KR20220007003A - Helical photonic crystal based high-performace color device - Google Patents

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KR20220007003A KR1020210037201A KR20210037201A KR20220007003A KR 20220007003 A KR20220007003 A KR 20220007003A KR 1020210037201 A KR1020210037201 A KR 1020210037201A KR 20210037201 A KR20210037201 A KR 20210037201A KR 20220007003 A KR20220007003 A KR 20220007003A
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서울대학교산학협력단
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Abstract

In accordance with one embodiment of the present invention, a helical photonic crystal-based high-performance color element includes: a backlight part including a light source; an optical improvement part located in an upper part of the backlight part and including a plurality of helical photonic crystal patterns for selectively reflecting or selectively transmitting light of a specific wavelength band outputted from the light source; and a color embodying part located in an upper part of the optical improvement part and including a plurality of color embodying patterns having color spectra corresponding to the plurality of helical photonic crystal patterns respectively. In accordance with an embodiment, color element technology can be applied to commercialized light-emitting type and light-absorption type displays. When the technology is applied to the light-emitting type display, a part of the light heading toward the light source is reflected due to the light emission of a quantum dot, which can lead to an improvement in the light extraction efficiency of the color element. When the technology is applied to the light-absorption type display, the helical photonic crystal patterns selectively transmit the light outputted from the light source and reduce light of remaining wavelength bands, which can lead to an improvement in the color purity of the color element.

Description

나선광결정 기반 고성능 컬러 소자{HELICAL PHOTONIC CRYSTAL BASED HIGH-PERFORMACE COLOR DEVICE}HELICAL PHOTONIC CRYSTAL BASED HIGH-PERFORMACE COLOR DEVICE

본 발명은 나선광결정 기반 고성능 컬러 소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 편광되지 않은 입사광을 특정 파장대역에 대해 선택적으로 투과시키거나 반사시키는 특성을 갖는 나선광결정(helical photonics crystal)을 이용하여, 컬러 소자의 구동 형태에 따라 입사광의 일부를 출력부로 반사하여 광 추출 효율을 향상시키거나 입사광의 일부를 선택적으로 투과시킴으로써 색순도를 향상시킬 수 있는 구조의 컬러 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a spiral photonic crystal-based high-performance color device, and more particularly, to a color device using a helical photonics crystal having a property of selectively transmitting or reflecting unpolarized incident light in a specific wavelength band. The present invention relates to a color device having a structure capable of improving light extraction efficiency by reflecting a portion of incident light to an output unit or selectively transmitting a portion of incident light according to a driving type of the device.

광 추출 효율과 색 재현력은 차세대 디스플레이의 성능을 결정하는 중요한 기준으로서 디스플레이를 통해 자연스러운 이미지를 표현하는 기술의 지표가 된다. 광 추출 효율은 광원에서 방출되는 광량 대비 실제로 화면 외부로 출력된 광의 세기를 나타내며, 색 재현력은 3원색(적색, 녹색, 청색)의 색 순도와 직접적으로 연관되는 지표이다. 상용 중인 디스플레이는 컬러구현 필름 내부의 특정 파장 영역의 광 방출 방식에 따라 발광형 혹은 흡수형 디스플레이로 구분할 수 있는데, 각각 광 추출 효율 및 색 재현력에 있어 그 한계를 갖는다.Light extraction efficiency and color reproducibility are important criteria for determining the performance of next-generation displays, and are indicators of technologies that express natural images through displays. The light extraction efficiency represents the intensity of light actually output to the outside of the screen compared to the amount of light emitted from the light source, and color reproducibility is an index directly related to the color purity of the three primary colors (red, green, and blue). Commercially available displays can be classified into light-emitting or absorption-type displays according to the light emission method of a specific wavelength region inside the color realization film, but each has limitations in light extraction efficiency and color reproducibility.

발광형 디스플레이의 경우, 양자점과 같이 빛이나 전기에 의해 자체적으로 발광할 수 있는 물질을 이용하여 특정 색을 표현하며, 유기발광 다이오드 대비 높은 색 순도를 가지며 넓은 색 영역의 표현이 가능한 것이 특징이다. 대표적인 형태인 광 발광(photo-luminescence) 양자점 기반 액정 디스플레이의 경우, 서로 다른 발광 색 영역을 갖는 양자점들이 무작위로 분포하는 양자점 필름을 광원과 결합하여 백라이트(backlight)로 사용하는데, 정확한 색 구현을 위해서는 별도의 컬러 필터가 필요하다. 이와 같은 컬러 필터로 인해 빛의 투과도 손실이 크고, 양자점의 발광 특성 상 빛이 사방으로 방출되어 실제 양자점에서 방출되는 광량 중 절반의 양이 외부로 출력되지 못하고 기판 내에서 손실되므로, 광 추출 효율이 낮다는 한계점이 존재한다.In the case of a light-emitting display, a specific color is expressed using a material that can emit light by itself, such as a quantum dot, by light or electricity, and it has a higher color purity than an organic light-emitting diode and is characterized by being able to express a wide color gamut. In the case of a photo-luminescence quantum dot-based liquid crystal display, which is a typical form, a quantum dot film in which quantum dots having different emission color gamuts are randomly distributed is combined with a light source and used as a backlight. A separate color filter is required. Due to such a color filter, light transmittance loss is large, and due to the light emission characteristics of quantum dots, light is emitted in all directions. There is a low limit.

흡수형 디스플레이의 경우, 컬러 구현 필름을 이용해 광원으로부터 출력되는 빛을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역의 빛을 흡수하여 컬러를 구현한다. 대표적으로, 백색 유기발광 다이오드(White OLED) 기반 흡수형 컬러 디스플레이는 종전의 액정 기반 디스플레이 대비 낮은 구동 전압과 높은 명암비를 갖는다는 장점이 있다. 하지만 흡수형 컬러 필터의 경우 각 단일 색상을 표현하는 파장의 반치전폭(full width at half maximum)이 100 nm 수준으로 넓은 편이며, 이는 양자점 기반의 발광형 디스플레이 대비 2~3배 넓은 수치를 나타낸다. 즉, 현재의 흡수형 디스플레이 구조에서는 높은 색 순도를 얻을 수 없다는 한계점이 존재한다.In the case of an absorptive display, a color realization film is used to selectively transmit light output from a light source only in a specific wavelength band and absorb light in the remaining wavelength band to realize color. Typically, a white organic light emitting diode (White OLED)-based absorption type color display has an advantage in that it has a lower driving voltage and a higher contrast ratio compared to a conventional liquid crystal-based display. However, in the case of an absorption type color filter, the full width at half maximum of the wavelength expressing each single color is wide at the level of 100 nm, which is 2-3 times wider than that of a quantum dot-based light emitting display. That is, there is a limitation in that high color purity cannot be obtained in the current absorption type display structure.

대한민국 등록특허공보 제10-1989443호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1989443

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 편광되지 않은 입사광을 특정 파장대역에 대해 선택적으로 투과 또는 반사시키는 특성을 갖는 나선광결정 패턴을 이용하여, 발광형 컬러 소자에서는 입사광의 일부를 출력부로 반사하여 광 효율을 향상시킬 수 있고, 흡수형 컬러 소자에서는 입사광의 일부를 선택적으로 투과하여 색 순도를 향상시킬 수 있는 새로운 개념의 컬러 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above problems, and in a light-emitting color device, a portion of the incident light is generated using a spiral photonic crystal pattern having a characteristic of selectively transmitting or reflecting unpolarized incident light in a specific wavelength band. An object of the present invention is to provide a color device of a new concept capable of improving light efficiency by reflecting it to an output unit and improving color purity by selectively transmitting a part of incident light in an absorption type color device.

본 발명의 일 실시예에 따른 나선광결정 기반 컬러 소자는, 상기 백라이트부 상부에 위치하며 상기 광원으로부터 출력되는 특정 파장대역의 빛을 선택적으로 반사시키거나 선택적으로 투과시키기 위한 복수의 나선광결정 패턴을 포함하는 광 개선부; 및 상기 광 개선부 상부에 위치하며 상기 복수의 나선광결정 패턴에 대응되는 각각의 컬러 스펙트럼을 갖는 복수의 컬러 구현 패턴을 포함하는 컬러 구현부를 포함한다.A spiral photonic crystal-based color device according to an embodiment of the present invention includes a plurality of spiral photonic crystal patterns positioned above the backlight unit to selectively reflect or selectively transmit light of a specific wavelength band output from the light source a light improvement unit; and a color realizing part positioned above the light improving part and including a plurality of color realizing patterns having respective color spectra corresponding to the plurality of spiral photonic crystal patterns.

본 발명의 제1 실시예에 따른 발광형 컬러 소자에 있어서, 상기 복수의 컬러 구현 패턴은 상기 광원으로부터 입사된 빛에 의해 발광하는 광 발광 물질로 구성되고, 상기 광원은 상기 광 발광 물질의 발광을 유도할 수 있는 빛을 출력하도록 구성될 수 있다.In the light emitting color device according to the first embodiment of the present invention, the plurality of color realization patterns are made of a photoluminescent material that emits light by the light incident from the light source, and the light source emits light of the photoluminescent material. It may be configured to output guideable light.

제1 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴은 상기 광 발광 물질의 발광에 의해 상기 백라이트부 방향으로 방출되는 빛을 상기 컬러 구현부 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다.In the first embodiment, the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect light emitted in the direction of the backlight unit by light emission of the photoluminescent material toward the color realization unit.

제1 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 나선주기가 서로 상이하여 서로 상이한 파장대역의 빛을 반사시키거나 투과시키도록 구성될 수 있다.In the first embodiment, at least two or more of the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect or transmit light of different wavelength bands due to different thicknesses or spiral periods of the patterns.

제1 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴 각각은, 상부에 위치한 대응되는 컬러 구현 패턴으로부터 입사되는 특정 파장대역의 빛을 상기 컬러 구현 패턴의 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다.In the first embodiment, each of the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect light of a specific wavelength band incident from a corresponding color realization pattern located thereon in the direction of the color realization pattern.

제1 실시예에서, 상기 광원은 청색광, 자외선, 근자외선 및 백색광 중 적어도 하나를 이용하여 상기 광 발광 물질의 발광을 유도할 수 있다.In the first embodiment, the light source may induce light emission of the photoluminescent material using at least one of blue light, ultraviolet light, near ultraviolet light, and white light.

제1 실시예에서, 상기 광원은 각각의 컬러 구현 패턴을 구성하는 상기 광 발광 물질의 광 발광을 독립적으로 유도할 수 있는 파장을 가질 수 있다.In the first embodiment, the light source may have a wavelength capable of independently inducing light emission of the photoluminescent material constituting each color realization pattern.

본 발명의 제2 실시예에 따른 흡수형 컬러 소자에 있어서, 상기 광원은 백색광을 출력하도록 구성되고, 상기 복수의 컬러 구현 패턴은 상기 광원으로부터 출력되는 백색광을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 흡수함으로써 컬러를 구현할 수 있다.In the absorptive color device according to the second embodiment of the present invention, the light source is configured to output white light, and the plurality of color realization patterns selectively transmit white light output from the light source only in a specific wavelength band and the rest Color can be realized by absorbing the wavelength band.

제2 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴은 상기 광원으로부터 출력되는 백색광 중 상기 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 상기 백라이트부 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다.In the second embodiment, the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to selectively transmit only the specific wavelength band among the white light output from the light source and reflect the remaining wavelength band toward the backlight unit.

제2 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 나선주기가 서로 상이하여 서로 상이한 파장대역의 빛을 반사시키거나 투과시키도록 구성될 수 있다.In the second embodiment, at least two or more of the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect or transmit light of different wavelength bands due to different thicknesses or spiral periods of the patterns.

제2 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴 각각은, 상부에 위치한 대응되는 컬러 구현 패턴이 흡수하는 파장대역의 빛을 상기 백라이트부 방향으로 반사하도록 구성될 수 있다.In the second embodiment, each of the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect light of a wavelength band absorbed by a corresponding color realization pattern located thereon toward the backlight unit.

제2 실시예에서, 상기 광원은 백색광을 출력하도록 구성되는 유기발광 다이오드일 수 있다.In the second embodiment, the light source may be an organic light emitting diode configured to output white light.

제2 실시예에서, 상기 복수의 컬러 구현 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 광 투과 파장 영역이 서로 상이할 수 있다.In the second embodiment, at least two of the plurality of color realization patterns may have different thicknesses or different light transmission wavelength regions.

*본 발명의 일 실시예에서, 상기 백라이트부는, 상기 광원으로부터 출력되는 빛의 세기를 제어하기 위한 변조장치를 더 포함하고, 상기 광 개선부는, 상기 복수의 나선광결정 패턴을 지지하기 위한 투명기판, 및 상기 투명기판 상에 위치하며 상기 복수의 나선광결정 패턴의 초기 분자 배열을 정의하기 위한 배향층을 더 포함할 수 있다.* In an embodiment of the present invention, the backlight unit further includes a modulation device for controlling the intensity of light output from the light source, and the light improvement unit includes a transparent substrate for supporting the plurality of spiral photonic crystal patterns; and an alignment layer disposed on the transparent substrate and configured to define an initial molecular arrangement of the plurality of spiral photonic crystal patterns.

일 실시예에서, 상기 변조장치는 상기 복수의 컬러 구현 패턴 및 상기 복수의 나선광결정 패턴과 함께 정렬되어 각 화소에 대하여 독립적으로 빛의 세기를 조절하도록 구성될 수 있다.In an embodiment, the modulation device may be arranged together with the plurality of color realization patterns and the plurality of spiral photonic crystal patterns to independently control the intensity of light for each pixel.

일 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴은, 각 패턴의 나선주기에 따라 결정되는 입사광의 파장대역 및 나선성과 반대가 되는 입사광의 편광 성분을 반사시키도록 구성될 수 있다.In an embodiment, the plurality of spiral photonic crystal patterns may be configured to reflect a polarization component of the incident light opposite to a wavelength band and spiral property of the incident light determined according to the spiral period of each pattern.

일 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴은, 상기 투명기판의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 다각형 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형 형상의 단면을 가질 수 있다.In one embodiment, the plurality of spiral photonic crystal patterns may have a cross section of a polygonal shape or a closed figure composed of curves and straight lines when viewed from a direction perpendicular to the surface of the transparent substrate.

일 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴 각각의 내부 분자 정렬은, 상기 투명기판에 수직한 방향을 축으로 나선 모양을 이룰 수 있다.In an embodiment, the internal molecular alignment of each of the plurality of spiral photonic crystal patterns may form a spiral shape in a direction perpendicular to the transparent substrate.

일 실시예에서, 상기 복수의 나선광결정 패턴은 용액 공정으로 제작될 수 있다.In an embodiment, the plurality of spiral photonic crystal patterns may be manufactured by a solution process.

본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 소자는, 광원 및 컬러 구현부 사이에 위치하며 특정 파장대역의 빛을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 복수의 나선광결정 패턴이 형성된 광 개선부를 포함한다. 상기 광 개선부는 컬러 소자 및 디스플레이의 구동 방식에 따라 광 효율 또는 색 순도를 개선하도록 설계될 수 있다.A color device according to an embodiment of the present invention includes a light improving part positioned between a light source and a color realizing part and formed with a plurality of spiral photonic crystal patterns for selectively reflecting or transmitting light of a specific wavelength band. The light improving unit may be designed to improve light efficiency or color purity according to a driving method of a color device and a display.

발광형 컬러 소자에 적용될 경우, 광 개선부에 포함된 나선광결정 패턴은 광 발광 특성을 갖는 컬러 구현 패턴으로부터 광원을 향해 방출되는 빛의 일부를 출력부를 향해 반사함으로써 컬러 소자의 휘도 및 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 흡수형 컬러 소자에 적용될 경우, 나선광결정 패턴은 광원으로부터 출력된 빛이 컬러 구현 패턴으로 입사되기 전에 특정 파장대역의 빛을 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역의 빛은 줄임으로써 컬러 소자의 색 순도를 향상시킬 수 있다.When applied to a light-emitting color device, the spiral photonic crystal pattern included in the light improvement unit reflects a part of the light emitted toward the light source from the color realization pattern having photoluminescence characteristics toward the output unit, thereby improving the luminance and light extraction efficiency of the color device. can be improved When applied to an absorptive color device, the spiral photonic crystal pattern selectively transmits light in a specific wavelength band before the light output from the light source is incident on the color realization pattern and reduces the light in the remaining wavelength band, thereby improving the color purity of the color device. can do it

이와 같이, 실시예에 따른 컬러 소자의 구조는 상용화된 대표적인 디스플레이 구동 형태, 즉 흡수형 및 발광형 디스플레이 구조에 적용될 수 있으며, 각각의 구동 형태에 따라 광 추출 효율 또는 색 순도를 개선함으로써 디스플레이의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, the structure of the color device according to the embodiment can be applied to a commercially available representative display driving type, that is, an absorption type and a light emitting display structure, and display performance by improving light extraction efficiency or color purity according to each driving type can be greatly improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나선광결정 기반 컬러 소자의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 2c는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당하는 파장대역의 빛을 선택적으로 반사하도록 설계된 나선광결정 패턴의 두께에 따른 광 반사율을 나타낸다.
도 3a 내지 3c는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당하는 파장대역의 색 순도를 향상시키도록 설계된 나선광결정 패턴들의 파장별 광 투과율을 시뮬레이션을 통해 계산한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나선광결정 기반 발광형 컬러 소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 실시예에 따른 컬러 디스플레이와 종래의 컬러 디스플레이의 적색 발광 양자점 패턴 화소의 파장에 따른 발광도를 비교한 그래프이다.
도 5b는 실시예에 따른 컬러 디스플레이에 있어서, 적색 발광 양자점 패턴 화소의 발광도를 입사광의 세기에 따라 파장 별로 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나선광결정 기반 흡수형 컬러 소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 7c는 실시예에 따른 나선광결정 기반 백색 유기발광 다이오드 컬러 디스플레이와 기존의 백색 유기발광 다이오드 디스플레이의 R, G, B 컬러 스펙트럼을 비교한 그래프이다.
1 is a diagram showing the structure of a spiral photonic crystal-based color device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C show light reflectance according to the thickness of a spiral photonic crystal pattern designed to selectively reflect light of wavelength bands corresponding to red (R), green (G), and blue (B), respectively.
3A to 3C are graphs calculated through simulation of light transmittance for each wavelength of spiral photonic crystal patterns designed to improve color purity in wavelength bands corresponding to red (R), green (G), and blue (B).
4 is a view for explaining the operation principle of a spiral photonic crystal-based light emitting color device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a graph comparing luminance according to wavelength of a red light-emitting quantum dot pattern pixel of a color display according to an embodiment and a conventional color display.
5B is a graph showing the luminescence degree of a red light-emitting quantum dot pattern pixel for each wavelength according to the intensity of incident light in the color display according to the embodiment.
6 is a view for explaining the operation principle of the spiral photonic crystal-based absorption type color device according to the second embodiment of the present invention.
7A to 7C are graphs comparing R, G, and B color spectra of a spiral photonic crystal-based white organic light emitting diode color display according to an embodiment and a conventional white organic light emitting diode display.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0012] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [0010] Reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein with respect to one embodiment may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention.

또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scope equivalents as those claimed. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.

이하의 설명에서 특정 구성요소의 "위에" 또는 "상부에"와 같은 표현은 절대적인 방향(중력의 반대 방향)을 가리키는 것이 아니며, 제조 공정에 있어서 특정 구성요소를 기반으로 형성된다는 의미를 포함한다. 예를 들어, "A 상부에 위치한 B"의 경우, 실제로 B가 A의 위에 위치할 수도 있고 A 위에 B가 형성되어 조립 단계에서 A의 아래에 가도록 배치되는 형태도 포함될 수 있다.In the following description, expressions such as "on" or "on" of a specific component do not indicate an absolute direction (a direction opposite to gravity), but include the meaning of being formed based on a specific component in the manufacturing process. For example, in the case of "B located above A", B may actually be located above A, or B may be formed on A and arranged so as to go below A in the assembly stage may be included.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 나선광결정 기반 컬러 소자의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a structure of a spiral photonic crystal-based color device according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 컬러 소자는, 백라이트부(01), 상기 백라이트부(01) 상부에 위치하는 광 개선부(04), 및 상기 광 개선부(04) 상부에 위치하는 컬러 구현부(10)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a color device according to an exemplary embodiment includes a backlight unit 01 , a light improving unit 04 positioned above the backlight unit 01 , and a light improving unit 04 positioned above the light improving unit 04 . It includes a color realizing unit 10 .

백라이트부(01)는 광원(02) 및 상기 광원(02)으로부터 출력되는 빛의 세기를 제어하기 위한 변조장치(03)를 포함하며 복수의 화소로 구성된다. 광원(02) 및 변조장치(03)는 서로 다른 소자 또는 하나의 단일 소자로 이루어질 수 있다.The backlight unit 01 includes a light source 02 and a modulator 03 for controlling the intensity of light output from the light source 02, and includes a plurality of pixels. The light source 02 and the modulator 03 may be formed of different elements or one single element.

일 실시예에서 광원(02)과 변조장치(03)는 하나의 발광 다이오드 소자일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 광원과 변조장치를 구성하는 물질 및 가변 기작은 전술한 것에 한정되는 것은 아니다. 즉 빛을 발생시키고, 해당 빛의 세기를 조절할 수 있는 임의의 단일 장치 또는 임의의 복수의 장치면 충분하다.In an embodiment, the light source 02 and the modulator 03 may be a single light emitting diode device. However, this is only an example, and materials and variable mechanisms constituting the light source and the modulator are not limited to the above-described ones. That is, an arbitrary single device or an arbitrary plurality of devices capable of generating light and controlling the intensity of the light is sufficient.

광원(02)은 컬러 소자의 구동 방식에 따라 적절한 파장의 빛을 출력하도록 구성될 수 있다. 발광형 컬러 소자의 경우, 컬러 구현 패턴(11 내지 13)은 광원(02)으로부터 입사된 빛에 의해 자체 발광하는 물질(예컨대, 양자점)로 구성되며, 이 때 광원(02)은 상기 물질의 광 발광을 유도할 수 있는 적절한 파장대역의 빛, 예컨대 청색광, 자외선, 근자외선 또는 백색광을 출력하는 소자로 구성될 수 있다. The light source 02 may be configured to output light of an appropriate wavelength according to a driving method of the color element. In the case of a light-emitting type color device, the color realization patterns 11 to 13 are composed of a material (eg, quantum dots) that emits light by itself by the light incident from the light source 02, in which case the light source 02 is the light of the material. It may be composed of a device that outputs light of an appropriate wavelength band capable of inducing light emission, for example, blue light, ultraviolet light, near ultraviolet light, or white light.

흡수형 컬러 소자의 경우, 광원(02)은 컬러 구현 패턴의 특정 파장대역에 대한 광 흡수를 유도하기 위해, 백색광과 같은 적당한 빛을 내는 소자(예컨대, White OLED 등)로 이루어질 수 있다. 이 경우 컬러 구현 패턴(예컨대, 컬러필터)은 광원(02)으로부터 출력되는 백색광을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 흡수함으로써 컬러를 구현한다.In the case of an absorptive color device, the light source 02 may be formed of a device emitting appropriate light such as white light (eg, White OLED, etc.) in order to induce absorption of light in a specific wavelength band of the color realization pattern. In this case, the color realization pattern (eg, color filter) implements color by selectively transmitting white light output from the light source 02 only in a specific wavelength band and absorbing the remaining wavelength band.

변조장치(03)는 컬러 구현 패턴(11 내지 13) 및 나선광결정 패턴(07 내지 09)과 함께 정렬되어 각 화소에 대하여 독립적으로 빛의 세기를 조절하도록 구성될 수 있다.The modulator 03 may be aligned with the color realization patterns 11 to 13 and the spiral photonic crystal patterns 07 to 09 to independently control the intensity of light for each pixel.

광 개선부(04)는 나선광결정을 이용하여 광 개선부(04) 외부로부터 입사되는 빛을 선택적으로 반사 또는 투과시킴으로써 컬러 소자의 광 추출 효율 또는 색 순도를 향상시키기 위한 구성요소이다. 일 실시예에 따르면, 광 개선부(04)는 투명기판(05), 나선광결정 패턴의 초기 분자정렬 방향을 정의하기 위한 배향층(06), 특정 파장대역의 빛에 대해 선택적인 반사 또는 투과 특성을 갖는 복수의 나선광결정 패턴(07 내지 09)으로 구성된다.The light improving unit 04 is a component for improving light extraction efficiency or color purity of a color device by selectively reflecting or transmitting light incident from the outside of the light improving unit 04 using a spiral photonic crystal. According to an embodiment, the light improvement unit 04 includes a transparent substrate 05 , an alignment layer 06 for defining an initial molecular alignment direction of a spiral photonic crystal pattern, and selective reflection or transmission characteristics for light of a specific wavelength band. It is composed of a plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 having

투명기판(05)은 전체 구성요소를 지지하기 위한 부분으로서, 유리, 수정, 고분자 수지(예컨대, 플라스틱 등), 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다.The transparent substrate 05 is a part for supporting the entire component, and may be made of glass, quartz, polymer resin (eg, plastic, etc.), or other suitable material.

나선광결정 배향층(06)은 투명기판(05) 상에 형성되며 나선광결정 패턴(07 내지 09)의 초기 분자정렬 방향을 정의하기 위해 이용된다. 배향층(06)은 광배향, 러빙, 또는 다른 적당한 방식으로 나선광결정 패턴(07 내지 09)의 초기 분자정렬 상태를 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 배향층(06)은 박막형성이 용이하고, 추가적인 공정을 통해 분자 정렬방향을 정의할 수 있는 물질, 예를 들어 폴리이미드(polyimide), 실리콘 산화물(SiO2) 등으로 이루어질 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 배향층(05)을 구성하는 물질 및 형성 공정은 전술한 것에 한정되지 아니한다.The spiral photonic crystal alignment layer 06 is formed on the transparent substrate 05 and is used to define the initial molecular alignment direction of the spiral photonic crystal patterns 07 to 09 . The alignment layer 06 may define the initial molecular alignment state of the spiral photonic crystal patterns 07 to 09 in a photo-alignment, rubbing, or other suitable manner. In an embodiment, the alignment layer 06 may be formed of a material that is easy to form a thin film and can define a molecular alignment direction through an additional process, for example, polyimide, silicon oxide (SiO 2 ), or the like. However, this is an example, and the material and forming process constituting the alignment layer 05 are not limited to those described above.

복수의 나선광결정 패턴들(07 내지 09)이 상기 배향층(06) 상에 형성된다. 이들 복수의 나선광결정 패턴 각각의 내부 분자 정렬은 상기 투명기판에 수직한 방향을 축으로 나선 모양을 이루고 있으며, 가시광선 대역에서 서로 상이한 광 반사 특성을 가질 수 있다. 예컨대 나선광결정 패턴들(07, 08, 09)은 각각 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 파장 중 나선선성(handedness)과 반대인 원편광 성분을 반사시킬 수 있다. A plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 are formed on the alignment layer 06 . The internal molecular alignment of each of the plurality of spiral photonic crystal patterns has a spiral shape with an axis perpendicular to the transparent substrate, and may have different light reflection characteristics in a visible ray band. For example, the spiral photonic crystal patterns 07 , 08 , and 09 may reflect a circularly polarized light component opposite to handedness among red (R), green (G), and blue (B) wavelengths, respectively.

각각의 나선광결정 패턴은 하나 또는 두 종류 이상의 유전 물질로 이루어질 수 있으며, 예컨대 카이랄 반응성 메소겐(chiral reactive mesogen)으로 이루어질 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐, 광결정의 분자 정렬을 통해 기판에 수직한 방향을 축으로 나선 모양을 형성함으로써 단일 파장 대역의 특정 편광 성분의 빛을 반사시키는 임의의 물질로 구성될 수 있으며 특정한 물질로 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에 따르면, 각각의 나선광결정 패턴은 투명기판의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 다각형 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형 형상의 단면을 갖는다.Each spiral photonic crystal pattern may be formed of one or two or more types of dielectric material, for example, a chiral reactive mesogen. However, this is only an example, and may be composed of any material that reflects light of a specific polarization component of a single wavelength band by forming a spiral shape in the direction perpendicular to the substrate through molecular alignment of the photonic crystal, and is limited to a specific material it is not going to be According to an embodiment, each spiral photonic crystal pattern has a cross section of a polygonal shape or a closed figure composed of curved lines and straight lines when viewed from a direction perpendicular to the surface of the transparent substrate.

복수의 나선광결정 패턴(07 내지 09)이 서로 상이한 광 반사 특성을 갖도록 하기 위하여, 각 패턴의 두께 또는 나선주기(helical pitch)가 서로 상이하게 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 나선광결정 패턴들은 가시광선 대역의 광 반사특성을 나타내기 위해 1주기, 또는 그 이상의 나선주기를 갖도록 형성될 수 있다.In order for the plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 to have different light reflection characteristics, the thickness or helical pitch of each pattern may be formed to be different from each other. In an embodiment, the spiral photonic crystal patterns may be formed to have one or more spiral periods in order to exhibit light reflection characteristics in the visible ray band.

도 2a 내지 2c의 그래프는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당하는 파장대역의 빛을 선택적으로 반사하도록 설계된 나선광결정 패턴의 두께에 따른 광 반사율을 시뮬레이션을 통해 계산한 결과를 나타낸다. 서로 상이한 나선주기를 갖는 카이랄 반응성 메소겐의 정의 정상 굴절률(ordinary refractive index: no)과 이상 굴절률(extraordinary refractive index: ne)값을 사용하여 유한차분시간영역법(finite-difference time-domain method: FDTD)을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 그래프에 도시된 광 반사율은 각각 R, G, B 파장대역에서 최대 약 50% 를 나타내지만, 이는 예시적인 것으로서, 나선광결정 패턴의 반사율 및 반사 파장 대역은 전술한 것에 한정되는 것은 아니며 각 패턴의 구성 물질과 공정을 적절하게 조절하여 더 크게 얻어지거나 변경될 수 있다.The graphs of FIGS. 2A to 2C show that the light reflectance according to the thickness of the spiral photonic crystal pattern designed to selectively reflect light in the wavelength bands corresponding to red (R), green (G), and blue (B) is calculated through simulation. shows the results. Definition of chiral-reactive mesogens having different helical periods. Using the ordinary refractive index (n o ) and the extraordinary refractive index (n e ) values, the finite-difference time-domain method (finite-difference time-domain) method: simulation using FDTD) was performed. The light reflectance shown in the graph represents a maximum of about 50% in the R, G, and B wavelength bands, respectively, but this is only an example, and the reflectance and reflection wavelength band of the spiral photonic crystal pattern are not limited to the above, and the configuration of each pattern It can be obtained or modified to a greater extent by appropriate control of materials and processes.

복수의 나선광결정 패턴들(07 내지 09)은 입사되는 빛을 적어도 부분적으로 투과시킬 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 나선광결정 패턴은 입사광 중 패턴의 나선선성과 반대인 원편광 성분을 제외하고 나머지 빛은 투과시킬 수 있다. 후술하는 바와 같이, 이러한 선택적인 투과 및 흡수 특성을 이용하여 컬러 소자의 광 추출 효율 또는 색 순도를 향상시킬 수 있다. The plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 may at least partially transmit incident light. For example, the plurality of spiral photonic crystal patterns may transmit the remaining light except for a circularly polarized component opposite to the spiral of the pattern among incident light. As will be described later, light extraction efficiency or color purity of a color device may be improved by using such selective transmission and absorption characteristics.

도 3a 내지 3c는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)에 해당하는 파장대역에서 색 순도를 향상시키도록 설계된 나선광결정 투과층 내부 광 투과 패턴들의 파장별 광 투과율을 시뮬레이션을 통해 계산한 그래프이다. 서로 상이한 나선주기를 갖는 카이랄 반응성 메소겐의 정의 정상 굴절률(ordinary refractive index)과 이상 굴절률(extraordinary refractive index)값을 사용하여 유한차분시간영역법(finite-difference time-domain method)을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 광 투과율은 각각 각 파장대역에서 약 50% 를 나타내지만, 이는 예시적인 것으로서, 광 투과 패턴의 투과율은 전술한 것에 한정되는 것은 아니며 광 투과 패턴의 구성 물질과 공정을 적절하게 조절하여 더 크게 얻어질 수 있다.3a to 3c show the light transmittance for each wavelength of the light transmittance patterns inside the spiral photonic crystal transmittance layer designed to improve color purity in the wavelength bands corresponding to red (R), green (G), and blue (B), respectively, through simulations. It is a calculated graph. Definition of chiral-reactive mesogens having different helical periods Simulation using a finite-difference time-domain method using ordinary refractive index and extraordinary refractive index values carried out. Although the light transmittance each represents about 50% in each wavelength band, this is an example, and the transmittance of the light transmittance pattern is not limited to the above, and can be obtained larger by appropriately adjusting the constituent materials and processes of the light transmittance pattern. can

컬러 구현부(10)는 광원(02)으로부터 출력된 빛을 이용하여 각 화소마다 컬러를 표현하기 위한 구성요소이다. 일 실시예에 따르면, 컬러 구현부 상에는 각 패턴의 손상 또는 오염을 방지하기 위한 보호층(passivation layer)이 형성될 수 있다. 컬러 구현부(10)에는 서로 다른 색상을 표현하는 복수의 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)이 포함되며, 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)은 컬러 소자의 구동 방식에 따라 다른 물질로 구성될 수 있다.The color realizing unit 10 is a component for expressing a color for each pixel using the light output from the light source 02 . According to an embodiment, a passivation layer for preventing damage or contamination of each pattern may be formed on the color realization part. The color realization unit 10 includes a plurality of color realization patterns 11 to 13 expressing different colors, and the color realization patterns 11 to 13 may be made of different materials depending on the driving method of the color device. can

발광형 컬러 소자의 경우, 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)은 광원(02)으로부터 입사되는 빛에 의해 자체발광하는 광 발광 물질로 구성된다. 예를 들어, 복수의 컬러 구현 패턴(11 내지 13) 각각은 서로 상이한 발광 특성을 구현하기 위해 크기 및/또는 물질이 서로 상이한 양자점을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 양자점 물질들은 높은 색 순도 및 발광 효율을 달성할 수 있는 가시광선 대역의 광발광 특성을 얻기 위해 카드뮴-셀레나이드(cadmium-selenide)를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 광원에서 출력되는 빛에 의해 광 발광할 수 있는 양자점 혹은 임의의 자체발광물질로 구성될 수 있으며 특정한 물질로 한정되는 것은 아니다.In the case of a light-emitting color device, the color realization patterns 11 to 13 are formed of a photoluminescent material that self-emits by light incident from the light source 02 . For example, each of the plurality of color implementation patterns 11 to 13 may have quantum dots having different sizes and/or materials to implement different light emitting characteristics. According to an embodiment, the quantum dot materials may be made of a material including cadmium-selenide to obtain photoluminescence characteristics in a visible ray band capable of achieving high color purity and luminous efficiency. However, this is exemplary, and may be composed of quantum dots capable of emitting light by light output from a light source or any self-luminous material, and is not limited to a specific material.

전술한 바와 같이, 실시예에 따른 발광형 컬러 소자에서 광원(02)은 상기 광 발광 물질의 발광을 유도할 수 있는 파장대역의 빛을 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 광원(02)은 청색광, 자외선, 근자외선, 백색광 또는 이들이 조합된 광을 출력하여 상기 광 발광 물질(예컨대, 양자점 물질)의 발광을 유도할 수 있다.As described above, in the light emitting color device according to the embodiment, the light source 02 is configured to output light of a wavelength band capable of inducing light emission of the photoluminescent material. For example, the light source 02 may output blue light, ultraviolet light, near ultraviolet light, white light, or a combination thereof to induce light emission of the photoluminescent material (eg, quantum dot material).

흡수형 컬러 소자의 경우, 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)은 컬러필터로서 기능하며, 광원(02)으로부터 입사되는 빛을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 흡수함으로써 컬러를 구현한다. 예를 들면, 각각의 컬러 구현 패턴은 광원에서 출력되어 광 개선부를 투과한 빛의 특정 파장 영역대를 흡수하여, 서로 다른 색의 빛, 예컨대 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 실질적인 컬러를 구현한다.In the case of an absorptive color device, the color realization patterns 11 to 13 function as a color filter, and selectively transmits light incident from the light source 02 only for a specific wavelength band and absorbs the remaining wavelength band to obtain color. implement For example, each color realization pattern absorbs a specific wavelength band of light output from the light source and passing through the light improvement unit, and thus different colors of light, such as red (R), green (G), and blue (B), are emitted. real color of

이와 같이 서로 다른 색을 표현하기 위하여 복수의 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)은 서로 다른 파장 영역대의 빛을 흡수하는 염료를 사용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 컬러 구현 패턴들은 안료(pigment)와 감광제(photo resist)의 혼합물로 구성될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 광원에서 나오는 빛을 광 변조할 수 있는 임의의 물질들로 구성될 수 있으며 특정한 물질로 한정되는 것은 아니다. In order to express different colors as described above, the plurality of color realization patterns 11 to 13 may use dyes absorbing light in different wavelength bands. According to an embodiment, the color realization patterns may be composed of a mixture of a pigment and a photoresist. However, this is exemplary, and may be made of any material capable of modulating light emitted from a light source, and is not limited to a specific material.

실시예에 따른 흡수형 컬러 소자에 있어서, 광원(02)은 상기 컬러 구현 패턴들이 각각의 고유한 특정 파장영역의 광을 투과시키거나 흡수할 수 있도록 적절한 광을 출력하도록 구성되며, 예컨대 백색광을 출력하는 유기발광 다이오드(White OLED) 소자일 수 있다.In the absorption type color device according to the embodiment, the light source 02 is configured to output appropriate light so that the color realization patterns transmit or absorb light of each unique specific wavelength region, for example, output white light It may be an organic light emitting diode (White OLED) device.

본 명세서에 기재된 실시예들에 따른 나선광결정 기반의 컬러 소자는 나선광결정 패턴 및 컬러 구현 패턴으로 구성된 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 단위화소들이 주기적으로 배열되도록 형성되어 있으나, 다른 실시예에서는 나선광결정의 종류, 각 나선광결정의 반사 파장 대역, 컬러 구현의 방법, 각 요소들의 배열 순서 및/또는 배열 형태가 본 명세서에 개시된 것과 상이하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 청록색(cyan), 노란색(yellow) 및 자홍색(magenta)의 단위 화소로 구성된 나선광결정 기반의 컬러 소자를 구성할 수 있으며, 응용하고자 하는 분야에 적합하도록 상기 요소들의 구조를 적절히 변화시킬 수도 있다.The spiral photonic crystal-based color device according to the embodiments described in the present specification is formed such that unit pixels of red (R), green (G), and blue (B) composed of a spiral photonic crystal pattern and a color realization pattern are periodically arranged. , in another embodiment, the type of the spiral photonic crystal, the reflection wavelength band of each spiral photonic crystal, the color realization method, the arrangement order and/or the arrangement form of each element may be configured differently from those disclosed herein. For example, a spiral photonic crystal-based color device composed of unit pixels of cyan, yellow, and magenta can be constructed, and the structure of the elements can be appropriately changed to suit the field to be applied. may be

이하에서는 도면을 참조하여, 실제적인 실시예들에 따른 반사형 컬러 소자와 흡수형 컬러 소자의 구조와 동작 원리에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, structures and operating principles of a reflective color device and an absorptive color device according to practical embodiments will be described with reference to the drawings.

<제1 실시예><First embodiment>

도 4는 제1 실시예에 따른 나선광결정 기반 발광형 컬러 소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the operation principle of the spiral photonic crystal-based light emitting color device according to the first embodiment.

제1 실시예의 구조에서, 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)은 양자점과 같은 광 발광 물질을 포함하며, 이들은 각각 패턴의 두께, 양자점의 크기 또는 물질이 상이하여 동일한 광을 흡수하더라도 상이한 색상의 가시광을 발광하도록 구성된다. 예컨대, 도시된 것처럼 컬러 구현 패턴들(11, 12, 13)의 발광 물질은 빛을 흡수하여 각각 적색, 녹색, 청색 가시광을 발광함으로써 3색 컬러를 구현한다. In the structure of the first embodiment, the color realization patterns 11 to 13 include a photoluminescent material such as quantum dots, and they each absorb the same light because the thickness of the pattern, the size of the quantum dot, or the material are different so that the visible light of a different color is absorbed. is configured to emit light. For example, as illustrated, the light emitting material of the color realization patterns 11 , 12 , and 13 absorbs light and emits red, green, and blue visible light, respectively, to realize three color colors.

백라이트부(01)는 이러한 양자점으로 구성되는 컬러 구현 패턴들(11 내지 13)의 광 발광을 유도할 수 있는 광원을 포함한다. 예컨대, 청색광, 자외선, 근자외선 또는 백색광 등 상기 컬러 구현 패턴들의 독립적인 광 발광을 유도하는 적절한 파장대역의 빛을 출력할 수 있다.The backlight unit 01 includes a light source capable of inducing light emission of the color realization patterns 11 to 13 composed of such quantum dots. For example, light having an appropriate wavelength band for inducing independent light emission of the color realization patterns, such as blue light, ultraviolet light, near ultraviolet light, or white light, may be output.

백라이트부(01)와 컬러 구현 패턴(11 내지 13) 사이에는 빛을 선택적으로 반사 또는 투과할 수 있는 복수의 나선광결정 패턴(07 내지 09)이 형성된다. 각 단위화소는 단일 컬러 구현 패턴과 광원 사이에 형성된 단일 나선광결정 패턴으로 구성되며 단위 화소마다 특정 컬러를 구현할 수 있다.A plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 capable of selectively reflecting or transmitting light are formed between the backlight unit 01 and the color realization patterns 11 to 13 . Each unit pixel is composed of a single color realization pattern and a single spiral photonic crystal pattern formed between a light source, and a specific color can be implemented for each unit pixel.

도 4를 참조하면, 백라이트부(01)에서 출력된 빛은 투명기판을 지나 나선광결정 패턴(07 내지 09)을 통과한다. 통과된 빛은 각각의 나선광결정 패턴 위에 형성된 컬러 구현 패턴(11 내지 13)에 입사하여 양자점의 광 발광을 유도한다. 이에 따라, 양자점은 전방향으로 특정 파장대역의 가시광을 방출하는데, 이 중 백라이트부(01) 방향으로 방출된 빛은 하부에 위치한 나선광결정 패턴에 의해 다시 컬러 구현부 방향(즉, 디스플레이 출력 방향)으로 반사된다. 이를 위해, 각각의 나선광결정 패턴(예컨대 07)은 상부에 위치한 대응되는 컬러 구현 패턴(예컨대 11)이 방출하는 특정 파장대역의 빛을 선택적으로 반사하도록 설계된다. Referring to FIG. 4 , the light output from the backlight unit 01 passes through the transparent substrate and passes through the spiral photonic crystal patterns 07 to 09 . The passing light is incident on the color realization patterns 11 to 13 formed on each spiral photonic crystal pattern to induce photoluminescence of the quantum dots. Accordingly, the quantum dots emit visible light of a specific wavelength band in all directions, of which the light emitted in the direction of the backlight unit 01 is again directed toward the color realization unit (ie, the display output direction) by the spiral photonic crystal pattern located below. is reflected by To this end, each spiral photonic crystal pattern (eg, 07) is designed to selectively reflect light of a specific wavelength band emitted by a corresponding color realization pattern (eg, 11) located thereon.

상기 실시예의 구성에 따르면, 양자점에서 방출되는 빛 중 백라이트가 위치한 방향(즉, 출력 반대방향)으로 방출되어 손실되는 빛의 일부를 출력 방향으로 반사시킴으로써 디스플레이 소자의 출력 광량을 크게 상승시킬 수 있다.According to the configuration of the above embodiment, it is possible to significantly increase the output light amount of the display device by reflecting some of the light emitted from the quantum dots in the direction in which the backlight is located (ie, in the opposite direction to the output) and lost by reflecting in the output direction.

도 5a는 실시예에 따른 나선광결정 패턴을 구비한 양자점 컬러 디스플레이(w/ reflector)와 나선광결정 패턴을 구비하지 않은 종래의 양자점 컬러 디스플레이(w/o reflector)에 있어서, 적색 발광 양자점 패턴 화소의 파장에 따른 발광도를 나타낸 그래프이다(입사광의 세기는 동일함). 양자점 발광을 위해 근 자외선 입사광(파장 365 nm)을 사용하였으며, 양자점 패턴의 발광도는 상용 자외선-가시광선 분광기(UV-Vis. Fiber optic pectrometer) (Ocean Optics S2000)을 통하여, 대기환경(ambient environment)에서 측정하였다.5A is a quantum dot color display having a spiral photonic crystal pattern (w/reflector) and a conventional quantum dot color display (w/o reflector) not having a spiral photonic crystal pattern according to an embodiment, the wavelength of the red light-emitting quantum dot pattern pixel It is a graph showing the luminous intensity according to (intensity of incident light is the same). Near-ultraviolet incident light (wavelength 365 nm) was used for quantum dot emission, and the luminescence degree of the quantum dot pattern was measured using a commercial UV-Vis. Fiber optic pectrometer (Ocean Optics S2000), ambient environment. ) was measured.

도 5a의 그래프에 나타난 것처럼, 나선광결정 패턴을 구비한 실시예의 컬러 디스플레이에서 광량이 약 40% 이상 높은 것으로 측정된다. 종래의 발광형 컬러 소자에서는, 컬러 구현 패턴(즉, 양자점 물질)에서 나오는 빛 중 일부가 광원이 위치한 방향(즉, 출력부의 반대방향)으로 향하여 출력광의 총량에 손실이 발생한다. 실시예의 구조에 따르면 광원 쪽으로 향하던 빛의 일부가 나선광결정 패턴에 의해 다시 출력부를 향해 반사되므로 출력광의 총량이 증가하게 된다. As shown in the graph of FIG. 5A , it is measured that the amount of light is about 40% or more higher in the color display of the embodiment having the spiral photonic crystal pattern. In the conventional light emitting color device, some of the light emitted from the color realization pattern (ie, the quantum dot material) is directed in the direction in which the light source is located (ie, the opposite direction of the output unit), and a loss occurs in the total amount of output light. According to the structure of the embodiment, since a portion of the light directed toward the light source is reflected back toward the output unit by the spiral photonic crystal pattern, the total amount of output light increases.

또한, 상기 실시예에 따르면 백라이트부(01)에서 입사되는 빛의 세기에 따라 양자점 패턴의 광 발광 세기를 조절하는 것이 가능하다. 즉, 후술하는 바와 같이 광원과 변조장치를 통해 입사광의 세기를 조절하여 양자점 패턴의 발광도를 조절하는 것이 가능하다. 따라서 적색, 녹색, 청색 각각의 계조(grey level) 표현이 가능하며, 고화질의 컬러 동영상을 구현하는 것이 가능하다.In addition, according to the embodiment, it is possible to adjust the light emission intensity of the quantum dot pattern according to the intensity of light incident from the backlight unit 01 . That is, as will be described later, it is possible to adjust the luminance of the quantum dot pattern by adjusting the intensity of the incident light through the light source and the modulator. Therefore, it is possible to express each gray level of red, green, and blue, and it is possible to implement high-quality color video.

도 5b는 실시예에 따른 나선광결정 반사 패턴을 구비한 양자점 컬러 디스플레이에 있어서, 적색 발광 양자점 패턴 화소의 발광도를 입사광의 세기에 따라 파장 별로 나타낸 그래프이다. 양자점 발광을 위해 근 자외선 입사광(파장 365 nm)을 사용하였으며, 양자점 패턴의 발광도는 상용 자외선-가시광선 분광기(UV-Vis. Fiber optic pectrometer) (Ocean Optics S2000)을 통하여, 대기환경(ambient environment)에서 측정하였다. 도 5b에 도시된 것처럼, 입사광의 세기가 클수록 적색 발광 양자점의 발광도가 증가함을 알 수 있다. 이에 따라 동일한 색상에 대해서도 계조 표현이 가능하며, 최종적으로 고색순도의 컬러 동영상을 구현할 수 있다.5B is a graph showing the luminescence degree of a red light-emitting quantum dot pattern pixel for each wavelength according to the intensity of incident light in the quantum dot color display having a spiral photonic crystal reflection pattern according to the embodiment. Near-ultraviolet incident light (wavelength 365 nm) was used for quantum dot emission, and the luminescence degree of the quantum dot pattern was measured using a commercial UV-Vis. Fiber optic pectrometer (Ocean Optics S2000), ambient environment. ) was measured. As shown in FIG. 5B , it can be seen that as the intensity of the incident light increases, the luminous intensity of the red light-emitting quantum dots increases. Accordingly, it is possible to express gradation even for the same color, and finally, a color video with high color purity can be realized.

<제2 실시예><Second embodiment>

도 6은 제2 실시예에 따른 나선광결정 기반 흡수형 컬러 소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the operation principle of the spiral photonic crystal-based absorption type color device according to the second embodiment.

제2 실시예의 구조에서, 백라이트부(01)는 백색광을 출력할 수 있는 발광 소자, 예컨대 백색 유기발광 다이오드(White OLED)로 구성되는 광원을 포함한다. 광원(02)으로부터 출력되는 백색광을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 흡수함으로써 컬러를 구현한다. 예컨대, 도시된 것처럼 컬러 구현 패턴(11)은 적색 가시광을 투과시키고 나머지 파장대역의 광을 흡수하며, 컬러 구현 패턴(12)은 녹색 가시광을 투과시키고 나머지 파장대역의 광을 흡수하며, 컬러 구현 패턴(13)은 청색 가시광을 투과시키고 나머지 파장대역의 광을 흡수함으로써 3색 컬러를 구현한다. In the structure of the second embodiment, the backlight unit 01 includes a light source composed of a light emitting device capable of outputting white light, for example, a white organic light emitting diode (White OLED). Color is realized by selectively transmitting white light output from the light source 02 only in a specific wavelength band and absorbing the remaining wavelength band. For example, as shown, the color realization pattern 11 transmits red visible light and absorbs light of the remaining wavelength band, and the color realization pattern 12 transmits green visible light and absorbs light of the remaining wavelength band, and the color realization pattern (13) implements three color colors by transmitting visible blue light and absorbing light in the remaining wavelength band.

백라이트부(01)와 컬러 구현 패턴(11 내지 13) 사이에는 빛을 선택적으로 반사 또는 투과할 수 있는 복수의 나선광결정 패턴(07 내지 09)이 형성된다. 각 단위화소는 단일 컬러 구현 패턴과 광원 사이에 형성된 단일 나선광결정 패턴으로 구성되며 단위 화소마다 특정 컬러를 구현할 수 있다.A plurality of spiral photonic crystal patterns 07 to 09 capable of selectively reflecting or transmitting light are formed between the backlight unit 01 and the color realization patterns 11 to 13 . Each unit pixel is composed of a single color realization pattern and a single spiral photonic crystal pattern formed between a light source, and a specific color can be implemented for each unit pixel.

도 6을 참조하면, 백라이트부(01)에서 출력된 백색광은 투명기판을 지나 나선광결정 패턴(07 내지 09)을 통과하는데, 이 때 나선광결정 패턴은 각각의 대응되는 컬러 구현 패턴의 색상, 즉 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장대역에 해당하는 빛만을 투과시키고, 이와 보색관계에 있는 청록색(C), 자홍색(M), 황색(Y)에 해당하는 빛을 선택적으로 반사하여 백라이트부(01) 방향으로 되돌린다.Referring to FIG. 6 , white light output from the backlight unit 01 passes through a transparent substrate and passes through spiral photonic crystal patterns 07 to 09, in which case the spiral photonic crystal pattern is the color of each corresponding color realization pattern, that is, red. It transmits only light corresponding to the wavelength bands of (R), green (G), and blue (B), and selectively reflects light corresponding to cyan (C), magenta (M), and yellow (Y), which are complementary to this. to return to the backlight unit 01 direction.

예를 들면, 나선광결정 패턴(07)은 적색 가시광을 구현하는 컬러 구현 패턴(11)과 대응관계에 있는데, 보다 순도 높은 적색광을 구현하기 위해 광원으로부터 출력되는 백색광을 적색 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 백라이트부를 향해 반사한다. 나선광결정 패턴(07)을 투과한 적색광은 컬러필터에 조사되어 최종적으로 고 색순도의 적색광을 구현할 수 있다. 이에 따르면, 나선광결정 필름의 선택적 투과에 따라 기존의 컬러 소자에 비해 휘도는 다소 감소할 수 있으나, 더욱 색 순도가 높은 컬러를 구현할 수 있게 된다. For example, the spiral photonic crystal pattern 07 corresponds to the color realization pattern 11 for realizing red visible light. In order to realize a higher purity red light, white light output from the light source is selectively transmitted only in a red wavelength band. and the remaining wavelength band is reflected toward the backlight unit. The red light passing through the spiral photonic crystal pattern 07 is irradiated to the color filter to finally realize red light of high color purity. According to this, although the luminance may be slightly reduced compared to the conventional color device according to the selective transmission of the spiral photonic crystal film, it is possible to realize a color with higher color purity.

이 때, 소자 외부로 출력되는 빛의 세기는 제1 실시예와 마찬가지로 백라이트부(01)에서 출력하는 빛의 세기에 따라 조절될 수 있다. 이로써 적색, 녹색, 청색 각각의 계조(grey level) 표현이 가능하며, 고 색순도의 컬러 동영상을 구현하는 것이 가능하다.In this case, the intensity of the light output to the outside of the device may be adjusted according to the intensity of the light output from the backlight unit 01 as in the first embodiment. As a result, it is possible to express each gray level of red, green, and blue, and it is possible to implement color video with high color purity.

도 7a 내지 7c는 실시예에 따른 나선광결정 기반 백색 유기발광 다이오드 컬러 디스플레이와 기존의 백색 유기발광 다이오드 디스플레이의 R, G, B 컬러 스펙트럼을 시뮬레이션을 통해 비교한 그래프이다. 7A to 7C are graphs comparing R, G, and B color spectra of a spiral photonic crystal-based white organic light emitting diode color display according to an embodiment and a conventional white organic light emitting diode display through simulation.

도 7a를 참조하면, 나선광결정 패턴을 구비한 백색 유기발광 다이오드 컬러 디스플레이(WOLED-Ch(R)-CF(R))는 피크 파장이 620nm로서 기존의 백색 유기발광 다이오드 디스플레이(WOLED-CF(R)) 대비 선폭이 좁아졌음을 알 수 있다. 이는 구현하고자 하는 색상(적색) 이외의 불필요한 파장영역을 줄임으로써 더 높은 색 순도를 달성할 수 있다는 것을 의미한다.Referring to FIG. 7A , a white organic light emitting diode color display (WOLED-Ch(R)-CF(R)) having a spiral photonic crystal pattern has a peak wavelength of 620 nm and a conventional white organic light emitting diode display (WOLED-CF(R)) )), it can be seen that the line width is narrowed. This means that higher color purity can be achieved by reducing unnecessary wavelength ranges other than the desired color (red).

마찬가지로, 도 7b는 피크 파장이 540 nm로서 기존의 디스플레이에 비해 순도 높은 녹색을 구현하였음을 나타내고, 도 7c 또한 피크 파장이 460 nm로서 기존의 디스플레이에 비해 선폭이 좁아져 순도 높은 청색을 구현하였음을 나타낸다.Similarly, FIG. 7b has a peak wavelength of 540 nm, indicating that high purity green is implemented compared to the conventional display, and FIG. 7c also has a peak wavelength of 460 nm, which is narrower than the conventional display to realize high purity blue. indicates.

이상에서 설명한 나선광결정 기반 컬러소자 기술은 상용화된 발광형 및 흡수형 디스플레이에 서로 다른 형태로 적용될 수 있다. 발광형 디스플레이에 적용될 경우, 양자점의 광 발광에 의해 광원으로 향하는 빛의 일부를 다시 출력부를 향해 반사함으로써 컬러 소자의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 흡수형 디스플레이에 적용될 경우, 나선광결정 패턴이 광원으로부터 출력된 빛을 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역의 빛은 줄임으로써 컬러 소자의 색 순도를 향상시킬 수 있다.The spiral photonic crystal-based color device technology described above can be applied to commercially available light-emitting and absorption-type displays in different forms. When applied to a light emitting display, the light extraction efficiency of the color device can be improved by reflecting a portion of the light directed to the light source by the light emission of the quantum dots back toward the output unit. When applied to an absorptive display, the color purity of a color device can be improved by selectively transmitting light output from a light source and reducing light in the remaining wavelength bands in the spiral photonic crystal pattern.

이와 같이, 실시예에 따른 컬러 소자의 구조는 상용화된 대표적인 디스플레이 형태인 흡수형 디스플레이와 발광형 디스플레이 모두에 적용될 수 있으며, 각각의 구동 형태에 따라 광 추출 효율 또는 색 순도를 개선함으로써 디스플레이의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. As described above, the structure of the color device according to the embodiment can be applied to both absorption-type displays and light-emitting displays, which are commercial typical display types, and improves display performance by improving light extraction efficiency or color purity according to each driving type. can be greatly improved.

이상에서 살펴본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the above-described invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

01: 백라이트부
02: 광원
03: 변조장치
04: 광 개선부
05: 투명기판
06: 배향층
07, 08, 09: 나선광결정 패턴
10: 컬러 구현부
11, 12, 13: 컬러 구현 패턴
01: backlight unit
02: light source
03: modulator
04: light improvement part
05: transparent substrate
06: alignment layer
07, 08, 09: spiral photonic crystal pattern
10: color realization part
11, 12, 13: color realization pattern

Claims (18)

광원 및 상기 광원으로부터 출력되는 빛의 세기를 제어하기 위한 변조장치를 포함하는 백라이트부;
상기 백라이트부 상부에 위치하며, 상기 광원으로부터 출력되는 특정 파장대역의 빛을 선택적으로 반사시키거나 선택적으로 투과시키기 위한 복수의 나선광결정 패턴을 포함하는 광 개선부; 및
상기 광 개선부 상부에 위치하며, 상기 복수의 나선광결정 패턴에 대응되는 각각의 컬러 스펙트럼을 갖는 복수의 컬러 구현 패턴을 포함하는 컬러 구현부를 포함하되,
상기 변조장치는 상기 복수의 컬러 구현 패턴 및 상기 복수의 나선광결정 패턴과 함께 정렬되어 각 화소에 대하여 독립적으로 빛의 세기를 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
a backlight unit including a light source and a modulator for controlling the intensity of light output from the light source;
a light improvement unit positioned above the backlight unit and including a plurality of spiral photonic crystal patterns for selectively reflecting or selectively transmitting light of a specific wavelength band output from the light source; and
A color realizing part positioned above the light improving part and including a plurality of color realizing patterns having respective color spectra corresponding to the plurality of spiral photonic crystal patterns,
wherein the modulation device is arranged with the plurality of color realization patterns and the plurality of spiral photonic crystal patterns to independently control the intensity of light for each pixel, a spiral photonic crystal-based color device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컬러 구현 패턴이 상기 광원으로부터 입사된 빛에 의해 발광하는 광 발광 물질로 구성되는 경우,
상기 복수의 컬러 구현 패턴은 상기 광원으로부터 입사된 빛에 의해 발광하는 광 발광 물질로 구성되고,
상기 광원은 상기 광 발광 물질의 발광을 유도할 수 있는 빛을 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
According to claim 1,
When the plurality of color realization patterns are made of a photoluminescent material that emits light by the light incident from the light source,
The plurality of color realization patterns are composed of a photoluminescent material that emits light by the light incident from the light source,
wherein the light source is configured to output light capable of inducing emission of the photoluminescent material.
제2항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은 상기 광 발광 물질의 발광에 의해 상기 백라이트부 방향으로 방출되는 빛을 상기 컬러 구현부 방향으로 반사함으로써 출력 광량을 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
3. The method of claim 2,
The spiral photonic crystal-based color device, characterized in that the plurality of spiral photonic crystal patterns are configured to increase the amount of output light by reflecting light emitted in the direction of the backlight unit by light emission of the photoluminescent material toward the color realizing unit. .
제3항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 나선주기가 서로 상이하여 서로 상이한 파장대역의 빛을 반사시키거나 투과시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
4. The method of claim 3,
At least two or more of the plurality of spiral photonic crystal patterns are configured to reflect or transmit light of different wavelength bands due to different thicknesses or spiral periods of the patterns, a spiral photonic crystal-based color device.
제4항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은, 각각의 상부에 위치한 대응되는 컬러 구현 패턴으로부터 입사되는 특정 파장대역의 빛을 상기 컬러 구현 패턴의 방향으로 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
5. The method of claim 4,
The plurality of spiral photonic crystal patterns is a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that it is configured to reflect light of a specific wavelength band incident from a corresponding color realization pattern located thereon in the direction of the color realization pattern.
제2항에 있어서,
상기 광원은 청색광, 자외선, 근자외선 및 백색광 중 적어도 하나를 이용하여 상기 광 발광 물질의 발광을 유도하는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
3. The method of claim 2,
The light source uses at least one of blue light, ultraviolet light, near ultraviolet light and white light to induce light emission of the photoluminescent material, a spiral photonic crystal based color device.
제6항에 있어서,
상기 광원은 각각의 컬러 구현 패턴을 구성하는 상기 광 발광 물질의 광 발광을 독립적으로 유도할 수 있는 파장을 가지는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
7. The method of claim 6,
The light source is a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that it has a wavelength capable of independently inducing light emission of the photoluminescent material constituting each color realization pattern.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컬러 구현 패턴이 상기 광원으로부터 출력되는 빛을 특정 파장대역에 대해서 흡수함으로써 컬러를 구현하는 컬러 필터로 구성되는 경우,
상기 광원은 백색광을 출력하도록 구성되고,
상기 복수의 컬러 구현 패턴은 상기 광원으로부터 출력되는 백색광을 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 흡수함으로써 컬러를 구현하는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
According to claim 1,
When the plurality of color realization patterns are composed of a color filter that realizes color by absorbing light output from the light source for a specific wavelength band,
The light source is configured to output white light,
The plurality of color realization patterns selectively transmit white light output from the light source in only a specific wavelength band and absorb the remaining wavelength band to realize color, a spiral photonic crystal-based color device.
제8항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은 상기 광원으로부터 출력되는 백색광 중 상기 특정 파장대역에 대해서만 선택적으로 투과시키고 나머지 파장대역에 대해서는 상기 백라이트부 방향으로 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
9. The method of claim 8,
The spiral photonic crystal-based color device, characterized in that the plurality of spiral photonic crystal patterns are configured to selectively transmit only the specific wavelength band among the white light output from the light source and reflect the remaining wavelength band toward the backlight unit.
제9항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 나선주기가 서로 상이하여 서로 상이한 파장대역의 빛을 반사함으로써 각 컬러 구현부의 색 순도를 증가시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
10. The method of claim 9,
At least two or more of the plurality of spiral photonic crystal patterns have different thicknesses or spiral periods and reflect light of different wavelength bands, thereby increasing the color purity of each color realization part. based color element.
제10항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴 각각은, 상부에 위치한 대응되는 컬러 구현 패턴이 흡수하는 파장대역의 빛을 상기 백라이트부 방향으로 반사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
11. The method of claim 10,
Each of the plurality of spiral photonic crystal patterns is a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that it is configured to reflect light in a wavelength band absorbed by a corresponding color realization pattern located thereon in the direction of the backlight unit.
제8항에 있어서,
상기 광원은 백색광을 출력하도록 구성되는 유기발광 다이오드인 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
9. The method of claim 8,
The light source is a spiral photonic crystal based color device, characterized in that the organic light emitting diode is configured to output white light.
제12항에 있어서,
상기 복수의 컬러 구현 패턴 중 적어도 둘 이상은, 패턴의 두께 또는 광 투과 파장 영역이 서로 상이한 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
13. The method of claim 12,
At least two or more of the plurality of color realization patterns, a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that the thickness or the light transmission wavelength region of the pattern is different from each other.
제1항에 있어서,
상기 광 개선부는, 상기 복수의 나선광결정 패턴을 지지하기 위한 투명기판, 및 상기 투명기판 상에 위치하며 상기 복수의 나선광결정 패턴의 초기 분자 배열을 정의하기 위한 배향층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
According to claim 1,
The light improvement unit further comprises a transparent substrate for supporting the plurality of spiral photonic crystal patterns, and an alignment layer positioned on the transparent substrate to define an initial molecular arrangement of the plurality of spiral photonic crystal patterns. , a spiral photonic crystal-based color device.
제14항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은, 각 패턴의 나선주기에 따라 결정되는 입사광의 파장대역 및 나선성과 반대가 되는 입사광의 편광 성분을 반사시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
15. The method of claim 14,
The plurality of spiral photonic crystal patterns is a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that it is configured to reflect a wavelength band of the incident light determined according to the spiral period of each pattern and a polarization component of the incident light opposite to the spiral.
제14항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은, 상기 투명기판의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 다각형 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
15. The method of claim 14,
The plurality of spiral photonic crystal patterns, when viewed from a direction perpendicular to the surface of the transparent substrate, characterized in that it has a cross section of a polygonal shape or a closed figure composed of curves and straight lines, a spiral photonic crystal-based color device.
제14항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴 각각의 내부 분자 정렬은, 상기 투명기판에 수직한 방향을 축으로 나선 모양을 이루고 있는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
15. The method of claim 14,
The internal molecular alignment of each of the plurality of spiral photonic crystal patterns is a spiral photonic crystal-based color device, characterized in that it forms a spiral shape with an axis perpendicular to the transparent substrate.
제14항에 있어서,
상기 복수의 나선광결정 패턴은 용액 공정으로 제작되는 것을 특징으로 하는, 나선광결정 기반 컬러 소자.
15. The method of claim 14,
The plurality of spiral photonic crystal patterns is characterized in that manufactured by a solution process, a spiral photonic crystal-based color device.
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