KR102449065B1 - 반사형 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사형 표시장치에 관한 것으로, 특히 고색재현율 및 고반사율을 갖는 반사형 표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 전기신호에 따라 투명에서 흑색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 흑색변색입자를 포함하는 광가변패널과, 전기신호에 따라 투명에서 적색, 녹색, 청색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 컬러변색입자를 포함하는 컬러패널을 통해 반사형 표시장치를 형성함으로써, 외부로부터 입사되는 광을 통해 화상을 표시하게 되므로, 적, 녹, 청색의 화소영역 만으로도 블랙, 화이트 또한 적, 녹, 청색의 컬러를 모두 구현할 수 있다.
또한, 컬러필터를 필요로 하지 않음으로써, 컬러필터에 의한 광이 흡수 및 산란되는 것을 방지할 수 있어, 광손실을 최소화할 수 있다.
이를 통해, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 구현할 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 컬러가 변이되는 코어쉘구조의 흑색변색입자와 코어쉘구조의 컬러변색입자에 의해 매우 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.

Description

반사형 표시장치{Reflection type display device}
본 발명은 반사형 표시장치에 관한 것으로, 특히 고색재현율 및 고반사율을 갖는 반사형 표시장치에 관한 것이다.
반사형 표시장치는 외부의 자연광이나 인조광을 광원으로 이용하여 이들 외부광이 화상 표시영역으로 입시되도록 한 후, 이를 다시 반사시킴으로써 빛의 투과율을 조절하는 형태로 화상을 표시하게 된다. 따라서 백라이트 유닛을 필요로 하지 않으므로 투과형 표시장치에 비해 전력소비가 적은 것이 특징이다.
이러한 반사형 표시장치는 여러 형태, 예컨대 전기영동 디스플레이, 전기 습윤 디스플레이 및 고분자 분산 액정 디스플레이 등으로 연구되고 있다.
여기서, 전기영동 디스플레이는 유전체에 분산된 백색입자와 흑색 입자를 포함한다. 이때, 전기영동 디스플레이는 서로 다른 전하로 대전된 백색입자와 흑색입자를 움직여 백색 및 흑색을 구현한다. 이에 따라, 백색입자와 흑색입자의 응집이 발생할 수 있어, 높은 고반사율 및 높은 명암비를 기대하기 어렵다.
더욱이 컬러 구현시, 컬러필터에 의해 입사광이 흡수 및 산란되어, 반사광이 입사광에 비해 현저히 떨어질 수 있다. 이로 인해, 종래 반사형 표시장치는 고반사율 및 고색재현율을 달성할 수 없다.
또한, 전기 습윤 디스플레이 및 고분자 분산 액정디스플레이는 컬러필터와 반사판을 별개로 사용하기 때문에, 입사광이 컬러필터에 의해 흡수 및 산란됨에 따라 반사광이 입사광에 비해 현저히 떨어져 고반사율 및 고색재현율을 달성하는데 한계가 있다.
따라서, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 달성할 수 있는 신규한 구조의 반사형 표시장치에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고색재현율 및 고반사율을 달성할 수 있는 신규한 구조의 반사형 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 및 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이로 코어쉘구조 컬러변색입자가 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 컬러패널과, 상기 컬러패널 상부로 위치하며, 제 3 및 제 4 전극과, 상기 제 3 및 제 4 전극 사이로 코어쉘구조의 흑색변색입자가 상기 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 광가변패널을 포함하며, 상기 컬러패널은 입사된 광을 반사시키는 반사전극을 포함하는 반사형 표시장치를 제공한다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 전기신호에 따라 투명에서 흑색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 흑색변색입자를 포함하는 광가변패널과, 전기신호에 따라 투명에서 적색, 녹색, 청색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 컬러변색입자를 포함하는 컬러패널을 통해 반사형 표시장치를 형성함으로써, 외부로부터 입사되는 광을 통해 화상을 표시하게 되므로, 적, 녹, 청색의 화소영역 만으로도 블랙, 화이트 또한 적, 녹, 청색의 컬러를 모두 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 컬러필터를 필요로 하지 않음으로써, 컬러필터에 의한 광이 흡수 및 산란되는 것을 방지할 수 있어, 광손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이를 통해, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 구현할 수 있는 효과가 있으며, 인가되는 전압에 따라 컬러가 변이되는 코어쉘구조의 흑색변색입자와 코어쉘구조의 컬러변색입자에 의해 매우 빠른 응답속도를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a ~ 2b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 컬러변색입자를 개략적으로 도시한 도면.
도 3a ~ 3b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 흑색변색입자를 개략적으로 도시한 도면.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치가 블랙과 화이트모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 개략도.
도 4c ~ 4e는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치가 컬러모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 개략도.
본원발명은 제 1 및 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이로 코어쉘구조 컬러변색입자가 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 컬러패널과 상기 컬러패널 상부로 위치하며, 제 3 및 제 4 전극과, 상기 제 3 및 제 4 전극 사이로 코어쉘구조의 흑색변색입자가 상기 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 광가변패널을 포함하며, 상기 컬러패널은 입사된 광을 반사시키는 반사전극을 포함하는 반사형 표시장치를 제공한다.
이때, 상기 컬러패널은 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상에 위치하는 제 1 박막트랜지스터와, 상기 제 1 박막트랜지스터와 연결되는 상기 제 1 전극과, 상기 제 1 기판을 마주보는 상기 제 2 기판의 제 1 면에 구비되며, 상기 제 1 전극과 대향되는 상기 제 2 전극을 포함하며, 상기 제 1 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 적색 또는 적색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 적색변색입자가 위치하며, 상기 제 2 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 녹색 또는 녹색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 녹색변색입자가 위치하며, 상기 제 3 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 청색 또는 청색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 청색변색입자가 위치한다.
그리고, 상기 제 1 박막트랜지스터 상부로 제 1 보호층이 위치하며, 상기 반사전극은 상기 제 1 보호층 상부로 상기 제 1 기판의 전면으로 위치하며, 상기 반사전극 상부로 제 2 보호층이 위치하며, 상기 제 1 전극은 상기 제 2 보호층 상부로 위치하며, 상기 제 1 보호층과 상기 반사전극 그리고 상기 제 2 보호층에 구비된 제 1 드레인콘택홀을 통해 상기 제 1 박막트랜지스터의 드레인전극과 연결되며, 상기 광가변패널은 서로 마주보는 상기 제 2 기판 및 제 3 기판과, 상기 제 2 기판의 상기 제 1 면의 반대측은 제 2 면에 위치하는 제 2 박막트랜지스터와, 상기 제 2 박막트랜지스터와 연결되는 상기 제 3 전극과, 상기 제 3 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 구비되는 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스를 포함하는 상기 제 3 기판에 구비되어, 상기 제 3 전극과 대향되는 상기 제 4 전극을 포함한다.
이때, 상기 코어쉘구조의 흑색변색입자는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 흑색 또는 흑색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸며, 상기 코어쉘구조의 컬러변색입자는 제 1 고체전해질 내에 분산되어, 컬러가변층을 이루며, 상기 코어쉘구조의 흑색변색입자는 제 2 고체전해질 내에 분산되어 차광가변층을 이룬다.
이때, 상기 컬러가변층과 상기 제 1 전극 사이로는 제 1 대응물질층이 개재되며, 상기 차광가변층과 상기 제 4 전극 사이로는 제 2 대응물질층이 개재된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2a ~ 2b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 컬러변색입자를 개략적으로 도시한 도면이다.
그리고, 도 3a ~ 3b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 흑색변색입자를 개략적으로 도시한 도면이다.
이때, 제 1 및 제 2 구동 박막트랜지스터(1-DTr, 2-DTr)는 각 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P, 2R-P, 2G-P, 2B-P) 별로 형성되지만 도면에 있어서는, 설명의 편의를 위하여 하나의 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P, 2R-P, 2G-P, 2B-P)에 대해서만 도시하도록 하였다. 그리고, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P, 2R-P, 2G-P, 2B-P) 내에 박막트랜지스터(1-DTr, 2-DTr)가 구비되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치(100)는 크게 컬러를 구현하는 컬러패널(110)과 셔터(shutter) 역할의 광가변패널(120)로 이루어진다.
이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 먼저 컬러패널(110)은 제 1 및 제 2 기판(101, 102)과, 두 기판(101, 102) 사이에 개재된 컬러가변층(119)을 포함한다.
이때, 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102)은 유리기판, 얇은 플렉시블(flexibility) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판에 해당될 수 있다. 이때, 플렉시블(flexibility) 기판은 폴리 에테르 술폰(Polyethersulfone:PES), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate:PEN), 폴리 이미드(polyimide:PI), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리 카보네이트(polycarbonate:PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이러한 제 1 기판(101)의 내측면 상에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 제 1 게이트배선(미도시)과 제 1 게이트배선(미도시)과 교차하여 다수의 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P)을 정의하는 제 1 데이터배선(104)이 구성되어 있다.
그리고, 다수의 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P)의 제 1 게이트배선(미도시)과 제 1 데이터배선(104)의 교차지점의 스위칭영역(TrA)에는 제 1 박막트랜지스터(1-DTr)가 형성되는데, 제 1 박막트랜지스터(1-DTr)는 제 1 게이트전극(103), 제 1 게이트절연막(105), 비정질 실리콘으로 이루어진 제 1 액티브층(106a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 제 1 오믹콘택층(106b)으로 이루어지는 제 1 반도체층(106), 제 1 소스 및 제 1 드레인전극(107, 108)으로 이루어진다.
여기서, 제 1 박막트랜지스터(1-DTr)는 도면에서는 제 1 반도체층(106)이 순수 및 불순물의 비정질 실리콘으로 이루어지는 보텀 게이트(bottom gate) 타입을 예로서 보이고 있으나, 이의 변형예로서 반도체층이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입으로 형성될 수도 있다.
그리고 제 1 데이터배선(104)과 제 1 소스 및 제 1 드레인전극(107, 108) 상부에는 제 1 보호층(109a)이 구비되고 있다.
제 1 보호층(109a)이 형성된 제 1 기판(101) 상에는 반사판의 역할을 하는 반사전극(112)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치(100)는 자연광이나 실내광과 같은 외부광을 광원으로 이용하므로, 외부로부터 입사된 광은 반사전극(113)에서 확산 및 산란되며 반사되게 된다. 이와 같이 반사전극(113)을 적용함으로써 반사특성이 향상되며, 고휘도의 영상을 구현할 수 있게 된다.
여기서, 반사전극(112)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni) 및 이리듐(Ir) 중 하나, 또는 적어도 두 개의 금속이 포함된 합금으로 이루어질 수 있다. 또는 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni) 및 이리듐(Ir) 중 하나, 또는 적어도 두 개의 금속이 포함된 합금으로 이루어지는 제 1 반사층(미도시)과, 제 1 반사층(미도시)의 상부에 투명 도전성 물질, 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO) 및 산화 아연(ZnO) 중 선택된 하나로 형성된 제 2 반사층으로 구성될 수 있다.
반사전극(112)의 상부에는 표면을 평탄하도록 하는 투명한 제 2 보호층(109b)이 형성된다.
그리고, 제 2 보호층(109b) 상부의 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P) 별로, 제 1 전극(113)이 형성된다.
이때, 제 1 전극(113)은 제 1 보호층(109a)과 반사전극(112) 및 제 2 보호층(109b)에 형성된 제 1 드레인콘택홀(111)을 통해 제 1 박막트랜지스터(1-DTr)의 제 1 드레인전극(108)과 전기적으로 연결되게 된다.
제 1 전극(113)은 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P)의 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)에 선택적으로 전압을 인가하는 역할을 한다.
즉, 제 1 전극(113)은 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P) 별로 독립적으로 형성됨으로써, 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P)이 독립적으로 구동될 수 있도록 하며, 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)들을 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P) 별로 패턴화하여 구동시키는 역할을 한다.
이러한 구조를 가지는 제 1 기판(101)과 마주보는 제 2 기판(102)의 제 1 면에는 제 1 기판(101)의 제 1 전극(113)에 대향되는 제 2 전극(114)이 구비되며, 제 1 기판(101)과 제 2 기판(102) 사이로는 컬러가변층(119)이 개재되어 합착되어 있다.
이때, 제 1 및 제 2 전극(113, 114)은 각각 투명한 전도성 물질, 통상적으로 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide : ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 또는 기타 투명한 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며 바람직하게는 수천 Å정도의 두께를 가진다.
컬러가변층(119)은 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)가 제 1 전해질(118) 내에 넓게 퍼진형태로 분산되어 위치하는데, 여기서 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 전압의 인가에 따른 전기적인 산화 및 환원 반응에 의해 색상이 변화되어 광투과 특성이 변경되는 특성을 갖는다.
이때, 본 발명의 컬러가변층(119)은 유연한 특성을 갖는 플렉서블한 특성을 구현하거나 컬러가변층(119)의 전체적인 두께를 줄이거나, 제 1 및 제 2 기판(101, 102)의 접착특성을 높이기 위하여, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)가 분산되어 위치하는 제 1 전해질(118)을 고상의 고체전해질로 형성하는 것이 바람직하다.
제 1 고체전해질(118)은 전하를 운반하는 이온의 저장소 역할을 하게 되는데, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)에 필요한 전하를 원활하게 공급하는 역할을 하게 된다.
이러한 제 1 고체전해질(118)에 의해 낮은 구동전압으로도 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)를 구동할 수 있다.
그리고, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)가 분산된 전해질을 제 1 고체전해질(118)로 형성할 경우, 본 발명의 컬러가변층(119)은 컬러가변층(119) 자체의 누수 등을 방지하기 위한 별도의 실패턴과 같은 고정물질을 생략할 수도 있다.
이때, 제 1 전극(113)과 제 1 고체전해질(118) 사이로는 제 1 대응물질층(counter material layer : 115)가 형성될 수 있다. 제 1 대응물질층(115)은 컬러가변층(119) 내의 전하 밸런스를 조절하기 위한 것으로, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)와 제 1 고체전해질(118) 내부에서 이동하는 전하들의 전하량을 조절하게 된다. 따라서, 제 1 대응물질층(115)은 컬러가변층(119) 내의 전하 안정성(charge stability)을 향상시키게 된다.
코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)가 투명 또는 컬러를 띄게 됨으로써, 빛을 투과시키거나 또는 빛을 반사시켜 컬러를 구현하는 역할을 하게 된다.
여기서, 도 2a ~ 2b를 참조하여 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 우수한 투과도를 갖는 코어(core : 117a)가 전기적 신호에 의해 빛을 투과 또는 반사시키는 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell : 117b)에 감싸져 이루어진다.
이러한 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 쉘(117b)로 인가되는 전압에 따라 이온 또는 전자에 의해 산화 및 환원작용이 이루어지면서 가역적으로 색상이 변하게 된다.
즉, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 쉘(117b)층이 투명한 상태에서 컬러를 갖도록 변화하거나, 컬러를 구현하는 상태에서 투명한 상태로 변화되는 물질로 이루어지도록 함으로써, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 쉘(117b)층의 컬러에 의한 반사성질과 투명의 투과성질을 갖게 된다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극(113, 114)으로 전압이 인가되지 않은 즉, 오프(off) 상태의 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 코어(117a)와 쉘(117b)층이 모두 투명한 상태를 유지하게 되며, 도 2b에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 전극(113, 114)으로 전압이 인가되는 즉, 온(on) 상태의 컬러가변층(119)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 쉘(117b)층이 컬러를 띄도록 변화하게 되는 것이다.
즉, 쉘(117b)층이 적색을 띄도록 변화하게 된다.
코어(117a)는 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있는데, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)와 같은 전도성을 갖는 투명도전성물질로 이루어져 전극으로부터의 전자주입이 원활하게 하여 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)의 응답속도를 향상시키는 것이 바람직하다.
또한, 코어(117a)는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 컬러변색입자(117)의 전체적인 크기는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 갖는다.
여기서, 도 2a ~ 2b에서는 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)를 적색변색입자를 일예로 도시 및 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 쉘(117b)층이 녹색으로 변화하는 녹색변색입자와 쉘(117b)층이 청색으로 변화하는 청색변색입자를 모두 포함한다.
즉, 컬러가변층(119)은 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P) 별로 분리 정의되는데, 각 제 1 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P) 별로 코어쉘구조의 적색변색입자(R-117)와, 녹색변색입자(G-117) 그리고 청색변색입자(B-117)가 제 1 고체전해질(118) 내에 분산되어 위치하게 된다.
이러한, 컬러패널(110)의 상부로는 광가변패널(120)이 위치하는데, 광가변패널(120)은 컬러패널(110)의 제 2 기판(102)과 제 2 기판(102)과 마주보며 위치하는 제 3 기판(121)을 포함하며, 제 2 기판(102)과 제 3 기판(121) 사이로는 차광가변층(137)이 개재되어 제 2 기판(102)과 제 3 기판(121)은 합착되어 있다.
이때, 제 3 기판(121) 또한 유리기판, 얇은 플렉시블(flexibility) 기판 또는 고분자 플라스틱 기판에 해당될 수 있다. 이때, 플렉시블(flexibility) 기판은 폴리 에테르 술폰(Polyethersulfone:PES), 폴리 에틸렌 나프탈레이트(polyethylenenaphthalate:PEN), 폴리 이미드(polyimide:PI), 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET) 및 폴리 카보네이트(polycarbonate:PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
여기서, 컬러패널(110)의 제 2 전극(114)이 형성된 제 2 기판(102)의 제 1 면의 반대측인 외측의 제 2 면에는 소정간격 이격되어 평행하게 구성된 다수의 제 2 게이트배선(미도시)과 제 2 게이트배선(미도시)과 교차하여 다수의 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P)을 정의하는 제 2 데이터배선(122)이 구성되어 있다.
그리고, 다수의 각 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P)의 제 2 게이트배선(미도시)과 제 2 데이터배선(122)의 교차지점의 스위칭영역(TrA)에는 제 2 박막트랜지스터(2-DTr)가 형성되는데, 제 2 박막트랜지스터(2-DTr)는 제 2 게이트전극(123), 제 2 게이트절연막(124), 비정질 실리콘으로 이루어진 제 2 액티브층(125a)과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 제 2 오믹콘택층(125b)으로 이루어지는 제 2 반도체층(125), 제 2 소스 및 제 2 드레인전극(126, 127)으로 이루어진다.
그리고 제 2 데이터배선(122)과 제 1 소스 및 제 1 드레인전극(126, 127) 상부에는 제 3 보호층(128)이 구비되고 있다.
그리고, 제 3 보호층(128) 상부의 각 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P) 별로, 제 3 전극(129)이 형성된다.
이때, 제 3 전극(129)은 제 3 보호층(128)에 형성된 제 2 드레인콘택홀(128a)을 통해 제 2 박막트랜지스터(2-DTr)의 제 2 드레인전극(127)과 전기적으로 연결되게 된다.
제 3 전극(129)은 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P)의 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 선택적으로 전압을 인가하는 역할을 한다.
즉, 제 3 전극(129)은 각 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P) 별로 독립적으로 형성됨으로써, 각 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P)이 독립적으로 구동될 수 있도록 하며, 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)들을 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P) 별로 패턴화하여 구동시키는 역할을 한다.
이러한 구조를 가지는 제 2 기판(102)의 제 2 면과 마주보는 제 3 기판(121)의 내측면에는 제 2 기판(102)의 제 2 면 상에 구비된 제 2 박막트랜지스터(2-DTr) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(122)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비표시영역에 대응하는 블랙매트릭스(134)가 형성된다.
블랙매트릭스(134)는 각 제 2 화소영역(2R-P, 2G-P, 2B-P)으로부터 반사된 광을 차단하는 역할을 하게 되며, 또한, 제 2 박막트랜지스터(2-DTr) 및 제 2 게이트배선(미도시)과 제 2 데이터배선(122)을 비롯하여 화상을 표시하지 않는 비표시영역을 가려 빛샘이 발생하는 것을 방지하게 된다.
이러한 블랙매트릭스(134)를 포함하는 제 3 기판(121)의 내측면에는 제 2 기판(102)의 제 3 전극(129)에 대향되는 제 4 전극(131)이 구비되며, 제 2 기판(102)과 제 3 기판(121) 사이로는 차광가변층(137)이 개재된다.
이때, 제 3 및 제 4 전극(129, 131)은 각각 투명한 전도성 물질, 통상적으로 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide : ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 또는 기타 투명한 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며 바람직하게는 수천 Å정도의 두께를 가진다.
차광가변층(137)은 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)가 제 2 고체전해질(136) 내에 넓게 퍼진형태로 분산되어 위치하는데, 여기서 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 전압의 인가에 따른 전기적인 산화 및 환원 반응에 의해 색상이 변화되어 광투과 특성이 변경되는 특성을 갖는다.
제 2 고체전해질(136)은 전하를 운반하는 이온의 저장소 역할을 하게 되는데, 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 필요한 전하를 원활하게 공급하는 역할을 하게 된다.
이러한 제 2 고체전해질(136)에 의해 낮은 구동전압으로도 코어쉘구조의 컬러변색입자(135)를 구동할 수 있다.
이때, 제 4 전극(131)과 제 2 고체전해질(136) 사이로는 제 2 대응물질층(counter material layer : 133)가 형성될 수 있다. 제 2 대응물질층(133)은 차광가변층(137) 내의 전하 밸런스를 조절하기 위한 것으로, 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)와 제 2 고체전해질(136) 내부에서 이동하는 전하들의 전하량을 조절하게 된다. 따라서, 제 2 대응물질층(133)은 차광가변층(137) 내의 전하 안정성(charge stability)을 향상시키게 된다.
코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)가 투명 또는 흑색을 띄게 됨으로써, 빛을 투과시키거나 또는 빛을 흡수 및 차광시키는 역할을 하게 된다.
여기서, 도 3a ~ 3b를 참조하여 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 우수한 투과도를 갖는 코어(core : 135a)가 전기적 신호에 의해 빛을 투과 또는 차광시키는 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell : 135b)에 감싸져 이루어진다.
이러한 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 쉘(135b)로 인가되는 전압에 따라 이온 또는 전자에 의해 산화 및 환원작용이 이루어지면서 가역적으로 색상이 변하게 된다.
즉, 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 쉘(135b)층이 투명한 상태에서 흑색을 갖도록 변화하거나, 흑색 상태에서 투명한 상태로 변화되는 물질로 이루어지도록 함으로써, 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 쉘(135b)층의 흑색에 의한 차광성질과 투명의 투과성질을 갖게 된다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압이 인가되지 않은 즉, 오프(off) 상태의 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 코어(135a)와 쉘(135b)층이 모두 투명한 상태를 유지하게 되며, 도 3b에 도시한 바와 같이 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압이 인가되는 즉, 온(on) 상태의 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)는 쉘(135b)층이 흑색을 띄도록 변화하게 되는 것이다.
코어(135a)는 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있는데, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)와 같은 전도성을 갖는 투명도전성물질로 이루어져 전극으로부터의 전자주입이 원활하게 하여 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)의 응답속도를 향상시키는 것이 바람직하다.
또한, 코어(135a)는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 흑색변색입자(135)의 전체적인 크기는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 갖는다.
여기서, 이러한 컬러패널(110)과 광가변패널(120)로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치(100)는 적(R), 녹(G), 청(B)색의 화소영역(1R-P, 1G-P, 1B-P, 2R-P, 2G-P, 2B-P) 만으로도 블랙, 화이트 또한 적(R)색, 녹(B)색, 청(B)색의 컬러를 모두 구현할 수 있다.
또한, 광손실이 최소화되어, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 구현할 수 있으며, 매우 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.
이에 대해 도 4a ~ 4e를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치가 블랙과 화이트모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 개략도이며, 도 4c ~ 4e는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치가 컬러모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 반사형 표시장치(100)는 블랙모드를 구동하고자 할 경우에는 광가변패널(120)의 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압을 인가하여, 차광가변층(137)에 전기적 신호를 인가한다.
따라서, 광가변패널(120)의 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)의 쉘(도 3b의 135b)층은 전기적 신호 인가시 흑색을 띄게 되고, 그 결과 차광가변층(137)은 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 의해 차광막을 형성하게 된다.
이때, 자연광이나 실내광과 같은 외부로부터 광이 반사형 표시장치(100) 내부로 입사되면, 광은 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 의한 차광막에 의해 흡수 및 차광되어, 반사형 표시장치(100)는 블랙모드를 구동하게 된다.
반면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 반사형 표시장치(100)가 화이트모드를 구동하고자 할 경우에는, 광가변패널(120)과 컬러패널(110)의 스위치가 오프(off)되어, 광가변패턴(120)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)와, 컬러패널(110)의 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 모두 투명상태를 유지하게 된다.
따라서, 자연광이나 실내광과 같은 외부로부터 광이 반사형 표시장치(100) 내부로 입사되면, 광은 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)와 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)를 모두 투과하여, 반사전극(112)에 반사되게 된다.
반사전극(112)에 반사된 광은 그대로 반사형 표시장치(100)의 외부로 발광되면서, 반사형 표시장치(100)는 화이트모드를 구동하게 된다.
그리고, 도 4c ~ 4e에 도시한 바와 같이, 반사형 표시장치(100)가 컬러모드를 구동하고자 할 경우에는, 광가변패턴(120)의 스위치는 오프(off)되고, 컬러패널(110)의 스위치가 온(on)되는데, 즉, 컬러패널(110)의 제 1 및 제 2 전극(113, 114)으로 전압을 인가하여, 컬러가변층(119)에 전기적 신호를 인가한다.
따라서, 컬러패널(110)의 컬러가변층(119)의 각 화소영역(R-P, G-P, B-P) 별로 분리되어 형성된 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)는 각각의 쉘(도 2b의 117b)층이 전기적 신호에 의해 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 띄게 된다.
이때, 자연광이나 실내광과 같은 외부로부터 광이 반사형 표시장치(100) 내부로 입사되면, 광은 반사전극(112)에 반사되어 외부로 발광되는 과정에서, 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)의 쉘(2R-P, 2G-P, 2B-P)층을 투과하는 과정에서 각각 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)을 구현하게 된다.
여기서, 반사형 표시장치(100)가 적색(red)을 발광하고자 할 경우에는 도 4c에 도시한 바와 같이, 적색 화소영역(R-P)에 대응하는 광가변패널(120)은 스위치가 오프(off)되고, 컬러패널(110)은 스위치가 온(on)되어, 외부로부터 입사되는 광은 반사전극(112)에 의해 반사되어 외부로 발광되는 과정에서, 코어쉘구조의 적색변색입자(R-117)가 위치하는 적색 화소영역(R-P)의 코어쉘구조의 적색변색입자(R-117)를 투과하여 적색(red)을 출광하게 된다.
이때 코어쉘구조의 청색변색입자(B-117)와 코어쉘구조의 녹색변색입자(G-117)가 구비된 청색 화소영역(B-P)과 녹색화소영역(G-P)은 광가변패널(120)의 스위치가 온(on)되어, 광가변패널(120)의 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압을 인가하여, 차광가변층(137)의 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)에 의해 차광막을 형성하도록 한다.
따라서, 반사형 표시장치(100)는 적색(red)을 발광하게 된다.
또한, 도 4d에 도시한 바와 같이 반사형 표시장치(100)가 녹색(green)을 발광하고자 할 경우에는 적색 화소영역(R-P)과 청색 화소영역(B-P)의 광가변패널(120)의 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압을 인가하여 차광막을 형성하고, 녹색 화소영역(G-P)의 광가변패널(120)은 스위치를 오프(off)하고 녹색 화소영역(G-P)의 컬러패널(110)의 스위치만 온(on)하여, 외부로부터 입사되는 광은 반사전극(112)에 의해 반사되어 외부로 발광되는 과정에서, 녹색 화소영역(G-P)의 코어쉘구조의 녹색변색입자(G-117)를 투과하여 녹색(green)을 발광하게 된다.
또한, 도 4e에 도시한 바와 같이 반사형 표시장치(100)가 청색(blue)을 발광하고자 할 경우에는 적색 화소영역(R-P)과 녹색 화소영역(G-P)의 광가변패널(120)의 제 3 및 제 4 전극(129, 131)으로 전압을 인가하여 차광막을 형성하고, 청색 화소영역(B-P)의 광가변패널(120)은 스위치를 오프(off)하고 청색 화소영역(B-P)의 컬러패널(110)의 스위치만 온(on)하여, 외부로부터 입사되는 광은 반사전극(112)에 의해 반사되어 외부로 발광되는 과정에서, 청색 화소영역(B-P)의 코어쉘구조의 청색변색입자(B-117)를 투과하여 청색(blue)을 발광하게 된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치(100)는 전기신호에 따라 투명에서 흑색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)를 포함하는 광가변패널(120)과, 전기신호에 따라 투명에서 적(R)색, 녹(B)색, 청(B)색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)를 포함하는 컬러패널(110)을 통해 외부로부터 입사되는 광을 통해 화상을 표시하게 되므로, 적(R), 녹(G), 청(B)색의 화소영역(R-P, G-P, B-P) 만으로도 블랙, 화이트 또한 적(R), 녹(G), 청(B)색의 컬러를 모두 구현할 수 있다.
또한, 컬러필터를 필요로 하지 않음으로써, 컬러필터에 의한 광이 흡수 및 산란되는 것을 방지할 수 있어, 광손실을 최소화할 수 있다.
이를 통해, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 구현할 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 컬러가 변이되는 코어쉘구조의 흑색변색입자(135)와 코어쉘구조의 컬러변색입자(117)에 의해 매우 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 하기의 실험예를 통해 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명에 한정되는 것은 아니다.
제조예1 : 코어쉘구조의 흑색변색입자의 쉘 물질 형성
질소분위기의 3구 플라스크 바이피리딘(bipvridine) 15.6그램(0.1몰)과 브로모메틸포스포네이트(bromomethylphosphonate) 24.5그램(0.1몰)을 메탄올과 물이 50:50로 혼합되어있는 용액에 첨가한 후, 80℃에서 12시간동안 환류시킨 후 용매을 증류시키고 정제하여 흰색의 고체를 얻었다.
상기의 흰색 고체40.0그램과 1, 3, 5 트리브로모벤젠(tribromobenzene) 35.6그램(0.1몰)을 에탄올과 톨루엔(toluene)이 80:20으로 혼합된 용매에 넣은 후 3일 동안 반응을 시킨 후 정제를 통하여 엷은 황색의 물질을 얻었다.
상기의 황색 물질 70그램을 3옥소-3(4-페녹시페닐)프로피오닉 엑시드 메틸에스터 7.1그램(0.1몰), 바이피리딘(bipvridine) 31.2그램(0.2몰) 및 메탄올 300그램에 넣고 80℃에서 12시간동안 반응을 한 후 HCl(38중량%)수용액으로 1차 처리하였고 재결정을 통해 목적 화합물 이외의 불순물을 제거하였다.
이를 통해, 코어쉘구조의 흑색변색입자의 쉘을 형성하였다.
제조예2 : 코어쉘구조의 적색변색입자의 쉘 물질 형성
질소분위기의 3구 플라스크 바이피리딘(bipvridine) 15.6그램(0.1몰)과 브로모메틸포스포네이트(bromomethylphosphonate) 24.5그램(0.1몰)을 메탄올과 물이 50:50으로 혼합되어있는 용액에 첨가한 후 80℃에서 12시간동안 환류시킨 후 용매을 증류시키고 정제하여 흰색의 고체를 얻었다.
상기의 흰색 고체40와 벤질브로마이드(bnezylbromide)를 몰비로 1:1로 투입하여 에탄올과 톨루엔이 50:50으로 혼합된 용매에 넣은 후 1일 동안 반응을 시킨 후 정제를 통하여 엷은 황색의 물질을 얻었다.
이를 통해, 코어쉘구조의 적색변색입자의 쉘을 형성하였다.
제조예3 : 코어쉘구조의 청색변색입자의 쉘 물질 형성
제조예 2에서의 벤질브로마이드(bnezylbromide) 대신 햅틸브로마이드(heptylbromide) 를 사용한 것 이외에는 동일하게 합성하여 얻었다.
이를 통해, 코어쉘구조의 청색변색입자의 쉘을 형성하였다.
제조예4 : 코어쉘구조의 녹색변색입자의 쉘 물질 형성
제조예 2에서의 벤질브로마이드(bnezylbromide) 대신 3옥소-3(4-페녹시페닐)프로피오닉 엑시드를 사용한 것 이외에는 동일하게 합성하여 얻었다.
이를 통해, 코어쉘구조의 녹색변색입자의 쉘을 형성하였다.
제조예5 : 반사전극 형성
TIO2 파우더 40그램과 에탄올 80그램과 아세틸-아세톤 10그램과 0.1밀리미터, 비드 165그램을 300ml 용량의 광구병에 넣어 600rpm으로 움직이는 볼밀을 이용하여 6시간동안 분산을 하여 입자 용액을 제조하였다.
제조예6 : 코어쉘구조 흑색변색입자 용액 제조
제조예 1에서 제조된 쉘 변색물질 각 2.0그램을 메탄올 20그램에 용해시킨 후 50℃의 온도에서 초음파를 이용하여 3시간동안 교반하여 투명한 용액들을 얻었다.
또한 250ml광구병에 ITO 파우더(1차 입자 크기 > 15nm, solvay社)50그램과 아세톤 3.0그램, BYK160 0.05그램에 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 120그램에 넣은 후 1시간동안 교반한 후 상기의 투명하게 제조된 용액 50그램과 0.1mm크기의 지르코니아비드 200그램을 첨가하여 밀봉한 후 600rpm으로 움직이는 볼밀을 이용하여 24시간동안 분산을 하여 코어쉘구조의 흑색변색입자의 용액을 제조하였다.
제조예7 : 코어쉘구조 적색변색입자 용액 제조
제조예 6에서 제조예2의 쉘 변색 물질을 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로 코어쉘구조 적색변색입자의 용액을 제조 하였다.
제조예8 : 코어쉘구조 청색변색입자 용액 제조
제조예 6에서의 제조예 3의 쉘 변색 물질을 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로 코어쉘구조의 청색변색입자의 용액을 제조 하였다.
제조예9 : 코어쉘구조 녹색변색입자 용액 제조
제조예 6에서의 제조예 4의 쉘 변색 물질을 사용한 것 이외에는 동일한 방법으로 코어쉘구조의 녹색변색입자의 용액을 제조 하였다.
제조예10 : 대응물질층 제조
교반기가 부착된 플라스크에 바이닐 트리페닐 아민(vinyl triphenyl amine) 30그램과 클로로벤젠(chlorobenzene) 300그램을 넣고 교반하여 녹인후 온도를 60도까지 상승시킨 후, 라디칼 중합을 위한 개시제를 0.05g/min의 속도로 첨가하여 23시간 동안 반응을 시켜 분자량 9500인 트리페닐 아민(triphenyl amine) 고분자를 얻었다.
합성된 고분자를 다이클로로벤젠(dychlorobenzene)에 녹여 기재에 1000rpm으로 스핀코팅을 하여 대응물질층을 제조하였다.
제조예11 : 고체전해질 제조
교반기가 부착된 플라스크에 아세토니트릴(acetonitrile) 300그램, 폴리에틸렌옥사이드(분자량 600K) 10.0그램, 에틸렌옥사이드가 0.8몰과 에틸렌옥시가 부가된 실록산 15.0그램을 첨가하여 60분동안 교반한 후, LiTFSi를 1.77그램과 첨가제로 S104(Air product社) 0.5그램과 광개시제로 OXE01(BASF社)0.05그램을 첨가하여 50도의 온도에서 6시간동안 교반하여 투명한 고분자 전해질 용액을 제조하였다.
이와 같이 제조한 고체전해질을 1mm의 평행 갭(gap)으로 분리된 전극 위에 코팅한 후 용매를 건조시킨 후 0.1J/cm2의 UV를 조사하여 임피던스를 측정하여 이온전도도가 5.4
Figure 112015129095972-pat00001
10-5 S/cm임을 확인하였다.
제조예12 : 광가변패널과 컬러패널 제조
제조예 6에서 제조된 코어쉘구조의 흑색변색입자의 용액을 면저항이 40Ω/sq인 양면 ITO PET 필름 위에 최종 두께가 4미크론이 되도록 코팅을 진행한 후 80도의 온도에서 20분간 건조하여 차광가변층을 형성한 다음 배면 쪽에 코어쉘구조 적색변색입자의 용액을 코팅한 다음 녹색 청색 순차적인 패턴화 공정을 통한 차광가변층과 컬러가변층을 형성 하였다.
형성된 차광가변층 위에는 제조예 11에서 제조한 고체전해질을 건조 및 경화 후 두께가 100미크론이 되도록 코팅을 한 후 1 0.2J/cm2의 UV광량을 조사하여 전해질층을 경화시켰고, 제조예 10에서 제조된 대응물질층이 형성된 필름과 함께 40도의 온도에서 접합한 후 라미네이팅하여 광가변패널을 형성하였고, 배면의 컬러가변층에도 동일한 방법으로 고체전해질과 대응물질층을 형성하여 컬러패널을 제조하였다.
제조예13 : 반사형 표시장치의 광특성 측정
제조된 광가변패널과 컬러패널에서, 컬러패널 쪽 배면에 제조예 5에서 제조된 반사전극을 합지하여, 반사형 표시장치를 제작하였고, 상기의 소자를 +1.2, -1.2볼트의 전압을 인가하여 10초간격으로 50회 에이징을 진행한 후 DMS803(코니카미놀타社 분광광도계)를 이용하여 각 화소영역의 반사율 및 컬러특성을 측정하였고 이에 따른 소자의 색재현율을 측정 하였다.
비교예 1 : 광가변패널 제조
제조예 12에서 제조된 광가변패널과 컬러패널을 제조한 구성에서, 제조예 12와 동일하게 광가변패널을 제조하였다,
비교예 2 : 반사형 표시장치 제조
비교예 1에서 제조된 광가변패널에 백색, 적색, 녹색, 청색 반사체가 쿼드 구조로 화소영역 별로 분리되어 형성되며, 반사전극을 광가변패널에 합지하여 반사형 표시장치를 제작하였고, 상기의 소자를 +1.2, -1.2볼트의 전압을 인가하여 10초간격으로 50회 에이징을 진행한 후 DMS803(코니카미놀타社 분광광도계)를 이용하여 각 화소영역의 반사율 및 컬러특성을 측정하였고 이에 따른 소자의 색재현율을 측정 하였다.
하기 [표 1]은 비교예 2에 따른 반사형 표시장치의 색특성과 휘도를 측정한 결과이다.
컬러 white red yellow green cyan blue magenta Black 색재현율(Color gamut)
색좌표 x 0.342 0.421 0.371 0.308 0.280 0.252 0.344 0.299 8.75%
y 0.381 0.325 0.405 0.430 0.382 0.289 0.305 0.312
휘도 Y 31.7% 7.4% 17.3% 13.4% 16.9% 7.0% 11.0% 3.5%
하기 [표 2]은 제조예 13 따른 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치의 색특성과 휘도를 측정한 결과이다.
컬러 white red yellow green cyan blue magenta Black 색재현율(Color gamut)
색좌표 x 0.352 0.439 0.376 0.309 0.278 0.246 0.348 0.299 10.56%
y 0.389 0.327 0.412 0.442 0.387 0.286 0.304 0.312
휘도 Y 52.3% 8.1% 20.5% 15.6% 20.0% 7.7% 12.6% 3.3%
위의 [표 1]과 [표 2]를 비교하면, 비교예 2의 반사형 표시장치에 비해 본원발명의 실시예에 따른 제조예 12의 반사형 표시장치의 전체적인 휘도가 더욱 높은 것을 확인할 수 있다.
여기서, 반사형 표시장치의 휘도는 반사율을 의미하므로, 본 발명의 실시예에 따른 제조예 12의 반사형 표시장치의 휘도가 높게 나왔음은 반사율 또한 높게 나왔음을 알 수 있다.
또한, 색재현율 또한 본원발명의 실시예에 따른 제조예 12의 반사형 표시장치가 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 표시장치는 전기신호에 따라 투명에서 흑색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 흑색변색입자를 포함하는 광가변패널과, 전기신호에 따라 투명에서 적색, 녹색, 청색으로 가역적으로 변색되는 코어쉘구조의 컬러변색입자를 포함하는 컬러패널을 통해 외부로부터 입사되는 광을 통해 화상을 표시하게 되므로, 적, 녹, 청색의 화소영역 만으로도 블랙, 화이트 또한 적, 녹, 청색의 컬러를 모두 구현할 수 있다.
또한, 컬러필터를 필요로 하지 않음으로써, 컬러필터에 의한 광이 흡수 및 산란되는 것을 방지할 수 있어, 광손실을 최소화할 수 있다.
이를 통해, 컬러 구현시 고색재현율 및 고반사율을 구현할 수 있으며, 인가되는 전압에 따라 컬러가 변이되는 코어쉘구조의 흑색변색입자와 코어쉘구조의 컬러변색입자에 의해 매우 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 반사형 표시장치
101, 102 : 제 1 및 제 2 기판
103 : 제 1 게이트전극, 104 : 데이터배선, 105 : 제 1 게이트절연막, 106 : 제 1 반도체층(106a : 제 1 액티브층, 106b : 제 1 오믹콘택층), 107, 108 : 제 1 소스 및 드레인전극, 109a, 109b : 제 1 및 제 2 보호층
110 : 컬러패널
111 : 제 1 드레인콘택홀, 112 : 반사전극, 113 : 제 1 전극
114 : 제 2 전극, 115 : 제 1 대응물질층
117(R-117, G-117, B-117) : 코어쉘구조 컬러변색입자, 118 : 제 1 고체전해질, 119 : 컬러가변층
120 : 광가변패널, 121 : 제 3 기판
123 : 제 2 게이트전극, 122 : 데이터배선, 124 : 제 2 게이트절연막, 125 : 제 2 반도체층(125a : 제 2 액티브층, 125b : 제 2 오믹콘택층), 126, 127 : 제 2 소스 및 드레인전극, 128 : 제 3 보호층(128a : 제 2 드레인콘택홀)
129 : 제 3 전극, 131 : 제 4 전극, 133 : 제 2 대응물질층
134 : 블랙매트릭스, 135 : 코어쉘구조의 흑색변색입자, 136 : 제 2 고체전해질
137 : 차광가변층

Claims (11)

  1. 제 1 및 제 2 전극과, 상기 제 1 및 제 2 전극 사이로 상기 제 1 및 제 2 전극에 인가되는 전압에 따라 투명 또는 적색, 녹색, 청색 중 하나의 컬러를 띄도록 변화하는 코어쉘구조의 컬러변색입자가 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 컬러패널과;
    상기 컬러패널 상부로 위치하며, 제 3 및 제 4 전극과, 상기 제 3 및 제 4 전극 사이로 상기 제 3 및 제 4 전극에 인가되는 전압에 따라 투명 또는 흑색을 띄도록 변화하는 코어쉘구조의 흑색변색입자가 상기 제 1 내지 제 3 화소영역 별로 분리되어 위치하는 광가변패널
    을 포함하며, 상기 컬러패널은 입사된 광을 반사시키는 반사전극을 포함하는 반사형 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬러패널은 서로 마주보는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 위치하는 제 1 박막트랜지스터와;
    상기 제 1 박막트랜지스터와 연결되는 상기 제 1 전극과;
    상기 제 1 기판을 마주보는 상기 제 2 기판의 제 1 면에 구비되며, 상기 제 1 전극과 대향되는 상기 제 2 전극을 포함하는 반사형 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 적색 또는 적색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 적색변색입자가 위치하며,
    상기 제 2 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 녹색 또는 녹색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 녹색변색입자가 위치하며,
    상기 제 3 화소영역에는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 청색 또는 청색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 코어쉘구조의 청색변색입자가 위치하는 반사형 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 박막트랜지스터 상부로 제 1 보호층이 위치하며,
    상기 반사전극은 상기 제 1 보호층 상부로 상기 제 1 기판의 전면으로 위치하며,
    상기 반사전극 상부로 제 2 보호층이 위치하며,
    상기 제 1 전극은 상기 제 2 보호층 상부로 위치하며, 상기 제 1 보호층과 상기 반사전극 그리고 상기 제 2 보호층에 구비된 제 1 드레인콘택홀을 통해 상기 제 1 박막트랜지스터의 드레인전극과 연결되는 반사형 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광가변패널은 서로 마주보는 상기 제 2 기판 및 제 3 기판과;
    상기 제 2 기판의 상기 제 1 면의 반대측은 제 2 면에 위치하는 제 2 박막트랜지스터와;
    상기 제 2 박막트랜지스터와 연결되는 상기 제 3 전극과;
    상기 제 3 기판 상에 상기 화소영역의 경계에 대응하여 구비되는 블랙매트릭스와;
    상기 블랙매트릭스를 포함하는 상기 제 3 기판에 구비되어, 상기 제 3 전극과 대향되는 상기 제 4 전극을 포함하는 반사형 표시장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 코어쉘구조의 흑색변색입자는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 흑색 또는 흑색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 반사형 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어쉘구조의 컬러변색입자는 제 1 고체전해질 내에 분산되어, 컬러가변층을 이루며,
    상기 코어쉘구조의 흑색변색입자는 제 2 고체전해질 내에 분산되어 차광가변층을 이루는 반사형 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컬러가변층과 상기 제 1 전극 사이로는 제 1 대응물질층이 개재되며, 상기 차광가변층과 상기 제 4 전극 사이로는 제 2 대응물질층이 개재되는 반사형 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    블랙모드에서, 상기 제 3 및 제 4 전극에 전압이 인가되어 상기 코어쉘구조의 흑색변색입자의 쉘층이 흑색을 띄게 되고, 외부로부터의 광을 흡수 및 차광하며,
    화이트모드에서, 상기 광가변패널과 상기 컬러패널의 스위치가 오프되어, 상기 코어쉘구조의 흑색변색입자와 상기 코어쉘 구조의 컬러변색입자는 투명상태를 유지하고, 외부로부터의 광은 상기 반사전극에서 반사되어 외부로 발광되며,
    컬러모드에서, 상기 광가변패널의 스위치는 오프되고, 상기 제 1 및 제 2 전극에 전압이 인가되어 상기 코어쉘구조의 컬러변색입자의 쉘층이 적색, 녹색, 청색 중 하나의 컬러를 띄게 되고, 외부로부터의 광은 상기 반사전극에 의해 반사되어 외부로 발광되는 과정에서 상기 코어쉘구조의 컬러변색입자의 쉘층을 투과하여 적색, 녹색, 청색 중 하나의 컬러를 출광하는 반사형 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어쉘구조의 컬러변색입자는 투명도전성물질로 이루어지는 코어와, 상기 코어를 감싸며 투명에서 적색, 녹색, 청색 중 하나의 컬러 또는 적, 녹, 청색 중 하나의 컬러에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘층을 포함하는 반사형 표시장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 반사전극과 상기 코어쉘 구조의 컬러변색입자 사이에 위치하는 반사형 표시장치.
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