KR100987905B1 - Reflective Display Device Having Electrochromic Filter - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치에 대한 것으로, 특히, 반사형 디스플레이 장치; 및 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착되어, 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색(electrochromic) 물질에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 전기변색 필터;가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 반사형 디스플레이 장치의 컬러 필터로써, 컬러모드와 흑백모드를 스위칭할 수 있는 전기변색 소자를 사용하기 때문에, 컬러 필터를 적용하더라도 흑백화상 구현시 높은 반사율과 높은 명암비(contrast ratio)를 얻을 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a reflective display device equipped with an electrochromic filter, in particular, a reflective display device; And an electrochromic filter attached to the reflective display device and selectively transmitting or non-transmitting light by an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied or not. Since the present invention uses an electrochromic device capable of switching a color mode and a black and white mode as a color filter of a reflective display device, even when a color filter is applied, high reflectance and high contrast ratio can be achieved when implementing a black and white image. There is an effect that can be obtained.

전자종이, 전기변색, 컬러필터 Electronic paper, electrochromic, color filter

Description

전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치{Reflective Display Device Having Electrochromic Filter}Reflective display device having an electrochromic filter {Reflective Display Device Having Electrochromic Filter}

본 발명은 전자종이와 같은 반사형 디스플레이 장치에 대한 것으로, 특히 전기변색 소자를 컬러 필터로 사용하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 컬러 필터를 적용하더라도 흑백화상 구현시 높은 반사율과 높은 명암비(contrast ratio)를 얻을 수 있는 반사형 디스플레이에 대한 것이다. The present invention relates to a reflective display device such as an electronic paper, and more particularly, to a reflective display device having an electrochromic filter using an electrochromic device as a color filter, and more particularly, even when a color filter is applied. The implementation is for reflective displays that can achieve high reflectance and high contrast ratio.

종래부터 액정(LCD)을 대신하는 화상표시장치로서 전기영동 방식, 일렉트로크로믹 방식, 서멀 방식, 2 색 입자 회전방식 등의 기술을 사용한 반사형 디스플레이 장치가 제안되어 있다. 그 중에서도 분산입자와 착색 용액으로 이루어지는 분산액을 마이크로 캡슐화하고, 이것을 대향하는 기판 사이에 배치하는 전기영동 방식의 전자종이가 제안되어 기대가 모아지고 있다. BACKGROUND ART Conventionally, a reflective display device using an electrophoretic method, an electrochromic method, a thermal method, a two-color particle rotation method or the like has been proposed as an image display device replacing a liquid crystal (LCD). Especially, the electrophoresis type electronic paper which microencapsulates the dispersion liquid which consists of a dispersion particle and a coloring solution, and arrange | positions it between the opposing board | substrate is proposed, and the expectation is gathering.

또한, 최근에는 상기와 같은 분산액을 사용하지 않고, 적어도 일방이 투명한 2 장의 기판 사이에 색 및 대전특성이 다른 2 종류 이상의 입자를 봉입해서, 상기 기판의 일방 또는 양방에 형성한 전극으로 이루어지는 전극 쌍으로부터 상기 입자에 전계를 부여하며, 쿨롱력에 의해 상기 입자를 비상 이동시켜 화상을 표시하는 건식형 전자종이가 제안되어 있다. Moreover, the electrode pair which consists of an electrode formed in one or both of the said board | substrates by sealing two or more types of particle | grains from which a color and a charging characteristic differ at least between two transparent board | substrates at least without using the dispersion liquid mentioned above recently. There has been proposed a dry electronic paper which imparts an electric field to the particles, and which moves the particles by coulomb force to display an image.

이러한 건식형 전자종이 디스플레이 장치의 셀 구조를 도 1에 나타내었으며,여기에 도시된 바와 같이, 그 구조는 플라스틱 또는 유리로 형성된 상부 및 하부기판(160, 110)과, 상기 상부 및 하부기판(160, 110) 상에 소자의 구동 전압을 인가하도록 투명전극(ITO)으로 형성된 상부 및 하부전극(170, 120)과, 셀과 셀을 분리시키는 격벽(130)과, 상기 두 전극 사이에 존재하는 흑색의 정(+)대전입자(140)와 백색의 부(-)대전입자(150)로 구성된다. The cell structure of the dry electronic paper display device is shown in FIG. 1, and as shown here, the structure includes upper and lower substrates 160 and 110 formed of plastic or glass, and upper and lower substrates 160. Upper and lower electrodes 170 and 120 formed of a transparent electrode (ITO) to apply a driving voltage of the device on the substrate 110, a partition wall 130 separating the cell from the cell, and a black present between the two electrodes. It consists of positive (+) charged particles 140 and white negative (-) charged particles (150).

이러한 건식형 전자종이 디스플레이 장치는 반사형 디스플레이로서, 일반적으로 컬러필터 또는 컬러입자를 사용하여 컬러 화상을 표시하게 된다. 도 2와 도 3은 각각 종래의 RGB 컬러필터 및 RGB 컬러입자를 사용한 전자종이 디스플레이 장치의 구조를 도시한 단면도이다.Such dry electronic paper display devices are reflective displays, and generally display color images using color filters or color particles. 2 and 3 are cross-sectional views showing the structure of an electronic paper display device using a conventional RGB color filter and RGB color particles, respectively.

먼저, 도 2는 종래의 RGB 컬러필터를 사용한 전자종이 디스플레이 장치의 구조를 도시한 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 컬러필터를 이용하는 전기영동형 디스플레이 장치의 기판은 색상을 구현하기 위해 상부기판(221)의 상단에 형성된 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 컬러필터(220)와 RGB 셀(227) 사이를 구분하고 광차단 역할을 하는 격벽(223) 및 셀(227)에 전압을 인가하기 위한 투명전극(224, 225)으로 구성된다. 이와 같은 구조에 의해 컬러 화상의 발현은 인접 배치된 레드, 그린, 블루의 컬러필터(220)를 투과해 나오는 빛들의 혼색으로 이루어지는 것이다. First, Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of an electronic paper display device using a conventional RGB color filter. As shown here, the substrate of the electrophoretic display device using the color filter is a color filter of red (R), green (G), blue (B) formed on the upper substrate 221 to implement color A partition 223 which distinguishes between the 220 and the RGB cell 227 and serves as a light blocking function, and transparent electrodes 224 and 225 for applying a voltage to the cell 227. The appearance of the color image by such a structure consists of a mixture of the light passing through the color filters 220 of red, green, and blue arranged adjacently.

도 3은 종래의 RGB 컬러입자를 이용한 전자종이 디스플레이의 구조를 도시한 단면도이다. 여기에 도시된 바와 같이, 이러한 전자종이 디스플레이 장치는 색상을 구현하기 위해 각 셀에 포함된 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 컬러입자(240)와 RGB 셀 사이를 구분하고 광차단 역할을 하는 격벽 및 임의의 빛 흡수 물질인 흑색 대전입자(236)가 구비된다. 이러한 전기영동형 디스플레이 장치는 색상을 구현하기 위해 각 셀에 포함된 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 전기영동하는 컬러입자(240)를 이용하여 색상을 구현한다. 즉, 대향전극에 전압이 인가되면 컬러입자가 비상 혹은 하강하게 되고 이에 따라 비상한 컬러입자의 색상의 빛이 반사되게 되며 이렇게 반사된 빛이 혼색되어 컬러를 표시하게 되는 것이다.3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional electronic paper display using RGB color particles. As shown here, such an electronic paper display device distinguishes between color particles 240 of red (R), green (G), and blue (B) and RGB cells included in each cell to implement color. A partition wall that serves as light blocking and black charged particles 236, which are light absorbing materials, are provided. The electrophoretic display device implements color using electrophoretic color particles 240 of red (R), green (G), and blue (B) included in each cell in order to implement color. That is, when a voltage is applied to the counter electrode, the color particles emerge or fall, thereby reflecting the light of the color of the extraordinary color particles, and the reflected light is mixed to display colors.

이와 같이 종래의 반사형 디스플레이 장치, 혹은 전자종이의 경우 컬러를 구현하기 위해 1) 컬러필터(color filter)를 사용하거나 2) 컬러셀(color cell) 구조를 만드는 방법을 이용한다. 그러나, 상기 1) 컬러필터를 사용하는 경우 기존의 공정으로 컬러필터를 만들 수 있어서 적용이 용이하지만, 상기 컬러필터에 의해 낮은 반사율 과 낮은 명암비(contrast ratio)를 가지게 된다. 또한, 2) 컬러셀 구조를 사용하는 경우 컬러필터를 제조하는 공정이 필요 없지만 각 픽셀(pixel) 에 컬러볼(color ball) 혹은 컬러(color) 입자를 만들어 주입하는 공정이 어려워 구현이 어려우며, 나아가, 컬러입자를 적용하더라도 역시 낮은 반사율과 낮은 명암비는 피할 수가 없다.As described above, in the case of a conventional reflective display device or an electronic paper, 1) a color filter or 2) a color cell structure is used to implement color. However, in the case of using the 1) color filter, it is easy to apply the color filter by an existing process, but the color filter has a low reflectance and a low contrast ratio. In addition, 2) in the case of using the color cell structure, a process of manufacturing a color filter is not required, but a process of making and injecting color balls or color particles in each pixel is difficult, and thus it is difficult to implement. However, even with color particles, low reflectance and low contrast ratio are unavoidable.

즉, 기존의 컬러 구현 방식에서는 컬러 화면에서 낮은 반사율과 낮은 명암비를 피할 수가 없다. 더욱이, 흑백화면을 주로 제공하는 전자종이의 경우, 컬러필터를 적용한 패널에서의 흑백구현은 컬러필터를 적용하지 않은 흑백 패널에 비해 매우 낮은 반사율과 명암비를 가지게 되는 심각한 문제점이 있다. That is, in the conventional color implementation method, low reflectance and low contrast ratio are inevitable in the color screen. In addition, in the case of electronic paper mainly providing a black and white screen, the black and white implementation in the panel to which the color filter is applied has a serious problem of having a very low reflectance and contrast ratio compared to the black and white panel to which the color filter is not applied.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 반사형 디스플레이 장치의 컬러 필터로써, 컬러모드와 흑백모드를 스위칭할 수 있는 전기변색 소자를 사용하여, 컬러 필터를 적용하더라도 흑백화상 구현시 높은 반사율과 높은 명암비(contrast ratio)를 얻는 것을 목적으로 한다. The present invention for solving the above problems, as a color filter of the reflective display device, using an electrochromic device that can switch the color mode and black and white mode, even when applying a color filter high reflectance and high contrast ratio when implementing a black and white image It aims to obtain a contrast ratio.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치는, 반사형 디스플레이 장치; 및, 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착되어, 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색(electrochromic) 물질에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 전기변색 필터;가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다. According to the present invention, there is provided a reflective display device including an electrochromic filter, including: a reflective display device; And an electrochromic filter attached to the reflective display device and selectively transmitting or non-transmitting light by an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied or not.

여기서, 상기 반사형 디스플레이 장치는, 서로 대향하는 전극 사이에 위치하는 입자의 이동에 의해 화상을 표시하는 전자종이인 것이 바람직하고, 상기 반사형 디스플레이 장치는, 하부기판; 상기 하부기판에 형성된 하부전극; 상기 하부전극과 대향하도록 배치된 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소를 분할하여 다수의 화소공간을 형성하는 격벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 입자;를 포함하여 이루어진 것이 더욱 바람직하다. Here, the reflective display device is preferably an electronic paper for displaying an image by the movement of particles located between the electrodes facing each other, the reflective display device, the lower substrate; A lower electrode formed on the lower substrate; An upper electrode disposed to face the lower electrode; Barrier ribs that divide a pixel between the lower electrode and the upper electrode to form a plurality of pixel spaces; And a plurality of particles encapsulated in the pixel space.

그리고, 상기 전기변색 필터는, 투명전극과 전기변색물질층을 포함하는 전기변색소자일 수 있으며, 상기 전기변색 필터는, 전면기판; 상기 전면기판에 형성된 제1전극; 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 존재하는 전기변색물질; 및, 상기 전극 사이에 채워진 전해질;을 포함하여 이루어지는 것이 가능하다. The electrochromic filter may be an electrochromic device including a transparent electrode and an electrochromic material layer. The electrochromic filter may include a front substrate; A first electrode formed on the front substrate; A second electrode disposed to face the first electrode; An electrochromic material existing between the first electrode and the second electrode; And an electrolyte filled between the electrodes.

또한, 상기 반사형 디스플레이 장치는 다수의 화소공간을 가지고 있고, 상기 전기변색 필터는 상기 화소공간에 대응하여 서로 다른색으로 변환될 수 있는 전기변색물질을 각각 포함하는 다수의 전기변색 필터인 것이 바람직하다. In addition, the reflective display device may have a plurality of pixel spaces, and the electrochromic filter may be a plurality of electrochromic filters each including an electrochromic material that may be converted into a different color corresponding to the pixel space. Do.

한편, 본 발명의 다른 실시형태는, 반사형 디스플레이 장치; 및, 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착되어, 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색(electrochromic) 물질에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 전기변색 필터;를 포함하고, 상기 반사형 디스플레이 장치는, 하부기판; 상기 하부기판에 형성된 하부전극; 상기 하부전극과 대향하도록 배치된 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소를 분할하여 다수의 화소공간을 형성하는 격벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 입자;를 포함하여 이루어지며, 상기 전기변색 필터는, 전면기판; 상기 전면기판에 형성된 제1전극; 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 존재하는 전기변색물질; 및, 상기 전극 사이에 채워진 전해질; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치일 수 있다. On the other hand, another embodiment of the present invention, a reflective display device; And an electrochromic filter attached to the reflective display device and selectively transmitting or non-transmissive light by an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied or not. The reflective display device includes: Lower substrate; A lower electrode formed on the lower substrate; An upper electrode disposed to face the lower electrode; Barrier ribs that divide a pixel between the lower electrode and the upper electrode to form a plurality of pixel spaces; And a plurality of particles encapsulated in the pixel space, wherein the electrochromic filter comprises: a front substrate; A first electrode formed on the front substrate; A second electrode disposed to face the first electrode; An electrochromic material existing between the first electrode and the second electrode; An electrolyte filled between the electrodes; It may be a reflective display device having an electrochromic filter characterized in that it comprises a.

여기서, 상기 반사형 디스플레이 장치의 상부전극 위에 상기 전기변색 필터의 제2전극이 적층되어, 상기 전기변색 필터가 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착된 것이 가능하고, 상기 반사형 디스플레이 장치의 상부전극과 상기 전기변색 필터의 제2전극 사이에 절연층이 포함되어 이루어질 수도 있다. The second electrode of the electrochromic filter may be stacked on the upper electrode of the reflective display device, and the electrochromic filter may be attached to the reflective display device. An insulating layer may be included between the second electrodes of the electrochromic filter.

또한, 상기 전기변색 필터는 상기 화소공간에 대응하여 서로 다른색으로 변환될 수 있는 전기변색물질을 각각 포함하는 다수의 전기변색 필터인 것이 바람직하다. In addition, the electrochromic filter may be a plurality of electrochromic filters each including an electrochromic material which may be converted into different colors corresponding to the pixel space.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

상기한 본 발명에 의하면, 반사형 디스플레이 장치의 컬러 필터로써, 컬러모드와 흑백모드를 스위칭할 수 있는 전기변색 소자를 사용하여, 컬러 필터를 적용하더라도 흑백화상 구현시 높은 반사율과 높은 명암비(contrast ratio)를 얻을 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, as a color filter of the reflective display device, using an electrochromic device capable of switching between color mode and black and white mode, even if the color filter is applied, high reflectance and high contrast ratio when implementing a black and white image ) Is effective.

즉, 본 발명은 전자종이와 같은 반사형 디스플레이 장치에서 컬러를 구현하면서 반 사효율을 높이기 위하여, 기존의 포토레지스프 타입(PR type)의 컬러필터 대신에 전기변색층(electrochromic layer)을 컬러필터로 사용함으로써, 화상에 따라 흑백모드와 컬러모드로 스위칭할 수 있는 전자종이를 제공할 수 있다. That is, the present invention uses an electrochromic layer instead of a conventional photoresist type (PR type) color filter to improve reflection efficiency while realizing color in a reflective display device such as electronic paper. By using it, it is possible to provide an electronic paper which can switch between black and white mode and color mode according to an image.

이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, one preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The invention may be better understood by the following examples, which are intended for purposes of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 여기에 도시된 바와 같이 본 발명은 반사형 디스플레이 장치(10)와 전기변색 필터(20)를 포함하여 이루어진 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치(1)이다. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a reflective display device equipped with an electrochromic filter according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown here, the present invention provides a reflective display device 10 and an electrochromic filter ( 20 is a reflective display device 1 equipped with an electrochromic filter.

본 명세서에서 상기 반사형 디스플레이 장치(10)는 서로 대향하는 전극 사이에 위치하는 입자의 이동에 의해 화상을 표시하는 전기영동방식의 건식형 전자종이를 예로 들 수 있고, 상기 전기변색 필터(20)라 함은 전장의 인가에 따라 전기적인 산화환원반응에 의해 전기변색물질의 색상이 변화되어 광투과특성이 변하는 전기변색소자(Electro Chromic Device : ECD)가 색 구현을 위한 필터로 사용된 것을 의미한 다. 이러한 전기변색 필터(20)가 반사형 디스플레이 장치(10)에 부착된 본 발명은, 반사형 디스플레이 장치에 있어서 종래의 일반적인 컬러필터 대신에 전기변색소자를 사용한 것이다. In the present specification, the reflective display apparatus 10 may include, for example, an electrophoretic dry type electronic paper displaying an image by movement of particles positioned between electrodes facing each other, and the electrochromic filter 20. Means that the electrochromic device (ECD), in which the color of the electrochromic material is changed by the electric redox reaction according to the application of the electric field and the light transmission characteristic is changed, is used as a filter for color realization. All. The present invention, in which the electrochromic filter 20 is attached to the reflective display device 10, uses an electrochromic device in place of a conventional color filter in the reflective display device.

전자종이와 같은 반사형 디스플레이는 외부광만을 이용하기 때문에 빛의 효율을 최대화하는 것이 중요한데, 컬러필터를 이용하여 컬러를 구현하는 경우 투과율저하로 인해 어두운 화면과 낮은 명암비를 얻게 된다. 또한, 흑백화면 구현시에도 컬러필터를 사용하지 않은 구조에 비해 낮은 명암비를 가지게 되므로 흑백화면을 주로 사용하는 전자책에서는 컬러를 내는 것이 불리하다. 이에 따라, 본 발명은 컬러 구현이 필요한 컬러모드에서만 컬러를 나타낼 수 있도록, 전기변색소자를 필터로 이용한 가변색 컬러필터를 가지는 것을 특징으로 한다.Reflective displays such as electronic paper use only external light, so it is important to maximize light efficiency. When color is implemented using a color filter, a dark screen and a low contrast ratio are obtained due to a decrease in transmittance. In addition, even when implementing a black and white screen has a low contrast ratio compared to the structure without using a color filter, it is disadvantageous to produce a color in an e-book mainly using a black and white screen. Accordingly, the present invention is characterized by having a variable color filter using an electrochromic device as a filter so that the color can be represented only in a color mode that requires color implementation.

이를 위하여, 본 발명에 따른 전기변색 필터(20)는 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색물질에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 것이어야 하고, 반사형 디스플레이 장치(10)에 부착되어 결합해야 한다. 특히, 상기 반사형 디스플레이 장치(10)는 도 1에 나타난 바와 같이 상부기판 없이, 하부기판(12); 상기 하부기판에 형성된 하부전극(11); 상기 하부전극과 대향하도록 배치된 상부전극(13); 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소를 분할하여 다수의 화소공간을 형성하는 격벽(14); 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 입자(15);를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 전기변색 필터(20)는 도 1에 나타난 바와 같 이 배면기판 없이, 전면기판(21); 상기 전면기판에 형성된 제1전극(22); 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극(23); 상기 제1전극과 제2전극 사이에 존재하는 전기변색물질(24); 및, 상기 전극 사이에 채워진 전해질(25);을 포함하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. To this end, the electrochromic filter 20 according to the present invention should be to selectively transmit or non-transmissive light by the electrochromic material in accordance with the presence or absence of the electrical signal, attached to the reflective display device 10 is coupled Should be. In particular, the reflective display device 10 includes a lower substrate 12 without an upper substrate as shown in FIG. 1; A lower electrode 11 formed on the lower substrate; An upper electrode 13 disposed to face the lower electrode; Barrier ribs 14 for dividing pixels between the lower and upper electrodes to form a plurality of pixel spaces; And a plurality of particles 15 encapsulated in the pixel space. In addition, the electrochromic filter 20 is a front substrate 21, without the back substrate as shown in Figure 1; A first electrode 22 formed on the front substrate; A second electrode 23 disposed to face the first electrode; An electrochromic material 24 present between the first electrode and the second electrode; And an electrolyte 25 filled between the electrodes.

이러한 본 발명은 상기 반사형 디스플레이 장치(10)의 상부전극(13) 위에 상기 전기변색 필터(20)의 제2전극(23)이 적층되어, 상기 전기변색 필터(20)가 상기 반사형 디스플레이 장치(10)에 부착되는 것인데, 이는 종래의 전기변색소자와 전자종이를 단순하게 결합시키는 것만으로는 생각해 낼 수 없는 구성의 곤란성을 가진다. 상기 전기변색 필터(20)와 반사형 디스플레이 장치(10)의 부착 및 결합은 이 기술분야에서 알려진 모든 방법이 이용될 수 있다. According to the present invention, the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 is stacked on the upper electrode 13 of the reflective display device 10, so that the electrochromic filter 20 is the reflective display device. It is attached to (10), which has a difficulty in construction that cannot be conceived by simply combining conventional electrochromic elements and electronic paper. Attaching and combining the electrochromic filter 20 and the reflective display device 10 may be any method known in the art.

나아가, 본 발명에 따른 전기변색 필터(20)와 반사형 디스플레이 장치(10)의 구분된 구동을 위하여, 상기 반사형 디스플레이 장치(10)의 상부전극(13)과 상기 전기변색 필터(20)의 제2전극(23) 사이에 절연층(30)이 더 포함될 수도 있으며, 상기 절연층(30)은 투명재료로 이루어지는 것이 바람직하다. Furthermore, in order to separately drive the electrochromic filter 20 and the reflective display device 10 according to the present invention, the upper electrode 13 and the electrochromic filter 20 of the reflective display device 10 are separated. The insulating layer 30 may be further included between the second electrodes 23, and the insulating layer 30 may be made of a transparent material.

이와 더불어, 도 1에서는 상기 반사형 디스플레이 장치(10)의 상부전극(13)과 상기 전기변색 필터(20)의 제2전극(23)이 각각 서로 다른 전압을 인가할 수 있도록 구분된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 상기 반사형 디스플레이 장치(10)의 상부전 극(13)과 상기 전기변색 필터(20)의 제2전극(23)이 하나로 일체화된 통 전극인 것도 포함한다. In addition, in FIG. 1, the upper electrode 13 of the reflective display device 10 and the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 are respectively shown to be separated to apply different voltages. However, the present invention also includes a cylindrical electrode in which the upper electrode 13 of the reflective display device 10 and the second electrode 23 of the electrochromic filter 20 are integrated into one.

도 5는 본 발명에 따라 컬러 필터로 사용되는 전기변색 소자의 구조를 나타내는 사시도이고, 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기변색 필터(20)는, 투명전극과 전기변색물질층을 포함하는 전기변색소자일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전기변색 필터(20)는, 전면기판(21); 상기 전면기판에 형성된 제1전극(22); 상기 전면기판과 대향되도록 배치된 배면기판(26); 상기 배면기판면에서 상기 전면기판 쪽 방향으로 형성된 제2전극(23); 상기 제2전극에 형성된 전기변색물질(24); 및 상기 전극 사이에 채워진 전해질(25)을 포함할 수 있다. 여기서, 전기변색물질(24)이 전해질(25)에 분포되어 있는 상태의 전기변색소자의 경우에는 도 1과 달리 전기변색물질(24)이 전해질(25)에 분산되어 있을 것이다.5 is a perspective view showing the structure of an electrochromic device used as a color filter according to the present invention, and as shown here, the electrochromic filter 20 according to the present invention includes a transparent electrode and an electrochromic material layer. It may be an electrochromic device. That is, the electrochromic filter 20 according to the present invention, the front substrate 21; A first electrode 22 formed on the front substrate; A rear substrate 26 disposed to face the front substrate; A second electrode 23 formed in a direction toward the front substrate from the rear substrate surface; An electrochromic material 24 formed on the second electrode; And an electrolyte 25 filled between the electrodes. Here, in the case of the electrochromic device in which the electrochromic material 24 is distributed in the electrolyte 25, the electrochromic material 24 will be dispersed in the electrolyte 25 unlike FIG. 1.

이러한 전기변색소자는 전장이 인가되면, 전류의 흐름에 의해 산화/환원 반응이 진행되어 전기변색물질(24)의 색깔이 변하는 원리를 이용하는 소자로서, 종래에는 보통 창호용 스마트 윈도우나 자동차용 룸미러 그리고, 단순한 표시소자 등으로 사용되었고, 미국특허 제6,605,239호는 전기변색물질을 이용한 전자종이를 기재하고 있다. 그러나, 이와 같이 전기변색물질을 이용한 종래의 전자종이는 모두 전기변색물질을 화상을 표시하기 위한 셀 내부 입자로 사용한 것이어서, 전기변색소자를 컬러 필터로 이용하는 본 발명과 근본적으로 상이하다. The electrochromic device is a device using the principle that the oxidation / reduction reaction proceeds by the flow of electric current when electric field is applied, and the color of the electrochromic material 24 is changed. In addition, US Pat. No. 6,605,239 describes electronic paper using an electrochromic material. However, all of the conventional electronic paper using the electrochromic material is used as the cell inside particles for displaying the image, and thus, fundamentally different from the present invention using the electrochromic device as a color filter.

도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 전기변색 필터(20)가 투명한 상태 및 불투명한 상태로 되는 것을 설명하기 위한 모식도이고, 이것은 상기한 전면기판(21); 제1전극(22); 전해질(25); 전기변색물질(24); 제2전극(23); 배면기판(26);이 순차적으로 적층된 구조를 나타내며, 상기 제1전극(22)과 전해질(25) 사이에는 상기 전해질(25)에 부족한 이온을 공급하기 위하여 산화티타늄 등을 가지는 이온저장층(29)이 더 포함될 수 있다. 6 and 7 are schematic views for explaining that the electrochromic filter 20 according to the present invention is in a transparent state and an opaque state, respectively, which is the front substrate 21 described above; A first electrode 22; Electrolyte 25; Electrochromic material 24; Second electrode 23; Back substrate 26; shows a stacked structure sequentially, an ion storage layer having a titanium oxide or the like in order to supply the ions insufficient to the electrolyte 25 between the first electrode 22 and the electrolyte 25 ( 29) may be further included.

그래서, 상기 제1전극과 제2전극(22, 23)에 전원이 인가되지 않는 상태에서는 가시광선과 적외선의 대부분이 투과되며, 그 일부가 반사된다(도 6). 이와 같은 상태에서 상기 제1전극과 제2전극(22, 23)에 전원이 인가되면, 상기 전기변색물질(24)이 전해질(25)에 의해 이온의 상태로 되며, 이는 상기 제1전극과 제2전극(22, 23)에 인가된 전압에 의해 특정한 컬러를 나타내어 인가되는 가시광과 적외선을 대부분 반사시키며 일부만을 투과시킨다.Thus, in a state where power is not applied to the first and second electrodes 22 and 23, most of the visible light and the infrared light are transmitted, and part of the light is reflected (FIG. 6). When power is applied to the first and second electrodes 22 and 23 in this state, the electrochromic material 24 is brought into an ion state by the electrolyte 25, which is the first electrode and the first electrode. By the voltage applied to the two electrodes 22 and 23, a specific color is reflected and most of the visible and infrared rays are transmitted and only a part thereof is transmitted.

여기서, 상기 전기변색물질(24)은 무기 전기변색물질과 유기 전기변색물질로 나눌수 있다. 대표적인 무기 전기변색물질은 WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3 등이 있고, 유기 전기변색물질은 viologen, phenothiazine, polyaniline 등이 있다. 상기 전기변색물질의 하나인 WO3에 대하여 상기의 변색과정을 표시하면 아래의 [반응식 1]과 같이 표현할 수 있다.Here, the electrochromic material 24 may be divided into an inorganic electrochromic material and an organic electrochromic material. Representative inorganic electrochromic materials include WO 3 , NiOxHy, Nb 2 O 5 , TiO 2 , MoO 3, and the like, and organic electrochromic materials include viologen, phenothiazine, and polyaniline. When the above discoloration process is displayed for WO 3 which is one of the electrochromic materials, it can be expressed as in [Scheme 1] below.

[반응식 1]Scheme 1

WO3(bleached, 투명)+xe_+xM+⇔ MxWO3(dark blur colored, 진한청색)WO 3 (bleached, transparent) + xe _ + xM + ⇔ MxWO 3 (dark blur colored, dark blue)

상기 [반응식 1]에서 M은 리튬이나 프로톤, 칼슘등을 나타내며, 대표적으로는 리튬을 가장 많이 사용한다. 리튬이온은 WO3와 반응하여 위와 같이 청색으로 변하는 전기변색효과를 가지게 된다. 이처럼 리튬이온을 공급하기 위해서 상기 고체 전해질을 사용할 수 있다. In Reaction Scheme 1, M represents lithium, proton, calcium, and the like, and typically lithium is most used. Lithium ion reacts with WO 3 to have an electrochromic effect that turns blue as above. As such, the solid electrolyte may be used to supply lithium ions.

또한, 본 발명은 상기 전기변색물질(24)의 종류 및 치환된 작용기의 종류에 따라서, 다양한 색을 구현할 수 있는 전기변색물질(24)을 사용할 수 있고, 이에 따르면 본 발명은 상기 반사형 디스플레이 장치(10)가 다수의 화소공간을 가지고 있고, 상기 전기변색 필터(20)는 상기 화소공간에 대응하여 서로 다른색으로 변환될 수 있는 전기변색물질(24)을 각각 포함하는 다수의 전기변색 필터(20)일 수 있다. In addition, the present invention can use the electrochromic material 24 that can implement a variety of colors, depending on the type of the electrochromic material 24 and the type of the functional group substituted, according to the present invention is the reflective display device 10 has a plurality of pixel spaces, and the electrochromic filter 20 includes a plurality of electrochromic filters each including an electrochromic material 24 which can be converted into different colors corresponding to the pixel space. 20).

그리고, 상기 전해질(25)로는 액체 전해질과 고체 고분자 전해질이 이용될 수 있으며, 고체 고분자 전해질은 고체 상태에서 이온을 전달할 수 있는 물질로 소자의 제작시 액체의 누수와 같은 문제점이 없어 환경친화적이며, 박막화가 가능하여 원하는 모든 형태로 제작이 가능한 장점을 가진다. 액체 전해질의 예로는 1M LiOH 수용액, 1M의 LiClO4수용액, 1M의 KOH수용액이 대표적이며, 무기계 수화물로는 Ta2O5ㆍ 3.92H2O, Sb2O5 ㆍ4H2O 등이 있으며, 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3등을 사용할 수 있다.In addition, a liquid electrolyte and a solid polymer electrolyte may be used as the electrolyte 25, and the solid polymer electrolyte is a material capable of transferring ions in a solid state, and thus is environmentally friendly since there is no problem such as leakage of liquid when the device is manufactured. Thinning is possible, so it can be manufactured in any desired shape. Examples of the liquid electrolyte are 1M LiOH aqueous solution, 1M LiClO 4 aqueous solution, 1M KOH aqueous solution, and inorganic hydrates include Ta 2 O 5 ㆍ 3.92H 2 O, Sb 2 O 5 ㆍ 4H 2 O, and the like. Poly-AMPS, Poly (VAP), Modified PEO / LiCF 3 SO 3 may be used as the polymer electrolyte.

도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 반사형 디스플레이 장치에서 전기변색 필터가 흑백모드 및 컬러모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 8 and 9 are cross-sectional views illustrating a state in which the electrochromic filter is switched to a black and white mode and a color mode in the reflective display device according to the present invention, respectively.

본 발명은 상술한 바와 같이, 기존의 일반적인 컬러필터 대신 전기변색층를 반사형 디스플레이 패널, 혹은 전자종이 패널 상부에 형성하여, 흑백화상 구현시에는 전기변색층을 투명하게 하여 보다가 컬러가 필요한 화상에서는 전기변색층을 발색시켜 컬러 화상을 구현하는 것이다. As described above, the electrochromic layer is formed on the reflective display panel or the electronic paper panel instead of the existing general color filter, and when the black and white image is realized, the electrochromic layer is made transparent so that the color is required. The color change is realized by developing an electrochromic layer.

종래의 RGB 필터를 사용하는 경우 반사형에서 광반사율이 크게(30%수준) 떨어지는 문제점이 있었던바, 본 발명은 전기변색소자를 컬러필터로 사용하여 흑백모드로 스위칭할 수 있다는 것이 핵심이다. 이러한 본 발명은 종래의 전기변색소자와 전기영동 또는 liquid powder를 이용한 반사형 디스플레이 소자를 하나로 합쳐서, 이들 중 하나만을 이용했을 때 떨어지는 명암비보다 높은 명암비를 가지는 색을 구현할 수 있다. In the case of using the conventional RGB filter, there is a problem that the light reflectance is greatly reduced (a level of 30%) in the reflection type. In the present invention, the electrochromic device can be used as a color filter to switch to the black and white mode. The present invention combines a conventional electrochromic device and a reflective display device using electrophoresis or liquid powder into one, thereby realizing a color having a higher contrast ratio than the contrast ratio when only one of them is used.

즉, 본 발명은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 전기변색 필터(20)에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시켜서, 흑백모드(도 8)와 컬러모드(도 9)로 스위칭할 수 있기 때문에, 컬러를 구현하면서도 흑백화상 구현시 높은 반사율과 높은 명암비를 얻을 수 있는 것이다.That is, according to the present invention, the electrochromic filter 20 selectively transmits or not transmits light as shown in FIGS. 8 and 9 to switch between the black and white mode (FIG. 8) and the color mode (FIG. 9). As a result, it is possible to obtain high reflectance and high contrast ratio when implementing black and white images while implementing color.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다. On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is variously modified and modified without departing from the technical features or fields of the invention provided by the claims below It will be apparent to those skilled in the art that such changes can be made.

본 발명은 기존의 일반적인 컬러필터 대신 전기변색층을 반사형 패널, 혹은 전자종이 패널 상부에 형성하여, 흑백화상 구현시에는 전기변색층을 투명하게 해서 보다가 컬러가 필요한 화상에서는 전기변색층을 발색시켜 컬러 화상을 구현할 수 있는 디스플레이 장치를 제공할 수 있다. The present invention forms an electrochromic layer on top of a reflective panel or an electronic paper panel instead of a conventional color filter, and makes an electrochromic layer transparent when a black and white image is realized. The present invention can provide a display device capable of realizing a color image.

도 1은 종래의 반사형 디스플레이 장치인 건식형 전자종이의 셀 구조를 나타내는 사시도이고, 1 is a perspective view showing a cell structure of a dry electronic paper which is a conventional reflective display device,

도 2는 종래의 RGB 컬러필터를 사용한 전자종이 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 2 is a cross-sectional view showing the structure of an electronic paper display device using a conventional RGB color filter.

도 3은 종래의 RGB 컬러입자를 이용한 전자종이 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional electronic paper display device using RGB color particles,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치의 구조를 나타내는 단면도이고, 4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a reflective display device equipped with an electrochromic filter according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 따라 컬러 필터로 사용되는 전기변색 소자의 구조를 나타내는 사시도이고,5 is a perspective view showing the structure of an electrochromic device used as a color filter according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 전기변색 필터가 투명한 상태로 되는 것을 설명하기 위한 모식도이고,Figure 6 is a schematic diagram for explaining that the electrochromic filter according to the present invention is in a transparent state,

도 7은 본 발명에 따른 전기변색 필터가 불투명한 상태로 되는 것을 설명하기 위한 모식도이고,7 is a schematic view for explaining that the electrochromic filter according to the present invention is in an opaque state,

도 8은 본 발명에 따른 반사형 디스플레이 장치에서 전기변색 필터가 흑백모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 단면도이고,8 is a cross-sectional view for explaining a state in which the electrochromic filter is switched to the monochrome mode in the reflective display device according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 반사형 디스플레이 장치에서 전기변색 필터가 컬러모드로 스위칭된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.9 is a cross-sectional view for explaining a state in which the electrochromic filter is switched to the color mode in the reflective display device according to the present invention.

Claims (10)

반사형 디스플레이 장치; 및Reflective display devices; And 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착되어, 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색(electrochromic) 물질의 색상이 변화되어 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 전기변색 필터;를 포함하되, An electrochromic filter attached to the reflective display device, the color of an electrochromic material being changed depending on whether an electric signal is applied to selectively transmit or not transmit light; 상기 전기변색 필터는, 전면기판;The electrochromic filter may include a front substrate; 상기 전면기판에 형성된 제1전극;A first electrode formed on the front substrate; 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극;A second electrode disposed to face the first electrode; 상기 전극 사이에 채워진 전해질;및An electrolyte filled between the electrodes; and 상기 제1전극과 제2전극 사이에 존재하고, 상기 제1전극과 제2 전극에 전원이 인가되면 상기 전해질에 의해 이온 상태로 되며, 특정한 색상으로 변화하여 인가되는 빛을 선택적으로 투과 또는 비투과시키는 전기변색물질;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.It exists between the first electrode and the second electrode, when the power is applied to the first electrode and the second electrode is in the ionic state by the electrolyte, it is changed to a specific color to selectively transmit or non-transmissive light Electrochromic material; Reflective display device provided with an electrochromic filter, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 장치는, 서로 대향하는 전극 사이에 위치하는 입자의 이동에 의해 화상을 표시하는 전자종이인 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The reflective display device according to claim 1, wherein the reflective display device is an electronic paper for displaying an image by movement of particles positioned between electrodes facing each other. 제1항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 장치는, The display device of claim 1, wherein the reflective display device comprises: 하부기판;Lower substrate; 상기 하부기판에 형성된 하부전극;A lower electrode formed on the lower substrate; 상기 하부전극과 대향하도록 배치된 상부전극;An upper electrode disposed to face the lower electrode; 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소를 분할하여 다수의 화소공간을 형성하는 격벽; 및Barrier ribs that divide a pixel between the lower electrode and the upper electrode to form a plurality of pixel spaces; And 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 입자;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.Reflective display device having an electrochromic filter comprising a; a plurality of particles encapsulated in the pixel space. 제1항에 있어서, 상기 전기변색 필터는, 투명전극과 전기변색물질층을 포함하는 전기변색소자인 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The reflective display device of claim 1, wherein the electrochromic filter is an electrochromic device including a transparent electrode and an electrochromic material layer. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 장치는 다수의 화소공간을 가지고 있고, 상기 전기변색 필터는 상기 화소공간에 대응하여 서로 다른색으로 변환될 수 있는 전기변색물질을 각각 포함하는 다수의 전기변색 필터인 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The electrochromic display device of claim 1, wherein the reflective display device has a plurality of pixel spaces, and the electrochromic filter includes a plurality of electrochromic materials each of which can be converted into a different color corresponding to the pixel space. Reflective display device having an electrochromic filter, characterized in that the filter. 반사형 디스플레이 장치; 및,Reflective display devices; And, 상기 반사형 디스플레이 장치에 부착되어, 전기신호의 인가 유무에 따라 전기변색(electrochromic) 물질의 색상이 변화되어 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 전기변색 필터;를 포함하고,And an electrochromic filter attached to the reflective display device to change the color of an electrochromic material depending on whether an electric signal is applied or not to selectively transmit or transmit light. 상기 반사형 디스플레이 장치는, 하부기판; 상기 하부기판에 형성된 하부전극; 상기 하부전극과 대향하도록 배치된 상부전극; 상기 하부전극과 상부전극 사이에서 화소를 분할하여 다수의 화소공간을 형성하는 격벽; 및 상기 화소공간에 봉입되는 다수의 입자;를 포함하여 이루어지며,The reflective display device includes a lower substrate; A lower electrode formed on the lower substrate; An upper electrode disposed to face the lower electrode; Barrier ribs that divide a pixel between the lower electrode and the upper electrode to form a plurality of pixel spaces; And a plurality of particles encapsulated in the pixel space. 상기 전기변색 필터는, 전면기판; 상기 전면기판에 형성된 제1전극; 상기 제1전극과 대향하도록 배치된 제2전극; 상기 전극 사이에 채워진 전해질; 및 상기 제1전극과 제2전극 사이에 존재하고, 상기 제1전극과 제2 전극에 전원이 인가되면 상기 전해질에 의해 이온 상태로 되며, 특정한 색상으로 변화하여 인가되는 빛을 선택적으로 투과 또는 비투과시키는 전기변색물질;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The electrochromic filter may include a front substrate; A first electrode formed on the front substrate; A second electrode disposed to face the first electrode; An electrolyte filled between the electrodes; And between the first electrode and the second electrode, and when power is applied to the first electrode and the second electrode, the electrolyte is in an ionic state by the electrolyte, and selectively transmits or does not transmit light applied by changing to a specific color. Electrochromic material to the; reflective display device provided with an electrochromic filter comprising a. 제7항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 장치의 상부전극 위에 상기 전기변색 필터의 제2전극이 적층되어, 상기 전기변색 필터가 상기 반사형 디스플레이 장 치에 부착된 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The electrochromic filter of claim 7, wherein a second electrode of the electrochromic filter is stacked on an upper electrode of the reflective display device, and the electrochromic filter is attached to the reflective display device. Reflective display device. 제8항에 있어서, 상기 반사형 디스플레이 장치의 상부전극과 상기 전기변색 필터의 제2전극 사이에 절연층이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.The reflective display device of claim 8, wherein an insulating layer is included between the upper electrode of the reflective display device and the second electrode of the electrochromic filter. 제7항에 있어서, 상기 전기변색 필터는 상기 화소공간에 대응하여 서로 다른색으로 변환될 수 있는 전기변색물질을 각각 포함하는 다수의 전기변색 필터인 것을 특징으로 하는 전기변색 필터가 구비된 반사형 디스플레이 장치.8. The reflective type electrochromic filter of claim 7, wherein the electrochromic filter comprises a plurality of electrochromic filters each comprising an electrochromic material capable of being converted into a different color corresponding to the pixel space. Display device.
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