KR20120094830A - 풀 컬러 반사형 디스플레이 - Google Patents

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KR20120094830A
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스테판 킷슨
아드리안 게이소
앤드류 헌터
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휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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Abstract

풀 컬러 반사형 디스플레이는 독립적으로 어드레싱 가능한 전광 층들을 포함하고, 각 층은, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 흡수하도록 구성된 제1 상태와, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 투과시키도록 구성된 제2 상태 간에 독립적으로 스위칭 가능하다. 상기 제1 전광 층(24, 72)의 후면과 상기 제2 전광 층(25, 78)의 전면 사이에는 반사형 컬러 필터(22, 76)가 배치되고, 반사형 컬러 필터(22, 76)는 복수의 부화소로 다시 나눠지며, 각 부화소는 가시 광선의 제1 색상 범위를 투과시키고 가시 광선의 제2 색상 범위를 반사시키도록 구성된다. 상기 제2 전광 층(22, 76)의 후면 뒤에는 광대역 반사 층(20, 70)이 배치된다.

Description

풀 컬러 반사형 디스플레이 {FULL-COLOR REFLECTIVE DISPLAY}
본 발명은 풀 컬러 반사형 디스플레이에 관한 것이다.
반사형 디스플레이(reflective display)는 디스플레이 뒤로부터의 광이 디스플레이를 통해 전송되는 것이 아니라 표시된 정보를 보기 위한 주변광(ambient light)이 디스플레이로부터 다시 뷰어(viewer) 쪽으로 반사되는 비발광형(non-emissive) 디바이스이다. 반사형 디스플레이는 주변 광만을 광원으로 사용하므로 백릿(backlit) 또는 발광형(emissive) LC(liquid crystal) 디스플레이에 비해 매우 적은 에너지를 소비한다. 반사형 디스플레이 기술은 발광형 디스플레이가 충분한 휘도 또는 콘트라스트를 생성할 수 없는 옥외 애플리케이션(outdoor application)에 적합하다.
반사형 디스플레이는 자신의 광원을 갖지 않기 때문에, 광이 뷰어에게 도달하기 위해서는 많은 층을 두 번 통과하여야 하고 그러한 층들에 의한 광 흡수는 이미지 품질을 낮춘다. 그러므로, 반사형 디스플레이의 고유의 광학 구조(inherent optical structure)는 밝고 고품질의 이미지를 생성할 수 있는 디스플레이의 개발에 있어 큰 도전이다.
첨부도면은 본 명세서에 설명한 각종 실시예를 예시하며, 명세서의 일부이다. 예시한 실시예들은 단지 예일 뿐이며 청구항들의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 1a 및 도 1b는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레의 단면도이다.
도 1c는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레의 다른 단면도이다.
도 2a는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레의 단면도이다.
도 2b는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 도 2a의 액정 디스플레이의 광 반사 효과를 나타낸 예도이다.
도 3a - 3d는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 도 2a의 액정 디스플레이의 여러 전광 층 구성(electro-optic layer configuration)을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, Cole-Kashnow 구성의 도면이다.
도 5는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레이의 광 반사 효과를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레이의 각종 광 반사 효과의 리스트이다.
도 7은 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레이의 단면도이다.
도 8은 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 예시적인 액정 반사형 디스플레이의 각종 광 반사 효과를 열거한 테이블이다.
도 9는 본 명세서에서 설명한 원리에 따른, 풀 컬러 반사형 디스플레이 화소를 제조하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도면 전체에서, 동일한 도면부호는 유사하지만 반드시 동일한 것은 아닌 요소를 가리킨다.
본 명세서는 반사형 디스플레이 기술에서 더욱 효율적인 색상 사용을 통해 이미지 품질 및 휘도를 증대시키는 시스템 및 방법을 설명한다. 본 시스템에서, 광학 스택(optical stack)은 두 개의 전광 층 사이에 배치된 반사형 컬러 필터의 어레이를 포함한다. 이 필터들은 흡수형(absorptive)이 아니라 반사형이기 때문에, 광을 덜 흡수하므로, 더욱 밝고 더욱 고품질의 이미지에 대한 표시 효율을 증대시킨다.
아래의 설명서에서는, 설명을 목적으로, 본 시스템 및 방법에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 구체적인 세부사항을 설명한다. 그러나, 해당 기술분야의 당업자라면 이러한 구체적인 세부사항 없이도 본 발명의 장치, 시스템 및 방법을 실시할 수 있음은 자명하다. "실시예", "예' 또는 유사한 표현에 대한 명세서에서의 언급은 적어도 그 하나의 실시예에 포함되지만, 다른 실시예에 반드시 포함되는 것은 아닌 실시예 또는 예와 관련된 특별한 특성, 구조, 또는 특징을 의미한다. 명세서의 여러 곳에서 "일 실시예에서"라는 구 또는 유사한 구들의 다양한 사례는 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
LC 디스플레이 중 한 가지 타입은 각 화소를 세 개의 부화소(sub-pixel)으로 나눈다. 각 부화소는 적색, 녹색, 및 청색 광의 양을 독립적으로 변조하기 위해서 적색, 녹색, 또는 청색 흡수형 컬러 필터를 포함한다. 도 1은 종래의 LC 디스플레이를 나타낸다. 외부 광원(11)은 광을 적색, 녹색 및 청색 필터(12) 각각을 통해, LC 광학 스택(14)을 통해, 반사면(19)에 반사되기 이전에 다시 LC 광학 스택(14), 및 필터(12)를 통해, 뷰어(10)에 대해 방출한다. 광이 각 화소를 통과할 때, LC 광학 스택(14)과 결합된, 적색, 녹색, 또는 청색 필터(12)는 필요한 광을 흡수하여 원하는 이미지를 생성한다. LC 광학 스택(14)은 모노크롬 부화소(14R, 14G, 14B)를 통해 적색, 녹색 또는 청색 필터(12) 각각을 통해 다시 반사되는 광의 양을 독립적으로 변조한다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 각 흡수형 필터(12)가 적색, 녹색 또는 청색 광을 필터링하기 때문에, 모든 모노크롬 부화소(14R, 14G, 14B)가 "백색" 반사를 만들기 위해 "온" 상태로 있더라도, 디스플레이는 주변 광의 적어도 2/3는 흡수할 것이다. 또, 대부분의 LC 디스플레이는 입사광의 약 50%를 흡수하는 편광기를 포함한다. 그에 비해 백색 종이는 보통 반사율이 약 80%이다. 전술한 시스템은 향상된 콘트라스트를 제공할 수는 있지만, 광 반사 효율을 희생시킨다.
도 1c에 나타낸, 다른 반사형 디스플레이는 세 개의 디스플레이(15, 16, 17)를 층으로 쌓고 각 층이 하나의 색상을 흡수하고 나머지 색상들을 투과시키도록 배열함으로써 반사 효율을 향상시킨다. 디스플레이는 보통 황색, 자홍색(magenta), 및 청록색(cyan)의 반투명 전극들로 이루어진 교번 층(alternate layer)들을 포함한다. 삼층의 스택형 시스템에서, 외부 광은 뷰어(10)에 도달하기 전에 12개의 전극 층을 통과한다. 각 층이 외부 광원의 4,5%만을 흡수하는 경우, 최고의 반사율이 (0.955)^12, 또는 58% 효율적으로 될 것이다. 다른 손실을 포함하는 경우, 반사 효율은 종래의 디스플레이에 비해 향상될 수 있지만, 여러 애플리케이션에 있어, 특히 종이와 비교할 때, 여전히 충분하지 않을 수 있다. 또, 삼층 디스플레이는 층이 더 많고, 각각이 모든 다른 층과 함께 어드레싱 및 정렬되어야 하기 때문에, 종래의 디스플레이보다 제조 복잡도가 훨씬 더 높다.
주로 전자책(e-book) 애플리케이션에 사용되는 다른 반사형 디스플레이는 E-ink이다(미국 메사추세츠 캠브리지 소재의 E-lnk Corp.로부터 입수 가능함). E-ink 반사형 디스플레이는 원래 모노크롬이어서 컬러 E-ink 반사형 디스플레이는 디스플레이 전면 상에 어레이 형태로 세 개의 나란한 흡수 컬러 필터를 포함한다. 그러나, 전술한 LCD 반사형 디스플레이와 유사하게, 컬러 필터가 E-ink 디스플레이에 부가되는 경우, 필터는 휘도를 상당히 감소시키고, 광의 1/3만을 반사시키다. 세 개의 나란히 놓인 필터에 의해 달성되는 반사율을 33% 이상으로 향상시키기 위해, 설계자들은 적색, 녹색, 청색 및 백색(RGBW)을 포함하는, 사색 컬러 어레이 필터를 사용하는 것을 제안하였다. 이 설계에서, 모든 부화소의 밝은 상태(bright state)로의 스위칭은 50%의 최대 반사율을 제공하지만, 더 적은 색 공간(color gamut)을 희생시킨 것이다.
또, 전기영동 디스플레이(electrophoretic display)는 시야 밖의 측면 또는 불투명 구조체 뒤의 유색 염료(colored pigment)를 제거함으로써 동작한다(특허문헌 WO/2008/065605를 참조, 이 특허문헌의 내용 전부는 참조에 의해 본 명세서 포함됨). 원리상으로는, 각 층에 하나 이상의 염료를 가지는 것이 가능하다. 염료들이 반대의 전하를 띄면, 그것들을 개별적으로 처리하는 것이 가능할 수 있어, 두 개의 층만을 사용하여 풀 컬러 디스플레이를 만드는 것이 가능하다. 이 설계의 단점은, 입자들을 시야 밖의 긴 거리에 걸쳐 제거하여야 한다는 것이다. 존재하는 입자의 천이율(transition rate)은 어떤 애플리케이션에서의 스위칭 시간을 너무 느리게 할 수 있다. 또, 입자의 제어는 복잡한 전극 구조를 필요로 한다. 그 결과는 구경(aperture)을 감소시키고 디스플레이 해상도를 제한한다. 또한 단일 유체 내에 여러 타입의 입자를 안정화시키는 것도 어려움이 따른다.
개시한 시스템의 실시예는 두 개의 전광 층 사이에 배치된 반사형 컬러 필터의 어레이를 제공함으로써 반사형 광학 스택을 향상시킨다. 이 필터들은 흡수형이 아니라 반사형이기 때문에, 필터들이 광을 덜 흡수하므로, 더욱 밝고 더욱 고품질의 이미지에 대한 표시 효율을 증대시킨다. 개시한 시스템의 실시예는 RGBW 컬러 필터를 구비한 E-ink와 같은 현재 이용 가능한 대안들을 능가하는 더 나은 반사 성능을 제공한다. 그 성능은 삼층 시스템의 성능에 근접하지만 추가의 전광 층에 대한 복잡도가 더해지지는 않는다. 이하에 설명하는 구성에는 몇몇 전광 기술이 적용될 수 있다.
도 2a는 풀 컬러 반사형 디스플레이의 예시적, 비제한적인 실시예를 나타낸다. 반사형 컬러 필터(22)가 두 개의 전광 층(24, 25) 사이에 배치된다. 이 반사형 컬러 필터(22)와 전광 층(24, 25)은 각각 세 개의 부화소로 더 나눠진다. 또, 전광 층(24, 25) 내의 부화소는 어드레싱 가능하고 독립적으로 변조된다. 전광 층(24, 25)은 투과 상태와 흡수 상태 간에 전기적으로 스위칭될 수 있다. 예를 들면, 전광 층(24) 또는 전광 층(25)의 부화소가 "암(어두운)" 상태로 스위칭될 때, 그 부화소는 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 흡수한다. 반대로, 전광 층(24) 또는 전광 층(25)이 "투명(clear)" 상태로 스위칭될 때, 부화소는 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 투과시킨다. 다른 대안 스위칭 상태는, 부화소가 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위(color region)를 흡수하고 가시 광선의 다른 색상 범위들은 투과 또는 반사시키는 유색(colored) 상태, 및 부화소가 백색광을 실질적으로 투과시키거나 반사시키는 투명 상태를 포함한다. 여기에 사용한 "색상 범위"는 색상 범위 내에 포함되는 광의 파장을 포함하는, 예를 들면, 적색, 녹색 또는 청색 범위와 같은 광의 하나 이상의 범위를 나타낸다. 다른 대안은 투명 상태와 반사 상태 사이를 스위칭하는 전광 층(25)을 포함하며, 투명 상태는 백색 광을 투과시키고, 반사 상태는 백색 광을 반사시킨다. 이 마지막 실시예에서, 광대역 반사기(20)가 광대역 흡수기(도시되지 않음)를 대신할 수 있다.
도 2a로 돌아가면, 광원(11)으로부터의 적색, 녹색, 및 청색 광을 포함하는 주변 백색 광(도시하지 않음)은 먼저 전광 층(24)을 투과한다. 전광 층(24)은 반사형 컬러 필터(22)의 적색, 녹색 또는 청색 영역에 대해 주변 광을 투과시키거나 차단시킬 수 있다. 반사형 컬러 필터(22)의 각 부화소는 적색, 녹색 또는 청색에 대응하는 광 성분을 투과시키거나 반사할 수 있다. 청색 및 적색 광을 흡수하고 녹색 광을 투과시키는 종래의 녹색 컬러 필터와는 달리, 반사형 컬러 필터(22)의 "녹색" 부화소는 녹색 광을 반사시키고 적색 및 청색 광을 투과시킨다. 전광 층(25)은 그 후 반사형 컬러 필터(22)를 통해 투과되는 광을 투과시키거나 차단한다. 투명 상태로 스위칭되는 경우, 전광 층(25)은 광을 광대역 반사기(20) 쪽으로 투과시킨다. 광대역 반사기(20)로부터 반사된 광은 전광 층(25), 반사형 컬러 필터(22), 및 전광 층(24)을 통해 다시 뷰어(10) 쪽으로 진행한다.
풀 컬러 반사형 디스플레이는 반사형 컬러 필터(22)가 광을 흡수하지 않기 때문에 반사 효율을 증대시킨다. 일반적인 반사형 컬러 필터는, 반사율이 상이한 각 유전체를 교대로 쌓은 다층 스택을 포함한다. 다르게는, 반사형 컬러 필터는 Merck Chemicals Ltd.로부터 입수 가능한 반응성 메조겐 재료(reactive mesogen material)와 같은, 콜레스테릭 폴리머(cholesteric polymer)일 수 있다. 또, 반사형 컬러 필터는 홀로그래픽 컬러 반사기일 수 있다. 또, 반사형 컬러 필터는 국부적 플라즈몬 공명(localized plasmonic resonance)의 결과로 특정한 색을 산란시키는 금속 입자를 포함하는 광학 층일 수 있다. 실제로, 더 넓은 시야각을 제공하기 위해 반사는 확산되어야 한다. 더 넓은 시야각은 다층 코팅을 조면화(roughening)함으로써 또는 개별 확산기를 포함함으로써 달성될 수 있다. 그러므로, 반사형 컬러 필터(22)는 조면화된 표면을 포함하거나 개별 확산기 층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
세 개 이상의 층으로 이루어지는 시스템에 비해, 두 층, 풀 컬러 반사형 디스플레이는 어드레싱 방식(addressing scheme)을 단순화할 수 있다. 화소는 기지의 수단을 통해 어드레싱될 수 있다. 예를 들면, 화소는, 쌍안정(bistable)일 수 있는, 스위칭 임계값을 가지는 적절한 전광 효과에 의해 인에이블된 능동 매트릭스(active matrix) 또는 수동 매트릭스(passive matrix)에 의해 어드레싱될 수 있다. 예를 들면 미국특허 제5,625,474호 또는 미국특허 제5,796,447호(이 특허문헌들의 내용 전부는 인용에 의해 본 명세서에 포함됨)에 개시된 바와 같이, 단일의 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT) 어레이(도시되지 않음)가 광전 층의 어드레싱에 사용될 수 있으며, 후방의 광대역 반사기(20) 뒤에 숨겨질 수 있다. 다르게는, 각 층은 광대역 반사기(20) 뒤에 숨겨진 하부 전광 층용의 어레이, 및 반사형 컬러 필터(22) 뒤에 숨겨진 상층용의 어레이를 가지는, 개별 TFT 어레이에 의해 어드레싱될 수 있다.
도 2b는 풀 컬러 반사형 디스플레이의 더욱 구체적인 실시예를 나타낸다. 전광 층(24)의 적색 및 청색 부화소는 암 상태이고 녹색 부화소는 투명 상태이다. 적색, 녹색, 및 청색 광 성분(도시되지 않음)을 포함하는 광원(11)으로부터의 주변 백색 광은 먼저 전광 층(24)의 "녹색"(또는 투명) 부화소를 투과한다. 전광 층(24)은 적색 및 청색 부화소를 덮는은 백색 광을 흡수한다. 반사형 컬러 필터(22)는 녹색 광을 전광 층(24)을 통해 다시 반사시켜서 적색 및 청색 광을 전광 층(25) 상에 투과시키며, 거기서 적색 및 청색 광이 흡수된다. 반사형 컬러 필터(22)는 녹색 광만을 반사하기 때문에, 도 2b에 나타낸 반사형 디스플레이는 녹색이 강하게 반사된 색상을 생성한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c는 각종 전광 스위칭 구성의 다른 예를 나타낸다. 도 3a에서, 전광 층(24, 25) 둘 다를 암 상태로 스위칭함으로써 모든 광을 흡수하여 흑색을 제공한다. 도 3b의 전광 스위칭 구성은 도 2b와 동일한 결과를 낳는다. 도 3c에서, 광전 층(24, 25)은 녹색 영역에서 투명 상태로 스위칭되고, 적색 및 청색 영역에서 암 상태로 스위칭된다. 도 3c는 반사형 컬러 필터(22)가 광대역 반사기(20)에 의해 반사된 청색 및 적색 광을 반사할 때 밝은 백색을 생성한다. 청색 및 적색 부화소에 대해 수행된 유사한 분석은 이 아키텍처가 높은 반사성의 백색을 제공한다는 것을 입증한다. 각 부화소에 의해 반사된 백색의 음영(shade)은 필터에서 반사된 광이 더 적은 층을 통과함에 따라 덜 흡수됨으로써 필터의 색상으로 약간 이동될 것이다. 그러나, 세 개의 부화소로부터의 광의 결합이 균형 잡힌 중간 백색(neutral white)을 제공한다. 정확한 휘도는 사용된 전극 및 광전 층의 타입에 의존할 것이지만, 도 1a에 나타낸 LC 반사형 디스플레이, 도 1c에 나타낸 삼층 반사형 디스플레이, 또는 RGBW 필터를 구비한 E-ink의 반사율에 의해 달성되는 33%를 초과할 것이다.
도 3d는 제4 광전 스위칭 조합을 나타낸다. 전광 층(24, 25)은 각각 암 상태와 투명 상태이다. 이 구성에서 반사 색상은 전광 구성(electro-optic configuration)에 의존한다. 전광 구성이 입사광의 두 가지 편광(S & P) 모두를 흡수하는 경우, 디스플레이는 암 상태로 나타날 것이다. 그러나, 보통의 전광 구성은 단 하나의 편광을 흡수한다. 액정 층은 이색성 염료(dichroic dye)로 도핑된 액정을 사용하고 액정을 수직 정렬(비흡수)과 수평 정렬(흡수) 간에 스위칭 한다. 액정 층은 액정 정렬에 대해 광의 입사면의 배향에 의존하는 P 또는 S 편광만을 흡수한다. 더 높은 콘트라스트의 이미지를 얻기 위해서는, 두 편광을 모두 흡수하여야 한다.
도 4는 두 편광을 모두 흡수하는 전광 구성을 나타낸다. 수평으로 정렬된 이색성 액정 층(34)은 평행한, 즉 광(36)의 P 편광만을 흡수한다. S 편광된 광(38)은 이색성 액정 층(34)으로부터 나와 액정 정렬에 대해 45도로 배향된 1/4 파장 판(32)을 통과한다. 1/4 파장 판(32)은 이색성의 액정 층(32)과 광대역 반사기(20) 사이에 배치된다. 1/4 파장 판(32)은 S 편광(38)을 원 편광(circular polarization)(40)으로 변환하고, 광대역 반사기(20)로부터의 반사는 위상 변화(42)를 일으킨다. 광은 1/4 파장 판(32)으로부터 다시 선형의, P 편광된 광(36)으로 나오고, 이것은 나중에 두 번째 통과할 때 이색성 액정 층(34)에 의해 흡수된다. 이것은 Cole-Kashnow 구성으로 알려져 있다.
도 5는 나란한 반사형 컬러 필터(22)를 구비한 이층 디바이스에서의 Cole-Kashnow 구성을 나타낸다. 전광 효과를 더 잘 설명하기 위해, 이하의 설명은 다시 적색 부화소에 초점을 둔다. 전광 층(24)은 백색의, 편광되지 않은 광, 또는 P 편광된 광(36) 및 S 편광된 광((38) 모두를 포함하는 광을 수광한다. 설명을 위해, 어두운 상태(dark state)의 전광 층(24)은 P 편광 광(36)을 흡수하지만, P 편광 광(36)이나 S 편광 광(38)은 액정의 배향에 따라 흡수될 수 있다. 전광 층(24)으로부터 나오는 S 편광된 광(38)은 선형 편광된다. 1/4 파장 판(32)은 세 가지 색상(적색, 녹색, 및 청색) 모두를 원 편광시킨다. 반사형 컬러 필터(22)는 광(46)의 녹색 부분을 반사하거나 위상을 변화시킨다. 그 후 광의 녹색 부분은 1/4 파장 판(32)을 통과하여 돌아올 때 편광(P 편광)된 다음 전광 층(24)에 의해 흡수된다. 청색 및 녹색 원 편광된 광은 녹색 부화소를 덮는 부분에서 투명 상태일 때 반사형 컬러 필터(22) 및 전광 층(25)을 통과한다. 그 후 청색 및 적색 광은, 층들을 통해 반사되어 결국 전광 층(24)에 다시 도달하기 전에, 제2 파장 판(33)을 통과한다. 제2 파장 판(33)을 추가 통과는 편광을 회전시켜 광이 전광 층의 상부에 도달할 때 선형 편광되어 있지만, 액정 배열에 대해 직교 방향으로 배향되어 있다.
도 6은 전광 층(32)과 전광 층(33)의 네 개의 가능한 조합에서, 도 5 구성의 광학기를 모델링한 결과를 보여준다. 전광 층(32)을 암 상태로 그리고 전광 층(33)을 투명 상태로 스위칭하는 것은 필터에 대해 상보적인 색상의 어두운 형태(dark version)를 제공한다. 다른 부화소의 모델링도 동등한 결과를 가져온다. 이것을 표시된 자홍색, 청록색 또는 황색의 휘도를 증가(boost)시키는 데 사용할 수 있다. 모델링은, 이것이 색 공간의 볼륨(volume)을 약 20% 증가시킴을 보여준다.
풀 컬러 반사형 디스플레이의 다른 실시예에서, 각 화소는 단지 두 개의 나란한 컬러 부화소로 분할된다. 도 7은 청색 및 녹색 반사 필터(76)를 구비한 예를 나타낸다. 이 구성에서, 전광 층(78)은 암 상태와 투명 상태 간에 스위칭되고 전광 층(72)은 적색(녹색 및 청색 흡수) 상태와 투명 상태 간에 스위칭된다. 다르게는, 전광 층(72)은 적색과 녹색, 또는 청색과 적색 반사 필터를 각각 구비하여, 청색 상태와 투명 상태 또는 녹색 상태와 투명 상태 간에 스위칭될 수 있다. 제어기(76)는 전광 층(78, 72)의 투과/흡수 상태를 제어한다. 앞서 언급한 바와 같이, 다른 실시예는 투명 상태와 반사 상태 간에 스위치 간에 스위칭되는 전광 층(78)을 포함할 수 있고, 투명 상태는 백색 광을 투과시키고 반사 상태는 백색 광을 반사시킨다. 마지막 실시예에서, 광대역 반사기(70)는 대신에 광대역 흡수기(도시되지 않음)일 수 있다.
두 개의 부화소 구성은 두 개의 1/4 파장 판(74A, 74B)을 포함하는데, 하나는 적색/투명 이색성 층(72)과 청색/녹색 전광 반사 필터(76) 사이에 배치되고, 다른 하나는 암/투명 이색성 층(78)과 광대역 반사기(70) 사이에 배치된다. 도 8은 전광 층 구성의 조합 각각에 대한 반사된 색상 결과를 열거한다. 두 개의 부화소 구성의 한 가지 주된 이점은, 각 반사형 컬러 필터가 화소의 1/3이 아니라 1/2를 덮어 반사된 컬러의 휘도를 증대시키고 색 공간의 볼륨을 약 50% 증가시킨다는 것이다. 사용된 전극 기술에 따라, 부화소의 수를 줄이는 것은 전극 층에서의 광 손실을 감소시킬 수도 있다.
두 개의 부화소, Cole-Kashnow 구성에서, 파장 판(74A, 74B)을 추가 통과하는 효과는 이색성 전광 층을 사용할 때 다시 고려되어야 한다. 모델링은, 이 효과가 색상 점(color point) 내의 이동임을 나타낸다. 도 7에 나타낸 형태에서, 황색 및 자홍색 점은 녹색 및 청색 색조(hue) 쪽으로 각각 이동한다. 두 개의 부화소 구성은 세 개의 부화소 색 공간 형상과는 상이한 색 공간 형상을 만들지만, 여전히 세 개의 부화소 구성으로 표현될 수 있는 색상의 대부분을 포함한다.
도 9는 풀 컬러 반사형 디스플레이를 제조하는 방법(900)의 예시적인 실시예의 흐름도를 보여준다. 이 방법(900)은 독립적으로 어드레싱 가능한 제1 및 제2 광전 층을 제공하는 단계(단계 905)를 포함한다. 각 층은 전면과 후면을 가지고, 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 흡수하도록 구성된 제1 상태와, 층이 광의 하나 이상의 색상 범위를 투과시키도록 구성된 제2 상태 간에 독립적으로 스위칭될 수 있다.
복수의 부화소로 분할된 반사형 컬러 필터는 그 후 제1 전광 층의 후면과 제2 전광 층의 전면 사이에 배치된다(단계 910). 각 부화소는 가시 광선의 제1 색상 범위는 투과시키고 가시 광선의 제2 색상 범위는 반사하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 특정 실시예에서, 하나의 부화소는 오로지 적색 광을 반사시키도록 구성될 수 있고, 제2 부화소는 오로지 녹색 광을 반사시키도록 구성될 수 있고, 제3 부화소는 오로지 청색 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 광전 층은 부화소들에 대응하는 독립적으로 스위칭 가능한 세그먼트로 분할되어, 각 부화소에 의해 반사되는 주변 광을 허용하거나 저지하여 원하는 디스플레이 음영(display shade)을 얻기 위해 각 부화소를 조작할 수 있다.
또, 본 방법은 제2 전광 층의 후면 뒤에 광대역 반사 층을 배치하는 단계(단계 915)를 더 포함한다.
이상의 설명은 실시예 및 설명한 원리에 대한 예를 설명하기 위해서만 제공되었다. 이 설명서는 이러한 원리를 총망라하거나 개시된 임의의 바로 그 형태로 한정하기 위한 것이 아니다. 이상의 사상에 비추어 많은 수정 및 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 각 층이 전면과 후면을 포함하고, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 흡수하도록 구성된 제1 상태와, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 투과시키도록 구성된 제2 상태 간에 독립적으로 스위칭 가능하도록, 독립적으로 어드레싱 가능한 제1 전광 층(24, 72) 및 제2 전광 층(25, 78);
    상기 제1 전광 층(24, 72)의 후면과 상기 제2 전광 층(25, 78)의 전면 사이에 배치되고 복수의 부화소로 다시 나눠지며, 각 부화소는 가시 광선의 제1 색상 범위를 투과시키고 가시 광선의 제2 색상 범위를 반사시키도록 구성되는, 반사형 컬러 필터(22, 76); 및
    상기 제2 전광 층(22, 76)의 후면 뒤에 배치된 광대역 반사 층(20, 70)
    을 포함하는 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사형 컬러 필터(22, 76)는 제1 및 제2 유전체 층을 포함하고;
    상기 제1 및 제2 유전체 층은 서로 인접하여 적층되며;
    상기 제1 및 제2 유전체 층은 상이한 굴절률을 가지는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사형 컬러 필터(22, 76)는 조면화된 표면을 포함하는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사형 컬러 필터(22, 76)는 개별 확산기 층을 더 포함하는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전광 층(25, 78)의 제1 상태는 백색 광을 투과시키고, 상기 제2 전광 층(25, 78)의 제2 상태는 백색 광을 반사하는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 트랜지스터를 더 포함하는 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전광 층(24, 25, 72, 78)은 수동으로 매트릭스 가능한(passively matrixable), 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전광 층(23, 25, 72, 78)은 상기 반사형 디스플레이 화소의 부화소에 대응하는 독립적으로 스위칭 가능한 세그먼트들로 분할되는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전광 층(24, 72)의 후면과 상기 반사형 컬러 필터(22, 76) 사이에 배치된 제1 1/4 파장 판(32, 74A); 및
    상기 제2 전광 층(25, 78)과 상기 광대역 반사기(20, 70) 사이에 배치된 제2 1/4 파장 판(33, 74B)를 더 포함하는 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전광 층(24, 72)과 상기 제2 전광 층(25, 78) 각각은,
    컬러 이색성 층(color dichroic layer)과 어두운 이색성 층(black dichroic layer) 중 하나를 포함하는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전광 층(24, 72)은, 제1 상태인 동안에 가시 광선의 복수의 색상 범위를 흡수하고 제2 상태인 동안에 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 투과시키도록 구성되고;
    상기 제2 전광 층(25, 78)은, 제1 상태인 동안에 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 흡수하고 제2 상태인 동안에 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 투과시키도록 구성되는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  12. 독립적으로 어드레싱 가능하고, 각 화소가,
    각 층이 전면과 후면을 포함하고, 상기 층이 가시 광선의 복수의 색상 범위를 흡수하도록 구성된 제1 상태와, 상기 층이 가시 광선의 모든 파장을 실질적으로 투과시키도록 구성된 제2 상태 간에 독립적으로 스위칭 가능하도록, 독립적으로 어드레싱 가능한 제1 전광 층(24, 72) 및 제2 전광 층(25, 78);
    상기 제1 전광 층(24, 72)의 후면과 상기 제2 전광 층(25, 78)의 전면 사이에 배치되고, 각 부화소가 가시 광선의 제1 색상 범위를 투과시키고 가시 광선의 제2 색상 범위를 반사시키도록 구성되는, 복수의 부화소로 더 분할되는 반사형 컬러 필터(22, 76); 및
    상기 제2 전광 층의 후면 뒤에 배치되고 전면 및 후면을 포함하는 광대역 반사 층(20, 70)
    을 포함하는, 복수의 화소; 및
    상기 화소의 상기 전광 층(24, 25, 72, 78)을 선택적으로 스위칭하여 상기 디스플레이 상에 원하는 이미지를 생성하도록 구성된 제어기(75)
    를 포함하는 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    각 화소의 상기 제2 전광 층(25, 78)은 두 가지 색상의 부화소와 세 가지 색상의 부화소 중 하나로 다시 나눠지는, 풀 컬러 반사형 디스플레이.
  14. 풀 컬러 반사형 디스플레이의 제조 방법으로서,
    각 층이 전면과 후면을 포함하고, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 흡수하도록 구성된 제1 상태와, 상기 층이 가시 광선의 하나 이상의 색상 범위를 투과시키도록 구성된 제2 상태 간에 독립적으로 스위칭 가능한, 제1 전광 층(24, 72) 및 제2 전광 층(25, 78)을 제공하는 단계;
    상기 제1 전광 층(24, 72)의 후면과 상기 제2 전광 층(25, 78)의 전면 사이에 반사형 컬러 필터(22, 76)를 배치하는 단계 - 상기 반사형 컬러 필터(22, 76)는 복수의 부화소로 다시 나눠지고, 각 부화소는 가시 광선의 제1 색상 범위를 투과시키고 가시 광선의 제2 색상 범위를 반사시키도록 구성됨 - ; 및
    상기 제2 전광 층의 후면 뒤에 광대역 반사 층(20, 70)을 배치하는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    각 화소의 상기 제2 전광 층(25, 78)은 두 가지 색상의 부화소와 세 가지 색상의 부화소 중 하나로 다시 나눠지는, 제조 방법.
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