KR101073617B1 - Display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 광원과, 광원으로부터 빛을 공급받아 투과율을 조절하는 색변화층과, 색변화층을 투과한 광을 공급받아 다른 파장의 빛을 발광하는 형광체층을 포함하는 디스플레이 소자를 제공하며, 이때 색변화층은 인가되는 전기장의 변화에 따라 색이 변화됨으로써 광원의 투과율을 조절하여 디스플레이 소자를 구동하게 된다.
본 발명의 디스플레이 소자는 백라이트의 광원을 R, G, B 필터층으로 필터링하는 액정표시소자와 달리, 백라이트 광원으로 형광체를 직접 여기시켜 발광하는 소자이므로 디스플레이 소자의 효율이 높고, 시야각과 같은 문제점을 일으키지 않는다. 또한 투명전극 사이에 색변환층을 형성하는 공정이 간단하므로 제조비용이 낮고, 다양한 구동방법에 의한 구동이 가능하므로 뛰어난 화질을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, comprising: a light source, a color change layer that receives light from a light source to adjust transmittance, and a display including a phosphor layer that receives light transmitted through the color change layer and emits light of different wavelengths. In this case, the color change layer is changed in color according to the change of the applied electric field, thereby controlling the transmittance of the light source to drive the display element.
Unlike the liquid crystal display device that filters the light source of the backlight with the R, G, and B filter layers, the display device of the present invention emits light by directly exciting the phosphor with the backlight light source, so that the display device has high efficiency and does not cause problems such as viewing angle. Do not. In addition, since the process of forming the color conversion layer between the transparent electrode is simple, the manufacturing cost is low, and it is possible to drive by a variety of driving methods has the advantage that can implement excellent image quality.
Description
본 발명은 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 백라이트 광원에서 형광체로 공급되는 빛의 양을 조절함으로써 R, G, B 각 셀의 온-오프를 구동하여 천연색의 화면을 구현할 수 있는 디스플레이 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a display device, and more particularly, to a display device capable of realizing a natural color screen by driving on / off of each of R, G, and B cells by adjusting the amount of light supplied from a backlight light source to a phosphor. It is about.
최근 정보통신 기술의 발전에 따라 정보를 표현하는 다양한 용도의 디스플레이 소자에 대한 개발이 이루어지고 있다. 디스플레이 소자는 외부로 빛을 표시하는 방식에 따라 크게 반사형 디스플레이 소자(reflective display device), 투과형 디스플레이 소자(transmissive display device) 및 발광형 디스플레이 소자(emissive display device)로 나눌 수 있다. Recently, with the development of information and communication technology, development of display devices having various uses for expressing information has been made. The display device may be classified into a reflective display device, a transmissive display device, and an emissive display device according to a method of displaying light to the outside.
대표적인 발광형 디스플레이 소자인 음극선관(cathode ray tube, CRT)은 화질의 우수성과 오랜 기간 동안 축적되어 온 기술에 의한 경제성으로 최근까지 가장 널리 사용되던 디스플레이 소자였다. 다만 음극선관은 전자총에서 발사된 전자의 경로를 조절하여 특정 화소의 형광체를 여기시키는 방식이므로 전체적인 두께를 줄이는데 한계를 가지고 있어 사양화되고 있다. 이러한 음극선관의 단점을 보완하면서도 음극선관에 버금가는 고화질을 구현하기 위한 발광형 평판 디스플레이 소자의 개발을 위한 노력들이 많이 이루어졌는데, 그 대표적인 것이 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP)과 유기 전계 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)이다. Cathode ray tube (CRT), which is a typical light emitting display device, has been the most widely used display device until recently due to its excellent image quality and economical efficiency due to a technology accumulated for a long time. However, since cathode ray tubes excite phosphors of specific pixels by controlling the path of electrons emitted from an electron gun, they have a limitation in reducing overall thickness. While efforts have been made to develop a flat panel display device that can compensate for the disadvantages of the cathode ray tube and achieve high quality comparable to that of the cathode ray tube, representative examples are plasma display panels (PDPs) and organic electroluminescence. Diode (Organic Light Emitting Diode, OLED).
플라즈마 디스플레이 패널은 자발광 소자로 시야각의 제한이 없고, 응답속도가 빠르며, 대면적 제조시 제조공정이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 다만, 플라즈마 방전에 고전압이 필요하므로 소자의 전기효율이 낮고 부품의 가격이 높으며 형광체의 열화가 일어나기 쉬워 수명이 상대적으로 짧은 단점을 가지고 있다. 유기 전계 발광 다이오드 또한 자발광 소자로서의 장점을 가지고 있으면서 발광 효율이 높은 장점을 가지고 있지만, 제조과정에 진공증착 공정이 필수적이므로 제조단가가 높고 대면적 대응력이 떨어지는 단점을 가지고 있다.Plasma display panels are self-luminous devices that have no limitations on viewing angle, fast response speed, and easy manufacturing processes when manufacturing large areas. However, since a high voltage is required for plasma discharge, the device has a disadvantage of low electrical efficiency, high component cost, and easy deterioration of the phosphor, which has a relatively short lifetime. Organic electroluminescent diodes also have advantages as self-luminous devices and high luminous efficiency, but have a disadvantage in that the manufacturing cost is high and the large area coping ability is low because a vacuum deposition process is essential in the manufacturing process.
따라서 현재까지는 평판 디스플레이 소자로 액정표시소자가 가장 널리 사용되고 있다. 액정표시소자(liquid crystal display, LCD)는 반도체 기술에서 유래한 대면적화 기술로 높은 경제성을 가지고 있으며, 종래의 문제점이었던 시야각 문제 등을 해결하여 당분간 디스플레이 시장을 석권할 것으로 생각된다. 다만, 액정표시소자의 이러한 기술적, 산업적 장점에도 불구하고 투과형 비자발광 디스플레이 소자로 발광 효율이 5% 미만이고, 응답속도가 늦은 한계를 가지고 있다.Therefore, the liquid crystal display device is most widely used as a flat panel display device. Liquid crystal display (LCD) is a large-area technology derived from semiconductor technology, has high economic feasibility, and is expected to dominate the display market for a while by solving the viewing angle problem, which was a conventional problem. However, despite the technical and industrial advantages of the liquid crystal display device, the light emitting efficiency is less than 5% and the response speed of the transmissive non-light emitting display device is limited.
이러한 비자발광 디스플레이 소자의 효율을 향상시키고자 하는 다양한 시도로서 밴드갭 조절을 이용한 광결정 디스플레이 소자에 대한 선행기술이 있다. 선행기술은 전기장에 따라서 변화하는 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 포토닉 밴드갭을 갖는 광결정을 이용하는 디스플레이 소자이고, 광결정의 칼라 영역별 높은 반사율에 따른 반사형 디스플레이 또는 포토닉 밴드갭 조절에 따른 투과형 디스플레이 소자로 구현이 가능하다. 하지만, 상기 선행기술은 기존의 액정표시소자와 같이 비자발광 디스플레이 소자로서의 한계를 그대로 가지고 있고, 특히 특정 칼라를 구현하기 위하여 반사량 및 투과량을 각기 독립적으로 제어하고 조절하여야 하므로 천연색의 구현이 복잡하다는 문제점을 가진다. 또한 R, G, B 각 셀의 구동을 위하여 서로 다른 반사 파장의 포토닉 밴드갭을 갖는 복수 개의 광결정을 제조하여야 하고, 이 경우 다른 색의 화소를 구동하기 위해서는 다른 구동 전압과 주파수를 사용해야 하는 복잡성이 있으며, 더 나아가 반사되는 빛이나 투과되는 빛의 색이 시야각에 따라 크게 바뀌는 단점이 있다. Various attempts have been made to improve the efficiency of such a non-luminous display device. There is a prior art for a photonic crystal display device using band gap control. The prior art is a display device using a photonic crystal with a photonic bandgap including a material having a refractive index that changes in accordance with the electric field, a reflective display according to the high reflectance of each color region of the photonic crystal or a transmissive display according to the photonic bandgap control It can be implemented as a device. However, the prior art has the same limitations as the non-emission display device as in the conventional liquid crystal display device, and in particular, since the reflection and transmission amounts must be independently controlled and adjusted in order to realize a specific color, the implementation of natural colors is complicated. Has In addition, a plurality of photonic crystals having photonic bandgaps with different reflection wavelengths must be manufactured to drive R, G, and B cells, and in this case, complexity of using different driving voltages and frequencies to drive pixels of different colors. There is a disadvantage that the color of the reflected light or transmitted light is further changed depending on the viewing angle.
따라서, 상기에 열거한 디스플레이 소자들의 단점을 극복하면서도 제조공정이 단순하여 제조비용을 낮출 수 있는 새로운 디스플레이 소자의 개발에 대한 필요성이 커지고 있다.Accordingly, there is a growing need for the development of a new display device capable of reducing the manufacturing cost due to the simple manufacturing process while overcoming the disadvantages of the display devices listed above.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구동방법이 간단하면서도 개선된 화질을 가질 수 있고, 발광효율이 높아 전기소모량이 적으며, 제조공정이 단순하며 대면적화가 용이하고 제조비용이 저렴한 디스플레이 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to provide a display device having a simple driving method and improved image quality, high luminous efficiency, low electric consumption, simple manufacturing process, large area, and low manufacturing cost. To provide.
본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 광원과, 인가되는 전기장의 변화에 의하여 색이 변화됨으로써 광원의 투과율을 조절하는 색변화층과, 색변화층을 투과한 빛을 공급받아 다른 파장의 빛을 발광하는 형광체층을 포함하는 디스플레이 소자를 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, the color is changed by the change of the light source, the applied electric field and the color change layer for adjusting the transmittance of the light source, and the light transmitted through the color change layer to receive light of different wavelengths Provided is a display device including a phosphor layer for emitting light.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 광원의 중심파장은 300 내지 500㎚의 범위에 위치하고, 상기 색변화층은 전기장이 인가될 경우 300 내지 500㎚의 범위에서 광흡수대역을 가지는 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the center wavelength of the light source is located in the range of 300 to 500 nm, and the color change layer preferably has a light absorption band in the range of 300 to 500 nm when an electric field is applied.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 색변화층은 바이페닐 디카르복실릭 에시드 디에틸 에스터(biphenyl dicarboxylic acid diethyl ester), 디옥틸-치환 2,3-디(티엔-3-일)-5,7-디(티엔-2-일)티에노[3,4-b]피라진(dioctyl-substituted 2,3-di(thien-3-yl)-5,7-di(thien-2-yl)thieno[3,4-b]pyrazine), 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜) 디에스터(poly(3,4-propylenedioxythiophene) diester), 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜 디올(poly(3,4-propylenedioxythiophene) diol), 티오펜/EDOT/페닐렌 복합체(thiophene/EDOT/phenylene 복합체), 폴리-비티오펜(poly-bithiophene), N,N-비스(4-아미노페닐)-N',N'-디(4-메톡시페닐)-1,4-페닐렌디아민(N,N-bis(4-aminophenyl)-N',N'-di(4-methoxylphenyl)-1,4-phenylenediamine), 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일-2,3-디(티엔-3-ㅇp일)-티에노[3,4-b]피라진(poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(thien-3-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine), 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일)-2,3-디(페-1-일)-티에노[3,4-b]피라진(poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(phen-1-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine), 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일)2,3-디(4-옥틸펜-1-일)-티에노[3,4-b]피라진(poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(4-octylphen-1-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine), 폴리(5,8-비스(2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-일)퀴녹살린(poly(5,8-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)quinoxaline)), 폴리(5,8-비스(2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-일)-2,3-디(티오펜-2-일)퀴녹살린(poly(5,8-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)-2,3-di(thiophen-2-yl)quinoxaline)), 폴리(1,4-비스(2-[3'4'-에틸렌디옥시]티에닐)-2-메톡시-5-2''-에틸렌헥실옥시벤젠(poly(1,4-bis(2-[3',4'-ethylenedioxy]thienyl)-2-methoxy-5-2''-ethylhexyloxybenzene)), 폴리(3-메틸-2-{[3-(4-비닐-벤질)-3H-벤조티아졸-2-일리덴]-히드라조노}-2,3-디히드로-벤조티아졸-6-설포닉)에시드(poly(3-methyl-2-{[3-(4-vinyl-benzyl)-3H-benzothiazol-2-ylidene]-hydrazono}-2,3-dihydro-benzothiazole-6-sulfonic) acid)로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 색변화층은 
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 색변화층을 투과하는 광원의 투과율을 조절하여 계조를 표현할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the gray scale may be expressed by adjusting the transmittance of the light source passing through the color change layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 색변화층을 투과하는 광원의 투과율 조절은 색변화층에 인가되는 전기장의 세기를 조절하여 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control of the transmittance of the light source passing through the color changing layer may be performed by adjusting the intensity of the electric field applied to the color changing layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 색변화층을 투과하는 광원의 투과율 조절은 색변화층에 전기장이 인가되는 시간을 조절하여 수행될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control of the transmittance of the light source passing through the color changing layer may be performed by adjusting the time the electric field is applied to the color changing layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디스플레이 소자는 색변화층과 형광체층 사이에 형성된 휘도강화층을 더 포함하고, 휘도강화층은 색변화층을 투과한 광원의 빛은 투과시키고, 형광체층에서 발광된 빛은 반사시킬 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the display element further comprises a brightness enhancement layer formed between the color change layer and the phosphor layer, the brightness enhancement layer transmits the light of the light source transmitted through the color change layer, in the phosphor layer The emitted light can reflect.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 휘도강화층은 굴절율이 상이한 물질층이 교대로 적층되어 이루어질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the luminance enhancement layer may be formed by alternately stacking material layers having different refractive indices.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 디스플레이 소자는 색변화층에 전기장을 인가하기 위한 제1전극과 제2전극을 더 포함하고, 제1전극과 제2전극은 색변화층의 두께 방향으로 전기장을 형성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the display device further comprises a first electrode and a second electrode for applying an electric field to the color change layer, the first electrode and the second electrode in the thickness direction of the color change layer Can be formed.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 색변화층에 전기장을 인가하기 위한 제1전극과 제2전극을 더 포함하고, 제1전극과 제2전극은 색변화층의 면 방향으로 전기장을 형성할 수 있다.According to another embodiment of the invention, the first electrode and the second electrode for applying an electric field to the color change layer further comprises, the first electrode and the second electrode to form an electric field in the plane direction of the color change layer Can be.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 제1전극 또는 제2전극은 전기장이 형성되는 방향의 면에 돌출부가 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first electrode or the second electrode may have a protrusion formed on the surface in the direction in which the electric field is formed.
본 발명에 따른 디스플레이 소자는 백라이트 광원을 이용하기는 하지만 백라이트 광원에서 특정 파장대를 필터링하는 방식이 아닌, 백라이트 광원 전부를 이용하여 형광체를 여기시키는 투과-발광형 디스플레이 소자이므로 효율이 높다는 것이 특징이다. 또한 색변화층에 인가되는 전기장의 세기나 인가되는 시간을 조절하여 색변화층의 투과율을 변화시키는 것이 가능하므로 구동이 용이하고, 최종적으로 형광체에서 발광된 빛을 사람이 인식하게 되므로 자발광 디스플레이 소자가 가지는 우수한 화질의 효과를 그대로 가질 수 있다. 나아가, 색변화층의 구조가 단순하므로 제조공정이 단순하고 제조비용이 저렴한 디스플레이 소자를 제공하는 것이 가능하다.Although the display device according to the present invention uses a backlight light source, it is not a method of filtering a specific wavelength band in the backlight light source, but is a transmission-emitting display device that excites phosphors using all of the backlight light sources. In addition, since it is possible to change the transmittance of the color change layer by adjusting the intensity of the electric field applied to the color change layer or the time applied, it is easy to drive, and finally the light emitted from the phosphor is recognized by a person. It can have the effect of excellent image quality with. Furthermore, since the structure of the color change layer is simple, it is possible to provide a display device having a simple manufacturing process and low manufacturing cost.
도 1은 본 발명의 디스플레이 소자의 단면 중 일부를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 색변화층의 단면 구조와 색 변화 원리를 도시한 것이다.
도 3은 DEB, NMP, TBAP 및 Fc로 이루어진 색변화층에 전기장이 인가된 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 전기장의 세기를 조절하여 R, G, B 각 셀의 온-오프를 조절하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5는 휘도강화층이 적용된 디스플레이 소자의 단면을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 디스플레이 소자에 이용되는 휘도강화층의 단면구조와 휘도강화 원리를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 디스플레이 소자에서 휘도강화층에 의하여 휘도가 증가되는 원리를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 단면구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 색변화층의 색 변화를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 색변화층에 의한 여기광의 투과 제어효과를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 색변화층에 의한 여기광의 투과율 조절을 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 디스플레이 소자의 작동과 이에 따른 명암비를 각 셀별로 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 디스플레이 소자의 각 셀에 대한 색좌표를 CIE 색좌표계에 표시한 것이다. 1 shows a part of a cross section of a display element of the present invention.
Figure 2 illustrates the cross-sectional structure and color change principle of the color change layer applied to the present invention.
Figure 3 shows the absorption spectrum when an electric field is applied to the color change layer consisting of DEB, NMP, TBAP and Fc.
Figure 4 shows a method of controlling the on-off of each of the R, G, B cells by adjusting the intensity of the electric field.
5 is a cross-sectional view of the display device to which the luminance enhancement layer is applied.
6 illustrates a cross-sectional structure and a principle of luminance enhancement of the luminance enhancement layer used in the display device of the present invention.
7 illustrates a principle of increasing luminance by the luminance enhancement layer in the display device of the present invention.
8 is a schematic cross-sectional view of a shutter using a color change layer manufactured according to Example 1 of the present invention.
Figure 9 shows the color change of the color change layer prepared according to Example 1 of the present invention.
Figure 10 shows the transmission control effect of the excitation light by the color change layer prepared according to Example 1 of the present invention.
Figure 11 shows the control of the transmittance of the excitation light by the color change layer prepared according to Example 1 of the present invention.
12 illustrates the operation of the display device manufactured according to Example 2 of the present invention and the corresponding contrast ratio for each cell.
FIG. 13 shows the color coordinates of each cell of the display device manufactured according to Example 2 of the present invention in a CIE color coordinate system.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명의 디스플레이 소자는 광원, 광원으로부터 빛을 공급받아 투과율을 조절하는 색변화층 및 색변화층을 투과한 광을 공급받아 다른 파장의 빛을 발광하는 형광체층을 포함하고, 이때 색변화층은 인가되는 전기장의 변화에 따라 색이 변화되어 광원의 투과율을 조절함으로써 디스플레이 소자가 구동된다.The display device of the present invention includes a light source, a color change layer that receives light from the light source to adjust the transmittance and a phosphor layer that receives light transmitted through the color change layer to emit light of different wavelengths, wherein the color change layer is The color is changed in accordance with the change of the applied electric field, and the display element is driven by adjusting the transmittance of the light source.
도 1은 본 발명의 디스플레이 소자의 단면 중 일부를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 디스플레이 소자는 광원(101), 광학필름(102), 기판(103), 제1전극(104), 색변화층(105), 제2전극(106), 형광체층(107) 및 블랙 매트릭스(108)를 포함한다. 광원(101)에서 발생된 빛은 전기장의 인가 여부에 따라 투과율이 조절된 색변화층(105)을 투과하여 형광체층(107)에 공급되고, 공급된 빛에 의해 여기된 형광체층(107)은 가시광 영역의 빛을 발광한다. 1 shows a part of a cross section of a display element of the present invention. Referring to FIG. 1, the display element includes a
광원으로는 청색 계열의 광원이 사용될 수 있는데, 플라즈마 방전을 이용한 램프나 청색 LED 등이 사용될 수 있다. 광원의 바람직한 파장대는 300 내지 500㎚인데, 이러한 청색 또는 청보라 파장대의 광원이 형광체를 여기시키는 효율이 높기 때문이다. 광원은 기판 방향으로 공급되기 전에 광학필름을 거치게 된다. 광학필름은 광원에서 공급된 빛을 균일하게 기판 방향으로 공급하기 위한 수단으로 빛을 산란시켜 면광원으로 변화시키는 확산판 등을 포함할 수 있다. 도 1에서는 기판의 후면에 직접 광원이 위치하는 직하방식의 광원만을 도시하였지만, 기판의 측부에 광원을 위치시키고 도광판을 이용하여 기판 방향으로 빛을 유도하는 방식을 사용하는 것도 무방하다. As a light source, a blue light source may be used, and a lamp or a blue LED using plasma discharge may be used. The preferred wavelength band of the light source is 300 to 500 nm, because the light source of such a blue or bluish violet band has high efficiency of exciting the phosphor. The light source passes through the optical film before being supplied toward the substrate. The optical film may include a diffusion plate for scattering the light into a surface light source as a means for uniformly supplying the light supplied from the light source toward the substrate. In FIG. 1, only a direct light source in which a light source is directly positioned on a rear surface of the substrate is illustrated. However, the light source may be positioned at the side of the substrate and a light guide plate may be used to guide light toward the substrate.
기판은 유리기판이나 다양한 종류의 고분자 수지 기판이 모두 사용될 수 있는데, 고분자 수지 기판이 사용될 경우 플렉서블 디스플레이를 구현할 수 있다. 기판 위에는 제1전극과 제2전극이 형성되어 있고, 제1전극과 제2전극 사이에는 색변화층이 형성되어 있다. 제1전극 및 제2전극은 R, G, B 각 셀별로 패터닝되어 있으며, 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide) 또는 플루오린 틴 옥사이드(fluorine tin oxide)와 같은 투명한 도전성 재료로 이루어질 수 있다. 제1전극 또는 제2전극은 전기전도도를 향상시키기 위하여 패터닝된 금속성 전극층이 적층되어 있을 수도 있다. The substrate may be a glass substrate or various kinds of polymer resin substrates, and when the polymer resin substrate is used, a flexible display may be realized. A first electrode and a second electrode are formed on the substrate, and a color change layer is formed between the first electrode and the second electrode. The first electrode and the second electrode are patterned for each cell of R, G, and B, and may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide or fluorine tin oxide. The first electrode or the second electrode may be laminated with a patterned metallic electrode layer to improve electrical conductivity.
제2전극 위에는 R, G, B 형광체가 패터닝되어 형성되어 있고, 그 사이에는 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성되어 있다. R, G, B 형광체는 청색계열의 빛을 흡수하여 가시광 영역의 빛을 발광하는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 형광체층은 광원의 파장대로 매치시켜 300 내지 500㎚의 파장대에서 광전환 효율이 높은 것이 바람직하다. 여기광이 청색계열의 빛인 경우에 R 형광체로는 (Sr,Ca)S:Eu, (Ca,Sr)2Si5N8:Eu, CaSiN2:Eu, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 CaAlSiN3:Eu로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있고, G 형광체로는 SIALON:Eu, SrGa2S4:Eu, Ca3Sc2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Ce, γ-AlON:Mn, γ-AlON:Mn,Mg, Ca-α-sialon:Yb, Ba3Si6O12N2:Eu, (SrBa)SiO4:Eu 및 SrSi2O2N2:Eu로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 또한 여기광이 자외선계열인 경우에는 R 형광체로는 Y2O2S:Eu, La2O2S:Eu, (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu,Mn, LiW2O8:Eu,Sm 및 Ba3MgSi2O8:Eu,Mn로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있고, G 형광체로는 (SrBa)SiO4:Eu, ZnS:Cu,Al,Au, ZnS:Cu,Al, BaMgAl10O17:Eu 및 SrAl2O4:Eu로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있으며, B 형광체로는 (Sr,Ba,Ca,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu, BaMg2Al16O27;Eu, (Ba,Sr)MgAl10O17:Eu, ZnS:Ag,Al, ZnS:Ag.Cl, Ca3MgSi2O8:Eu, (Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu 및 La1-xCexLaAl（Si6-zAlz)O10-zNz(z=1)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 색변화층을 통과하여 공급되는 빛이 청색을 구현하기에 충분한 경우라면 B 형광체는 형성되지 않아도 무방하다. 블랙 매트릭스는 R, G, B 형광체에서 발광된 빛의 혼색을 방지하기 위한 것으로 R, G, B 형광체 사이에 형성될 수 있다. 도면에서는 블랙 매트릭스의 형성층이 색변화층 위로 표시되었지만, R, G, B 간의 혼색을 방지할 수 있다면 어느 층에 형성되어도 무방하다.R, G, and B phosphors are patterned on the second electrode, and a black matrix is formed therebetween. R, G, and B phosphors are preferably made of a material that absorbs blue light and emits light in the visible region. In particular, the phosphor layer is preferably matched with the wavelength of the light source and high in light conversion efficiency in the wavelength range of 300 to 500 nm. When the excitation light is blue light, R phosphors include (Sr, Ca) S: Eu, (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu, CaSiN 2 : Eu, (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu and At least one selected from the group consisting of CaAlSiN 3 : Eu may be used, and as the G phosphor, SIALON: Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, γ -AlON: Mn, γ-AlON: Mn, Mg, Ca-α-sialon: Yb, Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu, (SrBa) SiO 4 : Eu and SrSi 2 O 2 N 2 : Eu At least one selected from the group can be used. In the case where the excitation light is ultraviolet light, R phosphors include Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu, (Sr, Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, Mn , LiW 2 O 8: Eu, Sm and Ba 3 MgSi 2 O 8: Eu , from the group consisting of Mn with at least, and one can be used, G phosphor selected is (SrBa) SiO 4: Eu, ZnS: Cu, Al, At least one selected from the group consisting of Au, ZnS: Cu, Al, BaMgAl 10 O 17 : Eu and SrAl 2 O 4 : Eu may be used, and as the B phosphor, (Sr, Ba, Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, BaMg 2 Al 16 O 27 ; Eu, (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, ZnS: Ag, Al, ZnS: Ag.Cl, Ca 3 MgSi 2 O 8 : Eu, ( Sr, Ba) 3 MgSi 2 O 8 : Eu and La1-xCexLaAl (Si 6 -zAlz) O 10 -zNz (z = 1) At least one selected from the group consisting of may be used. If the light supplied through the color change layer is sufficient to realize blue, the B phosphor may not be formed. The black matrix is to prevent color mixing of light emitted from the R, G, and B phosphors and may be formed between the R, G, and B phosphors. Although the forming layer of the black matrix is shown on the color change layer in the figure, it may be formed in any layer as long as it is possible to prevent the color mixture between R, G, and B.
본 발명의 디스플레이 소자는 광원에서 공급된 빛의 투과율을 색변화층에서 조절하여 온-오프 또는 계조를 표현하게 된다. 즉, 색변화층에서 광원의 투과율을 조절하여 형광체층에 공급되는 여기광의 양을 조절함으로써 형광체의 발광여부와 발광세기를 조절할 수 있는 것이다. 색변화층은 인가되는 전기장의 세기에 따라 색이 변화되므로, 이러한 색변화로 광원에서 공급되는 빛의 흡수량을 조절하는 원리로 작동된다.In the display device of the present invention, the transmittance of light supplied from the light source is controlled in the color change layer to express on-off or gray scale. That is, by controlling the transmittance of the light source in the color change layer, the amount of excitation light supplied to the phosphor layer can be adjusted to control whether the phosphor emits light and the light intensity. Since the color change layer changes color according to the intensity of the applied electric field, the color change layer operates on a principle of controlling the amount of absorption of light supplied from the light source.
도 2는 본 발명에 적용되는 색변화층의 단면 구조와 색 변화 원리를 도시한 것이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 기판(201) 위에 제1전극(202)이 형성되고, 그 위에 색변화층(203)과 제2전극(204)이 차례로 적층된다. 제1전극(202)과 제2전극(204) 사이에는 직류신호(또는 도시되지는 않았지만 교류신호가 연결될 수도 있다)가 연결된다. 신호가 인가되지 않은 상태에서는 색변화층(203)에 전기장이 형성되지 않고 광원에서 공급된 빛은 기판(201), 제1전극(202), 색변화층(203) 및 제2전극(204)을 투과한다. 도 2의 (b)를 참조하면, 제1전극(202)과 제2전극(204) 사이에 전기장이 형성되면 색변화층(203)은 색변화를 일으키며, 변색된 색변화층(203a)은 광원에서 공급된 빛의 일부 또는 전부를 흡수하게 된다. 이러한 원리에 의하여 형광체에 공급되는 여기광의 세기를 변화시킬 수 있다.Figure 2 illustrates the cross-sectional structure and color change principle of the color change layer applied to the present invention. Referring to FIG. 2A, a
색변화층은 색변화물질, 용매 및 전해질을 포함할 수 있다. 색변화물질은 전기장의 인가에 따라 색이 변화되는 물질로 전기장의 공급과 제거에 따라 가역적으로 색이 변화된다. 색변화물질의 색이 변화되는 것은 특정 파장대의 빛을 흡수하는 것을 의미하는데, 본 발명에서는 전기장의 인가로 인하여 청색계열의 파장을 흡수할 수 있는 색변화물질을 사용할 수 있다. 본 발명에서 색변화층으로 사용될 수 있는 물질은 다양하다. 색변화층을 이루는 물질은 300 내지 500㎚ 파장대의 빛을 흡수하는 물질이다. 본 발명에 사용될 수 있는 색변화층 물질 중 유기물 또는 유기고분자로는 biphenyl dicarboxylic acid diethyl ester(흡수피크 중심: 460㎚), dioctyl-substituted 2,3-di(thien-3-yl)-5,7-di(thien-2-yl)thieno[3,4-b]pyrazine(흡수피크 중심: 360㎚), poly(3,4-propylenedioxythiophene) diester(흡수피크 중심: 480㎚), poly(3,4-propylenedioxythiophene) diol(흡수피크 중심: 480㎚), thiophene/EDOT/phenylene 복합체(흡수피크 중심: 450㎚), poly-bithiophene(흡수피크 중심: 450㎚), N,N-bis(4-aminophenyl)-N',N'-di(4-methoxylphenyl)-1,4-phenylenediamine(흡수피크 중심: 430㎚), poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(thien-3-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine(흡수피크 중심: 430㎚), poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(phen-1-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine(흡수피크 중심: 420㎚), poly[N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di(3-octylthien-2-yl)-2,3-di(4-octylphen-1-yl)-thieno[3,4-b]pyrazine(흡수피크 중심: 460㎚), poly(5,8-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)quinoxaline)(흡수피크 중심: 410㎚), poly(5,8-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)-2,3-di(thiophen-2-yl)quinoxaline)(흡수피크 중심: 405㎚), poly(1,4-bis(2-[3',4'-ethylenedioxy]thienyl)-2-methoxy-5-2''-ethylhexyloxybenzene)(흡수피크 중심: 470㎚), poly(3-methyl-2-{[3-(4-vinyl-benzyl)-3H-benzothiazol-2-ylidene]-hydrazono}-2,3-dihydro-benzothiazole-6-sulfonic) acid로 도핑된 poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(흡수피크 중심: 393㎚), 
따라서 본 발명에 이용되는 색변화층은 상기에서 열거한 유기물, 유기고분자 및 무기착물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 색변화물질을 포함할 수 있고, 용매로는 NMP(N-methyl pyrrolidine)이 이용될 수 있고, 전해질은 TBAP(tetra-n-butylammonium perchlorate) 또는 TBAI(tetra-n-butylammonium iodide)가 이용될 수 있다. 또한 색변화층은 페로센(ferrocene, Fc)을 더 포함할 수 있다. 페로센은 카운터 산화환원 물질(counter redox material)로 전자주게 역할을 하며, 색변화층에 페로센이 포함되면 색변화물질의 사이클 안정성을 높일 수 있고, 작동전압을 낮출 수 있다.Therefore, the color change layer used in the present invention may include at least one color change material selected from the group consisting of the organic materials, organic polymers and inorganic complexes listed above, NMP (N-methyl pyrrolidine) is used as a solvent The electrolyte may be tetra-n-butylammonium perchlorate (TBAP) or tetra-n-butylammonium iodide (TBAI). In addition, the color change layer may further include ferrocene (ferrocene, Fc). Ferrocene acts as an electron donor as a counter redox material, and the inclusion of ferrocene in the color change layer can increase the cycle stability of the color change material and lower the operating voltage.
도 3은 DEB, NMP, TBAP 및 Fc로 이루어진 색변화층에 전기장이 인가된 경우의 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 색변화층은 400 내지 500㎚에서 에너지를 흡수대가 형성되어 있다. 따라서, 디스플레이 소자의 광원에서 공급된 빛의 투과율을 효율적으로 조절할 수 있다.Figure 3 shows the absorption spectrum when an electric field is applied to the color change layer consisting of DEB, NMP, TBAP and Fc. Referring to Figure 3, the color change layer is formed to absorb energy at 400 to 500nm. Therefore, the transmittance of light supplied from the light source of the display element can be adjusted efficiently.
색변화층은 전기장 세기의 변화에 따라 특정 파장대의 빛을 흡수하는 양이 변화된다. 따라서 본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 디스플레이 소자의 각 셀을 온-오프시키거나 계조를 표현할 수 있다. The color change layer absorbs light in a specific wavelength range as the electric field intensity changes. Therefore, in the present invention, each cell of the display device can be turned on or off using gray scale.
도 4는 본 전기장의 세기를 조절하여 R, G, B 각 셀의 온-오프를 조절하는 방법을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 기판(103) 위에 형성된 제1전극들(104a, 104b, 104c) 중 R 영역에 형성된 제1전극(204a)에는 전기장이 인가되지 아니하고, G 및 B 영역의 제1전극(104b, 104c)에는 전기장이 인가된 상태에서 R 셀의 형광체층(107a)만 발광하고 있다. G 및 B 영역의 제1전극들(104b, 104c)은 제2전극들(106b, 106c)과의 사이에 대향한 방향으로 전기장을 형성하는데, 전기장이 인가되지 않은 R 영역은 색변화층(105)의 색이 변화되지 않고, 전기장이 인가된 G 및 B 영역의 색변화층은 색변화가 일어나면서 변색된 색변화층(105a)이 된다. 색변화가 일어나면 광학필름(102)을 통하여 공급된 광원(101)의 빛의 투과율이 낮아지므로, R 셀은 온 상태로 있고, G 및 B 셀은 오프 상태에 있게 된다. 이렇게 색변화층에서 빛의 투과를 영(0)에 가깝게 차단하면 형광체층이 발광하지 않는 오프 상태가 되지만, 적절하게 투과율을 조절하면 디스플레이 소자의 계조를 표현할 수 있다. Figure 4 shows a method of controlling the on-off of each of the R, G, B cells by adjusting the intensity of the electric field. Referring to FIG. 4, an electric field is not applied to the first electrode 204a formed in the R region among the
색변화층에서 빛의 투과율을 조절하는 방법은 다양하게 이루어질 수 있다. 첫 번째 방법은 제1전극과 제2전극 사이에 형성되는 전기장의 세기를 조절하는 것이다. 전기장의 세기는 제1전극 또는 제2전극에 인가되는 전압의 세기를 변화시켜 조절될 수 있다. 전기장의 세기가 커지면 색변화층의 색이 짙어지며 특정 파장대의 빛을 흡수하는 양이 늘어나게 되고, 이에 따라 형광체층에 공급되는 여기광의 양이 줄어들어 해당 셀의 발광량이 줄어들게 된다. 두 번째 방법은 제1전극 또는 제2전극에 인가되는 전압의 세기는 고정하고, 전압이 인가되는 시간을 조절하는 것이다. 이러한 방법은 전극에 인가되는 전압을 고정할 수 있다는 점에서 디스플레이 소자의 구동에 유리한 점을 가질 수 있다. 전압이 인가되는 시간을 조절하기 위해서는 전압을 펄스 형태로 공급하고, 펄스 폭을 조절하여 색변화층에 전압이 인가되는 시간을 조절할 수 있다. 전압이 인가되는 시간을 조절하기 위하여 일정 펄스폭을 가지는 펄스의 개수를 조절하는 방법도 적용할 수 있는데, 이 경우 펄스의 개수에 따라 전압이 인가되는 시간이 조절된다. The method of controlling the light transmittance in the color change layer may be various. The first method is to adjust the intensity of the electric field formed between the first electrode and the second electrode. The intensity of the electric field may be adjusted by changing the intensity of the voltage applied to the first electrode or the second electrode. As the intensity of the electric field increases, the color of the color change layer becomes darker, and the amount of absorbing light in a specific wavelength band increases, thereby reducing the amount of excitation light supplied to the phosphor layer, thereby reducing the amount of light emitted from the corresponding cell. The second method is to fix the intensity of the voltage applied to the first electrode or the second electrode and to adjust the time for which the voltage is applied. This method may have an advantage in driving the display element in that the voltage applied to the electrode can be fixed. In order to control the time for which the voltage is applied, the voltage may be supplied in the form of a pulse, and the time for which the voltage is applied to the color change layer may be adjusted by adjusting the pulse width. In order to control the time for which the voltage is applied, a method of adjusting the number of pulses having a predetermined pulse width may also be applied. In this case, the time for which the voltage is applied is adjusted according to the number of pulses.
본 발명의 디스플레이 소자에 적용되는 전극은 다양한 구조와 형태로 제조될 수 있다. 전극의 형성구조는 제1전극과 제2전극이 색변화층의 두께 방향으로 전기장을 형성하도록 색변화층의 상부와 하부에 형성될 수 있다. 이러한 구조는 도 1에 도시한 것과 같은 구조로서, 색변화층의 두께에 따라 제1전극과 제2전극의 간격이 결정되므로 각 셀의 전극 간에 형성되는 전기장의 세기를 균일하게 조절할 수 있는 장점을 가진다. 또 다른 전극의 형성 구조는 제1전극과 제2전극이 색변화층의 면 방향으로 전기장을 형성하도록 하는 것인데, 이러한 구조에서는 제1전극과 제2전극이 동일한 층에 형성될 수 있어 제조공정을 단순화시킬 수 있다. Electrodes applied to the display device of the present invention can be manufactured in various structures and shapes. The electrode formation structure may be formed on the upper and lower portions of the color change layer such that the first electrode and the second electrode form an electric field in the thickness direction of the color change layer. This structure is the same as that shown in Figure 1, because the distance between the first electrode and the second electrode is determined according to the thickness of the color change layer has the advantage of uniformly adjusting the intensity of the electric field formed between the electrodes of each cell Have Another electrode formation structure is such that the first electrode and the second electrode form an electric field in the direction of the plane of the color change layer. In such a structure, the first electrode and the second electrode may be formed on the same layer, thereby providing a manufacturing process. Can be simplified.
본 발명의 디스플레이 소자에 적용되는 제1전극 또는 제2전극은 전기장이 형성되는 방향의 면에 돌출부가 형성될 수 있다. 전극의 일면에 형성된 돌출부는 전계를 집중시켜 색변화층에 형성되는 전기장의 세기를 국부적으로 강화시킬 수 있고, 결과적으로 전압의 인가에 따른 색변화층의 반응시간을 단축시킬 수 있다. 색변화층의 반응시간이 단축되면, 빠른 움직임이 있는 동영상을 구현하는데 유리하고, 전극에 펄스형태로 전압을 인가하는 경우 일정시간에 인가되는 펄스의 개수를 늘일 수 있어 보다 다양한 계조의 표현이 가능하게 된다. 돌출부는 제1전극 또는 제2전극 중 어느 하나에만 형성되거나 모두에 형성될 수 있고, 돌출부의 형상도 상부가 좁아지는 뿔의 형태이거나 막대 형태 등 다양하게 형성될 수 있다.The first electrode or the second electrode applied to the display device of the present invention may have a protrusion formed on a surface of the electric field is formed. Protrusions formed on one surface of the electrode can concentrate the electric field to locally strengthen the intensity of the electric field formed in the color change layer, and consequently shorten the reaction time of the color change layer due to the application of voltage. When the response time of the color change layer is shortened, it is advantageous to realize a moving image with rapid movement, and when applying a voltage in the form of pulse to the electrode, the number of pulses applied at a certain time can be increased, so that various gray levels can be expressed. Done. The protrusions may be formed on only one or both of the first electrode and the second electrode, and the protrusions may be formed in various shapes such as horns or rods having narrow upper portions.
본 발명의 디스플레이 소자는 휘도강화층을 적용하여 휘도를 증가시킬 수 있다. 도 5는 휘도강화층이 적용된 디스플레이 소자의 단면을 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 디스플레이 소자가 광원(101), 광학필름(102), 기판(103), 제1전극(104), 색변화층(105), 제2전극(106), 형광체층(107) 및 블랙 매트릭스(108)을 포함한 것은 도 1과 동일하지만, 제2전극(106)과 형광체층(107) 사이에 휘도강화층(109)이 추가로 형성되어 있다. The display device of the present invention can increase the brightness by applying the brightness enhancement layer. 5 is a cross-sectional view of the display device to which the luminance enhancement layer is applied. Referring to FIG. 5, the display device includes a
도 6은 본 발명의 디스플레이 소자에 이용되는 휘도강화층의 단면구조와 휘도강화 원리를 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, 휘도강화층은 높은 굴절율을 가지는 물질층(H)과 낮은 굴절율을 가지는 물질층(L)이 반복하여 적층되어 있는 구조이다. 휘도강화층은 상대적으로 짧은 파장의 빛은 통과시키고, 긴 파장의 빛은 반사시키는 특성을 가지고 있다. 휘도강화층의 아래 위 끝층은 투과하는 빛의 파장 λ의 1/8에 해당하는 두께를 가진 높은 굴절율을 가지는 물질층(H)으로 이루어지고, 그 사이에는 낮은 굴절율을 가지는 물질층(L)과 높은 굴절율을 가지는 물질층(H)이 투과하는 빛의 파장 λ의 1/4의 두께로 교대로 반복되며 홀수개의 층을 이루고 있다. 이때 아래 위 끝층을 제외한 중간층의 개수는 3 내지 13개 중 홀수인 것이 바람직하다. 중간층의 개수가 3 미만이면 높은 파장 빛의 반사효율이 낮아지고, 13을 초과하면 낮은 파장 빛의 투과효율이 지나치게 낮아진다. 휘도강화층에 포함되는 높은 굴절율을 가지는 물질층과 낮은 굴절율을 가지는 물질층은 각각 TiO2와 SiO2일 수 있다.Fig. 6 shows the cross-sectional structure and the principle of luminance enhancement of the luminance enhancement layer used in the display element of the present invention. Referring to FIG. 6, the luminance enhancement layer has a structure in which a material layer H having a high refractive index and a material layer L having a low refractive index are repeatedly stacked. The luminance enhancement layer has a characteristic of passing light of a relatively short wavelength and reflecting light of a long wavelength. The lower and upper end layers of the luminance-enhancing layer consist of a material layer (H) having a high refractive index having a thickness corresponding to 1/8 of the wavelength λ of transmitted light, between which the material layer (L) having a low refractive index and The material layer H having a high refractive index is alternately repeated with a thickness of 1/4 of the wavelength λ of transmitted light, forming an odd number of layers. At this time, the number of intermediate layers except for the upper and lower end layers is preferably an odd number of 3 to 13. If the number of intermediate layers is less than 3, the reflection efficiency of high wavelength light is low, and if it exceeds 13, the transmission efficiency of low wavelength light is too low. The material layer having the high refractive index and the material layer having the low refractive index included in the luminance enhancing layer may be TiO 2 and SiO 2 , respectively.
도 7은 본 발명의 디스플레이 소자에서 휘도강화층에 의하여 휘도가 증가되는 원리를 도시한 것이다. 도 7은 설명의 편의를 위하여 휘도강화층과 형광체층을 분리하여 표시하였다. 도 7을 참조하면, 색변화층을 투과한 여기광은 휘도강화층(109)을 그대로 통과하여 형광체층(107)에 전달되고, 여기광에 의하여 발광한 형광체층(107)은 여기광보다 높은 파장의 빛을 아래 위 방향을 방출한다. 이때, 형광체층(107)의 위쪽 방향으로 방출된 빛은 디스플레이 소자의 전면으로 직접 방출되고, 아래쪽 방향으로 방출된 빛은 휘도강화층(109)에 반사되어 전면으로 방출된다. 따라서 디스플레이 소자에 휘도강화층을 적용하면, 후면으로 방출되어 휘도향상에 기여하지 못했던 빛을 휘도에 기여하게 만들어 디스플레이 소자의 전체적인 휘도를 증가시킬 수 있는 것이다.7 illustrates a principle of increasing luminance by the luminance enhancement layer in the display device of the present invention. FIG. 7 shows the luminance enhancement layer and the phosphor layer separately for convenience of description. Referring to FIG. 7, the excitation light transmitted through the color change layer passes through the
본 발명의 디스플레이 소자의 패널을 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 유리기판이나 투명한 고분자 수지 기판에 스퍼터링 방법이나 전자빔 증착법을 사용하여 인듐 틴 옥사이드나 플루오린 틴 옥사이드로 이루어진 투명전극층을 형성하고, 사진식각기술을 이용하여 각 셀별로 투명전극층을 패터닝한다. 이어서, 디핑이나 스핀코팅법을 이용하여 DEB와 같은 색변화물질, 용매, 전해질 등을 포함하는 용액을 패터닝된 투명전극층 위에 코팅하여 색변화층을 형성한다. 이어서, 스퍼터링법이나 전자빔 증착법 등을 이용하여 색변화층 위에 투명전극층을 형성한다. 이어서, 전자빔 증착법을 이용하여 TiO2와 SiO2를 반복 적층하여 투명전극층 위에 휘도강화층을 형성한다. 이어서, 스크린 프린팅법이나 잉크젯법 등을 이용하여 휘도강화층 위에 R, G, B 형광체를 도포한다. 마지막으로 스크린 프린팅법이나 잉크젯법 등을 이용하여 블랙 매트릭스층을 형성한다. 이렇게 제조된 패널의 후면에 광학필름과 광원을 설치하고, 패널에 구동회로가 연결되면 디스플레이 소자의 제조가 완성될 수 있다.A method of manufacturing a panel of the display element of the present invention will be described. First, a transparent electrode layer made of indium tin oxide or fluorine tin oxide is formed on a glass substrate or a transparent polymer resin substrate using a sputtering method or an electron beam deposition method, and the transparent electrode layer is patterned for each cell using a photolithography technique. Subsequently, a color change layer is formed by coating a solution including a color change material such as DEB, a solvent, an electrolyte, and the like on the patterned transparent electrode layer by dipping or spin coating. Subsequently, a transparent electrode layer is formed on the color change layer by sputtering, electron beam evaporation, or the like. Subsequently, TiO 2 and SiO 2 are repeatedly stacked by using an electron beam deposition method to form a luminance enhancement layer on the transparent electrode layer. Subsequently, R, G, and B phosphors are coated on the brightness enhancement layer by screen printing, inkjet, or the like. Finally, a black matrix layer is formed by screen printing or inkjet. When the optical film and the light source are installed on the rear surface of the manufactured panel and the driving circuit is connected to the panel, the manufacturing of the display device can be completed.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1( One( 색변화층을Color change layer 이용한 셔터의 제조) Manufacture of used shutter)
인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide)가 130㎚ 두께로 코팅된 유리기판을 상하부기판으로 사용하고, 인듐 틴 옥사이드 전극 사이에 색변화층을 형성하였다. 전극사이의 간격은 60㎛ 두께의 설린 테이프(surlyn tape)를 사용하여 조절하였고, 색변화층은 N-methyl pyrrolidone(NMP) 용매에 염료 biphenyl dicarboxylic acid diethyl ester(DEB)를 0.1M, 전해질 tetra-n-butylammonium perchlorate(TBAP)를 0.05 M, 전자주게물질 ferrocene(Fc)을 0.03 M 농도로 혼합하여 제조하였다. 상하부 전극에 직류신호를 인가하여 색변화층을 이용한 셔터를 작동시켰다. 도 8은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 단면구조를 도식적으로 나타낸 것이다.
A glass substrate coated with indium tin oxide (130 nm thick) was used as the upper and lower substrates, and a color change layer was formed between the indium tin oxide electrodes. The spacing between the electrodes was controlled using a 60 µm thick surlyn tape, and the color-changing layer was 0.1 M of dye biphenyl dicarboxylic acid diethyl ester (DEB) in N-methyl pyrrolidone (NMP) solvent and tetra- electrolyte. n-butylammonium perchlorate (TBAP) was prepared by mixing 0.05 M and electron donor material ferrocene (Fc) at a concentration of 0.03 M. The shutter using the color change layer was operated by applying a DC signal to the upper and lower electrodes. 8 is a schematic cross-sectional view of a shutter using a color change layer manufactured according to Example 1 of the present invention.
실시예Example 2( 2( 색변화층을Color change layer 이용한 디스플레이 소자의 제조) Fabrication of Display Device Using)
실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 상부기판 위에 형광체를 코팅하지 않은 구조, SrGa2S4:Eu를 코팅한 구조 및 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu를 코팅한 구조를 형성하여 각각 B, G, R 셀의 디스플레이 소자를 제조하였다.
On the upper substrate of the shutter using the color change layer prepared according to Example 1, a structure not coated with phosphor, a structure coated with SrGa 2 S 4 : Eu, and a structure coated with (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu were formed. To produce display elements of B, G, and R cells, respectively.
실험예Experimental Example 1 One
실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 상하부전극에 전압을 인가하고, 육안으로 색의 변화를 관찰하였다. 도 9를 참조하면, 전압을 인가하지 않은 경우 셔터는 투명한 색을 나타내었고, 4V의 신호를 인가한 경우 노란색을 띠게 되었다. 따라서, 셔터에 전압이 인가된 경우 B 영역의 빛이 흡수됨을 알 수 있다.
A voltage was applied to the upper and lower electrodes of the shutter using the color change layer manufactured according to Example 1, and the color change was visually observed. Referring to FIG. 9, the shutter showed a transparent color when no voltage was applied and became yellow when a 4V signal was applied. Therefore, it can be seen that when the voltage is applied to the shutter, light in the B region is absorbed.
실험예Experimental Example 2 2
실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 하부에 blue LED를 설치하고, 상하부전극에 0V와 4V의 전압을 인가한 상태에서 blue LED에서 발생된 빛의 투과도를 측정하였다. 도 10을 참조하면, 전압이 인가되지 않은 경우는 빛의 투과도가 100%에 이르지만, 4V의 전압이 인가된 경우는 400 내지 500㎚의 파장대에서 빛의 투과가 효과적으로 차단되었다. 또한 빛이 차단되는 파장 영역대가 blue LED에서 발생된 빛의 파장대와 매우 잘 일치함을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터, 실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 성능을 확인할 수 있었다.
The blue LED was installed at the lower part of the shutter using the color change layer manufactured according to Example 1, and the transmittance of light generated from the blue LED was measured while applying voltages of 0V and 4V to the upper and lower electrodes. Referring to FIG. 10, when no voltage is applied, light transmittance reaches 100%, but when 4 V is applied, light transmission is effectively blocked at a wavelength range of 400 to 500 nm. In addition, it was found that the wavelength band where the light is blocked coincides very well with the wavelength band of the light generated by the blue LED. From these results, the performance of the shutter using the color change layer prepared according to Example 1 could be confirmed.
실험예Experimental Example 3 3
실시예 1에 따라 제조된 색변화층을 이용한 셔터의 하부에 blue LED를 설치하고, 상하부전극에 인가되는 전압의 크기를 변화시키며 blue LED에서 발생된 빛의 투과도를 측정하였다. 도 11을 참조하면, 인가되는 전압이 1V에서 4.5V로 변화되는 동안 blue LED에서 발생된 빛의 투과도가 변화됨을 알 수 있다. 따라서, 이러한 셔터가 디스플레이 소자에 적용되는 경우 전압의 크기 변화로 다양한 계조의 표현이 가능함을 알 수 있다.
A blue LED was installed at the bottom of the shutter using the color change layer manufactured according to Example 1, and the transmittance of light generated from the blue LED was measured while changing the magnitude of the voltage applied to the upper and lower electrodes. Referring to FIG. 11, it can be seen that the transmittance of light generated by the blue LED is changed while the applied voltage is changed from 1V to 4.5V. Therefore, when such a shutter is applied to the display device, it can be seen that various gray levels can be expressed by a change in the magnitude of the voltage.
실험예Experimental Example 4 4
실시예 2에 따라 제조된 디스플레이 소자의 B, G, R 각 셀을 전압 0V와 4V에서 구동시켜 명암비(contrast ratio)를 측정하였다. 도 12a를 참조하면, B 셀의 경우 형광체가 별도로 형성되어 있지 아니한 구조이고, 0V가 인가된 경우와 4V가 인가된 경우 명암비가 11:1로 측정되었다. 도 12b를 참조하면, G 셀의 경우 SrGa2S4:Eu 형광체가 코팅된 구조이고, 0V가 인가된 경우와 4V가 인가된 경우 명암비가 11:1로 측정되었다. 또한 도 12c를 참조하면, R 셀의 경우 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 형광체가 코팅된 구조이고, 0V가 인가된 경우와 4V가 인가된 경우 명암비가 8:1로 측정되었다. 이러한 결과로부터 B, G, R 각 셀의 구동이 효과적으로 일어남을 알 수 있다.
Contrast ratios were measured by driving cells B, G, and R of the display device manufactured according to Example 2 at voltages of 0V and 4V. Referring to FIG. 12A, in the case of B cell, the phosphor was not formed separately, and the contrast ratio was measured to be 11: 1 when 0V was applied and when 4V was applied. Referring to FIG. 12B, in the case of the G cell, the SrGa 2 S 4 : Eu phosphor was coated, and the contrast ratio was measured to be 11: 1 when 0V and 4V were applied. In addition, referring to FIG. 12C, the R cell has a (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu phosphor coated structure, and the contrast ratio was measured to be 8: 1 when 0V and 4V were applied. From these results, it can be seen that the driving of each cell of B, G, and R occurs effectively.
실험예Experimental Example 5 5
실시예 2에 따라 제조된 디스플레이 소자의 B, G, R 각 셀을 전압 0V에서 구동시켜 색좌표를 측정하고, 이를 CIE 색좌표계에 표시하였다. 도 13을 참조하면, B 셀의 색좌표가 x=0.149, y=0.062로 표시되었고, G 셀의 색좌표는 x=0.291, y=0.632로 표시되었으며, R 셀의 색좌표는 x=0.639, y=0.359로 표시되었다. 이러한 결과로부터 본 발명의 디스플레이 소자가 천연색을 효과적으로 구현할 수 있음을 알 수 있다.
Each cell B, G, and R of the display device manufactured according to Example 2 was driven at a voltage of 0 V, and color coordinates were measured and displayed on a CIE color coordinate system. Referring to FIG. 13, the color coordinate of cell B is represented by x = 0.149 and y = 0.062, the color coordinate of cell G is represented by x = 0.291, y = 0.632, and the color coordinate of R cell is x = 0.639 and y = 0.359. Was indicated. From these results, it can be seen that the display device of the present invention can effectively implement natural colors.
본 발명의 디스플레이 소자는 천연색을 효과적으로 구현할 수 있어 디스플레이 분야에 폭넓게 활용될 수 있다.The display device of the present invention can effectively implement a natural color can be widely used in the display field.
Claims (10)
인가되는 전기장의 변화에 의하여 색이 변화됨으로써 상기 광원에서 공급되는 빛의 흡수량을 조절하여 계조를 표현하며 전기장이 인가될 경우 300 내지 500㎚의 범위에서 광흡수대역을 가지는 색변화층;
상기 색변화층을 투과한 빛을 공급받아 다른 파장의 빛을 발광하는 형광체층;을 포함하는 디스플레이 소자.Blue light source;
A color change layer having a light absorption band in a range of 300 to 500 nm when a color is changed by a change in an applied electric field, thereby adjusting the amount of light supplied from the light source to express a gray scale, and when an electric field is applied;
And a phosphor layer which receives light transmitted through the color change layer and emits light of different wavelengths.
상기 색변화층은 바이페닐 디카르복실릭 에시드 디에틸 에스터, 디옥틸-치환 2,3-디(티엔-3-일)-5,7-디(티엔-2-일)티에노[3,4-b]피라진, 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜) 디에스터, 폴리(3,4-프로필렌디옥시티오펜 디올, 티오펜/EDOT/페닐렌 복합체, 폴리-비티오펜(poly-bithiophene), N,N-비스(4-아미노페닐)-N',N'-디(4-메톡시페닐)-1,4-페닐렌디아민, 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일-2,3-디(티엔-3-일)-티에노[3,4-b]피라진, 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일)-2,3-디(페-1-일)-티에노[3,4-b]피라진, 폴리[N-9-헵타데카닐-2,7-카르바졸-alt-5,7-디(3-옥틸티엔-2-일)2,3-디(4-옥틸펜-1-일)-티에노[3,4-b]피라진, 폴리(5,8-비스(2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-일)퀴녹살린, 폴리(5,8-비스(2,3-디히드로티에노[3,4-b][1,4]디옥신-5-일)-2,3-디(티오펜-2-일)퀴녹살린, 폴리(1,4-비스(2-[3'4'-에틸렌디옥시]티에닐)-2-메톡시-5-2''-에틸렌헥실옥시벤젠, 폴리(3-메틸-2-{[3-(4-비닐-벤질)-3H-벤조티아졸-2-일리덴]-히드라조노}-2,3-디히드로-벤조티아졸-6-설포닉)에시드로 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜),
The color change layer is biphenyl dicarboxylic acid diethyl ester, dioctyl-substituted 2,3-di (thien-3-yl) -5,7-di (thien-2-yl) thieno [3, 4- b ] pyrazine, poly (3,4-propylenedioxythiophene) diester, poly (3,4-propylenedioxythiophene diol, thiophene / EDOT / phenylene complex, poly-bithiophene , N, N-bis (4-aminophenyl) -N ', N'-di (4-methoxyphenyl) -1,4-phenylenediamine, poly [N-9-heptadecanyl-2,7- Carbazole-alt-5,7-di (3-octylthien-2-yl-2,3-di (thien-3-yl) -thieno [3,4-b] pyrazine, poly [N-9- Heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di (3-octylthien-2-yl) -2,3-di (fe-1-yl) -thieno [3,4-b ] Pyrazine, poly [N-9-heptadecanyl-2,7-carbazole-alt-5,7-di (3-octylthien-2-yl) 2,3-di (4-octylphen-1- Yl) -thieno [3,4-b] pyrazine, poly (5,8-bis (2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5-yl) quinox Saline, poly (5,8-bis (2,3-dihydrothieno [3,4-b] [1,4] dioxin-5-yl) -2,3-di (thiophen-2- ) Quinoxaline, poly (1,4-bis (2- [3'4'-ethylenedioxy] thienyl) -2-methoxy-5-2 ''-ethylenehexyloxybenzene, poly (3-methyl- Doped with 2-{[3- (4-vinyl-benzyl) -3H-benzothiazole-2-ylidene] -hydrazono} -2,3-dihydro-benzothiazole-6-sulphonic) acid Poly (3,4-ethylenedioxythiophene),
상기 색변화층은
The color change layer is
상기 색변화층을 투과하는 광원의 흡수율 조절은, 색변화층에 인가되는 전기장의 세기를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.The method of claim 1,
Adjusting the absorption rate of the light source passing through the color change layer, characterized in that the display element is performed by adjusting the intensity of the electric field applied to the color change layer.
상기 색변화층을 투과하는 광원의 흡수율 조절은, 색변화층에 전기장이 인가되는 시간을 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.The method of claim 1,
Adjusting the absorption rate of the light source passing through the color change layer, the display device, characterized in that performed by adjusting the time the electric field is applied to the color change layer.
상기 색변화층에 전기장을 인가하기 위한 제1전극과 제2전극을 더 포함하고, 상기 제1전극과 제2전극은 상기 색변화층의 두께 방향으로 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자. The method of claim 1,
And a first electrode and a second electrode for applying an electric field to the color change layer, wherein the first electrode and the second electrode form an electric field in a thickness direction of the color change layer.
상기 색변화층에 전기장을 인가하기 위한 제1전극과 제2전극을 더 포함하고, 상기 제1전극과 제2전극은 상기 색변화층의 면 방향으로 전기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.The method of claim 1,
And a first electrode and a second electrode for applying an electric field to the color change layer, wherein the first electrode and the second electrode form an electric field in a plane direction of the color change layer.
상기 제1전극 또는 제2전극은 전기장이 형성되는 방향의 면에 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 소자.The method according to claim 8 or 9,
The first electrode or the second electrode is a display element, characterized in that the protrusion is formed on the surface in the direction in which the electric field is formed.
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