KR20210062300A - 투과도 가변 광 필터 - Google Patents

투과도 가변 광 필터 Download PDF

Info

Publication number
KR20210062300A
KR20210062300A KR1020190150346A KR20190150346A KR20210062300A KR 20210062300 A KR20210062300 A KR 20210062300A KR 1020190150346 A KR1020190150346 A KR 1020190150346A KR 20190150346 A KR20190150346 A KR 20190150346A KR 20210062300 A KR20210062300 A KR 20210062300A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
tetra
optical filter
electrochromic
butylammonium
Prior art date
Application number
KR1020190150346A
Other languages
English (en)
Inventor
권장혁
박진환
정승혜
이현아
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020190150346A priority Critical patent/KR20210062300A/ko
Publication of KR20210062300A publication Critical patent/KR20210062300A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 투과도 가변 광 필터에 관한 것으로, 투과도 가변 광 필터는 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 적색 전기변색층을 포함하는 적색 광 필터, 제3 전극, 상기 제3 전극에 이격되어 대향하는 제4 전극 및 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 게재되는 녹색 전기변색층을 포함하는 녹색 광 필터, 제 5 전극, 상기 제5 전극에 이격되어 대향하는 제6 전극 및 상기 제5 전극과 상기 제6 전극 사이에 게재되는 청색 전기변색층을 포함하는 청색 광 필터를 포함하고, 상기 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터는 접착필름층을 이용하여 수직으로 적층된다.

Description

투과도 가변 광 필터{TRANSMITTANCE CONTROLLABLE OPTICAL FILTER}
본 발명은 투과도 가변 광 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터가 수직으로 적층 되어 형성되는 투과도 가변 광 필터에 관한 것이다.
TV를 포함한 여러 디스플레이, 스마트 윈도우 및 스마트 조명 기술에 있어서, 선명한 총천연색을 구현하는 것은 매우 중요하다. 일반적으로 디스플레이에서 삼원색을 구현하기 위해서 백색 광원과 칼라필터를 사용한다. 이 때, 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과하는 칼라필터는 삼원색을 이루는 적색, 녹색, 청색의 필터가 동일 평면상에 공간을 삼등분 하여 형성된다. 따라서 각 칼라필터를 통과한 백색광은 적색, 녹색, 청색으로 변조되고, 바뀐 빛을 조합하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 그러나 동일 평면상에 삼원색의 광 필터를 형성할 경우, 필터를 거치며 발생하는 광 손실에 의하여 광 추출효율이 낮아지고, 필터가 없는 경우에 비하여 백색광의 휘도가 크게 낮아진다. 이러한 문제점은 디스플레이의 높은 구동 전력으로 인한 전력 소비와 디바이스의 수명 저하로 이어진다.
한국 공개특허공보 제10-2015-0127787(2015.11.18.)호는 가변 광결정 칼라필터에 관한 것으로, 상기 제1전극과 마주보게 배치된 제2전극, 상기 제1전극과 제2전극 사이에 구비된 매질; 및 상기 매질 내에 격자 구조를 가지고 분산되고, 전하를 가진 나노 입자들을 포함하고, 상기 제1전극과 제2전극은 환원 과전압과 산화 과전압의 차이가 큰 재질로 형성된 가변 광결정 칼라필터를 개시한다.
전기적 자극에 의하여 변화하는 광 결정 밴드 갭을 이용하여, 밴드 갭 영역 내의 파장 만을 반사함으로써 광의 색조를 변조하는 기술은 기존의 칼라필터로 인한 광 손실의 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 서로 다른 파장의 광을 투과시키는 광 결정이 동일 평면상에 배열되어 공간적인 한계가 존재한다.
한국 공개특허공보 제10-2008-0037687(2008.04.30.)호는 조정가능 칼라필터를 갖는 칼라 이미지 센서에 관한 것으로, 복수의 픽셀 각각은 3개의 부동 게이트 반도체 디바이스를 포함한다. 칼라 조정가능 필터가 감광성 반도체 디바이스와 전자기 방사원 사이에 위치한다. FET 트랜지스터는 포토다이오드의 캐소드에 접속된 드레인, 및 포토다이오드의 애노드와 3개의 부동 게이트 반도체 디바이스들 각각의 제어 게이트들에 접속된 소스를 갖는다. 칼라 이미지를 저장하기 위해 3개의 부동 게이트 반도체 디바이스 각각이 개별 선택되면서, 칼라 조정가능 필터는 모든 원하는 칼라 조합이 통과할 수 있게 한다. 그러나 칼라 조정가능 필터는 편광으로 인한 광 손실이 발생하는 문제점이 여전히 존재한다.
1. 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0127787(2015.11.18.)호 2. 한국 공개특허공보 공개번호 제10-2008-0037687(2008.04.30.)호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 삼원색의 광 필터가 수직으로 적층 되어 높은 해상도 및 높은 광 투과도를 갖는 투과도 가변 광 필터를 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 적색 전기변색층을 포함하는 적색 광 필터, 제3 전극, 상기 제3 전극에 이격되어 대향하는 제4 전극 및 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 게재되는 녹색 전기변색층을 포함하는 녹색 광 필터, 제 5 전극, 상기 제5 전극에 이격되어 대향하는 제6 전극 및 상기 제5 전극과 상기 제6 전극 사이에 게재되는 청색 전기변색층을 포함하는 청색 광 필터 및 수직으로 적층된 상기 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터 사이에 게재되어 형성되는 제1 접착필름층 및 제2 접착필름층을 포함하는 투과도 가변 광 필터를 제공한다.
상기 접착필름층은 굴절률 n=1.4 이상 n=1.9 이하일 수 있다.
상기 적색 전기변색층, 녹색 전기변색층 및 청색 전기변색층은, 전압의 인가에 의해 가역적 산화-환원 반응을 하는 전기변색 염료, 상기 전기변색 염료의 산화-환원 반응을 가속하는 전해질, 상기 전기변색 염료의 산화-환원 반응에 양성자를 제공하는 양성자 생성기, 상기 전기변색 염료, 전해질 및 양성자 생성기를 용해하는 유기용매 및 상기 유기용매와 혼합되는 고분자를 포함한다.
상기 전기변색 염료는 벤조퓨라논(Benzofuranone)계 화합물 및 비올로겐(Viologen)계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 벤조퓨라논계 화합물은 류코 다이(Leuco Dye)일 수 있다.
상기 전해질은 NH4ClO4, HClO4, 테트라-N-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-N-Butylammonium Bromide), 테트라-N-부틸암모늄 클로라이드(Tetra-N-Butylammonium Chloride), 테트라-N-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Tetra-N-Butylammonium Tetrafluoroborate), 테트라-N-부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트(Tetra-N-Butylammonium Hexafluorophosphate), 테트라-N-부틸암모늄 디하이드로젠트리플루오라이드(Tetra-N-Butylammonium Dihydrogen Trifluoride), 테트라-N-부틸암모늄 요오다이드(Tetra-N-butylammonium Iodide) 및 과염소산의 알칼리금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 양성자 생성기는 하이드로퀴논계 유도체(Hydroquinone Derivates)일 수 있다.
상기 유기용매는 아미드(Amide)를 포함하는 유기용매, 에스테르(Ester)를 포함하는 유기용매 및 카보네이트(Carbonate)를 포함하는 고리 화합물 유기용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 유기용매는 2-에톡시에탄올(2-Ethoxyethanol), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 및 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 고분자는 디옥시사이오펜계 고분자(dioxythiophene based polymers) 및 PVB (polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터는 각각 독립적으로 전압을 인가 받아 색을 발현하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터는 삼원색의 광 필터가 수직으로 적층되어 공간적 한계를 극복하고 높은 해상도를 구현할 수 있다. 특히, 적색, 녹색, 청색 색상의 높은 광학 밀도(Optical Density)로 인해 색상 조정 능력 및 착색 효율이 뛰어나다. 또한, 각 전기변색층은 전압 인가 여부에 따라 광 투과도 가변이 가능하여, 전압이 인가되지 않았을 경우 백색 광이 광손실 없이 투과하여 높은 휘도의 디스플레이를 제작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터는 전력 소모 특성 및 광학적인 특성을 개선한 광 필터로서, 스마트폰, 스마트 워치 등의 휴대용 전자기기, 스마트 윈도우, 스마트 조명, 가정용 텔레비전 및 옥외 광고용 디스플레이에 이르는 다양한 디스플레이 응용분야 시장에 적용 가능하다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터를 이용한 칼라 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 칼라 디스플레이의 (a)대표적인 네 가지 색 온도를 구현하여 촬영한 사진 및 (b)백색 광원을 사용하였을 때 투과도 가변 광 필터의 투과도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 도 2에 도시된 칼라 디스플레이의 각 전기변색층에 인가되는 전압에 따라 구현된 빛을 CIE 1931 색 공간 상에 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2에 도시된 칼라 디스플레이가 각 전기변색층에 인가되는 전압에 따라 구현할 수 있는 색 영역을 도시하는 그래프이다.
도 6은 접착필름층의 굴절률 변화에 따른 투과도 가변 광 필터의 투과도를 도시하는 그래프이다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면 상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터(100)는 적색 광 필터(110), 녹색 광 필터(120) 및 청색 광 필터(130)가 수직으로 적층되어 형성된다.
각각의 광 필터(110, 120, 130) 사이에는 제1 접착필름층(141) 및 제2 접착필름층(143)이 게재되어 각각의 광 필터(110, 120, 130)를 상하로 접착한다. 각각의 광 필터(110, 120, 130)는 도시한 바와 같이 적색 광 필터(110), 녹색 광 필터(120) 및 청색 광 필터(130)가 차례로 적층 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각각의 광 필터(110, 120, 130)는 다양한 순서로 수직 적층될 수 있다.
상기 적색 광 필터(110)는 제1 전극(111a), 제1 전극(111a)와 이격되어 대향하는 제2 전극(111b) 및 상기 제1 전극(111a)와 제2 전극(111b) 사이에 게재되어 형성되는 적색 전기변색층(113)을 포함한다.
상기 녹색 광 필터(120)는 제3 전극(121a), 제3 전극(121a)와 이격되어 대향하는 제4 전극(121b) 및 상기 제3 전극(121a)와 제4 전극(121b) 사이에 게재되어 형성되는 녹색 전기변색층(123)을 포함한다.
상기 청색 광 필터(130)는 제5 전극(131a), 제5 전극(131a)와 이격되어 대향하는 제6 전극(131b) 및 상기 제5 전극(131a)와 제6전극(131b) 사이에 게재되어 형성되는 청색 전기변색층(133)을 포함한다.
제1 전극(111a) 내지 제6 전극(131b)는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide), 불소 도핑 된 산화주석(Fluorine doped Tin Oxide), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide), 전도성 고분자체, 탄소 나노 튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(Graphene), 은 나노 와이어(Ag nano wire)와 같은 공지된 투명 전극을 제한 없이 사용할 수 있다. 제1 전극(111a) 내지 제6 전극(131b)은 산화 아연(Zinc Oxide), 몰리텅스텐(Molybdenum;tungsten), 알루미늄(Aluminium), 니켈(Nickel), 구리(Cobalt), 은, 금 등의 높은 전도도를 갖는 공지된 금속 전극을 제한 없이 사용할 수 있다. 제1 전극(111a) 내지 제6 전극(131b)은 다층 구조를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
적색 전기변색층(113), 녹색 전기변색층(123) 및 청색 전기변색층(133)은 전기변색 염료, 전해질, 양성자 생성기, 유기용매 및 고분자체를 포함한다.
상기 전기변색 염료는 전압이 인가 여부에 따라 가역적인 산화-환원 반응을 하는 전기변색 염료로, 아미노기(Amino group)을 전자 도너 유닛(Electron Donor Unit)으로 포함하는 벤조퓨라논(Benzofuranone)계 화합물 및 비올로겐(Viologen)계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 벤조퓨라논계 화합물은 류코 염료(Leuco dye)일 수 있다.
상기 전해질은 전기변색 염료의 산화-환원 반응을 가속하며, NH4ClO4, HClO4, 테트라-N-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-N-Butylammonium Bromide), 테트라-N-부틸암모늄 클로라이드(Tetra-N-Butylammonium Chloride), 테트라-N-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Tetra-N-Butylammonium Tetrafluoroborate), 테트라-N-부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트(Tetra-N-Butylammonium Hexafluorophosphate), 테트라-N-부틸암모늄 디하이드로젠트리플루오라이드(Tetra-N-Butylammonium Dihydrogen Trifluoride), 테트라-N-부틸암모늄 요오다이드(Tetra-N-butylammonium Iodide) 및 과염소산의 알칼리금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 양성자 생성기는 전기변색 염료의 산화-환원 반응에 양성자를 제공한다. 양성자 생성기는 하이드로퀴논계 유도체(Hydroquinone Derivates)일 수 있다. 예를 들어 양성자 생성기는 하이드로퀴논, 메틸하이드로퀴논(Methylhydroquinone), 메톡시하이드로퀴논(Methoxyhydroquinone), 아세틸하이드로퀴논(Acethylhydroquinone), 디메틸하이드로퀴논(Dimethylhydroquinone), 트리메틸하이드로퀴논(Trimethylhydroquinone), 에틸하이드로퀴논(Ethylhydroquinone), 부틸하이드로퀴논(Butylhydroqunone), t-부틸하이드로퀴논(t-butylhydroquinone)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기용매는 전기변색 염료, 전해질 및 양성자 생성기를 용해하며, 전기변색 염료의 산화-환원 반응시 전기변색 염료를 안정화 시킨다. 상기 유기용매는 아미드(Amide)를 포함하는 유기용매, 에스테르(Ester)를 포함하는 유기용매 및 카보네이트(Carbonate)를 포함하는 고리 화합물 유기용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어 유기용매는 N,N-디에틸아세트아미드, 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide), 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone), N-메틸포름아미드(N-Methylformamide), N-비닐피롤리돈(N-Vinylpyrrolidone), 포름아미드(Formamide), 2-피롤리돈(2-pyrrolidone)과 같은 아미드(amide)를 포함하는 유기 용매, 벤질 벤조에이트(Benzyl benzoate), 부틸 아세테이트(Butyl actate), 에틸 아세테이트(Ethyl acetate), 에틸 아세토아세테이트(Ethyl acetoacetate), 에틸 부티레이트(Ethyl butyrate), 에틸 락테이트(Ethyl lactate), 이소프로필 아세테이트(Isopropyl acetate), 메틸 아세테이트(Methyl acetate), 메틸 부티레이트(Methyl butyrate), 메틸 페닐아세테이트(Methyl phenylacetate), 메틸 프로피오네이트(Methyl propionate), 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate), 헥실 아세테이트(Hexyl acetate), 이소아밀 아세테이트(Isoamyl acetate), 이소부틸 아세테이트(Isobutyl acetate), 프로필 아세테이트(Propyl acetate), 트리아세틴(Triacetin)와 같은 에스테르(Ester)를 포함하는 유기 용매, 프로필렌 카보네이트(Propylenecarbonate), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate), 비닐렌 카보네이트(Vinylene carbonate)와 같은 카보네이트(Cabonate)를 포함하는 고리 화합물 유기 용매 또는 이들의 혼합물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 유기용매는 2-에톡시에탄올(2-Ethoxyethanol), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 및 이들의 혼합물일 수 있다. 이러한 경우, 유기용매는 전기변색 염료, 전해질 및 양성자 생성기를 효과적으로 용해하면서도 이온화된 전기변색 염료를 보다 안정화시킬 수 있다.
상기 고분자는 유기용매와 혼합되어 매질을 점성 있게 만들어 가공성을 좋게 하며, 하전된 입자의 응집을 방지하여 소자의 수명 특성을 향상시킨다. 상기 고분자는 디옥시사이오펜계 고분자(dioxythiophene based polymers) 및 PVB(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 접착필름층(141, 143)은 굴절률 n=1.4 이상 n=1.9 이하이고 각각의 전기변색층을 상하로 접착할 수 있는 공지의 물질일 수 있다. 예를 들어 접착필름층은 은 투과도가 좋은 폴리머 필름(polymer film), 투명 기판, 밀도가 높은 무기물/유기물 다층막, 산화 텅스텐(WO3) 또는 산화 알류미늄(Al2O3)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 접착필름층(141, 143)의 굴절률을 조절하여 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터를 이용한 칼라 디스플레이의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상술한 투과도 가변 광 필터(100) 하부에 백색 광원(200)을 형성하여 칼라 디스플레이를 제조할 수 있다.
각각의 광 필터들(110, 120, 130)은 독립적으로 전압을 인가하여 색상을 변경 할 수 있다. 각각의 전극(111, 121, 131)에 인가되는 전압의 크기를 달리하여 각각의 광 필터(110, 120, 130)의 변색 정도를 조절하여 다양한 색상을 구현 가능하다. 예를 들어 제1 전극(111a) 및 제2 전극(111b) 사이에 일정한 전압을 인가하고, 제2 전극(121a) 내지 제6 전극(131b)에 전압을 인가하지 않을 경우, 적색 전기변색층(113)은 붉은 색을 나타내고, 녹색 전기변색층(123) 및 청색 전기변색층(133)은 투명한 상태를 유지하여 칼라 디스플레이가 적색을 구현할 수 있다.
실험예
백색 광원 상에 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터를 형성하였다. 먼저, 150 nm 두께로 ITO 막이 형성된 0.7 mm 두께의 유리 기판을 준비하였다. 상기 유리 기판 상에 70 μm 두께의 고분자 스페이서를 이용하여 3 cm × 3 cm 크기의 활성 영역을 형성한 후 전기변색 용액을 주입하였다. 전기변색 용액이 형성된 활성 영역 상에 ITO 막이 형성된 다른 유리 기판을 덮어 광 필터를 형성하였다. 적색, 녹색, 청색의 광 필터는 굴절률이 조절된 접착필름층을 이용하여 순차적으로 적층되었다. 상기 전기변색 용액은 각각 적색, 녹색, 청색의 류코 염료(Leuco Dye), PVB(polyvinyl butyral), 테트라-N-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Tetra-N-Butylammonium Tetrafluoroborate), 2,3-디메틸하이드로퀴논(2,3-dimethylhydroquinone)을 유기용매에 혼합한 것으로, 상기 유기용매는 2-에톡시에탄(2-ethoxyethanol) 또는 2-에톡시에탄과 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)의 혼합물이다.
상기 류코 염료는 아래의 화학식으로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
[화학식 2]
Figure pat00002
[화학식 3]
Figure pat00003
도 3은 도 2에 도시된 칼라 디스플레이의 (a)대표적인 네 가지 색 온도를 구현하여 촬영한 사진 및 (b)백색 광원을 사용하였을 때 투과도 가변 광 필터의 투과도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3(a)를 참조하면, 차례대로 적색 전기변색층, 녹색 전기변색층, 청색 전기변색층에 선택적으로 전압이 인가되었을 때 칼라 디스플레이의 고색순도를 확인할 수 있다. 마지막 사진은 투과도 가변 광 필터의 어느 전기변색층에도 전압이 인가되지 않았을 때의 사진으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터는 높은 광 투과도를 보여 백색 광원이 손실 없이 구현 되는 것을 확인할 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 백색 광원을 이용하여 투과도 가변 광 필터의 투과도를 파장에 따라 측정한 결과를 확인할 수 있다. 각각 투과도 가변 광 필터에 전압을 인가하지 않은 상태(White), 적색 전기변색층에 1.7 V의 전압을 인가한 상태(Red), 녹색 전기변색층에 1.7 V의 전압을 인가한 상태(Green) 및 청색 전기변색층에 1.7 V의 전압을 인가한 상태에서 측정하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터는 접착필름층의 굴절률을 조정함으로서 높은 광 추출 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 칼라 디스플레이의 각 전기 변색층에 인가되는 전압에 따라 구현된 빛을 CIE 1931 색 공간 상에 도시하는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 각각의 전기변색층에 인가하는 전압의 크기를 조절하여 플랭키안 로커스 라인(Planckian Locus Line) 상의 대부분의 색 온도에 해당하는 조명의 빛을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. 색 온도는 아래의 식을 이용하여 구하였다.
[식 1]
Figure pat00004
Figure pat00005
[표 1]
Figure pat00006
상기 표 1은 도 4의 그래프 상에 표시된 4 개의 대표적인 색 온도를 구현할 때, 각각의 전기변색층에 인가된 전압을 표시한 것이다.
도 5는 도 2에 도시된 칼라 디스플레이가 각 전기 변색층에 인가되는 전압에 따라 구현할 수 있는 색 영역을 도시하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 각 전기변색층에 인가되는 전압을 변화하며 칼라 디스플레이가 구현할 수 있는 색 영역을 CIE 1931 색 공간(Color Coordinates) 상에 표시할 경우, NTSC(National Television System Committee) 영역에 준하는 색 공간을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 투과도 가변 광 필터를 이용한 칼라 디스플레이는 총천연색을 구현 가능하다.
도 6은 접착필름층의 굴절률 변화에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터의 투과도를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투과도 가변 광 필터의 투과도는 접착필름층의 굴절률이 1.4 이상 1.7 이하일 때 현저히 높은 투과율을 보이는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 투과도 가변 광 필터
110 : 적색 광 필터 111a : 제1 전극
111b: 제2 전극 113 : 적색 전기변색층
120 : 녹색 광 필터 121a : 제3 전극
121b : 제4 전극 123 : 녹색 전기변색층
130 : 청색 광 필터 131a : 제5 전극
131b : 제6 전극 133 : 청색 전기변색층
141 : 제1 접착필름층 143 : 제2 접착필름층
200 : 백색 광원

Claims (11)

  1. 제1 전극, 상기 제1 전극과 이격되어 대향하는 제2 전극 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 게재되는 적색 전기변색층을 포함하는 적색 광 필터;
    제3 전극, 상기 제3 전극에 이격되어 대향하는 제4 전극 및 상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 게재되는 녹색 전기변색층을 포함하는 녹색 광 필터; 및
    제 5 전극, 상기 제5 전극에 이격되어 대향하는 제6 전극 및 상기 제5 전극과 상기 제6 전극 사이에 게재되는 청색 전기변색층을 포함하는 청색 광 필터를 포함하고,
    상기 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터는 접착필름층을 이용하여 수직으로 적층되는 투과도 가변 광 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착필름층은 굴절률 n=1.4 이상 n=1.9 이하인 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적색 전기변색층, 녹색 전기변색층 및 청색 전기변색층은,
    전압의 인가에 의해 가역적 산화-환원 반응을 하는 전기변색 염료;
    상기 전기변색 염료의 산화-환원 반응을 가속하는 전해질;
    상기 전기변색 염료의 산화-환원 반응에 양성자를 제공하는 양성자 생성기;
    상기 전기변색 염료, 전해질 및 양성자 생성기를 용해하는 유기용매; 및
    상기 유기용매와 혼합되는 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전기변색 염료는 벤조퓨라논(Benzofuranone)계 화합물 및 비올로겐(Viologen)계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 벤조퓨라논계 화합물은 류코 다이(Leuco Dye)인 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전해질은 NH4ClO4, HClO4, 테트라-N-부틸암모늄 브로마이드(Tetra-N-Butylammonium Bromide), 테트라-N-부틸암모늄 클로라이드(Tetra-N-Butylammonium Chloride), 테트라-N-부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(Tetra-N-Butylammonium Tetrafluoroborate), 테트라-N-부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트(Tetra-N-Butylammonium Hexafluorophosphate), 테트라-N-부틸암모늄 디하이드로젠트리플루오라이드(Tetra-N-Butylammonium Dihydrogen Trifluoride), 테트라-N-부틸암모늄 요오다이드(Tetra-N-butylammonium Iodide) 및 과염소산의 알칼리금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 양성자 생성기는 하이드로퀴논계 유도체(Hydroquinone Derivates)인 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 유기용매는 아미드(Amide)를 포함하는 유기용매, 에스테르(Ester)를 포함하는 유기용매 및 카보네이트(Carbonate)를 포함하는 고리 화합물 유기용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유기용매는 2-에톡시에탄올(2-Ethoxyethanol), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 고분자는 디옥시사이오펜계 고분자(dioxythiophene based polymers) 및 PVB(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적색 광 필터, 녹색 광 필터 및 청색 광 필터는 각각 독립적으로 전압을 인가 받아 색을 발현하는 것을 특징으로 하는 투과도 가변 광 필터.
KR1020190150346A 2019-11-21 2019-11-21 투과도 가변 광 필터 KR20210062300A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190150346A KR20210062300A (ko) 2019-11-21 2019-11-21 투과도 가변 광 필터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190150346A KR20210062300A (ko) 2019-11-21 2019-11-21 투과도 가변 광 필터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210062300A true KR20210062300A (ko) 2021-05-31

Family

ID=76150269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190150346A KR20210062300A (ko) 2019-11-21 2019-11-21 투과도 가변 광 필터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210062300A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080037687A (ko) 2005-08-30 2008-04-30 모토로라 인코포레이티드 조정가능 컬러 필터를 갖는 컬러 이미지 센서
KR20150127787A (ko) 2012-03-28 2015-11-18 삼성전자주식회사 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080037687A (ko) 2005-08-30 2008-04-30 모토로라 인코포레이티드 조정가능 컬러 필터를 갖는 컬러 이미지 센서
KR20150127787A (ko) 2012-03-28 2015-11-18 삼성전자주식회사 가변 광결정 칼라 필터 및 이를 포함한 칼라 영상 표시 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7231696B2 (ja) 表示装置
KR101348004B1 (ko) 일렉트로크로믹 표시 장치
TWI453521B (zh) 視差屏障元件及其製造方法
US10031366B2 (en) Color filter substrate and liquid crystal display panel
US20160033842A1 (en) Display panel and manufacturing method thereof, and display device
CN109656050A (zh) 液晶显示设备及其制造方法
JP2023024437A (ja) 半導体装置
KR20110131986A (ko) 전기 변색 소자
US9740072B2 (en) Color filter and liquid crystal panel
JP2016133730A (ja) 表示装置
CN105278199A (zh) 电致变色显示面板及其制作方法
TW201639144A (zh) 顯示面板之畫素單元及其製作方法
US10209599B2 (en) Display panel, display method thereof and display device
JP2008180999A (ja) エレクトロクロミック素子、及びこれを具備するエレクトロクロミック装置
WO2012133417A1 (ja) シースルー型の表示装置、シースルー型の表示装置を備える、電気機器および家具
JP2011059363A (ja) 液晶表示装置および電子機器
JP6884512B2 (ja) エレクトロクロミック素子、光学フィルタ、レンズユニット、撮像装置及び窓材
US8953126B2 (en) Liquid crystal display
KR20210062300A (ko) 투과도 가변 광 필터
US7755725B2 (en) Transflective liquid crystal display panel
KR101931618B1 (ko) 반사형 디스플레이 장치
CN211786513U (zh) 双液晶盒显示面板及显示装置
KR102290882B1 (ko) 전기변색 염료 조성물 및 이를 포함하는 전기변색 소자
US10606116B2 (en) Display panel, display device and manufacturing method thereof
KR20170079616A (ko) 투명표시장치

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application