KR101557801B1 - Photonic crystal type optical filter reflective type color filter transflective type color filter and display device using the same - Google Patents

Photonic crystal type optical filter reflective type color filter transflective type color filter and display device using the same Download PDF

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Abstract

광결정형 광학필터, 이를 이용한 투과형 컬러 필터, 반투과형 컬러 필터 및 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 투과형 컬러 필터는 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성되고 복수의 화소 영역을 구비하는 배리어 층; 상기 복수의 화소 영역에 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질 위에 광 컷-오프층이 형성된 구조의 복수의 광결정 유닛;을 포함한다. A photonic crystal optical filter, a transmissive color filter using the same, a transflective color filter, and a display device are disclosed. The transmissive color filter disclosed includes a transparent substrate; A barrier layer formed on the transparent substrate and having a plurality of pixel regions; Wherein a first material having a relatively high refractive index and a second material having a relatively low refractive index are periodically arranged in the plurality of pixel regions so as to transmit light having a wavelength band corresponding to a photonic band gap, And a plurality of photonic crystal units of a structure in which a light cut-off layer is formed on the first material.

Description

광결정형 광학필터, 이를 이용한 투과형 컬러 필터, 반투과형 컬러 필터 및 디스플레이 장치{Photonic crystal type optical filter, reflective type color filter, transflective type color filter and display device using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photonic crystal optical filter, a transmissive color filter, a transflective color filter, and a display device using the same,

개시된 실시예들은 광결정형 광학필터, 이를 이용하여 고색순도를 구현하는 투과형 컬러 필터, 반투과형 컬러 필터 및 디스플레이 장치에 관한 것이다. The disclosed embodiments relate to a photonic crystal optical filter, a transmissive color filter, a transflective color filter, and a display device that realize high color purity using the same.

컬러 필터를 제조하는 방법으로 포토레지스트에 안료를 분산시킨 용액을 기판 상에 도포하고, 이를 패터닝함으로써 각 색상의 픽셀들을 형성하는 안료 분산법(pigment dispersion method)이 주로 사용되었다. 이러한 안료 분산법은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 사용하기 때문에 대면적 구현이 가능하고, 열적, 화학적으로 안정할 뿐만 아니라 색 균일성을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 안료형 컬러 필터(pigment type color filter)는 그 색 특성이 분산된 안료 고유의 흡수 스펙트럼에 의해 결정되고, 또한 컬러 필터의 두께가 두꺼워질수록 광투과율이 감소하기 때문에 고색순도의 컬러 필터를 제작하게 되면 휘도가 저하된다는 문제점이 있다.A pigment dispersion method in which a solution in which a pigment is dispersed in a photoresist is applied to a substrate and a pixel of each color is formed by patterning the solution is used as a method of manufacturing a color filter. Since the pigment dispersion method uses a photolithography process, it can be realized in a large area, is stable not only in terms of thermal and chemical but also in color uniformity. However, since such a pigment type color filter is determined by the absorption spectrum inherent to the pigment in which the color characteristic is dispersed and the light transmittance decreases as the thickness of the color filter becomes thicker, There is a problem that luminance is lowered.

최근에는 구조색(structural color)을 기반으로 하는 광결정형 컬러 필 터(photonic crystal type color filter)가 연구되고 있다. 광결정형 컬러 필터는 빛의 파장 보다 작은 크기의 나노 구조를 이용하여 외부에서 입사되는 빛의 반사 또는 흡수를 제어함으로써 원하는 색상의 빛은 반사(또는 투과)시키고 다른 색상의 파장은 투과(또는 반사)시킨다. 이러한 광결정형 컬러 필터는 나노 사이즈의 단위 블록들(unit blocks)이 일정한 간격으로 주기적으로 배열되는 구조를 가지고 있다. 광결정형 컬러 필터는 그 광학적 특성이 나노 구조의 크기 및 주기에 의하여 결정되기 때문에 특정 파장에 적합한 구조를 제작함으로써 파장 선택성이 우수하고, 컬러 밴드폭(color bandwidth) 조절이 용이하다는 장점이 있다. Recently, a photonic crystal type color filter based on a structural color has been studied. The photonic crystal type color filter uses a nanostructure having a size smaller than the wavelength of light to control the reflection or absorption of light incident from the outside, thereby reflecting (or transmitting) light of a desired color, and transmitting (or reflecting) . Such a photonic crystal color filter has a structure in which unit blocks of nano size are periodically arranged at regular intervals. Since the optical characteristics of the photonic crystal type color filter are determined by the size and period of the nanostructure, the wavelength selectivity is excellent and the color bandwidth can be easily controlled by fabricating a structure suitable for a specific wavelength.

본 발명의 실시예들은 광결정형 광학필터, 이를 이용하여 고색순도를 구현하는 투과형 컬러필터, 반투과형 컬러필터 및 디스플레이 장치를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention provide a photonic crystal optical filter, a transmissive color filter, a transflective color filter, and a display device that realize high color purity using the same.

본 발명의 실시예에 따른 광학필터는 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성된 배리어 층; 상기 배리어 층 위에 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질이 주기적으로 배열되고 상기 제1물질 위에 광 컷-오프층이 형성된 구조의 광결정층;을 포함한다. An optical filter according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate; A barrier layer formed on the transparent substrate; A first material having a relatively high refractive index and a second material having a relatively low refractive index are periodically arranged so as to transmit light in a wavelength band corresponding to a photonic band gap, And a photonic crystal layer having a structure in which a light cut-off layer is formed.

상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하도록 구성된다. The first material is configured to form a grid pattern in which a plurality of holes are formed.

상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 실수부 성분의 차가 2이상이 될 수 있고, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 허수부 성분은 가시광 파장 대역에서 0.1 이하가 될 수 있다. The difference between the real part of the refractive index of the first material and the real part of the refractive index of the second material may be 2 or more and the imaginary part of the refractive index of the first material and the second material may be 0.1 or less in the visible light wavelength band .

상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하고, 상기 제2물질은 상기 격자 패턴을 지지하도록 상기 복수의 홀을 채우는 서포팅 층을 이룰 수 있다. The first material may form a grating pattern in which a plurality of holes are formed, and the second material may form a supporting layer that fills the plurality of holes to support the grating pattern.

상기 배리어층은 상기 제2물질과 같은 재질로 이루어질 수 있다. The barrier layer may be made of the same material as the second material.

본 발명의 실시예에 의한 투과형 컬러 필터는 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성되고 복수의 화소 영역을 구비하는 배리어 층; 상기 복수의 화소 영역에 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질 위에 광 컷-오프층이 형성된 구조의 복수의 광결정 유닛;을 포함한다. A transmissive color filter according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate; A barrier layer formed on the transparent substrate and having a plurality of pixel regions; Wherein a first material having a relatively high refractive index and a second material having a relatively low refractive index are periodically arranged in the plurality of pixel regions so as to transmit light having a wavelength band corresponding to a photonic band gap, And a plurality of photonic crystal units of a structure in which a light cut-off layer is formed on the first material.

상기 복수의 광결정 유닛은, 적색광을 반사시키는 복수의 적색 광결정 유닛; 녹색광을 반사시키는 복수의 녹색 광결정 유닛; 청색광을 반사시키는 복수의 청색 광결정 유닛;을 포함한다. The plurality of photonic crystal units may include: a plurality of red photonic crystal units for reflecting red light; A plurality of green photonic crystal units for reflecting green light; And a plurality of blue photonic crystal units for reflecting blue light.

상기 복수의 적색 광결정 유닛, 녹색 광결정 유닛 및 청색 광결정 유닛이 스트라이프형, 모자이크형 또는 델타형으로 배열될 수 있다. The plurality of red photonic crystal units, the green photonic crystal units, and the blue photonic crystal units may be arranged in a stripe type, a mosaic type, or a delta type.

상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하도록 구성된다. The first material is configured to form a grid pattern in which a plurality of holes are formed.

상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 실수부 성분의 차가 2이상이 될 수 있고, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 허수부 성분은 가시광 파장 대역에서 0.1 이하가 될 수 있다. The difference between the real part of the refractive index of the first material and the real part of the refractive index of the second material may be 2 or more and the imaginary part of the refractive index of the first material and the second material may be 0.1 or less in the visible light wavelength band .

상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하고, 상기 제2물질은 상기 격자 패턴을 지지하도록 상기 복수의 홀을 채우는 서포팅 층을 이룰 수 있다. The first material may form a grating pattern in which a plurality of holes are formed, and the second material may form a supporting layer that fills the plurality of holes to support the grating pattern.

상기 배리어층은 상기 제2물질과 같은 재질로 이루어질 수 있다. The barrier layer may be made of the same material as the second material.

본 발명의 실시예에 의한 반투과형 컬러필터는 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 형성되고 복수의 화소 영역을 구비하는 배리어층; 상기 배리어층 위에 상기 복수의 화소 영역마다 마련된 것으로, 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질이 복수의 섬 형상의 패턴을 이루는 반사 영역과 상기 제1물질이 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 이루는 투과영역을 구비하는 광결정 유닛;을 포함한다. A transflective color filter according to an embodiment of the present invention includes a transparent substrate; A barrier layer formed on the transparent substrate and having a plurality of pixel regions; Wherein a first material having a relatively high refractive index and a second material having a relatively low refractive index are periodically arranged on the barrier layer, the first material having a relatively high refractive index, and the first material having a plurality of island- And a photonic crystal unit having a reflective region and a transmissive region in which the first material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed.

상기 제1물질 위에 광 컷오프층이 형성될 수 있다. An optical cut-off layer may be formed on the first material.

상기 제2물질은, 상기 복수의 섬 형상의 패턴 및 상기 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 지지하는 서포팅층을 이룰 수 있다. The second material may be a supporting layer for supporting the plurality of island patterns and the grid pattern in which the plurality of holes are formed.

본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치는 입사광에 대한 투과율이 전기적으로 제어되는 액정층; 본 발명의 일 실시예에 의한 투과형 컬러 필터; 상기 액정층을 화상 정보에 따라 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 구비하는 TFT-어레이층;을 포함한다. A display device according to an embodiment of the present invention includes a liquid crystal layer in which a transmittance to incident light is electrically controlled; A transmissive color filter according to an embodiment of the present invention; And a TFT-array layer having a plurality of thin film transistors for driving the liquid crystal layer in accordance with image information.

상기 복수의 박막 트랜지스터 각각은 화소 영역마다 상기 복수의 광결정 유닛 각각에 인접하여 마련되고, 상기 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 광결정 유닛이 동일한 기판 상에 마련될 수 있다. Each of the plurality of thin film transistors is provided adjacent to each of the plurality of photonic crystal units for each pixel region, and the plurality of thin film transistors and the plurality of photonic crystal units may be provided on the same substrate.

본 발명의 실시예에 의한 반투과형 디스플레이 장치는 입사광에 대한 투과율이 전기적으로 제어되는 액정층; 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 컬러 필터; 상기 액정층을 화상 정보에 따라 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 구비하는 TFT-어레이층;을 포함한다. A transflective display device according to an embodiment of the present invention includes a liquid crystal layer in which transmittance to incident light is electrically controlled; A transflective color filter according to an embodiment of the present invention; And a TFT-array layer having a plurality of thin film transistors for driving the liquid crystal layer in accordance with image information.

상기 복수의 박막 트랜지스터 각각은 화소 영역마다 상기 복수의 광결정 유닛 각각에 인접하여 마련되고, 상기 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 광결정 유닛이 동일한 기판 상에 마련될 수 있다. Each of the plurality of thin film transistors is provided adjacent to each of the plurality of photonic crystal units for each pixel region, and the plurality of thin film transistors and the plurality of photonic crystal units may be provided on the same substrate.

본 발명의 실시예에 의한 광학필터는 고굴절 패턴들의 형상, 주기에 의해 투과 파장 대역을 용이하게 정할 수 있고 필터링 성능이 우수하다.The optical filter according to the embodiment of the present invention can easily determine the transmission wavelength band according to the shape and period of the high-refraction patterns and has excellent filtering performance.

본 발명의 실시예에 의한 투과형 컬러 필터, 반투과형 컬러 필터는 우수한 색특성을 가지며, R,G,B 구현을 위해 동일 공정을 세 번 반복해야 하는 포토리소그라피 공정과 달리 한 번의 나노 임프린트 공정에 의해 R,G,B 구현이 가능하여 공정수가 절감된다.The transmissive color filter and the semi-transmissive color filter according to the embodiment of the present invention have excellent color characteristics and are different from the photolithography process in which the same process is repeated three times in order to realize R, G, and B by a single nanoimprint process R, G, B can be realized, and the number of processes can be saved.

본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치는 컬러 필터와 TFT 어레이를 동일 기판에 형성할 수 있어, 제조 단계나 공정 오차가 줄어들 수 있고 비용절감이 가능하다. 또한, 반투과형 컬러 필터를 채용하는 반투과형 디스플레이 장치의 경우 시 인성이 좋고 전력소모가 적다. The display device according to the embodiment of the present invention can form the color filter and the TFT array on the same substrate, and the manufacturing steps and the process errors can be reduced and the cost can be reduced. Further, in the case of a semi-transmissive display device employing a semi-transmissive color filter, visibility is good and power consumption is low.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 광학필터(100)의 개략적인 구조를 보이는 사시도이고, 도 2는 도 1의 광학필터에 대한 단면도이다. 도면들을 참조하면, 광학필터(100)는 투명 기판(130), 투명 기판(130) 위에 형성된 배리어 층(150), 배리어 층(150) 위에 형성된 광결정층(160)을 포함한다.  FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of an optical filter 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical filter of FIG. The optical filter 100 includes a transparent substrate 130, a barrier layer 150 formed on the transparent substrate 130, and a photonic crystal layer 160 formed on the barrier layer 150.

광결정층(160)은 주기적인 굴절률 분포에 의해 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 마련된다. 광결정층(160)은 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질(162)과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질(166)이 주기적으로 배열된 구조로 되어 있으며, 제1물질(162) 위에는 광 컷오프층(164)이 형성되어 있다.The photonic crystal layer 160 is provided to transmit light in a wavelength band corresponding to the photonic band gap by a periodic refractive index distribution. The photonic crystal layer 160 has a structure in which a first material 162 having a relatively high refractive index and a second material 166 having a relatively low refractive index are periodically arranged. On the first material 162, A layer 164 is formed.

제1물질(162)은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하고 있다. 도면에서는 직육면체의 홀 형상으로 도시되어 있으나 원, 타원 또는 다각형 홀 형상이 가능하며, 기타 다양한 형상을 가질 수 있다. 홀의 배열에 있어서도 도시된 입방(cubic) 배열 외에 6각형(hexagonal) 배열을 가질 수 있다. 제1물질(162)은 제2물질(166)에 비해 큰 굴절률을 갖는데, 예를 들어, 제1물질(162)의 굴절률과 제2물질(166)의 굴절률의 실수부 성분의 차가 2이상이 될 수 있다. 또한, 제1물질(162) 의 굴절률과 제2물질(166)의 굴절률의 허수부 성분은 가시광 파장 대역에서 0.1 이하가 될 수 있는데, 굴절률의 허수부 성분이 크면 반사율이 낮아지므로, 굴절률의 허수부 성분 값이 작은 물질을 사용하고자 하는 것이다. 제1물질(162)로 단결정 실리콘, 다결정 실리콘(Poly Si), AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나가 채용될 수 있으며, 제2물질(166)로는 Air, PC, PS, PMMA, Si3N4, SiO2 중 어느 하나가 채용될 수 있다.The first material 162 forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed. Although shown in the figure as a rectangular parallelepiped, it may be circular, elliptical or polygonal, and may have various other shapes. The array of holes may have a hexagonal array in addition to the cubic array shown in the figure. The first material 162 has a larger refractive index than the second material 166. For example, the difference between the refractive index of the first material 162 and the real part of the refractive index of the second material 166 is 2 or more . In addition, the imaginary component of the refractive index of the first material 162 and the refractive index of the second material 166 can be 0.1 or less in the visible light wavelength band. If the imaginary component of the refractive index is large, the reflectance becomes low, It is intended to use a substance having a small sub-component value. The single crystal silicon, polycrystalline silicon as a first material (162) (Poly Si), AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP 2 which has one may be employed wherein the second material (166) may include Air, PC, PS , PMMA, Si 3 N 4 , and SiO 2 may be employed.

제2물질(166)은 복수의 홀이 형성된 격자 패턴 형상의 제1물질(162)을 지지하는 서포팅 층으로 구성될 수 있으며, 도시된 바와 같이, 복수의 홀을 채우며 제1물질(162)의 상부를 전체적으로 덮도록 형성될 수 있다. 이와 같은 구조는 예를 들어, 제1물질(162)을 비정질 실리콘으로 하여 패턴 형성한 후, 단결정 실리콘 또는 폴리 실리콘으로 결정화하는 단계에서 패턴 형상이 손상시키지 않고 보호하는 역할을 하기 위해 선택될 수 있다.The second material 166 may be comprised of a supporting layer that supports a first material 162 in the form of a lattice pattern having a plurality of holes formed therein, And may be formed to cover the entire upper surface. Such a structure can be selected, for example, in order to protect the pattern shape from damage while protecting the first material 162 from being patterned using amorphous silicon and then crystallizing the first material 162 into single crystal silicon or polysilicon .

광 컷오프층(164)은 광학필터(100)의 컷-오프(cut-off) 특성을 개선하는 역할을 한다. 광 컷오프층(164)은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)으로 이루어질 수 있다. The optical cutoff layer 164 serves to improve the cut-off characteristics of the optical filter 100. The optical cutoff layer 164 may be formed of a silicon oxide film (SiO2) or a silicon nitride film (Si3N4).

배리어층(150)은 투명 기판(130)과 광결정층(160) 사이에 마련된다. 배리어층(150)은 예를 들어, 결정화 공정 중에 투명 기판(130)으로 사용되는 글래스 기판 내부의 불순물이 광결정층(160)의 제1물질(162)로 사용되는 실리콘 물질에 함입되어 실리콘의 결정 순도를 저하시키는 것을 방지하기 위한 것이다. 배리어층(150)은 투명 기판(130)의 굴절률과 유사한 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 배리어층(150)의 재질로는 서포팅층을 이루는 제2물질(166)로 선택되는 재질과 같은 재질이 사용될 수 있다. The barrier layer 150 is provided between the transparent substrate 130 and the photonic crystal layer 160. The barrier layer 150 may be formed by doping an impurity in the glass substrate used as the transparent substrate 130 during the crystallization process into a silicon material used as the first material 162 of the photonic crystal layer 160, So as to prevent the purity from lowering. The barrier layer 150 may be made of a material having a refractive index similar to the refractive index of the transparent substrate 130. As the material of the barrier layer 150, a material such as a material selected from the second material 166 forming the supporting layer may be used.

이상 설명한 구조의 광학필터(100)는 주기적인 굴절률 분포를 형성하는 광 결정(photonic cystal) 구조에 의해 특정 파장 대역의 광을 투과시킨다. 이 때, 밴드 대역과 폭이 제1물질(162)이 형성하는 패턴의 형상, 주기에 의해 정해지므로, 이를 적절히 선택하는 것이 용이하며 또한 필터링 성능이 우수하여 다양한 기술분야에 적용될 수 있다. 예를 들어, 태양전지, QD-LED, OLED에 적용될 수 있으며, 또한, 이하에서 기술하는 바와 같이, 디스플레이 장치의 컬러 필터로 적용될 수 있다. The optical filter 100 having the above-described structure transmits light in a specific wavelength band by a photonic cystal structure forming a periodic refractive index distribution. In this case, since the band width and the width are determined by the shape and the period of the pattern formed by the first material 162, it is easy to select them appropriately, and the filtering performance is excellent, so that the present invention can be applied to various technical fields. For example, it can be applied to a solar cell, a QD-LED, an OLED, and can also be applied to a color filter of a display device, as described below.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 투과형 컬러 필터의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다. 도면을 참조하면, 투과형 컬러 필터(200)는 투명 기판(230), 투명 기판(230) 위에 형성된 배리어층(250), 배리어층(250) 위에 형성된 소정 파장 대역의 광을 반사시키는 복수의 광결정 유닛(270,280,290)을 포함한다.3 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a transmission type color filter according to an embodiment of the present invention. The transmissive color filter 200 includes a transparent substrate 230, a barrier layer 250 formed on the transparent substrate 230, and a plurality of photonic crystal units 250, which reflect light of a predetermined wavelength band, (270, 280, 290).

배리어층(250) 위의 영역은 복수의 화소 영역(PA1, PA2, PA3)으로 이루어지는데, 예를 들어, 화소 영역(PA1)에는 입사광(L) 중 적색광(LR)을 투과시키고 나머지는 반사시키는 적색 광결정 유닛(270)이, 화소 영역(PA2)에는 녹색광(LG)을 투과시키고 나머지는 반사시키는 녹색 광결정 유닛(280)이, 화소 영역(PA3)에는 청색광(LB)을 투과시키고 나머지는 반사시키는 청색 광결정 유닛(290)이 마련된다. 적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280) 및 청색 광결정 유닛(290)은 각각 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질(272)(282)(292)과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질(276)(286)(296)이 주기적으로 배열되고, 제1물질(272)(282)(292) 위에 각각 광 컷오프층(274)(284)(294)이 형성된 구조로 되어 있다. 제1물질(272)(282)(292)은 예를 들어 도 1의 제1물질(162)을 형성하는 패턴과 같이, 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 형성한다.The area above the barrier layer 250 is makin composed of a plurality of pixel regions (PA1, PA2, PA3), for example, the pixel area (PA1) is and transmits the red light (L R) of the incident light (L) rest reflection The green photonic crystal unit 280 that transmits the green light L G to the pixel area PA2 and reflects the remaining light transmits the blue light L B to the pixel area PA3, A blue photonic crystal unit 290 is provided. The red photonic crystal unit 270, the green photonic crystal unit 280 and the blue photonic crystal unit 290 are formed of a first material 272 (282) 292 having a relatively high refractive index and a second material 272 Off layers 274, 286 and 296 are arranged on the first materials 272, 282 and 292, respectively. The first material 272, 282, 292 forms a grid pattern in which a plurality of holes are formed, for example, a pattern forming the first material 162 of FIG.

적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280), 청색 광결정 유닛(290) 각각의 사이에는 블랙 매트랙스(260)가 형성된다. A black photon crystal unit 260 is formed between the red photonic crystal unit 270, the green photonic crystal unit 280 and the blue photonic crystal unit 290, respectively.

적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280) 및 청색 광결정 유닛(290)에서 제1물질(272)(282)(292), 제2물질(276)(286)(296), 광 컷오프층(274)(284)(294)의 재질은 도 1의 광학필터(100)의 제1물질(162), 제2물질(166), 광 컷오프층(164)에 채용되는 다양한 재질 중에서 선택될 수 있다. 또한, 서로 다른 광결정 유닛에서 서로 다른 재질 또는 같은 재질로 선택될 수 있으며, 제1물질(272)(282)(292)이 형성하는 패턴 형상 및 주기가 각각 적색, 녹색, 청색에 해당하는 포토닉 밴드갭을 갖도록 서로 다르게 정해진다. The first material 272, 282, 292, the second material 276, 286, 296 in the red photonic crystal unit 270, the green photonic crystal unit 280 and the blue photonic crystal unit 290, The material of the first material 162, the second material 166 and the optical cutoff layer 164 of the optical filter 100 of FIG. 1 may be selected from various materials have. In addition, the photonic crystals may be selected from different materials or the same materials in different photonic crystal units, and photonic materials having the pattern shapes and the cycles formed by the first materials 272, 282, and 292 may be red, green, Are set differently to have a bandgap.

적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280), 청색 광결정 유닛(290)은 각각 적색광(LR), 녹색광(LG), 청색광(LB)을 투과시키고 나머지는 반사시키므로, 컬러 필터(200)의 색순도가 높아진다. The red photonic crystal unit 270, the green photonic crystal unit 280 and the blue photonic crystal unit 290 transmit the red light L R , the green light L G and the blue light L B, respectively, 200 have higher color purity.

도면에서는 기본 화소를 이루는 세 개의 광결정 유닛(270,280,290)만을 예시 하여 도시하였지만, 투과형 컬러필터(200)는 기본 화소를 이루는 복수의 광결정 유닛(270,280,290)이 반복 배치된 구조를 갖는다.Although only three photonic crystal units 270, 280 and 290 constituting basic pixels are illustrated in the drawing, the transmission type color filter 200 has a structure in which a plurality of photonic crystal units 270, 280 and 290 constituting basic pixels are repeatedly arranged.

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 투과형 컬러 필터(200)의 복수의 광결정 유닛(270,280,290)의 배치 구조에 대한 다양한 실시예들을 보인다. 도 4a는 복수의 적색 광결정 유닛(270)이 줄을 맞추어 배열되고, 복수의 녹색 광결정 유닛(280) 및 복수의 청색 광결정 유닛(290)도 각각 줄을 맞추어 배열된 스트라이프 형의 배치를 보인다. 도 4b는 복수의 적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280) 및 청색 광결정 유닛(290)이 서로 다른 색상의 광결정 유닛이 이웃하도록 배열된 모자이크 형의 배치를 보인다. 도 4c는 적색 광결정 유닛(270), 녹색 광결정 유닛(280) 및 청색 광결정 유닛(290)의 중심을 연결한 형태가 델타(Δ) 형태가 되도록 복수의 적색, 녹색, 청색 광결정 유닛(270)(280)(290)이 배치된 델타 형 배치를 보인다. 4A to 4C show various embodiments of the arrangement structure of the plurality of photonic crystal units 270, 280, and 290 of the transmissive color filter 200 of FIG. 4A shows a plurality of red photonic crystal units 270 arranged in rows and a plurality of green photocrystal units 280 and a plurality of blue photocrystal units 290 arranged in stripes. 4B shows a mosaic arrangement in which a plurality of red photonic crystal units 270, a green photonic crystal unit 280 and a blue photonic crystal unit 290 are arranged such that photonic crystal units of different colors are adjacent to each other. 4C shows a plurality of red, green, and blue photonic crystal units 270 (FIG. 4C) so that the centers of the red photonic crystal unit 270, the green photonic crystal unit 280, and the blue photonic crystal unit 290 are connected in a delta 280) < / RTI >

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다. 도면을 참조하면, 디스플레이 장치(300)는 광을 제공하는 백라이트 유닛(310), 입사광에 대한 투과율이 전기적으로 제어되는 액정층(360), 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키는 투과형 컬러 필터(200), 액정층(360)을 화상 정보에 따라 구동하는 TFT-어레이층(350)을 포함한다. 5 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a display device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a display device 300 includes a backlight unit 310 for providing light, a liquid crystal layer 360 for controlling the transmittance of incident light to be electrically controlled, a liquid crystal layer 360 for transmitting light in a wavelength band corresponding to a photonic band gap A transmissive color filter 200, and a TFT-array layer 350 for driving the liquid crystal layer 360 in accordance with image information.

투과형 컬러 필터(200)는 도 3에서 설명한 투과형 컬러 필터(200)와 실질적으로 동일한 구조를 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The transmissive color filter 200 has substantially the same structure as that of the transmissive color filter 200 described with reference to FIG. 3, so a detailed description thereof will be omitted.

액정층(360)은 투명기판(340)과 투과형 컬러 필터(200) 사이에 마련되며, 당업자에게 잘 알려진 다양한 종류의 액정이 액정층(360)에 채용될 수 있다. 예를 들 어, TN(twisted nematic) 액정, IPS(in-plain switching) 액정, MVA(multi-domain vertical alignment), OCB(optical compensated bend) 액정 등이 채용될 수 있다. A liquid crystal layer 360 is provided between the transparent substrate 340 and the transmissive color filter 200 and various kinds of liquid crystals well known to those skilled in the art may be employed in the liquid crystal layer 360. For example, twisted nematic (TN) liquid crystal, in-plain switching (IPS) liquid crystal, multi-domain vertical alignment (MVA), and optical compensated bend (OCB) liquid crystal may be employed.

TFT-어레이층(350)은 투명기판(340)의 일면에 마련된다. TFT-어레이층(350)은 상세히 도시되지는 않았으나 복수의 화소마다에 대응하는 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 화소전극을 포함한다.The TFT-array layer 350 is provided on one surface of the transparent substrate 340. The TFT-array layer 350 includes a plurality of thin film transistors and a plurality of pixel electrodes, which are not shown in detail, but correspond to each of a plurality of pixels.

투과형 컬러 필터(200)의 일면에는 공통 전극으로 투명 전극(370)이 마련된다. A transparent electrode 370 is formed on one surface of the transmissive color filter 200 as a common electrode.

투명 기판(340, 230)의 각 외면에는 편광판(330, 390)이 마련된다. 액정층(360)의 구체적인 종류 및 구동 모드에 따라 1/2 파장판 또는 1/4파장판이 더 마련될 수도 있다.Polarizing plates 330 and 390 are provided on the outer surfaces of the transparent substrates 340 and 230, respectively. A half wave plate or a quarter wave plate may be further provided depending on the specific type of the liquid crystal layer 360 and the driving mode.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치(400)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다. 본 실시예는 TFT-어레이층(350)의 박막 트랜지스터(352)와 투과형 컬러 필터(200)의 광결정 유닛(270,280,290)이 동일 기판에 형성된 점에서 도 5의 디스플레이 장치(300)와 차이가 있다.6 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a display device 400 according to another embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the display device 300 of FIG. 5 in that the thin film transistor 352 of the TFT-array layer 350 and the photonic crystal units 270, 280, and 290 of the transmissive color filter 200 are formed on the same substrate.

구체적으로 살펴보면, TFT-어레이층(350)은 복수의 박막 트랜지스터(352)와 복수의 화소 전극(354)을 포함하며, 복수의 박막 트랜지스터(312)는 배리어 층(250)위에, 복수의 광결정 유닛(270)(280)(290)마다에 인접하여 마련되어 있고, 복수의 화소 전극(354)은 광결정 유닛(270,280,290) 각각의 상부에 마련된다. 복수의 화소 전극(354)위로 배향막(362)이 마련되고, 액정층(360)의 상부에도 배향막(364)이 마련된다. More specifically, the TFT-array layer 350 includes a plurality of thin film transistors 352 and a plurality of pixel electrodes 354, and the plurality of thin film transistors 312 are formed on the barrier layer 250, And a plurality of pixel electrodes 354 are provided on top of the photonic crystal units 270, 280, and 290, respectively. An alignment film 362 is provided on the plurality of pixel electrodes 354 and an alignment film 364 is provided on the liquid crystal layer 360.

본 발명의 실시예의 디스플레이 장치(300)는 투과형 컬러필터(200)의 광결정 유닛(270,280,290)과 박막 트랜지스터(352)가 같은 기판에 형성된 구조를 가지며, 따라서, 투과형 컬러필터(200)와 TFT-어레이층(350)을 동일한 공정 단계에서 제조할 수 있는 형태이다. 이와 같은 구조는, 투과형 컬러 필터가 상부 기판에 마련되고 TFT 어레이가 하부 기판에 마련되는 것과 비교할 때, 다양한 제조상의 이점이 있다. 예를 들어, 컬러필터와 TFT 어레이를 따로 제작하여 접합할 때 화소 단위로 줄을 맞추어 접합하여야 하고 이 과정에서 얼라인 에러(alignment error)가 발생할 수 있는데, 본 실시예의 경우 동일한 기판 위에 컬러 필터와 TFT 어레이가 구비되므로 이러한 오차를 줄일 수 있다. The display device 300 of the embodiment of the present invention has a structure in which the photonic crystal units 270, 280 and 290 of the transmission type color filter 200 and the thin film transistor 352 are formed on the same substrate, and thus the transmissive color filter 200 and the TFT- Layer 350 can be fabricated in the same process step. Such a structure has various manufacturing advantages as compared with the case where the transmissive color filter is provided on the upper substrate and the TFT array is provided on the lower substrate. For example, when a color filter and a TFT array are fabricated separately, the color filter and the TFT array must be connected in line by pixel, and an alignment error may occur. In this embodiment, Since the TFT array is provided, this error can be reduced.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 컬러 필터(500)의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다. 도면을 참조하면, 반투과형 컬러 필터(500)는 투명 기판(530), 투명 기판(530) 위에 형성된 배리어층(550), 배리어층(550) 위에 형성된 광결정 유닛(560)을 포함한다. 도면에서는 하나의 화소 영역에 대응하는 광결정 유닛(560)을 도시하고 있지만, 예를 들어, 적색광, 녹색광, 청색광에 대응하는 복수의 광결정 유닛이 반복 배치된 구조를 갖는다. 7 is a perspective view showing a schematic structure of a transflective color filter 500 according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, a transflective color filter 500 includes a transparent substrate 530, a barrier layer 550 formed on a transparent substrate 530, and a photonic crystal unit 560 formed on the barrier layer 550. Although the photonic crystal unit 560 corresponding to one pixel region is illustrated in the drawing, for example, the photonic crystal unit 560 has a structure in which a plurality of photonic crystal units corresponding to red light, green light, and blue light are repeatedly arranged.

광결정 유닛(560)은 상대적으로 고굴절률을 가지는 제1물질(562)과 상대적으로 저굴절률을 갖는 제2물질(566)이 주기적으로 배열된 구조로 되어 있다. 광결정 유닛(56-)은 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)을 포함하며, 반사 영역(RA)에는, 제1물질(562)이 복수의 섬 형상의 패턴을 이루고, 투과 영역(564)에서는 제1물질(562)이 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 이루고 있다. 즉, 제1물질(562)과 제2물 질(566)이 주기적으로 배열된 구조는 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)에서 역상을 이루고 있으며, 이에 따라, 반사 영역(RA)에서는 입사된 광 중 소정 파장의 광을 반사시키고, 투과 영역(TA)에서는 입사된 광 중 소정 파장의 광(Lc)을 투과시킨다.The photonic crystal unit 560 has a structure in which a first material 562 having a relatively high refractive index and a second material 566 having a relatively low refractive index are periodically arranged. The photonic crystal unit 56- includes a reflective region RA and a transmissive region TA in which a first material 562 forms a plurality of island patterns and a transmissive region 564, The first material 562 has a lattice pattern in which a plurality of holes are formed. That is, the structure in which the first material 562 and the second material 566 are periodically arranged has a reversed phase in the reflective region RA and the transmissive region TA, And transmits the light Lc of a predetermined wavelength among the incident light in the transmission region TA.

제1물질(562) 위에 광 컷오프층(564)이 형성될 수 있으며, 광 컷오프층(564)은 컷-오프(cut off) 특성을 개선하는 역할을 한다. 또한, 제2물질(566)은 복수의 섬 형상의 패턴 및 상기 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 지지하는 서포팅층을 이룰 수 있으며, 즉, 도시된 바와 같이, 복수의 섬 형상의 패턴들 사이 및 복수의 홀을 채우고 제1물질(562) 전체를 덮는 형태로 마련될 수 있다. An optical cutoff layer 564 may be formed on the first material 562 and the optical cutoff layer 564 may serve to improve cutoff characteristics. Also, the second material 566 may be a supporting layer that supports a plurality of island-shaped patterns and a grid pattern in which the plurality of holes are formed, i.e., between the plurality of island- The first material 562 may be filled with a plurality of holes to cover the entire first material 562.

제1물질(562), 제2물질(566), 배리어층(530), 광 컷오프층(564)의 재질로는 도 1의 설명에서 예시된 재질들이 채용될 수 있다. The materials exemplified in the description of FIG. 1 may be employed as the material of the first material 562, the second material 566, the barrier layer 530, and the optical cutoff layer 564.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이며, 각각 온 및 오프에 대응하는 광경로를 보인다.8A and 8B show a schematic structure of a transflective display device according to an embodiment of the present invention, and show optical paths corresponding to ON and OFF, respectively.

도면들을 참조하면, 반투과형 디스플레이 장치(600)는 광을 제공하는 백라이트 유닛(310), 반투과형 컬러 필터(500), 액정층(660)을 포함한다. 반투과형 컬러 필터(600)는 도 7에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.Referring to the drawings, a transflective display device 600 includes a backlight unit 310 for providing light, a transflective color filter 500, and a liquid crystal layer 660. Since the transflective color filter 600 is substantially the same as that described with reference to FIG. 7, a detailed description thereof will be omitted.

액정층(660)은 반투과형 컬러필터(500)와 투명 기판(670) 사이에 마련되며, 당업자에게 잘 알려진 다양한 종류의 액정이 액정층(660)에 채용될 수 있다. 액정층(660)은 반사 영역(RA)에 대응하는 영역과 투과 영역(TA)에 대응하는 영역이 동일한 두께를 가지며, 배향이 다르게 형성될 수 있는데, 예를 들어, 반사 영역(RA) 에 대응하는 영역은 λ/4의 위상차를 갖도록 형성되고 투과 영역(TA)에 대응하는 영역은 λ/2의 위상차를 갖도록 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 반사 영역(RA)에 대응하는 영역의 두께가 투과 영역(TA)에 대응하는 두께의 반이 되며 동일한 배향을 갖도록 형성될 수도 있다. A liquid crystal layer 660 is provided between the transflective color filter 500 and the transparent substrate 670 and various types of liquid crystals well known to those skilled in the art can be employed in the liquid crystal layer 660. [ The liquid crystal layer 660 has a thickness corresponding to the reflective region RA and a region corresponding to the transmissive region TA and may have a different orientation. For example, the liquid crystal layer 660 corresponds to the reflective region RA Is formed to have a phase difference of? / 4 and the region corresponding to the transmission region TA can be formed to have a phase difference of? / 2. However, this is merely an example, and the thickness of the region corresponding to the reflection region RA is half of the thickness corresponding to the transmission region TA and may be formed to have the same orientation.

두 투명기판(530,670)의 외면에는 각각 제1 및 제2 1/4파장판(620,680), 제1 및 제2편광판(610,690)이 마련된다. 제1 및 제2편광판(610,690)은 서로 수직인 편광축을 가지며, 제1편광(⊙), 제2편광(↔)으로 표시하였다. 제1 및 제2 1/4파장판(620,680), 제1 및 제2편광판(610,690)의 상술한 액정층(660)의 종류, 두께, 배향의 변화에 따라 일부 구성이 변하거나 생략될 수 있다. 기타, 반투과형 디스플레이 장치(600)는 개개의 화소에 대응하여 액정층(660)을 구동하는 박막 트랜지스터, 화소전극 및 공통 전극등을 더 구비한다. First and second 1/4 wave plates 620 and 680 and first and second polarizers 610 and 690 are provided on the outer surfaces of the two transparent substrates 530 and 670, respectively. The first and second polarizing plates 610 and 690 have polarization axes perpendicular to each other and are represented by a first polarized light (⊙) and a second polarized light (↔). Some configurations may be changed or omitted depending on the type, thickness, and orientation of the liquid crystal layer 660 of the first and second 1/4 wave plates 620 and 680 and the first and second polarizing plates 610 and 690 . The transflective display device 600 further includes a thin film transistor, a pixel electrode, a common electrode, and the like for driving the liquid crystal layer 660 corresponding to each pixel.

본 발명의 반투과형 디스플레이 장치(600)는 주변광(La) 및/또는 백라이트 광(Lb)을 이용하여 화상을 형성하며, 이를 광경로의 설명과 함께 살펴보면 다음과 같다.The transflective display device 600 of the present invention forms an image using the ambient light La and / or the backlight Lb, and will be described with reference to the description of the optical path.

도 8a는 액정층(660)에 전기장이 인가되지 않은 상태로 초기 배향 상태를 보인다. 백라이트 유닛(310)에서 입사된 광(Lb)은 제1편광판(610)을 지난 후 제1편광(⊙)을 갖게 되고 제1 1/4파장판(620)을 지난 후 좌원 편광을 갖게 된다. 다음, 반투과형 컬러 필터(600)의 투과 영역(TA)을 지나며 해당하는 컬러를 갖게 된다. 다음, 액정층(660)을 지나며 λ/2의 위상차에 의해 우원 편광의 광이 되고 다음, 제2 1/4파장판(680)을 지나며 제2편광(↔)의 광이 되어 제2편광판(690)을 투과한 다. 디스플레이 장치(600)의 전면에서 입사하는 주변광(La)은 제2편광판(690)을 지난 후 제2편광(↔) 상태가 되고 제2 1/4파장판(680)을 지난 후 좌원 편광 상태가 된다. 다음, 액정층(660)을 통과한 후, λ/4의 위상차에 의해 제1편광(⊙) 상태가 된다. 다음, 반투과형 컬러필터(600)의 반사 영역(RA)에서 해당 컬러의 광만이 반사된다. 다음, 액정층(660)을 다시 통과하며 우원편광 상태가 되고 다음 제2 1/4파장판(680)을 지난 후 제2편광(↔) 상태가 되어 제2편광판(690)을 투과하게 된다.8A shows an initial alignment state in which no electric field is applied to the liquid crystal layer 660. FIG. The light Lb incident on the backlight unit 310 has the first polarization after passing through the first polarizer 610 and the left circularly polarized light after passing through the first quarter wave plate 620. Then, the light passes through the transmissive area TA of the transflective color filter 600 and has a corresponding color. Next, the light passes through the liquid crystal layer 660 and becomes a right circularly polarized light due to a phase difference of? / 2, then passes through a second 1/4 wave plate 680, becomes a second polarized light (?), 690). The ambient light La incident on the front surface of the display device 600 enters the second polarized light state after passing through the second polarizer plate 690 and passes through the second 1/4 wave plate 680, . Then, after passing through the liquid crystal layer 660, the first polarized light (⊙) state is obtained by a phase difference of? / 4. Next, only the light of the corresponding color is reflected in the reflection area RA of the transflective color filter 600. The liquid crystal layer 660 passes through the liquid crystal layer 660 again and becomes a right circularly polarized light state. After passing through the second 1/4 wave plate 680, the second polarized light (↔) enters the second polarizer plate 690.

도 8b는 액정층(660)에 전기장이 인가된 상태로 액정이 전기장의 방향을 따라 배열된 상태를 보인다. 백라이트 유닛(310)에서 입사된 백라이트 광(Lb)은 제1편광판(610)을 지난 후 제1편광(⊙)이 되고 제1 1/4파장판(620)을 지난 후 좌원 편광이 된다. 다음, 반투과형 컬러 필터(600)의 투과 영역(TA)을 지나며 해당하는 컬러를 갖게 된다. 다음, 액정층(660)을 통과하는 동안 광의 편광 상태는 변하지 않으며, 다음, 제2 1/4파장판(680)을 지난 후 제1편광(⊙)이 되어 제2편광판(690)을 투과하지 못한다. 디스플레이 장치(600)의 전면에서 입사하는 주변광(La)은 제2편광판(690)을 통과한 후 제2편광(↔) 상태가 되고 제2 1/4파장판(680)을 통과한 후 좌원 편광 상태가 된다. 다음, 액정층(660)을 통과하며 편광상태가 변하지 않으며 반투과형 컬러 필터(600)의 반사 영역(RA)에서 반사되며 해당 컬러를 갖게 된다. 다음, 액정층(660)을 통과하는 동안에도 좌원 편광을 유지하며, 제2 1/4파장판(680)에 의해 제1편광(⊙)이 되어 제2편광판(690)을 투과하지 못한다. 8B shows a state in which liquid crystals are arranged along the direction of the electric field in an electric field applied to the liquid crystal layer 660. [ The backlight Lb incident on the backlight unit 310 becomes the first polarized light ⊙ after passing through the first polarizing plate 610 and becomes the left circularly polarized light after passing through the first ¼ wave plate 620. Then, the light passes through the transmissive area TA of the transflective color filter 600 and has a corresponding color. Next, the polarized state of the light does not change while passing through the liquid crystal layer 660, and then the first polarized light (⊙) passes through the second 1/4 wave plate 680 and is not transmitted through the second polarizing plate 690 can not do it. The ambient light La incident on the front surface of the display device 600 passes through the second polarizing plate 690 and enters the second polarized light state and passes through the second 1/4 wave plate 680, Polarized state. Then, the light passes through the liquid crystal layer 660, is not changed in polarization state, is reflected in the reflection area RA of the transflective color filter 600, and has the corresponding color. Next, the left circularly polarized light is maintained while passing through the liquid crystal layer 660, and the second polarizing plate 690 can not transmit the first polarized light (⊙) by the second 1/4 wave plate 680.

이상, 하나의 컬러 화소에 대해서만 온/오프를 설명하였지만, 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 디스플레이 장치(600)는 복수의 컬러 화소를 포함하며, 이들 의 조합으로 화상이 형성된다. 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 디스플레이 장치(600)는 주변광(La)과 백라이트 광(Lb)을 함께 이용하여 화상을 형성하므로 시인성이 좋고 전력소모가 적다.Although the on / off operation has been described for only one color pixel, the transflective display device 600 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of color pixels, and an image is formed by a combination of the color pixels. The transflective type display device 600 according to the embodiment of the present invention forms an image by using the ambient light La and the backlight Lb together so that the visibility is good and the power consumption is low.

이러한 본원 발명인 광학필터, 투과형 컬러 필터, 반투과형 컬러 필터 및 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The optical filter, the transmissive color filter, the transflective color filter, and the display device of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for the sake of understanding, but they are merely illustrative and those skilled in the art It will be understood that various modifications and equivalent embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 광학필터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.1 is a perspective view showing a schematic structure of an optical filter according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 광학필터에 대한 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the optical filter of Fig.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 투과형 컬러 필터의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a transmission type color filter according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 투과형 컬러 필터의 복수의 광결정 유닛의 배치 구조에 대한 다양한 실시예들을 보인다.4A to 4C show various embodiments of the arrangement structure of a plurality of photonic crystal units of the transmissive color filter of Fig.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a display device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a display device according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 컬러 필터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.7 is a perspective view showing a schematic structure of a transflective color filter according to an embodiment of the present invention.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 의한 반투과형 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이며, 각각 온 및 오프에 대응하는 광경로를 보인다.8A and 8B show a schematic structure of a transflective display device according to an embodiment of the present invention, and show optical paths corresponding to ON and OFF, respectively.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100...광학필터 130,230,340,430,530,460...투명기판 100 ... optical filter 130,230,340,430,530,460 ... transparent substrate

150,350,550...배리어층 160,270,280,290...광결정 유닛 150, 350, 550 ... barrier layer 160,270,280, 290 ... photonic crystal unit

162,272,282,292...제1물질 164,274,284,294,464...광 컷오프층 162,272, 282, 292 ... first material 164,274,284,294,464 ... optical cut-off layer

166,276,286,296...제2물질 200...투과형 컬러 필터 166, 276, 286, 296 ... second material 200 ... transmissive color filter

260...블랙매트릭스 500...반투과형 컬러 필터260 ... Black Matrix 500 ... Transflective color filter

300,400,600...디스플레이 장치 350...TFT-어레이층 300, 400, 600 ... display device 350 ... TFT-array layer

352...박막 트랜지스터 354...화소 전극 352 ... thin film transistor 354 ... pixel electrode

362, 364...배향층 360,660...액정층 362, 364 ... orientation layer 360, 660 ... liquid crystal layer

370...투명 전극 330,390,610,690...편광판 370 ... Transparent electrode 330,390,610,690 ... Polarizer

620,680...1/4 파장판 620,680 ... 1/4 wavelength plate

Claims (27)

투명 기판;A transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 형성된 배리어 층;A barrier layer formed on the transparent substrate; 상기 배리어 층 위에 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 제1물질과 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질은 상기 제2물질보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 제1물질 위에 광 컷오프층이 형성된 구조의 광결정층;을 포함하는 광학필터. Wherein the first material and the second material are periodically arranged so as to transmit light in a wavelength band corresponding to a photonic band gap, the first material having a larger refractive index than the second material, And a photonic crystal layer having a structure in which an optical cut-off layer is formed on the first material. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하는 광학필터.Wherein the first material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 실수부 성분의 차가 2이상인 광학필터.And the difference between the real part component of the refractive index of the first material and that of the second material is 2 or more. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 허수부 성분은 가시광 파장 대역에서 0.1 이하인 광학필터.Wherein an imaginary component of a refractive index of the first material and the second material is 0.1 or less in a visible light wavelength band. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1물질은 단결정 Si, Poly Si, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나인 광학필터.Wherein the first material is any one of single crystal Si, Poly Si, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, and ZnGeP2. 제1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제2물질은 Air, PC, PS, PMMA, Si3N4, SiO2 중 어느 하나인 광학필터.Wherein the second material is any one of Air, PC, PS, PMMA, Si 3 N 4 and SiO 2 . 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광 컷오프층은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)으로 이루어진 광학필터.Wherein the optical cut-off layer comprises a silicon oxide film (SiO2) or a silicon nitride film (Si3N4). 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,8. The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하고,Wherein the first material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed, 상기 제2물질은 상기 격자 패턴을 지지하도록 상기 복수의 홀을 채우는 서포팅 층을 형성하는 광학필터.Wherein the second material forms a supporting layer to fill the plurality of holes to support the grid pattern. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 배리어층은 상기 제2물질과 같은 재질로 이루어지는 광학필터.Wherein the barrier layer is made of the same material as the second material. 투명 기판;A transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 형성되고 복수의 화소 영역을 구비하는 배리어 층;A barrier layer formed on the transparent substrate and having a plurality of pixel regions; 상기 복수의 화소 영역에 형성된 것으로, 포토닉 밴드갭에 해당하는 파장 대역의 광을 투과시키도록 제1물질과 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질은 상기 제2물질보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 제1물질 위에 광 컷오프층이 형성된 구조의 복수의 광결정 유닛;을 포함하는 투과형 컬러 필터.Wherein the first material and the second material are periodically arranged in the plurality of pixel regions so as to transmit light in a wavelength band corresponding to a photonic band gap and the first material has a refractive index larger than that of the second material And a plurality of photonic crystal units having a structure in which an optical cut-off layer is formed on the first material. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 복수의 광결정 유닛은,The plurality of photonic crystal units may include: 적색광을 반사시키는 복수의 적색 광결정 유닛;A plurality of red photonic crystal units for reflecting red light; 녹색광을 반사시키는 복수의 녹색 광결정 유닛;A plurality of green photonic crystal units for reflecting green light; 청색광을 반사시키는 복수의 청색 광결정 유닛;을 포함하는 투과형 컬러 필터. And a plurality of blue photonic crystal units for reflecting blue light. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11, 상기 복수의 적색 광결정 유닛, 녹색 광결정 유닛 및 청색 광결정 유닛이 스트라이프형, 모자이크형 또는 델타형으로 배열되어 이루어진 투과형 컬러 필터.Wherein the plurality of red photonic crystal units, the green photonic crystal units, and the blue photonic crystal units are arranged in stripe, mosaic or delta. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하는 투과형 컬 러필터.Wherein the first material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed. 투과형 컬러 필터.Transmissive color filter. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 실수부 성분의 차가 2이상인 투과형 컬러 필터.Wherein a difference between a real part component of the refractive index of the first material and that of the second material is 2 or more. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 제1물질과 상기 제2물질의 굴절률의 허수부 성분은 가시광 파장 대역에서 0.1 이하인 투과형 컬러 필터.Wherein the imaginary component of the refractive index of the first material and the second material is 0.1 or less in the visible light wavelength band. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 제1물질은 단결정 Si, Poly Si, AlSb, AlAs, AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP2 중 어느 하나인 투과형 컬러 필터.The first material is a single crystal Si, Poly Si, AlSb, AlAs , AlGaAs, AlGaInP, BP, ZnGeP 2 any one of a transmission type color filter. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10, 상기 제2물질은 Air, PC, PS, PMMA, Si3N4, SiO2 중 어느 하나로 이루어진 투과형 컬러 필터.Wherein the second material is one of Air, PC, PS, PMMA, Si 3 N 4 and SiO 2 . 제10항에 있어서,11. The method of claim 10, 상기 광 컷오프층은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)으로 이루어진 투과형 컬러 필터.Wherein the optical cut-off layer is made of a silicon oxide film (SiO2) or a silicon nitride film (Si3N4). 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,19. The method according to any one of claims 10 to 18, 상기 제1물질은 복수의 홀(hole)이 형성된 격자 패턴을 형성하고,Wherein the first material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed, 상기 제2물질은 상기 격자 패턴을 지지하도록 상기 복수의 홀을 채우는 서포팅 층을 형성하는 투과형 컬러 필터.Wherein the second material forms a supporting layer to fill the plurality of holes to support the grid pattern. 제19항에 있어서,20. The method of claim 19, 상기 배리어층은 상기 제2물질과 같은 재질로 이루어지는 투과형 컬러 필터.Wherein the barrier layer is made of the same material as the second material. 투명 기판;A transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 형성되고 복수의 화소 영역을 구비하는 배리어층;A barrier layer formed on the transparent substrate and having a plurality of pixel regions; 상기 배리어층 위에 상기 복수의 화소 영역마다 마련된 것으로, A barrier layer provided on each of the plurality of pixel regions, 제1물질과 제2물질이 주기적으로 배열되고, 상기 제1물질은 상기 제2물질보다 큰 굴절률을 가지며, 상기 제1물질이 서로 이격 배치된 복수의 섬 형상의 패턴을 이루는 반사 영역과 상기 제1물질이 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 이루는 투과영역을 구비하는 광결정 유닛;을 포함하는 반투과형 컬러 필터.The first material and the second material are periodically arranged, the first material has a refractive index larger than that of the second material, and the first material has a reflection area forming a plurality of island patterns spaced apart from each other, 1. A semi-transmissive color filter comprising a photonic crystal unit having a transmissive region in which a material forms a lattice pattern in which a plurality of holes are formed. 제21항에 있어서,22. The method of claim 21, 상기 제1물질 위에 광 컷오프층이 형성된 반투과형 컬러 필터.Wherein a light cut-off layer is formed on the first material. 제21항 또는 제22항에 있어서,23. The method of claim 21 or 22, 상기 제2물질은,Wherein the second material comprises, 상기 복수의 섬 형상의 패턴 및 상기 복수의 홀이 형성된 격자 패턴을 지지하는 서포팅층을 이루는 반투과형 컬러 필터. And a support layer for supporting the plurality of island patterns and the grid pattern formed with the plurality of holes. 입사광에 대한 투과율이 전기적으로 제어되는 액정층;A liquid crystal layer in which transmittance to incident light is electrically controlled; 제19항의 투과형 컬러 필터;A transmissive color filter according to claim 19; 상기 액정층을 화상 정보에 따라 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 구비하는 TFT-어레이층;을 포함하는 디스플레이 장치.And a TFT-array layer having a plurality of thin film transistors for driving the liquid crystal layer in accordance with image information. 제24항에 있어서,25. The method of claim 24, 상기 복수의 박막 트랜지스터 각각은 화소 영역마다 상기 복수의 광결정 유닛 각각에 인접하여 마련되고,Wherein each of the plurality of thin film transistors is provided adjacent to each of the plurality of photonic crystal units for each pixel region, 상기 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 광결정 유닛이 동일한 기판 상에 마련되는 디스플레이 장치.Wherein the plurality of thin film transistors and the plurality of photonic crystal units are provided on the same substrate. 입사광에 대한 투과율이 전기적으로 제어되는 액정층;A liquid crystal layer in which transmittance to incident light is electrically controlled; 제23항의 반투과형 컬러 필터;24. A semi-transmissive color filter according to claim 23; 상기 액정층을 화상 정보에 따라 구동하는 복수의 박막 트랜지스터를 구비하는 TFT-어레이층;을 포함하는 반투과형 디스플레이 장치.And a TFT-array layer including a plurality of thin film transistors for driving the liquid crystal layer in accordance with image information. 제26항에 있어서,27. The method of claim 26, 상기 복수의 박막 트랜지스터 각각은 화소 영역마다 상기 복수의 광결정 유닛 각각에 인접하여 마련되고,Wherein each of the plurality of thin film transistors is provided adjacent to each of the plurality of photonic crystal units for each pixel region, 상기 복수의 박막 트랜지스터와 복수의 광결정 유닛이 동일한 기판 상에 마련되는 반투과형 디스플레이 장치.Wherein the plurality of thin film transistors and the plurality of photonic crystal units are provided on the same substrate.
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