KR101406627B1 - Photoelectronic device using phase shift mask - Google Patents
Photoelectronic device using phase shift mask Download PDFInfo
- Publication number
- KR101406627B1 KR101406627B1 KR1020130089938A KR20130089938A KR101406627B1 KR 101406627 B1 KR101406627 B1 KR 101406627B1 KR 1020130089938 A KR1020130089938 A KR 1020130089938A KR 20130089938 A KR20130089938 A KR 20130089938A KR 101406627 B1 KR101406627 B1 KR 101406627B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phase
- light
- phase shift
- shift mask
- transparent layer
- Prior art date
Links
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 title claims abstract description 101
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229940065287 selenium compound Drugs 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Se].[Se].[In] Chemical compound [Cu].[Se].[Se].[In] KTSFMFGEAAANTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 150000003343 selenium compounds Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- UIPVMGDJUWUZEI-UHFFFAOYSA-N copper;selanylideneindium Chemical compound [Cu].[In]=[Se] UIPVMGDJUWUZEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N indium;oxozinc;tin Chemical compound [In].[Sn].[Zn]=O HRHKULZDDYWVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Description
본 발명은 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상 변이 마스크에 의해 광전변환 효율과 광전변환 속도를 향상시킬 수 있는 광전소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a photoelectric device using a phase shift mask, and more particularly to a photoelectric device capable of improving a photoelectric conversion efficiency and a photoelectric conversion rate by a phase shift mask.
광전소자(Photoelectronic device)는 광을 흡수하여 전자를 여기시키고 홀을 생성하는 특성을 이용하는 소자로서, 가시광선, 적외선, 자외선 등의 광에 반응하여 전기적 신호를 발생시킨다. 즉, 광전소자는 광에너지를 흡수하여 전자가 들뜬 상태가 되면서 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)이 발생되고, 이때 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)이 서로 반대방향으로 이동되면서 광에너지가 전기에너지로 변환된다. 이와 같은 광전소자의 종류로는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터 등과 같은 광센서와 태양전지가 있다.Photoelectronic devices are devices that absorb light to excite electrons and generate holes, and generate electrical signals in response to light such as visible light, infrared light, and ultraviolet light. That is, the photoelectric device absorbs the light energy and the electrons are excited to generate a photoelectron and a photohole. At this time, the photoelectron and the photohole move in opposite directions, Energy. Examples of such photoelectric devices include photo sensors such as photodiodes and phototransistors, and solar cells.
구체적으로, 광전소자는 광에너지를 전기에너지로 변환하는 광전층을 포함한다. 이러한 광전층은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 태양전지의 경우, 광전층의 물질에 따라 실리콘 태양전지, CdTe 태양전지(CdTe: Cadmium Telluride, 텔루르화카드뮴), CIGS/CIS 태양전지(CIGS: Copper-Indium-Gallum-Selenide, 구리-인듐-갈륨-셀레늄 화합물, CIS: Copper-Indium-Selenide), 염료감응 태양전지로 구분된다. 즉, CIGS/CIS 태양전지는 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 화합물/구리, 인듐, 셀레늄 화합물이 광전층으로 이용되고, CdTe 태양전지는 텔루르화카드뮴이 광전층으로 이용되며, 염료감응 태양전지는 나노스케일의 입자 표면에 결합된 염료(DYE) 및 전해질(electrolyte)이 광전층으로 이용된다. 또한, 실리콘 태양전지는 실리콘 반도체(Silicon Semiconductor)가 광전층으로 이용되는 것으로서, 인체유해성이 없는 실리콘을 기반으로 하고 있어, 차세대 태양전지로 각광받고 있다.Specifically, the photoelectric element includes a photoelectric layer that converts light energy into electric energy. Such a photoelectric layer can be composed of various materials. For example, in the case of solar cells, silicon solar cells, CdTe (Cadmium Telluride), CIGS / CIS solar cells (CIGS: Copper-Indium-Gallium-Selenide, - indium-gallium-selenium compounds, CIS: Copper-Indium-Selenide), and dye-sensitized solar cells. That is, the CIGS / CIS solar cell uses copper, indium, gallium, selenium compound / copper, indium and selenium compound as the photoelectric layer, the CdTe solar cell uses the cadmium telluride as the photoelectric layer, A dye (DYE) and an electrolyte bonded to the particle surface of the scale are used as the photoelectric layer. Silicon solar cells are used as a photoelectric layer, and are based on silicon, which is free from human hazards, and are attracting attention as next-generation solar cells.
이와 같은 광전소자는 광전층의 두께에 따라 광전변환 효율(외부에서 입사된 광이 전하로 변환되는 비율을 의미함)과 광전변환 속도에 영향을 받으며, 광전변환 효율과 속도는 서로 음의 상관관계를 갖는다.Such a photoelectric device is affected by the photoelectric conversion efficiency (which means the ratio of light incident from the outside to the charge) and the photoelectric conversion speed depending on the thickness of the photoelectric layer, and the photoelectric conversion efficiency and the speed are in a negative correlation .
예를 들어, 광센서의 경우, 광이 전기장이 가해진 영역에서 흡수되거나 전자와 홀의 확산 거리 영역 내에서 흡수되어야 높은 광전변환 효율로 광검출이 가능하다. 특히, 고속의 광검출 기능을 갖는 광센서가 필요할 경우, 입사되는 광이 전기장이 가해지는 영역 내에서 흡수되도록 설계되어야 한다. 하지만 통상적으로 고속의 광센서의 경우, 광이 흡수되는 영역이 매우 좁아 광전변환 효율이 낮다. 이에 따라, 높은 광전변환 효율을 갖는 광센서가 요구될 경우, 흡수층의 두께를 두껍게 형성하여 광전변환 효율을 향상시킨다. 하지만 이 경우, 흡수층의 두꺼운 두께로 인해 광전변환 속도가 저하되는 문제점이 발생한다. 반대로, 빠른 광전변환 속도를 갖는 광센서가 요구될 경우, 흡수층의 두께를 얇게 형성하여 광전변환 속도를 향상시킨다. 하지만 이 경우, 흡수층의 얇은 두께로 인해 광전변환 효율이 저하되는 문제점이 발생한다.For example, in the case of an optical sensor, light can be absorbed in an electric field applied region or absorbed in a diffusion distance region of electrons and holes, so that light can be detected with high photoelectric conversion efficiency. Particularly, when an optical sensor having a high-speed optical detection function is required, it should be designed such that the incident light is absorbed in an area where an electric field is applied. However, in the case of a high-speed optical sensor, the region where the light is absorbed is very narrow and the photoelectric conversion efficiency is low. Accordingly, when an optical sensor having high photoelectric conversion efficiency is required, the thickness of the absorption layer is increased to improve the photoelectric conversion efficiency. However, in this case, the photoelectric conversion rate is lowered due to the thick thickness of the absorption layer. Conversely, when an optical sensor having a fast photoelectric conversion speed is required, the thickness of the absorption layer is made thin to improve the photoelectric conversion speed. However, in this case, the photoelectric conversion efficiency is lowered due to the thin thickness of the absorption layer.
따라서 광전변환 효율과 광전변환 속도를 동시에 증가시킬 수 있는 새로운 광전소자의 개발이 요청되고 있다.Therefore, it is required to develop a new photoelectric device capable of simultaneously increasing photoelectric conversion efficiency and photoelectric conversion speed.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 광전변환 효율과 광전변환 속도를 동시에 향상시킬 수 있는 광전소자를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an optoelectronic device capable of simultaneously improving photoelectric conversion efficiency and photoelectric conversion speed.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자는 광에너지를 전기에너지로 변환하는 광전층을 구비한 광전소자로서, 상기 광전소자 상에 구비되며, 투과되는 광의 위상을 변조하여 출력하는 위상 변이 마스크(Phase shift mask)를 포함하여 구성된다.In order to accomplish the above object, an optoelectronic device using a phase shift mask according to an embodiment of the present invention is an optoelectronic device having a photoelectric layer for converting light energy into electric energy, which is provided on the photoelectric device, And a phase shift mask for modulating and outputting the phase of the light.
구체적으로, 상기 위상 변이 마스크는, 투과되는 광의 위상을 변조하여 출력하되 출력되는 광을 회절시키는 제1 및 제2 위상 변이 영역을 구비하며, 상기 제1 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ2)은 서로 다른 것이 바람직하다.Specifically, the phase shift mask is provided with a first and second phase shift regions for diffracting the output, but the output by modulating the phase of light that is transmitted light, the phase of light that is the first output from the phase shift region (θ 1 ) And the phase (? 2 ) of the light output from the second phase shifting region are different from each other.
특히, 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역은, 단면이 원형, 다각형, 삼각파 및 정현파(Sinusoidal) 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the first and second phase shifting regions are formed in a shape of a circular section, a polygonal section, a triangular section and a sinusoidal section.
또한, 상기 위상 변이 마스크에서 출력되는 광의 위상은, 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역의 두께와 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률에 의해 조절되는 것이 바람직하다.The phase of the light output from the phase shift mask is preferably controlled by the thickness of the first and second phase shift regions and the refractive index of the light in the first and second phase shift regions.
한편, 상기 제1 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ2) 사이의 위상차(θ12)는 다음의 식을 이용해 구해진다.On the other hand, the phase difference [theta] 12 between the phase [theta] 1 of the light output from the first phase shift area and the phase [theta] 2 of the light output from the second phase shift area is obtained by the following equation.
(단, darea1은 제1 위상 변이 영역의 두께, narea1은 상기 제1 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률, darea2은 제2 위상 변이 영역의 두께, narea2은 상기 제2 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률, m은 자연수, λ는 광의 파장)(Where d area1 is the thickness of the first phase shifting region, n area1 is the refractive index of the light in the first phase shifting region, d area2 is the thickness of the second phase shifting region, and n area2 is the thickness of the first phase shifting region in the second phase shifting region Refractive index of light, m is a natural number, and? Is a wavelength of light)
구체적으로, 상기 위상 변이 마스크는 다수의 개구부를 구비하며 제1투명물질로 이루어진 제1투명층을 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the phase shift mask may include a first transparent layer having a plurality of openings and made of a first transparent material.
또한, 상기 위상 변이 마스크는, 제2투명물질로 이루어지며 상기 제1투명층의 개구부에 배치되는 제2투명층을 더 포함하여 구성될 수 있다.The phase shift mask may further include a second transparent layer made of a second transparent material and disposed at an opening of the first transparent layer.
한편, 상기 위상 변이 마스크는, 상부에 다수의 제1양각부를 구비하며 제3투명물질로 이루어진 제3투명층을 포함하여 구성될 수 있다.The phase shift mask may include a third transparent layer having a plurality of first embossed portions and a third transparent material.
또한, 상기 위상 변이 마스크는, 상부에 다수의 제2음각부를 구비하며 제4투명물질로 이루어진 제4투명층을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the phase shift mask may include a fourth transparent layer having a plurality of second intaglio parts on the upper part and made of a fourth transparent material.
한편, 상기 위상 변이 마스크는, (1) 상부에 다수의 제2양각부를 구비하며 제5투명물질로 이루어진 제5투명층, (2) 제6투명물질로 이루어지며 상기 제5투명층의 제2양각부 상에 마련되는 제6투명층을 포함하여 구성될 수 있다.The phase shift mask may include (1) a fifth transparent layer having a plurality of second embossed portions and a fifth transparent material, (2) a sixth transparent material, and a second embossed portion of the fifth transparent layer, And a sixth transparent layer provided on the second transparent layer.
또한, 상기 위상 변이 마스크는, (1) 상부에 다수의 제2음각부를 구비하며 제7투명물질로 이루어진 제7투명층, (2) 제8투명물질로 이루어지며 상기 제7투명층의 제2음각부 상에 마련되는 제8투명층을 포함하여 구성될 수 있다.The phase shift mask may include (1) a seventh transparent layer having a plurality of second intaglio parts on the upper part and made of a seventh transparent material, (2) an eighth transparent material, and a second intaglio part of the seventh transparent layer, And an eighth transparent layer provided on the first transparent layer.
한편, 상기 위상 변이 마스크는, (1) 제9투명층, (2) 다수의 전극이 연결되어 상기 제9투명층 상에 마련된 제1전극구조체, (3) 상기 제1전극구조체 상에 마련된 액정층, (4) 다수의 전극이 연결되어 상기 액정층 상에 마련된 제2전극구조체, (5) 상기 제2전극구조체 상에 마련된 제10투명층을 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the phase shift mask may include (1) a ninth transparent layer, (2) a first electrode structure connected to a plurality of electrodes and provided on the ninth transparent layer, (3) a liquid crystal layer provided on the first electrode structure, (4) a second electrode structure having a plurality of electrodes connected to the liquid crystal layer, and (5) a tenth transparent layer provided on the second electrode structure.
특히, 상기 제1전극구조체와 제2전극구조체는 서로 대칭되도록 각 전극이 배치되는 것이 바람직하다.In particular, it is preferable that the first electrode structure and the second electrode structure are disposed such that the electrodes are symmetrical with respect to each other.
구체적으로, 상기 제1전극구조체와 제2전극구조체는 버스 바(bus bar) 전극과 상기 버스 바(bus bar) 전극에서 일측 방향으로 연장되는 다수의 핑거전극을 구비한 제1전극체 및 제2전극체를 포함하되, 상기 제1전극체의 핑거전극과 상기 제2전극체의 핑거전극은 서로 교대로 배열될 수 있다.The first electrode structure and the second electrode structure may include a first electrode body having a bus bar electrode and a plurality of finger electrodes extending in one direction from the bus bar electrode, The finger electrode of the first electrode body and the finger electrode of the second electrode body may be alternately arranged.
한편, 제1전극구조체 및 제2전극구조체는 펄스 형상의 인터디지털(interdigital) 전극 구조로 형성될 수 있다.Meanwhile, the first electrode structure and the second electrode structure may be formed in a pulsed interdigital electrode structure.
이때, 상기 액정층의 두께(dLC)는 다음의 식을 이용해 구해진다.At this time, the thickness d LC of the liquid crystal layer is obtained by the following equation.
(단, m은 자연수, λ는 광의 파장, nLC1은 액정층의 정상굴절률(ordinary refractive index), nLC2는 액정층의 이상굴절률(extra-ordinary refractive index))N LC1 is the ordinary refractive index of the liquid crystal layer, and n LC2 is the extra-ordinary refractive index of the liquid crystal layer.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자는 전기에너지를 광에너지로 변환하는 광전층에 위상 변이 마스크를 배치함으로써, 광전변환 효율뿐만 아니라, 광전변환 속도도 동시에 향상시킬 수 있다.In the photoelectric device using the phase shift mask according to the present invention, the phase shift mask is disposed in the photoelectric layer for converting electrical energy into optical energy, so that not only the photoelectric conversion efficiency but also the photoelectric conversion rate can be improved at the same time .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자의 구조를 나타내는 일측면도.
도 2(a),(b)는 본 발명의 실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구성을 나타내는 평면도.
도 3(a) 내지 (e)는 광전층만 구비한 태양전지의 구조와 이에 입사된 광의 진행 경로(도 3(a)), 광전층의 깊이에 따라 흡수되는 광의 강도(도 3(b)), 광전층의 깊이에 따라 분포하는 포텐셜 에너지(도 3(c)), 광의 입사강도(I01)·광의 반사강도(IR1)·광의 투과강도(IT1)·광전층에 흡수되어 전류로 전환된 광의 전류변환강도(IC1)(도 3(d)), 태양전지에 인가된 전압(V)과 광에서 변환된 전류(I1) 사이의 그래프(도 3(e))를 각각 나타내는 도면.
도 4(a) 내지 (e)는 광전층과 위상 변이 마스크를 구비한 태양전지의 구조와 이에 입사된 광의 진행 경로(도 4(a)), 광전층의 깊이에 따라 흡수되는 광의 강도(도 4(b)), 광전층의 깊이에 따라 분포하는 포텐셜 에너지(도 4(c)), 광의 입사강도(I02)·광의 반사강도(IR2)·광의 투과강도(IT2)·광전층에 흡수되어 전류로 전환된 광의 전류변환강도(IC2)(도 4(d)), 태양전지에 인가된 전압(V)과 광에서 변환된 전류(I2) 사이의 그래프(도 4(e))를 각각 나타내는 도면.(단, I01=I02)
도 5(a),(b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 6(a),(b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 7(a),(b)는 본 발명의 제3실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 8(a),(b)는 본 발명의 제4실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 9(a),(b)는 본 발명의 제5실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 10(a),(b)는 본 발명의 제6실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 사시도 및 일측단면도.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 위상 변이 마스크의 구조를 나타내는 일측면도.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제7실시예에 따른 위상 변이 마스크의 제1 및 제2전극구조체의 구조를 나타내는 사시도.1 is a side view showing a structure of a photoelectric device using a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
2 (a) and (b) are plan views showing the configuration of a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
3 (a)), the intensity of light absorbed according to the depth of the photoelectric layer (FIG. 3 (b)), the intensity of light absorbed according to the depth of the photoelectric layer ), The potential energy (Fig. 3 (c)) distributed according to the depth of the photoelectric layer, the incident intensity of light I 01 , the reflection intensity I R1 of light, the transmission intensity I T1 of light, the light-current conversion intensity (I C1) conversion (Fig. 3 (d)), the voltage (V) (3 (e) also) graph between the transformed current from light (I 1) applied to the solar cell, respectively Fig.
4 (a) to 4 (e) show the structure of a solar cell having a photoelectric layer and a phase shift mask, a propagation path (FIG. 4 (a)) of light incident thereon, 4 (b)), the potential energy distribution along the depth of the photoelectric layer (Fig. 4 (c)), light-incident intensity (I 02) · light reflection intensity (I R2) · transmission of light intensity (I T2) · photoelectric layer the light-current conversion intensity is absorbed converted to a current in (I C2) (Fig. 4 (d)), the graph between the voltage applied to the solar battery (V) and the transformed current from light (I 2) (Fig. 4 (e ) (Where I 01 = I 02 )
5 (a) and 5 (b) are a perspective view and a side sectional view showing the structure of a phase shift mask according to the first embodiment of the present invention.
6 (a) and 6 (b) are a perspective view and a cross-sectional side view showing the structure of a phase shift mask according to a second embodiment of the present invention;
7 (a) and 7 (b) are a perspective view and a side cross-sectional view showing the structure of a phase shift mask according to a third embodiment of the present invention;
8 (a) and 8 (b) are a perspective view and a side sectional view showing the structure of a phase shift mask according to a fourth embodiment of the present invention.
9 (a) and 9 (b) are a perspective view and a side sectional view showing the structure of a phase shift mask according to a fifth embodiment of the present invention;
10 (a) and 10 (b) are a perspective view and a side sectional view showing the structure of a phase shift mask according to a sixth embodiment of the present invention.
11 is a side view showing a structure of a phase shift mask according to a seventh embodiment of the present invention.
12 and 13 are perspective views illustrating structures of first and second electrode structures of a phase shift mask according to a seventh embodiment of the present invention.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, . In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
Furthermore, terms used herein are for the purpose of illustrating embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular forms include plural forms as the case may be, unless the context clearly indicates otherwise. &Quot; comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the stated element. Unless defined otherwise, all terms used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
광전소자(Photoelectronic device)는 광을 흡수하여 전자를 여기시키고 홀을 생성하는 특성을 이용하는 소자로서, 가시광선, 적외선, 자외선 등의 광에 반응하여 전기적 신호를 발생시킨다. 즉, 광전소자는 광에너지를 흡수하여 전자가 들뜬 상태가 되면서 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)을 발생되고, 이때 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)이 서로 반대방향으로 이동되면서 광에너지가 전기에너지로 변환된다. 이와 같은 광전소자의 종류로는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터 등과 같은 광센서와 태양전지가 있다.Photoelectronic devices are devices that absorb light to excite electrons and generate holes, and generate electrical signals in response to light such as visible light, infrared light, and ultraviolet light. That is, the photoelectric device absorbs the light energy and the electrons are excited to generate a photoelectron and a photohole. At this time, the photoelectron and the photohole move in opposite directions, Energy. Examples of such photoelectric devices include photo sensors such as photodiodes and phototransistors, and solar cells.
구체적으로, 광전소자는 광에너지를 전기에너지로 변환하는 광전층을 포함한다. 이러한 광전층은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 광전층은 구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물/구리·인듐·셀레늄 화합물이나, 텔루르화카드뮴이나, 염료(DYE) 및 전해질(electrolyte)이나, 실리콘 반도체로 형성될 수 있다.Specifically, the photoelectric element includes a photoelectric layer that converts light energy into electric energy. Such a photoelectric layer can be composed of various materials. For example, the photoelectric layer may be formed of a copper-indium-gallium-selenium compound / copper-indium-selenium compound, cadmium telluride, a dye (DYE) and an electrolyte, or a silicon semiconductor.
도 1은 본 발명에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자의 구성을 나타낸다.1 shows a configuration of a photoelectric device using a phase shift mask according to the present invention.
본 발명에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광전층(100)을 포함하는 광전소자로서, 광전소자 상에 마련된 위상 변이 마스크(Phase shift mask)(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a photoelectric device using a phase shift mask according to the present invention is a photoelectric device including a
상기 위상 변이 마스크(200)는 광을 상기 광전층(100)으로 투과시키는 필터로서, 투과되는 광의 위상을 변조하여 출력시킨다.The
도 2(a),(b)는 상기 위상 변이 마스크(200)를 상부에서 바라본 평면도(이하, 광이 위상 변이 마스크(200)로 입력되는 부분을 "상부"라 하고, 위상 변이 마스크(200)에서 출력되는 부분을 "하부"라 하고, 상부에서 바라본 면을 "평단면"이라 함)를 나타낸다.2 (a) and 2 (b) are plan views of the
즉, 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 2(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 투과되는 광의 위상을 제1변조하여 출력하되 출력되는 광을 회절시키는 제1 위상 변이 영역(201) 및 제2 위상 변이 영역(202)을 각각 구비한다. 이때, 상기 제1 위상 변이 영역(201)을 통해 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역(202)을 통해 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다른 것이 바람직하다.2 (a) and 2 (b), the
상기 광전층(100)에 흡수되는 광의 양은 광전층 내를 이동하는 광의 이동경로에 대해 지수 함수적으로 비례한다. 따라서, 높은 광전변환 효율을 위해서는 상기 광전층(100) 내를 이동하는 광의 이동경로를 증가시켜야 한다. 또한, 흡수된 광에 의해 생성되는 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)은 상기 광전층(100)의 계면에서 생성될 경우에 보다 빠르게 전류로 변환된다. 따라서, 빠른 광전변환 속도를 위해서는 광전층(100)의 계면에서 광이 흡수되도록 해야 한다. 즉, 광이 상기 광전층(100)의 계면에 수직하게 진행하게 하는 대신, 광전층(100)의 계면에 나란하게 진행하게 하면, 광전변환 효율과 광전변환 속도를 동시에 증가시킬 수 있다.The amount of light absorbed in the
한편, 태양전지의 경우, 광전변환 효율을 향상시키려면 흡수층과 광전자 및 광홀이 전극 주위에 존재해야 한다. 특히, 태양전지에서 형성되는 전위차(Contact potential or Builtin Voltage)는 서로 다른 일함수를 갖는 두 물질의 접촉에 의해 발생하며, 두 물질의 일함수의 차이로 발생하는 전기장은 두 물질의 계면의 매우 좁은 영역 내에서 존재한다. 즉, 효율이 높은 태양전지를 구현하기 위해서는 전기장이 존재하는 영역이나, 전자와 홀의 확산 거리 내에서 모든 광이 흡수되어야 한다.On the other hand, in the case of a solar cell, in order to improve photoelectric conversion efficiency, an absorber layer, a photoelectron, and a photohole must exist around the electrode. In particular, the potential difference (contact potential or builtin voltage) formed in a solar cell is generated by the contact of two materials having different work functions, and the electric field generated by the difference of the work functions of the two materials is very narrow Lt; / RTI > That is, in order to realize a solar cell having high efficiency, all light must be absorbed in a region where an electric field is present, and within a diffusion distance of electrons and holes.
이를 위해 본 발명에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자는 상기 위상 변이 마스크(200)를 구비한다. 즉, 광전소자로 입사된 광은 상기 광전층(100)의 계면에 수직하게 직진하는 대신, 상기 위상 변이 마스크(200)를 통과하면서 광이 회절하게 된다. 이에 따라, 광은 큰 각도로 굴절되면서 상기 광전층(100)의 계면에 평행하게 이동하여, 상기 광전층(100)에 흡수되는 광의 양이 증가하며, 광전자(photoelectron)와 광홀 (photohole)은 상기 광전층(100)의 계면에서 생성된다. 또한, 상기 위상 변이 마스크(200)는 광을 상기 광전층(200) 내에 분포하게 하여, 상기 광전층(200) 내에 광전자와 광홀의 밀도를 증가시키며, 이에 따라 전기장에 의한 드리프트 운동과 전하운반자의 밀도차에 의한 확산 운동을 일으킨다. 따라서, 본 발명에 따른 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자는 상기 위상 변이 마스크(200)에 의해 높은 광전변환 효율과 높은 광전변환 속도를 동시에 갖게 된다.To this end, the photoelectric device using the phase shift mask according to the present invention includes the
구체적으로, 상기 위상 변이 마스크(200)의 제1 및 제2 위상 변이 영역(202)은 광을 투과시키면서 위상을 변조하는 것과 동시에 회절시키는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)의 크기, 모양 및 수에 따라 투과되는 광의 회절 및 집광 특성이 조절된다. 특히, 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(202)은 높은 굴절률을 갖는 광전층(100)에 의해 반사되는 광을 줄이는 역할도 하며, 이에 따라 본 발명에 따른 광전소자는 더 높은 광전변환 효율을 갖게 된다.Specifically, the first and second
상기 위상 변이 마스크(200)는 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제2 위상 변이 영역(202)은 투명한 재질의 층에 음각부, 양각부 및 개구부를 형성함으로써 마련되며, 상기 제1 위상 변이 영역(201)은 상기 투명한 재질의 층에서 상기 제2 위상 변이 영역(202)이 형성된 부분을 제외한 나머지 영역에 마련된다. 이에 따라, 투명한 재질의 층에 형성된 음각부, 양각부 및 개구부와 이들이 형성되지 않은 나머지 투명한 재질의 층에서는 광이 서로 다른 위상으로 변조되어 출력되면서 회절하게 된다.The
상기 위상 변이 마스크(200)는 다수의 제1 및 제2 위상 변이 영역(202)을 포함할 수 있다. 상기 제2 위상 변이 영역(202)은, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 그 평단면이 사각형 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외에 원형 및 다각형 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 1차 회절광의 강도를 더욱 증가시키기 위해, 상기 제2 위상 변이 영역(202)은, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 평단면이 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 수 있으며, 그 외에 삼각파 펄스 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 제1 위상 변이 영역(201)도 상기 제2 위상 변이 영역(202)과 마찬가지로 원형, 다각형, 정현파(Sinusoidal) 및 삼각파 형상으로 형성될 수 있다.The
한편, 상기 위상 변이 마스크(200)에서 출력되는 광의 위상은 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)의 두께와 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)에서의 광의 굴절률에 의해 조절된다. 본 발명에 따른 위상 변이 마스크(200)는 상기 제1 위상 변이 영역(201)을 통해 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역(202)을 통해 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)의 위상차(θ12)가 다음의 식 (1)을 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
The phase of the light output from the
‥‥ 식 (1)
(1)
상기 식 (1)을 정리하면 아래의 식 (1-1)이 된다.
The above equation (1) can be summarized as the following equation (1-1).
‥‥ 식 (1-1)
(1-1)
상기 식 (1)에서 darea1은 제1 위상 변이 영역(201)의 두께, narea1은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에서의 광의 굴절률, darea2은 제2 위상 변이 영역(202)의 두께, narea2은 상기 제2 위상 변이 영역(202)에서의 광의 굴절률, m은 자연수, λ는 광의 파장을 각각 나타낸다.Where d area1 is the thickness of the first
즉, 상기 위상 변이 마스크(200)의 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)은 1차 회절광의 강도 향상을 위해, 상기 제1위상(θ1)과 상기 제2위상(θ2) 사이에 2π×자연수배의 차이가 나도록 형성되어야 한다. 예를 들어, 상기 제1위상(θ1)과 상기 제2위상(θ2) 사이에 360°의 위상차가 발생하도록 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)을 형성할 경우, 상기 식 (1)에서 m은 1이고, 상기 제1위상(θ1)과 상기 제2위상(θ2) 사이에 720°의 위상차가 발생하도록 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)을 형성할 경우, 상기 식(1)에서 m은 2이다. 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)에서의 광의 굴절률(narea1, narea2)은 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역(201, 202)의 재질에 의해 결정된다.That is, the first and second phase-shifted
도 3(a)는 광전층(100)만 구비한 태양전지의 구조와 이에 입사된 광의 진행 경로를 나타내고, 도 3(b)는 광전층(100)의 깊이에 따라 흡수되는 광의 강도(Light absorption profile)를 나타내며, 도 3(c)는 광전층(100)의 깊에 따라 분포하는 포텐셜 에너지(Potential profile)를 나타낸다. 또한, 도 3(d)는 광의 입사강도(Incidence intensity of light, I01), 광의 반사강도(Reflection intensity of light, IR1), 광의 투과강도(Transmission intensity of light, IT1), 광전층(100)에 흡수되어 전류로 전환된 광의 전류변환강도(Conversion intensity of light into current, IC1)를 나타낸다. 또한, 도 3(e)는 태양전지에 인가된 전압(V)과 광에서 변환된 전류(I1) 사이의 그래프를 나타낸다.3 (a) shows a structure of a solar cell having only a
이에 반하여, 도 4(a)는 광전층(100) 상에 위상 변이 마스크(200)를 구비한 태양전지의 구조와 이에 입사된 광의 진행 경로를 나타내고, 도 4(b)는 광전층(100)의 깊이에 따라 흡수되는 광의 강도(Light absorption profile)를 나타내며, 도 4(c)는 광전층(100)의 깊에 따라 분포하는 포텐셜 에너지(Potential profile)를 나타낸다. 또한, 도 4(d)는 광의 입사강도(Incidence intensity of light, I02), 광의 반사강도(Reflection intensity of light, IR2), 광의 투과강도(Transmission intensity of light, IT2), 광전층(100)에 흡수되어 전류로 전환된 광의 전류변환강도(Conversion intensity of light into current, IC2)를 나타낸다. 또한, 도 4(e)는 태양전지에 인가된 전압(V)과 광에서 변환된 전류(I2) 사이의 그래프를 나타낸다.(단, IO1=IO2)4 (a) shows a structure of a solar cell having a
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 광전층(100)만 구비한 태양전지와 광전층(100) 및 위상 변이 마스크(200)를 구비한 태양전지에 각각 동일한 강도의 광(IO1=IO2)이 입사되더라도, 위상 변이 마스크(200)를 구비한 태양전지의 경우가 더 큰 광의 투과강도(IT2>IT1), 더 작은 광의 반사강도(IR2<IR1), 더 큰 광의 전류변환강도(IC2>IC2)를 갖는다.3 and 4, a solar cell having only a
통상적으로 태양전지는 광전층(100) 상부에 구비된 상부전극 및 광전층(100) 하부에 구비된 하부전극을 포함하고, 상부 및 하부전극은 투명소재로 구성된다. 이때, 태양전지가 위상 변이 마스크(200)를 더 포함할 경우, 굴절지수가 매칭되면서 태양전지의 반사율은 감소하고, 반대로 태양전지의 투과율은 증가한다. 이와 같은 현상은 위상 변이 마스크(200)의 굴절률과 두께를 조절하여 최적화할 수 있다. 이때, 위상 변이 마스크(200)의 굴절률은 를 만족한다. 단, nphasemask는 위상 변이 마스크(200)의 굴절률, nair는 공기의 굴절률, nelectrode는 상부 전극의 굴절률을 각각 나타낸다.
Generally, a solar cell includes an upper electrode provided on the
이하, 상기 위상 변이 마스크(200)의 구체적인 실시예에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a specific embodiment of the
도 5(a),(b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 5(b)는 도 5(a)에서 A-A' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.5 (a) and 5 (b) are diagrams showing the structure of the
먼저, 제1실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 개구부(211)를 구비하며 제1투명물질로 이루어진 제1투명층(210)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제1투명층(210)을 투과한다. 이때, 상기 개구부(211) 외의 영역을 통과하는 광은 상기 제1투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 개구부(211) 외의 영역에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 개구부(211)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제1투명층(210)에서 상기 개구부(211)는 상기 제2 위상 변이 영역(202)에 해당하며, 상기 개구부(211) 외의 영역은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에 해당한다.5, the
상기 개구부(211) 및 개구부(211) 이외의 영역은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 개구부(211)는 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수도 있다. 특히, 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.Regions other than the
구체적으로, 상기 제1투명층(210)의 두께(d1)는 아래의 식 (2)를 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the thickness d 1 of the first
‥‥ 식 (2)
(2)
상기 식 (2)에서 d1은 제1투명층(210)의 두께, m은 자연수, λ는 광의 파장, n1은 제1투명물질에서의 광의 굴절률, nair는 공기에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
In the formula (2), d 1 represents the thickness of the first
도 6(a),(b)는 본 발명의 제2실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 6(b)는 도 6(a)에서 B-B' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.6 (a) and 6 (b) are views showing a structure of a
본 발명의 제2실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1실시예에서 상기 개구부(211)에 제2투명물질이 채워지도록 구성(이하, 상기 제2투명물질이 채워진 영역을 "제2투명층(220)"이라고 함)될 수 있다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제1투명층(210)이나 제2투명층(220)을 투과한다. 이때, 상기 제1투명층(210)을 통과하는 광은 상기 제1투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 되고, 상기 제2투명층(220)을 통과하는 광은 상기 제2투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 제1투명층(210)에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 제2투명층(220)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제1투명층(210)은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에 해당하며, 상기 제2투명층(220)은 상기 제2 위상 변이 영역(202)에 해당한다.6, the
특히, 상기 제1투명물질과 제2투명물질은 서로 다른 물질인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1투명층(210)과 상기 제2투명층(220)의 두께는 같거나 다를 수 있다.In particular, the first transparent material and the second transparent material are preferably different materials. The thickness of the first
상기 제1투명층(210)과 제2투명층(220)은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상의 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1투명층(210)과 제2투명층(220)은 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수 있다. 특히 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.The first
구체적으로, 상기 제1투명층(210)의 두께(d1)와 상기 제2투명층(220)의 두께(d2)의 차이(|△d12|=|d1-d2|)는 아래의 식 (3)를 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the first
‥‥ 식 (3)
(3)
상기 식 (3)에서 m은 자연수, λ는 광의 파장, n1은 제1투명물질에서의 광의 굴절률, n2는 제2투명물질에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
In the formula (3), m represents a natural number,? Represents a wavelength of light, n 1 represents a refractive index of light in the first transparent material, and n 2 represents a refractive index of light in the second transparent material.
도 7(a),(b)는 본 발명의 제3실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 7(b)는 도 7(a)에서 C-C' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.7 (a) and 7 (b) are views showing the structure of the
또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부에 양각 형상으로 돌출된 다수의 제1양각부(231)를 구비하며 제3투명물질로 이루어진 제3투명층(230)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제3투명층(230)을 투과한다. 이때, 상기 제1양각부(231)를 통과하는 광과 상기 제1양각부(231) 외의 영역을 통과하는 광은 상기 제3투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 제1양각부(231) 외의 영역에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 제1양각부(231)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제3투명층(230)에서 상기 제1양각부(231)는 상기 제2 위상 변이 영역(202)에 해당하며, 상기 제1양각부(231) 외의 영역은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에 해당한다.7, the
상기 제1양각부(231)와 상기 제1양각부(231) 외의 영역은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상의 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1양각부(231)와 상기 제1양각부(231) 외의 영역은 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수 있다. 특히 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.The area other than the first
구체적으로, 상기 제3투명층(230)의 제1양각부(231)의 두께(d3)는 아래의 식 (4)를 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the thickness d 3 of the first
‥‥ 식 (4)
(4)
상기 식 (4)에서 d3은 제1양각부(231)의 두께, m은 자연수, λ는 광의 파장, n3은 제3투명물질에서의 광의 굴절률, nair는 공기에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
N 3 is the refractive index of light in the third transparent material, and n air is the refractive index of light in the air, respectively, and d 3 is the thickness of the first
도 8(a),(b)는 본 발명의 제4실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 8(b)는 도 8(a)에서 D-D' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.8 (a) and 8 (b) are views showing a structure of a
본 발명의 제4실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 제1음각부(241)를 구비하며 제4투명물질로 이루어진 제4투명층(240)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 제1음각부(241)는 상기 제1양각부(231)를 대체하여 음각 형상으로 홈이 형성된 영역이다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제4투명층(240)을 투과한다. 이때, 상기 제1음각부(241)를 통과하는 광과 상기 제1음각부(241) 외의 영역을 통과하는 광은 상기 제4투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 제1음각부(241) 외의 영역에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 상기 제1음각부(241)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제4투명층(240)에서 상기 제1음각부(241)는 상기 제2 위상 변이 영역에 해당하며, 상기 제1음각부(241) 외의 영역은 상기 제1 위상 변이 영역에 해당한다.8, the
상기 제1음각부(241)와 상기 제1음각부(241) 외의 영역은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상의 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1음각부(241)와 상기 제1음각부(241) 외의 영역은 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수 있다. 특히 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.The area outside the
구체적으로, 상기 제4투명층(240)의 제1음각부(241)의 두께(d4)는 아래의 식 (5)를 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the thickness d 4 of the first
‥‥ 식 (5)
(5)
상기 식 (5)에서 d4는 제1음각부(240)의 두께, m은 자연수, λ는 광의 파장, n4는 제4투명물질에서의 광의 굴절률, nair는 공기에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
N 4 is the refractive index of light in the fourth transparent material, and n air is the refractive index of light in the air, respectively, and d 4 is the thickness of the first recessed
도 9(a),(b)는 본 발명의 제5실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 9(b)는 도 9(a)에서 E-E' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.9 (a) and 9 (b) are diagrams showing the structure of a
본 발명의 제5실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상부에 양각 형상으로 돌출된 다수의 제2양각부(251)를 구비하며 제5투명물질로 이루어진 제5투명층(250), 제6투명물질로 이루어지며 상기 제5투명층(250)의 제2양각부(251) 상에 마련되는 제6투명층(260)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제5투명층(250)과 제6투명층(260)을 차례로 투과하거나 상기 제5투명층(250)에서 상기 제2양각부(251) 외의 영역을 통과한다. 이때, 상기 제5투명층(250)의 제2양각부(251)와 제6투명층(260)을 차례로 통과하는 광은 상기 제5 및 제6투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 되고, 상기 제2양각부(251) 외의 영역을 통과하는 광은 상기 제5투명물질로 인해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 제2양각부(251) 외의 영역에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 제2양각부(251) 및 제6투명층(260)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제2양각부(251)와 제6투명층(260)은 상기 제2 위상 변이 영역(202)에 해당하며, 상기 제5투명층(250)에서 상기 제2양각부(251) 외의 영역은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에 해당한다.9, the
특히, 상기 제5투명물질과 제6투명물질은 서로 다른 물질인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2양각부(251)와 상기 제6투명층(260)의 두께는 같거나 다를 수 있다.In particular, the fifth transparent material and the sixth transparent material are preferably different materials. The thickness of the second
상기 제2양각부(251)와 상기 양각부(251) 외의 영역은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상의 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2양각부(251)와 상기 양각부(251) 외의 영역은 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수 있다. 특히 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.The area other than the
구체적으로, 상기 제2양각부(251)의 두께(d5)와 상기 제6투명층(260)의 두께(d6)의 차이(|△d56|=|d5-d6|)는 아래의 식 (6)을 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the second difference between the
‥‥ 식 (6)
(6)
상기 식 (6)에서 m은 자연수, λ는 광의 파장, n5는 제5투명물질에서의 광의 굴절률, n6는 제6투명물질에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
In the formula (6), m is a natural number,? Is a wavelength of light, n 5 is refractive index of light in the fifth transparent material, and n 6 is refractive index of light in the sixth transparent material.
도 10(a),(b)는 본 발명의 제6실시예에 따른 위상 변이 마스크(200)의 구조를 나타내는 도면으로서, 특히 도 10(b)는 도 10(a)에서 F-F' 사이의 점선을 따라 자른 일측 단면도를 나타낸다.10 (a) and 10 (b) are views showing a structure of a
본 발명의 제6실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부에 음각 형상으로 홈이 형성된 다수의 제2음각부(271)를 구비하며 제7투명물질로 이루어진 제7투명층(270), 제8투명물질로 이루어지며 상기 제7투명층(270)의 제2음각부(271) 상에 마련되는 제8투명층(280)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라, 광전소자로 입사되는 광은 상기 제7투명층(270)과 제8투명층(280)을 차례로 투과하거나 상기 제7투명층(270)에서 상기 제2음각부(271) 외의 영역을 통과한다. 이때, 상기 제7투명층(270)의 제2음각부(271)와 제8투명층(280)을 차례로 통과하는 광은 상기 제7 및 제8투명물질에 의해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 되며, 상기 제2음각부(271) 외의 영역을 통과하는 광은 상기 제7투명물질에 의해 위상이 변조되어 출력되면서 회절하게 된다. 또한, 상기 제2음각부(271) 외의 영역에서 변조되어 출력되는 광의 제1위상(θ1)과 제2음각부(271) 및 제8투명층(280)에서 변조되어 출력되는 광의 제2위상(θ2)은 서로 다르다. 즉, 상기 제2음각부(271)와 제8투명층(280)은 상기 제2 위상 변이 영역(202)에 해당하며, 상기 제7투명층(270)에서 상기 제2음각부(271) 외의 영역은 상기 제1 위상 변이 영역(201)에 해당한다.10, the
특히, 상기 제7투명물질과 제8투명물질은 서로 다른 물질인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2음각부(271)와 상기 제8투명층(280)의 두께는 같거나 다를 수 있다.In particular, the seventh transparent material and the eighth transparent material are preferably different materials. The thickness of the
상기 제2음각부(271)와 상기 제2음각부(271) 외의 영역은 그 평단면이 원형 및 다각형 형상의 형성될 수 있으며, 사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2음각부(271)와 상기 제2음각부(271) 외의 영역은 그 평단면이 삼각파 및 정현파(Sinusoidal)의 펄스 형상으로 형성될 수 있다. 특히 정현파(Sinusoidal) 형상으로 형성될 경우, 1차 회절 광의 세기는 더욱 증가하고, 회절되지 않는 직접빔의 강도는 0으로 감소하여, 전체 회절광의 강도가 더욱 향상된다.The area other than the
구체적으로, 상기 제2음각부(271)의 두께(d7)와 상기 제8투명층(280)의 두께(d8)의 차이(|△d78|=|d7-d8|)는 아래의 식 (7)을 이용하여 구할 수 있다.
Specifically, the second difference between the
‥‥ 식 (7)
(7)
상기 식 (7)에서 m은 자연수, λ는 광의 파장, n7은 제7투명물질에서의 광의 굴절률, n8는 제8투명물질에서의 광의 굴절률을 각각 나타낸다.
In the formula (7), m represents a natural number,? Represents a wavelength of light, n 7 represents a refractive index of light in the seventh transparent material, and n 8 represents a refractive index of light in the eighth transparent material.
또한, 본 발명의 제7실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제9투명층(10), 다수의 전극이 연결되어 상기 제9투명층(10) 상에 마련된 제1전극구조체(20), 상기 제1전극구조체(20) 상에 마련된 액정층(30), 다수의 전극이 연결되어 상기 액정층(30) 상에 마련된 제2전극구조체(40), 상기 제2전극구조체(40) 상에 마련된 제10투명층(50)을 포함하여 구성될 수 있다. 특히, 상기 제1전극구조체(20)와 제2전극구조체(40)는 상기 액정층(30)을 두고 서로 대칭이 되도록 각 전극이 배치되는 것이 바람직하다.11, the
구체적으로, 상기 제1전극구조체(20)와 제2전극구조체(40)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 버스 바(bus bar) 전극(21a, 22a, 41a, 42a)과 상기 버스 바 전극(21a, 22a, 41a, 42a)에서 일측 방향으로 연장되는 다수의 핑거전극(21b, 22b, 41b, 42b)을 구비한 제1전극체(21, 41) 및 제2전극체(22, 42)를 포함하되, 상기 제1전극체(21, 41)의 핑거전극(21b, 41b)과 상기 제2전극체(22, 42)의 핑거전극(22b, 42b)은 서로 교대로 배열되는 것이 바람직하다.12, the
또한, 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 펄스 형상의 인터디지털(interdigital) 전극 구조로 형성될 수도 있다. 상기 펄스의 형상은 삼각파, 구형파, 정현파 등 다양하게 형성될 수 있다.In addition, the
상기 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)는 도전성을 가지는 투명한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)는 Au, Ni, Ti, Cr 등의 금속, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), AZO(aluminum zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide) 등의 투명전도성산화물(TCO), 도전성 폴리머, 그래핀 등으로 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)는 화학기상증착법(CVD), 플라즈마 여기 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 저압 CVD(low pressure CVD, LPCVD), 물리기상증착법(physical vapor deposition, PVD), 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 증착 방법에 의하여 형성될 수 있으나, 이러한 방법으로 한정되는 것은 아니다.The
구체적으로, 본 발명의 제7실시예에 따른 상기 위상 변이 마스크(200)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)에 인가되는 전압에 따라 상기 액정층(30)의 성질이 달라져 상기 액정층(30)을 통과하는 광의 위상을 변조시켜 회절시킨다. 즉, 상기 제1전극구조체(20) 및 제2전극구조체(40)의 모양과 이에 인가되는 전압의 크기에 따라 변조되는 광의 위상은 달라진다.11, the
또한, 상기 액정층(260)의 두께(dLC)는 아래의 식 (8)을 이용하여 구할 수 있다.
Further, the thickness d LC of the
‥‥ 식 (8)
(8)
상기 식 (8)에서 m은 자연수, λ는 광의 파장, nLC1은 액정층의 정상굴절률(ordinary refractive index), nLC2는 액정층의 이상굴절률(extra-ordinary refractive index)을 각각 나타낸다.
In Equation (8), m is a natural number ,? Is a wavelength of light, n LC1 is an ordinary refractive index of a liquid crystal layer, and n LC2 is an extra-ordinary refractive index of a liquid crystal layer.
한편, 상기 제1실시예 내지 제7실시예에 따라, 상기 제1투명층(210) 내지 제10투명층(50)은 투명한 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1투명층(210) 내지 제10투명층(50)의 재질은 폴리머, 유리(glass), 석영(quartz) 및 사파이어(sapphire)로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.According to the first to seventh embodiments, the first
특히, 상기 제1투명층(210) 내지 제10투명층(50)의 재질이 폴리머일 경우의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에테르술폰(PES), 고리형 올레핀 고분자(COC), TAC(Triacetylcellulose) 필름, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA) 필름, 폴리이미드(Polyimide; PI) 필름, 폴리스틸렌(Polystyrene; PS), 이축연신폴리스틸렌(K레진 함유 biaxially oriented PS; BOPS), 폴리프로필렌(PP), 트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
In particular, when the material of the first
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be appreciated that one embodiment is possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims.
10 : 제9투명층 20 : 제1전극구조체
21, 41 : 제1전극체 21a, 22a, 41a, 42a : 버스 바 전극
21b, 22b, 41b, 42b : 핑거 전극 22, 42 : 제2전극체
40 : 제2전극구조체 50 : 제10투명층
100 : 공전층 200 : 위상 변이 마스크
210 : 제1투명층 211 : 개구부
220 : 제2투명층 230 : 제3투명층
231 : 제1양각부 240 : 제4투명층
241 : 제1음각부 250 : 제5투명층
251 : 제2양각부 260 : 제6투명층
270 : 제7투명층 271 : 제2음각부
280 : 제8투명층10: ninth transparent layer 20: first electrode structure
21, 41:
21b, 22b, 41b, 42b:
40: second electrode structure 50: tenth transparent layer
100: revolution layer 200: phase shift mask
210: first transparent layer 211: opening
220: second transparent layer 230: third transparent layer
231: first embossed portion 240: fourth transparent layer
241: first engraving part 250: fifth transparent layer
251: second embossed portion 260: sixth transparent layer
270: seventh transparent layer 271: second intaglio part
280: Eighth transparent layer
Claims (16)
상기 광전소자 상에 구비되며, 투과되는 광의 위상을 변조하여 출력하는 위상 변이 마스크(Phase shift mask)를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.1. A photoelectric device having a photoelectric layer for converting light energy into electrical energy,
And a phase shift mask which is provided on the photoelectric device and modulates and outputs the phase of the transmitted light.
상기 위상 변이 마스크는,
투과되는 광의 위상을 변조하여 출력하되 출력되는 광을 회절시키는 제1 및 제2 위상 변이 영역을 구비하며,
상기 제1 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ2)은 서로 다른 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
A first and a second phase shifting region for modulating and outputting the phase of transmitted light and diffracting the output light,
Wherein a phase (? 1 ) of light output from the first phase shifting region and a phase (? 2 ) of light output from the second phase shifting region are different from each other.
상기 제1 및 제2 위상 변이 영역은,
평단면이 원형, 다각형, 삼각파 및 정현파(Sinusoidal) 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.3. The method of claim 2,
Wherein the first and second phase-
Wherein the flat section has a shape of a circle, a polygon, a triangular wave, and a sinusoidal shape.
상기 위상 변이 마스크에서 출력되는 광의 위상은,
상기 제1 및 제2 위상 변이 영역의 두께와 상기 제1 및 제2 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 2 or 3,
The phase of the light output from the phase-
Wherein the phase shift mask is adjusted by the thickness of the first and second phase shift regions and the refractive index of light in the first and second phase shift regions.
상기 제1 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ1)과 상기 제2 위상 변이 영역에서 출력되는 광의 위상(θ2) 사이의 위상차(θ12)는 다음의 식을 이용해 구해지는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.
(단, darea1은 제1 위상 변이 영역의 두께, narea1은 상기 제1 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률, darea2은 제2 위상 변이 영역의 두께, narea2은 상기 제2 위상 변이 영역에서의 광의 굴절률, m은 자연수, λ는 광의 파장)The method according to claim 2 or 3,
The phase difference (? 12 ) between the phase (? 1 ) of the light output from the first phase shifting region and the phase (? 2 ) of the light output from the second phase shifting region is obtained by using the following equation A photoelectric device using a phase shift mask.
(Where d area1 is the thickness of the first phase shifting region, n area1 is the refractive index of the light in the first phase shifting region, d area2 is the thickness of the second phase shifting region, and n area2 is the thickness of the first phase shifting region in the second phase shifting region Refractive index of light, m is a natural number, and? Is a wavelength of light)
상기 위상 변이 마스크는,
다수의 개구부를 구비하며 제1투명물질로 이루어진 제1투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
And a first transparent layer having a plurality of openings and made of a first transparent material.
상기 위상 변이 마스크는,
제2투명물질로 이루어지며 상기 제1투명층의 개구부에 배치되는 제2투명층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 6,
Wherein the phase shift mask comprises:
And a second transparent layer made of a second transparent material and disposed in an opening of the first transparent layer.
상기 위상 변이 마스크는,
상부에 다수의 제1양각부를 구비하며 제3투명물질로 이루어진 제3투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
And a third transparent layer made of a third transparent material, the first transparent layer having a plurality of first embossed portions on the upper surface thereof.
상기 위상 변이 마스크는,
상부에 다수의 제2음각부를 구비하며 제4투명물질로 이루어진 제4투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
And a fourth transparent layer made of a fourth transparent material and having a plurality of second intaglio parts on the upper part thereof.
상기 위상 변이 마스크는,
상부에 다수의 제2양각부를 구비하며 제5투명물질로 이루어진 제5투명층;
제6투명물질로 이루어지며 상기 제5투명층의 제2양각부 상에 마련되는 제6투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
A fifth transparent layer having a plurality of second embossments on the top and made of a fifth transparent material;
And a sixth transparent layer made of a sixth transparent material and provided on the second embossed portion of the fifth transparent layer.
상기 위상 변이 마스크는,
상부에 다수의 제2음각부를 구비하며 제7투명물질로 이루어진 제7투명층;
제8투명물질로 이루어지며 상기 제7투명층의 제2음각부 상에 마련되는 제8투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
A seventh transparent layer having a plurality of second intaglio parts on the top and made of a seventh transparent material;
And an eighth transparent layer made of an eighth transparent material and provided on the second intaglio part of the seventh transparent layer.
상기 위상 변이 마스크는,
제9투명층;
다수의 전극이 연결되어 상기 제9투명층 상에 마련된 제1전극구조체;
상기 제1전극구조체 상에 마련된 액정층;
다수의 전극이 연결되어 상기 액정층 상에 마련된 제2전극구조체;
상기 제2전극구조체 상에 마련된 제10투명층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.The method according to claim 1,
Wherein the phase shift mask comprises:
A ninth transparent layer;
A first electrode structure having a plurality of electrodes connected to the ninth transparent layer;
A liquid crystal layer provided on the first electrode structure;
A second electrode structure having a plurality of electrodes connected to the liquid crystal layer;
And a tenth transparent layer provided on the second electrode structure.
상기 제1전극구조체와 제2전극구조체는,
서로 대칭되도록 각 전극이 배치된 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.13. The method of claim 12,
The first electrode structure and the second electrode structure may include a first electrode structure,
And each of the electrodes is disposed so as to be symmetrical with respect to the photoelectric conversion element.
상기 제1전극구조체와 제2전극구조체는,
버스 바(bus bar) 전극과 상기 버스 바(bus bar) 전극에서 일측 방향으로 연장되는 다수의 핑거전극을 구비한 제1전극체 및 제2전극체를 포함하되,
상기 제1전극체의 핑거전극과 상기 제2전극체의 핑거전극은 서로 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.14. The method of claim 13,
The first electrode structure and the second electrode structure may include a first electrode structure,
A first electrode body and a second electrode body including a bus bar electrode and a plurality of finger electrodes extending in one direction from the bus bar electrode,
Wherein the finger electrode of the first electrode body and the finger electrode of the second electrode body are arranged alternately with each other.
제1전극구조체 및 제2전극구조체는,
펄스 형상의 인터디지털(interdigital) 전극 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.14. The method of claim 13,
The first electrode structure and the second electrode structure may be formed,
Wherein the first electrode is formed in a pulse-like interdigital electrode structure.
상기 액정층의 두께(dLC)는 다음의 식을 이용해 구해지는 것을 특징으로 하는 위상 변이 마스크를 이용하는 광전소자.
(단, m은 자연수, λ은 광의 파장, nLC1은 액정층의 정상굴절률(ordinary refractive index), nLC2는 액정층의 이상굴절률(extra-ordinary refractive index))
13. The method of claim 12,
Wherein the thickness d LC of the liquid crystal layer is obtained by using the following equation.
N LC1 is the ordinary refractive index of the liquid crystal layer, and n LC2 is the extra-ordinary refractive index of the liquid crystal layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130089938A KR101406627B1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Photoelectronic device using phase shift mask |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130089938A KR101406627B1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Photoelectronic device using phase shift mask |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101406627B1 true KR101406627B1 (en) | 2014-06-12 |
Family
ID=51132655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130089938A KR101406627B1 (en) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Photoelectronic device using phase shift mask |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101406627B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316519A (en) * | 1995-05-15 | 1996-11-29 | Fujitsu Ltd | Infrared ray detector |
JP2002076424A (en) | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photoelectric conversion element |
JP2002100798A (en) | 2000-07-03 | 2002-04-05 | Canon Inc | Photoelectric tranducer |
KR20090059709A (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | 한국전자통신연구원 | Semiconductor intergrated circuits including a electrooptic device for change optical phase |
-
2013
- 2013-07-30 KR KR1020130089938A patent/KR101406627B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316519A (en) * | 1995-05-15 | 1996-11-29 | Fujitsu Ltd | Infrared ray detector |
JP2002100798A (en) | 2000-07-03 | 2002-04-05 | Canon Inc | Photoelectric tranducer |
JP2002076424A (en) | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photoelectric conversion element |
KR20090059709A (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | 한국전자통신연구원 | Semiconductor intergrated circuits including a electrooptic device for change optical phase |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8975645B2 (en) | Optical filter | |
US20100126577A1 (en) | Guided mode resonance solar cell | |
WO2012164814A1 (en) | Solar cell module | |
US9105784B2 (en) | Solar module | |
KR20130081484A (en) | Thin film solar cell | |
KR100934358B1 (en) | A prism glass structure for enhancing the performance of sollar cell module | |
US20130160818A1 (en) | Solar cell system | |
CN105144406A (en) | Three-dimensional metamaterial device with photovoltaic bristles | |
CN103840033A (en) | High Efficiency Bandwidth Product Germanium Photodetector | |
Tvingstedt et al. | Light trapping with total internal reflection and transparent electrodes in organic photovoltaic devices | |
US20110120527A1 (en) | Solar energy system | |
CN110620164B (en) | Polarized light detector based on two-dimensional layered semiconductor material and preparation method thereof | |
Kim et al. | Enhanced light harvesting in photovoltaic devices using an edge-located one-dimensional grating polydimethylsiloxane membrane | |
JP2013038323A (en) | Solar cell module | |
JP5854383B2 (en) | 2D photonic crystal | |
CN105989353B (en) | Light kinetic energy fingerprint identification module | |
US10424678B2 (en) | Solar cell with double groove diffraction grating | |
WO2018054154A1 (en) | Photodetector and photoelectric detection device | |
KR101406627B1 (en) | Photoelectronic device using phase shift mask | |
KR20130070892A (en) | Photodiode device | |
US20130146119A1 (en) | Solar cell system | |
CN102881728B (en) | Metamaterial structure based thin-film solar cell and preparation method thereof | |
KR101286552B1 (en) | REFLECT ELECTRODE and PHOTOELECTRIC ELEMENT | |
KR20110071660A (en) | Transparent electrode and optical device using the same | |
JP2015026631A (en) | Plasmon resonance structure, photoelectric conversion element and solar cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170328 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190423 Year of fee payment: 6 |