KR100440752B1 - 광학소자및상기광학소자가제공된디스플레이디바이스 - Google Patents

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Abstract

광학 소자는 예를 들면 디스플레이 장치(1)의 디스플레이 스크린(3) 등의 기판상에 제공되며, 상기 광학 소자는 광투과층을 포함하고, 가시 영역 내에서의 전송은 외래광의 변화에 따라 변화한다. 광학 소자는 가시 영역 내의 광을 선택적으로 흡수하는 칼라 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 칼라 코팅부는 흡수 특성을 가져서 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표(x;y)가 외래광의 변화에 따라 변화하며, 칼라 좌표를 상호접속하는 선은 칼라 트라이엥글 내의 무색 포인트(0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치되고, 상기 타원은 장축과 단축을 포함하고, 상기 장축은 (0.30;0.28) 과 (0.36;0.38)을 통과하며, 편심은 2 와 3 사이에 있다. 선은 타원 영역 내에 미리 우선적으로 위치되는 것이 바람직하다. 본 발명은 특히 광전송을 감소하는 작용을 하며, 일렉트로크로믹 소자 또는 포토크로믹 소자를 포함한 광학 소자에 있어서 중요하다.

Description

광학 소자 및 상기 광학 소자를 갖춘 디스플레이 장치
상기 일렉트로크로믹 소자는 미국 특허 제 5,060,075 호(PHA 40,577)에 개시되어 있으며, 발광 영상의 콘트라스트가 일렉트로크로믹 소자를 갖는 CRT 디스플레이 장치의 정면 판을 제공함으로써 증가되고, 상기 일렉트로크로믹 소자는 상기 외래광의 밝기가 증가하는 경우 외래광의 반사를 감소시킨다. 정면판 근반에 제공된 광센서는 외래광의 변동을 검출하고, 광센서와 전기적으로 접속된 제어 회로 및 패널은 디스플레이 장치가 동작하는 동안 패널이 통과하는 광의 정도가 외래광 밀도의 증가에 따라 감소하도록 제어 신호를 생성한다.
포토크로믹 소자는 층에서 생기는 광 등의 전자기 방사에 따라 전송이 변화하는(자동적으로) 물질을 함유한 층을 포함한다. 여러 가지 카타고리(예를 들면, 스피로-피레인(spiro-pyranes), 스피로-옥사진(spiro-oxazines) 또는 펄지드 (fulgides))에 배치될 수 있는 다량의 포토크로믹 물질이 관련 문헌에 공지되어 있다. 상기 포토크로믹 소자는, 예를 들면 (발광)영상의 콘트라스트가 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린상에 포토크로믹 층을 제공하여 증가되며, 가시 영역 내의 층의 일부 전송이 층에서 (부분적으로)나타나는 방사에 의해 통제될 수 있도록 한다. 포토크로믹 소자의 전송은 층에 침투하는 방사 및 디스플레이 장치가 광을 방사하는 범위(예들 들면, UV-A 범위) 이외의 파장에 의존하며, 상기 전송은 순간 방사 밀도가 증가함에 따라 자동적으로 감소한다.
상기 광학 소자는 그 전송 스펙트럼이 칼라 중성이 아닌 단점이 있다. 따라서, 외래광이 적절하지 않은 칼라에 반영된다.
본 발명은 광투과층을 포함하고, 가시 영역 내에서의 상기 광투과층의 전송이 외래광의 변화에 응답하여 변화하는 기판상에 제공된 광학 소자에 관한 것이다.
본 발명은, 또한 광학 소자가 제공된 디스플레이 장치에 관한 것이다.
광 전송을 변화시키는 광학 소자는, 예를 들면 램프, 자동차의 백미러 및 선루프 또는 빌딩의 창("스마트 창") 등의 (가시)광이 전송 및/또는 반사에 영향을 주기 위해 이용된다. 이들은 또한 예를 들면 음극선관(CRT), 액정 디스플레이 장치(LCD, LC-TV 및 플라즈마 어드레스된 LCD) 등의 (평판)디스플레이 장치에 이용되어 재생되는 영상의 콘트라스트를 향상시킨다.
상기 층은 반사된 외래광의 밀도 및 CRT 에서의 형광체 등의 (내부)광원으로부터 생기는 광의 밀도를 감소시킨다. 외래광이 광투과층을 통과하게 되면 디스플레이 스크린(예를 들면, 형광체)에 반사되며, 이후, 상기 반사된 광은 광투과층을 다시 통과하게 된다. 광투과층의 전송량이 T가 되면, 반사되는 외래광의 밀도는 T2의 비율로 감소한다. 그러나, 내부 광원으로부터 발생하는 광은 광투과층을 1회만 통과하여 상기 광의 밀도는 T의 비율로 감소한다. 상기 결과의 조합은 T-1의 비율로 콘트라스트를 증가시킬 수 있다.
광전송을 변경시키는 광학 소자의 예에서는 일렉트로크로믹 소자 및 포토크로믹 소자를 포함한다.
특정 변이 금속의 산화물은 수소 및 알카리 금속 원자 등의 게스트 원자를 함유할 수 있다. 산화물이 전기화확적 셀의 요소가 되는 경우, 게스트 원자는 역의 방법으로 다시 함유 및 제거될 수 있다. 일반적으로, 전기화학적 소자는 워크(work) 전극으로 불리우는 일렉트로크로믹층과 접속된 제 1(투과성, 전도성) 전극과, 게스트 원자에 대한 소오스 및 억셉터로서 작용하는 물질을 함유한 카운터 전극으로 불리우는 제 2(투과성, 전도성) 전극 및, 상기 2개의 전극 사이에 존재하는 이온 전도성(액체, 중합체 또는 고체) 물질을 함유한다. 가시 영역에서 익렉트로크로믹 소자의 전송 특성은 전압차가 일렉트로크로믹 소자를 통하여 공급되는 경우에 변화하게 된다.
도 1a는 음극선관을 구비한 디스플레이 장치를 부분적으로 절단한 도면
도 1b는 도 1a를 상세히 나타낸 단면도
도 1c는 액정 디스클레이 장치의 단면도
도 2a는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자 및 칼라 코팅부를 포함한 광투과층의 조합부를 포함한 광학 소자의 한 예의 부분 사시도
도 2b는 본 발명에 따른 포토크로믹층 및 칼라 코팅부를 포함한 광투과층의 조합부를 포함한 광학 소자의 한 예의 부분 사시도
도 3a 및 도 3b는 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글에서 공지된 광투과층을 포함한 광학 소자 및, 공지된 광투과층 및 칼라 코팅부의 조합부를 포함한 본 발명에 따른 광학 소자의 칼라 좌표(x;y)
본 발명의 목적은 칼라 중성 변환 스펙트럼을 갖는 전이구에 따른 광학 소자를 제공하는데 있다.
결국, 본 발명에 따른 광학 소자는 가시 영역 내의 광을 선택적으로 흡수하는 칼라 코팅부를 더 포함하고, 상기 칼라 코팅부는, 흡수 특성을 가져서 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표가 외래광의 변화에 따라 변화하며, C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 선은 칼라 트라이엥글 내의 중심 또는 무색 포인트(0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치되고, 상기 타원은 장축과 단축을 포함하고, 상기 장축은 (0.30;0.28) 과 (0.36;0.38)을통과하며, 상기 장축의 길이와 단축의 길이의 비는 2 와 3 사이에 있는 것을 특징으로 한다.
광투과층의 전송은 외래광의 변동에 따라 변화한다. 광투과층의 모든 전송 특성에 대하여, C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글 내의 대응하는 칼라 포인트가 있으며, 상기 칼라 포인트는 칼라 좌표(x;y)에 의해 표시되며, 제 3 칼라 좌표 z는 일반적으로 z = 1-x-y 일 때까지 생략된다. C.I.E. 칼라 트라이엥글에 있어서, 여러 가지 전송 상태의 칼라 좌표를 상호접속하며, 외래광의 변화에 따른 광투과층의 전송 특성이 변화에 대응하는 선이 있다. 공지된 광학 소자는 칼라 중성이 아닌 전송 스펙트럼을 갖기 때문에, 칼라 좌표(x;y)의 선은 "화이트" 영역과 일치하지 않는 C.I.E 칼라 트라이엥글 내의 영역에 분포하며, 상기 "화이트" 영역은 칼라 트라이엥글 내의 무색점 (0.333;0.333)을 갖는 타원 영역으로 정의되고, 상기 타원은 장축과 단축을 갖고, 상기 장축은 (0.30;0.28) 과 (0.36;0.38)을 통과하고, 상기 장축의 길이와 단축의 길이의 비는 2 와 3 사이에 있다.
광투과층과는 별도로 칼라 코팅부를 광학 소자에 제공하여, 칼라 코팅부는 가시 영역내의 광을 선택적으로 흡수할 수 있고, 칼라 코팅부의 흡수 특성을 적절하게 선택함으로써 광투과층 및 칼라 코팅부에 의해 형성된 조합부의 칼라 좌표는 외래광의 변동에 따라 변화되어, 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표를 상호접속하는 선은 상술한 바와 같이 "화이트" 영역에 부분적으로 위치될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광학 소자 내의 칼라 코팅부와 광투과층의 조합부는 광투과층의 여러 가지 전송 상태의 칼라 좌표를 상호접속하는 선을 이동시킴 수 있고, 상기선은 원하는 "화이트" 영역에 적어도 부분적으로 확장된다. 상기 이동에 따라서, 본 발명에 따른 광투과층 및 칼라 코팅부를 포함하는 광학 소자는 개선된 칼라 중성화를 갖는 전송 스펙트럼을 취하게 된다. 즉, 칼라 코팅부는 광투과층에 의해 반사된 외래광의 비중성 칼라를 보상한다.
광학 소자는 바람직하게는 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 선이 타원 영역에 미리 우선적으로 위치되는 것을 특징으로 한다.
광투과층의 전송 특성을 적절히 선택함으로써, 광투과층의 여러 가지 전송 상태의 칼라 좌표를 상호접속하는 선은 C.I.E. 1931 내의 상대적으로 제한된 영역에 분포한다. 예를 들면, 상기 영역의 형태는 실제로 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글 내의 상기 "화이트" 영역에 대응하고, 그 표면은 실제로 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글 내의 "화이트" 영역과 동일한 크기 순으로 되어 있어서, 본 발명에 따른 광학 소자의 칼라 중성화를 제공하여 더 개선될 수 있다. 광학 소자 내에 칼라 코팅부를 제공하여, 상기 칼라 코팅부에 대하여 적절한 흡수 특성이 광투과층의 칼라 좌표를 상호접속하는 선을 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글 내의 "화이트" 영역을 향하여 이동시킬 수 있다.
광학 소자의 다른 실시예에 있어서, 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 선은 칼라 트라이엥글 내의 무색 포인트(0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치되고, 상기 타원의 장축은 (0.315;0.315) 와 (0.345;0.355)를 통과하고, 상기 장축의 길이와 상기 단축의길이의 비는 2.3 과 2.9 사이에 있는 것을 특징으로 한다. 광학 소자의 전송 특성의 칼라 중성의 다른 개선점은 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 포인트 좌표를 상호접속하는 선이 상기 타원 영역을 교차하는 경우, 바람직하게는 상기 선이 좌표 (0.333;0.333)으로 규정된 "화이트" 포인트를 교차하는 경우에 실현된다. 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 포인트 좌표(x;y)를 상호접속하는 선과 "화이트" 포인트와의 거리가 작아지면, 광학 소자의 전송 특성의 칼라 중성은 더 높아진다.
광학 소자의 다른 실시예에 있어서, 광투과층과 칼라 코팅부의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 선은 타원 영역에 미리 우선적으로 위치되는 것을 특징으로 한다. 광투과층의 전송 특성을 적절히 선택하여 본 발명에 따른 광학 소자의 칼라 중성을 더욱 개선할 수 있다.
광학 소자는 칼라 디스플레이 장치에 이용되는 것이 바람직하며, 상기 광학 소자는 디스플레이 스크린의 외면에 제공되는 것이 바람직하다. 칼라 중성이 아닌 광학 소자가 상기 디스플레이 장치에 (조합하여) 이용되는 경우, 외래광 뿐만아니라 디스플레이 장치 자체적으로 생성된 광(예를 들면, 칼라 CRT 내의 형광체에 의해 방사된 광)이 칼라에 반사되나 바람직하지 않다. 디스플레이 장치에 의해 생성된 광의 비칼라화는 통상 3개(3원색) 형광체를 구동하기 위해 이용되는 빔전류를 공급하여 보상될 수 있으나, 이것은 원하지 않는 비칼라를 부분적으로만 수정하고, 빔전류간의 불균형 비율을 유도 및, 제한된 최대 광출력을 유도하여 디스플레이 장치에 역 효과를 준다. 광투과층 및 칼라 코팅부의 조합부의 장점은 조합부가 칼라중성 전송 특성을 갖고, 부가적인 빔 전류의 제어가 필요없이, 디스플레이의 칼라 재생을 향상시키는데 있다. 본 발명에 따른 결합에 의해 이동이 발생하여, 광학 소자 내의 적절히 선택된 흡수 특성을 갖는 칼라 코팅부를 갖춘 광투과층이 광학 소자의 전송 스펙트럼을 개선함으로써, 디스플레이 장치 내의 형광체에 의해 방사된 광은 개선된 칼라 중성을 갖는다. 즉, 칼라 코팅부는 디스플레이 장치에 의해 방사된 광의 비칼라화를 감소시키고, 상기 비칼라화는 광투과층에 의해 발생된다.
도 1a는 디스플레이 스크린(3), 콘(cone)(3), 네크(5)를 구비한 유리 덮개를 갖춘 음극선관(1)을 포함한 디스플레이 장치를 절단하여 개략적으로 도시한다. 전자총(6)은 디스플레이 스크린(3)의 내면상의 형광층(7)에 포커스되고, 평향 코일 시스템(도 1a에 도시되지 않음)에 의해 2개의 상호 직각 방향에서 상기 디스플레이 스크린(3)을 통해 편향된다. 디스플레이 스크린(3)의 외면에는 본 발명에 따른 광학 소자(8)가 제공된다. 다른 실시예에서, 도 1a의 디스플레이 장치는 평탄형의 디스플레이 장치를 포함한다.
도 1b는 도 1a의 상세한 단면도로서, 형광층(7)이 전형적인 패턴의 전장발광스폿 9R, 9G, 9B를 포함한다. 상기 스폿 9R, 9G, 9B는 각각 라이트 칼라, 즉 레드 9R, 그린 9G, 블루 9B의 적절한 형광체를 포함한다. 디스플레이 스크린(3)의 외부 표면은 가변 전송을 하는 광학 소자(8)가 제공되는 것이 바람직하다. 소자(8)는 외광의 변화에 따라 가변 영역내의 전송 특성이 변화하는 물질을 포함한다.
본 발명은 특히 광전송을 감소시키는 작용을 하며, 일렉트로크로믹 소자나 포토크로믹 소자를 포함한 광학 소자에 있어서 중요한다.
도 1c는 칼라를 디스플레이하기 위한 다수의 액정 셀(10)을 갖는 액정 칼라 디스플레이 장치(LCD)의 단면도를 개략적으로 도시하고, 상기 디스플레이 장치는 2개의 전극 기판(12, 13) 사이에 있는 액정층(11)을 포함한다. 상기 기판(12, 13)상의 전극은 도면에는 도시되지 않는다. 편의상 하나의 액정셀(10)만을 도시한다. 이 경우, 상기 장치는 2개의 편광기(14, 15)를 포함한다. 외래광은 LCD에서 편광기(14)의 외면과 편광기(15)의 외면 모두에 제공될 수 있다. 도 1c에서, 외래광 Li는 평광기(14)의 외면에 나타난다. 이 경우, 광학 소자(8)는 상술한 바와 같이 편광기(14)의 외면에 제공된다.
외래광 밀도의 변화에 신속히 반응하기 위하여, 외래광 밀도의 변화에 따라 광학 소자의 광투과층에서의 전송의 변화가 5분 이내에, 바람직하게는 1분 이내에 발생한다. 광투과층(광투과층의 전송량이 높은 상태)은 100 lux 이하의 광속 밀도에서는 반응하지 않는 것이 바람직하다.
도 2a는 본 발명에 따른 일렉트로크로믹 소자 및 칼라 코팅부(24)를 갖춘 광 투과층의 조합부를 포함한 광학 소자의 예에 대한 개략적인 부분 사시도이다. 상기 일렉트로크로믹 소자는 (중합)전해질(23)을 통해 상호접속된("적층된") 2개의 하프셀을 포함한다. 제 1 하프셀은 유리 등의 투명 기판(20), ITO(인듐 주석 산화물) 등의 투명 콘덕터(21), WO3, 또는 WO3와 V2O5의 혼합물, 또는 다른 적절한 물질의 혼합물 등으로 구성되며, 워크 전극으로 불리우는 일렉트로크로믹층(22)을 포함한다. 제 2 하프셀은 유리 등의 투명 기판(25), ITO 등의 투명 콘덕터(26), 카운터 전극으로 불리우는 이온 저장층(27)을 포함한다. 도 2a에서, 기판(20)은 상기 층이 통상 생략되기 때문에 점선으로 도시된다. 카운터 전극(27)은 통상 Li+이온 같은 수소 및 알카리 금속 원소 등의 게스트 원소를 저장 및 방출하는 역할만을 하며, 일렉트로크로믹 소자의 칼라의 변화에는 전혀 영향을 미치지 않거나, 약간 미치게 된다(예를 들면, 카운터 전극(27)이 물질 V2O5를 함유하는 경우에). 이온 콘덕터는 게스트 이온을 신속히 전달하는 역할을 하며, 전극에 의한 전기전도성에 대하여 높은 저항성을 갖는다. 일렉트로크로믹층(22) 내의 금속 산화물은 소자간의 전압차를 제공하는 전송 특성이 (무색)투명한 칼라에서 어두운 칼라(일반적으로, 중간 칼라가 아니다)로 역변화시킬 수 있다. 2 개의 하프셀은 폴리-에틸렌-산화물(peo)과 폴리-메틸-메사-아크릴레이트(pmma)의 혼합물, 및 특정량의 LiClO4등을 함유한 중합 전해질(23)을 통해 적층된다. 중합 전해질(23)의 두께는 10 ㎛ 정도이고, 중합 전해질에서 이온의 이동 상태는 도 2a에서의 화살표로 표시된다.
칼라 코팅부(24)는 소망하는 흡수 특성을 모두 갖는 여러 층을 조합하여 선택적으로 구성될 수 있다. 본 발명에 다른 광학 소자의 바람직한 실시예에서는, 광투과층(22, 23, 27)이 일렉트로크로믹 소자를 포함하고, 상기 일렉트로크로믹 소자는 전해체(23)를 포함하고, 상기 전해체(23)는 칼라 코팅부를 포함하며, 상기 일렉트로크로믹 소자의 전송은 상기 일렉트로크로믹 소자간의 전압차의 적용에 따라 변화한다. 액체 상태에서 일렉트로크로믹 소자의 전해체(23)를 구현하여, 칼라 코팅부가, 예를 들면 액체 상태에서 칼라 코팅부를 형성하는 물질을 용해, 또는 액체 상태에서 칼라 코팅부를 부유시킴으로써 상기 액체에 부가될 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 소자의 바람직한 실시예에 있어서, 기판(20 및/또는 25)은 칼라 코팅부를 포함한다. 도 2a의 다른 실시예에서, 칼라 코팅부는 투명 기판(20)의 다른 측면 또는 투명 기판(25)과 광투과 콘덕터(26) 사이에 제공된다. 기판(20)이 생략된다면, 디스플레이 장치에서 칼라 코팅부는 또한 투명 콘덕터(21)용 보호층으로서 이용될 수 있다. 외래광이 입사하는 표면에 가장 인접한 층의 위치에서 광학 소자 내에 칼라 코팅부(24)를 제공하는 것이 바람직하다. 이로서, 외래광으로 인해 층간(예를 들면, 21 과 22, 22 와 23, 23 과 27, 27 과 26, 26 과 25)의인터페이스에서의 반사체의 반사를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 2b는 디스플레이 장치상에 제공된 본 발명에 따른 포토크로믹층(28)과 칼라 코팅부(29)를 구비한 광투과층의 조합부를 포함한 광학 소자의 한 예의 개략적인 부분 투시도이다. 디스플레이 스크린(3)의 외면에는 상기 포토크로믹층(28)을 포함한 광학 소자가 제공된다. 디스플레이 장치 주위에서 발생하는 광스폿(30)은 디스플레이 스크린의 일부에 침투된다. 상기 광스폿(30)을 일으키는 방사 Ls는 예를 들면 윈도우를 통과하는 가의 여부에 따라 직접 또는 간접적으로 입사되어 디스플레이 스크린의 일부에 침투되는 선라이트로부터 발생한다. 상기 광스폿(30)은 램프 등의 디스플레이 장치 주위 영역내의 다른 방사원으로부터 선택적으로 발생할 수 있다. 도 2b에서, 원형 광스폿(30)이 도시되어 있다. 상기 광스폿(30)은 임의의 형상을 갖을 수 있고, 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린의 일부 또는 디스플레이 스크린 전체를 비출 수 있다. 상기 광스폿(30)은 여러 가지 광스폿으로 선택적으로 구성될 수 있다. 특히, 디스플레이 스크린상의 광스폿(30)의 밀도는 위치마다 다르다. 광스폿(30)의 위치에서, 디스플레이 장치의 디스플렝 스크린(3)상에 재생되는 영상의 콘트라스트는 상기 광스폿(30)의 밀도에 따라 감소된다. 포토크로믹층(28)의 특징은, 층(28)의 전송율이 콘트라스트가 증가하게 되는 광스폿(30)의 위치에서 자동적으로 감소하는데 있다.
칼라 코팅부(29)는 원하는 흡수 특성을 갖는 여러 가지 층을 조합하여 선택적으로 구성된다. 본 발명에 따른 광학 소자의 다른 바람직한 실시예에서, (유리)디스플레이 스크린(3)은 칼라 코팅부를 포함한다.
도 3a는 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글에서 공지된 광투과층을 포함한 광학 소자의 칼라 좌표(x;y) 및, 공지된 광투과층 및 칼라 코팅부의 조합부를 포함한 본 발명에 따른 광학 소자의 칼라 좌표(x:y)를 도시한다. 칼라 트라이엥글의 끝단의 원에 있는 번호는 단색 가시 광선의 파장으로 단위는 nm 이다. "화이트" 포인트(도면에는 도시되지 않음)는 (0.333;0.333)의 칼라 좌표에 대응하는 칼라 트라이엥글의 중심에서의 포인트이다. 도면에서, "화이트" 포인트 주위의 타원 영역은 "화이트" 영역에 대응하고, 장축은 (0.30;0.28)을 통과하고, 편심, 즉 장축의 길이와 단축위 길이의 비율은 2 와 3 사이에 있다. 타원의 장축은 칼라 트라이엥글엣의 양의 x 축과 58℃ 정도의 각을 이룬다. 장축의 길이는 "화이트" 포인트(0.333;0.333) 주위의 대응하는 MacAdam 타원의 장축의 약 20 배 정도이며, 상기 타원은 약 2.6의 편심을 갖는다.
도 3a의 예에서, 선 c-u 를 통해 상호접속된 칼라 포인트는 스피로-옥사진(spiro-oxazine)을 포함한 포토크로믹층의 칼라 좌표에 대응하며, 전송 특성은100 lux 이하의 낮은 밀도에 대응하는 비칼라화 (u) 상태와 칼라화 (c) 상태 사이의 순간 외래광 밀도의 함수에 따라 변화하며, 스피로-옥사진은 블루 칼라로 된다. 상기 예에서, 포토크로믹층의 비칼라화 상태(u)는 상대적으로 "화이트" 영역에 가깝고, 반면 칼라화 상태(c)는 상대적으로 "화이트" 포인트로부터 멀리 있어서, 특히 칼라화 상태에서 포토크로믹층은 저전송율과 상대적으로 강한 칼라(상기 예에서는 블루)를 갖는다. 광학 소자의 칼라 코팅부(본 예에서는 로다민-B 자폰 바이올렛(rhodamine-B Zapon violet))를 구현하여, "화이트" 포인트의 인접한 미러영상인 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글에서의 상기 칼라 코팅부의 칼라 좌표는 광투과층의 칼라 포인트를 상호접속시키는 선 c-u 를, 광투과층과 칼라 코팅부를 조합시킨 칼라 포인트를 상호접속시키는 선 c'-u'을 향하여 이동시킨다.
도 3b는 도 3a는 C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글에서 공지된 광투과층을 포함한 광학 소자의 칼라 좌표(x;y) 및, 공지된 광투과층 및 칼라 코팅부의 조합부를 포함한 본 발명에 따른 광학 소자의 칼라 좌표(x;y)를 도시한다.
도 3b의 예에서, 선 c-u 를 통해 상호접속된 칼라 포인트는 WO3/Li+/V2O5일렉트로크로믹 셀을 함유한 일렉트로크로믹 소자의 칼라 좌표에 대응하며, 전송 특성은 100 LUX 이하의 광 밀도에 대응하는 비칼라화 상태(u)(통상, 일렉트로크로믹 소자에 대한 "블리치(bleach)"로 불리운다)와 칼라와 상태(c) 사이의 순간 외래광 밀도의 함수에 따라 변화한다. 상기 예에서, 일렉트로크로믹층의 비칼라화 상태(u)는 상대적으로 "화이트" 영역에 가깝고, 반면 칼라화 상태는 "화이트" 포인트로부터 조금 더 제거되기 때문에, 특히 칼라화 상태에서 포토크로믹층은 저전송율의 칼라(본 예에서는 푸른 빛을 띄는 그린 칼라)를 갖는다. 광학 소자의 칼라 코팅부(본 예에서는 로다민-B 자폰 바이을렛으로 불리운다)를 구현하여, "화이트" 포인트의 인접한 미러 영상인 칼라 트라이엥글에서의 상기 칼라 코팅부의 칼라 좌표는 광투과층의 칼라 포인트를 상호접속시키는 선 c-u 를, 광투과층과 칼라 코팅부를 조합시킨 칼라 포인트를 상호접속시키는 선 c'-u'을 향하여 이동시킨다. 칼라 코팅의 흡수 특성의 적절한 선택을 통해 선 c-u 는 광학 소자의 개선된 칼라 중성화를 제공하는 "화이트" 영역을 상호접속시킨다. 광투과층의 전송 특성은 칼라 트라이엥글 내의 상대적으로 작은 영역에 미치기 때문에, 광학 소자의 칼라 중성화는 상당히 개선될 수 있다. 디스플레이 장치 내의 광학 소자의 칼라 중성화의 개선은 빔전류의 작은 흡수를 통해 이루어질 수 있다. 광투과층의 전송 특성이 제공되면, 칼라 코팅부의 흡수 특성이 결정되어, 적절한 물질이 선택된다. 바람직한 예에 있어서, 흡수 물질은 디스플레이 장치 또는 습식 화학 처리를 통해 디스플레이 장치의 면판상에 제공되는 자폰 바이올렛(칼라 포인트 0.3322;0.2666)으로 불리우는 로다민-B(및, 아조기 금속 혼합 염료)를 함유한 물질이다. 바람직한 선택적인 흡수 물질은 아조스, 아조-메틴, 프탈로-시아닌, 안트라-퀴논, 쿠마린 등을 함유한 물질이다. 적절한 칼라 중성화를 실현하기 위해서는, 여러 가지 전송 상태로 광투과층에 의해 포위된 칼라 트라이엥글 내의 영역을 가능한한 작게 유지하는 것이 바람직하다.
광학 소자 내의 광투과층에 관련된 칼라 코팅부의 특성을 선택시에는 다음의 수식을 기초로 한다.
T(λ)ltl×T(λ)cc= const
여기서, T(λ)ltl은 광투과층(ltl)의 전송 특성을 나타내고, T(λ)cc은 파장 λ의 함수에 따른 칼라 코팅부(cc)의 전송 특성을 나타낸다. 광투과층 및 칼라 코팅부를 포함한 광학 소자는 적정한 칼라 중성화를 이룰 수 있고, 만약 모든 파장이 사람의 눈에 보일 수 있다면, 광투과층의 전송 특성은 칼라 코팅부의 전송 특성의 역이다.
광투과층 및 칼라 코팅부의 조합을 통해, 전송 특성의 상당히 개선된 칼라중화을 얻을 수 있고, 빔전류를 통해 구동되는 형광체의 부가적인 제어가 필요치 않으며, 디스플레이 장치의 칼라 재생이 상당히 개선될 수 있다. 즉, 디스플레이 장치에 의해 방사된 광의 변색은 칼라 코팅부에 의해 감소하며, 여기서 변색은 광 투과층에 의해 발생한다.
본 발명의 범주 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당업자에게는 명백하다. 예를 들면, 광투과 소자는 또한 액정(디스플레이) 장치(LCD, LC-TV 및 플라즈마 어드레스된 LCD) 또는 플라즈마 패널 또는 전장발광 디스플레이(ELD)를 포함할 수 있다.
통상, 본 발명은 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린 등의 기판 상에 제공된 광학 소자에 관한 것으로, 이러한 광학 소자는 가시 영역에서의 전송이 외래광의 변화에 응답하여 변화하는 광투과층을 포함한다. 광학 소자는 가시 영역 내의 광을 선택적으로 흡수하는 칼라화 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 칼라화 코팅부는 흡수 특성을 가져서, 광투과층과 칼라화 코팅부의 조합부의 칼라 좌표(x;y)는 상기 방법과 같이 외래광의 변화에 따라 변화하고, 칼라 좌표를 상호접속시키는 선은 칼라 트라이엥글 내의 무색 포인트(0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치하고, 상기 타원은 장축과 단축을 포함하고, 장축은 (0.30;0.28) 및 (0.36;0.38)을 통과하고, 그 평심은 2 와 3 사이에 있다. 선은 타원 영역 내에 미리 우선적으로 위치되는 것이 바람직하다. 본 발명은, 특히 광 전송을 감소하는 작용을 하며, 일렉트로크로믹 소자 또는 포토크로믹 소자를 포함한광학 소자에서 중요하다.

Claims (12)

  1. 광투과층(22, 23, 27, 28)을 포함하고, 가시 영역 내에서의 상기 광투과층(22, 23, 27, 28)의 전송이 외래광의 변화에 응답하여 변화하는 기판(3)상에 제공된 광학 소자(8)에 있어서,
    상기 소자(8)는 가시 영역에서의 광을 선택적으로 흡수하는 칼라 코팅부(24, 29)를 더 포함하고,
    상기 칼라 코팅부(24, 29)는, 흡수 특성을 가져서 광투과층(22, 23, 27, 28)과 칼라 코팅부(24, 29)의 조합부의 칼라 좌표(x;y)가 외래광의 변화에 따라 변화하며, C.I.E. 1931 칼라 트라이엥글의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 선은 칼라 트라이엥글 내의 무색 포인트(0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치되고, 상기 타원은 장축과 단축을 포함하고, 상기 장축은 (0.30;0.28) 과 (0.36;0.38)을 통과하며, 상기 장축의 길이와 단축의 길이의 비는 2 와 3 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 광투과층(22, 23, 27, 28)과 칼라 코팅부(24; 29)의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 상기 선은 타원 영역에 미리 우선적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 광투과층(22, 23, 27, 28)과 칼라 코팅부(24; 29)의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 상기 선은 칼라 트라이엥글에서 무색 포인트 (0.333;0.333)를 갖는 타원 영역에 부분적으로 위치되고, 상기 타원은 (0.315;0.305) 과 (0.345;0.355)를 통과하며, 상기 장축의 길이와 단축의 길이의 비가 2.3 과 2.9 사이에 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  4. 제 3 항에 있어서, 광투과층(22, 23, 27, 28)과 칼라 코팅부(24; 29)의 조합부의 칼라 좌표(x;y)를 상호접속하는 상기 선은 타원 영역에 미리 우선적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 유리로 구성되며, 칼라 코팅부를 포함한 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 외래광의 밀도의 변화에 따른 광투과층(22, 23, 27, 28)의 전송의 변화는 5분 이하에서, 바람직하게는 1분 이하에서 발생하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 광투과층(22, 23, 27, 28)은 100 lux 이하의 광속 밀도에서는 반응하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 광투과층(22, 23, 27)은 전해체(23)를 갖는 일렉트로크로믹 소자를 포함하며, 상기 일렉트로크로믹 소자의 전송은 상기 일렉트로크로믹 간의 전압차의 적용에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전해체(23)는 칼라 코팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광투과층(28)은 포토크로믹 소자를 포함하고, 상기 포토크로믹 소자는 층에서 발생하는 전자기 방사의 결과에 따라 전송이 변화하는 물질을 함유한 층(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 따른 디스플레이 스크린 및 광학 소자(8)를 포함한 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 광학 소자(8)는 디스플레이 스크린(3)의 외면에 제공되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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