KR101781554B1 - Reflective color filter and apparatus and method for color display employing the same - Google Patents
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Abstract
반사형 칼라 필터, 이를 적용한 반사형 칼라 표시장치 및 그 표시 방법이 개시된다. 개시된 반사형 칼라 필터는, 외광으로부터 선택 파장대역의 광을 반사하며, 자극에 의해 광을 반사하는 주파수 대역폭에 해당하는 광밴드갭이 조절되는 가변 광결정을 포함하는 제1 및 제2광결정영역을 구비한다. 제어부는, 제1 및 제2광결정영역에 각각 독립적으로 자극을 주어 제1 및 제2광결정영역의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절함에 의해 제1 및 제2광결정영역에서 반사되는 선택 파장대역의 조합에 의해 원하는 색이 표현되도록 한다.A reflection type color filter, a reflection type color display device using the same, and a display method thereof are disclosed. The disclosed reflection type color filter has first and second photonic crystal regions including a variable photonic crystal which reflects light of a selected wavelength band from external light and whose optical band gap corresponding to a frequency bandwidth reflecting the light by the stimulus is controlled do. The control unit controls the optical bandgap of the variable photonic crystal in the first and second photonic crystal regions by independently imparting a stimulus to the first and second photonic crystal regions, thereby controlling the combination of the selective wavelength bands reflected in the first and second photonic crystal regions So that a desired color can be expressed by the color.
Description
반사형 칼라 필터, 이를 적용한 반사형 칼라 표시장치 및 그 표시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가변 광결정을 이용한 반사형 칼라 필터, 이를 적용한 반사형 표시장치 및 그 표시 방법이 개시된다.And more particularly, to a reflection type color filter using a variable photonic crystal, a reflection type display device using the same, and a display method thereof.
통상적인 칼라 표시장치는 고정된 3색의 칼라 필터를 면적 분할해서 거기에 광을 투과 또는 반사시키는 식으로 칼라를 표시한다.A conventional color display device displays a color by dividing a fixed three-color filter into areas and transmitting or reflecting light thereon.
이러한 통상적인 칼라 표시장치에서는, 원하는 색만 통과하고 나머지는 흡수시키는 원리의 흡수형 칼라 필터를 통과하면서 생기는 빛의 손실이 크다. 또한 그 흡수형 칼라 필터를 면적 분할해서 사용하므로 원색 또는 그에 가까운 색을 표시할 경우 나머지 색 영역을 통과하는 빛은 완전히 차단되어 그에 따른 색 손실이 크다.In such a conventional color display device, there is a large loss of light caused by passing through the absorption type color filter of the principle that only the desired color is passed and the rest is absorbed. In addition, since the absorption type color filter is used in an area-divided manner, when a primary color or a color close thereto is displayed, the light passing through the remaining color region is completely blocked, resulting in a large color loss.
흡수형 칼라 필터를 반사형 칼라 표시장치에 사용할 경우 반사식의 특성상 칼라 필터에서 잃는 손실율은 제곱이 되어 밝은 색을 더욱 나타내기가 어렵다.When the absorption type color filter is used in a reflection type color display device, the loss ratio lost in the color filter is squared due to the nature of the reflection type, and it is difficult to further display the bright color.
따라서 이에 대한 대안으로서 광밴드갭에 해당하는 색을 완전 반사하고 나머지는 투과시키는 성질을 갖는 광결정을 활용한 칼라 필터에 대한 연구가 이루어지고 있다. 광결정으로 표현되는 칼라 원색은 기존의 칼라 필터로는 표현할 수 없는 샤이니(shiny)하고 브릴리언트(brilliant)한 색을 자랑한다. 하지만 광결정 칼라 필터를 사용함으로써 흡수형 칼라 필터에서 반사형 표시장치의 광손실이 제곱이 되는 문제는 해결할 수 있지만 여전히 인간이 인지할 수 있는 색좌표 상의 모든 색영역을 표시하기 위해서는 3원색 표시 원리를 사용해야 하므로 칼라 필터를 면적 분할해서 사용함에 따른 색 손실 문제는 여전히 해결되지 않은 채로 남는다.As an alternative to this, a color filter utilizing a photonic crystal having a property of completely reflecting the color corresponding to the photonic bandgap and transmitting the rest is being studied. The color primary color represented by the photonic crystal boasts a shiny and brilliant color that can not be expressed by conventional color filters. However, by using a photonic crystal color filter, it is possible to solve the problem that the light loss of the reflection type display device in the absorption type color filter becomes a square. However, in order to display all the color areas on a color coordinate system that can be perceived by human beings, Therefore, the problem of color loss due to use of the color filter in an area division remains unresolved.
면적 분할에 따른 색손실을 줄일 수 있도록 개선된 가변 광결정을 이용한 반사형 칼라 필터, 이를 적용한 반사형 표시장치 및 그 표시 방법을 제공한다.A reflection type color filter using an improved variable photonic crystal to reduce color loss due to area division, a reflection type display device using the same, and a display method thereof are provided.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터는, 외광으로부터 선택 파장대역의 광을 반사하며, 자극에 의해 광을 반사하는 주파수 대역폭에 해당하는 광밴드갭이 조절되는 가변 광결정을 포함하는 제1 및 제2광결정영역과; 상기 제1 및 제2광결정영역에 각각 독립적으로 자극을 주어 상기 제1 및 제2광결정영역의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절함에 의해 제1 및 제2광결정영역에서 반사되는 선택 파장대역의 조합에 의해 원하는 색이 표현되도록 하는 제어부;를 포함한다.A reflection type color filter according to an exemplary embodiment of the present invention includes a variable optical crystal that includes a variable photonic crystal that reflects light of a selected wavelength band from external light and adjusts a photonic band gap corresponding to a frequency bandwidth that reflects light by stimulation, A second photonic crystal region; The first photonic crystal region and the second photonic crystal region are provided with a stimulus independently to adjust the photonic bandgap of the variable photonic crystal in the first and second photonic crystal regions to produce a combination of selective wavelength bands reflected in the first and second photonic crystal regions And a control unit for causing the display unit to display a desired color.
상기 제1 및 제2광결정영역 하부에 흡수판;을 더 구비할 수 있다.And an absorption plate under the first and second photonic crystal regions.
상기 제1 및 제2광결정영역 각각은, 전기적 또는 기계적 변환에 의해 모양, 부피 및 유효 굴절율 중 적어도 어느 하나가 변화하여 광밴드갭 중심 주파수가 변화하는 가변 광결정을 포함할 수 있다.Each of the first and second photonic crystal regions may include a variable photonic crystal in which at least one of shape, volume, and effective refractive index is changed by electrical or mechanical conversion to change the center frequency of the photonic band gap.
상기 제1 및 제2광결정영역은 수평 방향으로 나란히 배열될 수 있다.The first and second photonic crystal regions may be arranged in a horizontal direction.
표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제1 및 제2광결정영역이 형성되어, 상기 제1 및 제2광결정영역 쌍의 2차원 배열을 가지는 광결정 패널을 구비할 수 있다.And a photonic crystal panel having the first and second photonic crystal regions formed in regions corresponding to one pixel of the display device and having a two-dimensional array of the first and second photonic crystal region pairs.
상기 제1 및 제2광결정영역은 중첩 구조를 이룰 수 있다.The first and second photonic crystal regions may have an overlapping structure.
표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제1광결정영역을 가지는 제1광결정 패널 및 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제2광결정영역을 가지는 제2광결정 패널을 포함하여, 제1 및 제2광결정 패널이 중첩 구조를 이루도록 마련될 수 있다.A first photonic crystal panel having the first photonic crystal region and a second photonic crystal panel having the second photonic crystal region for each region corresponding to one pixel of the display device for each region corresponding to one pixel of the display device, And the second photonic crystal panel may be provided so as to form an overlapping structure.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 표시장치는, 외광으로부터 선택 파장대역의 광을 반사하며, 자극에 의해 광을 반사하는 주파수 대역폭에 해당하는 광밴드갭이 조절되는 가변 광결정을 포함하는 제1 및 제2광결정영역과, 상기 제1 및 제2광결정영역에 각각 독립적으로 자극을 주어 상기 제1 및 제2광결정영역의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절함에 의해 제1 및 제2광결정영역에서 반사되는 선택 파장대역의 조합에 의해 원하는 색이 표현되도록 하는 제어부를 포함하며, 한 픽셀에 대응되는 상기 제1 및 제2광결정영역을 포함하는 영역의 2차원 배열을 가지는 반사형 칼라 필터와; 광의 투과율을 가변적으로 변화시켜, 상기 제1 및 제2광결정영역에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하는 셔터;를 포함할 수 있다.A reflection type color display device according to an embodiment of the present invention includes a variable optical crystal that includes a variable photonic crystal that reflects light of a selected wavelength band from external light and that adjusts a photonic band gap corresponding to a frequency bandwidth that reflects light by stimulation, And a second photonic crystal region, wherein the first photonic crystal region and the second photonic crystal region are independently stimulated to adjust the optical bandgap of the variable photonic crystal in the first and second photonic crystal regions, A reflection type color filter having a two-dimensional array of regions including the first and second photonic crystal regions corresponding to one pixel, and a control unit for causing a desired color to be expressed by a combination of the selected wavelength bands. And a shutter that variably changes the transmittance of light and variably adjusts the amount of light incident on the first and second photonic crystal regions.
상기 제1 및 제2광결정영역은 수평 방향으로 나란히 배열되며, 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제1 및 제2광결정영역이 형성되어, 상기 제1 및 제2광결정영역 쌍의 2차원 배열을 가질 수 있다.Wherein the first and second photonic crystal regions are arranged in a horizontal direction and the first and second photonic crystal regions are formed for each region corresponding to one pixel to have a two-dimensional array of the first and second photonic crystal region pairs .
상기 광결정 패널은, 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제1광결정영역을 가지는 제1광결정 패널 및 한 픽셀에 대응하는 영역마다 상기 제2광결정영역을 가지는 제2광결정 패널을 포함하여, 제1 및 제2광결정 패널이 중첩 구조를 이루도록 마련되며, 상기 셔터는 외광이 입사되는 측에 위치하는 제1셔터와, 상기 제1 및 제2광결정 패널 사이에 위치하는 제2셔터;를 포함하여, 상기 제1 및 제2광결정 패널과 중첩 구조를 이루도록 되어 있다.Wherein the photonic crystal panel includes a first photonic crystal panel having the first photonic crystal region and a second photonic crystal panel having the second photonic crystal region for each region corresponding to one pixel for each region corresponding to one pixel, And a second shutter positioned between the first and second photonic crystal panels, wherein the first shutter and the second shutter are disposed such that the two photonic crystal panels form an overlapping structure, And the second photonic crystal panel.
상기 반사형 칼라 필터는, 상기 제1 및 제2광결정영역의 하부에 흡수판;을 더 구비할 수 있다.The reflection type color filter may further include an absorption plate under the first and second photonic crystal regions.
상기 제1 및 제2광결정영역 각각은, 전기적 또는 기계적 변환에 의해 모양, 부피 및 유효 굴절율 중 적어도 어느 하나가 변화하여 광밴드갭 중심 주파수가 변화하는 가변 광결정을 포함할 수 있다.Each of the first and second photonic crystal regions may include a variable photonic crystal in which at least one of shape, volume, and effective refractive index is changed by electrical or mechanical conversion to change the center frequency of the photonic band gap.
본 발명의 실시예에 따른 칼라 화상 표시 방법은 상기한 반사형 칼라 표시장치를 이용하여 칼라 화상을 표시하기 위하여, 상기 반사형 칼라 필터의 제1 및 제2광결정영역에 각각 독립적으로 자극을 주어 상기 제1 및 제2광결정영역의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절하는 단계와; 셔터를 구동하여, 상기 제1 및 제2광결정영역에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하여, 원하는 색의 화상을 원하는 밝기로 표시하는 단계;를 포함한다.In order to display a color image using the reflective color display device according to an embodiment of the present invention, the first and second photonic crystal regions of the reflective color filter are provided with stimuli independently of each other, Adjusting a photonic bandgap of the variable photonic crystal of the first and second photonic crystal regions; And driving the shutter to variably adjust the amount of light incident on the first and second photonic crystal regions to display a desired color image at a desired brightness.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터, 이를 적용한 반사형 표시장치 및 그 표시 방법에 따르면, 기존의 3색 분할 방식에 비해, 원색의 밝기를 적어도 2배 향상시킬 수 있으며, 합성색의 밝기 또한 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 색가변 가능한 칼라 필터를 중첩해서 사용함으로써 백색의 밝기 또한 크게 향상시킬 수 있다.According to the reflective color filter, the reflective display device and the display method using the reflective color filter according to the embodiment of the present invention, the brightness of the primary color can be improved at least twice as compared with the conventional three color partitioning method, It can also be greatly improved. In addition, by using color filters capable of changing colors, the brightness of white can be greatly improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치의 구조를 개략적으로 보여준다.
도 2는 색좌표를 개략적으로 보인 것으로, 백색을 나타내는 가능한 색좌표 조합의 예를 보여준다.
도 3은 색좌표 모델을 일반성을 잃지 않고 반원형 모델로 단순화시켜 보여준다.
도 4는 최대 밝기로 나타낼 수 있는 색영역과 그렇지 않은 영역의 색 표시 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중첩식 구조의 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치를 개략적으로 보여준다.
도 6은 한 픽셀 면적을 3개로 분할하여 3원색 칼라 필터로 색을 표시하는 기존 구조를 보여준다.
도 7은 도 1의 실시예에 대응되게, 면적 분할 방식 가변 픽셀의 색 표시가 이루어질 수 있는 한 픽셀 면적을 2개로 분할한 구조를 보여준다.
도 8은 도 5의 실시예에 대응되게, 중첩 방식 가변 픽셀의 색 표시가 이루어질 수 있는 두 가변 픽셀이 중첩된 구조를 보여준다.
도 9는 도 6 내지 도 8의 색 표시 방식에 따른 칼라 표시 장치의 밝기 특성을 개략적으로 요약하여 보인 그래프이다.FIG. 1 schematically shows the structure of a reflection type color filter according to an embodiment of the present invention and a reflection type color display device using the same.
Fig. 2 schematically shows a color coordinate system. Fig. 2 shows an example of possible combinations of color coordinates indicating white color.
Fig. 3 shows a simplified color coordinate model as a semicircular model without losing generality.
FIG. 4 is a view for explaining a color display method of a color area which can be expressed by a maximum brightness and an area which is not.
FIG. 5 schematically shows a reflection type color filter of a superposed structure according to another embodiment of the present invention and a reflection type color display device using the same.
FIG. 6 shows an existing structure in which a pixel area is divided into three and a color is displayed by a three-primary-color filter.
FIG. 7 shows a structure in which one pixel area is divided into two areas in which color display of the area-divided variable pixels can be performed corresponding to the embodiment of FIG.
FIG. 8 shows a structure in which two variable pixels, in which color display of a superposition type variable pixel can be performed, are superimposed, corresponding to the embodiment of FIG.
FIG. 9 is a graph schematically illustrating the brightness characteristics of the color display according to the color display systems of FIGS. 6 to 8. FIG.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시장치는 전기적 또는 기계적 자극으로 광밴드갭 영역을 실시간으로 변화시킬 수 있는 가변 색 변조 광결정(tunable photonic crystal, 이하 가변 광결정)을 이용한다. 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시장치에 따르면, 가변 광결정을 이용하여 완전 원색에 해당하는 색좌표의 가장자리에 근접한 곡선을 따라 표시 색을 변화시키며 구동 회로를 통해 표시 색 곡선상의 임의의 점을 아날로그하게 표시할 수 있다.The reflection type color filter and the reflection type color display device using the same according to the embodiment of the present invention can be applied to a variable color modulation photonic crystal (hereinafter referred to as " variable photonic crystal ") capable of changing the optical band gap region in real time by electrical or mechanical stimulation . According to the reflective color filter and the reflective color display device using the variable color filter according to the embodiment of the present invention described below, the display color is changed along the curve close to the edge of the color coordinate corresponding to the full primary color using the variable photonic crystal, Any point on the display color curve can be displayed analogously through the circuit.
백색과 검은색을 비롯한 색좌표 상의 인간이 인지할 수 있는 모든 색을 표시하기 위해서는, 3원색 표시계에서 3원색의 적절한 혼합비로 색좌표 상의 모든 색을 나타냈듯이, 원하는 색좌표를 지나는 직선이 표시 색 곡선과 만나는 특정한 두 색의 혼합으로 색좌표 상의 임의의 점을 나타내는 것이 가능하다. 고정된 3원색이 정해진 기존 3원색 표시법과는 달리 이러한 색 표시법을 사용하면 2색만으로 색좌표 상의 임의의 색을 표시할 수 있어서 3개의 면적 분할에 따르는 칼라 필터에서의 광 손실을 크게 줄일 수 있다. 2개의 색으로 색좌표를 나타내는 방법은 여러 가지가 존재할 수 있으므로 적절한 구동 메카니즘 및 색 표시 알고리즘을 선택해서 그 중 최대의 밝기를 나타내는 색 표시 조합을 선택하도록 구동 회로를 구성할 수 있다.In order to display all the colors perceivable by humans on the color coordinate system including white and black, a straight line passing through the desired color coordinate is represented by the display color curve It is possible to represent an arbitrary point on a color coordinate system by a combination of two specific colors. Unlike the conventional three primary color display method in which fixed three primary colors are determined, if the color display method is used, any color on a color coordinate can be displayed with only two colors, so that light loss in a color filter according to three area division can be greatly reduced. Since there are various methods of representing the color coordinates with two colors, it is possible to configure the driving circuit so as to select an appropriate driving mechanism and a color display algorithm and to select a color display combination representing the maximum brightness among them.
본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 표시장치에 따르면, 흡수식 칼라 필터를 사용시에 비해, 더 선명하고 밝은 원색 및 합성색을 나타낼 수 있으므로, 자연계에는 존재하지만 기존 투과형 및 반사형 표시장치는 물론 인쇄로도 나타낼 수 없었던 샤이니하고 브릴리언트한 색 표시가 가능할 뿐 아니라 외광을 광원으로 사용함으로써 소비 전력이 적고 구조가 간단해지는 칼라 표시장치의 개발에도 기여할 수 있다.According to the reflection type color display apparatus according to the embodiment of the present invention, the absorption color filter can exhibit clearer and brighter primary colors and composite colors as compared with the use of the absorption color filters, It is possible not only to display shiny and brilliant colors that can not be expressed by a light source but also to contribute to the development of a color display device that consumes less power and simplifies its structure by using external light as a light source.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치의 구조를 개략적으로 보여준다.FIG. 1 schematically shows the structure of a reflection type color filter according to an embodiment of the present invention and a reflection type color display device using the same.
도 1을 참조하면, 반사형 칼라 표시 장치는, 반사형 칼라 필터(1)와, 이 반사형 칼라 필터(1)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하는 셔터(30)를 포함한다. 상기 반사형 칼라필터는, 외광으로부터 선택 파장 대역의 광을 반사하도록 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 쌍을 구비하는 광결정 패널(10)과, 이 광결정 패널(10)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 전기적 또는 기계적 자극을 주어 광결정의 광밴드갭을 조절하는 제어부(50)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the reflection type color display device includes a reflection
반사형 칼라 필터(1)는 그 기본 원리에 따라 선택한 파장 대역의 광을 전부 반사하고 나머지는 밑으로 투과하므로 흡수형 칼라 필터 사용시 필요한 반사 거울이 필요하지 않은 대신에 칼라 필터를 투과한 보색이 위로 다시 반사되는 것을 차단하는 검은색 흡수판(20)이 밑에 추가될 수 있다. 상기 흡수판(20)은 반사형 칼라 필터(1)의 구성요소에 포함되거나 칼라형 반사 표시장치의 구성요소로 포함될 수 있다. Since the reflection
상기 셔터(30)는 광의 투과율을 가변적으로 변화시켜 광결정 패널(10)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 각각에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하도록 마련될 수 있다. 즉, 상기 셔터(30)는 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 입사하는 광의 양을 각각 조절하는 제1 및 제2셔터영역(31)(33) 쌍을 포함할 수 있다.The
도 1은 도시의 명확성을 위해 반사형 칼라 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역의 반사형 칼라 필터(1) 및 셔터(30) 구조만을 보인 것으로, 광결정 패널(10)은 한 픽셀마다 수평방향으로 나란하게 배열된 제1 및 제2광결정영역(11)(13)을 구비하며, 반사형 칼라 표시장치에 적용시 반사형 칼라 필터(1)에는 반사형 칼라 표시장치의 2차원 픽셀배열에 대응되게 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 쌍이 2차원 배열을 이루도록 어레이로 배열된 광결정 패널(10)이 구비된다. 즉 반사형 칼라 필터(1)에서, 광결정 패널(10)은, 반사형 칼라 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 제1 및 제2광결정영역(11)(13)이 위치되도록 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 쌍의 2차원 배열을 가질 수 있다. 또한, 셔터(30)는 각 픽셀에 위치된 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 각각에 입사하는 광의 양을 조절할 수 있도록 한 픽셀마다 한쌍씩 마련될 수 있다. 즉, 상기 셔터(30)는 제1 및 제2광결정영역(11)(13)쌍의 2차원 배열에 대응되게 제1 및 제2셔터영역(31)(33) 쌍의 2차원 배열을 가지도록 마련될 수 있다. 1 shows only the structure of the
도 1에서는 제1 및 제2광결정영역(11)(13)이 수평방향으로 나란하게 배열된 예를 보여주는데, 상기 제1 및 제2광결정영역(11)(13)은 후술하는 도 5에서와 같이, 중첩 구조를 이루도록 배열될 수도 있다.In FIG. 1, the first and second
상기 광결정 패널(10)에서, 상기 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 각각은, 자극에 의해 광을 반사하는 주파수 대역폭에 해당하는 광밴드갭이 조절되는 가변 광결정 즉, 가변 색 변조 광결정(tunable photonic crystal)을 포함할 수 있다. In the
상기 가변 광결정은 외부에서의 전기적 또는 기계적 변화에 의해 모양, 부피 또는 유효 굴절율이 변화하여 광결정에서 광을 반사하는 주파수 대역폭에 해당하는 광밴드갭을 조절할 수 있도록 되어 있다.The variable photonic crystal is capable of adjusting a photonic bandgap corresponding to a frequency bandwidth that reflects light in a photonic crystal due to changes in shape, volume, or effective refractive index due to external electrical or mechanical changes.
이러한 가변 광결정은 외부 자극에 따라 적외선 영역에서 자외선 영역까지 광밴드갭 영역을 변화시킬 수 있다. 또한, 이러한 가변 광결정의 광밴드갭 영역을 자외선 또는 적외선 영역으로 보내면 투명해지는 칼라 필터를 구현할 수도 있다.This variable photonic crystal can change the photonic band gap region from the infrared region to the ultraviolet region according to the external stimulus. In addition, it is also possible to implement a color filter which becomes transparent when the photonic bandgap region of the variable photonic crystal is transmitted to the ultraviolet or infrared region.
상기 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 적용되는 가변 광결정은 예를 들어, 전압에 의해 유도되는 가역 산화-환원 반응에 의한 전해질의 침입(infiltration)에 의해 부피가 변하는 주변 환경 안에 고굴절율 유전체의 나노 입자가 결정 형태로 분포된 광결정일 수 있다.The variable photonic crystal applied to the first and second
상기 제어부(50)는, 광결정 패널(10)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 각각 독립적으로 자극을 주어 제1 및 제2광결정영역(11)(13)의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절함에 의해 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에서 반사되는 선택 파장의 조합에 의해 원하는 색이 표현되도록 한다.The
상기 셔터(30)와 광결정 패널(10)이 제어부(50)에 의해 제어될 수 있도록, 제어부(50)와 셔터(30) 및 광결정 패널(10)을 전기적으로 연결시키도록, 셔터(30) 상부, 셔터(30)와 광결정 패널(10) 사이, 광결정 패널(10) 하부에 전극(41a,41b,41c)(43a,43b,43c)이 마련될 수 있다. 상기 전극(41a,41b,41c)(43a,43b,43c)은 한 픽셀을 이루는 셔터(30)의 제1 및 제2셔터영역(31)(33)쌍 및 광결정 패널(10)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13) 쌍의 배열에 대응되게 마련될 수 있다. 도 1에서는 셔터(30)와 광결정 패널(10) 사이에 위치되는 전극(41b,43b)이 공통으로 사용되는 것으로 도시하였는데, 셔터(30)의 하부에 요구되는 전극과, 광결정 패널(10)의 상부에 요구되는 전극은 별도로 구비될 수도 있다.The
상기와 같은 반사형 칼라 표시장치에 따르면, 하나의 광결정 패널(10)을 구비하는 반사형 칼라 필터(1)와 하나의 셔터(30)를 구비하며, 광결정 패널(10) 및 셔터(30)가 한 픽셀에 2개의 광결정영역과 2개의 셔터영역이 대응하도록 마련된다.According to the reflective color display device as described above, the
상기와 같은 반사형 칼라 표시장치에 따르면, 칼라 화상을 표시하기 위해, 먼저, 반사형 칼라 필터(1)를 이루는 광결정 패널(10)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 각각 독립적으로 자극을 준다. 이에 따라 제1 및 제2광결정영역(11)(13)의 가변 광결정의 광밴드갭이 원하는 파장의 광만을 반사사킬 수 있는 상태로 조절된다. 이와 같이 조절된 상태에서 셔터(30)를 구동하여, 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하면, 원하는 색의 화상을 원하는 밝기로 표시할 수 있다.According to the reflection type color display device described above, first and second
이하에서는, 상기와 같이 한 픽셀당 각각 독립적으로 조절되는 제1 및 제2광결정영역(11)(13)을 구비하는 광결정 패널(10)에 의해 원하는 칼라를 구현할 수 있는 원리를 설명한다.Hereinafter, the principle that a desired color can be realized by the
도 2는 색좌표를 개략적으로 보인 것으로, 백색을 나타내는 가능한 색좌표 조합의 예를 보여준다. 도 2에서 R, G, B는 각각 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 나타낸다.Fig. 2 schematically shows a color coordinate system. Fig. 2 shows an example of possible combinations of color coordinates indicating white color. In Fig. 2, R, G, and B represent red, green, and blue, respectively, which are three primary colors.
도 2를 참조하면, 색좌표 상의 임의의 점을 특정한 색의 조합으로 나타내려면 최소한 선분의 꼭지점에 해당하는 2개의 원색 예를 들어, A1과 A2, B1과 B2가 필요하다. 다만 2색만의 결합으로 색을 나타낼 경우 원색의 선택은 여러 가지가 될 수 있다.Referring to FIG. 2, in order to represent an arbitrary point on a color coordinate by a specific combination of colors, two primary colors corresponding to the vertices of a line segment, for example, A1 and A2, B1 and B2 are required. However, when colors are displayed by combining only two colors, the selection of the primary colors may be various.
따라서 기존의 3원색 모델에서 임의의 색좌표를 나타내는 데 유일하게 정해지던 선형 결합에 반해서, 가능한 2색 선형 결합 중에서 최적의 것을 고를 필요가 있다. 보다 유리한 디스플레이 특성을 얻기 위해서 다음 2가지를 고려할 수 있다.Therefore, in contrast to the linear combination which is uniquely determined to represent an arbitrary color coordinate in the existing three-primary-color model, it is necessary to select an optimum among the two-color linear combinations possible. In order to obtain more favorable display characteristics, the following two can be considered.
첫째, 같은 색좌표를 나타내는 데 여러 가지 원색 조합이 가능하지만, 각 조합이 갖는 밝기 특성은 서로 다르다. 따라서 그 중 가장 밝은 조합을 선택할 수 있다.First, although various combinations of primary colors can be used to represent the same color coordinates, the brightness characteristics of each combination are different. Therefore, the brightest combination can be selected.
둘째, 가변 소자의 색 변화 크기는 그 응답 속도에 비례하게 된다. 따라서 어떤 색에서 다른 색으로 표시 색을 변화시킬 때 색좌표의 이동 길이가 가장 짧아지는 쪽이 동영상 표시에 유리함을 고려할 수 있다.Second, the color change magnitude of the variable element is proportional to its response speed. Therefore, it can be considered that when moving the display color from one color to another, the movement length of the color coordinate is the shortest, which is advantageous for moving picture display.
도 3은 색좌표 모델을 일반성을 잃지 않고 반원형 모델로 단순화시켜 보여준다. 도 3에서는 임의의 내부 색좌표를 나타내는데 가능한 2색 픽셀의 색 범위를 보여준다. 도 3의 반원에서 왼쪽 끝은 청색(B) 한계, 오른쪽 끝은 적색(R) 한계를 나타낸다. 도 3에서 a°, b°는 청색(B) 한계, 적색(R) 한계로부터의 임의의 값을 나타낸다. 여기서, 2색 픽셀은 한 픽셀을 2가지 색으로 면적 분할하여 나타내는 경우를 의미한다.Fig. 3 shows a simplified color coordinate model as a semicircular model without losing generality. FIG. 3 shows the color gamut of two color pixels that can represent any internal color coordinates. In the semicircle of FIG. 3, the left end represents the blue (B) limit and the right end represents the red (R) limit. In Fig. 3, a ° and b ° represent any values from the blue (B) limit and the red (R) limit. Here, the two-color pixel means a case in which one pixel is divided into two colors.
반원 안에 있는 임의의 점을 지나는 직선은 도 3에서와 같이 왼쪽은 반원의 끝(청색 한계)부터 반대쪽 오른쪽이 다른 반원의 끝(적색 한계)을 지나는 점까지의 범위에서 임의의 값을 가질 수 있다. A straight line passing through an arbitrary point in a semicircle may have an arbitrary value in a range from the end of the semicircle (blue limit) to the point where the opposite side passes through the end of the other semicircle (red limit) as shown in Fig. 3 .
이때, 원하는 색좌표를 기준으로 선분에서 색좌표의 왼쪽 선분의 길이와 오른쪽 선분의 길이의 비는 선분의 왼쪽 점이 청색 한계에서 녹색 쪽으로 움직임에 따라 단조 감소하며 색좌표가 선분의 중심에 있는 조합은 단 하나 존재하게 된다.In this case, the ratio of the length of the left line segment of the color coordinate system to the length of the right line segment in the line segment based on the desired color coordinate decreases monotonically as the left point of the line segment moves from the blue limit to the green limit, and there is only one combination in which the color coordinate is in the center of the line segment .
반사형에서는 입사광에 대해 색 표시 소자가 나타낼 수 있는 가장 밝은 밝기는 반사율에 의해 고정되어 있으므로 2색 픽셀에서 색의 세기의 비를 조절하기 위해서는 다른 쪽의 반사를 줄여 어둡게 해야 한다. 따라서 원하는 색좌표에서 가장 밝은 밝기를 얻기 위해서는 두 색의 상대적인 밝기가 가장 비슷한 것이 유리하다. 따라서 주어진 색좌표에서 가장 밝은 밝기를 갖는 픽셀 조합은 도 3에서 점선으로 나타낸 것이 된다.In the reflection type, since the brightest brightness that the color display element can show with respect to the incident light is fixed by the reflectance, it is necessary to darken the other reflection to adjust the ratio of the intensity of the color in the two color pixels. Therefore, in order to obtain the brightest brightness in the desired color coordinate, it is advantageous that the relative brightness of the two colors is the closest. Therefore, the pixel combination having the brightest brightness in a given color coordinate is represented by a dotted line in Fig.
따라서, 최대의 밝기를 얻기 위해서 원하는 색좌표가 2색 픽셀의 색으로 이루어진 선분의 중심에 나타나도록 색을 표시하면 원하는 색좌표에 대한 2색 픽셀의 색도 유일하게 정해지므로 이것으로 색 표시 알고리즘을 구현하면 최대의 밝기를 나타내는 색 표시 소자를 만들 수 있다.Therefore, if the desired color coordinate is displayed at the center of a line segment composed of two color pixels in order to obtain the maximum brightness, the color of the two color pixels with respect to the desired color coordinate is uniquely determined. It is possible to make a color display element that shows the brightness of the display.
다만 이런 방식으로는 전체 색 영역을 표시하지는 못한다. 도 4는 최대 밝기로 나타낼 수 있는 색영역과 그렇지 않은 영역의 색 표시 방법을 설명하기 위한 것이다. 도 4에서 큰 반원의 어둡게 칠해진 영역이 최대 밝기로 나타낼 수 있는 색영역에 해당하며, 두개의 작은 반원이 최대 밝기로 나타낼 수 없는 색영역에 해당한다.However, this method does not display the entire color gamut. FIG. 4 is a view for explaining a color display method of a color area which can be expressed by a maximum brightness and an area which is not. In FIG. 4, a darkened area of a large semicircle corresponds to a color area that can be expressed with maximum brightness, and two small semicircles correspond to a color area that can not be represented by maximum brightness.
중심 좌표로 나타내지 못하는 영역은 다음과 같이 나타낼 수 있다.An area not represented by the center coordinates can be expressed as follows.
즉, 나타내려는 색좌표가 반원의 왼쪽 4반원 영역(청색에서 녹색 사이)에 있으면 2색 픽셀 중 하나는 청색 한계에 고정시키고 반사 세기만을 조절하며 다른 하나는 그에 대응하는 다른 4반원 영역(녹색에서 적색 사이)을 반사율 변화 없이 색만을 변화시켜 나타낼 수 있다. That is, if the color coordinate to be represented is in the left four semicircular area (between blue and green) of one semicircle, one of the two color pixels is fixed at the blue limit and only the intensity of the reflection is adjusted, Can be represented by changing only the color without changing the reflectance.
또한, 나타내려는 색좌표가 반대쪽 4반원 영역(적색과 녹색 사이)에 있으면 역시 색 픽셀 하나는 적색 한계에 고정시켜서 반사 세기만을 조절하며 다른 하나는 청색과 녹색 영역에서 색만을 변화시킨다.Also, if the color coordinate to be displayed is in the opposite semicircular region (between red and green), one of the color pixels is also fixed at the red limit to control only the intensity of the reflection, and the other changes only the color in the blue and green regions.
상기와 같은 방식으로 색영역을 나타내는 경우, 밝기는 일정 부분 감소하게 된다. When the color region is represented in the above-described manner, the brightness is reduced by a certain amount.
상기와 같이, 색좌표 영역 내의 모든 색좌표를 선형 조합으로 나타내려면 두 원색 사이의 상대적인 세기 변화도 같이 필요할 수 있다. 2색픽셀을 이루는 제1 및 제2광결정소자(11)(13) 위에 빛의 세기를 조절할 가변 셔터(30)의 제1 및 제2셔터영역(31)(33)이 위치하므로, 반사형 칼라 필터 및 반사형 칼라 표시 장치 구성을 도 1에서와 같이 구성하면, 2색픽셀로 색좌표 내의 모든 색을 나타낼 수 있다. As described above, in order to represent all the color coordinates in the color coordinate area in a linear combination, a relative intensity change between the two primary colors may also be necessary. Since the first and
한편, 이상에서는 한 픽셀을 이루는 제1 및 제2광결정소자(11)(13)가 수평 방향으로 나란히 배열되고, 이에 따라 반사형 칼라 필터(10) 및 셔터(30)가 면적 분할식으로 마련된 경우를 예를 들어 설명 및 도시하였는데, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치는, 선택한 광밴드갭 영역에 해당하는 빛만을 반사하고 나머지는 아래로 투과시키는 광결정의 특성을 이용하여, 반사형 칼라 필터를 빛의 입사 방향에 대해 중첩으로 놓는 것도 가능하다. In the above description, when the first and second
즉, 기존의 칼라 필터를 중첩으로 놓을 경우, 아래쪽에 놓인 색의 성분이 위의 색보다 더 진한 합성색을 표현할 수 없어 중첩된 칼라 필터 자체도 서로 다른 조합을 나란히 늘어놓아서 한조를 구성해야 하므로, 구조가 매우 복잡해지고, 중첩식 칼라 필터의 장점이 상당히 상쇄되지만, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터에서와 같이, 칼라 필터가 색 가변이 되면 이런 문제가 자연스럽게 해결된다. 따라서, 도 5에서와 같은 단순한 조합으로 중첩 방식 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치를 구현할 수 있다.That is, when a conventional color filter is placed in a superposed state, a color component located on the lower side can not express a composite color that is darker than the above color, so that the overlapped color filter itself must be arranged in a row by arranging different combinations. The structure becomes very complicated and the advantage of the overlap type color filter is largely canceled. However, as in the case of the reflection type color filter according to the embodiment of the present invention, this problem is solved naturally when the color filter is color-varied. Therefore, it is possible to realize a superposition type reflection type color filter and a reflection type color display device using the superposition type reflection type color filter by a simple combination as shown in FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중첩식 구조의 반사형 칼라 필터 및 이를 적용한 반사형 칼라 표시 장치를 개략적으로 보여준다. 여기서, 도 1에서와 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재는 동일 참조부호로 나타내고 그 반복적인 설명은 생략한다.FIG. 5 schematically shows a reflection type color filter of a superposed structure according to another embodiment of the present invention and a reflection type color display device using the same. Here, members having substantially the same or similar functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof will be omitted.
도 5를 참조하면, 반사형 칼라 표시 장치는, 반사형 칼라 필터(1')와 셔터를 구비한다. 반사형 칼라 필터(1')는 중첩된 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)과, 제어부(50)를 포함한다. 상기 셔터는 반사형 칼라 필터(1')의 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하도록, 상기 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b) 사이에 위치하는 제1셔터(10a)와, 외광이 입사되는 측에 위치하는 제2셔터(30b)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the reflection type color display device includes a reflection type color filter 1 'and a shutter. The reflective color filter 1 'includes first and second superposed
도 5에서와 같은 중첩식 구조에서, 반사형 칼라 필터(1')를 이루는 제1광결정 패널(10a)과 제2광결정 패널(10b)은 각각 제1광결정영역(11) 어레이, 제2광결정영역(13) 어레이를 구비한다. 제1광결정 패널(10a)과 제2광결정 패널(10b)이 중첩 구조를 이룬다. 상기 제어부(50)는 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 전기적 또는 기계적 자극을 주어 광결정의 광밴드갭을 조절한다.5, the first
상기 제1셔터(10a)는 광의 투과율을 가변적으로 변화시켜 제1광결정 패널(10a)의 각 제1광결정영역(11)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하는 제1셔터영역(31)을 구비한다. 상기 제2셔터(30b)는 광의 투과율을 가변적으로 변화시켜 제2광결정 패널(10b)의 제2광결정영역(13)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하는 제2셔터영역(33)을 구비한다. The
도 5에서는 제1광결정 패널(10a), 제1셔터(10a), 제2광결정 패널(10b), 제2셔터(10b) 순서로 중첩된 예를 보여준다. 제1광결정 패널(10a) 아래에는 제1광결정 패널(10a)의 제1광결정영역(11)을 투과한 보색이 위로 다시 반사되는 것을 차단하는 검은색 흡수판(20)이 위치될 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로, 상기 흡수판(20)은 반사형 칼라 필터(1')의 구성요소에 포함되거나 칼라형 반사 표시장치의 구성요소로 포함될 수 있다. 5 shows an example in which the first
상기와 같은 중첩식 구조에서, 제1 및 제2광결정영역(11)(13), 제1 및 제2셔터 영역(31)(33)은 한 픽셀에 대응하는 크기를 가질 수 있으며, 한 픽셀에 대해 제1광결정영역(11), 제1셔터영역(31), 제2광결정영역(13) 및 제2셔터영역(33)이 중첩된 구조를 이룬다.In the above superposed structure, the first and second
도 5는 도시의 명확성을 위해 반사형 칼라 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역의 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b), 제1 및 제2셔터(30a)(30b)의 구조만을 보인 것으로, 반사형 칼라 표시장치에 적용시 반사형 칼라 필터(1')에는 반사형 칼라 표시장치의 2차원 픽셀배열에 대응되게 제1 및 제2광결정영역(11)(13)이 2차원 배열을 이루도록 어레이로 배열된 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)이 중첩되게 구비된다. 즉 반사형 칼라 필터(1')에서, 제1광결정 패널(10a)은, 반사형 칼라 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 제1광결정영역(11)이 위치되도록 제1광결정영역(11)의 2차원 배열을 가질 수 있으며, 제2광결정 패널(10b)은, 반사형 칼라 표시장치의 한 픽셀에 대응하는 영역마다 제2광결정영역(13)이 위치되도록 제2광결정영역(13)의 2차원 배열을 가질 수 있다. 또한, 제1셔터(30a)는 각 픽셀에 대응되게 위치된 제1광결정영역(11)에 입사하는 광의 양을 조절할 수 있도록 한 픽셀마다 하나씩 마련될 수 있으며, 제2셔터(30b)는 각 픽셀에 대응되게 위치된 제2광결정영역(13)에 입사하는 광의 양을 조절할 수 있도록 한 픽셀마다 하나씩 마련될 수 있다. 즉, 상기 제1셔터(30a)는 제1광결정영역(11)의 2차원 배열에 대응되게 제1셔터영역(31)의 2차원 배열을 가지도록 마련될 수 있으며, 상기 제2셔터(30b)는 제2광결정영역(13)의 2차원 배열에 대응되게 제2셔터영역(33)의 2차원 배열을 가지도록 마련될 수 있다. 5 shows only the structures of the first and second
상기한 반사형 칼라 필터(1') 및 제1 및 제2셔터(30a)(30b)의 중첩구조에 따르면, 실질적으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 칼라 필터(1')는 한 픽셀 당 하나의 광결정영역을 구비하는 광결정 패널 한쌍이 중첩된 구조를 가지며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 칼라 표시장치는, 한 픽셀 당 하나의 광결정영역을 구비하는 광결정 패널 한쌍이 중첩되고, 이에 부가하여 각 광결정 패널 상에 한 픽셀당 하나의 셔터영역을 구비하는 셔터가 구비된 구조를 가진다.According to the overlapping structure of the reflection type color filter 1 'and the first and
상기 제어부(50)는, 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 각각 독립적으로 자극을 주어 제1 및 제2광결정영역(11)(13)의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절함에 의해 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에서 반사되는 선택 파장의 조합에 의해 원하는 색이 표현되도록 한다.The
상기 제1 및 제2셔터(30a)(30b)와 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)이 제어부(50)에 의해 제어될 수 있도록, 제어부(50)와 제1 및 제2셔터(30a)(30b) 및 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)을 전기적으로 연결시키도록, 제2셔터(30b) 상부, 제2셔터(30b)와 제2광결정 패널(10b) 사이, 제2광결정 패널(10b)과 제1셔터(30a) 사이, 제1셔터(30a)와 제1광결정 패널(10a) 사이, 제1광결정 패널(10a) 하부에 전극(41a',41b',43a',43b',43c')이 마련된다. 상기 전극(41a',41b',43a',43b',43c')은 한 픽셀을 이루는 제1셔터(30a)의 제1셔터영역(31), 제2셔터(30b)의 제2셔터영역(33), 제1광결정 패널(10a)의 제1광결정영역(11), 제2광결정 패널(10b)의 제2광결정영역(13)의 배열에 대응되게 마련될 수 있다. 도 5에서는 제1광결정 패널(10a)과 제1셔터(30a) 사이, 제1셔터(30a)와 제2광결정 패널(10b) 사이, 제2광결정 패널(10b)과 제2셔터(30b) 사이에 위치되는 전극(43b',43a',41b')이 공통으로 사용되는 것으로 도시하였는데, 제1셔터(30a)의 하부 및 상부에 요구되는 전극과, 제2셔터(30b)의 하부에 요구되는 전극, 제1광결정 패널(10a)의 상부에 요구되는 전극 및 제2광결정 패널(10b)의 상부 및 하부에 요구되는 전극은 별도로 구비될 수도 있다.The
상기와 같은 반사형 칼라 표시장치에 따르면, 칼라 화상을 표시하기 위해, 먼저, 반사형 칼라 필터(1')를 이루는 제1 및 제2광결정 패널(10a)(10b)의 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 각각 독립적으로 자극을 준다. 이에 따라 제1 및 제2광결정영역(11)(13)의 가변 광결정의 광밴드갭이 원하는 파장의 광만을 반사사킬 수 있는 상태로 조절된다. 이와 같이 조절된 상태에서 제1 및 제2셔터(30a)(30b)를 구동하여, 제1 및 제2광결정영역(11)(13)에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하면, 원하는 색의 화상을 원하는 밝기로 표시할 수 있다.According to the reflection type color display device as described above, in order to display a color image, first and second photonic crystals of the first and second
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 칼라 필터 및 반사형 칼라 표시 장치에 따르면, 기존의 3원색 픽셀 색 표시 방식에 비해 밝기를 크게 향상시킬 수 있다. According to the reflection type color filter and the reflection type color display device according to the embodiments of the present invention described above, the brightness can be greatly improved as compared with the conventional three primary color pixel color display method.
도 6은 한 픽셀 면적을 3개로 분할하여 3원색 칼라 필터로 색을 표시하는 기존 구조를 보여준다. 도 7은 도 1의 실시예에 대응되게, 면적 분할 방식 가변 픽셀의 색 표시가 이루어질 수 있는 한 픽셀 면적을 2개로 분할한 구조를 보여준다. 도 8은 도 5의 실시예에 대응되게, 중첩 방식 가변 픽셀의 색 표시가 이루어질 수 있는 두 가변 픽셀이 중첩된 구조를 보여준다.FIG. 6 shows an existing structure in which a pixel area is divided into three and a color is displayed by a three-primary-color filter. FIG. 7 shows a structure in which one pixel area is divided into two areas in which color display of the area-divided variable pixels can be performed corresponding to the embodiment of FIG. FIG. 8 shows a structure in which two variable pixels, in which color display of a superposition type variable pixel can be performed, are superimposed, corresponding to the embodiment of FIG.
도 6에서와 같이, 한 픽셀 면적을 3개로 분할하여 R,G,B 칼라 요소를 배치하면, 적색(R),녹색(G),청색(B) 각각이 전체 스펙트럼 대역의 1/3씩 차지한다고 가정할 때, 원색의 밝기는 입사한 백색의 1/9, 흰색의 밝기는 1/3이 한계이다. 이러한 밝기는 적색(R),녹색(G),청색(B) 각각이 전체 스펙트럼 대역의 1/3씩을 차지한다는 가정하에서의 결과이므로 실제로는 이보다 더 작아지게 된다.As shown in FIG. 6, when R, G, and B color elements are arranged by dividing one pixel area into three, each of R, G, and B is occupied by one third of the entire spectral band The brightness of the primary color is limited to 1/9 of the incident white and 1/3 of the brightness of the white. This brightness is actually smaller because it is a result of assuming that each of red (R), green (G), and blue (B) occupies 1/3 of the entire spectral band.
도 7에서와 같이, 면적 분할을 2개로 줄이면, 같은 원색을 나타내기 위한 스펙트럼 대역폭이 같다고 가정할 때, 원색의 밝기는 입사한 백색의 1/3, 흰색의 밝기 또한 1/3이 된다. 따라서, 원색의 밝기는 기존의 3원색 칼라 필터에 비해, 3배가 되어 매우 샤이니하고 브릴리언트한 색을 표현할 수 있다. 백색의 밝기는 면적을 분할했을 경우에는 스펙트럼 폭에 의존하기 때문에 기본적으로는 변화가 없지만 칼라 표시장치의 스펙트럼폭 또한 가변적으로 조절함으로써 백색의 밝기 또한 향상시킬 수 있다.As shown in Fig. 7, when the area division is reduced to two, assuming that the spectral bandwidth for representing the same primary color is the same, the brightness of the primary color is 1/3 of the incident white and 1/3 of the brightness of white. Therefore, the brightness of the primary color is three times higher than that of the existing three primary color filters, so that a very shiny and brilliant color can be expressed. The brightness of white is basically unchanged because it depends on the spectrum width when the area is divided, but the brightness of white can also be improved by adjusting the spectral width of the color display device variably.
도 8에서와 같이, 색 가변 픽셀로 된 칼라 필터를 중첩해서 사용했을 경우, 칼라 필터의 색 가변 범위는 위, 아래 필터 모두 청색에서 적색까지 전체가 되므로, 원색의 밝기는 면적 분할과 동등하지만, 합성색의 밝기와 백색의 밝기는 면적 분할에 비해 2배로 향상될 수 있다. 즉, 원색의 밝기는 입사한 백색의 1/3, 흰색의 밝기는 2/3이 된다.8, when the color filters of the color variable pixels are used in a superposed manner, the color variable range of the color filter becomes the entire range from the blue color to the red color in both of the upper and lower filters, The brightness of the composite color and the brightness of the white color can be doubled as compared with the area division. That is, the brightness of the primary color is 1/3 of the incident white and the brightness of the white is 2/3.
도 9는 도 6 내지 도 8의 색 표시 방식에 따른 칼라 표시 장치의 밝기 특성을 개략적으로 요약하여 보인 그래프이다.FIG. 9 is a graph schematically illustrating the brightness characteristics of the color display according to the color display systems of FIGS. 6 to 8. FIG.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 기존의 3색분할 방식에 비해, 칼라 필터를 색 가변 가능하게 구성하면, 원색의 밝기를 적어도 2배 향상시킬 수 있으며, 합성색의 밝기 또한 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 색가변 가능한 칼라 필터를 중첩해서 사용하면, 백색의 밝기 또한 크게 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 9, when the color filter is configured to be color-tunable as compared with the conventional three-color separation, the brightness of the primary color can be improved at least twice and the brightness of the composite color can be greatly improved Able to know. It can also be seen that the brightness of the white color can be greatly increased by using color filters that are capable of color change.
1,1'...반사형 칼라 필터 10,10a,10b...광결정 패널
11,13...제1 및 제2광결정 영역 20...흡수판
30,30a,30b...셔터 31,33...제1 및 제2셔터영역
50...제어부1,1 '...
11, 13 ... first and second
30, 30a, 30b ...
50 ... control unit
Claims (8)
광의 투과율을 가변적으로 변화시켜, 상기 제1 및 제2광결정영역에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하는 셔터;를 포함하며,
상기 가변 광결정은 상기 제어부에 의해 주어지는 자극에 의해 부피가 변하는 주변 환경 안에 고굴절율 유전체의 나노 입자가 결정 형태로 분포된 광결정을 포함하며,
상기 셔터는 각 픽셀에 위치된 상기 제1 및 제2광결정영역 각각에 입사하는 광의 양을 조절하도록 한 픽셀마다 한쌍씩 마련되어, 원하는 색의 화상을 원하는 밝기로 표시하도록 된 반사형 칼라 표시 장치.And a variable photonic crystal which reflects light of a selected wavelength band from external light and whose optical band gap corresponding to a frequency bandwidth that reflects light by a stimulus is controlled so that the first and second photonic crystal regions, And the second photonic crystal region to adjust the photonic bandgap of the variable photonic crystal of the first and second photonic crystal regions, respectively, by a combination of the selective wavelength bands reflected in the first and second photonic crystal regions, A reflection type color filter having a two-dimensional array of regions including the first and second photonic crystal regions corresponding to one pixel;
And a shutter for variably changing the transmittance of light and variably controlling the amount of light incident on the first and second photonic crystal regions,
Wherein the variable photonic crystal includes a photonic crystal in which nanoparticles of a high refractive index dielectric are distributed in a crystal form in a surrounding environment where a volume is changed by a stimulus given by the controller,
Wherein the shutter is provided for each pixel to adjust the amount of light incident on each of the first and second photonic crystal regions located in each pixel so as to display an image of a desired color with desired brightness.
상기 셔터는 외광이 입사되는 측에 위치하는 제1셔터와, 상기 제1 및 제2광결정 패널 사이에 위치하는 제2셔터;를 포함하여, 상기 제1 및 제2광결정 패널과 중첩 구조를 이루도록 된 반사형 칼라 표시 장치.The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a first photonic crystal panel having the first photonic crystal region and a second photonic crystal panel having the second photonic crystal region for each pixel corresponding to one pixel, The second photonic crystal panel has an overlapping structure,
And a second shutter positioned between the first and second photonic crystal panels, wherein the shutter includes a first shutter positioned on the side where external light is incident, and a second shutter positioned between the first and second photonic crystal panels, Reflection type color display device.
상기 반사형 칼라 필터의 제1 및 제2광결정영역에 각각 독립적으로 자극을 주어 상기 제1 및 제2광결정영역의 가변 광결정의 광밴드갭을 조절하는 단계와;
셔터를 구동하여, 상기 제1 및 제2광결정영역에 입사하는 광의 양을 가변적으로 조절하여, 원하는 색의 화상을 원하는 밝기로 표시하는 단계;를 포함하는 칼라 화상 표시 방법.In order to display a color image using the reflection type color display device of any one of claims 1 to 3,
Adjusting a photonic bandgap of the variable photonic crystal of the first and second photonic crystal regions independently of the first and second photonic crystal regions of the reflective color filter;
And driving the shutter to variably adjust the amount of light incident on the first and second photonic crystal regions to display an image of a desired color with desired brightness.
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