KR20070055348A - 파장 선택성 광-흡수 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

450 nm 파장에서의 광 투과율 (T450), 545 nm 파장에서의 광 투과율 (T545) 및 610 nm 파장에서의 광 투과율 (T610) 이 하기 관계 (I) 를 충족시키는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자:
T450 < T545 < T610 (I).

Description

파장 선택성 광-흡수 광학 소자 {WAVELENGTH-SELECTIVE LIGHT-ABSORBING OPTICAL ELEMENT}
도 1 은 측면-모서리형 (side-edge type) 컬러 LCD 의 계략적 횡단면도이다.
도 2 는 하단형 (beneath-type) 컬러 LCD 의 계략적 횡단면도이다.
본 발명은 파장 선택성 광-흡수 광학 소자에 관한 것이다. 특히 본 발명은 바람직하게 컬러 액정 디스플레이 (LCD) 에 장착되고 사용되는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자에 관한 것이다.
도 1 및 2 에 나타난 바와 같이, 컬러 LCD (1) 은 영상-디스플레이 장치 (image-displaying unit) (5) 및 영상-디스플레이 장치 (5) 를 그의 후면으로부터 비추는 광원 (6) 을 포함하며, 상기 영상-디스플레이 장치 (5) 는 액정 셀 (2), 액정 셀 (2) 의 각 표면에 제공되는 한 쌍의 편광 시트 (3), 및 편광 시트 (3) 중 하나의 표면에 제공되며 컬러 표시를 위해 액정 셀 (2) 를 통해 투과되는 빛을 채색하는 컬러 필터 (4) 를 포함한다. 상기 컬러 LCD 는 액정 TV 의 디스플레이로서 널리 사용된다.
컬러 LCD 를 구성하는 광원 (6) 으로서, 냉음극 형광등 (cold cathode fluorescent lamp; CCFL) 을 일반적으로 사용한다. CCFL 과 영상-디스플레이 장치 (5) 사이의 광 경로에, 도 1 의 측면-모서리형 컬러 LCD 의 경우에 CCFL 로부터 영상-디스플레이 장치 (5) 로 빛을 인도 (guide) 하는 도광판 (7) 과 같은 광학 소자, 영상-디스플레이 장치 (5) 를 균일하게 비추기 위한 광 확산판 (8), 프리즘 시트 (9) 등이 장착된다. 편광 시트 (3) 및 컬러 필터 (4) 이외에, 영상-디스플레이 장치 (5) 는 보다 양호한 질의 영상을 표시하기 위한 보상 필름 (retardation film) (10) 과 같은 추가의 광학 소자를 갖는다. 또한, 영상-디스플레이 장치 (5) 를 외부적으로 보호하기 위한 전면판 (front plate) (11) 이 영상-디스플레이 장치 (5) 의 전면에 제공된다.
이러한 광학 소자에 대해, 광 산란 및/또는 광 확산에 의한 빛의 양 손실을 억제할 수 있는 광학 소자로써, JP-A-10-319231 은 450 nm 파장에서의 광 투과율 (T450), 545 nm 파장에서의 광 투과율 (T545) 및 610 nm 파장에서의 광 투과율 (T610) 이 하기 관계 (A) 를 충족시키는 광학 소자를 개시한다:
T450 > T545 > T610 (A).
그러나, 통상적인 광학 소자 또는 소자들을 포함하는 컬러 LCD (1) 은 반드시 만족스러운 색상 재현성 (color reproducibility) 을 갖는 컬러 영상을 표시하지만은 않는다.
본 발명의 목적은 컬러 LCD 가 보다 양호한 색상 재현성의 컬러 영상을 표시 하게 하는 광학 소자를 제공하기 위함이다.
따라서, 본 발명은 450 nm 파장에서의 광 투과율 (T450), 545 nm 파장에서의 광 투과율 (T545) 및 610 nm 파장에서의 광 투과율 (T610) 이 하기 관계 (I) 를 충족시키는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자를 제공한다:
T450 < T545 < T610 (I)
본 발명에 따른 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 디스플레이 장치를 구성하는 광학 소자로 유용하다. 예를 들어, 광 확산판으로 본 발명의 광학 소자를 포함하는 컬러 LCD 는 컬러 영상의 양호한 색상 재현성을 갖는다.
본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 컬러 LCD (1) 에 장착되고 사용된다.
도 1 및 도 2 에 나타난 바와 같이, 컬러 LCD (1) 은 영상-디스플레이 장치 (5) 및 영상-디스플레이 장치 (5) 에 의해 표시되는 컬러 영상을 그의 후면부터 비추기 위한 광원 (6) 을 포함한다. 도 1 및 도 2 의 컬러 LCD 에서, 냉음극 형광등 (CCFL) 이 일반적으로 광원 (6) 으로 사용된다.
영상-디스플레이 장치 (5) 는 액정 셀 (2), 액정 셀 (2) 의 각 표면에 제공되는 한 쌍의 편광 시트 (3), 및 편광 시트 (3) 중 하나의 표면에 제공되는 컬러 필터 (4) 를 포함한다. 컬러 필터 (4) 는 컬러 표시를 위해 액정 셀 (2) 를 투과하는 빛을 채색한다. 컬러 필터는 보통 액정 셀 (2) 와 편광 시트 (3) 의 사이의, 액정 셀 (2) 의 후면에 제공된다. 영상-디스플레이 장치 (5) 는 보다 양 호한 질의 영상을 표시하기 위한 보상 필름 (10) 을 추가로 포함할 수 있다.
도 1 에 나타난 측면-모서리형 컬러 LCD 의 경우, 하나의 광원 (6) 이 영상-표시 장치 (5) 의 후면의 측부에 놓인다. 광원 (6) 으로부터의 빛은 도광판 (7) 등에 의해 영상-디스플레이 장치 (5) 로 인도된 후, 영상-디스플레이 장치 (5)의 밑에 위치한 광 확산판 (8) 및 프리즘 시트 (9) 를 통과하고, 영상-디스플레이 장치 (5) 를 균일하게 비춘다.
도광판 (7) 은 영상-디스플레이 장치 (5) 의 후면의 측부에 위치한 광원 (6) 으로부터의 빛을 영상-디스플레이 장치 (5) 로 인도하는 광학 소자이다. 광확산판 (8) 은 도광판 (7) 으로부터의 빛이 빛을 확산시키며 판 (8) 을 통과하도록 하는 광학 소자이다. 프리즘 시트 (9) 는 시트 (9) 의 표면 또는 내부에 형성된 프리즘에 의해 빛을 굴절시키며 빛이 시트 (9) 를 통과하도록 하여 영상-디스플레이 장치 (5) 를 균일하게 비추도록 하는 광학 소자이다. 프리즘 시트 (9) 는 보통 광 확산판 (8) 과 영상-디스플레이 장치 (5) 사이에 제공된다.
도 2 에 나타난 하단형 컬러 LCD 에서, 하나 이상의 광원 (6) 이 영상-디스플레이 장치 (5) 의 후면의 밑에 위치하며, 광원 (6) 과 영상-디스플레이 장치 (5) 사이에 제공되는 광 확산판 (8) 을 통해 영상-디스플레이 장치 (5), 및 광 확산판 8) 과 영상-디스플레이 장치 (5) 사이에 제공되는 프리즘 시트 (9) 를 균일하게 비춘다.
도 1 또는 2 의 컬러 LCD 에서, 영상-디스플레이 장치 (5) 를 외부적으로 보호하기 위한 전면판 (11) 이 영상-디스플레이 장치 (5) 의 전면에 제공된다. 영상-디스플레이 장치 (5) 에 의해 표시되는 영상은 전면판 (11) 을 통해 보여진다.
본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 하기와 같이 사용될 수 있다:
(a) 상기는 광원 (6) 으로부터 영상-디스플레이 장치 (5) 로의 광 경로를 따라 도광판 (7), 광 확산판 (8), 프리즘 시트 (9) 등으로서 장착될 수 있음;
(b) 상기는 영상-디스플레이 장치 (5) 에 편광 시트 (3), 보상 필름 (10) 등으로 장착될 수 있음.
(c) 상기는 영상-디스플레이 장치 (5) 의 전면에 전면판 (11) 으로 장착될 수 있으나, 영상이 표시되지 않거나, 또는 그에 흑색 영상이 표시되는 경우 영상-디스플레이 장치 (5) 의 상면 (image plane) 은 자연히 흑색으로 보이기 때문에, 상기는 바람직하게 광원 (6) 으로부터 영상-디스플레이 장치 (5) 로의 광 경로를 따라 제공됨.
일반적으로, 본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 40 내지 95% 의 총 광 투과율 (Tt) 을 갖는다.
바람직한 일 구현예에서, 본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 하기 식 (II) 을 충족시키는 580 nm 파장의 광 투과율 (T580):
T580 ≤ 0.9 x (T450 + T545 + T610)/3 (II)
또는 하기 식 (III) 을 충족시키는 490 nm 파장의 광 투과율 (T490) 을 갖는다:
T490 ≤ 0.9 x (T450 + T545 + T610)/3 (III).
더욱 바람직하게는, 580 nm 파장의 광 투과율 (T580) 은 식 (II) 를 충족시 키고, 490 nm 파장의 광 투과율 (T490) 은 식 (III) 을 충족시킨다.
580 nm 파장의 광 투과율 (T580) 및/또는 490 nm 파장의 광 투과율 (T490) 은 0% 일 수 있다.
본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 하나 이상의 파장 선택성 광-흡수제가 그 안에 분산된 투명 재료를 포함할 수 있다. 상기 투명 재료는 무기 유리일 수 있으며, 이는 바람직하게 메타크릴릭 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카르보네이트 수지 등과 같은 투명 수지일 수 있으며, 이는 수지가 쉽게 처리되어 목적되는 광학 소자를 형성할 수 있기 때문이다.
파장 선택성 광-흡수제로서, 염료로 사용되는 화합물의 적합한 배합이 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 490 nm 의 최대 흡수 파장을 갖는 염료 및 약 580 nm 의 최대 흡수 파장을 갖는 염료를 조합하여 사용할 수 있다. 약 490 nm 의 최대 흡수 파장을 갖는 염료의 예는 NK5705, NK3791 및 NK1473 (모두 Hayashibara Biochemical Laboratories, Inc. 에서 시판됨) 을 포함한다. 약 580 nm 의 최대 흡수 파장을 갖는 염료의 예는 NK5450 (Hayashibara Biochemical Laboratories, Inc. 에서 시판됨), TAP2 (Yamada Chemical Co., Ltd. 에서 시판됨), 네오디뮴 카프릴레이트 (Asada Chemical Industry Co. Ltd.) 를 포함한다.
함유될 염료의 양은 염료의 종류 등에 따라 변화할 수 있으며, 상기 관계 (I) 및 임의로 식 (II) 및/또는 (III) 이 충족될 수 있도록 적절히 선택될 수 있다.
파장 선택성 광-흡수제가 그 안에 분산된 투명 수지를 함유하는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는 하기와 같이 제조될 수 있다:
(i) 투명 수지를 녹이고, 파장 선택성 광-흡수제를 첨가하고, 화합물을 용융 반죽한 후, 그 화합물을 압출 성형, 사출 성형, 압착 성형 등과 같은 통상적인 성형법에 의해 형상화시킴;
(ii) 투명 수지의 원료 또는 원료들로서 단량체 또는 단량체들, 중합 개시제 및 파장 선택성 광-흡수제를 혼합하고, 단량체(들) 을 틀에서 중합시킴;
(iii) 파장 선택성 광-흡수제를 함유하는 코팅 재료를 투명 수지로부터 제조된 광학 소자의 표면에 적용하여 파장 선택성 광-흡수제의 층을 형성함; 또는
(iv) 투명 수지로부터 제조된 광학 소자를 파장 선택성 광-흡수제로 함침시킴.
파장 선택성 광-흡수 광학 소자가 시트 또는 필름의 형태일 때, 이는 (v) 파장 선택성 광-흡수제를 함유하는 시트 또는 필름을, 투명 수지로 이루어진 시트 또는 필름 상에 적층하여 제조될 수 있다.
본 발명의 파장 선택성 광-흡수 광학 소자는, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한, 임의로 하나 이상의 통상적인 첨가제 예컨대 광 확산제, 충전재, 이형제, UV 흡수제, 항산화제와 같은 안정화제, 난연제 등을 함유할 수 있다. 파장 선택성 광-흡수 광학 소자의 표면은 매끄럽거나 빛을 산란시키기 위해 미세한 결 (minutely textured) 을 가질 수 있다.
실시예
본 발명은 하기 실시예에 의해 예시될 것이며, 이는 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하지 않는다.
실시예 1
메틸 메타크릴레이트 100 중량부에, 아조비스이소부티로니트릴 (중합 개시제) 0.05 중량부, 582 nm 에서 최대 흡수 파장을 갖는 "NK5450" 염료 0.0005 중량부 (Hayashibara Biochemical Laboratories, Inc. 에서 시판됨) 및 492 nm 에서 최대 흡수 파장을 갖는 "NK 5705" 염료 (Hayashibara Biochemical Laboratories, Inc. 에서 시판됨) 0.0005 중량부를 첨가하고 혼합하였다. 이후, 유리판 한 쌍 및 유리판의 주위를 밀폐하기 위한 폴리비닐 클로리드 개스킷 (gasket) 을 포함하는 중합 셀에 상기 혼합물을 충전하고, 가열하여 메틸 아크릴레이트를 중합하였다. 이에 따라, 2 mm 의 두께를 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트의 투명 시트를 수득하였다.
시트의 광 투과율은 5 nm 간격으로 380 nm 내지 780 nm 범위에서 분광광도측정기 (Hitachi Ltd. 제조 U-4000) 로 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타나 있다.
표 1
총 광 투과율 광 투과율
450 nm 490 nm 545 nm 580 nm 610 nm
75.7% 46.5% 27.8% 53.8% 39.0% 56.9%
도 1 의 구조 및 75% 의 색상 재현도 (Gamut) 를 갖는, 시판되는 컬러 LCD 를 제조하였다. 이후, 상기 단계에서 제조된 투명 시트를 영상-디스플레이 장치 (5) 의 후면에 제공된 광 확산판 (8) 에 적층하였다. 그에 따라, 색상 재현도는 80% 로 증가하였고, 컬러 LCD 는 인간 피부가 자연 색으로 재현되는 컬러 영상을 표시하였다.
색상 재현도 (Gamut) 는 Commission Internationale de l'Eclairage 에 의해 정의된 CIE 색도 도표를 사용하여 컬러 LCD (1) 에 표시되는 색상-재현 범위를 수득하고, 수득된 색상-재현 범위 대 National Television System Committee 에 의해 측정된 색상-재현 범위의 면적비를 계산하여 측정하였다. 상기 면적비를 색상 재현도 (Gamut) 로 사용하였다.
본 발명에 따르면, 컬러 LCD 가 보다 양호한 색상 재현성의 컬러 영상을 표시하게 하는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자가 제공된다.

Claims (6)

  1. 450 nm 파장에서의 광 투과율 (T450), 545 nm 파장에서의 광 투과율 (T545) 및 610 nm 파장에서의 광 투과율 (T610) 이 하기 관계 (I) 를 충족시키는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자:
    T450 < T545 < T610 (I).
  2. 제 1 항에 있어서, 하기 식 (II) 를 충족시키는 580 nm 파장의 광 투과율 (T580) 을 갖는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자:
    T580 ≤ 0.9 x (T450 + T545 + T610)/3 (II).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하기 식 (III) 을 충족시키는 490 nm 파장의 광 투과율 (T490) 을 갖는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자:
    T490 ≤ 0.9 x (T450 + T545 + T610)/3 (III).
  4. 제 1 항에 있어서, 컬러 액정 디스플레이에 장착되고 사용되는 파장 선택성 광-흡수 광학 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 컬러 액정 디스플레이를 구성하는, 도광판, 광 확산판, 프리즘 시트 및 전면판으로 이루어진 군으로부터 선택되는 광학 소자인 파장 선택 성 광-흡수 광학 소자.
  6. 액정 셀, 편광 시트 및 컬러 필터를 포함하는 영상-디스플레이 장치 (image-displaying unit), 및 상기 영상-디스플레이 장치를 비추기 위한 냉음극 형광등 (CCFL) 을 포함하는 컬러 액정 디스플레이로서, 제 1 항에 따른 파장 선택성 광-흡수 광학 소자가 상기 영상-디스플레이 장치 내에, 또는 상기 영상-디스플레이 장치의 전면에, 상기 영상-디스플레이 장치와 상기 냉음극 형광등 (CCFL) 사이의 광학 경로를 따라 장착되는 컬러 액정 디스플레이.
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