KR20190000184A - 반사형 컬러필터 및 이를 이용한 반사형 디스플레이 - Google Patents

반사형 컬러필터 및 이를 이용한 반사형 디스플레이 Download PDF

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권순형
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터는, 상기 반사형 디스플레이로 입사된 외광이 컬러를 띄는 반사광으로서 외부로 방출되게 하는 제1층 및 상기 외광이 입사하는 상기 제1층의 상면과 대향되는 하면에 배치되어, 크기에 따라 특정 파장의 상기 반사광을 상기 제1층으로 방출시키는 양자점이 배치된 제2층을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 반사형 컬러필터의 색순도와 휘도가 동시에 향상되는 효과가 있다. 또한, 양자점을 사용함에 있어서 디스플레이 표면에서 하얗게 번져보이는 현상을 감소시키는 효과가 있다.

Description

반사형 컬러필터 및 이를 이용한 반사형 디스플레이{Reflective Color Filter And Reflective Display Using The Same}
본 발명은 높은 색재현성을 구현한 반사형 컬러필터 및 이를 이용한 반사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
반사형 디스플레이는 액정 패널 배후에 형광관 등의 광원을 사용하지 않고 앞면에서 들어온 광을 액정 패널의 뒷면에 둔 반사판으로 반사시켜 컬러 형태로 표시하는 표시 장치이다. 광원을 사용하지 않는 만큼 저가격화, 저소비 전력화를 이룰 수 있다.
반사형 디스플레이의 경우 외광을 이용하여 컬러를 표현하기 때문에, 기존의 OLED나 LCD용 컬러필터의 직접 적용이 어려워 반사형 전용 컬러필터 기술 개발이 필요하다. 즉 반사형 디스플레이에 사용될 수 있는 안료형 컬러필터의 경우, 그 색 특성이 분산된 안료 고유의 흡수 스펙트럼에 의해 결정되는데, 컬러필터의 두께가 두꺼워질수록 광투과율이 감소하여 휘도가 저하될 수 있다. 또한, 컬러필터의 두께를 더 얇게 한다면 색순도가 낮아질 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 컬러필터 기능을 하는 안료가 배치된 제1층과 양자점이 배치된 제2층을 포함하는 반사형 컬러필터를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터는, 상기 반사형 디스플레이로 입사된 외광이 컬러를 띄는 반사광으로서 외부로 방출되게 하는 제1층 및 상기 외광이 입사하는 상기 제1층의 상면과 대향되는 하면에 배치되어, 크기에 따라 특정 파장의 상기 반사광을 상기 제1층으로 방출시키는 양자점이 배치된 제2층을 포함한다.
상기 외광은 상기 제1층을 거쳐 상기 제2층을 통과하고, 상기 반사광은 상기 제2층을 거쳐 상기 제1층을 통해 외부로 방출된다.
상기 양자점의 크기를 상기 제1층에서의 상기 반사광과 같은 컬러를 띄는 파장을 방출하도록 특정 크기로 설정된다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터는, 상기 제1층은 복수의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 단위 픽셀은 R-서브픽셀, G-서브픽셀 및 B-서브픽셀로 구분되고, 상기 제2층은 상기 복수의 단위 픽셀에 대응되는 복수의 단위 양자점영역을 포함하고, 상기 단위 양자점영역은 R-양자점영역, G-양자점영역 및 B-양자점영역으로 구분된다.
상기 R-양자점영역은 상기 R-서브픽셀 하면에 위치하고, 상기 G-양자점영역은 상기 G-서브픽셀 하면에 위치하며, 상기 B-양자점영역은 상기 B-서브픽셀 하면에 위치한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터는, 상기 R-양자점영역의 양자점의 크기는 5 내지 6nm이고, 상기 G-양자점영역의 양자점의 크기는 2.5 내지 3nm이며, 상기 B-양자점영역의 양자점은 2nm이다.
상기 제1층은, 투명기판, 상기 R-서브픽셀에 대응되는 R-안료, 상기 G-서브픽셀에 대응되는 G-안료, 상기 B-서브픽셀에 대응되는 B-안료 및 각각의 서브픽셀의 색을 구분하기 위한 매트릭스를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이는, 상술한 실시예들에서 설명된 것 중 어느 하나의 반사형 컬러필터 및 상기 외광이 반사되고, 상기 제2층의 하면에 배치되는 반사층을 포함한다.
본 발명의 반사형 컬러필터는 컬러필터인 제1층과 제1층 아래에 양자점을 포함하는 제2층을 동시에 구비하여, 휘도와 색순도를 높여 높은 색재현율을 구현한다.
반사형 컬러필터의 아래쪽에 양자점을 포함하는 층을 형성시킴으로써, 반사형 컬러필터의 서브픽셀에 양자점을 직접 적용할 경우의 표면이 하얗게 번져보이는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 개념도이다.
도 2a는 제1층만으로 구성된 반사형 컬러필터의 형광성을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 형광성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1층의 단위 픽셀과 제2층의 양자점영역의 배치도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2층의 단위 양자점영역의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 제1층의 단위 픽셀의 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 제1층의 단위 픽셀의 상면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 개념도이다.
본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "상면", "하면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터(1)의 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터(1)는, 상기 반사형 디스플레이로 입사된 외광이 컬러를 띄는 반사광으로서 외부로 방출되게 하는 제1층(10) 및 상기 외광이 입사하는 상기 제1층(10)의 상면과 대향되는 하면에 배치되어, 크기에 따라 특정 파장의 상기 반사광을 상기 제1층(10)으로 방출시키는 양자점이 배치된 제2층(20)을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 외광은 제1층(10)과 제2층(20)을 순서대로 통과한다. 반사광은 제2층(20)과 제1층(10)을 순서대로 통과한다. 제1층에서는 컬러필터를 통해 외광을 특정 파장을 갖는 빛으로 필터링한다.
도 2a는 제1층만으로 구성된 반사형 컬러필터의 형광성을 나타낸 그래프이고, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 형광성을 나타낸 그래프이다.
종래의 컬러필터의 경우 휘도가 낮아지는 문제를 해결하기 위해 컬러필터를 얇게 만든다. 이 경우 제1층이 얇게 처리되어 빛의 휘도는 높일 수 있지만, 이로 인해 반사광의 색순도가 낮아진다. 도 2a에 도시된 것바 같이, 제1층(10)만으로 구성된 반사형 컬러필터는, 파란색(B)의 경우 형광성이 높으나, 녹색(G)과 빨간색(R)의 빛의 경우 형광성이 떨어지는 것을 볼 수 있다. 즉, 빛의 휘도를 높이기 위해 제1층을 얇게 처리할 경우 반사광의 색순도가 낮아진다. 빛의 순도가 낮아지는 문제를 해결하기 위해 본 발명의 반사형 컬러필터는 제2층(20)이 구비된다.
제2층(20)은 외광이 입사하는 제1층(10)의 상면과 대향되는 하면에 배치된다. 양자점의 경우, 안료를 사용하는 컬러필터에 비해 높은 색순도를 얻을 수 있다. 즉, 안료를 사용하는 컬러필터의 의해 필터링된 빛의 파장보다, 외광이 양자점에 입사되어 양자점의 광발광 현상에 의해 방출되는 빛의 파장이 좁다. 좁은 빛의 파장이 발광되는 것은 높은 색순도, 즉 높은 색재현성을 구현할 수 있음을 의미한다. 제2층(20)에는 양자점들이 배치되는데, 양자점의 크기에 따라 특정 파장의 반사광을 제1층(10)으로 방출시킨다. 양자점이 배치된 제2층은 제1층의 하면에 배치되는 것으로 한정되는데, 이는 양자점이 컬러필터 역할을 하는 제1층에 배치될 경우 빛의 번짐 현상이 발생되기 때문이다. 빛의 번짐 현상을 해결하기 위해 양자점이 배치된 제2층은 제1층의 하면에 배치된다. 제2층이 구비된 양자점을 통과하는 반사광은, 제1층(10)만을 구비한 반사형 컬러필터를 통과할 때와 비교할 때, 컬러필터만을 통과할 때의 빛의 파장의 범위보다 좁은 범위의 파장을 갖기 때문에, 색순도가 높아진다. 또한 제2층(20)의 양자점을 통과한 반사광이 다시 제1층(10)에서 필터링되기 때문에 표면에서 하얗게 번져보이는 현상이 없다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 제1층(10)과 제2층(20)을 동시에 구비한 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터는 도 2a의 경우와는 달리, 빨간색, 녹색 및 파랑색의 형광성이 모두 높게 확보된 것을 확인할 수 있다. 즉, 제2층(20)의 양자점이 특정 파장을 갖는 빛을 방출함에 따라 반사광의 색순도가 높아진 것이다.
또한, 양자점의 크기를 상기 제1층(10)에서의 상기 반사광과 같은 컬러를 띄는 파장을 방출하도록 특정 크기로 설정된다. 이는 제2층(20)에서 제1층(10)으로 방출되는 반사광의 파장과 제1층(10)에서 외부로 방출되는 반사광의 파장을 갖게 하여, 반사광의 색순도를 높이기 위함이다. 즉, 제2층의 양자점의 크기가 여러 종류로 섞여있는 경우, 제2층의 양자점에서 발광되는 빛의 파장과 제1층의 컬러필터에서 걸러지는 빛의 파장이 완전히 일치하지 않게된다. 즉, 제2층의 양자점에서 발광되는 빛이 제1층에서 모두가 통과되지 않아 휘도를 감소시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 제2층의 양자점의 크기를, 제2층에서 발광되는 빛의 파장과 제1층에서 통과시키는 빛의 파장이 일치하도록 조절하여 빛의 휘도를 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1층의 단위 픽셀과 제2층의 양자점영역의 배치도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터(1)는, 상기 제1층(10)은 복수의 단위 픽셀(100)을 포함하고, 상기 단위 픽셀(100)은 R-서브픽셀(110), G-서브픽셀(120) 및 B-서브픽셀(130)로 구분되고, 상기 제2층(20)은 상기 복수의 단위 픽셀(100)에 대응되는 복수의 단위 양자점영역(200)을 포함하고, 상기 단위 양자점영역(200)은 R-양자점영역(210), G-양자점영역(220) 및 B-양자점영역(230)으로 구분된다. 상기 R-양자점영역은 상기 R-서브픽셀 하면에 위치하고, 상기 G-양자점영역은 상기 G-서브픽셀 하면에 위치하며, 상기 B-양자점영역은 상기 B-서브픽셀 하면에 위치한다.
제1층(10)은 복수의 단위 픽셀(100)로 구성된다. 또한, 단위 픽셀(100)에서 여러 색을 표현하기 위해 색의 3원색인 빨간색(R), 녹색(G), 파랑색(B)이 서브픽셀에서 구현된다. 즉, R-서브픽셀(110)은 빨간계열의 파장을 갖는 반사광만을 외부로 방출시키고, G-서브픽셀(120)은 녹색계열의 파장을 갖는 반사광만을 외부로 방출시키며, B-서브픽셀(130)은 파란계열의 파장을 갖는 반사광만을 외부로 방출시킨다.
제2층(20)은 복수의 단위 양자점영역(200)으로 구성된다. 또한, 단위 양자점영역(200)은 빨간색계열의 파장을 갖는 반사광만을 제1층(10)으로 방출시키는 R-양자점영역(210), 녹색계열의 파장을 갖는 반사광만을 제1층(10)으로 방출시키는 G-양자점영역(220) 및 파란색계열의 파장을 갖는 반사광만을 제1층(10)으로 방출시키는 B-양자점영역(230)으로 구분된다.
또한, 반사광의 색순도를 높히기 위해, R-양자점영역은 R-서브픽셀 하면에 위치하고, G-양자점영역은 G-서브픽셀의 하면에 위치하며, B-양자점영역은 B-서브픽셀의 하면에 위치하여, 반사광이 같은 색으로 필터링되는 제1층 및 제2층을 통과할 수 있도록 한다. 즉, 각 양자점영역에서 발광된 좁은 파장 영역을 갖는 반사광이 각 서브픽셀을 통과할 수 있도록 각 서브픽셀과 각 양자점영역을 배치하는 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2층의 단위 양자점영역의 양자점들의 구성을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터(1)는, 상기 R-양자점영역의 양자점(211)의 크기는 5 내지 6nm이고, 상기 G-양자점영역의 양자점(221)의 크기는 2.5 내지 3nm이며, 상기 B-양자점영역의 양자점(231)은 2nm이다.
이는 양자점의 크기에 따라 다른 파장의 반사광을 방출하는 특성을 활용한 것이다. 빨간계열의 파장을 갖는 빛을 방출하는 R-양자점영역의 양자점(211)은 5 내지 6nm 크기의 양자점으로 구성하여 제1층(10)으로 빨간계열의 반사광이 방출되도록 한다. 녹색계열의 파장을 방출하는 G-양자점영역의 양자점(221)은 2.5 내지 3nm 크기의 양자점으로 구성하여 제1층(10)으로 녹색계열의 반사광이 방출되도록 한다. 파란계열의 파장을 방출하는 B-양자점영역의 양자점(231)은 2nm 크기의 양자점으로 구성하여 제1층(10)으로 파란계열의 반사광이 방출되도록 한다.
도 5a는 본 발명의 제1층의 구체적 구성을 나타내고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 컬러필터의 제1층의 단위 픽셀의 상면도이다.
상기 제1층(10)은, 투명기판(140), 상기 R-서브픽셀(110)에 대응되는 R-안료(111), 상기 G-서브픽셀(120)에 대응되는 G-안료(121), 상기 B-서브픽셀(130)에 대응되는 B-안료(131) 및 각각의 서브픽셀의 색을 구분하기 위한 매트릭스(150)를 포함한다.
R-서브픽셀(110)에는 빨간계열 파장의 반사광만을 외부로 방출하는 R-안료(111)가 배치된다. G-서브픽셀(120)에는 녹색계열 파장의 반사광만을 외부로 방출하는 G-안료(121)가 배치된다. B-서브픽셀(130)에는 파란색계열 파장의 반사광만을 외부로 방출하는 B-안료(131)가 배치된다. 또한 각각의 안료의 색을 구분하기 위해 매트릭스(150)가 배치된다. 매트릭스의 경우 검은색으로 이루어질 수 있고, 투명기판(140) 위에 매트릭스(150)가 배치되고 그 위에 컬러필터 역할을 하는 안료들이 올라갈 수 있다. 매트릭스의 경우 디스플레이에서 의도치 않게 누설된 전류의 증가를 방지하는 역할도 한다. 또한, 형성된 R,G,B-안료의 높이가 똑같지 않기 때문에, 표면을 평탄화하는 오버코트(160)가 더 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 반사형 컬리필터를 구비한 반사형 디스플레이의 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 반사형 디스플레이(2)는, 상술한 실시예들에서 설명된 것 중 어느 하나의 반사형 컬러필터 및 상기 외광이 반사되고, 상기 제2층(20)의 하면에 배치되는 반사층(30)을 포함한다.
본 발명의 반사형 컬러필터를 포함하는 반사형 디스플레이는, 제2층(20)의 하면에 배치된 반사층(30)을 더 구비할 수 있다. 반사층(30)은 외부에서 입사된 외광이 반사되어 반사광으로 외부로 방출될 수 있도록 빛을 반사하는 역할을 한다. 또한, 반사층(30)은 제1층의 단위 픽셀과 제2층의 양자점 영역과 대응되는 위치에 반사층(30)의 단위 픽셀이 배치된다. 반사층의 단위 픽셀은 전류의 흐름에 따라 검은색 또는 흰색으로 바뀐다. 즉, 외광을 반사시키는 경우 단위 픽셀이 On이 되어 반사층이 흰색이 되고, 외광을 반사시키지 않는 경우 단위 픽셀이 Off가 되어 반사층은 검은색이 된다. 이러한 방식으로 각 단위 픽셀을 On/Off 시켜 디스플레이의 명암을 조절한다. 다른 실시예로서, 반사층(30)은 유리기판과 투명막을 포함할 수도 있으며, 당업계에서 사용되는 반사형 디스플레이에서 빛을 반사시킬 수 있는 디스플레이 기판이 사용될 수 있음을 밝힌다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 반사형 컬러필터 2 : 반사형 디스플레이
10 : 제1층 20 : 제2층
30 : 반사층 100 : 단위 픽셀
110 : R-서브픽셀 111 : R-안료
120 : G-서브픽셀 121 : G-안료
130 : B-서브픽셀 131 : B- 안료
140 : 투명 기판 150 : 매트릭스
160 : 오버 코트 200 : 단위 양자점영역
210 : R-양자점영역 211 : R-양자점영역의 양자점
220 : G-양자점영역 221 : G-양자점영역의 양자점
230 : B-양자점영역 231 : B-양자점영역의 양자점

Claims (6)

  1. 반사형 디스플레이의 반사형 컬러필터에 있어서,
    상기 반사형 디스플레이로 입사된 외광이 컬러를 띄는 반사광으로서 외부로 방출되게 하는 제1층; 및
    상기 외광이 입사하는 상기 제1층의 상면과 대향되는 하면에 배치되어, 크기에 따라 특정 파장의 상기 반사광을 상기 제1층으로 방출시키는 양자점이 배치된 제2층을 포함하고,
    상기 외광은 상기 제1층을 거쳐 상기 제2층을 통과하고, 상기 반사광은 상기 제2층을 거쳐 상기 제1층을 통해 외부로 방출되는, 반사형 컬러필터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양자점의 크기는,
    상기 제1층에서의 상기 반사광과 같은 컬러를 띄는 파장을 방출하도록 특정 크기로 설정된, 반사형 컬러필터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1층은 복수의 단위 픽셀을 포함하고, 상기 단위 픽셀은 R-서브픽셀, G-서브픽셀 및 B-서브픽셀로 구분되고,
    상기 제2층은 상기 복수의 단위 픽셀에 대응되는 복수의 단위 양자점영역을 포함하고, 상기 단위 양자점영역은 R-양자점영역, G-양자점영역 및 B-양자점영역으로 구분되며,
    상기 R-양자점영역은 상기 R-서브픽셀 하면에 위치하고, 상기 G-양자점 영역은 상기 G-서브픽셀 하면에 위치하며, 상기 B-양자점영역은 상기 B-서브픽셀 하면에 위치하는, 반사형 컬러필터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 R-양자점 영역의 양자점의 크기는 5 내지 6nm이고,
    상기 G-양자점 영역의 양자점의 크기는 2.5 내지 3nm 이며,
    상기 B-양자점 영역의 양자점은 2nm인, 반사형 컬러필터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1층은,
    투명기판;
    상기 R-서브픽셀에 대응되는 R-안료;
    상기 G-서브픽셀에 대응되는 G-안료;
    상기 B-서브픽셀에 대응되는 B-안료; 및
    각각의 서브픽셀의 색을 구분하기 위한 매트릭스를 포함하는, 반사형 컬러필터
  6. 청구항 1 내지 5중 어느 하나의 반사형 컬러필터; 및
    상기 외광이 반사되고, 상기 제2층의 하면에 배치되는 반사층;을 포함하는, 반사형 디스플레이.
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