KR102666766B1 - Reflective display device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외광이 입사되는 쪽의 전극이 상대 전극을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지며, 변색 입자를 통하여 화상을 구현하는 반사형 표시장치에 관한 것이다. 다수의 패턴 형상에 따라 내부 전반사 될 수 있는 입사각의 범위를 늘릴 수 있다. 필요한 경우에 패턴 형상 전극과 전해질층 사이에 패턴 형상 전극의 굴절률보다 크거나 동일한 굴절률을 갖는 입자를 코팅한 전반사 보조층을 배치하고/배치하거나, 전해질층에 중공 입자를 포함시킨다. 이에 따라 외광이 입사되는 영역과 반대 영역에서의 굴절률 차이가 크게 되어 내부 전반사 효율을 향상시킬 수 있으므로, 색대비율이 향상된 반사형 표시장치를 구현할 수 있다. The present invention relates to a reflective display device in which an electrode on which external light is incident has a plurality of pattern shapes that protrude toward a counter electrode and implements an image through discoloring particles. Depending on the shape of multiple patterns, the range of incident angles that can be completely internally reflected can be increased. If necessary, a total reflection auxiliary layer coated with particles having a refractive index greater than or equal to that of the pattern-shaped electrode is disposed between the pattern-shaped electrode and the electrolyte layer, and/or hollow particles are included in the electrolyte layer. Accordingly, the difference in refractive index between the area where external light is incident and the area opposite to it increases, thereby improving total internal reflection efficiency, making it possible to implement a reflective display device with an improved color contrast ratio.

Description

반사형 표시장치{REFLECTIVE DISPLAY DEVICE}Reflective display device {REFLECTIVE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 전반사 효율 및 색대비율과 같은 명암 대조비가 향상된 반사형 표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a display device, and more specifically, to a reflective display device with improved light/dark contrast ratio such as total internal reflection efficiency and color contrast ratio.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 급증하고 있다. 이러한 요구를 반영하여, 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)나 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED) 표시장치와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 널리 활용되고 있다. As the information society develops, the demand for display devices for displaying images is rapidly increasing. Reflecting these demands, flat panel displays such as liquid crystal displays (LCD) and organic light emitting diode (OLED) displays are being widely used.

최근에는 액정표시장치나 유기발광다이오드 표시장치를 대신하여 전원의 인가에 따른 입자의 변색이나 입자의 이동에 따라 화상을 표시하는 표시장치가 제안되고 있다. 이러한 표시장치로서 전기영동 방식, 전기변색(electrochromic) 입자를 이용한 방식 등을 채택하는 반사형 표시장치가 알려져 있다. 도 1은 전기영동 방식을 이용한 종래의 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. Recently, instead of liquid crystal displays or organic light emitting diode displays, display devices that display images according to the discoloration or movement of particles according to the application of power have been proposed. As such a display device, a reflective display device employing an electrophoresis method, a method using electrochromic particles, etc. is known. Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional reflective display device using an electrophoresis method.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 전기영동 방식의 반사형 표시장치(1)는 유리 또는 플라스틱 재질로 형성된 하부 기판(10) 및 상부 기판(20), 상부 및 하부 기판(10, 20) 상에 소자의 구동 전압을 인가하도록 투명 도전성 소재로 형성된 하부 전극(12) 및 상부 전극(22), 셀과 셀을 분리하는 격벽(도면 부호 미부여), 상부 및 하부 전극(12, 22) 사이에 존재하는 백색의 음(-) 대전입자(32)와 흑색의 양(+) 대전입자(34)로 이루어진 전해질층(30)을 포함한다. 전극(12, 22)을 통하여 대전입자(32, 34)에 전계가 인가되면, 쿨롱력에 의하여 대전입자(32, 34)가 상부 또는 하부로 이동하여 화상을 표시한다. As shown in FIG. 1, a conventional electrophoretic reflective display device 1 has a lower substrate 10 and an upper substrate 20 made of glass or plastic, and the upper and lower substrates 10 and 20. The lower electrode 12 and the upper electrode 22 formed of a transparent conductive material to apply the driving voltage of the device to the cell, the partition wall separating the cells (reference numeral not assigned), and the upper and lower electrodes 12 and 22. It includes an electrolyte layer 30 composed of white negatively charged particles 32 and black positively charged particles 34. When an electric field is applied to the charged particles 32 and 34 through the electrodes 12 and 22, the charged particles 32 and 34 move upward or downward due to the Coulomb force to display an image.

전기영동 방식의 반사형 표시장치(1)의 경우, 전해질층(30)에 일반적으로 액상의 유체를 담지하여야 하므로 액상이 누설될 수 있으며, 필름화가 곤란하다는 문제가 있을 수 있다. 또한, 전기영동방식의 대전입자(32, 34)는 중력 방향에 따라 하부로 이동하기 쉽기 때문에 대전입자(32, 34)의 쌍안정(bistable) 특성이 낮을 뿐만 아니라, 구동 전압이 15V 이상으로 높아 소비전력에 불리하다. 특히, 종래의 반사형 표시장치(10)에서는 외광이 입사되는 상부 전극(22)과 그 하부의 전해질층(30) 사이에 굴절률의 차이가 크지 않기 때문에 시야각에 따른 반사율의 차이가 발생한다. 더욱이 외광에 대하여 내부 전반사가 일어날 수 있는 전반사 임계각의 범위가 협소하므로 반사 효율이 떨어진다. In the case of the electrophoretic reflective display device 1, the electrolyte layer 30 must generally support a liquid fluid, so there may be problems such as leakage of the liquid and difficulty forming a film. In addition, since the electrophoretic charged particles (32, 34) tend to move downward according to the direction of gravity, not only are the bistable characteristics of the charged particles (32, 34) low, but the driving voltage is high above 15V. It is disadvantageous in terms of power consumption. In particular, in the conventional reflective display device 10, the difference in refractive index between the upper electrode 22, on which external light is incident, and the electrolyte layer 30 below it is not large, so a difference in reflectance occurs depending on the viewing angle. Moreover, the range of the critical angle of total internal reflection at which total internal reflection can occur with respect to external light is narrow, so reflection efficiency is low.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 외광에 대한 내부 전반사 효율이 향상된 반사형 표시장치를 제공하고자 하는 것이다. The present invention was proposed to solve the problems of the prior art described above, and the purpose of the present invention is to provide a reflective display device with improved total internal reflection efficiency for external light.

본 발명의 다른 목적은 온(ON) 상태와 오프(OFF) 상태에서 색대비율(electrochromic contrast ratio)이 향상된 반사형 표시장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a reflective display device with improved electrochromic contrast ratio in ON and OFF states.

전술한 목적을 가지는 본 발명은 서로 마주하는 기판 상에 각각 위치하는 2개의 전극 중에서 하나의 전극이 다른 전극 쪽으로 돌출된 패턴 형상을 가지고 있는 반사형 표시장치에 관한 것이다. The present invention, which has the above-mentioned object, relates to a reflective display device in which one of two electrodes positioned on opposite substrates has a pattern shape that protrudes toward the other electrode.

필요한 경우에 돌출된 패턴 형상의 전극과 상대 전극 사이에 위치하는 전해질층 사이에 굴절률이 패턴 형상 전극보다 크고 변색 입자에 대한 흡착력이 우수한 입자로 이루어지는 전반사 보조층을 가질 수 있다. If necessary, a total reflection auxiliary layer made of particles having a higher refractive index than the pattern-shaped electrode and excellent adsorption capacity for discolored particles may be provided between the electrolyte layer located between the protruding pattern-shaped electrode and the counter electrode.

선택적으로, 전해질층에 중공 입자를 포함시켜 돌출된 패턴 형상의 전극 및 전반사 보조층과 전해질층의 굴절률 차이를 크게 함으로써 내부 전반사 효율을 향상시킬 수 있다.Optionally, total internal reflection efficiency can be improved by including hollow particles in the electrolyte layer to increase the difference in refractive index between the electrolyte layer and the electrode and total reflection auxiliary layer in the protruding pattern shape.

본 발명에 따른 표시장치는 외광이 입사되는 전극이 상대 전극 쪽을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지고 있다. 이에 따라 외광이 입사될 때 전반사가 발생할 수 있는 입사각의 범위가 늘어난다. 아울러, 외광이 입사되는 전극 상에 이보다 굴절률이 큰 입자로 구성되는 전반사 보조층을 배치하고/배치하거나, 전해질층에 중공 입자를 포함시킴으로써, 외광이 입사되는 영역의 굴절률과 반대 영역인 전해질층의 굴절률 차이를 크게 함으로써 내부 전반사 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. The display device according to the present invention has a plurality of pattern shapes in which the electrode on which external light is incident protrudes toward the counter electrode. Accordingly, the range of the angle of incidence at which total reflection can occur when external light is incident increases. In addition, by placing a total reflection auxiliary layer composed of particles with a larger refractive index on the electrode where external light is incident and/or including hollow particles in the electrolyte layer, the electrolyte layer in the area opposite to the refractive index of the area where external light is incident By increasing the refractive index difference, the total internal reflection efficiency can be further improved.

따라서, 전기 신호가 없을 때에는 돌출 패턴 형상의 픽셀 전극이나 전반사 보조층의 굴절률과, 전해질층의 굴절률 차이로 인한 픽셀 전극 영역에서의 전반사와, 반사 전극을 통한 반사가 모두 가능하다. 이에 따라 외광을 상쇄 없이 모두 반사시킬 수 있는 장점이 있다. Therefore, when there is no electrical signal, both total reflection in the pixel electrode area due to the difference between the refractive index of the protruding pattern-shaped pixel electrode or the total reflection auxiliary layer and the refractive index of the electrolyte layer and reflection through the reflective electrode are possible. Accordingly, there is an advantage that all external light can be reflected without offset.

이처럼, 본 발명의 표시장치에서 오프(OFF) 상태일 때는 외광에 대한 반사율이 크게 증가하기 때문에 온(ON) 상태와 오프(OFF) 상태에서의 색대비율(electrochromic contrast ratio)를 크게 향상시킬 수 있으므로, 색대비율이 향상된 반사형 표시장치를 구현할 수 있다. In this way, when the display device of the present invention is in the OFF state, the reflectance of external light increases significantly, so the electrochromic contrast ratio between the ON and OFF states can be greatly improved. , a reflective display device with improved color contrast ratio can be implemented.

도 1은 종래의 전기영동 방식을 이용한 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 종래의 반사형 표시장치에서 평평한 상부 전극 주변에서 내부 전반사가 일어나는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따라 반구 형상의 패턴을 구비한 제 2 전극 주변에서 내부 전반사가 일어나는 경우를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 반사형 표시장치에서 반구형 패턴을 갖는 제 2 전극 부분을 확대한 도면으로서, 각각의 소재에 대한 굴절률 차이 및 패턴 형상을 통하여 내부 전반사가 이루어지는 것을 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 대한 변형예로서 각각 타원형 패턴 및 역삼각형 패턴을 갖는 제 2 전극을 보여준다.
도 7은 본 발명의 다른 예시적인 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 예시적인 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치에서 반구형 패턴을 갖는 제 2 전극 부분을 확대한 도면으로서, 각각의 소재에 대한 굴절률 차이 및 패턴 형상을 통하여 내부 전반사가 이루어지는 것을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 예시적인 제 3 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 예시적인 제 3 실시형태에 따른 반사형 표시장치에서 반구형 패턴을 갖는 제 2 전극 부분을 확대한 도면으로서, 각각의 소재에 대한 굴절률 차이 및 패턴 형상을 통하여 내부 전반사가 이루어지는 것을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 표시장치에서 제 2 전극 부분에 반구형 패턴이 형성된 것을 보여주는 사진이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제조된 표시장치에서 오프(OFF) 상태 및 온(ON) 상태에서의 반사율을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 13은 비교예에 따라 제조된 표시장치에서 오프(OFF) 상태 및 온(ON) 상태에서의 반사율을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device using a conventional electrophoresis method.
Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing a case where total internal reflection occurs around a flat upper electrode in a conventional reflective display device.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a case where total internal reflection occurs around a second electrode having a hemispherical pattern according to a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of the second electrode portion having a hemispherical pattern in the reflective display device according to the first exemplary embodiment of the present invention, showing that total internal reflection is achieved through the difference in refractive index and pattern shape for each material. This is a drawing that shows.
6A and 6B each show second electrodes having an oval pattern and an inverted triangle pattern, respectively, as a modification to the first exemplary embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged view of the second electrode portion having a hemispherical pattern in a reflective display device according to another exemplary second embodiment of the present invention, in which total internal reflection is achieved through the difference in refractive index and pattern shape for each material. This is a drawing that shows this.
Figure 9 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to another exemplary third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an enlarged view of the second electrode portion having a hemispherical pattern in a reflective display device according to another exemplary third embodiment of the present invention, in which total internal reflection occurs through the difference in refractive index and pattern shape for each material. This is a drawing showing what is happening.
FIG. 11 is a photograph showing a hemispherical pattern formed in a second electrode portion of a display device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a graph showing the results of measuring reflectance in an OFF state and an ON state in a display device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a graph showing the results of measuring reflectance in an OFF state and an ON state in a display device manufactured according to a comparative example.

본 발명은 제 1 기판, 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판, 제 1 기판의 내측에 배치되는 제 1 전극, 상기 제 2 기판의 내측에 배치되며 상기 제 1 전극 쪽을 향하여 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 제 2 전극, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 전해질층, 및 상기 제 2 전극과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기변색(electrochromic) 입자를 포함하는 반사형 표시장치를 제공한다. The present invention includes a first substrate, a second substrate facing the first substrate, a first electrode disposed inside the first substrate, and a plurality of patterns disposed inside the second substrate and protruding toward the first electrode. A reflective display device comprising a second electrode having a shape, an electrolyte layer located between the first electrode and the second electrode, and electrochromic particles located between the second electrode and the electrolyte layer. to provide.

예를 들어, 상기 반사형 표시장치는 상기 제 2 기판과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고 상기 제 1 전극 쪽을 향하여 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 패턴 형성부를 더욱 포함하고, 상기 제 2 전극은 상기 패턴 형성부 상에 적층될 수 있다. For example, the reflective display device further includes a pattern forming portion disposed between the second substrate and the second electrode and having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode, and the second electrode is It may be laminated on the pattern forming part.

선택적으로, 상기 제 2 전극과 상기 전기변색 입자 사이에 상기 제 2 전극의 굴절률 이상의 굴절률을 가지는 입자로 이루어지는 전반사 보조층을 더욱 포함할 수 있다. Optionally, a total reflection auxiliary layer made of particles having a refractive index greater than that of the second electrode may be further included between the second electrode and the electrochromic particles.

이때, 상기 제 2 전극의 굴절률은 상기 전해질층의 굴절률보다 크다. At this time, the refractive index of the second electrode is greater than the refractive index of the electrolyte layer.

예시적인 실시형태에서, 상기 다수의 패턴 형상은 반구, 타원 또는 역삼각형의 단면 형상 중 어느 하나를 가질 수 있다. In an exemplary embodiment, the plurality of pattern shapes may have any of the following cross-sectional shapes: a hemisphere, an ellipse, or an inverted triangle.

다른 예시적인 실시형태에서, 상기 전해질층은 중공 입자를 포함한다. In another exemplary embodiment, the electrolyte layer includes hollow particles.

예를 들어, 상기 중공 입자는 중공 실리카(SiO2), 중공 불화바륨(BaF2), 중공 불화칼슘(CaF2), 중공 불화마그네슘(MgF2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the hollow particles may be selected from the group consisting of hollow silica (SiO 2 ), hollow barium fluoride (BaF 2 ), hollow calcium fluoride (CaF 2 ), hollow magnesium fluoride (MgF 2 ), and combinations thereof. there is.

필요한 경우, 상기 제 1 전극과 상기 전해질층 사이에 상기 전해질층으로 이온을 공급하기 위한 이온 저장층을 더욱 포함할 수 있다. If necessary, an ion storage layer for supplying ions to the electrolyte layer may be further included between the first electrode and the electrolyte layer.

한편, 상기 패턴 형성부는 아크릴계, 아크릴레이트계, 메트아크릴레이트계, 아크릴 우레탄계, 아크릴 실록산계, 실록산계 및 실록산계에서 선택되는 절연 소재로 이루어질 수 있다. Meanwhile, the pattern forming part may be made of an insulating material selected from acrylic, acrylate, methacrylate, acrylic urethane, acrylic siloxane, siloxane, and siloxane.

또한, 상기 전반사 보조층은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 산화아연(ZnO), 코어-쉘 입자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기 입자를 포함하고, 상기 코어-쉘 입자는 코어 및 쉘로 이루어지며, 상기 코어는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 안티몬-징크-옥사이드(AZO), 불소 도핑된 틴-옥사이드(FTO) 알루미늄-징크-옥사이드(AZO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되고, 상기 쉘은 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 산화지르코늄(ZrO2), 셀렌화 아연(ZnSe), 황화아연(ZnS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In addition, the total reflection auxiliary layer includes inorganic particles selected from the group consisting of indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), core-shell particles, and combinations thereof. And the core-shell particle consists of a core and a shell, and the core is indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), antimony-zinc-oxide (AZO), and fluorine-doped tin-oxide. (FTO) is selected from the group consisting of aluminum-zinc-oxide (AZO) and combinations thereof, and the shell is titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), hafnium oxide (HfO 2 ), and tantalum oxide (Ta). 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc selenide (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), and combinations thereof.

이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings where necessary.

[제 1 실시형태][First Embodiment]

도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 반사형 표시장치(100)는 제 1 기판(110), 제 1 기판(110)과 마주하는 제 2 기판(190), 제 1 기판(110) 상에 위치하는 제 1 전극(120), 제 2 기판(190) 상에 위치하며 다수의 반구형 패턴 형상을 가지는 제 2 전극(170), 제 1 전극(120)과 반구형 제 2 전극(170) 사이에 위치하는 전해질층(140), 반구 형상 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 사이에 위치하는 전기변색 입자(150)를 포함한다. 그 외에도, 반사형 표시장치(100)는 제 1 전극(120) 상에 위치하는 이온 저장층(130)과, 제 2 기판(190) 상에 다수의 반구 형상을 갖는 패턴 형성부(180)를 포함한다. Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to a first exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the reflective display device 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first substrate 110, a second substrate 190 facing the first substrate 110, and a first substrate 190. A first electrode 120 located on the substrate 110, a second electrode 170 located on the second substrate 190 and having a plurality of hemispherical pattern shapes, the first electrode 120 and the second hemispherical electrode It includes an electrolyte layer 140 located between (170), a hemispherical second electrode 170, and electrochromic particles 150 located between the electrolyte layer 140. In addition, the reflective display device 100 includes an ion storage layer 130 located on the first electrode 120 and a pattern forming portion 180 having a plurality of hemispherical shapes on the second substrate 190. Includes.

반사형 표시장치(100)의 하부와 상부의 기재를 구성하는 제 1 기판(110)과 제 2 기판(190)은 유리 기판, 얇은 플렉서블(flexible) 또는 고분자 플라스틱 기판일 수 있다. 이때, 플렉서블 기판은 폴리에테르술폰(Polyethersulfone, PES), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET) 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The first substrate 110 and the second substrate 190, which constitute the lower and upper substrates of the reflective display device 100, may be glass substrates, thin flexible substrates, or polymer plastic substrates. At this time, the flexible substrate is one of polyethersulfone (PES), polyimide (PI), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethyleneterephthalate (PET), and polycarbonate (PC). can be formed.

제 1 기판(110) 상에는 일종의 반사판의 역할을 수행하는 제 1 전극(120, 반사 전극)이 위치한다. 본 발명에 따른 반사형 표시장치(100)는 자연광이나 실내광과 같은 외광을 광원으로 이용하는 반사형 표시장치로 활용될 수 있으며, 제 2 기판(190)의 전면을 통해 입사된 광은 제 1 전극(120)에서 확산 및 산란되며 반사될 수 있다. 이와 같이 제 1 전극(120)을 적용함으로써 반사 특성이 향상되어, 고-휘도의 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(120)은 반사율이 양호한 도전성 금속, 예를 들면, 금(Ag), 은(Au), 팔라듐(Pd), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 이들의 혼합물 및/또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 제 1 전극(120)은 스퍼터링 공정을 통하여 제 1 기판(110) 상에 증착 될 수 있다. A first electrode 120 (reflecting electrode) that functions as a kind of reflector is located on the first substrate 110. The reflective display device 100 according to the present invention can be used as a reflective display device that uses external light such as natural light or indoor light as a light source, and the light incident through the front surface of the second substrate 190 is transmitted to the first electrode. It can be diffused, scattered, and reflected at (120). By applying the first electrode 120 in this way, reflection characteristics are improved, and a high-brightness image can be implemented. For example, the first electrode 120 is a conductive metal with good reflectivity, such as gold (Ag), silver (Au), palladium (Pd), copper (Cu), aluminum (Al), mixtures thereof, and / Or it may be made of an alloy thereof. The first electrode 120 may be deposited on the first substrate 110 through a sputtering process.

한편, 제 1 기판(110)에 마주하는 제 2 기판(190)의 내측에는 제 2 전극(170)이 위치한다. 예를 들어, 제 2 전극(170)은 투명 도전성 물질, 예를 들면, 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO), 산화아연(ZnO) 및 산화인듐(In2O3)으로 구성되는 군에서 선택되는 소재로 제조될 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 전극(170)의 굴절률(n2, 도 3 내지 도 5 참조)은 1.8 내지 2.2일 수 있다. 이때, 제 2 전극(170)은 제 1 전극(120) 쪽을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지고 있다. 이에 따라, 제 2 전극(170)과 하부의 전해질층(140)의 계면에서 전반사 될 수 있는 입사각의 범위를 늘릴 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. Meanwhile, the second electrode 170 is located inside the second substrate 190 facing the first substrate 110. For example, the second electrode 170 is made of a transparent conductive material, such as indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), oxidation It may be manufactured from a material selected from the group consisting of zinc (ZnO) and indium oxide (In 2 O 3 ). In one example embodiment, the refractive index (n2, see FIGS. 3-5) of the second electrode 170 may be 1.8 to 2.2. At this time, the second electrode 170 has a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode 120. Accordingly, the range of the incident angle that can be totally reflected at the interface between the second electrode 170 and the lower electrolyte layer 140 can be increased, which will be described later.

제 1 전극(120) 쪽으로 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 제 2 전극(170)을 제조하기 위하여, 제 2 기판(190)과 제 2 전극(170) 사이에 다수의 패턴 형상을 가지는 패턴 형성부(180)가 위치할 수 있다. In order to manufacture the second electrode 170 having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode 120, a pattern forming unit having a plurality of pattern shapes is provided between the second substrate 190 and the second electrode 170. (180) may be located.

하나의 예시적인 실시형태에서, 제 2 기판(190) 상에 절연 물질을 도핑하고, 하프-톤(half-tone) 마스크를 이용한 노광, 현상 및 경화 공정의 포토리쏘그래피 공정을 진행하여 제 1 전극(120) 쪽으로 돌출된 다수의 패턴 형상을 갖는 절연막 형태의 패턴 형성부(180)를 형성할 수 있다. 패턴 형성부(180)를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 절연 물질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 유기 또는 무기 절연 물질이며, 바람직하게는 유기 절연 물질이다. 예를 들어, 패턴 형성부(180)는 아크릴계, 아크릴레이트계, 메트아크릴레이트계, 아크릴 우레탄계, 실록산계, 아크릴 실록산계, 실록산 우레탄계 등의 고분자가 사용될 수 있다. In one exemplary embodiment, an insulating material is doped on the second substrate 190, and a photolithography process of exposure, development, and curing using a half-tone mask is performed to form the first electrode. A pattern forming portion 180 in the form of an insulating film having a plurality of pattern shapes protruding toward (120) may be formed. The insulating material that can be used to form the pattern forming portion 180 is not particularly limited and is an organic or inorganic insulating material, preferably an organic insulating material. For example, the pattern forming portion 180 may be made of acrylic, acrylate, methacrylate, acrylic urethane, siloxane, acrylic siloxane, or siloxane urethane polymers.

패턴 형성부(180)로 사용될 수 있는 아크릴계, 아크릴레이트계, 메트아크릴레이트계, 아크릴 우레탄계, 아크릴 실록산계 고분자 절연 물질은 치환되지 않거나, C1-C10 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C10 알콕시기, C4-C20 사이클로알킬기, C5-C20 호모 또는 헤테로 아릴기 등으로 치환되어 있는 지방족, 지환족 또는 방향족의 아크릴산 수지, 메타크릴산 수지, 아크릴레이트 수지, 메트아크릴레이트 수지, 아크릴 우레탄 수지, 아크릴 실록산계 수지일 수 있다. 패턴 형성부(180)로 사용될 수 있는 실록산계 고분자 절연 물질은 치환되지 않거나 C1-C10 알킬기, C2-C20 알케닐기, C1-C10 알콕시기 등의 지방족 작용기로 치환된 실록산계 화합물이다. 예를 들어, 실록산계 고분자 절연 물질은 실세스퀴옥산계 수지이거나 사이클로실록산계 수지일 수 있다. Acrylic-based, acrylate-based, methacrylate-based, acrylic urethane-based, and acrylic siloxane-based polymer insulating materials that can be used as the pattern forming part 180 are unsubstituted or have a C1-C10 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, or a C1-C10 alkoxy group. Aliphatic, cycloaliphatic or aromatic acrylic acid resin, methacrylic acid resin, acrylate resin, methacrylate resin, acrylic urethane resin, acrylic substituted with a group, C4-C20 cycloalkyl group, C5-C20 homo or heteroaryl group, etc. It may be a siloxane-based resin. The siloxane-based polymer insulating material that can be used as the pattern forming portion 180 is a siloxane-based compound that is unsubstituted or substituted with an aliphatic functional group such as a C1-C10 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, or a C1-C10 alkoxy group. For example, the siloxane-based polymer insulating material may be a silsesquioxane-based resin or a cyclosiloxane-based resin.

전술한 고분자 절연 물질(필요한 경우에 프로필렌글리콜 메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 에틸에테르아세테이트(PGEEA), 프로필렌글리콜 메틸에테르(PGME), 프로필렌글리콜 프로필에테르(PGPE), 디메틸포름아미드, N,N'-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈과 같은 분산 용매 혼합)을 제 1 기판(190) 상에 코팅한다. 이어서, 하프-톤 마스크(패턴 형상에 따라 반구 형상, 타원 형상이나 역삼각형 단면 형상)를 이용하는 포토리쏘그래피(photolithography) 공정에 따른 노광 및 현상을 진행하고, 자외선을 이용하거나 열을 이용한 경화 공정을 수행하여, 제 2 기판(190) 상에 전술한 절연 물질이 경화된 패턴 형성부(180)를 형성할 수 있다. 절연 물질을 제 2 기판(190) 상에 코팅하는 방법은 제한되지 않으며, 예를 들어, 딥 코팅(침지), 스핀 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다.The above-mentioned polymeric insulating materials (if necessary, propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol ethyl ether acetate (PGEEA), propylene glycol methyl ether (PGME), propylene glycol propyl ether (PGPE), dimethylformamide, N, N A dispersion solvent mixture such as '-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone) is coated on the first substrate 190. Next, exposure and development are performed according to a photolithography process using a half-tone mask (hemispherical shape, oval shape, or inverted triangle cross-sectional shape depending on the pattern shape), followed by a curing process using ultraviolet rays or heat. By performing this, a pattern forming portion 180 in which the above-described insulating material is hardened can be formed on the second substrate 190. The method of coating the insulating material on the second substrate 190 is not limited, and for example, dip coating, spin coating, roller coating, spray coating, bar coating, slit coating, etc. can be used. .

다른 예시적인 실시형태에서, 패턴 형성부(180)는 하프-톤 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 이외에도 열이나 적외선/자외선 등의 광원을 이용하는 임프린트 리쏘그래피(imprint lithography) 공정을 이용할 수 있다. 이 경우, 포토리쏘그래피 공정에서 사용되는 하프-톤 마스크를 대신하여 다수의 패턴 형상이 가능한 스탬프를 이용한다. In another exemplary embodiment, the pattern forming unit 180 may use an imprint lithography process using a light source such as heat or infrared/ultraviolet rays in addition to a photolithography process using a half-tone mask. In this case, a stamp capable of forming multiple patterns is used instead of the half-tone mask used in the photolithography process.

즉, 전술한 절연 고분자로 코팅된 제 2 전극(190)에 반구 형상의 패턴이 양각으로 돌출된 스탬프를 접촉하고, 압력을 가하는 동시에 열(보통 사용된 절연 고분자의 열전이온도 대비 100℃ 이상의 고온)을 가하면 고분자가 유동성을 가지면서 스탬프 패턴 사이를 채우면서 패턴이 형성될 수 있다. 이후에 고분자의 열전이온도 이하로 냉각하여 스탬프를 제 2 기판(190)에 떼어내고 패턴 내에 잔류하는 층을 에칭으로 제거하여 패턴 형성을 위한 공정을 완료한다. That is, a stamp with a hemispherical pattern protruding in relief is brought into contact with the second electrode 190 coated with the above-mentioned insulating polymer, and pressure is applied while applying heat (at a temperature of 100°C or more compared to the heat transfer temperature of the insulating polymer usually used). ), a pattern can be formed as the polymer has fluidity and fills the spaces between the stamp patterns. Afterwards, the stamp is removed from the second substrate 190 by cooling below the heat transfer temperature of the polymer, and the layer remaining in the pattern is removed by etching to complete the process for forming the pattern.

임프린트 리쏘그래피와 관련하여 열을 가하는 대신에 자외선이나 적외선을 이용할 수 있다. 이 경우에는 절연 고분자를 함유하는 낮은 점도의 경화용 레지스트를 제 2 기판(190) 상에 코팅 또는 점적 방식으로 도입하고, 패턴이 형성된 경화용 레지스트를 접촉시키면, 유체 형태의 레지스트가 스탬프의 패턴 사이를 채우게 된다. 이어서 자외선이나 적외선과 같은 광원이 투명한 스탬프를 통하여 레지스트를 감광, 경화시키면서 절연 물질로 이루어지는 단단한 패턴이 형성된다. When it comes to imprint lithography, instead of applying heat, ultraviolet or infrared light can be used. In this case, a low-viscosity curing resist containing an insulating polymer is introduced onto the second substrate 190 by coating or dropping, and when the curing resist on which the pattern is formed is brought into contact, the resist in the form of a fluid forms between the patterns of the stamp. is filled. Then, a light source such as ultraviolet rays or infrared rays sensitizes and hardens the resist through a transparent stamp, forming a solid pattern made of an insulating material.

포토리쏘그래피 공정이나 임프린트 리쏘그래피 공정에서 절연 물질을 경화시킬 때 작용하는 열에 의하여 제 2 기판(190)의 물성이 악화될 수 있다. 따라서 패턴 형성부(180)를 구성하는 절연 물질은 상온에서 경화가 가능한 소재를 사용하거나, 유리전이온도가 낮은 소재를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. The physical properties of the second substrate 190 may deteriorate due to heat applied when curing the insulating material in a photolithography process or an imprint lithography process. Therefore, it may be desirable to use a material that can be hardened at room temperature or a material that has a low glass transition temperature as the insulating material constituting the pattern forming portion 180.

한편, 다수의 돌출된 패턴 형상을 갖는 제 2 전극(170) 상에 전기변색(electrochromic) 입자(150)가 위치한다. 본 발명의 반사형 표시장치(100)에 적용될 수 있는 전기변색 입자(150)는 전원의 인가 여부에 따른 산화-환원 반응에 의하여 백색 및 흑색으로 변환될 수 있는 임의의 입자가 사용될 수 있다. 즉, 전기변색 입자(150)는 전기적 산화-환원 반응에 의한 광 투과 특성이 변화되어 외광을 반사하거나 흡수하여 컬러를 구현한다. Meanwhile, electrochromic particles 150 are located on the second electrode 170 having a plurality of protruding pattern shapes. The electrochromic particles 150 that can be applied to the reflective display device 100 of the present invention may be any particles that can be converted to white and black through an oxidation-reduction reaction depending on whether or not power is applied. That is, the electrochromic particles 150 change their light transmission characteristics due to an electrical oxidation-reduction reaction and reflect or absorb external light to create color.

예를 들어, 전기변색 입자(150)는 코어-쉘 구조를 갖는 무기 입자일 수 있다. 예를 들어, 코어는 5 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 100 nm의 평균 입자 크기를 갖는 구형 또는 무정형의 입자를 사용할 수 있다. 코어는 쉘에서 변색 특성을 향상시키기 위하여 다공성 물질을 사용할 수도 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전자의 이동도를 향상시키기 위하여 도전성의 코어 물질을 사용할 수 있다. 도전성 코어 물질은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide), 안티몬-틴-옥사이드(antimony-tin-oxide, ATO), 불소 도핑된 틴-옥사이드(fluorine-doped tin-oxide, FTO), 알루미늄-징크-옥사이드(aluminum-zinc oxide, AZO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. For example, the electrochromic particles 150 may be inorganic particles having a core-shell structure. For example, the core may use spherical or amorphous particles with an average particle size of 5 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm. The core may use a porous material to improve the color change properties in the shell. In one exemplary embodiment, a conductive core material can be used to enhance electron mobility. Conductive core materials include indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (indium-zinc-oxide), antimony-tin-oxide (ATO), and fluorine-doped It may be selected from the group consisting of fluorine-doped tin-oxide (FTO), aluminum-zinc oxide (AZO), and combinations thereof.

다른 예시적인 실시형태에서, 코어는 가시광선에 대하여 우수한 투과도를 보이며 비표면적이 큰 비-도전성 금속 산화물을 사용할 수 있다. 비표면적이 큰 비-도전성 금속 산화물은 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 실리카(SiO2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In another exemplary embodiment, the core may use a non-conducting metal oxide that exhibits excellent transmission of visible light and has a large specific surface area. The non-conductive metal oxide with a large specific surface area may be selected from the group consisting of titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), silica (SiO 2 ), and combinations thereof.

코어는 전술한 도전성 금속 산화물, 비-도전성 금속 산화물 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 코어는 전술한 물질에 한정되는 것은 아니며, 가시광선에 대하여 높은 투과율을 가지며 전기전도성이 우수한 유기 물질, 무기 물질, 또는 유기 물질과 무기물질의 혼합 물질을 적용할 수 있다. The core may be selected from the group consisting of the aforementioned conductive metal oxides, non-conductive metal oxides, and combinations thereof. The core is not limited to the above-described materials, and may be an organic material, an inorganic material, or a mixture of organic and inorganic materials with high transmittance to visible light and excellent electrical conductivity.

쉘은 인가되는 전기적 신호, 즉 제 1 전극(120)과 제 2 전극(170)에 의해 인가되는 전압에 의하여 산화 또는 환원이 이루어지면서 오프(OFF) 상태인 화이트(WT) 또는 온(ON) 상태인 블랙(B/K)으로 가역적으로 색상이 변하여 빛을 반사 또는 흡수하는 전기변색 물질로 이루어질 수 있다. 쉘의 초기 상태는 화이트 상태일 수 있다. 예를 들어, 쉘이 흑색에서 백색 또는 백색에서 흑색으로 변할 경우, 쉘이 흑색이면 외광이 차폐되어 블랙이 구현되고 쉘이 백색이면 외광이 반사되어 화이트가 구현된다. The shell is oxidized or reduced by the applied electrical signal, that is, the voltage applied by the first electrode 120 and the second electrode 170, and is in a white (WT) or ON state. It can be made of an electrochromic material that changes color reversibly to black (B/K) and reflects or absorbs light. The initial state of the shell may be white. For example, when the shell changes from black to white or from white to black, if the shell is black, external light is shielded and black is created, and if the shell is white, external light is reflected and white is created.

다른 예시적인 실시형태에서, 전기변색 입자(150)는 코어-쉘 구조가 아니며 전기적 신호에 의하여 블랙 또는 화이트로 가역적으로 변색되는 물질일 수 있다. 예를 들어, 전기변색 입자(150)는 하기 화학식 1로 표시되는 물질일 수 있다. In another exemplary embodiment, the electrochromic particles 150 do not have a core-shell structure and may be a material that reversibly changes color to black or white by an electrical signal. For example, the electrochromic particles 150 may be a material represented by the following formula (1).

화학식 1Formula 1

전압이 인가되어 전기변색 입자(150)가 블랙으로 변색될 경우, 외광은 블랙의 전기변색 입자(150)에 의해 흡수되므로, 반사형 표시장치(100)는 블랙 영상을 구현한다. 반면, 전압이 인가되지 않을 경우, 전기변색 입자(150)가 투명한 화이트 컬러로 변이된다. 외광은 화이트의 전기변색 입자(150)에서 일부 반사되고, 일부 투과된 외광은 제 1 전극(120)에서 반사되어, 반사형 표시장치(100)는 화이트 영상을 구현한다. 후술하는 것과 같이, 본 발명에 따르면, 제 2 전극(170)에서 전반사 효율이 증가하고, 제 1 전극(120)에서 반사된 빛과 상쇄되지 않아 우수한 반사 효율을 갖게 된다. 이에 따라, 반사형 표시장치(100)는 색대비율이 양호한 흑백 영상을 구현할 수 있다. When a voltage is applied and the electrochromic particles 150 change color to black, external light is absorbed by the black electrochromic particles 150, so the reflective display device 100 implements a black image. On the other hand, when no voltage is applied, the electrochromic particles 150 change to a transparent white color. Part of the external light is reflected by the white electrochromic particles 150, and some of the transmitted external light is reflected by the first electrode 120, so that the reflective display device 100 implements a white image. As will be described later, according to the present invention, the total reflection efficiency is increased at the second electrode 170, and the light reflected from the first electrode 120 is not canceled out, resulting in excellent reflection efficiency. Accordingly, the reflective display device 100 can implement a black and white image with a good color contrast ratio.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전기변색 입자(150)는 제 2 전극(170) 상에 딥 코팅(침지), 스핀 코팅, 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 방법을 이용하여 코팅될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 전기변색 입자(150)는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 옵셋 인쇄, 또는 플렉소 인쇄(flexographic printing) 등의 인쇄 방식을 통하여 형성할 수도 있다. 예시적인 실시형태에서, 전기변색 입자(150)는 제 2 전극(170) 상에 1 내지 50 nm, 바람직하게는 1 내지 10 nm의 두께로 형성될 수 있다.In one exemplary embodiment, the electrochromic particles 150 are coated on the second electrode 170 using a method such as dip coating, spin coating, roller coating, spray coating, bar coating, slit coating, etc. It can be. In another exemplary embodiment, the electrochromic particles 150 may be formed through a printing method such as screen printing, gravure printing, offset printing, or flexographic printing. In an exemplary embodiment, the electrochromic particles 150 may be formed on the second electrode 170 to a thickness of 1 to 50 nm, preferably 1 to 10 nm.

제 1 전극(120)과 전기변색 입자(150) 사이에 전해질층(140)이 위치한다. 예를 들어, 전해질층(140)은 고체상 전해질층일 수 있다. 액상의 전해질층을 채택하는 경우에 유체 형태의 전해질 액이 누설될 우려가 있다. 예를 들어, 전해질층(140)은 용해된 리튬 염을 포함하는 겔-타입 또는 고분자계 전해질이 사용된다. 바람직하게는 전해질층(140)의 매질은 열 경화 또는 광 경화가 가능하며, 전기전도성은 비교적 낮고 이온전도성은 우수한 고체상 전해질(solid state electrolyte, SSE)로 이루어질 수 있다. The electrolyte layer 140 is located between the first electrode 120 and the electrochromic particles 150. For example, the electrolyte layer 140 may be a solid electrolyte layer. When a liquid electrolyte layer is adopted, there is a risk of leakage of the fluid electrolyte liquid. For example, the electrolyte layer 140 uses a gel-type or polymer-based electrolyte containing a dissolved lithium salt. Preferably, the medium of the electrolyte layer 140 may be made of a solid state electrolyte (SSE) that can be heat-cured or photo-cured and has relatively low electrical conductivity and excellent ionic conductivity.

예시적인 실시형태에서, 겔-타입 전해질을 구성할 수 있는 겔-형성 고분자 또는 고분자계 전해질을 구성할 수 있는 고분자는 폴리(비닐리덴 플루오라이드-co-헥사플루오로프로필렌)(PVDF-HFP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA), 폴리(2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산)(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, Poly-AMPS), 개질된 폴리에틸렌옥사이드(modified PEO) 등을 사용할 수 있다. In an exemplary embodiment, the gel-forming polymer capable of constituting a gel-type electrolyte or the polymer capable of constituting a polymer-based electrolyte is poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP), Polyacrylonitrile (PAN), poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) acid, Poly-AMPS), modified polyethylene oxide (modified PEO), etc. can be used.

겔-타입 전해질 또는 고분자계 전해질은 0.1 내지 1 mol/ℓ의 농도의 리튬 염을 함유할 수 있다. 전해질층(140)에 사용될 수 있는 리튬 염은 예를 들어 리튬비스(트리플루오로메틸)술포닐)아마이드(lithium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)amide, LiTf2N), 리튬 트리플루오로메탄술포네이트(lithium trifluoromethanesulfonate, LiTfO, LiCF3SO3), 리튬비스(트리플루오로메탄)술폰이미드(lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide, LiTFSI) 또는 리튬 퍼클로레이트(LiClO4)를 포함하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. The gel-type electrolyte or polymer-based electrolyte may contain lithium salt at a concentration of 0.1 to 1 mol/l. Lithium salts that can be used in the electrolyte layer 140 include, for example, lithium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)amide (LiTf2N), lithium trifluoromethane sulfonate (lithium trifluoromethanesulfonate , LiTfO, LiCF 3 SO 3 ), lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide (LiTFSI), or lithium perchlorate (LiClO 4 ), but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 전해질층(140)은 제 1 전극(120) 상에 20 내지 200 ㎛의 두께로 형성된다. 전해질층(140)의 두께가 20 ㎛ 미만인 경우, 반사형 표시장치(100)의 소자 구동 특성이 저하될 수 있으며, 돌출 패턴 형상을 갖는 제 2 전극(180) 상부로 국부적인 전류가 흘러 소자의 수명이 단축될 수 있다. 또한, 전해질층(140)의 두께가 200 ㎛을 초과하는 경우, 소자의 응답 속도가 느려질 수 있으며, 인접 화소로의 번짐이 발생할 수 있다. 예를 들어, 고체상 전해질층(140)의 굴절률(n3, 도 3 내지 도 5 참조)은 1.45 내지 1.5일 수 있다. For example, the electrolyte layer 140 is formed on the first electrode 120 to a thickness of 20 to 200 ㎛. If the thickness of the electrolyte layer 140 is less than 20 ㎛, the device driving characteristics of the reflective display device 100 may deteriorate, and local current flows to the top of the second electrode 180 having a protruding pattern shape, thereby damaging the device. Lifespan may be shortened. Additionally, if the thickness of the electrolyte layer 140 exceeds 200 ㎛, the response speed of the device may become slow and bleeding into adjacent pixels may occur. For example, the refractive index (n3, see FIGS. 3 to 5) of the solid electrolyte layer 140 may be 1.45 to 1.5.

필요한 경우, 제 1 전극(120)과 전해질층(140) 사이에 이온 저장층(130)이 선택적으로 위치할 수 있다. 이온 저장층(130)은 전해질층(140)에 부족한 이온을 공급하기 위한 것이다. 이온 저장층(130)은 대략 100 내지 1000 nm의 두께로 형성될 수 있다. If necessary, the ion storage layer 130 may be selectively positioned between the first electrode 120 and the electrolyte layer 140. The ion storage layer 130 is used to supply insufficient ions to the electrolyte layer 140. The ion storage layer 130 may be formed to have a thickness of approximately 100 to 1000 nm.

하나의 예시적인 실시형태에서, 이온 저장층(130)은 산화세륨(CeO2), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화니켈(NiO), 산화몰리브덴(MoO3), 산화바나듐(V2O5) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 이때, 이들 금속 산화물의 분산 용액을 제 1 전극(120) 상에 도포한 다음, 건조, 소결(sintering)하는 방법으로 이온 저장층(130)을 형성할 수 있다. 선택적으로, 이온 저장층(130)은 이들 금속 산화물의 증기상으로부터의 증착, 예를 들어 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리기상증착(physical vapor deposition, PVD) 등의 방법으로 제 1 전극(120) 상에 적층될 수 있다. In one exemplary embodiment, ion storage layer 130 is cerium oxide (CeO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), tungsten oxide (WO 3 ), nickel oxide (NiO), molybdenum oxide (MoO 3 ), oxide It may be made of a metal oxide selected from the group consisting of vanadium (V 2 O 5 ) and combinations thereof. At this time, the ion storage layer 130 can be formed by applying a dispersed solution of these metal oxides on the first electrode 120 and then drying and sintering. Optionally, the ion storage layer 130 is deposited from the vapor phase of these metal oxides, for example, by a method such as chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). It may be stacked on the electrode 120.

다른 예시적인 실시형태에서, 이온 저장층(130)은 페로센(ferrocene)과 같은 메탈로센(metallocene) 모이어티를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 메탈로센 모이어티를 갖는 화합물의 예로서, 대한민국공개특허 제10-2016-0053352호에 기재되어 있는 메탈로센 모이어티와, 트리아릴아민을 함유하는 아크릴계 삼공중합체로 이루어질 수도 있다. 대안적으로, 메탈로센 모이어티를 갖는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 공중합체일 수 있다. 메탈로센 모이어티를 갖는 화합물을 이온 저장층(130)으로 형성하고자 하는 경우, 이 화합물을 제 1 전극(120) 상에 코팅하고, 건조시키는 방법이 채택될 수 있다. 화학식 2의 물질은 3차 아민 염, 예를 들어, 트리아릴아민 염을 포함할 수도 있다. In another exemplary embodiment, the ion storage layer 130 may use a compound having a metallocene moiety, such as ferrocene. As an example of a compound having a metallocene moiety, it may be composed of an acrylic terpolymer containing a metallocene moiety and triarylamine as described in Korean Patent Publication No. 10-2016-0053352. Alternatively, the compound having a metallocene moiety may be a copolymer represented by Formula 2 below. When it is desired to form a compound having a metallocene moiety as the ion storage layer 130, a method of coating the compound on the first electrode 120 and drying it may be adopted. Materials of Formula 2 may also include tertiary amine salts, such as triarylamine salts.

화학식 2Formula 2

(화학식 2에서 a와 b는 각각 1 이상의 자연수이고, M은 전이금속, 예를 들어, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru 및 Os로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 전이금속이다)(In Formula 2, a and b are each natural numbers of 1 or more, and M is a transition metal that can be selected from the group consisting of transition metals, for example, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, and Os. it is metal)

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 반사형 표시장치(100)는 전원의 인가 여부에 따라 전기변색 입자(150)의 컬러가 변이되어 화상을 표시한다. 특히, 본 발명에 따르면 반사형 표시장치(100)에 전원이 인가되지 않은 오프(OFF) 상태, 즉 화이트 상태에서, 제 1 전극(170) 주변에서의 내부 전반사 효율을 크게 개선할 수 있다. 이에 따라, 표시장치(100)에 전원이 인가된 온(ON) 상태, 즉 블랙 상태에서와 비교한 색대비율(electrochromic contrast ratio)를 개선할 수 있는데, 이에 대해서 첨부하는 도 3 내지 도 4를 참조하면서 설명한다. As described above, the reflective display device 100 according to the present embodiment displays an image by changing the color of the electrochromic particles 150 depending on whether or not power is applied. In particular, according to the present invention, in an OFF state where power is not applied to the reflective display device 100, that is, in a white state, the total internal reflection efficiency around the first electrode 170 can be greatly improved. Accordingly, the electrochromic contrast ratio can be improved compared to the ON state when power is applied to the display device 100, that is, the black state, for which refer to the attached FIGS. 3 and 4. He explains.

도 3과 도 4는 각각 제 2 전극(170)과 전해질층(140)의 굴절률이 각각 n2와 n3일 때, 돌출 패턴이 형성되지 않은 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 사이의 계면에서 전반사가 일어나는 경우와, 돌출 패턴이 형성된 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 사이의 계면에서 전반사가 일어나는 경우를 개략적으로 도시한 모식도이다. 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 사이에 위치는 전기변색 입자(150)의 두께는 매우 얇아서 입사 광선의 전반사 및 굴절에 실질적으로 아무런 영향을 미치지 못하기 때문에 도면에서는 생략하였다. 3 and 4 show the interface between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140 where no protruding pattern is formed when the refractive indices of the second electrode 170 and the electrolyte layer 140 are n2 and n3, respectively. This is a schematic diagram schematically showing a case where total reflection occurs at and a case where total reflection occurs at the interface between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140 where the protruding pattern is formed. The position between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140 is omitted in the drawing because the thickness of the electrochromic particles 150 is very thin and has virtually no effect on the total reflection and refraction of incident light.

도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(170)이 패턴 형상을 갖지 않는 경우에 제 1 전극(170, 굴절률 n2)과 전해질층(140, 굴절률 n3)의 계면에서는 그 계면에 수직한 법선을 기준으로 제 1 전극(170)으로부터 입사되는 광선의 각도에 따라 굴절 또는 전반사가 일어날 수 있다. 하기 식 1은 굴절률이 상이한 2개의 매질에서의 스넬의 법칙을 나타낸다. As shown in FIG. 3, when the first electrode 170 does not have a pattern shape, at the interface between the first electrode 170 (refractive index n 2 ) and the electrolyte layer 140 (refractive index n 3 ), a layer perpendicular to the interface Refraction or total reflection may occur depending on the angle of the light ray incident from the first electrode 170 with respect to the normal line. Equation 1 below represents Snell's law in two media with different refractive indices.

<식 1><Equation 1>

n2 sin θ1 = n3 sin θ2 n 2 sin θ 1 = n 3 sin θ 2

전반사는 굴절률이 큰(n2) 매질에서 굴절률이 작은(n3) 매질로 빛이 입사할 때, 특정 각도(전반사 임계각, θc) 이상에서 광이 입사되면, 계면에서 빛이 투과, 굴절됨이 없이 전부 반사되는 현상이다. 전반사 임계각(θc)은 전반사가 일어날 수 있는 최소 입사각을 의미하는데, 전반사 임계각(θc)에 해당하는 입사광(Lc)은 계면에서 전반사 굴절각(θt)이 90도로서 전반사 된다(Rc로 전반사). Total reflection occurs when light is incident from a medium with a large refractive index (n 2 ) to a medium with a small refractive index (n 3 ). If the light is incident at a certain angle (critical angle for total reflection, θ c ) or more, the light is transmitted and refracted at the interface. This is a phenomenon where everything is reflected. The total reflection critical angle (θ c ) refers to the minimum angle of incidence at which total reflection can occur. The incident light (L c ) corresponding to the total reflection critical angle (θ c ) is totally reflected at the interface with a total reflection refraction angle (θ t ) of 90 degrees (R c total internal reflection).

식 1로 표시한 스넬의 법칙을 참조하면, 전반사 굴절각(θt, 90도)에 해당하는 sin θ2가 1이므로, 전반사 임계각(θc)은 하기 식 2로 표시될 수 있다. Referring to Snell's law expressed in Equation 1, since sin θ 2 corresponding to the total reflection refraction angle (θ t , 90 degrees) is 1, the total reflection critical angle (θ c ) can be expressed as Equation 2 below.

<식 2><Equation 2>

sin θc = n3/n2 sin θ c = n 3 /n 2

전반사가 일어나기 위해서는 빛이 입사되는 매질, 즉 제 1 전극(170)의 굴절률(n2)이 전해질층(140)의 굴절률(n3)보다 커야 한다. 또한, 빛이 입사되는 매질인 제 1 전극(170)의 굴절률(n2)과 반대쪽 매질인 전해질층(140)의 굴절률(n3)의 차이가 클수록 전반사 임계각(θc)이 작아지기 때문에, 전반사가 잘 일어난다. In order for total reflection to occur, the refractive index (n 2 ) of the medium into which light is incident, that is, the first electrode 170, must be greater than the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140. In addition, the greater the difference between the refractive index (n 2 ) of the first electrode 170, which is the medium through which light is incident, and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140, which is the opposite medium, the smaller the total reflection critical angle (θ c ) becomes. Total reflection occurs well.

결국, 입사되는 광선 중에서 전반사 임계각(θc)보다 크거나 같은 입사각(θr)을 갖는 입사광(L2)만이 계면에서 전반사 될 수 있다(R2 반사파). 반면, 입사 광선 중에서 전반사 임계각(θc)보다 작은 입사각(θ1)을 갖는 입사광(L1)은 전반사 되지 못하고, R1의 굴절파 형태로 반대 매질인 전해질층(140)으로 굴절된다. 전해질층(140)의 굴절률(n3)이 대략 1.45 내지 1.5 가량이고, ITO와 같은 투명 도전성 금속으로 제조된 제 1 전극(170)의 굴절률(n2)이 대략 1.8 내지 2.2이다. 따라서 제 1 전극(170)을 평평(flat)하게 구성하는 경우, 식 2를 참조하면 전반사 임계각(θc)은 대략 50도이므로, 전반사가 일어나기 위해서 큰 입사각을 가져야 한다. Ultimately, among the incident light rays, only the incident light (L 2 ) having an incident angle (θ r ) greater than or equal to the total reflection critical angle (θ c ) can be totally reflected at the interface (R 2 reflected wave). On the other hand, among the incident light beams, the incident light (L 1 ) having an incident angle (θ 1 ) smaller than the total reflection critical angle (θ c ) is not totally reflected, and is refracted into the electrolyte layer 140, which is the opposite medium, in the form of a refracted wave of R 1 . The refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140 is approximately 1.45 to 1.5, and the refractive index (n 2 ) of the first electrode 170 made of a transparent conductive metal such as ITO is approximately 1.8 to 2.2. Therefore, when the first electrode 170 is configured to be flat, referring to Equation 2, the total reflection critical angle (θ c ) is approximately 50 degrees, so a large angle of incidence must be obtained for total reflection to occur.

이어서, 도 4를 참조하면, 제 2 전극(170)이 전해질층(140)을 향하여 돌출되는 형상, 예를 들어 반구 형상으로 패터닝 되어 있는 경우의 전반사에 대해서 설명한다. 빛이 입사되는 매질인 제 2 전극(170)이 반구 형상으로 패터닝 되어 있는 경우, 빛이 입사되는 지점의 반구 영역에 대한 접선이 제 2 전극(170)과 전해질층(140)의 계면이다. 이 계면에 대하여 수직한 법선은 기존 법선을 대신한 변경 법선이다. Next, referring to FIG. 4 , total reflection when the second electrode 170 is patterned into a shape that protrudes toward the electrolyte layer 140, for example, a hemispherical shape, will be described. When the second electrode 170, which is a medium through which light is incident, is patterned in a hemispherical shape, the tangent to the hemisphere area at the point where light is incident is the interface between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140. The normal perpendicular to this interface is a change normal that replaces the existing normal.

이때, 전반사 임계각(θc)을 갖는 입사광(Lc)은 계면에서 반사파(Rc') 형태로 전반사 된다. 한편, 수직 법선을 기준으로 θ1의 입사각을 가지는 입사광(L1)은, 반구에 대한 접선 방향의 계면에 대하여 수직한 변경 법선을 기준으로 하면, 전반사 임계각(θc)보다 큰 입사각을 갖는다. 따라서, θ1의 입사각을 가지는 입사광(L1)은 굴절되지 않고, 반구 형상 내부에서 반사파(R1')의 형태로 전반사 된다. 뿐만 아니라, 수직 법선을 기준으로 θr의 입사각을 가지는 입사광(L2) 역시 전반사 임계각(θc)보다 큰 입사각을 갖기 때문에, 반구 형상 내부에서 반사파(R2')의 형태로 전반사 된다. At this time, the incident light (L c ) having the total reflection critical angle (θ c ) is totally reflected in the form of a reflected wave (R c ') at the interface. Meanwhile, the incident light L 1 having an incident angle of θ 1 based on the vertical normal has an incident angle greater than the total reflection critical angle θ c , based on the change normal perpendicular to the interface in the tangential direction to the hemisphere. Therefore, the incident light (L 1 ) having an incident angle of θ 1 is not refracted, but is totally reflected in the form of a reflected wave (R 1 ') inside the hemispherical shape. In addition, the incident light (L 2 ), which has an incident angle of θ r based on the vertical normal, also has an incident angle greater than the total reflection critical angle (θ c ), so it is totally reflected in the form of a reflected wave (R 2 ') inside the hemispherical shape.

이처럼, 제 2 전극(170)을 평평하게 형성하는 경우에 전반사 임계각(θc)보다 작은 입사각(θ1)을 갖는 입사광(L1)은 전반사 되지 못하고 굴절(R1 굴절파, 도 3 참조)된다. 반면, 제 2 전극(170)이 제 1 전극(120, 도 2 참조), 즉 전해질층(140)을 향해 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지는 경우, 수직 법선을 기준으로 할 때 전반사 임계각(θc)보다 작은 입사각(θ1)을 갖는 입사광(L1)도 전반사 된다(R1' 반사파). 하나의 예시적인 실시형태에서, 반구 형상 패턴을 갖는 제 2 전극(170)을 채택할 경우에 수직 법선을 기준으로 한 전반사 임계각은 27.5도로서, 패턴을 갖지 않은 경우에 비하여 전반사 임계각은 감소한다(다시 말하면, 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 범위는 증가한다). In this way, when the second electrode 170 is formed flat, the incident light (L 1 ) having an incident angle (θ 1 ) smaller than the total reflection critical angle (θ c ) is not totally reflected and is refracted (R 1 refracted wave, see FIG. 3). do. On the other hand, when the second electrode 170 has a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode 120 (see FIG. 2), that is, the electrolyte layer 140, the total reflection critical angle θ c based on the vertical normal ) is also totally reflected (R 1 ' reflected wave). In one exemplary embodiment, when the second electrode 170 having a hemispherical pattern is adopted, the total reflection critical angle based on the vertical normal is 27.5 degrees, and the total reflection critical angle is reduced compared to the case without the pattern ( In other words, the range of incident angles at which total reflection can occur increases).

따라서, 제 2 전극(170)을 제 1 전극(120, 도 2 참조)을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상으로 형성함으로써, 2개의 매질 사이에서 전반사가 일어날 수 있는 임계각 이상의 입사 각도가 늘어나기 때문에, 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 계면에서의 입사광의 전반사 효율을 증가시킬 수 있다. Therefore, by forming the second electrode 170 into a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode 120 (see FIG. 2), the incident angle above the critical angle at which total reflection can occur between the two media increases, The total reflection efficiency of incident light at the interface between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140 can be increased.

즉, 도 4에서 변경 법선을 기준으로 할 때, 전반사 임계각(θc)보다 큰 입사각을 갖는 빛(L1 및 L2)은 돌출 패턴을 갖는 제 2 전극(170)의 내측 표면과 부딪쳐서, 입사 광선과 대략 반대 방향으로 전반사 된다. 전원이 인가되지 않은 경우에 돌출 패턴 형상의 제 1 전극(170)의 굴절률(n2)과 전해질층(140)의 굴절률(n3) 차이와, 제 1 전극(170)의 패턴 형상으로 인하여 내부 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 범위가 증가한다. 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 화이트 상태에서 제 1 전극(170) 영역에서 전반사가 일어날 수 있다. 전반사 되지 않은 입사광은 하부에 위치하는 제 1 전극(120, 도 2 참조)에서 반사된다. 2개의 전극으로 입사된 외광을 상쇄 없이 모두 반사시킬 수 있으므로, 화이트 상태에서 반사율을 극대화 할 수 있다. That is, based on the change normal in FIG. 4, light (L 1 and L 2 ) having an incident angle greater than the total reflection critical angle (θ c ) strikes the inner surface of the second electrode 170 having a protruding pattern, and is incident. It is totally reflected in approximately the opposite direction to the light ray. When power is not applied , the internal The range of incident angles where total reflection can occur increases. Therefore, as shown in FIG. 5, total reflection may occur in the area of the first electrode 170 in a white state. Incident light that is not totally reflected is reflected at the first electrode 120 (see FIG. 2) located below. Since all external light incident on the two electrodes can be reflected without cancellation, reflectance can be maximized in a white state.

한편, 외광이 수직으로 입사하는 경우에 돌출 패턴 형상을 갖는 제 2 전극(170)과 전해질층(140)의 계면에서의 반사율(R, 즉 내부 전반사 효율)은 하기 식 3으로 표시될 수 있다. Meanwhile, when external light is incident perpendicularly, the reflectance (R, that is, total internal reflection efficiency) at the interface between the second electrode 170 having a protruding pattern shape and the electrolyte layer 140 can be expressed as Equation 3 below.

<식 3><Equation 3>

R = 1 - (n3/n2)R = 1 - (n 3 /n 2 )

식 2에서 제 2 전극(170)의 굴절률(n2)과 전해질층(140)의 굴절률(n3) 차이가 클수록 내부 전반사가 일어나는 입사광의 범위가 증가하는 것과 마찬가지로, 식 3에서도 제 2 전극(170)의 굴절률(n2)과 전해질층(140)의 굴절률(n3) 차이가 클수록 반사율이 증가한다. 전술한 바와 같이, 전해질층(140)의 굴절률(n3)은 대략 1.45 내지 1.5이므로, 돌출 패턴을 갖는 제 2 전극(170)의 굴절률(n2)은 대략 1.8 이상, 예를 들어 1.8 내지 2.2의 범위를 갖는 것이 바람직하다. In Equation 2, as the difference between the refractive index (n 2 ) of the second electrode 170 and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140 increases, the range of incident light where total internal reflection occurs increases, in Equation 3, the second electrode ( As the difference between the refractive index (n 2 ) of 170) and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140 increases, the reflectance increases. As described above, the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140 is approximately 1.45 to 1.5, so the refractive index (n 2 ) of the second electrode 170 having the protruding pattern is approximately 1.8 or more, for example, 1.8 to 2.2. It is desirable to have a range of .

한편, 입사광은 제 2 전극(170)에 도달하기 전에 패턴 형성부(180)에 먼저 입사된다. 외부 입사광이 패턴 형성부(180)에서 굴절되지 않고 제 2 전극(170)에 도달하기 위해서 패턴 형성부(180)의 굴절률(n1)은 그 상부의 제 2 기판(190, 도 2 참조)의 굴절률과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 패턴 형성부(180)의 굴절률(n1)은 대략 1.4 내지 1.6, 바람직하게는 1.45 내지 1.55의 범위를 가질 수 있다. Meanwhile, the incident light first enters the pattern forming part 180 before reaching the second electrode 170. In order for external incident light to reach the second electrode 170 without being refracted in the pattern forming part 180, the refractive index (n 1 ) of the pattern forming part 180 is equal to that of the second substrate 190 (see FIG. 2) above it. It may be substantially the same as the refractive index. For example, the refractive index (n 1 ) of the pattern forming portion 180 may range from approximately 1.4 to 1.6, and preferably from 1.45 to 1.55.

도 5에서는 제 2 전극(170)이 전해질층(140)을 향하여 반구 형상으로 돌출된 패턴 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 제 2 전극(170)은 전해질층(140)을 향하여 다양한 형태로 돌출될 수 있다. 일례로 도 6a는 반구 형상 패턴에 대한 변형예로서, 타원 형상의 패턴 형성부(180a) 상에 위치하는 타원 형상으로 돌출된 제 2 전극(170a)을 예시하고 있다. 반구 형상의 제 2 전극(170)과 마찬가지로, 타원 형상의 제 2 전극(170a)과 전해질층(140)의 계면에서 전반사 되는 광의 입사각의 범위가 증가하기 때문에 내부 전반사 효율이 증가할 수 있다. 이때, 타원 형상 패턴에서 장축(a)이 단축(b)에 비하여 지나치게 길어질 경우, 타원의 중앙부가 평면에 가까워져서 전반사 가능한 입사각의 범위가 늘어나지 않을 수 있다. 따라서, 장축(a)의 길이는 단축(b) 길이의 2배를 초과하지 않는 것이 바람직하다. In Figure 5, the second electrode 170 is shown as having a hemispherical pattern shape protruding toward the electrolyte layer 140. However, the second electrode 170 may protrude toward the electrolyte layer 140 in various shapes. there is. For example, FIG. 6A illustrates a second electrode 170a protruding in an elliptical shape located on an elliptical pattern forming part 180a as a modified example of the hemispherical pattern. Like the hemispherical second electrode 170, the total internal reflection efficiency can be increased because the range of the incident angle of light totally reflected at the interface between the elliptical second electrode 170a and the electrolyte layer 140 increases. At this time, if the major axis (a) in the elliptical pattern is too long compared to the minor axis (b), the central part of the ellipse may approach the plane, so the range of incident angles that can be totally reflected may not increase. Therefore, it is desirable that the length of the major axis (a) does not exceed twice the length of the minor axis (b).

도 6b는 또 다른 변형예로서 단면 형상이 역삼각형으로 돌출되어 있는 패턴 형성부(180b)와 제 2 전극(170b)을 도시하고 있다. 이 경우에도, 역삼각형 단면 형상의 제 2 전극(170b)과 전해질층(140)의 계면에서의 전반사 임계각의 범위가 증가하여 내부 전반사 효율을 향상시킬 수 있다. FIG. 6B shows, as another modified example, a pattern forming portion 180b and a second electrode 170b whose cross-sectional shape protrudes into an inverted triangle. In this case as well, the range of the total reflection critical angle at the interface between the second electrode 170b and the electrolyte layer 140, which has an inverted triangle cross-sectional shape, increases, thereby improving total internal reflection efficiency.

[제 2 실시형태][Second Embodiment]

도 7은 본 발명의 다른 예시적인 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2에서 설명한 것과 동일한 구성에 대해서는 간략히 설명하기로 한다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치(200)는 유리 또는 플렉서블 소재 등으로 제조되며 마주하는 제 1 기판(210) 및 제 2 기판(290)을 갖는다. 제 1 기판(210) 상에 순차적으로 제 1 전극(220), 이온 저장층(230) 및 전해질층(240)이 배치되어 있다. 제 2 기판(290)의 내측으로는 제 2 전극(220) 쪽을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지는 패턴 형성부(280) 상에 적층되는 제 2 전극(270)이 위치하고 있으며, 제 2 전극(270)과 전해질층(240) 사이에 가역적으로 흑색과 백색으로 컬러가 변하는 전기변색 입자(250)가 위치한다. Figure 7 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to another exemplary embodiment of the present invention. The same configuration as described in FIG. 2 will be briefly described. As shown in FIG. 7, the reflective display device 200 according to the second embodiment of the present invention is made of glass or a flexible material and has a first substrate 210 and a second substrate 290 facing each other. . A first electrode 220, an ion storage layer 230, and an electrolyte layer 240 are sequentially disposed on the first substrate 210. Inside the second substrate 290, a second electrode 270 is located, which is stacked on a pattern forming portion 280 having a plurality of pattern shapes protruding toward the second electrode 220, and the second electrode 270 is located inside the second substrate 290. Electrochromic particles 250, which reversibly change color to black and white, are located between (270) and the electrolyte layer 240.

도 2 내지 도 6b에 도시한 반사형 표시장치는 다수의 돌출 패턴 형상을 갖는 제 2 전극(170) 상에 전기변색 입자(150)이 직접 코팅되어 있으며, 얇게 코팅된 전기변색 입자(150)를 매개로 제 2 전극(170)과 전해질층(140)이 인접하게 위치한다. 제 2 전극(170)은 ITO와 같은 투명 도전성 소재로 제조되며, 제 2 기판(190) 상에 형성된 패턴 형성부(180) 상에 스퍼터링 공정으로 증착된다. The reflective display device shown in FIGS. 2 to 6B has electrochromic particles 150 directly coated on a second electrode 170 having a plurality of protruding pattern shapes, and the thinly coated electrochromic particles 150 are The second electrode 170 and the electrolyte layer 140 are positioned adjacent to each other. The second electrode 170 is made of a transparent conductive material such as ITO, and is deposited on the pattern forming portion 180 formed on the second substrate 190 through a sputtering process.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 제 2 전극(170)과 전해질층(140) 사이의 굴절률 차이로 인한 전반사 효율을 증가시키기 위해서는 제 2 전극(170)이 대략 1 ㎛ 이상의 두께로 증착할 필요가 있다. 그런데, 스퍼터링 공정을 통하여 증착되는 제 2 전극(170)의 두께를 1 ㎛ 이상으로 적층하는 것이 불가능한 것은 아니지만, 공정의 효율을 고려해 볼 때, 제 2 전극(170)의 두께는 50 내지 150 nm 정도가 적절하다. 하지만, 이 정도의 제 2 전극(170) 두께로는 전해질층(140)과의 굴절률 차이로 인한 전반사 효율의 증대 효과가 미미할 수도 있다. 3 to 5, in order to increase total reflection efficiency due to the difference in refractive index between the second electrode 170 and the electrolyte layer 140, the second electrode 170 must be deposited to a thickness of approximately 1 ㎛ or more. There is a need. However, it is not impossible to stack the second electrode 170 deposited through the sputtering process to a thickness of 1 ㎛ or more, but considering the efficiency of the process, the thickness of the second electrode 170 is about 50 to 150 nm. is appropriate. However, with this thickness of the second electrode 170, the effect of increasing total reflection efficiency due to the difference in refractive index with the electrolyte layer 140 may be minimal.

더욱이 투명 도전성 금속으로 제조되는 제 2 전극(170) 상에 예를 들어 화학식 1로 표시되는 전기변색 입자(150)를 코팅하는 경우, 제 2 전극(170)에 전기변색 입자(150)가 충분히 코팅되지 못할 수 있다. 이로 인하여 전압을 가하더라도 전기변색 입자(150)가 충분히 제 2 전극(170) 상에 코팅되지 못하여, 컬러 변환에 따른 블랙 또는 화이트 상태를 효율적으로 구현하지 못할 수 있다. Furthermore, when coating the electrochromic particles 150 represented by Formula 1, for example, on the second electrode 170 made of transparent conductive metal, the electrochromic particles 150 are sufficiently coated on the second electrode 170. It may not be possible. For this reason, even if a voltage is applied, the electrochromic particles 150 may not be sufficiently coated on the second electrode 170, and the black or white state resulting from color conversion may not be efficiently implemented.

본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 제 1 전극(220) 쪽으로 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 제 2 전극(270) 상에 전반사 보조층(260)을 배치하고, 전반사 보조층(260) 상에 전기변색 입자(250)를 코팅하도록 구성된다. 전반사 보조층(260)은 전기변색 입자(250)와 친화력이 우수하여 전기변색 입자(250)가 전반사 보조층(260) 상에 효율적으로 코팅될 수 있는 입자로 구성될 수 있다. 뿐만 아니라, 전반사 보조층(260)은 스퍼터링 공정이 아니라 코팅 공정을 이용하여 제 2 전극(270) 상에 코팅할 수 있으므로, 대략 1 내지 10 ㎛ 두께로 적층할 수 있다. 따라서, 전해질층(240)과의 굴절률 차이에 의한 전반사 효율의 극대화를 도모할 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 전반사 보조층(260)은 무기 나노 입자, 예를 들어 입자 평균 직경이 1 내지 50 nm인 무기 나노 입자를 사용할 수 있다. According to the second embodiment of the present invention, the total reflection auxiliary layer 260 is disposed on the second electrode 270 having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode 220, and the total reflection auxiliary layer 260 It is configured to coat the electrochromic particles 250. The total reflection auxiliary layer 260 may be composed of particles that have excellent affinity for the electrochromic particles 250 so that the electrochromic particles 250 can be efficiently coated on the total reflection auxiliary layer 260. In addition, the total reflection auxiliary layer 260 can be coated on the second electrode 270 using a coating process rather than a sputtering process, so it can be laminated to a thickness of approximately 1 to 10 ㎛. Therefore, it is possible to maximize total reflection efficiency due to the difference in refractive index with the electrolyte layer 240. In one exemplary embodiment, the total reflection auxiliary layer 260 may use inorganic nanoparticles, for example, inorganic nanoparticles having an average particle diameter of 1 to 50 nm.

예시적인 실시형태에서, 전반사 보조층(260)의 굴절률(n2', 도 8 참조)은 제 2 전극(270)의 굴절률(n2) 이상일 수 있다. 예를 들어, 전반사 보조층(260)의 굴절률(n2')은 1.8 내지 3.5, 바람직하게는 1.8 내지 3.0이다. 예를 들어, 전반사 보조층(260)을 구성하는 무기 입자는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 산화아연(ZnO), 코어-쉘 입자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기 입자를 포함한다. In an exemplary embodiment, the refractive index (n 2 ', see FIG. 8) of the total reflection auxiliary layer 260 may be greater than or equal to the refractive index (n 2 ) of the second electrode 270. For example, the refractive index (n 2 ') of the total reflection auxiliary layer 260 is 1.8 to 3.5, preferably 1.8 to 3.0. For example, the inorganic particles constituting the total reflection auxiliary layer 260 include indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), core-shell particles, and combinations thereof. It includes inorganic particles selected from the group.

전반사 보조층(270)에 적용될 수 있는 코어-쉘 입자를 구성하는 코어는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 안티몬-징크-옥사이드(AZO), 불소 도핑된 틴-옥사이드(FTO), 알루미늄-징크-옥사이드(AZO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 전반사 보조층(270)에 적용될 수 있는 코어-쉘 입자를 구성하는 쉘은 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 산화지르코늄(ZrO2), 셀렌화 아연(ZnSe), 황화아연(ZnS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. The cores constituting the core-shell particles that can be applied to the total reflection auxiliary layer 270 include indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), antimony-zinc-oxide (AZO), and fluorine-doped tin. -oxide (FTO), aluminum-zinc-oxide (AZO), and combinations thereof. The shells constituting the core-shell particles that can be applied to the total reflection auxiliary layer 270 are titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and zirconium oxide. (ZrO 2 ), zinc selenide (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), and combinations thereof.

하나의 예시적인 실시형태에서, 전술한 무기 입자를 바인더에 분산시킨 조성물을 제 2 전극(270) 상에 코팅하고, 고온의 열처리에 의한 소결(sintering)에 의하여 바인더가 제거되고 무기 입자만으로 구성되는 전반사 보조층(260)을 형성할 수 있다. 이때, 전반사 보조층(260)은 패턴 형상을 갖는 제 2 전극(270) 상에 1 내지 10 ㎛의 두께로 적층될 수 있다. 전반사 보조층(260)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에, 오프(OFF) 상태의 흑감(blackness)이 높아져서 색대비율이나 명암 대비비가 저하될 수 있다. 전반사 보조층(260)의 두께가 10 ㎛을 초과하는 경우에, 막에서 크랙(crack)이 발생할 수 있고, 고-굴절률 소재를 채택함으로 인하여 헤이즈(haze)가 높아져서 광학 특성이 저해될 수 있다. In one exemplary embodiment, a composition in which the above-described inorganic particles are dispersed in a binder is coated on the second electrode 270, the binder is removed by sintering by high temperature heat treatment, and the composition consisting of only inorganic particles is coated on the second electrode 270. A total reflection auxiliary layer 260 may be formed. At this time, the total reflection auxiliary layer 260 may be laminated to a thickness of 1 to 10 ㎛ on the second electrode 270 having a pattern shape. When the thickness of the total reflection auxiliary layer 260 is less than 1 ㎛, blackness in the OFF state increases and the color contrast ratio or contrast ratio may decrease. If the thickness of the total reflection auxiliary layer 260 exceeds 10 μm, cracks may occur in the film, and optical properties may be impaired due to increased haze due to the adoption of a high-refractive index material.

이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 따라 제 2 전극(270) 상에 전반사 보조층(270)이 적층되어 전반사 효율의 향상에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치에서 반구형 패턴을 갖는 제 2 전극 부분을 확대한 도면으로서, 각각의 소재에 대한 굴절률 차이 및 패턴 형상을 통하여 내부 전반사가 이루어지는 것을 보여주는 도면이다. 제 1 실시형태와 마찬가지로, 전기변색 입자(250)의 두께는 상대적으로 매우 얇기 때문에, 전해질층(240)과의 계면에서 일어나는 내부 전반사와 관련해서 전기변색 입자(250)의 굴절률은 중요하지 않다. 따라서, 매질의 굴절률과 관련해서 반구형 패턴의 실질적인 최-외곽을 구성하며 광선이 입사되는 매질인 전반사 보조층(260)의 굴절률(n2')과, 전해질층(240)의 굴절률(n3) 차이가 내부 전반사 효율에서 중요하다(전술한 식 2 및 식 3 참조). Next, the improvement in total reflection efficiency by stacking the total reflection auxiliary layer 270 on the second electrode 270 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is an enlarged view of the second electrode portion having a hemispherical pattern in the reflective display device according to the second embodiment of the present invention, and is a view showing that total internal reflection occurs through the difference in refractive index and pattern shape for each material. am. As with the first embodiment, since the thickness of the electrochromic particles 250 is relatively very thin, the refractive index of the electrochromic particles 250 is not important with respect to total internal reflection that occurs at the interface with the electrolyte layer 240. Therefore, in relation to the refractive index of the medium, the refractive index (n 2 ') of the total reflection auxiliary layer 260, which constitutes the actual outermost part of the hemispherical pattern and is the medium through which the light is incident, and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 240 The difference is significant in the total internal reflection efficiency (see Equations 2 and 3 above).

그런데, 전반사 보조층(260)의 굴절률(n2')은 제 2 전극(270)의 굴절률(n2) 이상이다. 제 1 실시형태에서 제 2 전극(170, 도 3 내지 도 5 참조)의 굴절률(n2)과 전해질층(140)의 굴절률(n3) 차이와 비교해서, 제 2 실시형태에서 전반사 보조층(260)의 굴절률(n2')과 전해질층(240)의 굴절률(n3) 차이는 동일하거나 더 크다. 외광이 입사되는 매질의 굴절률과 반대쪽 매질의 굴절률 차이가 클수록 전반사 효율이 증가하기 때문에, 본 실시형태에서와 같이 전반사 보조층(260)을 제 2 전극(270) 상에 배치하는 경우에 내부 전반사 효율은 더욱 증가할 수 있다. 아울러, 전반사 보조층(260)에 적용된 무기 입자는 예를 들어 화학식 1로 표시되는 전기변색 입자(250)에 대한 친화력 및 흡착성이 우수하기 때문에, 제 1 실시형태와 비교해서 보다 많은 전기변색 입자(250)가 전반사 보조층(260)에 코팅된다. 따라서 전원이 인가되지 않은 상태에서의 화이트 상태와 전원이 인가된 상태에서의 블랙 상태를 보다 효율적으로 구현할 수 있게 되므로, 색대비율이 크게 향상된 반사형 표시장치를 제조할 수 있다. However, the refractive index (n 2 ') of the total reflection auxiliary layer 260 is greater than or equal to the refractive index (n 2 ) of the second electrode 270. Compared to the difference between the refractive index (n 2 ) of the second electrode (170, see FIGS. 3 to 5) and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 140 in the first embodiment, the total reflection auxiliary layer ( The difference between the refractive index (n 2 ') of 260) and the refractive index (n 3 ) of the electrolyte layer 240 is the same or greater. Since the total reflection efficiency increases as the difference between the refractive index of the medium through which external light is incident and the refractive index of the opposite medium increases, when the total reflection auxiliary layer 260 is disposed on the second electrode 270 as in this embodiment, the total internal reflection efficiency may increase further. In addition, since the inorganic particles applied to the total reflection auxiliary layer 260 have excellent affinity and adsorption for the electrochromic particles 250 represented by Formula 1, for example, more electrochromic particles ( 250) is coated on the total reflection auxiliary layer 260. Therefore, since it is possible to more efficiently implement a white state when power is not applied and a black state when power is applied, a reflective display device with a greatly improved color contrast ratio can be manufactured.

[제 3 실시형태][Third Embodiment]

도 9는 본 발명의 또 다른 예시적인 제 3 실시형태에 따른 반사형 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 2 및 도 7에서 설명한 것과 동일한 구성에 대해서는 간략히 설명하기로 한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 반사형 표시장치(300)는 유리 또는 플렉서블 소재 등으로 제조되며 마주하는 제 1 기판(310) 및 제 2 기판(390)을 갖는다. 제 1 기판(310) 상에 순차적으로 제 1 전극(320), 이온 저장층(330) 및 전해질층(340)이 배치되어 있다. 제 2 기판(390)의 내측으로는 제 2 전극(320) 쪽을 향하여 돌출되는 다수의 패턴 형상을 가지는 패턴 형성부(380) 상에 적층되는 제 2 전극(370)이 위치하고 있으며, 제 2 전극(370) 상에 전반사 보조층(360)이 배치되어 있고, 전반사 보조층(360) 상에 전기변색 입자(350)가 전해질층(340) 사이에 위치한다. Figure 9 is a cross-sectional view schematically showing a reflective display device according to another exemplary third embodiment of the present invention. The same configuration as that described in FIGS. 2 and 7 will be briefly described. As shown in FIG. 9, the reflective display device 300 according to the second embodiment of the present invention is made of glass or a flexible material and has a first substrate 310 and a second substrate 390 facing each other. . A first electrode 320, an ion storage layer 330, and an electrolyte layer 340 are sequentially disposed on the first substrate 310. Inside the second substrate 390, a second electrode 370 is located, which is stacked on a pattern forming portion 380 having a plurality of pattern shapes protruding toward the second electrode 320, and the second electrode 370 is located inside the second substrate 390. A total reflection auxiliary layer 360 is disposed on (370), and electrochromic particles 350 are located between the electrolyte layers 340 on the total reflection auxiliary layer 360.

본 실시형태에서, 전해질층(340)에 중공 입자(342)가 분산되어 있는 것이 특징이다. 중공 입자(342)를 전해질층(340)에 분산시키는 경우 전해질층(340)의 굴절률(n3', 도 10 참조)은 1.35 이하, 예를 들어 1.20 내지 1.30까지 낮출 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서 중공 입자(342)는 중공 실리카(SiO2), 중공 불화바륨(BaF2), 중공 불화칼슘(CaF2), 중공 불화마그네슘(MgF2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. In this embodiment, the feature is that hollow particles 342 are dispersed in the electrolyte layer 340. When the hollow particles 342 are dispersed in the electrolyte layer 340, the refractive index (n 3 ', see FIG. 10) of the electrolyte layer 340 can be lowered to 1.35 or less, for example, to 1.20 to 1.30. In one exemplary embodiment, hollow particles 342 are comprised of hollow silica (SiO 2 ), hollow barium fluoride (BaF 2 ), hollow calcium fluoride (CaF 2 ), hollow magnesium fluoride (MgF 2 ), and combinations thereof. may be selected from the military.

이때, 중공 입자(342)는 전해질층(340)에서 대략 1 내지 10 중량%의 비율로 분산될 수 있다. 중공 입자(342)의 함량이 1 중량% 미만이면 전해질층(340)의 굴절률 저하를 기대하기 곤란하다. 반면, 중공 입자(342)의 함량이 10 중량%를 초과하면 전해질층(340)에서 전기변색 입자(250)의 산화-환원에 의한 해리 작용에 영향을 미칠 수 있고 전해질층(340)의 성능을 저하시켜 결국 소자의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. At this time, the hollow particles 342 may be dispersed in the electrolyte layer 340 at a ratio of approximately 1 to 10% by weight. If the content of the hollow particles 342 is less than 1% by weight, it is difficult to expect a decrease in the refractive index of the electrolyte layer 340. On the other hand, if the content of the hollow particles 342 exceeds 10% by weight, it may affect the dissociation action by oxidation-reduction of the electrochromic particles 250 in the electrolyte layer 340 and reduce the performance of the electrolyte layer 340. This may eventually have a negative impact on the lifespan of the device.

도 10은 본 발명의 또 다른 예시적인 제 3 실시형태에 따른 반사형 표시장치에서 반구형 패턴을 갖는 제 2 전극 부분을 확대한 도면으로서, 각각의 소재에 대한 굴절률 차이 및 패턴 형상을 통하여 내부 전반사가 이루어지는 것을 보여주는 도면이다. FIG. 10 is an enlarged view of the second electrode portion having a hemispherical pattern in a reflective display device according to another exemplary third embodiment of the present invention, in which total internal reflection occurs through the difference in refractive index and pattern shape for each material. This is a drawing showing what is happening.

제 2 실시형태에서 설명한 바와 같이, 제 2 전극(370) 상에 적층되는 전반사 보조층(360)의 굴절률(n2')은 제 2 전극(370)의 굴절률(n2)보다 크거나 같다. 한편, 제 3 실시형태에서 중공 입자(342)가 함유되어 있는 전해질층(340)의 굴절률(n3')은 중공 입자(342)가 함유되지 않은 전해질층(240, 도 8 참조)의 굴절률(n3)보다 낮아진다. 즉, 본 실시형태 따르면 반구 형상 패턴을 갖는 입사 매질인 전반사 보조층(360)의 굴절률(n2')과 반대 매질인 전해질층(340)의 굴절률(n3') 차이가, 제 2 실시형태에의 굴절률 차이(n2 vs. n3)보다 더 크다. 외광이 입사되는 매질의 굴절률(n2')과 반대쪽 매질의 굴절률(n3') 차이가 클수록 전반사 효율이 증가하기 때문에, 본 실시형태에서와 같이, 전해질층(340)에 중공 입자(342)가 분산된 경우에 내부 전반사 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서 전원이 인가되지 않은 상태에서의 화이트 상태와 전원이 인가된 상태에서의 블랙 상태를 보다 효율적으로 구현할 수 있게 되므로, 색대비율이 크게 향상된 반사형 표시장치를 제조할 수 있다.As described in the second embodiment, the refractive index (n 2 ') of the total reflection auxiliary layer 360 stacked on the second electrode 370 is greater than or equal to the refractive index (n 2 ) of the second electrode 370. Meanwhile, in the third embodiment, the refractive index (n 3 ') of the electrolyte layer 340 containing the hollow particles 342 is the refractive index of the electrolyte layer 240 (see FIG. 8) not containing the hollow particles 342 (see FIG. 8). It becomes lower than n 3 ). That is, according to the present embodiment, the difference between the refractive index (n 2 ') of the total reflection auxiliary layer 360, which is an incident medium having a hemispherical pattern, and the refractive index (n 3 ') of the electrolyte layer 340, which is the opposite medium, is the second embodiment. is larger than the difference in refractive index (n 2 vs. n 3 ). Since the total reflection efficiency increases as the difference between the refractive index (n 2 ') of the medium into which external light is incident and the refractive index (n 3 ') of the opposite medium increases, as in the present embodiment, hollow particles 342 are added to the electrolyte layer 340. If is dispersed, the total internal reflection efficiency can be greatly improved. Therefore, it is possible to more efficiently implement a white state when power is not applied and a black state when power is applied, making it possible to manufacture a reflective display device with a greatly improved color contrast ratio.

이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through exemplary embodiments, but the present invention is not limited to the technical ideas described in the following examples.

실시예Example 1: 반사형 표시 소자 제조 1: Manufacturing of reflective display elements

플렉서블 기재인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 위에 저온 경화가 가능한 아크릴계 소재의 유기절연막을 코팅하고, 하프-톤(half-tone) 마스크를 이용하여 선택적으로 365 nm 자외선으로 노광, 현상, 수세 및 150℃의 열을 이용하여 반구형 패턴을 형성하였다. 형성된 반구 패턴 상부에 ITO를 스퍼터링 한 후 에칭하여 픽셀 전극인 제 2 전극을 완성하였다. 형성된 픽셀 전극 상에 굴절률 2.4 내지 2.8인 ITO/TiO2의 코어/쉘 나노 입자를 1 내지 10 ㎛의 두께로 코팅하고, 200 내지 400 nm의 자외선으로 노광 및 수세하여 선택적으로 픽셀 전극 위에 전반사 보조층을 형성하였다. 이렇게 형성된 기판 상부에 스프레이 방식을 사용하여 화학식 1의 전기변색물질을 코팅한 후 수세하여 상부 기판을 제조하였다. An organic insulating film made of acrylic material that can be cured at low temperatures is coated on a polyethylene terephthalate (PET) film, a flexible substrate, and selectively exposed to 365 nm ultraviolet rays using a half-tone mask, developed, washed with water, and washed at 150°C. A hemispherical pattern was formed using heat. ITO was sputtered on top of the formed hemisphere pattern and then etched to complete the second electrode, which is a pixel electrode. Core/shell nanoparticles of ITO/TiO 2 with a refractive index of 2.4 to 2.8 are coated to a thickness of 1 to 10 ㎛ on the formed pixel electrode, and exposed and washed with ultraviolet rays of 200 to 400 nm to selectively form a total reflection auxiliary layer on the pixel electrode. was formed. The electrochromic material of Formula 1 was coated on the upper part of the thus formed substrate using a spray method and then washed with water to prepare an upper substrate.

또한, 하부 기재 역시 플렉서블 기재인 PET 필름을 사용하였으며, PET 필름 상부에 스퍼터를 이용하여 은(Ag), 팔라듐(Pd), 구리(Cu)의 혼합물을 100 nm 두께로 증착하고 150℃의 온도에서 30분 동안 어닐링(annealing)하였다. 메탈이 형성된 전극 필름의 반사율은 90% 이상이며, 형성된 메탈 위에 화학식 2의 물질 중에서 중앙 금속이 Fe인 페로센 유도체가 10 중량% 도핑된 용액을 500 nm의 두께로 코팅한 후 80℃의 온도에서 10분간 건조하여 이온 저장층을 형성하였다. 건조된 필름 상부에 고체상의 전해질을 코팅한 후, 365 nm의 자외선을 0.1J의 에너지로 선-경화를 진행하여 겔 상태를 만들고, 상부 기판과 합착하여 반사형 표시장치를 제조하였다. 추가적으로 다시 0.9J 에너지의 자외선으로 경화하여 전-고체상으로 제작하였다. In addition, PET film, a flexible substrate, was also used as the lower substrate, and a mixture of silver (Ag), palladium (Pd), and copper (Cu) was deposited to a thickness of 100 nm using sputtering on the top of the PET film and deposited at a temperature of 150°C. Annealing was performed for 30 minutes. The reflectance of the electrode film on which the metal is formed is more than 90%, and a solution doped with 10% by weight of a ferrocene derivative whose central metal is Fe among the materials of Chemical Formula 2 on the formed metal is coated to a thickness of 500 nm and then coated at a temperature of 80°C for 10%. It was dried for a minute to form an ion storage layer. After coating the solid electrolyte on the dried film, pre-curing was performed using 365 nm ultraviolet rays with an energy of 0.1 J to create a gel state, and then bonded with the upper substrate to manufacture a reflective display device. Additionally, it was cured again with ultraviolet rays of 0.9J energy to produce an all-solid state.

도 11은 본 실시예에 따라 제조된 상부 기판의 픽셀 전극에서 반구형 패턴이 형성된 것을 보여준다. Figure 11 shows a hemispherical pattern formed in the pixel electrode of the upper substrate manufactured according to this embodiment.

실시예Example 2: 반사형 표시 소자 제조 2: Manufacturing of reflective display elements

반구 픽셀 전극 상부에 굴절률이 1.8이며 1차 입자의 크기가 < 15 nm인 ITO 나노 입자를 코팅한 후, 화학식 1의 변색물질을 코팅한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 반사형 표시 소자를 제조하였다. The refractive index at the top of the hemispherical pixel electrode is 1.8 and the size of the primary particle is < After coating 15 nm ITO nanoparticles, the procedure of Example 1 was repeated except that the discoloring material of Formula 1 was coated to manufacture a reflective display device.

실시예Example 3: 반사형 표시 소자 제조 3: Manufacturing of reflective display elements

반구 픽셀 전극 상부에 굴절률이 2.0이며 1차 입자의 크기가 < 20 nm인 ZnO 나노 입자를 코팅한 후, 화학식 1의 변색물질을 코팅한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 반사형 표시 소자를 제조하였다. The refractive index at the top of the hemispherical pixel electrode is 2.0 and the size of the primary particle is < After coating 20 nm ZnO nanoparticles, the procedure of Example 1 was repeated except that the discoloring material of Chemical Formula 1 was coated to manufacture a reflective display device.

실시예Example 4: 반사형 표시 소자 제조 4: Manufacturing of reflective display elements

겔 전해질에 500 nm 이하의 중공 실리카 입자가 5 중량%로 혼합하여 고체전해질로 변경한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 반사형 표시 소자를 제조하였다. A reflective display device was manufactured by repeating the procedure of Example 1, except that the gel electrolyte was changed to a solid electrolyte by mixing 5% by weight of hollow silica particles of 500 nm or less.

비교예Comparative example : 반사형 표시 소자 제조: Manufacturing of reflective display elements

반구형 패턴을 형성하지 않고 평평한 픽셀 전극으로 한 것을 제외하고 실시예 1의 절차를 반복하여 반사형 표시 소자를 제조하였다. A reflective display device was manufactured by repeating the procedure of Example 1, except that a flat pixel electrode was used instead of forming a hemispherical pattern.

실험예Experiment example : 표시 소자의 반사율 및 : Reflectance of display element and 색좌표Color coordinates 측정 measurement

상기 실시예 1 내지 4와, 비교예에서 제조된 표시 소자에 대하여 오프(OFF) 상태에서 전기변색 입자가 화이트(WT)일 때와, 온(ON) 상태에서 전기변색 입자가 블랙(B/K)일 때의 표시 소자의 반사율과 색 좌표를 측정하였다. 도 12는 실시예 1에서 제조된 표시 소자의 화이트 상태와 블랙 상태에서 반사율 측정 결과를 도시한 그래프이고, 도 13은 비교예에서 제조된 표시 소자의 화이트 상태와 블랙 상태에서의 반사율 측정 결과를 도시한 그래프이다. 또한, 하기 표 1은 본 실험예에 따라 측정된 각 표시 소자의 반사율 및 색좌표 값을 나타낸다.For the display devices manufactured in Examples 1 to 4 and Comparative Example, the electrochromic particles were white (WT) in the OFF state, and the electrochromic particles were black (B/K) in the ON state. ), the reflectance and color coordinates of the display element were measured. FIG. 12 is a graph showing reflectance measurement results in the white and black states of the display device manufactured in Example 1, and FIG. 13 shows the reflectance measurement results in the white and black states of the display device manufactured in Comparative Example. This is one graph. Additionally, Table 1 below shows the reflectance and color coordinate values of each display element measured according to this experimental example.

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 소자 패널의 오프(WT) 상태의 반사율은 최소 약 65%에서 최고 약 77%이었다. 비교예에서 제조된 소자 패널의 오프(WT) 상태의 반사율 47.4%와 비교해서 최소한 18% 가량 증가하였다. 특히 실시예 1 및 실시예 4에서 제조된 소자 패널의 오프(OFF) 상태의 반사율은 비교예에서 제조된 소자 패널의 오프(OFF) 상태의 반사율과 비교하여 대략 30% 정도 증가하였다. 반면, 실시예에서 제조된 소자 패널의 온(B/K) 상태에서의 반사율은 4.8 내지 5.3으로, 비교예에서 제조된 소자 패널의 온(B/K) 상태에서의 반사율 8.9보다 상당히 낮다. 이에 따라, 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 소자 패널의 색대비율(electrochromic contrast ratio)은 각각 15.9:1, 12.8:1, 14.1:1, 14.6:1인 반면, 비교예에서 제조된 소자 패널의 색대비율은 5.3:1에 불과하다. 따라서 본 실시예에 따라 제조된 소자 패널을 채택하여, 효율적인 모노크롬(monochrome) 반사형 표시장치를 구현할 수 있다는 것을 확인하였다. As shown in Table 1, the reflectance in the off (WT) state of the device panels manufactured in Examples 1 to 4 ranged from a minimum of about 65% to a maximum of about 77%. Compared to the off (WT) state reflectance of 47.4% of the device panel manufactured in the comparative example, it increased by at least 18%. In particular, the off-state reflectance of the device panels manufactured in Examples 1 and 4 increased by approximately 30% compared to the OFF-state reflectance of the device panels manufactured in Comparative Examples. On the other hand, the reflectance in the on (B/K) state of the device panel manufactured in the example is 4.8 to 5.3, which is significantly lower than the reflectance of 8.9 in the on (B/K) state of the device panel manufactured in the comparative example. Accordingly, the electrochromic contrast ratios of the device panels manufactured in Examples 1 to 4 were 15.9:1, 12.8:1, 14.1:1, and 14.6:1, respectively, while the device panels manufactured in Comparative Examples The color contrast ratio is only 5.3:1. Therefore, it was confirmed that an efficient monochrome reflective display device could be implemented by adopting the device panel manufactured according to this embodiment.

상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예를 토대로 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해질 것이다.Although the present invention has been described above based on exemplary embodiments and examples of the present invention, the present invention is not limited to the technical ideas described in the above-described embodiments and examples. Rather, anyone skilled in the art to which the present invention pertains can easily make various modifications and changes based on the above-described embodiments and examples. However, the fact that all such modifications and changes fall within the scope of the present invention will become clearer through the appended claims.

100, 200, 300: 반사형 표시장치 110, 210, 310: 제 1 기판
120, 220, 320: 제 1 전극 130, 230, 330: 이온 저장층
140, 240, 340: 전해질층 342: 중공 입자
150, 250, 350: 전기변색 입자 170, 270, 370: 제 2 전극
180, 280, 380: 패턴 형성부 190, 290, 390: 제 2 기판
260, 360: 전반사 보조층
100, 200, 300: Reflective display device 110, 210, 310: First substrate
120, 220, 320: first electrode 130, 230, 330: ion storage layer
140, 240, 340: electrolyte layer 342: hollow particles
150, 250, 350: electrochromic particles 170, 270, 370: second electrode
180, 280, 380: pattern forming portion 190, 290, 390: second substrate
260, 360: Total reflection auxiliary layer

Claims (13)

제 1 기판;
제 1 기판과 마주하는 제 2 기판;
제 1 기판의 내측에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 2 기판의 내측에 배치되며 상기 제 1 전극 쪽을 향하여 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 전해질층;
상기 제 2 전극과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기변색(electrochromic) 입자; 및
상기 제 2 전극과 상기 전기변색 입자 사이에 상기 제 2 전극의 굴절률 이상의 굴절률을 가지는 입자로 이루어지는 전반사 보조층을 포함하고,
상기 전반사 보조층은 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 산화아연(ZnO), 코어-쉘 입자 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 무기 입자를 포함하고,
상기 코어-쉘 입자는 코어 및 쉘로 이루어지며, 상기 코어는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO), 안티몬-징크-옥사이드(AZO), 불소 도핑된 틴-옥사이드(FTO), 알루미늄-징크-옥사이드(AZO) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되고, 상기 쉘은 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 산화지르코늄(ZrO2), 셀렌화 아연(ZnSe), 황화아연(ZnS) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 반사형 표시장치.
first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a first electrode disposed inside the first substrate;
a second electrode disposed inside the second substrate and having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode;
An electrolyte layer located between the first electrode and the second electrode;
Electrochromic particles located between the second electrode and the electrolyte layer; and
A total reflection auxiliary layer made of particles having a refractive index greater than or equal to that of the second electrode is provided between the second electrode and the electrochromic particles,
The total reflection auxiliary layer includes inorganic particles selected from the group consisting of indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), core-shell particles, and combinations thereof,
The core-shell particle consists of a core and a shell, and the core is indium-tin-oxide (ITO), indium-zinc-oxide (IZO), antimony-zinc-oxide (AZO), and fluorine-doped tin-oxide (FTO). ), aluminum-zinc-oxide (AZO), and combinations thereof, and the shell is titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 A reflective display device selected from the group consisting of O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), zinc selenide (ZnSe), zinc sulfide (ZnS), and combinations thereof.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 기판과 상기 제 2 전극 사이에 배치되고, 상기 제 1 전극 쪽을 향하여 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 패턴 형성부를 더욱 포함하고,
상기 제 2 전극은 상기 패턴 형성부 상에 적층되어 있는 반사형 표시장치.
According to clause 1,
It further includes a pattern forming portion disposed between the second substrate and the second electrode and having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode,
A reflective display device wherein the second electrode is stacked on the pattern forming part.
제 1항에 있어서, 상기 전기변색 입자는 코어-쉘 구조를 갖는 무기 입자 또는 하기 화학식 1로 표시되는 물질인 반사형 표시장치.
화학식 1

The reflective display device of claim 1, wherein the electrochromic particles are inorganic particles having a core-shell structure or a material represented by the following formula (1).
Formula 1

제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제 2 전극의 굴절률은 상기 전해질층의 굴절률보다 큰 반사형 표시장치.
According to any one of claims 1 to 3,
A reflective display device wherein the refractive index of the second electrode is greater than the refractive index of the electrolyte layer.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 다수의 패턴 형상은 반구, 타원 또는 역삼각형의 단면 형상 중 어느 하나를 가지는 반사형 표시장치.
According to any one of claims 1 to 3,
A reflective display device wherein the plurality of pattern shapes have any one of a hemisphere, an ellipse, or an inverted triangle cross-sectional shape.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전해질층은 중공 입자를 포함하는 반사형 표시장치.
According to any one of claims 1 to 3,
The electrolyte layer is a reflective display device including hollow particles.
제 6항에 있어서,
상기 중공 입자는 중공 실리카(SiO2), 중공 불화바륨(BaF2), 중공 불화칼슘(CaF2), 중공 불화마그네슘(MgF2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 반사형 표시장치.
According to clause 6,
The hollow particles are selected from the group consisting of hollow silica (SiO 2 ), hollow barium fluoride (BaF 2 ), hollow calcium fluoride (CaF 2 ), hollow magnesium fluoride (MgF 2 ), and combinations thereof. A reflective display device.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 전해질층 사이에 상기 전해질층으로 이온을 공급하기 위한 이온 저장층을 더욱 포함하는 반사형 표시장치.
According to any one of claims 1 to 3,
A reflective display device further comprising an ion storage layer between the first electrode and the electrolyte layer for supplying ions to the electrolyte layer.
제 2항에 있어서,
상기 패턴 형성부는 아크릴계, 아크릴레이트계, 메트아크릴레이트계, 아크릴 우레탄계, 아크릴 실록산계, 실록산계 및 실록산 우레탄계에서 선택되는 절연 소재로 이루어지는 반사형 표시장치.
According to clause 2,
The pattern forming part is a reflective display device made of an insulating material selected from acrylic, acrylate, methacrylate, acrylic urethane, acrylic siloxane, siloxane, and siloxane urethane.
삭제delete 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전해질층은 고체상 전해질층인 반사형 표시장치.
According to any one of claims 1 to 3,
A reflective display device in which the electrolyte layer is a solid electrolyte layer.
제 1 기판;
제 1 기판과 마주하는 제 2 기판;
제 1 기판의 내측에 배치되는 제 1 전극;
상기 제 2 기판의 내측에 배치되며 상기 제 1 전극 쪽을 향하여 돌출된 다수의 패턴 형상을 가지는 제 2 전극;
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 전해질층;
상기 제 2 전극과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기변색(electrochromic) 입자; 및
상기 제 2 전극과 상기 전기변색 입자 사이에, 상기 전해질층의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지는 전반사 보조층을 포함하고,
상기 전해질층은 중공 입자를 포함하는 반사형 표시장치.
first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a first electrode disposed inside the first substrate;
a second electrode disposed inside the second substrate and having a plurality of pattern shapes protruding toward the first electrode;
An electrolyte layer located between the first electrode and the second electrode;
Electrochromic particles located between the second electrode and the electrolyte layer; and
Between the second electrode and the electrochromic particles, it includes a total reflection auxiliary layer having a refractive index greater than the refractive index of the electrolyte layer,
The electrolyte layer is a reflective display device including hollow particles.
제 12항에 있어서,
상기 중공 입자는 중공 실리카(SiO2), 중공 불화바륨(BaF2), 중공 불화칼슘(CaF2), 중공 불화마그네슘(MgF2) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 반사형 표시장치.
According to clause 12,
The hollow particles are selected from the group consisting of hollow silica (SiO 2 ), hollow barium fluoride (BaF 2 ), hollow calcium fluoride (CaF 2 ), hollow magnesium fluoride (MgF 2 ), and combinations thereof. A reflective display device.
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