관은 예를 들어 평면 관이 될 수 있다. 음극선관의 디스플레이 윈도우는 예를 들어 곡선 모양이 될 수 있다. CRT와 LC 화상 디스플레이 장치들에 부가하여, 다른 실시예들은, 예를 들어, 플라즈마 또는 전계 방출 화상 디스플레이 장치들 및 일렉트로크로믹(electrochromic) 또는 전광 화상 디스플레이 장치들과 같은 것들이 대안으로 사용될 수 있다.

포토크로믹 층은 디스플레이 스크린의 외측의 광 경로에 배열되는 분리된 패널의 일부를 형성할 수도 있다. 다른 실시예에 있어서, 포토크로믹 층은 예를 들어코팅으로서 디스플레이 스크린의 내측에 배열된다. 만약 원한다면, 포토크로믹 층은 반사-방지 또는 광택-방지 효과(antireflective or antiglare effect)를 갖는 충들 또는 스크래치 저항(scratch resistance)을 향상시키거나 정전기-방지 효과를 갖는 층들로 증대될 수 있다.

일반적으로, 본 발명은 자동적 및 선택적 투과성 코팅을 이용함으로써 콘트라스트를 더 좋게 향상시키는 화상 디스플레이 장치를 제공한다.

Claims (10)

1. 디스플레이 스크린, 스펙트럼 방사 범위내에서 광을 투과하는 수단 및 선택적 투과성 코팅이 제공된 화상 디스플레이 장치에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 국부 투과성(local transmission)은 상기 코팅에 국부적으로 입사된 방사에 의존하고, 상기 코팅의 투과성은 상기 입사된 방사의 세기가 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 상기 스펙트럼 방사 범위 밖의 파장에서 상기 코팅에 입사된 상기 방사에 의존하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 상기 스펙트럼 방사 범위보다 더 짧은 파장에서 상기 코팅에 입사된 방사로 인해 변화하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 400 nm 이하의 파장, 바람직하게는 380 nm 이하의 파장에서 상기 코팅에 입사된 방사로 인해 변화하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 300 nm 이상의 파장, 바람직하게는 350 nm 이상의 파장에서 상기 코팅에 입사된 방사로 인해 변화하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 720 내지 780 nm 사이 범위의 파장에서 상기 코팅에 입사된 방사로 인해 변화하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 방사 범위는 복수의 서브-범위를 포함하고, 그 중 적어도 둘은 다른 중간 스펙트럼 범위에 의해 분리되며, 상기 스펙트럼 방사 범위내에서 상기 코팅의 투과성은 상기 중간 스펙트럼 범위의 파장에서 상기 코팅에 입사된 방사에 의존하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 중간 스펙트럼 범위는 640 내지 680 nm 사이의 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   C.I.E. 색도 일람표(C.I.E. chromaticity diagram)에서 상기 코팅의 색점 (color point) 좌표들(x, y)은 0.3과 0.37 사이, 바람직하게는 0.31과 0.35 사이에 있는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 코팅은 스피로피란(spiropyranes), 스피로-옥사진(spiro-oxazines) 또는 풀자이드(fulgides)의 클래스로부터 적어도 하나의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 화상 디스플레이 장치.