KR101951317B1 - 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치 - Google Patents

가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

가변 광결정 칼라 필터와 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치가 개시된다.
개시된 가변 광결정 칼라 필터는, 제1전극과, 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극과, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 광결정층을 포함하고, 상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나에 이온확산 방지막을 구비하여 칼라 재현성을 높일 수 있다.

Description

가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치{Tunable photonic crystal color filter and color image display}
본 발명의 실시예들은 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치에 관한 것이다.
칼라 영상 표시 장치는 통상적으로 계조를 표시하는 영상 패널과 칼라를 부여하는 칼라 필터를 구비한다.
반사형 칼라 영상 표시 장치는 픽셀들 각각에 대해 고정된 3색의 칼라 필터를 면적 분할하여 광을 통과 또는 반사시키는 방식으로 칼라를 표시한다. 이와 같이 면적 분할 방식의 칼라 필터의 경우, 원색(primary color) 또는 그에 가까운 색을 표시할 경우 나머지 색 영역을 통과하는 광은 차단되어 그에 따른 색 손실이 크다.
또한, 칼라 영상 표시 장치에 흡수형 칼라 필터도 많이 사용되는데, 흡수형 칼라 필터는 원하는 색 영역의 광만 통과하고 나머지 색 영역의 광은 흡수한다. 따라서, 흡수형 칼라 필터를 사용하는 경우 광 손실이 크다. 또한, 흡수형 칼라 필터를 반사형 칼라 영상 표시 장치에 사용할 경우, 반사 방식의 특성상 광이 칼라 필터를 2번 경유하여야 하므로 칼라 필터에서의 광 손실이 이중으로 발생되어 밝은 색을 나타내는 것이 더욱 어려워진다.
이에 따라 흡수형 칼라 필터에 대한 대안으로서 광밴드갭에 해당하는 색 영역의 광은 반사하고 나머지 색 영역의 광은 통과시키는 성질을 갖는 광결정을 활용한 칼라 필터에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 실시예는 칼라 재현성 및 신뢰성이 향상된 가변 광결정 칼라 필터를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 칼라 재현성 및 신뢰성이 향상된 가변 광결정 칼라 필터를 포함한 칼라 영상 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터는, 제1전극; 상기 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 매질; 상기 매질 내에 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가진 나노 입자들; 및 상기 제1전극의 일면 및 상기 제2전극의 일면 중 적어도 하나에 구비된 이온확산 방지막;을 포함할 수 있다.
상기 이온 확산 방지막은 수산화 이온의 확산을 억제하는 막을 포함할 수 있다.
상기 이온 확산 방지막은 퍼플루오로카본술폰산, 또는 술포네티드 테트라플루오로에틸렌계 불소계 고분자로 형성될 수 있다.
상기 이온 확산 방지막은 수소 이온의 확산을 억제하는 막을 포함할 수 있다.
상기 이온 확산 방지막은 4급 암모늄염기, 4급 피리디늄염기, 4급 이미다졸륨염기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 투명 전극으로 형성될 수 있다. ,
상기 제1전극은 투명하고, 제2전극은 블랙 색상을 가질 수 있다.
상기 매질은 수용액을 포함할 수 있다.
상기 제1전극이 캐소드 전극이고, 제1전극의 내측면에 음이온 확산 방지막이구비될 수 있다.
상기 제2전극이 에노드 전극이고, 제2전극의 내측면에 양이온 확산 방지막이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 영상 표시 장치는, 제1전극; 상기 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 매질; 상기 매질 내에 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가지며, 상기 제1전극과 제2전극 사이의 전압 크기에 따라 격자 간격이 변하는 나노 입자들; 상기 제1전극의 하부 및 상기 제2전극의 상부 중 적어도 하나에 구비된 이온확산 방지막; 상기 제1전극과 제2전극에 전압을 인가하는 스위칭 소자를 포함하는 회로층; 및 상기 스위칭 소자를 제어하고, 전압 크기를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터는 칼라를 재현할 수 있는 칼라 필터의 구동 회수를 증가시키고, 칼라를 선명하게 표시할 수 있는 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터는 반사형 칼라 영상 표시 장치에 적용되는 경우 광효율이 높고, 칼라 재현성이 높아 외광을 이용하여 선명한 칼라 영상을 표시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변 광결정 칼라 필터에서 이온 확산 방지막을 다른 전극에 구비한 예를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 가변 광결정 칼라 필터에서 이온 확산 방지막을 양쪽 전극에 구비한 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터와 비교예에 따른 칼라 필터에 대해 전압에 따른 전류 변화의 그래프를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 "위", "상부" 또는 "상"에 구비된다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 또 다른 층이 존재할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 광결정 칼라 필터(10)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 가변 광결정 칼라 필터(10)는 제1전극(11)과, 제1전극(11)과 마주보는 제2전극(15)을 포함한다. 상기 제1전극(11)과 제2전극(15) 사이에 광결정층(14)이 구비될 수 있다. 광결정층(14)은 매질(12)과, 상기 매질(12)에 분산된 나노 입자(13)를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자(13)는 전하를 띠며, 매질(12) 내에 격자 구조를 가지고 분산될 수 있다. 상기 제1전극(11)과 제2전극(15) 중 적어도 하나의 일면에 이온 확산 방지막이 구비될 수 있다. 도 1에서는 제1전극(11)의 하부에 제1 이온 확산 방지막(16)이 구비된 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 제1전극(11)은 캐소드 전극이고, 제2전극(15)은 에노드 전극일 수 있다. 상기 제1 이온 확산 방지막(16)은 음이온 확산 방지막일 수 있다. 상기 제1 이온 확산 방지막(16)은 예를 들어, 수산화 이온의 확산을 억제하는 막을 포함할 수 있다. 상기 제1 이온 확산 방지막(16)은 예를 들어, 퍼플루오로카본술폰산, 또는 술포네티드 테트라플루오로에틸렌계 불소계 고분자(a sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer) 예를 들어, 제1 이온 확산 방지막(16)은 듀폰사의 상표 Nafion
Figure 112012076113410-pat00001
으로 시판되고 있는 제품을 사용할 수 있다.
광 결정(photonic crystal)은 유전 상수가 서로 다른 물질들을 주기적으로 배열하여 전자기파의 에너지 스펙트럼에 광자 밴드 갭(PBG;Photon Band Gap)이 형성되도록 만든 인공 결정을 말한다. 광 결정에 빛이 입사되는 경우 대부분의 파장에 대해서 빛은 산란 없이 결정을 통과한다. 하지만, 특정한 파장(또는 주파수) 대역에서 빛이 통과할 수 없는 반사 영역이 생기는데, 이를 광자 밴드 갭이라 한다. 광자 밴드 갭 내에 속하는 파장(또는 주파수)을 가지는 빛이 광 결정 내로 입사되면 빛은 광 결정 내로 전파되지 못하고 반사될 수 있다. 광 결정은 유전 물질을 주기적으로 배열하여 형성되는 것으로, 굴절률과 주기적인 구조에 따라 광자 밴드 갭의 크기나 위치가 가변될 수 있다. 상기 광결정층(14)에서는 상기 나노 입자들(13)이 동전기적 현상(electrokinetic phenomena)에 의해 규칙적으로 분산되어 광결정 구조를 지니게 된다. 그리고, 광결정층(14)은 전기적 또는 기계적 자극에 의해 광결정의 모양, 부피, 나노 입자간 간격 및 굴절률 중 적어도 어느 하나가 변화하여 광자 밴드갭을 변화시킬 수 있다. 광자 밴드갭의 변화에 따라 반사하는 광의 파장대역폭이 조절될 수 있다. 따라서, 가변 광결정 칼라 필터(10)는 외광(L)으로부터 반사되는 광의 칼라를 변조할 수 있다. 예를 들어, 외광(L)이 가변 광결정 칼라 필터(10)에 입사될 때, 제1파장 대역의 광(LO)이 반사되고, 나머지 파장 대역의 광(Lr)이 투과될 수 있다.
가변 광결정 칼라 필터(10)에서, 상기 나노 입자(13)가 전하를 띄고 있기 때문에 제1전극(11)과 제2전극(15) 사이에 전압(V)을 인가하면 전압에 따라 나노 입자(13)가 이동한다. 그리고, 나노 입자 간 간격이 변화되며, 나노 입자간 간격에 따라 광자 밴드갭이 변화될 수 있다. 광결정층(14)의 광자 밴드갭은 반사하는 파장대역을 결정하며, 이러한 광자 밴드갭은 나노 입자들(13)의 크기 및 나노 입자들(13)간의 간격 중 적어도 하나에 의존한다. 따라서, 반사하고자 하는 파장대역에 따라 나노 입자들(13)의 크기는 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 나노 입자들(13)은 대략 수십 nm ~ 수백 nm의 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 가시광선 대역의 칼라를 반사시키기 위하여 나노 입자들(13)은 수백 nm, 예를 들어 대략 300nm의 크기를 가질 수 있다.
상기 제1전극(11)과 제2전극(15) 중 적어도 하나가 빛이 들어올 수 있도록 투명할 수 있다. 예를 들어, 빛이 들어오는 쪽의 제1전극(11)이 투명할 수 있다.
예를 들어, 제1전극(11)은 캐소드(cathode) 전극일 수 있으며, 제2전극(15)은 에노드(anode) 전극일 수 있다. 캐소드 전극과 에노드 전극에 이온 확산 방지막이 없는 경우, 캐소드 전극에서의 음이온과 에노드 전극에서의 양이온이 광결정층(14)으로 확산되고, 음이온과 양이온들이 나노 입자들 주변을 둘러싸게 됨으로써 인해 나노 입자들의 표면 전하가 감소될 수 있다. 그로 인해, 나노 입자들 사이의 반발력이 감소되고, 결정성이 감소될 수 있다. 그럼으로써, 칼라 재현성과 선명도가 저하될 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 이온 확산 방지막을 구비하여 제1전극 및/또는 제2전극에서의 이온이 광결정층으로 확산되는 것을 억제함으로써 칼라 재현성을 높일 수 있다.
제1전극(11)이 전도성 금속 산화물로 형성될 때 양호한 투과도를 가질 수 있다. 제2전극(15)은 투명하거나, 불투명할 수 있으며, 예를 들어, 제2전극(15)은 투과광을 흡수할 수 있도록 블랙 색상을 가질 수 있다. 제2전극이 블랙 색상을 가지는 경우 광결정층(14)을 통과한 광을 흡수할 수 있다. 투과된 광을 흡수하는 경우, 제2전극(15) 하부에 놓이는 다른 층에 의해 광이 광결정층으로 되반사되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 가변 광결정 칼라 필터(10)의 동작 원리에 대해 설명하기로 한다.
나노 입자들(13)은 (+)전하 또는 (-)전하를 띄고, 정전기적 반발력에 의해 매질(12) 내에서 서로 이격 되게 분산될 수 있다. 제1 및 제2 전극(11, 15)에 전압 V가 인가되면 매질(12) 내에 전계 E가 형성된다. 여기서, 전기적 이중층(electric double layer)을 가진 나노 입자들(13)은 매질(12) 내에서 제1전극 또는 제2전극 중 일방향으로 이동하여 정전기적 반발력과 평행을 이루면서, 규칙적으로 분산되어 일정한 격자간격 D로 배열된 격자 구조를 형성한다.
이러한 광결정층(14)의 격자 구조는 주기적인 굴절률 분포로 인하여 특정 파장의 광을 반사시키거나 통과시킬 수 있는 광자 밴드갭(photonic band gap)을 가진다. 브래그법칙(Bragg's law)에 의하면, 하기의 식 1로 주어지는 소정 파장 λ의 광은 광결정층(14)을 통과하지 못하고 반사된다.
Figure 112012076113410-pat00002
<식 1>
여기서, λ는 회절 또는 반사되는 광의 파장, n은 광결정층(14)의 유효 굴절률, D는 광결정층(21)의 격자간격을 나타내며, θ는 광의 입사각을 나타낸다. m은 정수를 나타낸다.
제1 및 제2전극(11, 15)에 인가되는 전압 V의 크기가 변동되면, 정전기적 반발력과의 평행상태가 변하게 되어 나노 입자들(13)의 간격 D가 변하게 된다. 따라서, 제1 및 제2전극(11, 15)에 인가되는 전압 V를 조절함으로써 반사되는 광(LO)의 파장 λ를 조절할 수 있다. 예를 들어, 인가전압 V가 커짐에 따라 광결정층(14)에서 반사되는 광(LO)의 파장대역이 점점 짧은 쪽으로 이동될 수 있다.
한편, 매질의 종류에 따른 광결정층의 특성에 대해 설명하면 다음과 같다. 매질이 유기 용매로 되어 있고, 유기 용매에 전하를 띈 나노 입자가 분산되어 있는 경우, 유기 용매의 특성상 입자의 전하량이 크지 않아 격자의 균일성이 확보되지 못할 수 있다. 그러므로 반사 스펙트럼이 샤프하지 않고 색이 선명치 않은 결과를 초래할 수 있다. 또한, 수용액에 전하를 띈 나노 입자가 분산되어 있는 경우, 수용액의 특성상 나노 입자의 표면 전하가 커서 반사 스펙트럼의 피크는 샤프하다. 하지만, 전기장을 걸어주기 위해 전극에 전압을 인가하면 소정 전압에서 수용액의 전기 분해가 유발되어 나노 입자의 전하량이나 매질 내의 전기장에 변동이 생겨 격자 구조가 깨질 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나에 이온 확산 방지막을 구비하고 있고, 제1전극과 제2전극에서 발생된 음이온 또는 양이온이 이온 확산 방지막에 의해 차단되어 이온이 광결정층(14)으로 확산되는 것을 감소 또는 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 매질(12)이 수용액인 경우, 제1전극(11)과 제2전극(15)에 의한 반응식은 다음과 같다.
2H2O + 2e- -> H2(g) + 2OH- (aq) (캐소드 전극)
2H2O -> O2(g) + 4H+(aq) + 4e- (에노드 전극)
에노드 전극에서는 H+ 이온이 발생되고, 캐소드 전극에서는 OH- 이온이 발생될 수 있다. 제1전극(11)에 구비된 제1 이온 확산 방지막(16)에 의해 음이온, 즉 수산화 이온(OH- 이온)이 차단되어 광결정층(14)으로 확산되는 것을 감소 또는 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 가변 광결정 칼라 필터(10A)에서는 제2 전극(15)의 상부에 제2 이온 확산 방지막(17)이 구비되어 있다. 제2 이온 확산 방지막(17)은 양이온의 확산을 억제하는 막을 포함할 수 있다. 제2 이온 확산 방지막(17)은 예를 들어, 4급 암모늄염기, 4급 피리디늄염기, 4급 이미다졸륨염기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 이온 확산 방지막(17)으로 상표명 FAA-3으로 시판되고 있는 제품을 사용할 수 있다. 매질(12)이 수용액인 경우, 제2 전극(15)에서는 양이온, 즉 수소 이온(H+)이 발생될 수 있다. 그리고, 제2전극(15)에 구비된 제2 이온 확산 방지막(17)에 의해 수소 이온이 차단되어 광결정층(14)으로 확산되는 것을 감소 또는 방지할 수 있다. 제1 이온 확산 방지막(17)과 제2 이온 확산 방지막(17)에 의해 양이온과 음이온이 광결정층(14)으로 확산되는 것이 감소 또는 방지되어 이온이 나노입자들(13) 주위에 붙는 것을 감소시킬 수 있다. 그럼으로써, 이온들에 의해 나노 입자의 전하량이나 매질 내의 전기장에 변동이 생겨 결정성이 깨지는 것을 방지할 수 있다.
도 3에 도시된 가변 광결정 칼라 필터(10B)에서는 제1전극(11)의 내측면에 제1 이온 확산 방지막(16)이 구비되고, 제2전극(15)의 내측면에 제2 이온 확산 방지막(17)이 구비되어 있다. 도 3에서와 같이 제1 이온 확산 방지막(16)과 제2 이온 확산 방지막(17)이 같이 구비되면, 제1 이온 확산 방지막(16)과 제2 이온 확산 방지막(17) 중 어느 하나가 구비된 경우에 비해 상대적으로 이온 확산 방지 효과가 증가될 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 매질의 전기 분해에 의해 양이온과 음이온이 생성되더라도 이들이 광결정층으로 확산되는 것을 감소 또는 방지하여 칼라 재현성과 신뢰도가 우수한 칼라 필터를 구현할 수 있다.
도 4는 전극에 음이온 확산 방지막으로서 Nafion
Figure 112012076113410-pat00003
을 구비한 경우와 Nafion
Figure 112012076113410-pat00004
을 구비하지 않은 경우에 포텐셜(potential)에 대한 전류의 변화를 나타낸 것이다. 그리고, Nafion
Figure 112012076113410-pat00005
을 구비한 경우 Nafion의 두께에 따라 포텐셜에 대한 전류의 변화를 나타내었다. 전류가 일정하게 유지되다가 감소되거나 증가되는 지점이 전기 분해가 발생하는 전압이다. 그리고, 포텐셜에 대한 전류의 기울기가 클수록 전기분해에 의한 이온의 이동량이 많은 것을 나타낸다.
Nafion
Figure 112012076113410-pat00006
이 없는 경우(w/o Nafion)에는 Nafion
Figure 112012076113410-pat00007
이 구비된 경우에 비해 전기분해에 의해 이동되는 이온량이 많다. 또한, Nation
Figure 112012076113410-pat00008
의 두께가 25nm, 60nm, 200nm 일 때, 포텐셜에 대한 전류의 변화를 보면, Nafion의 두께가 두꺼울수록 전류 변화가 적게 일어난다. 이는, Nafion
Figure 112012076113410-pat00009
의 두께가 두꺼울수록 캐소드 전극에서 발생된 음이온이 광결정층으로 확산되는 것이 감소되는 것을 나타낸다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 이온 확산 방지막을 이용하여 전기 분해(electrolysis)에 의해 발생되는 음이온 또는 양이온이 광결정층으로 확산되는 것을 감소 또는 방지함으로써 광결정층의 결정성이 유지되는 시간을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼라 영상 표시 장치(100)를 개략적으로 도시한 것이다.
칼라 영상 표시 장치(100)는 가변 광결정 칼라 필터(105)와, 가변 광결정 칼라 필터(105)에 전압을 인가하는 스위칭 소자를 포함하는 회로층(140) 및 상기 스위칭 소자를 제어하고, 전압 크기를 제어하는 제어부(150)를 포함할 수 있다. 상기 가변 광결정 칼라 필터(105)는 독립적으로 제어되는 복수 개의 픽셀을 포함할 수 있다.
가변 광결정 칼라 필터(105)는 제1전극(111), 상기 제1전극(111)과 마주보게 배치된 제2전극(115), 상기 제1전극(111)과 제2전극(115) 사이에 구비된 광결정층(114)을 포함할 수 있다. 광결정층(114)은 매질(112) 및 상기 매질(112) 내에 분산된 나노 입자들(113)을 포함할 수 있다. 상기 나노 입자들(113)은 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가질 수 있다. 상기 나노 입자들은 상기 제1전극(111)과 제2전극(115) 사이의 전압 크기에 따라 격자 간격이 변할 수 있다.
상기 제1전극(111)과 제2전극(115) 중 적어도 하나는 투명 전극일 수 있다.예를 들어, 빛이 들어오는 쪽의 전극이 투명 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1전극(111)이 투명 전극일 수 있다. 제1전극(111)은 캐소드(cathode) 전극일 수 있으며, 제2전극(115)은 에노드(anode) 전극일 수 있다.
상기 제1전극(111)과 제2전극(115)의 적어도 하나에 이온 확산 방지막이 구비될 수 있다. 도 5에서는 제1전극(111)의 하부에 제1 이온 확산 방지막(116)이 구비되고, 제2전극(115)의 상부에 제2 이온 확산 방지막(117)이 구비된 예를 도시한다. 제1전극(111)이 캐소드 전극일 때, 제1 이온 확산 방지막(116)은 음이온 확산 방지막일 수 있다. 예를 들어, 제1 이온 확산 방지막(116)은 수산화 이온(OH-1) 확산 방지막일 수 있다. 제2전극(115)이 에노드 전극일 때, 제2 이온 확산 방지막(117)은 양이온 확산 방지막일 수 있다. 예를 들어, 제2 이온 확산 방지막(117)은 수소 이온(H+) 확산 방지막일 수 있다. 제1 이온 확산 방지막은 예를 들어, 술포네티드 테트라플루오로에틸렌계 불소계 고분자(a sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer)로 형성될 수 있으며, 이 물질의 상품명으로서 Nafion
Figure 112012076113410-pat00010
이 있다.
제2 이온 확산 방지막은 예를 들어, 4급 암모늄염기, 4급 피리디늄염기, 4급 이미다졸륨염기 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이 물질의 상품명으로서 FAA-3이 사용될 수 있다.
상기 제1전극(111)과 제2전극(115)에 전압을 인가하는 스위칭 소자는 예를 들어, TFT 소자일 수 있다. 스위칭 소자는 픽셀마다 독립적으로 작동될 수 있다. 한편, 상기 제1전극(111)은 픽셀마다 서로 절연되어 있고, 제2전극(115)은 공통 전극으로 형성될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 5를 참조하여, 칼라 영상 표시 장치(100)의 동작에 대해 설명한다. 칼라영상 표시 장치(100)가 제1픽셀(110), 제2픽셀(120), 및 제3픽셀(130)을 포함할 수 있다. 제어부(150)에서 영상 신호에 따라 회로층(140)의 스위칭 소자를 구동하여 각 픽셀 별로 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1픽셀(110)에 제1전압을 인가하여 입사된 외광(L)에서 제1 파장 광(L1)을 반사시키고, 다른 파장의 광을 투과시킬 수 있다. 제2픽셀(120)에 제2전압을 인가하여 입사된 외광(L)에서 제2파장의 광(L2)을 반사시키고, 다른 파장의 광을 투과시킬 수 있다. 제3픽셀(130)에 제3전압을 인가하여 입사된 외광(L)에서 제3파장의 광(L3)을 반사시키고, 다른 파장의 광을 투과시킬 수 있다. 이와 같이 각 픽셀마다 소정 파장의 광을 반사시킴으로써 칼라 영상을 표시할 수 있다.
여기서, 가변 광결정 칼라 필터(105)가 도 1 내지 제3을 참조하여 설명한 바와 같이 이온 확산 방지막을 구비하여, 제1전극과 제2전극에서 발생한 이온이 광결정층(114)으로 확산되어 광결정층의 결정성이 나빠지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 가변 광결정 칼라 필터(105)의 반복적인 구동에 따른 칼라 재현성과 신뢰도를 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라 영상 표시 장치(100A)를 도시한 것이다. 칼라 영상 표시 장치(100A)는 도 5와 비교할 때 회로층(140) 하부에 광흡수층(160)을 더 구비한 예를 도시한 것이다. 상기 가변 광결정 칼라 필터(105)는 광결정층(114) 구조에 따라 소정 칼라 광만을 반사시키고, 나머지 칼라 광들은 투과시킨다. 여기서, 투과된 광이 다른 소자나 층들에서 반사되어 다시 외부로 나가 영상에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 회로층(140) 하부에 광흡수층(160)을 구비함으로써 투과된 광을 흡수하도록 한다. 그럼으로써 좀더 좋은 칼라 영상을 제공할 수 있다.
상기한 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10,10A,10B,105...광결정 칼라 필터, 11,15,111,115...전극
14,114...광결정층, 13,113...나노 입자
12,112...매질, 16,17,116,117...이온 확산 방지막
140...회로층, 150...제어부

Claims (20)

  1. 제1전극;
    상기 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 매질;
    상기 매질 내에 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가진 나노 입자들; 및
    상기 제1전극의 일면 및 상기 제2전극의 일면 중 적어도 하나에 구비된 이온확산 방지막;을 포함하고,
    상기 이온 확산 방지막은 상기 제1전극의 내측면에 구비된 수산화 이온의 확산을 억제하는 제1 이온 확산 방지막을 포함하고, 상기 제2전극의 내측면에 구비된 수소 이온의 확산을 억제하는 제2 이온 확산 방지막을 포함하는 가변 광결정 칼라 필터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이온 확산 방지막은 퍼플루오로카본술폰산, 또는 술포네티드 테트라플루오로에틸렌계 불소계 고분자 로 형성된 가변 광결정 칼라 필터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 이온 확산 방지막은 4급 암모늄염기, 4급 피리디늄염기, 4급 이미다졸륨염기 중 적어도 하나를 포함하는 가변 광결정 칼라 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 투명 전극으로 형성된 가변 광결정 칼라 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명하고, 제2전극이 블랙 색상을 가지는 가변 광결정 칼라 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 매질은 수용액을 포함하는 가변 광결정 칼라 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극이 캐소드 전극인 가변 광결정 칼라 필터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극이 에노드 전극인 가변 광결정 칼라 필터.
  11. 제1전극;
    상기 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극;
    상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 매질;
    상기 매질 내에 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가지며, 상기 제1전극과 제2전극 사이의 전압 크기에 따라 격자 간격이 변하는 나노 입자들;
    상기 제1전극의 하부 및 상기 제2전극의 상부 중 적어도 하나에 구비된 이온확산 방지막;
    상기 제1전극과 제2전극에 전압을 인가하는 스위칭 소자를 포함하는 회로층; 및
    상기 스위칭 소자를 제어하고, 전압 크기를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 이온 확산 방지막은 상기 제1전극의 내측 면에 구비된 수산화 이온의 확산을 억제하는 제1 이온 확산 방지막을 포함하고, 상기 제2전극의 내측 면에 구비된 수소 이온의 확산을 억제하는 제2 이온 확산 방지막을 포함하는 칼라 영상 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 이온 확산 방지막은 퍼플루오로카본술폰산, 또는 술포네티드 테트라플루오로에틸렌계 불소계 고분자로 형성된 칼라 영상 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 이온 확산 방지막은 4급 암모늄염기, 4급 피리디늄염기, 4급 이미다졸륨염기 중 적어도 하나를 포함하는 칼라 영상 표시 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제2전극이 전도성 금속 산화물로 형성된 칼라 영상 표시 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 투명 전극으로 형성된 칼라 영상 표시 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제1전극은 투명하고, 제2전극은 블랙 색상을 가진 칼라 영상 표시 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 매질은 수용액을 포함하는 칼라 영상 표시 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 회로층 하부에 광흡수층을 더 구비하는 칼라 영상 표시 장치.
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