KR101455063B1 - Method of manufacturing surface plasmonic color filter combined with photonic crystal structure using laser interference lithography - Google Patents

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Abstract

표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 광결정 구조를 형성하는 단계와, (b) 광결정 구조 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (c) 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계와, (d) 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계와, (e) 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계와, (f) 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 금속막을 식각(etching)하여 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계와, (g) 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함한다. 광결정 구조의 차단 파장 대역과 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르다.A method of manufacturing a surface plasmonic color filter includes the steps of: (a) forming a photonic crystal structure on a substrate; (b) forming a first dielectric layer on the photonic crystal structure; (c) forming a metal film on the first dielectric layer; (d) forming a photosensitive layer on the metal film; (e) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form a nanohole array (f) forming a nano-hole array on the metal film by etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer; (g) forming a nano-hole array Removing the layer from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer. The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other.

Figure R1020120099270
Figure R1020120099270

Description

레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법{Method of manufacturing surface plasmonic color filter combined with photonic crystal structure using laser interference lithography}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of fabricating a surface plasmonic color filter using a photonic crystal structure using a laser interference lithography,

본 발명은 표면 플라즈몬을 이용하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저 간섭 리소그래피를 이용한, 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법(생산 방법)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface plasmonic color filter using a surface plasmon, and more particularly, to a method (production method) of a surface plasmonic color filter combined with a photonic crystal structure using laser interference lithography.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.

액정표시장치는 컬러필터(color filter) 기판, 어레이(array) 기판(TFT(thin film transistor) 어레이 기판), 및 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성될 수 있다. 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 다수의 마스크공정 즉, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 필요로 하므로 생산성 면에서 마스크 수를 줄이는 방법이 요구되고 있다.The liquid crystal display may comprise a color filter substrate, an array substrate (thin film transistor (TFT) array substrate), and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate . Since a manufacturing process of a liquid crystal display device basically requires a number of mask processes, that is, a photolithography process, a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required.

상기 액정표시장치에 사용되는 컬러필터는 염료 또는 안료를 이용하여 불필요한 색의 광은 흡수하여 소멸시키고 구현하고자 하는 색의 광만 투과시켜 컬러를 구현함에 따라 하나의 서브-화소를 기준으로 입사된 백색광에서 RGB 삼원색 중 한가지색만 투과시킴으로써 컬러필터층에서 투과율이 30(%)이상 되기 어려울 수 있다. 이러한 이유로 패널(LCD 패널)의 투과효율이 매우 낮아 백라이트(backlight)에 의한 전력 소비가 증가할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터는 각 원색별로 컬러 레지스트(resist) 도포, 노광, 현상 및 경화공정을 반복하여 진행하기 때문에 공정이 복잡할 수 있다.The color filter used in the liquid crystal display device absorbs unnecessary color light using dyes or pigments and extinguishes it. The color filter transmits only light of a desired color to realize a color, so that a white light incident on one sub- By transmitting only one of the RGB three primary colors, the transmittance of the color filter layer may be less than 30 (%). For this reason, the transmission efficiency of the panel (LCD panel) is very low, so that the power consumption by the backlight can be increased. In addition, since the color filter repeats color resist application, exposure, development and curing processes for each primary color, the process may be complicated.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제(목적)는, 금속막(금속층)에 나노 크기(nano size)의 주기적인 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 형성할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피(laser interference lithography)를 이용한, 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser interference lithography capable of forming a periodic hole array pattern of a nano size in a metal film (metal layer) And a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using a photonic crystal structure.

또한 본 발명의 목적은 단순한 구조를 가지는 표면 플라즈모닉 컬러필터를 제조하는 방법을 제공하여 공정비용을 줄일 수 있고, 주기성을 가지는 컬러필터 구조에서 나타내는 문제점이 보완되어 특성이 개선된 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조할 수 있는, 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a surface plasmonic color filter having a simple structure, which can reduce the process cost and complicate the problems shown in the color filter structure having periodicity, And a method of manufacturing a surface plasmonic color filter to which a photonic crystal structure using laser interference lithography is coupled.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 광결정 구조를 형성하는 단계; (b) 상기 광결정 구조 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계; (d) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (e) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계; (f) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및 (g) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a photonic crystal structure on a substrate; (b) forming a first dielectric layer on the photonic crystal structure; (c) forming a metal film on the first dielectric layer; (d) forming a photosensitive layer on the metal film; (e) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference pattern; (f) etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; And (g) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed and forming a metal film on the metal film on which the nanohole array is formed by using the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer. 2 dielectric layer, and the blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

상기 (a) 단계의 광결정 구조는 1차원 광결정 구조일 수 있고, 상기 1차원 광결정 구조는 원자층 증착법(ALD), 화학기상증착법(CVD), 스퍼터(sputter) 법, 스핀 코팅법(spin coating method), 또는 증착기(evaporator) 법을 통해 유전상수가 상이한 두 개의 유전물질들을 교대로 복수번 반복하는 것에 의해 형성될 수 있다.The photonic crystal structure of step (a) may be a one-dimensional photonic crystal structure, and the one-dimensional photonic crystal structure may be formed by atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, ), Or an evaporator method, by alternately repeating a plurality of times the two dielectric materials having different dielectric constants.

상기 (a) 단계의 광결정 구조는 2차원 광결정 구조 또는 3차원 광결정 구조일 수 있고, 상기 2차원 광결정 구조 또는 상기 3차원 광결정 구조는 레이저 간섭 리소그래피에 의해 형성될 수 있다.The photonic crystal structure in the step (a) may be a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure, and the two-dimensional photonic crystal structure or the three-dimensional photonic crystal structure may be formed by laser interference lithography.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 광결정 구조를 형성하는 단계; (b) 상기 광결정 구조 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계; (d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을, 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계; (e) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (f) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및 (g) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a photonic crystal structure on a substrate; (b) forming a first dielectric layer on the photonic crystal structure; (c) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer; (d) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array; (e) forming a first dielectric layer and a metal layer on the photosensitive layer of the nano dot array; (f) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed; And (g) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer, The transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

상기 (e) 단계의 금속막은 전자빔 증착법(e-beam evaporation) 또는 열 증착법(thermal evaporation)에 의해 형성될 수 있다.The metal film of the step (e) may be formed by an e-beam evaporation method or a thermal evaporation method.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계; (c) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계; (e) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; (f) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계; 및 (g) 상기 제2 유전체층 위에 광결정 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a first dielectric layer on a substrate; (b) forming a metal film on the first dielectric layer; (c) forming a photosensitive layer on the metal film; (d) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference fringe; (e) etching the metal film using a nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; (f) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a second layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second layer including the same dielectric material as the dielectric material contained in the first dielectric layer, Forming a dielectric layer; And (g) forming a photonic crystal structure on the second dielectric layer, wherein a cutoff wavelength band of the photonic crystal structure and a transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계; (c) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을, 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계; (d) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (e) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계; (f) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계; 및 (g) 상기 제2 유전체층 위에 광결정 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a first dielectric layer on a substrate; (b) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer; (c) irradiating the photosensitive layer with laser interference fringes to form the photosensitive layer into a nano dot array having a periodicity; (d) forming a metal film on the first dielectric layer and the photosensitive layer of the nano dot array; (e) removing a metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed; (f) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer; And (g) forming a photonic crystal structure on the second dielectric layer, wherein a cutoff wavelength band of the photonic crystal structure and a transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 아래에 광결정 구조를 형성하는 단계; (b) 상기 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계; (d) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (e) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계; (f) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및 (g) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a surface plasmonic color filter, comprising: (a) forming a photonic crystal structure below a substrate; (b) forming a first dielectric layer on the substrate; (c) forming a metal film on the first dielectric layer; (d) forming a photosensitive layer on the metal film; (e) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference pattern; (f) etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; And (g) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed and forming a metal film on the metal film on which the nanohole array is formed by using the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer. 2 dielectric layer, and the blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 아래에 광결정 구조를 형성하는 단계; (b) 상기 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계; (c) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계; (d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을, 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계; (e) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (f) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및 (g) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a surface plasmonic color filter, comprising: (a) forming a photonic crystal structure below a substrate; (b) forming a first dielectric layer on the substrate; (c) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer; (d) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array; (e) forming a first dielectric layer and a metal layer on the photosensitive layer of the nano dot array; (f) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed; And (g) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer, The transmission wavelength band of the nanohole array may be different from each other.

본 발명에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 마스크(mask) 없이 금속막의 전체 영역에 나노 홀 어레이 패턴을 균일하게 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 염료 또는 안료를 기반으로 하는 기존 컬러 필터의 포토리소그래피 공정에서 필요한 마스크 정렬(alignment)로 인한 공정상의 어려움과 고가의 마스크 비용으로 인한 단점을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은, 전자빔 리소그래피(e-beam lithography) 등을 이용하여 나노 패터닝(nano patterning)을 하는 기술에 비하여 레이저 간섭 리소그래피를 이용하는 것에 의해 넓은 면적에 단시간에 균일한 패턴을 형성하고 공정비용을 줄일 수 있어 비용과 수율(yield)의 측면에서 타 컬러 필터에 비해 우위를 가질 수 있다.The method of manufacturing a surface plasmonic color filter according to the present invention can uniformly form a nanohole array pattern in the entire region of a metal film without using a mask by using laser interference lithography. Therefore, the present invention can improve disadvantages due to difficulty in processing due to mask alignment required in photolithography processes of conventional color filters based on dyes or pigments and expensive mask costs. In addition, the present invention uses laser interference lithography in comparison with nano patterning using e-beam lithography to form a uniform pattern over a large area in a short time, And can be advantageous over other color filters in terms of cost and yield.

본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조는 안료 또는 염료를 이용하는 컬러필터의 재료적인 특성에 따른 낮은 빛의 투과도 문제를 해결하는 것에 의해 컬러필터의 재료적인 한계점을 극복시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 금속막의 나노 크기의 홀(hole)들에서의 빛의 투과도(투과효율)가 향상되는 표면 플라즈모닉 컬러필터를 제조(구현)할 수 있다. 따라서 본 발명을 통해 제조된 컬러 필터는 염료 또는 안료를 기반으로 하는 기존 컬러 필터 대비 높은 투과도를 가질 수 있다. 또한 본 발명은 광결정 구조를 포함하는 것에 의해 표면 플라즈몬 공명의 특성으로 발생하는 다양한 모드(mode) 중 목표로 하는 색상에 대응하는 파장 대역의 투과도만 선택적으로 향상시키고 비투과 대역에서 발생하는 공명 모드로 인한 불필요한 투과 향상 대역의 빛을 광 결정 구조의 광 밴드갭(photonic band gap, PBG)을 이용하여 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러필터를 제조할 수 있다. 따라서 본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 고색순도의 화질을 구현함으로써 실감형 디스플레이를 실현하는 데 중요한 역할을 할 수 있다.The surface plasmonic color filter structure of the present invention can overcome the material limitations of the color filter by solving the problem of low light transmittance depending on the material characteristics of color filters using pigments or dyes. That is, the present invention can manufacture (implement) a surface plasmonic color filter in which the transmittance (transmission efficiency) of light in nano-sized holes of a metal film is improved by the surface plasmon resonance phenomenon. Therefore, the color filter manufactured by the present invention can have a higher transmittance than a conventional color filter based on a dye or a pigment. In addition, the present invention includes a photonic crystal structure that selectively enhances the transmittance of a wavelength band corresponding to a target color among various modes generated due to the characteristics of surface plasmon resonance, It is possible to manufacture a surface plasmonic color filter which blocks unnecessary transmission enhancement band light by using a photonic band gap (PBG) of a photonic crystal structure. Therefore, the surface plasmonic color filter of the present invention can play an important role in realizing realistic display by realizing image quality of high color purity.

본 발명에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, 컬러 필터를 제조할 때 안료 또는 염료의 사용을 배제하고 레이저 간섭 리소그래피를 통해 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 컬러 필터의 특성인 빛의 투과 효율을 향상시키며, 색 순도를 향상시킬 수 있는 광결정 구조를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조를 제조(fabrication)할 수 있다. 빛의 투과 효율을 향상시키고 백색광원의 빛을 플라즈몬 공명에 의해 필터링하는 본 발명의 컬러필터는 백색광원(backlight)에서의 전력 소비를 감소시킬 수 있고, 평판 디스플레이인 LCD 및 OLED(organic light emitting diode display) 소자 등에 적용될 수 있다.The method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to the present invention excludes the use of pigments or dyes when manufacturing a color filter and uses the surface plasmon resonance phenomenon through laser interference lithography, It is possible to fabricate a surface plasmonic color filter structure including a photonic crystal structure capable of improving light transmission efficiency and improving color purity. The color filter of the present invention, which improves the transmission efficiency of light and filters the light of a white light source by plasmon resonance, can reduce power consumption in a white light source, and can be used for flat panel displays such as LCDs and organic light emitting diodes display device or the like.

본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 평판 형태의 단순한 구조를 가지기 때문에 염료나 안료를 이용하는 컬러 필터 기판의 복잡한 공정을 간소화하고 공정비용을 절감시킬 수 있다.Since the surface plasmonic color filter of the present invention has a simple structure in the form of a flat plate, the complex process of the color filter substrate using the dye or pigment can be simplified and the process cost can be reduced.

또한 본 발명은 금속막에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 형성하는 나노 패터닝 기술인 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조할 수 있으므로, 본 발명은 컬러 필터의 제작 공정을 포함하는 공정 절차(또는 전체 공정 절차)를 간소화할 수 있고 공정비용(공정단가)을 절감시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 저가의 공정으로 대면적화하여 상용화되는 디스플레이 소자에 적용될 수 있다.In addition, since the present invention can manufacture a surface plasmonic color filter by using laser interference lithography, which is a nano patterning technique for forming a periodic hole array pattern of nano-scale on a metal film, It is possible to simplify the process procedure (or the entire process procedure) including the process and reduce the process cost (process cost). As a result, the present invention can be applied to a display device that is large-sized and commercialized at low cost.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)를 설명하는 도면(종단면도)이다.
도 2는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터(100)에서 광결정 구조(110)의 유무에 따른 빛의 투과도(transmission)의 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)를 설명하는 도면(종단면도)이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)를 설명하는 도면(종단면도)이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the drawings used in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
FIG. 1 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 100 coupled with a photonic crystal structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a change in transmission of light according to presence or absence of the photonic crystal structure 110 in the surface plasmonic color filter 100 of FIG.
3 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter in which a photonic crystal structure using laser interference lithography is combined according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of manufacturing a surface plasmonic color filter combined with a photonic crystal structure using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention.
5 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 500 coupled with a photonic crystal structure according to another embodiment of the present invention.
6 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 600 coupled with a photonic crystal structure according to another embodiment of the present invention.

본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a better understanding of the present invention, and the objects attained by the practice of the invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate embodiments of the invention, and to the description in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

컬러 필터는, 평판 디스플레이(flat panel display)에서 색상의 구현을 위해 디스플레이 소자를 구성하고 구동하는 주요 부품중의 하나이다. 컬러 필터는 백색 광원으로부터 적색, 녹색, 또는 청색의 빛을 선택적으로 투과시켜 색상을 구현하는 원리를 가질 수 있다.Color filters are one of the major components that constitute and drive display devices for color implementation in flat panel displays. The color filter may have a principle of selectively transmitting red, green, or blue light from a white light source to realize color.

평판 디스플레이 시장의 주류를 이루고 있는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 백라이트(backlight)로부터 액정(액정층)을 통해 전달된 백색광을 컬러필터 층을 통해 적색, 녹색 및 청색을 구현하고, 각각 화소(pixel)에 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)의 동작을 통해 액정층을 투과하는 백색광의 양을 조절하여, 적색, 녹색, 및 청색의 빛의 양의 다양한 조합으로 색상을 표현하는 원리를 가진다.A liquid crystal display (LCD), which is a mainstream in the flat panel display market, emits white light, which is transmitted through a liquid crystal layer from a backlight, through red, green and blue colors through a color filter layer, the amount of white light transmitted through the liquid crystal layer is controlled through the operation of a thin film transistor (TFT), which is a switching element formed in a pixel, to represent colors in various combinations of amounts of red, green, and blue light Principle.

평판 디스플레이의 다른 대표적인 예인 유기발광다이오드 소자(OLED, organic light emitting diode display)는 크게 두 가지 방법으로 적색, 녹색 및 청색을 구현한다. 첫 번째로 적색, 녹색, 및 청색 발광을 위해 각각 세 가지의 다른 유기 발광 물질을 이용하여 서브 화소(sub-pixel)를 구현하는 방법이 있고, 두 번째로 백색 광원의 유기 발광 소자에 적색, 녹색, 및 청색의 빛을 투과시키는 컬러필터(안료 또는 염료를 포함(이용)하는 컬러필터)를 결합한 방법이 있다. 상기 두 방법(예를 들어 상기 유기발광다이오드 소자가 능동 유기 발광 다이오드(Active Mode Organic Light Emitting Diode)인 경우) 모두 각 서브 화소를 구동하기 위해 각 서브 화소 내에는 스위칭 소자(예를 들어 유기 박막 트랜지스터(organic thin-film transistor, OTFT))가 내장될 수 있다.Another typical example of a flat panel display is an organic light emitting diode (OLED) device. The organic light emitting diode (OLED) display device realizes red, green, and blue in two ways. First, there is a method of implementing a sub-pixel using three different organic light emitting materials for emitting red, green, and blue light. Second, there is a method of forming red, green, and blue , And a color filter (a color filter including a pigment or a dye) that transmits blue light. In each of the above two methods (for example, when the organic light emitting diode is an active mode organic light emitting diode), in order to drive each sub pixel, a switching element (for example, an organic thin film transistor (organic thin-film transistor, OTFT).

염료나 안료를 이용하는 컬러 필터를 제작함에 있어 포토리소그래피(photolithography) 공정이 요구되고 이를 위해 다수의 마스크 공정이 필요하여 공정비용이 큰 문제점이 있다. 또한 염료 또는 안료를 이용하는 컬러 필터의 제작에 있어서, 평판 디스플레이의 동작의 특성상, 백플레인(backplane)의 스위칭 소자인 TFT 기판과, 컬러 필터 기판 모두 서브화소로 구분되어 있어 기판간의 정확한 정렬(alignment)이 요구된다. 또한 각 화소사이의 색 분리를 위해, 화소를 평판화(평탄화)하는 역할을 수행하는 overcoat와, TFT, Gate line, 및 Data line의 영역을 막아 빛이 새는 것을 막는 차광막 기능을 수행하고 화소들(서브화소들) 사이에 배치되는 black matrix 등의 추가적인 구조가 염료나 안료를 이용하는 컬러 필터에 형성되어 공정이 복잡한 단점이 있다.In manufacturing a color filter using a dye or pigment, a photolithography process is required, and a large number of mask processes are required for the color filter. In the production of color filters using dyes or pigments, the TFT substrate, which is a switching element of the backplane, and the color filter substrate are divided into sub-pixels due to the characteristics of the operation of the flat panel display, Is required. In addition, to perform color separation between each pixel, an overcoat functioning to flatten (flatten) the pixel and a light-shielding film functioning to block the TFT, gate line, Sub-pixels) are formed in a color filter using a dye or a pigment, which complicates the process.

또한, 상용화된 평판 디스플레이에 적용되는 컬러 필터 기술은 안료 또는 염료의 재료적인 특성을 이용하여, 불필요한 색의 빛을 흡수하고 목표로 하는 색의 빛만을 투과시키기 때문에 투과율이 30(%)이상 되기 어렵고, 높은 휘도를 발생시키기 위해 백라이트(backlight)에 의한 전력소모가 커지는 단점이 있을 수 있다.In addition, the color filter technique applied to a commercialized flat panel display uses the material characteristics of pigments or dyes to absorb unnecessary color light and transmit only the target color light, so that the transmittance is not more than 30 (%) , There may be a drawback that power consumption by a backlight is increased in order to generate a high luminance.

한편, 표면 플라즈몬 공명 현상으로 나노 크기의 홀을 뚫고 지나가는 빛의 투과량이 극대화되는 현상을 채택하여, 투과효율이 증가된 컬러 필터를 제안한 연구가 발표되고 있다. 표면 플라즈몬을 이용하여 특정 파장대역의 색상을 선택적으로 투과시키기 위해서는 금속막(금속 박막)에 나노 크기의 홀(hole)을 일정한 주기로 패턴을 해주어야하는데, e-beam lithography(전자빔 리소그래피), 또는 ion milling(이온 에칭) 등의 방법으로 나노 홀 어레이 패턴(nano hole array pattern)을 구현한 연구가 발표되고 있다.On the other hand, researches have been made to propose a color filter with increased transmission efficiency by adopting a phenomenon in which the amount of light passing through a nano-sized hole through a surface plasmon resonance phenomenon is maximized. In order to selectively transmit the hue of a specific wavelength band using a surface plasmon, nano-sized holes must be patterned in a metal film (metal thin film) at regular intervals. However, e-beam lithography or ion milling (Ion etching) have been reported to realize a nano hole array pattern.

부연하여 설명하면, 금속 박막층에 주기성을 가지는 나노 크기의 다수개의 홀(hole)들로 이루어진 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 형성하여 이 구조(홀 어레이 패턴)에서 발생하는 플라즈몬 효과(표면 플라즈몬 공명 현상)를 이용하여 컬러 필터로 응용한 연구가 발표되고 있다. 표면 플라즈몬 공명 현상은 나노 크기의 홀을 뚫고 지나가는 빛의 투과도(투과효율)를 증가시키는 현상일 수 있다.In more detail, a hole array pattern formed of a plurality of nano-sized holes having a periodicity in the metal thin film layer is formed, and a plasmon effect (a surface plasmon resonance The present invention is applied to a color filter using a color filter. Surface plasmon resonance can be a phenomenon that increases the transmission (transmission efficiency) of light passing through a nano-sized hole.

컬러 필터는 백색광원에서 적색, 녹색, 또는 청색을 선택적으로 투과하는 원리로 액정 디스플레이 또는 유기발광다이오드 등 디스플레이 부품으로 많이 사용되고 있는데, 디스플레이 소자에 적용되기 위해서는 대면적 내에 균일한 성능을 가지는 필터 구조를 만들 수 있는 기술이 중요하고, 또한 공정 가격을 낮추는 것 또한 중요한 이슈(issue)이다. 이러한 관점에서 볼 때, e-beam lithography와 같은 고가의 많은 시간을 요구하는 공정방법은 산업화에 방해가 되는 요소로 작용할 수밖에 없다.The color filter selectively transmits red, green or blue light in a white light source and is widely used as a display component such as a liquid crystal display or an organic light emitting diode. In order to be applied to a display device, a filter structure having a uniform performance in a large area The technology that can be created is important, and lowering the fair price is also an important issue. From this point of view, expensive processes such as e-beam lithography, which require a lot of time, can not help but impede industrialization.

부연하여 설명하면, 상기 일정한 주기를 가지는 나노 크기(nano size)의 홀 어레이 패턴을 구현하기 위해서, e-beam lithography(전자빔 리소그래피), 또는 ion milling(이온 에칭) 등의 방법을 이용한 연구가 발표되고 있으나 이와 같은 공정 방법은 고가이며 많은 시간을 요구하기 때문에, 상용화를 위해 대면적화와 공정 가격을 낮추기에 방해가 되는 요소로 작용할 수밖에 없다. In other words, studies using e-beam lithography or ion milling (ion etching) have been published to realize a nano-size hole array pattern having the above-mentioned constant period However, such a process is costly and requires a lot of time. Therefore, it is inevitably a factor that hinders the large-scale and low-cost process for commercialization.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)를 설명하는 도면(종단면도)이다.FIG. 1 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 100 coupled with a photonic crystal structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(또는 광결정형 구조를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조)(100)는, 기판(105), 광결정 구조(110), 제1 유전체층(115), 나노 크기의 주기를 가지는 나노 홀 어레이 패턴(nano hole array pattern)이 형성되는 금속막(120), 및 제2 유전체층(125)을 포함한다. 기판(105) 위에 광결정 구조(110), 제1 유전체층(115), 금속막(120), 및 제2 유전체층(125)이 순서대로 적층되어 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)가 평판 형태로 제조될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러필터(100)는, 예를 들어, 액정표시장치(LCD)의 TFT 어레이 기판에 포함된 하나의 화소(pixel)(또는 서브-화소(subpixel))에 대응하는 필터일 수 있다.Referring to FIG. 1, a surface plasmonic color filter (or a surface plasmonic color filter structure including a photonic crystal structure) 100 having a photonic crystal structure bonded thereto includes a substrate 105, a photonic crystal structure 110, A metal layer 120 on which a nano hole array pattern having a nano-sized period is formed, and a second dielectric layer 125. A photonic crystal structure 110, a first dielectric layer 115, a metal film 120 and a second dielectric layer 125 are stacked in this order on a substrate 105 so that the surface plasmonic color filter 100 is manufactured in a plate form . The surface plasmonic color filter 100 may be a filter corresponding to one pixel (or a sub-pixel) included in a TFT array substrate of a liquid crystal display (LCD), for example.

외부 빛이 인가되어 금속막(120) 표면과 유전체(제1 유전체층(115) 및 제2 유전체층(125)) 사이의 경계면에서 표면 플라즈몬이 발생하므로, 투명한 기판(105)이 사용될 수 있다. 기판(105)은 유리(grass) 기판과 같은 투명한 평판 기판, 또는 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에스터) 또는 PEN(Polyethylene naphthalate, 폴리에틸렌 나프탈레이트)을 포함하는 플라스틱 기판(투명 플라스틱 기판)과 같은 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 따라서 본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)는 평판 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 또는 투명 디스플레이의 부품으로 사용될 수 있다.A transparent substrate 105 can be used because external light is applied to generate surface plasmon at the interface between the surface of the metal film 120 and the dielectric (the first dielectric layer 115 and the second dielectric layer 125). The substrate 105 may be a transparent flat substrate such as a grass substrate or a flexible substrate such as PET (polyethylene terephthalate) or PEN (polyethylene naphthalate) ) Substrate. Thus, the surface plasmonic color filter 100 of the present invention can be used as a component of a flat panel display, a flexible display, or a transparent display.

표면 플라즈몬 공명이 일어날 때, 다양한 차수의 모드(mode)가 발생하는데, 투과시키고자 하는 목표 색상 이외의 파장 대역에서 불필요하게 빛이 투과되는 현상이 발생하여 색 순도가 떨어지는 문제점이 있다. 본 발명의 컬러 필터 구조(100)는 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1과 같이 기판(105)과 금속막(120) 사이에 광결정 구조(110)를 삽입하여 불필요하게 투과되는 파장대역에 맞춰 광밴드갭(Photonic Band Gap, PBG)을 형성하여 그 대역에서의 빛의 투과도를 낮추거나 제거할 수 있다. 상기 투과도가 낮아지는 정도는 광밴드갭이 형성되는 정도에 영향을 받고, 이는 굴절률이 서로 다른 물질(유전물질)이 교번으로(교대로) 반복되는 횟수와 물질 사이의 굴절률의 차이에 영향을 받을 수 있다.When a surface plasmon resonance occurs, a mode of various orders is generated, and unnecessary light is transmitted through a wavelength band other than a target color to be transmitted, which causes a problem of poor color purity. 1, the color filter structure 100 of the present invention includes a photonic crystal structure 110 interposed between a substrate 105 and a metal film 120 to form a photonic crystal structure 110 in accordance with a wavelength band that is unnecessarily transmitted, A photonic band gap (PBG) may be formed to reduce or eliminate the transmittance of light in the band. The degree of decrease in the transmittance is influenced by the degree of formation of the photonic band gap, which is influenced by the number of times the materials (dielectric materials) having different refractive indices are alternately (alternately) repeated and the difference in refractive index between the materials .

광결정 구조(110)는 기판(105) 위에 형성(결합 또는 삽입)되고, 예를 들어, 1차원 광결정 구조일 수 있다. 광결정 구조(광결정(photonic crystal))(110)는 빛 파장 정도의 주기 구조를 가지고 있는 결정으로서 광학적 성질을 갖는 구조 또는 그러한 성질을 갖도록 만들어낸 구조를 말한다. 이러한 광결정은 가시광선에 해당하는 빛의 파장과 유사한 길이의 격자주기를 갖는 물질을 의미할 수 있다.The photonic crystal structure 110 is formed (bonded or embedded) on the substrate 105 and may be, for example, a one-dimensional photonic crystal structure. The photonic crystal (photonic crystal) 110 is a crystal having a periodic structure of about the wavelength of light, or a structure having optical properties or a structure made to have such properties. Such a photonic crystal may mean a material having a lattice period of a length similar to the wavelength of light corresponding to visible light.

광결정 구조(110)의 다른 실시예에 있어서, 그 내부에 굴절률 또는 유전율이 서로 다른 두 가지 이상의 물질이 격자구조의 형태로 규칙적으로 배열될 수도 있다. 광결정 구조(110)는 특정 파장 대역의 빛의 투과를 차단(방지)하는 광밴드갭(Photonic Band Gap, PBG)을 포함한다. 즉, 광밴드갭을 형성하는 광결정 구조(110)는 불필요한 파장 대역(불필요한 파장 대역의 플라즈몬 공명모드)의 빛을 차단하여 컬러 필터의 특성인 색 순도를 개선할 수 있다. 광밴드갭은 광결정 구조(110)에 포함된 유전물질의 유전상수(유전율)에 의해 영향을 받을 수 있고, 특정 주파수 또는 파장을 갖는 전자기파가 광 결정 내부로 전파하는 것을 차단할 수 있다. 광밴드갭에 대응하는 주파수 이외의 주파수(파장)를 갖는 입사광은 광 결정을 투과한다.In another embodiment of the photonic crystal structure 110, two or more materials having different indices of refraction or permittivity may be regularly arranged in the form of a lattice structure. The photonic crystal structure 110 includes a photonic band gap (PBG) that blocks (prevents) transmission of light in a specific wavelength band. That is, the photonic crystal structure 110 forming the photonic band gap can block light in an unnecessary wavelength band (plasmon resonance mode in an unnecessary wavelength band), thereby improving the color purity characteristic of the color filter. The photonic bandgap can be affected by the dielectric constant (permittivity) of the dielectric material included in the photonic crystal structure 110 and can prevent electromagnetic waves having a specific frequency or wavelength from propagating into the photonic crystal. Incident light having a frequency (wavelength) other than the frequency corresponding to the optical bandgap transmits the photonic crystal.

도 1에 도시된 광결정 구조(110)는 4개 층(2 쌍(pair)의 층)을 포함하는 1차원 광결정 구조일 수 있다. 상기 1차원 광결정 구조는 굴절률(또는 유전상수)이 서로 상이한 두 가지 유전물질들이 교대로(교번으로) 형성되어 4개 이상의 층의 구조로 형성될 수 있으며, 예를 들어 4개 층으로 형성될 경우 1차원 광결정 구조의 맨 아래 층에 Al2O3 물질이, 그 위 층에 ZnS 물질이, 그리고 그 위 층에 Al2O3 물질이, 그 위 층에 ZnS 물질이 반복하여 형성될 수 있다.The photonic crystal structure 110 shown in Fig. 1 may be a one-dimensional photonic crystal structure including four layers (two pairs of layers). The one-dimensional photonic crystal structure may be formed by alternately (alternately) forming two or more kinds of dielectric materials having different refractive indexes (or dielectric constants) to form four or more layers, for example, four layers the one-dimensional photonic crystal is Al 2 O 3 material in the bottom layer, the ZnS material in the upper layer, and the Al 2 O 3 material in the upper layer of the structure, can be formed by the ZnS material repeatedly to the upper layer.

1차원 광결정 구조에서 반복되는 층이 많아질수록 광밴드갭의 영향은 커지기 때문에 빛과 관련된 투과도의 저지대역(stop band)이 더 좁고 깊게 나타난다. 이 경우 stopband 대역을 더 세밀하게 조정할 수 있으므로 색순도 향상을 위해 투과 곡선을 설계하는 관점에서 유리할 수 있다. 따라서 상기 광결정 구조의 각 물질의 반복 횟수는 4층으로 제한되지 않으며 광밴드갭이 적절히 형성됨으로써 금속막(120)과 관련된 투과대역의 피크(peak)값을 가지는 대역폭(bandwidth)이 감소될 수 있다. 1차원 광 결정 구조를 구성하는 물질에 따른 빛의 투과도가 도 2에 도시된다.In the one-dimensional photonic crystal structure, as the number of repeating layers increases, the influence of the photonic bandgap increases, so that the stop band of the light-related transmission becomes narrower and deeper. In this case, since the stop band can be adjusted more finely, it can be advantageous from the viewpoint of designing the transmission curve to improve the color purity. Therefore, the number of repetitions of each material in the photonic crystal structure is not limited to four, and the photonic bandgap is properly formed, so that a bandwidth having a peak value of a transmission band associated with the metal film 120 can be reduced . The light transmission according to the material constituting the one-dimensional photonic crystal structure is shown in Fig.

특정 파장대역(특정 주파수 대역)에 대한 광밴드갭을 형성하기 위해 광결정 구조(110)는 유전상수가 다른 물질이 교번으로(교대로) 배열(배치)되는 구조를 포함하면 되므로, 광결정 구조(110)는 도 1에 도시된 1차원으로 반복되는 1차원 광결정 구조에만 한정되지 않고 광결정 구조(110)의 다른 실시예는 2차원 형태의 광결정 구조(2차원 광결정 구조) 또는 3차원 형태의 광결정 구조(3차원 광결정 구조)일 수도 있다. 2차원 광결정 구조는 2차원의 주기성을 갖고 굴절률이 변하는 광결정이며, z축으로는 변화가 없으며 x-y 평면상으로 주기적으로 굴절률이 서로 다른 물질들이 배열되는 것을 말한다. 즉, 물질 내에 단순히 구멍을 뚫는 것만으로도 2차원 광결정 구조를 제작할 수 있다. 3차원 광결정 구조는 3차원의 주기성을 갖고 굴절율이 변하는 광결정이며, x방향, y방향, 및 z방향으로 주기적으로 굴절률이 서로 다른 물질들이 배열되고 x방향, y방향, 및 z방향으로 광밴드갭을 가질 수 있다. 3차원 광결정 구조는 구형 실리카(silica sphere)를 쌓는 것에 의해 제작될 수 있다. 2차원 광결정 구조 또는 3차원 결정 구조에서 반복되는 층이 많아질수록 광밴드갭의 영향은 커지기 때문에 빛과 관련된 투과도의 저지대역(stop band)이 더 좁고 깊게 나타날 수 있다.Since the photonic crystal structure 110 includes a structure in which materials having different dielectric constants are alternately arranged (arranged) to form a photonic band gap for a specific wavelength band (specific frequency band), the photonic crystal structure 110 Dimensional photonic crystal structure shown in FIG. 1 and another embodiment of the photonic crystal structure 110 is not limited to a one-dimensional photonic crystal structure (two-dimensional photonic crystal structure) or a three-dimensional photonic crystal structure Three-dimensional photonic crystal structure). A two-dimensional photonic crystal structure is a photonic crystal having a two-dimensional periodicity and a refractive index that changes, and has no change in the z-axis, and arranges materials having different refractive indexes periodically on an x-y plane. That is, a two-dimensional photonic crystal structure can be produced by merely piercing holes in a material. The three-dimensional photonic crystal structure is a photonic crystal having a three-dimensional periodicity and a refractive index that varies, and materials having different refractive indices in the x direction, the y direction, and the z direction are periodically arranged and the optical bandgap in the x direction, the y direction, Lt; / RTI > The three-dimensional photonic crystal structure can be fabricated by stacking silica spheres. As the number of repeating layers in the two-dimensional photonic crystal structure or the three-dimensional crystal structure increases, the influence of the photonic band gap becomes larger, so that the stop band of the light-related transmission can be narrower and deeper.

표면 플라즈몬의 공명 파장 대역에 영향을 미치는 요소는 금속(120)의 성질과, 금속(120)과 유전체(115 또는 125) 경계면의 상태뿐이므로, 광결정 구조(110)의 배치 위치는 기판(105)과 유전체(115) 사이로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 광결정 구조(110)는 기판(105)과 유전체(115) 사이에 배치되지 않고, 제2 유전체층(125) 위에 형성되거나 또는 기판(105) 아래에 형성될 수도 있다.The arrangement position of the photonic crystal structure 110 is determined by the position of the substrate 105 and the resonance wavelength band of the surface plasmon since only the nature of the metal 120 and the state of the interface between the metal 120 and the dielectric 115 or 125, 0.0 > 115 < / RTI > That is, in another embodiment of the present invention, the photonic crystal structure 110 is not disposed between the substrate 105 and the dielectric 115, but may be formed on or below the second dielectric layer 125 It is possible.

제1 유전체층(115)은 광결정 구조(110) 위에 형성되고, 제1 유전체층(115)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제1 유전체층(115)은 예를 들어 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다.The first dielectric layer 115 is formed on the photonic crystal structure 110 and the thickness of the first dielectric layer 115 may be, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less. A first dielectric layer 115, for example, for example, include a general dielectric (dielectric material), such as LiF, or SiO 2, or Al 2 O 3, MgO, ZnO, ZnS, or such as ITO (Indium Tin Oxide) And a dielectric that is a conductive oxide (a transparent conductive oxide).

표면 플라즈몬 모드(mode)의 종류를 최소화해서 투과하는 색상의 단색성을 높이기 위해, 금속막(120) 주변은 유전물질이 동일한 환경을 조성해주는 것이 유리하다. 즉, 금속막(120) 양면에 다른 종류의 유전물질이 도포되면 서로 다른 플라즈몬 공명 모드가 발생하여 투과 스펙트럼에서 불필요한 파장 대역에 피크(peak) 발생할 수 있다. 따라서 금속막(120) 위 및 아래로 같은 종류의 유전물질을 가지는 제1 유전체층(115) 및 제2 유전체층(125)이 도포(application)된다. 즉, 금속막(120)은, 단일색 특성을 결정하는 플라즈몬 모드 매칭(matching)(금속막(120) 양면에서 각각 발생하는 표면 플라즈몬 공명 모드들의 일치)을 위해 서로 동일한 물질인 유전체들(115 및 125)로 둘러싸여 있는 것이 유리하므로, 제1 유전체층(115)의 유전물질의 유전율과 제2 유전체층(125)의 유전물질의 유전율은 서로 동일할 수 있다. 제1 유전체층(115)의 물질과 제2 유전체층(125)의 물질을 동일하게 하여 투과 파장 대역을 일치시킴으로써 표면 플라즈몬에 의한 투과효율 증가 현상을 극대화할 수 있다. 유전체들(115 및 125)은 표면 플라즈모닉 컬러필터 구조(100)를 평탄하게 유지하는 역할을 수행할 수도 있다.In order to minimize the type of surface plasmon mode and to increase the monochromaticity of the transmitted color, it is advantageous that the surroundings of the metal film 120 provide the same environment of the dielectric material. That is, when different kinds of dielectric materials are applied to both surfaces of the metal film 120, different plasmon resonance modes may occur and peaks may occur in unnecessary wavelength bands in the transmission spectrum. Thus, a first dielectric layer 115 and a second dielectric layer 125 having the same kind of dielectric material are applied on and under the metal film 120. That is, the metal film 120 is formed of dielectric materials 115 and 125 (which are the same material as each other) for plasmon mode matching (matching of surface plasmon resonance modes respectively occurring on both surfaces of the metal film 120) The dielectric constant of the dielectric material of the first dielectric layer 115 and the dielectric constant of the dielectric material of the second dielectric layer 125 may be equal to each other. By making the material of the first dielectric layer 115 and the material of the second dielectric layer 125 the same, the transmission efficiency of the surface plasmon can be maximized by matching the transmission wavelength band. Dielectrics 115 and 125 may serve to keep surface plasmonic color filter structure 100 flat.

금속막(120)은 제1 유전체층(115) 위에 형성되고, 2차원 평면상에서 제1 방향(제1 방향축)(예를 들어, 가로 방향) 및 제2 방향(제2 방향축)(예를 들어, 세로 방향)으로 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 구멍(hole)들을 포함한다. 상기 구멍(hole)들 각각은 나노 크기(입사광(예를 들어 적색의 빛)의 파장이하(sub-wavelength)의 크기)를 가지는 나노 홀(nano hole)일 수 있다. 파장이하의 작은 홀(hole)이 금속막(120)에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기로 광의 투과도가 크게 증폭될 수 있다. 상기 구멍(hole)들은 직교 방향 또는 육방정계 방향(서로 120도(degree)의 각도를 이루는 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향)으로 반복되는 방식과 같은 다양한 배열 방식을 통해 2차원적으로 배열될 수 있다.The metal film 120 is formed on the first dielectric layer 115 and has a first direction (first direction axis) (e.g., a transverse direction) and a second direction (second direction axis) In the longitudinal direction) and have holes each having a nano size. Each of the holes may be a nano hole having a nano-size (sub-wavelength size of incident light (for example, red light)). If a small hole having a wavelength or less is periodically arranged in the metal film 120, the transmittance of light to the excitation of the surface plasmon can be greatly amplified. The holes are arranged in a two-dimensional manner through various arranging methods such as a method in which the holes are repeated in the orthogonal direction or the hexagonal direction (first direction, second direction, and third direction forming an angle of 120 degrees with respect to each other) Lt; / RTI >

상기 구멍은 일정한 주기를 가지고 반복되는 방향을 따라 최소 3회 이상 복수 번 반복될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 금속막(120)에 포함되는 구멍은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치될 수 있다. 예를 들어, 방향축들이 3개인 경우, 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대역의 빛을 투과시키기 위해, 서로 120도(degree)의 각도를 이루는 제1 방향축, 제2 방향축, 및 제3 방향축 각각에 적어도 3개의 구멍들이 금속막(120)의 평면에 배치될 수 있다. 방향축들이 4개 이상인 경우 전술한 방향축들이 3개인 경우와 유사하게 서로 동일한 각도를 이루는 방향축들 각각에 구멍들이 배치될 수 있다.The holes may be repeated a plurality of times at least three times along a repeated direction with a constant period. More specifically, the holes included in the metal film 120 are periodically arranged on at least two direction axes and at least three can be disposed in each of the direction axes. For example, in the case of three direction axes, in order to transmit light of a specific wavelength band through surface plasmon resonance, a first direction axis, a second direction axis, and a third direction At least three holes in each of the axes may be disposed in the plane of the metal film 120. If there are four or more directional axes, holes may be arranged in each of the directional axes which are at the same angle with each other, as in the case of three directional axes described above.

한편, 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향으로 반복되는 배열을 형성할 경우, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 배치되는 구멍들의 개수는, 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대역의 빛을 투과시키기 위해, 예를 들어 적어도 9개일 수 있다. 상기 구멍들 각각의 형태는 예를 들어 백색광인 입사광의 파장이하(sub-wavelength)의 직경 크기를 가지는 원형, 타원형, 사각형, 또는 삼각형일 수 있다. 예를 들어, 상기 구멍(hole)들 각각은 50(nm)이상이고 1(μm)이하의 크기(직경)를 가지며, 상기 구멍(hole)들 사이의 간격(패턴 주기)은 50(nm)이상이고 1(μm)이하일 수 있다.On the other hand, in the case of forming an array repeated in mutually orthogonal first and second directions, the number of holes arranged in the first direction and the second direction is such that light of a specific wavelength band is transmitted through surface plasmon resonance For example, at least nine. The shape of each of the holes may be circular, elliptical, rectangular, or triangular with a diameter of sub-wavelength diameter of incident light, for example white light. For example, each of the holes has a size (diameter) of 50 (nm) or more and 1 (μm) or less, and the interval (pattern period) between the holes is 50 And can be 1 (μm) or less.

금속막(120)에 포함된 구멍의 주기(패턴의 주기)와 구멍의 크기(패턴의 모양)에 따라 컬러필터(100)가 필터링(filtering)하고자 하는 색상(빛)의 파장 대역이 결정(조정)될 수 있다. 예를 들어, 구멍의 주기가 상대적으로 크면 색상(가시광선)의 파장 대역은 장파장 쪽으로 치우치며, 구멍의 크기가 상대적으로 커질수록 투과대역(pass band)이 넓어질 수 있다.The wavelength band of the color (light) to be filtered by the color filter 100 according to the period (pattern period) of the hole included in the metal film 120 and the size of the hole (pattern shape) ). For example, if the period of the holes is relatively large, the wavelength band of color (visible light) is shifted toward the longer wavelength side, and the larger the hole size, the wider the pass band.

금속막(120)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속막(120)은 예를 들어 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 수 있다.The metal film 120 may include, for example, aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The metal film 120 may have a thickness of, for example, 10 (nm) to 400 (nm).

금속막(120)의 구멍(hole)들로 구성되는 홀 어레이 패턴(hole array pattern)의 투과 파장 대역(pass band)과, 광결정 구조(110)의 차단 파장 대역(stop band)은 서로 다를 수 있다.A pass band of a hole array pattern composed of holes of the metal film 120 and a stop band of the photonic crystal structure 110 may be different from each other .

제2 유전체층(125)은 금속막(120) 위에 형성되고, 제2 유전체층(125)의 유전물질이 금속막(120)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 제2 유전체층(125)은 예를 들어 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다. 제2 유전체층(125)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다.The second dielectric layer 125 is formed on the metal film 120 and the dielectric material of the second dielectric layer 125 can fill the inside of the holes of the metal film 120. The second dielectric layer 125, for example, for example, include a general dielectric (dielectric material), such as LiF, or SiO 2, or Al 2 O 3, MgO, ZnO, ZnS, or such as ITO (Indium Tin Oxide) And a dielectric that is a conductive oxide (a transparent conductive oxide). The thickness of the second dielectric layer 125 may be, for example, 10 (nm) or more and 1000 (nm) or less.

컬러필터(100)는 제2 유전체층(125) 위에 배치될 수 있는 배면광원(back light)에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 빨강, 초록, 또는 파랑 3가지 색을 추출하여 액정 디스플레이에서 컬러를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학부품일 수 있다.The color filter 100 may be configured to extract three colors of red, green, or blue on a pixel-by-pixel basis in a white light emitted from a back light that can be disposed on the second dielectric layer 125, Or the like.

컬러필터(100)는 금속막(120)에 일정한 주기를 갖는 나노크기의 다수개의 홀들(holes)을 형성하는 것에 의해 특정 파장의 빛만이 선택적으로 투과되도록 구조를 형성하여 색상을 필터링하는 방식을 이용한다. 즉, 컬러필터(100)는 구멍의 주기성 나노 패턴을 가지는 금속막(120)에서의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하는 것에 의해 컬러필터로 동작한다.The color filter 100 forms a structure in which only light of a specific wavelength is selectively transmitted by forming a plurality of nano-sized holes having a predetermined period in the metal film 120, . That is, the color filter 100 operates as a color filter by utilizing the surface plasmon resonance phenomenon in the metal film 120 having the periodic nanopattern of holes.

표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance) 현상은 나노 크기의 금속 구조체로 빛이 입사할 경우 특정 파장의 빛과 금속박막 표면의 자유전자가 공명을 일으켜 금속과 유전체의 경계면을 따라 특정 파장의 빛이 전파되는 현상을 말하며, 주기적인 패턴이 형성된 금속 박막 구조에서는 패턴의 주기를 변경하고 금속 및 유전물질의 유전상수를 적절히 조합함으로써 공명 파장대역을 설정할 수 있다. 상기 홀(패턴)을 구비한 플라즈모닉 구조에서는, 입사된 빛에 의해 표면 플라즈몬을 형성할 수 있는 특정 파장의 빛만이 상기 금속 구조체를 투과할 수 있으며 나머지 빛은 모두 금속막(금속박막) 표면에 의해 반사 또는 흡수가 이루어진다.The surface plasmon resonance phenomenon is a nano-sized metal structure. When light is incident, free electrons of a specific wavelength and a surface of a metal thin film resonate to propagate light of a specific wavelength along the interface between the metal and the dielectric. In a metal thin film structure in which a periodic pattern is formed, the resonance wavelength band can be set by changing the period of the pattern and appropriately combining the dielectric constants of the metal and the dielectric material. In the plasmonic structure having the hole (pattern), only light of a specific wavelength capable of forming a surface plasmon by the incident light can pass through the metal structure, and all the remaining light is transmitted through the metal film Reflection or absorption is performed.

표면 플라즈몬은 입사된 빛의 전기장에 의해 금속막 표면에 유도된 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자로서 금속 박막 표면에서 일어나는 자유 전자들의 집단적인 진동을 의미하고, 금속막 표면에 국부적으로 존재한다. 평평한(Planar) 금속층의 표면에서 입사광의 전기장에 의해 여기된 플라즈몬은 금속 표면에서 전파하기 때문에 표면 플라즈몬(surface plasmon)이라 부르기도 한다. 표면 플라즈몬 공명이 일어나는 파장 대역에서 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링(coupling)되면서 홀(hole)(나노 홀)을 투과하는 빛의 양이 극대화되며 그 양은 홀(hole)의 개구율(aperture ratio)을 넘어서게 되어 투과도를 증대시킨다.Surface plasmons are collective vibrations of free electrons induced on the metal film surface by the electric field of incident light, which means collective vibration of free electrons occurring on the surface of the metal film, and exist locally on the surface of the metal film. Plasma excited by the electric field of the incident light on the surface of a planar metal layer is also called a surface plasmon because it propagates on a metal surface. In the wavelength band where the surface plasmon resonance occurs, the electric field of the incident light and the plasmon are coupled to each other to maximize the amount of light passing through the hole (nano hole), and the amount of the hole becomes the aperture ratio Thereby increasing the transmittance.

도 2는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터(100)에서 광결정 구조(110)의 유무에 따른 빛의 투과도(transmission)의 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.2 is a graph showing a change in transmission of light according to presence or absence of the photonic crystal structure 110 in the surface plasmonic color filter 100 of FIG.

도 2를 참조하면, G/HA 선(line)(회색 선)은 광결정 구조(110)가 없는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 대한 입사광의 파장(wavelength)에 따른 투과도(transmission 또는 transmittance)를 지시(indication)하고, G/ZnS_Al2O3/HA 선(적색 선으로, 그래프의 가장 오른쪽 영역에서 아래에 배치되는 라인(line))은 광밴드갭 형성을 위해 Al2O3과 ZnS 물질을 2 쌍(dyad)(총 4개 층) 적층하여 가장 간단한 형태의 1차원 구조의 광결정구조(110)를 만들고, 광결정구조(110) 위에 금속 나노 홀 어레이(120)를 형성하는 것에 의해 제조된 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)에 대한 입사광의 파장에 따른 투과도를 지시한다.Referring to FIG. 2, the G / HA line (gray line) shows the transmission or transmittance according to the wavelength of the incident light for the surface plasmonic color filter of FIG. 1 without the photonic crystal structure 110 And the G / ZnS_Al 2 O 3 / HA line (the red line, the line below the rightmost region of the graph) forms Al 2 O 3 and ZnS material for photonic bandgap formation (A total of four layers) are stacked to form a photonic crystal structure 110 of the simplest one-dimensional structure and a metal nano-hole array 120 is formed on the photonic crystal structure 110 1 to the surface plasmonic color filter 100 according to the wavelength of the incident light.

4개 층으로 적층된 광결정 구조(110)에서의 광밴드갭의 영향은 약하지만, 이로 인해 녹색 파장 대역(예를 들어 500(nm))의 빛 및 청색 파장 대역(예를 들어 440(nm))의 빛이 저하됨을 도 2를 통해 알 수 있다. 적색 투과대역(예를 들어 630(nm))에서도 대역폭(bandwidth)이 좁아져 최대 투과도를 크게 벗어나지 않으면서 색 순도가 높아짐을 알 수 있다. 광결정 구조(110)의 적층 수를 늘리거나 2차원 광결정 구조 또는 3차원 광결정 구조를 형성하여 광밴드갭의 영향을 키우면 색순도 향상 효과를 더욱 극대화할 수 있다.The influence of the photonic band gap in the photonic crystal structure 110 stacked in four layers is weak, but the light and blue wavelength band (for example, 440 nm) of the green wavelength band (for example, 500 (nm) ) Is reduced in the light of FIG. It can be seen that the color purity is increased without deviating much from the maximum transmittance because the bandwidth is narrowed even in the red transmission band (for example, 630 nm). By increasing the number of layers of the photonic crystal structure 110 or by forming a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure to increase the influence of the photonic band gap, the effect of improving the color purity can be further maximized.

표면 플라즈몬을 이용하여 특정 파장대역의 색상을 선택적으로 투과시키기 위해서, 전술한 바와 같이 금속막(도 1의 120)에 나노 크기의 홀(hole)을 일정한 주기로 패턴을 해주어야 한다. 이러한 나노 홀 어레이 패턴(nano hole array pattern)을 e-beam lithography(전자빔 리소그래피), 또는 ion milling(이온 에칭) 등의 방법으로 구현한 연구가 발표되고 있으나, 문헌상에 구현된 연구 결과들은 μm 수준에 머물고 있다.In order to selectively transmit the hue of a specific wavelength band by using the surface plasmon, nano-sized holes should be patterned at regular intervals in the metal film (120 in FIG. 1) as described above. The nano hole array pattern is implemented by e-beam lithography or ion milling. However, the results of the study are limited to μm Staying.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 도 3은 도 1을 참조하여 설명된, 광밴드갭과 표면 플라즈몬 효과가 결합된 플라즈모닉 컬러 필터를 구현하는 전체 공정 과정을 도시한다.3 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter in which a photonic crystal structure using laser interference lithography is combined according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates an entire process of implementing a plasmonic color filter combined with a photonic bandgap and a surface plasmon effect described with reference to FIG.

도 3을 참조하면, 유리 기판(300) 위에 광결정 구조(305)가 형성된다. 그 후, 광결정 구조(305) 위에 제1 유전체층(미도시)이 형성된다. 그 후, 상기 제1 유전체층 위에 금속막(310)이 형성된다. 그 후, 금속막(310) 위에 포토레지스트 층(감광물질로 구성되는 감광층, photo resist layer, PR layer)(315)이 형성(도포(application))된다. 감광층(315)은 네거티브(negative) 감광층 또는 파지티브(positive) 감광층일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 투명한 유리 기판(300) 대신 플라스틱(plastic) 기판이 사용될 수도 있다. 플라스틱 기판은, PET, PEN, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 투명 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다.Referring to FIG. 3, a photonic crystal structure 305 is formed on a glass substrate 300. Thereafter, a first dielectric layer (not shown) is formed on the photonic crystal structure 305. Thereafter, a metal film 310 is formed on the first dielectric layer. Then, a photoresist layer (a photoresist layer, a PR layer) 315 is formed on the metal film 310. The photosensitive layer 315 may be a negative photosensitive layer or a positive photosensitive layer. In another embodiment of the present invention, a plastic substrate may be used in place of the transparent glass substrate 300. The plastic substrate may be a transparent flexible substrate including PET, PEN, or ITO (Indium Tin Oxide).

광결정 구조(305)는 예를 들어 1차원 광결정구조일 수 있고, 상기 1차원 광결정 구조는 유전 상수가 다른 두 개의 유전물질들을 교대로(교번으로) 복수번(예를 들어 2번) 반복하여 도포하는 것에 의해 형성 가능하다. 1차원 광결정 구조는, 마스킹이나 특별한 패터닝 기술 없이, 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD), 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD), 스퍼터(sputter) 법, 스핀 코팅법(spin coating method), 또는 전자빔 증착법(e-beam evaporation)과 같은 증착기(evaporator) 법 등을 이용하여 간단히 형성시킬 수 있다. 광밴드갭을 만들기 위해, 광결정 구조(305)는 2차원 광결정 구조 또는 3차원의 광결정형 구조로 제작될 수도 있으며, 2차원 광결정 구조 또는 3차원 광결정형 구조를 형성하기 위해 후술하는 레이저 간섭 리소그래피(레이저 간섭 리소그래피 방법)가 이용될 수 있다.The photonic crystal structure 305 may be, for example, a one-dimensional photonic crystal structure, and the one-dimensional photonic crystal structure may be formed by repeating (alternatingly) a plurality of times (for example, two times) two dielectric materials having different dielectric constants . ≪ / RTI > The one-dimensional photonic crystal structure can be formed by atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, spin coating, or sputtering without masking or special patterning techniques. Or an evaporator method such as electron beam evaporation (e-beam evaporation) or the like. In order to form the photonic bandgap, the photonic crystal structure 305 may be fabricated as a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure, and may be a laser interference lithography (described later) Laser interference lithography method) can be used.

상기 제1 유전체층의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제1 유전체층은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다.The thickness of the first dielectric layer may be, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less. The first dielectric layer includes a general dielectric material (dielectric material) such as LiF or SiO 2 , or a conductive oxide such as Al 2 O 3 , MgO, ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) ). ≪ / RTI >

금속막(310)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속막(310)은 예를 들어 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 수 있다.The metal film 310 may include, for example, aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The metal film 310 may have a thickness of, for example, 10 (nm) to 400 (nm).

다음, 감광층(315)에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이 패턴(hole array pattern)(나노 홀 어레이 패턴(nano hole array pattern))을 형성하기 위하여, 감광층(315)에 레이저 간섭 리소그래피에 사용되는 레이저들의 간섭무늬를 감광층(315) 위에 노광(exposure)(조사)한다. 상기 레이저 간섭 리소그래피 방법은 적어도 두 개의 빛(레이저)들이 만들어내는 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 나노 패턴을 감광층(315)에 형성할 수 있다. 그 후, 감광물질 현상액(developing solution)(PR development)을 이용하여 레이저 간섭무늬에 노출(조사)된 부분과 그렇지 않는 부분이 구분되어 나노 홀 어레이를 가지는 감광층(315)이 형성된다. 부연하여 설명하면, 상기 레이저 간섭 리소그래피는 두 개의 빛(레이저)을 이용할 경우 1차원의 line array 패턴의 간섭무늬가 형성되며, 2차원 홀 어레이를 형성하기 위해 제1 방향 및 제2 방향(예를 들어, 제1 방향으로부터 90도(degree) 회전한 방향)으로 2번 노광을 함으로써 빛이 감광된 정도의 차이(또는 감광층의 두께에 따른 감광층이 겪는 에너지의 정도 차이)와 감광층의 종류, 즉 네거티브 감광층이냐 파지티브 감광층이냐에 따라 패턴의 모양을 현상을 통해 홀(hole) 혹은 닷(dot)의 형태로 만들 수 있다. 예를 들어, 파지티브 감광층을 이용할 경우, 제1 및 제2 방향들로 노광한 후 감광물질 현상액(developing solution)(PR development)을 이용하여 현상 시, 빛에 2번 노출(노광)된 부분이 제거가 되어 hole 패턴(나노 홀 어레이 패턴)을 형성할 수 있다. 혹은 빛에 1회 이상 노출된 부분이 제거가 될 수 있도록 노광 에너지를 조절하면, 현상 후 dot 패턴(나노 닷(dot) 어레이 패턴)이 형성될 수 있다. 네거티브 감광층의 경우도 제1 및 제2 방향들로 노광 후, 노광되지 않은 부분이 현상 시 제거되어 hole 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 감광층(315)에 레이저 간섭무늬를 조사하여 감광층(315)에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이(주기성을 가지는 나노 홀 어레이)를 형성할 수 있다.The photosensitive layer 315 is then used in laser interference lithography to form a nano-sized periodic hole array pattern (nano hole array pattern) in the photosensitive layer 315 Exposure (exposure) of the interference fringes of the lasers on the photosensitive layer 315 is performed. In the laser interferometric lithography method, a nano pattern having a constant period can be formed in the photosensitive layer 315 using an interference fringe generated by at least two lights (lasers). Thereafter, the photosensitive layer 315 having a nano-hole array is formed by dividing a portion exposed (irradiated) to the laser interferogram by using a photosensitive material developing solution (PR development). In more detail, the laser interference lithography uses a two-dimensional (1-D) line array pattern to form an interference fringe. When two light beams (laser beams) are used, the interference pattern is formed in a first direction and a second direction (Or the difference in the degree of energy experienced by the photosensitive layer depending on the thickness of the photosensitive layer) by exposing the photosensitive layer twice in the direction of 90 degrees from the first direction The shape of the pattern can be changed into a hole or a dot through the development depending on whether the photosensitive layer is a negative photosensitive layer or a positive photosensitive layer. For example, in the case of using a photographic sensitive layer, a portion exposed (exposed) to light twice during development using a photosensitive material developing solution (PR development) after exposure in first and second directions The hole pattern (nanohole array pattern) can be formed. Alternatively, a dot pattern (nano dot array pattern) may be formed after development if the exposure energy is adjusted so that a portion exposed to light at least once is removed. In the case of the negative photosensitive layer, after the exposure in the first and second directions, the unexposed portion may be removed during development to form a hole pattern. That is, it is possible to form a nano-sized periodic hole array (a periodic nanohole array) in the photosensitive layer 315 by irradiating the photosensitive layer 315 with laser interference fringes.

레이저 간섭 리소그래피는 빛의 간섭패턴을 이용해 무늬(pattern)를 새기는 기술로서 두 개 이상의 서로 결맞음(coherence, 간섭현상)이 있는 빛이 일정한 주기성을 가지는 간섭 패턴을 만들고 기판 위에 코팅된 감광제에 노광된 후 현상 공정을 통해 나노 패턴을 형성하는 방법으로 주기적인 나노 구조체를 제작하는데 있어 매우 효과적일 수 있고, 레이저 간섭 리소그래피 장비의 세팅(setting) 수준에 따라 m 단위의 면적까지도 패턴이 가능한 기술일 수 있다. 상기 레이저 간섭 리소그래피는 대면적 공정에 용이하게 사용될 수 있어 대면적 패턴을 구현할 수 있고 특별히 마스킹(masking)이 필요 없으므로 공정을 간소화시킬 수 있고 공정비용을 감소시킬 수 있다. 또한 레이저 간섭 리소그래피로 주기적인 패턴을 만들 때 마스크가 불필요하므로, 기존의 염료 또는 안료를 기반으로 하는 컬러 필터의 포토리소그래피에 요구되는 마스크의 정렬의 어려움과 마스크 가격에 대한 부담을 제거할 수 있다. 따라서 본 발명은 레이저 간섭 리소그래피를 응용하여 공정 절차를 간소화하고 공정비용을 절감하면서도 기존 컬러 필터 대비 투과효율 특성 및 색 순도 특성이 향상된 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조할 수 있다.Laser interference lithography is a technique of engraving a pattern using a light interference pattern, in which two or more coherence light patterns are patterned to produce an interference pattern having a uniform periodicity, exposed to a photoresist coated on a substrate The nanopattern can be very effective in the fabrication of periodic nanostructures through the development process and can be patterned to the area of m units according to the setting level of the laser interferometric lithography equipment. The laser interference lithography can be easily used in a large-area process, can realize a large area pattern, and does not require masking in particular, so that the process can be simplified and the process cost can be reduced. In addition, masking is unnecessary when making periodic patterns by laser interference lithography, so that it is possible to eliminate the difficulty of alignment of masks required for photolithography of color filters based on existing dyes or pigments and burden on mask cost. Accordingly, the present invention can produce a surface plasmonic color filter having improved transmission efficiency characteristics and color purity characteristics compared to conventional color filters while simplifying the process procedure and reducing the process cost by applying laser interference lithography.

다음, 감광층(315)의 나노 홀 어레이를 이용하여(감광층(315)의 나노 홀 어레이를 통해 식각액(etchant)을 주입하여) 금속막(310)이 식각(etching)될 때 금속막(310)에 나노 홀 어레이(nano-patterned metal layer)가 형성된다. 그 후, 나노 홀 어레이를 가지는 감광층(315)이 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(310)로부터, 산소 플라즈마를 이용하여 플라즈마 식각을 수행하거나, 또는 스트리퍼 용액(stripping solvent)을 사용하는 PR 스트리핑 공정(photoresist stripping process)에 의해 박리(stripping)되어 제거될 수 있다. 상기 나노 홀 어레이는 나노 크기(예를 들어 입사광(예를 들어 적색의 빛)의 파장이하(sub-wavelength)의 크기)를 각각 가지는 구멍(hole)들이 2차원 평면상에 제1 방향(예를 들어, 가로 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 주기적으로 배열(배치)되는 구조를 의미할 수 있다. 파장이하의 작은 홀(hole)이 금속막(310)에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기로 광의 투과도가 크게 증폭될 수 있다. 상기 구멍들 각각의 형태는 예를 들어 백색광인 입사광의 파장이하(sub-wavelength)의 직경 크기를 가지는 원형, 타원형, 사각형, 또는 삼각형일 수 있다. 예를 들어, 상기 구멍(hole)들 각각은 50(nm)이상이고 1(μm)이하의 크기(직경)를 가지며, 상기 구멍(hole)들 사이의 간격(패턴 주기, 또는 피치(pitch))은 50(nm)이상이고 1(μm)이하일 수 있다. Next, when the metal film 310 is etched using a nano-hole array of the photosensitive layer 315 (by injecting an etchant through the nano-hole array of the photosensitive layer 315), the metal film 310 A nano-patterned metal layer is formed. Thereafter, plasma etching is performed using oxygen plasma from the metal film 310 on which the nano-hole array is formed and the photosensitive layer 315 having the nano-hole array is subjected to a PR striping process using a stripping solvent or may be stripped and removed by a photoresist stripping process. The nanohole array may be configured such that holes each having a nano-size (e.g., sub-wavelength size of incident light (e.g., red light)) are arranged in a first direction (Arranged in a horizontal direction) and a second direction (for example, a longitudinal direction). When small holes of wavelengths or less are periodically arranged in the metal film 310, the transmittance of light to the excitation of the surface plasmon can be greatly amplified. The shape of each of the holes may be circular, elliptical, rectangular, or triangular with a diameter of sub-wavelength diameter of incident light, for example white light. For example, each of the holes has a size (diameter) of 50 (nm) or more and 1 (μm) or less, and the interval (pattern period, or pitch) May be 50 (nm) or more and 1 (占 퐉) or less.

다음, 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(310) 위에, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(320)이 형성(또는 증착)(deposition)되면, 도 3의 좌측 하단에 도시된 바와 같이 금속막(310)의 나노 홀 어레이에 의해 특정 파장대역(표면 플라즈몬 공명 파장 대역)의 빛을 선택적으로 투과할 수 있고 광결정 구조(305)에 의해 투과 파장의 색 순도가 향상될 수 있는 본 발명의 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하는 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터가 제조(형성)될 수 있다. 광결정 구조(305)의 차단 파장 대역과 금속막(310)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다. 제2 유전체층(320)의 유전물질이 금속 박막(310)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 제2 유전체층(320)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제2 유전체층(320)은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다.Next, when a second dielectric layer 320 including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer is formed (deposited) on the metal film 310 on which the nanohole array is formed, (Surface plasmon resonance wavelength band) can be selectively transmitted by the nanohole array of the metal film 310 as shown in the lower left corner, and the color purity of the transmitted wavelength can be selectively controlled by the photonic crystal structure 305 A surface plasmonic color filter combined with a photonic crystal structure utilizing the surface plasmon resonance phenomenon of the present invention which can be improved can be manufactured (formed). The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 305 and the transmission wavelength band of the nanohole array of the metal film 310 may be different from each other. The dielectric material of the second dielectric layer 320 may fill the inside of the holes of the metal thin film 310. The thickness of the second dielectric layer 320 may be, for example, 10 (nm) or more and 1000 (nm) or less. The second dielectric layer 320 may include a dielectric material such as LiF or SiO 2 or a conductive oxide such as Al 2 O 3 , MgO, ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) Transparent conductive oxide).

전술한 바와 같이, 본 발명은, 두 개 이상의 빛들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지고 반복되는 나노 크기의 홀 패턴을 형성할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여, 광결정 구조(305)와, 나노 크기의 홀 어레이(hole array)가 형성된 금속막(310)을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조(형성)하는 방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by using a laser interference lithography capable of forming a nano-sized hole pattern repeated with a certain period using an interference fringe of two or more lights, the photonic crystal structure 305, A method of manufacturing (forming) a surface plasmonic color filter including a metal film 310 having a hole array of a predetermined size can be provided.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 도 4는 도 1을 참조하여 설명된, 광밴드갭과 표면 플라즈몬 효과가 결합된 플라즈모닉 컬러 필터를 구현하는 전체 공정 과정을 도시한다.4 is a view for explaining a method of manufacturing a surface plasmonic color filter combined with a photonic crystal structure using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the entire process of implementing a plasmonic color filter combined with a photonic bandgap and a surface plasmon effect described with reference to FIG.

도 4를 참조하면, 유리 기판(400) 위에 광결정 구조(405)가 형성된다. 그 후, 광결정 구조(405) 위에 제1 유전체층(미도시)이 형성된다. 그 후, 상기 제1 유전체층 위에 감광층(감광막, PR layer)(410)이 형성(도포)된다. 감광층(410)은 네거티브(negative) 감광층 또는 파지티브(positive) 감광층일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 유리 기판(400) 대신 플라스틱 기판이 사용될 수도 있다. 플라스틱 기판은, PET, ITO, 또는 PEN을 포함하는 투명 플렉시블 기판일 수 있다.Referring to FIG. 4, a photonic crystal structure 405 is formed on a glass substrate 400. Thereafter, a first dielectric layer (not shown) is formed on the photonic crystal structure 405. Thereafter, a photosensitive layer (photosensitive layer) 410 is formed (applied) on the first dielectric layer. The photosensitive layer 410 may be a negative photosensitive layer or a positive photosensitive layer. In another embodiment of the present invention, a plastic substrate may be used instead of the glass substrate 400. The plastic substrate may be a transparent flexible substrate including PET, ITO, or PEN.

광결정 구조(405)는 예를 들어 1차원 광결정구조일 수 있고, 상기 1차원 광결정 구조는 유전 상수가 다른 두 개의 유전물질들을 교대로(교번으로) 복수번(예를 들어 2번) 반복하여 도포하는 것에 의해 형성 가능하다. 1차원 광결정 구조는, 마스킹이나 특별한 패터닝 기술 없이, 원자층 증착법(ALD), 화학기상증착법(CVD), 스퍼터(sputter) 법, 스핀 코팅법(spin coating method), 또는 전자빔 증착법(e-beam evaporation)과 같은 증착기(evaporator) 법 등을 이용하여 간단히 형성시킬 수 있다. 광밴드갭을 만들기 위해, 광결정 구조(405)는 2차원 광결정 구조 또는 3차원의 광결정형 구조로 제작될 수도 있으며, 2차원 광결정 구조 또는 3차원 광결정형 구조를 형성하기 위해 후술하는 레이저 간섭 리소그래피가 이용될 수 있다.The photonic crystal structure 405 may be, for example, a one-dimensional photonic crystal structure, and the one-dimensional photonic crystal structure may be formed by repeating (alternatingly) a plurality of times (for example, two times) two dielectric materials having different dielectric constants . ≪ / RTI > The one-dimensional photonic crystal structure can be formed by atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, spin coating, or e-beam evaporation without masking or special patterning techniques. ) Can be easily formed by using an evaporator method or the like. The photonic crystal structure 405 may be fabricated with a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure to form a photonic bandgap. In order to form a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure, a laser interference lithography Can be used.

상기 제1 유전체층의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제1 유전체층은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다.The thickness of the first dielectric layer may be, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less. The first dielectric layer includes a general dielectric material (dielectric material) such as LiF or SiO 2 , or a conductive oxide such as Al 2 O 3 , MgO, ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) ). ≪ / RTI >

다음, 감광층(410)에 나노 크기의 주기적인 닷 어레이 패턴(dot array pattern)(나노 닷 어레이 패턴(nano dot array pattern))을 형성하기 위하여, 감광층(410)에 레이저 간섭 리소그래피에 사용되는 레이저들의 간섭무늬를 감광층(410) 위에 노광(exposure)한다. 상기 레이저 간섭 리소그래피는 적어도 두 개의 빛(레이저)들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 나노 패턴을 감광층(410)에 형성할 수 있고, 도 3에 대한 설명에서 언급된 레이저 간섭 리소그래피의 방법이 적용될 수 있다. 그 후, 레이저 간섭무늬에 노출된 부분 또는 노출되지 않은 부분에 대해 감광물질 현상액(PR development)을 이용하는 현상과정이 적용되어 나노 닷 어레이를 가지는 감광층(410)이 형성될 수 있다. 즉, 감광층(410)에 레이저 간섭무늬를 조사하여 감광층(410)을 나노 크기의 주기적인 닷 어레이(주기성을 가지는 나노 닷 어레이)로 형성할 수 있다. 상기 나노 닷 어레이를 이용할 경우 금속 식각 공정이 본 발명의 제조 방법에서 생략되어 도 3의 제조방법과 비교할 때 공정이 더 간소화되며 공정비용을 더 감소시킬 수 있다. 상기 나노 닷 어레이는 나노 크기(예를 들어 입사광(예를 들어 적색의 빛)의 파장이하(sub-wavelength)의 크기)를 각각 가지는 예를 들어 원통들이 2차원 평면인 제1 유전체층 상에 제1 방향(예를 들어, 가로 방향) 및 제2 방향(예를 들어, 세로 방향)으로 주기적으로 배열되는 구조를 의미할 수 있다. 본 발명은 전술한 레이저 간섭 리소그래피를 응용하여 공정 절차를 간소화하고 공정비용을 절감하면서도 기존 컬러 필터 대비 투과효율 특성 및 색 순도 특성이 향상된 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조할 수 있다.The photosensitive layer 410 is then used for laser interference lithography to form a nano-sized periodic dot array pattern (nano dot array pattern) on the photosensitive layer 410 The interference fringes of the lasers are exposed on the photosensitive layer 410. The laser interference lithography can form a nano pattern having a predetermined period on the photosensitive layer 410 using the interference fringes of at least two lights (lasers), and the laser interference lithography method described in the description of FIG. 3 Can be applied. Thereafter, a developing process using a photosensitive material developing solution (PR development) is applied to a portion exposed to the laser interference fringe or a portion not exposed to the laser interference fringe, so that a photosensitive layer 410 having a nano dot array can be formed. That is, the photosensitive layer 410 can be formed into a nano-sized periodic dot array (a periodic nano dot array) by irradiating the photosensitive layer 410 with laser interference fringes. In the case of using the nano dot array, the metal etching process is omitted in the manufacturing method of the present invention, so that the manufacturing process can be simplified and the process cost can be further reduced compared with the manufacturing method of FIG. The nanodata array may be fabricated on a first dielectric layer having nano-sized (e.g., sub-wavelength) wavelengths of incident light (e.g., red light) May be a structure that is periodically arranged in a first direction (e.g., a lateral direction) and a second direction (e.g., a longitudinal direction). The present invention can manufacture a surface plasmonic color filter having improved transmission efficiency characteristics and color purity characteristics compared to conventional color filters while simplifying a process procedure and reducing a process cost by applying the laser interference lithography described above.

다음, 상기 제1 유전체층(또는 상기 제1 유전체층 위)과, 나노 닷 어레이의 감광층(410) 위에 금속막(415)이 형성(또는 증착)(deposition)된다. 금속막(415)은 전자빔 증착법(e-beam evaporation) 또는 열 증착법(thermal evaporation)에 의해 형성될 수 있다.Next, a metal film 415 is formed (or deposited) on the first dielectric layer (or the first dielectric layer) and the nano dot array photosensitive layer 410. The metal film 415 may be formed by an e-beam evaporation method or a thermal evaporation method.

다음, 나노 닷 어레이의 감광층(410)과, 나노 닷 어레이의 감광층(410) 위에 형성된 금속막(415)을 리프트-오프(lift-off) 방식(포토레지스트(PR)를 녹이는 용제(solvent)를 사용하는 PR-lift off 공정)으로 제거하여 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(nano-patterned metal layer)(415)이 형성된다. 금속막(415)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속막(415)은 예를 들어 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 나노 홀 어레이에 포함되는 구멍들 각각의 형태는 예를 들어 백색광인 입사광의 파장이하(sub-wavelength)의 직경 크기를 가지는 원형, 타원형, 사각형, 또는 삼각형일 수 있다. 파장이하의 작은 홀(hole)이 금속막(415)에 주기적으로 배열되면 표면 플라즈몬의 여기로 광의 투과도가 크게 증폭될 수 있다. 예를 들어, 상기 구멍(hole)들 각각은 50(nm)이상이고 1(μm)이하의 크기(직경)를 가지며, 상기 구멍(hole)들 사이의 간격(주기 또는 피치(pitch))은 50(nm)이상이고 1(μm)이하일 수 있다. PR-lift off 공정에서 나노 닷 어레이의 감광층(410)과, 나노 닷 어레이의 감광층(410) 위에 형성된 금속막(415)을 제거하기 위해 현상액(예를 들어 SU-8 포토레지스트 solvent)이 사용될 수 있다.Next, the metal layer 415 formed on the nano dot array photosensitive layer 410 and the nano dot array photosensitive layer 410 is removed by a lift-off method (a solvent for dissolving the photoresist PR) A nano-patterned metal layer 415 having a nano-hole array corresponding to the nano dot array is formed. The metal film 415 may include, for example, aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The metal film 415 may have a thickness of, for example, 10 (nm) to 400 (nm). The shape of each of the holes included in the nanohole array may be circular, elliptical, rectangular, or triangular having a sub-wavelength diameter of incident light, for example, white light. When a small hole having a wavelength or less is periodically arranged in the metal film 415, the transmittance of light to the excitation of the surface plasmon can be greatly amplified. For example, each of the holes has a size (diameter) of 50 (nm) or more and 1 (μm) or less, and the interval (period or pitch) between the holes is 50 (nm) or more and 1 (μm) or less. A developer (for example, SU-8 photoresist solvent) is removed in order to remove the nano dot array photosensitive layer 410 and the metal layer 415 formed on the nano dot array photosensitive layer 410 in the PR-lift off process Can be used.

다음, 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(415) 위에, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(420)이 형성(deposition)되면, 도 4의 좌측 하단에 도시된 바와 같이 금속막(415)의 나노 홀 어레이에 의해 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과할 수 있고 광결정 구조(405)에 의해 투과 파장의 색 순도가 향상될 수 있는 본 발명의 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터가 제조(형성)될 수 있다. 광결정 구조(405)의 차단 파장 대역과 금속막(415)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다. 제2 유전체층(420)의 유전물질이 금속 박막(415)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 제2 유전체층(420)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제2 유전체층(420)은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체(유전물질)를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물(투명 전도성 산화물)인 유전체를 포함할 수 있다.Next, when a second dielectric layer 420 including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer is formed on the metal film 415 on which the nanohole array is formed, As shown in the drawing, the surface plasmon resonance phenomenon of the present invention, which can selectively transmit light of a specific wavelength by the nanohole array of the metal film 415 and can improve the color purity of the transmission wavelength by the photonic crystal structure 405 A surface plasmonic color filter can be fabricated (formed) using the color filter. The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 405 and the transmission wavelength band of the nanohole array of the metal film 415 may be different from each other. The dielectric material of the second dielectric layer 420 may fill the inside of the holes of the metal thin film 415. The thickness of the second dielectric layer 420 may be, for example, 10 (nm) or more and 1000 (nm) or less. A second dielectric layer 420, for example, normal dielectric comprises a (dielectric material), or Al 2 O 3, MgO, conductive oxides such as ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) such as LiF, or SiO 2 ( Transparent conductive oxide).

전술한 바와 같이, 본 발명은, 두 개 이상의 빛들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 패턴을 형성할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여, 광결정 구조(405)와, 나노 크기의 홀 어레이(hole array)가 형성된 금속막(415)을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, a photonic crystal structure 405 and a nano-sized hole array (hole) 405 are formed by using laser interference lithography capable of forming a pattern having a constant period using an interference fringe of two or more lights. and a metal film 415 on which a plurality of arrays are formed.

본 발명의 컬러 필터 구조에서 투과 대역을 결정하는 요소는 표면 플라즈몬 공명 파장 대역이다. 표면 플라즈몬의 공명 파장 대역을 결정짓는 요소는, 금속(금속막)의 유전 상수, 유전 물질(유전체층)의 유전상수, 금속막의 두께, 주기성(홀 패턴의 주기), 또는 홀의 크기일 수 있다. 따라서 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 투과 대역을 결정하는 요소는 금속막과 유전체층 사이의 경계면의 상태뿐이므로, 광결정 구조의 위치는 자유롭게 배치될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예는 기판/일반 플라즈모닉 컬러 필터/광결정구조, 또는 광결정구조/기판/일반 플라즈모닉 컬러 필터의 순서로 배치하여 구성될 수도 있다. 따라서 도 1의 컬러 필터 구조는 도 5와 도 6과 같이 구조가 변형될 수 있으며, 컬러 필터 구조에 포함된 구성요소들의 배치 순서에 따라 도 3 및 도 4에서 도시한 공정 과정의 순서가 바뀔 수 있다.The element that determines the transmission band in the color filter structure of the present invention is a surface plasmon resonance wavelength band. The factor determining the resonance wavelength band of the surface plasmon may be the dielectric constant of the metal (metal film), the dielectric constant of the dielectric material (dielectric layer), the thickness of the metal film, the periodicity (period of the hole pattern), or the size of the hole. Therefore, since the element determining the transmission band of the surface plasmonic color filter is only the state of the interface between the metal film and the dielectric layer, the position of the photonic crystal structure can be freely arranged. That is, another embodiment of the present invention may be arranged in the order of substrate / general plasmonic color filter / photonic crystal structure, or photonic crystal structure / substrate / general plasmonic color filter. Therefore, the color filter structure of FIG. 1 can be modified as shown in FIGS. 5 and 6, and the order of the process steps shown in FIGS. 3 and 4 may be changed according to the arrangement order of the components included in the color filter structure. have.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)를 설명하는 도면(종단면도)이다.5 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 500 coupled with a photonic crystal structure according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(또는 광결정형 구조를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터)(500)는, 기판(505), 제1 유전체층(510), 금속막(515), 제2 유전체층(520), 및 광결정 구조(525)를 포함한다. 기판(505) 위에 제1 유전체층(510), 금속막(515), 제2 유전체층(520), 및 광결정 구조(525)가 순서대로 적층되어 형성될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)는, 예를 들어, 액정표시장치(LCD)의 TFT 어레이 기판에 포함된 하나의 화소(pixel)(또는 서브-화소(subpixel))에 대응하는 필터일 수 있다.5, a surface plasmonic color filter (or a surface plasmonic color filter including a photonic crystal structure) to which a photonic crystal structure is coupled includes a substrate 505, a first dielectric layer 510, a metal film 515, a second dielectric layer 520, and a photonic crystal structure 525. A first dielectric layer 510, a metal film 515, a second dielectric layer 520, and a photonic crystal structure 525 may be stacked in this order on a substrate 505. The surface plasmonic color filter 500 may be, for example, a filter corresponding to one pixel (or sub-pixel) included in a TFT array substrate of a liquid crystal display (LCD).

기판(505), 제1 유전체층(510), 금속막(515), 제2 유전체층(520), 및 광결정 구조(525)의 배치 관계(형성 순서)를 제외하고는 기판(505), 제1 유전체층(510), 금속막(515), 제2 유전체층(520), 및 광결정 구조(525)의 구성(구성 물질을 포함하는 구성) 및 작용(기능) 등에 대한 설명은 도 1의 기판(105), 제1 유전체층(115), 금속막(120), 제2 유전체층(125), 및 광결정 구조(110)의 구성 및 작용 등에 대한 설명과 유사하므로, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 구성 요소인 기판(505) 등의 구성 및 작용 등에 대한 설명은 도 1에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)의 기판(105) 등의 구성 및 작용 등에 대한 설명이 참조될 수 있다.Except for the arrangement relationship (formation order) of the substrate 505, the first dielectric layer 510, the metal film 515, the second dielectric layer 520, and the photonic crystal structure 525, the substrate 505, The description of the constitution (composition including the constituent materials) and the function (function) of the photodetector 510, the metal film 515, the second dielectric layer 520 and the photonic crystal structure 525 are the same as those of the substrate 105, Since the structure and operation of the first dielectric layer 115, the metal film 120, the second dielectric layer 125 and the photonic crystal structure 110 are similar to those of the first and second dielectric layers 115 and 125, And the like of the surface plasmonic color filter 100 shown in FIG. 1 can be referred to for the description of the structure, operation, and the like of the substrate 105 and the like of the surface plasmonic color filter 100 shown in FIG.

광결정 구조(525)의 평탄도를 높이기 위해서, 제2 유전체층(520)의 평탄한 특성을 높이는 것이 필요할 수 있다. 따라서 제2 유전체층(520)의 평탄한 특성을 증가시키기 위해, 제2 유전체층(520)은 충분한 두께로 쌓아주는 것이 바람직할 수 있다.In order to increase the flatness of the photonic crystal structure 525, it may be necessary to increase the flat characteristics of the second dielectric layer 520. Thus, to increase the flatness of the second dielectric layer 520, it may be desirable to stack the second dielectric layer 520 to a sufficient thickness.

표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 실시예가 도 5 및 도 3을 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 실시예는 도 3의 제조 방법의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 실시예는, 기판(505) 위에 제1 유전체층(510)을 형성하는 단계와, 제1 유전체층(510) 위에 금속막(515)을 형성하는 단계와, 금속막(515) 위에 도 3의 감광층(315)과 유사한 감광층을 형성하는 단계와, 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하고 상기 조사에 의해 상기 감광층에 생성된 나노 홀 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계와, 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 금속막(515)을 식각(etching)하여 금속막(515)에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계와, 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(515)으로부터 제거하고 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(515) 위에 제1 유전체층(510)에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(520)을 형성하는 단계와, 제2 유전체층(520) 위에 광결정 구조(525)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광결정 구조(525)의 차단 파장 대역과 금속막(515)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.An embodiment of a method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 can be described with reference to Figs. 5 and 3 as follows. An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 may be combined with the embodiment of the manufacturing method of Fig. That is, an embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 includes the steps of forming a first dielectric layer 510 on a substrate 505 and a step of forming a metal film 515 on the first dielectric layer 510 Forming a photosensitive layer similar to the photosensitive layer 315 of FIG. 3 on the metal film 515; irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram and irradiating the nanohole array Forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by developing the pattern through a developing process and etching the metal film 515 using the nanohole array of the photosensitive layer etching the metal film 515 to form a nano-hole array on the metal film 515; removing the nano-hole array photosensitive layer from the metal film 515 on which the nano-hole array is formed; And the first dielectric layer 510 Over and forming a second dielectric layer 520 comprising the same dielectric material as the dielectric material, the second dielectric layer 520 may include the step of forming a photonic crystal structure (525). The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 525 and the transmitting wavelength band of the nanohole array of the metal film 515 may be different from each other.

표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 다른 실시예가 도 5 및 도 4를 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 실시예는 도 4의 제조 방법의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(500)의 제조 방법의 다른 실시예는, 기판(505) 위에 제1 유전체층(510)을 형성하는 단계와, 제1 유전체층(510) 위에 도 4의 감광층(410)과 유사한 감광층을 형성하는 단계와, 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하고 상기 조사에 의해 상기 감광층에 생성된 나노 닷 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 상기 감광층을, 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계와, 제1 유전체층(510)(제1 유전체층(510) 위)과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막(515)을 형성하는 단계와, 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막(515)을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막(515)을 형성하는 단계와, 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(515) 위에 제1 유전체층(510)에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(520)을 형성하는 단계와, 제2 유전체층(520) 위에 광결정 구조(525)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광결정 구조(525)의 차단 파장 대역과 금속막(515)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.Another embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 can be described with reference to FIGS. 5 and 4 as follows. An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 may be combined with the embodiment of the manufacturing method of Fig. That is, another embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 500 includes forming a first dielectric layer 510 on the substrate 505, Forming a nano dot array pattern on the photosensitive layer by irradiating a laser interference pattern on the photosensitive layer and developing the nano dot array pattern through a developing process to form the photosensitive layer, A first dielectric layer 510 (on the first dielectric layer 510), and a metal layer 515 formed on the photosensitive layer of the nano dot array Removing a metal layer 515 formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the metal layer 515 having a nano hole array corresponding to the nano dot array, ), Forming a nano hole array Forming a second dielectric layer 520 on the formed metal film 515 including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer 510 and forming a photonic crystal structure 525 on the second dielectric layer 520 To form a second layer. The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 525 and the transmitting wavelength band of the nanohole array of the metal film 515 may be different from each other.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)를 설명하는 도면(종단면도)이다.6 is a view (vertical cross-sectional view) illustrating a surface plasmonic color filter 600 coupled with a photonic crystal structure according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 광결정 구조가 결합된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(또는 광결정형 구조를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터)(600)는, 광결정 구조(605), 기판(610), 제1 유전체층(615), 금속막(620), 및 제2 유전체층(625)을 포함한다. 광결정 구조(605) 위에 기판(610), 제1 유전체층(615), 금속막(620), 및 제2 유전체층(625)이 순서대로 적층되어 형성될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)는, 예를 들어, 액정표시장치(LCD)의 TFT 어레이 기판에 포함된 하나의 화소(pixel)(또는 서브-화소(subpixel))에 대응하는 필터일 수 있다.6, a surface plasmonic color filter (or a surface plasmonic color filter including a photonic crystal structure) coupled with a photonic crystal structure includes a photonic crystal structure 605, a substrate 610, a first dielectric layer 615, a metal film 620, and a second dielectric layer 625. The substrate 610, the first dielectric layer 615, the metal film 620, and the second dielectric layer 625 may be stacked in this order on the photonic crystal structure 605. The surface plasmonic color filter 600 may be, for example, a filter corresponding to one pixel (or sub-pixel) included in a TFT array substrate of a liquid crystal display (LCD).

광결정 구조(605), 기판(610), 제1 유전체층(615), 금속막(620), 및 제2 유전체층(625)의 배치 관계(형성 순서)를 제외하고는 광결정 구조(605), 기판(610), 제1 유전체층(615), 금속막(620), 및 제2 유전체층(625)의 구성(구성 물질을 포함하는 구성) 및 작용(기능) 등에 대한 설명은 도 1의 광결정 구조(110), 기판(105), 제1 유전체층(115), 금속막(120), 및 제2 유전체층(125)의 구성 및 작용 등에 대한 설명과 유사하므로, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 구성 요소인 광결정 구조(605) 등의 구성 및 작용 등에 대한 설명은 도 1에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러 필터(100)의 광결정 구조(110) 등의 구성 및 작용 등에 대한 설명이 참조될 수 있다.Except for the arrangement relationship (formation order) of the photonic crystal structure 605, the substrate 610, the first dielectric layer 615, the metal film 620, and the second dielectric layer 625, the photonic crystal structure 605, The description of the constitution (including the constituent materials) and the function (function) of the first dielectric layer 610, the first dielectric layer 615, the metal film 620 and the second dielectric layer 625 is the same as that of the photonic crystal structure 110 of FIG. And the like of the substrate 105, the first dielectric layer 115, the metal film 120, and the second dielectric layer 125, it is possible to use a photonic crystal, which is a component of the surface plasmonic color filter 600, Structure 605 and the like can be referred to for a description of the structure and operation of the photonic crystal structure 110, etc. of the surface plasmonic color filter 100 shown in Fig.

표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 실시예가 도 6 및 도 3을 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 실시예는 도 3의 제조 방법의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 실시예는, 기판(605) 아래에 광결정 구조를 형성하는 단계와, 기판(610) 위에 제1 유전체층(615)을 형성하는 단계와, 제1 유전체층(615) 위에 금속막(620)을 형성하는 단계와, 금속막(620) 위에 도 3의 감광층(315)과 유사한 감광층을 형성하는 단계와, 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하고 상기 조사에 의해 상기 감광층에 생성된 나노 홀 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계와, 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 금속막(620)을 식각(etching)하여 금속막(620)에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계와, 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(620)으로부터 제거하고 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(620) 위에 제1 유전체층(615)에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(625)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광결정 구조(605)의 차단 파장 대역과 금속막(620)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.An embodiment of a method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 can be described with reference to FIGS. 6 and 3 as follows. An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 may be combined with the embodiment of the manufacturing method of Fig. That is, the embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 includes the steps of forming a photonic crystal structure under the substrate 605, forming a first dielectric layer 615 on the substrate 610, Forming a metal film 620 on the first dielectric layer 615 and a photosensitive layer similar to the photosensitive layer 315 of FIG. 3 on the metal film 620; Forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by developing the nanohole array pattern formed on the photosensitive layer through a development process by the irradiation, Etching a metal film 620 using a nanohole array to form a nanohole array on the metal film 620 and forming a photosensitive layer having the nanohole array on the metal film 620 ) And the nano-hole array was removed And forming a second dielectric layer 625 on the formed metal film 620 that includes the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer 615. [ The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 605 and the transmission wavelength band of the nanohole array of the metal film 620 may be different from each other.

표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 다른 실시예가 도 6 및 도 4를 참조하여 다음과 같이 설명될 수 있다. 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 실시예는 도 4의 제조 방법의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 표면 플라즈모닉 컬러 필터(600)의 제조 방법의 다른 실시예는, 기판(610) 아래에 광결정 구조(605)를 형성하는 단계와, 기판(610) 위에 제1 유전체층(615)을 형성하는 단계와, 제1 유전체층(615) 위에 도 4의 감광층(410)과 유사한 감광층을 형성하는 단계와, 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하고 상기 조사에 의해 상기 감광층에 생성된 나노 닷 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 상기 감광층을, 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계와, 제1 유전체층(615)(제1 유전체층(615) 위)과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막(620)을 형성하는 단계와, 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막(620)을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막(620)을 형성하는 단계와, 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(620) 위에 제1 유전체층(615)에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층(625)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 광결정 구조(605)의 차단 파장 대역과 금속막(620)의 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다를 수 있다.Another embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 can be described with reference to FIGS. 6 and 4 as follows. An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 may be combined with the embodiment of the manufacturing method of Fig. That is, another embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter 600 includes forming a photonic crystal structure 605 below the substrate 610 and forming a first dielectric layer 615 on the substrate 610 Forming a photosensitive layer similar to the photosensitive layer 410 of FIG. 4 on the first dielectric layer 615; irradiating the photosensitive layer with laser interference fringes and irradiating the photosensitive layer with a laser beam, Developing the array pattern through a developing process to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array; forming a first dielectric layer 615 (on the first dielectric layer 615) , Forming a metal film (620) on the photosensitive layer of the nano dot array, removing the metal layer (620) formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array, A nano hole array corresponding to the < RTI ID = 0.0 > Forming a second dielectric layer 625 including a dielectric material identical to the dielectric material included in the first dielectric layer 615 on the metal film 620 on which the nanohole array is formed; Step < / RTI > The blocking wavelength band of the photonic crystal structure 605 and the transmission wavelength band of the nanohole array of the metal film 620 may be different from each other.

이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. It is therefore to be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110: 광결정 구조
115: 제1 유전체층
120: 금속막
125: 제2 유전체층
305: 광결정 구조
310: 금속막
315: 감광층
320: 제2 유전체층
405: 광결정 구조
410: 감광층
415: 금속막
420: 제2 유전체층
510: 제1 유전체층
515: 금속막
520: 제2 유전체층
525: 광결정 구조
605: 광결정 구조
615: 제1 유전체층
620: 금속막
625: 제2 유전체층
110: photonic crystal structure
115: first dielectric layer
120: metal film
125: second dielectric layer
305: Photonic crystal structure
310: metal film
315: Photosensitive layer
320: second dielectric layer
405: photonic crystal structure
410: Photosensitive layer
415: metal film
420: second dielectric layer
510: first dielectric layer
515: metal film
520: second dielectric layer
525: photonic crystal structure
605: photonic crystal structure
615: first dielectric layer
620: metal film
625: second dielectric layer

Claims (9)

표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 광결정 구조를 형성하는 단계;
(b) 상기 광결정 구조 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(c) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(d) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(e) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계;
(f) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및
(g) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photonic crystal structure on a substrate;
(b) forming a first dielectric layer on the photonic crystal structure;
(c) forming a metal film on the first dielectric layer;
(d) forming a photosensitive layer on the metal film;
(e) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference pattern;
(f) etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; And
(g) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a second layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second layer including the same dielectric material as the dielectric material contained in the first dielectric layer, And forming a dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 광결정 구조는 1차원 광결정 구조이고, 상기 1차원 광결정 구조는 원자층 증착법(ALD), 화학기상증착법(CVD), 스퍼터(sputter) 법, 스핀 코팅법(spin coating method), 또는 증착기(evaporator) 법을 통해 유전상수가 상이한 두 개의 유전물질들을 교대로 복수번 반복하는 것에 의해 형성되는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The photonic crystal structure in the step (a) is a one-dimensional photonic crystal structure, and the one-dimensional photonic crystal structure is formed by atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering, spin coating, Wherein the dielectric material is formed by alternately repeating a plurality of times the two dielectric materials having different dielectric constants through an evaporator method or an evaporator method.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 광결정 구조는 2차원 광결정 구조 또는 3차원 광결정 구조이고, 상기 2차원 광결정 구조 또는 상기 3차원 광결정 구조는 레이저 간섭 리소그래피에 의해 형성되는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the photonic crystal structure of step (a) is a two-dimensional photonic crystal structure or a three-dimensional photonic crystal structure, and the two-dimensional photonic crystal structure or the three-dimensional photonic crystal structure is formed by laser interference lithography.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 광결정 구조를 형성하는 단계;
(b) 상기 광결정 구조 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(c) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계;
(e) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(f) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및
(g) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photonic crystal structure on a substrate;
(b) forming a first dielectric layer on the photonic crystal structure;
(c) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer;
(d) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array;
(e) forming a first dielectric layer and a metal layer on the photosensitive layer of the nano dot array;
(f) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed; And
(g) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
제4항에 있어서,
상기 (e) 단계의 금속막은 전자빔 증착법(e-beam evaporation) 또는 열 증착법(thermal evaporation)에 의해 형성되는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the metal film of the step (e) is formed by an electron beam evaporation method or a thermal evaporation method.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(b) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(c) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계;
(e) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계;
(f) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계; 및
(g) 상기 제2 유전체층 위에 광결정 구조를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a first dielectric layer on a substrate;
(b) forming a metal film on the first dielectric layer;
(c) forming a photosensitive layer on the metal film;
(d) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference fringe;
(e) etching the metal film using a nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film;
(f) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a second layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second layer including the same dielectric material as the dielectric material contained in the first dielectric layer, Forming a dielectric layer; And
(g) forming a photonic crystal structure on the second dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(b) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계;
(c) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계;
(d) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(e) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계;
(f) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계; 및
(g) 상기 제2 유전체층 위에 광결정 구조를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a first dielectric layer on a substrate;
(b) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer;
(c) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array;
(d) forming a metal film on the first dielectric layer and the photosensitive layer of the nano dot array;
(e) removing a metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed;
(f) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer; And
(g) forming a photonic crystal structure on the second dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 아래에 광결정 구조를 형성하는 단계;
(b) 상기 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(c) 상기 제1 유전체층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(d) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(e) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계;
(f) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및
(g) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photonic crystal structure under the substrate;
(b) forming a first dielectric layer on the substrate;
(c) forming a metal film on the first dielectric layer;
(d) forming a photosensitive layer on the metal film;
(e) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference pattern;
(f) etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; And
(g) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a second layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second layer including the same dielectric material as the dielectric material contained in the first dielectric layer, And forming a dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 아래에 광결정 구조를 형성하는 단계;
(b) 상기 기판 위에 제1 유전체층을 형성하는 단계;
(c) 상기 제1 유전체층 위에 감광층을 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계;
(e) 상기 제1 유전체층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(f) 상기 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 나노 닷 어레이에 대응하는 나노 홀 어레이(nano hole array)가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및
(g) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 동일한 유전물질을 포함하는 제2 유전체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 광결정 구조의 차단 파장 대역과 상기 나노 홀 어레이의 투과 파장 대역은 서로 다르며,
상기 광 결정 구조는 광밴드갭(Photonic Band Gap)을 포함하는 것에 의해 상기 광밴드갭에 대응하는 파장의 빛의 통과를 차단하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photonic crystal structure under the substrate;
(b) forming a first dielectric layer on the substrate;
(c) forming a photosensitive layer on the first dielectric layer;
(d) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array;
(e) forming a first dielectric layer and a metal layer on the photosensitive layer of the nano dot array;
(f) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the nano dot array and the photosensitive layer of the nano dot array to form a metal film on which a nano hole array corresponding to the nano dot array is formed; And
(g) forming a second dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed, the second dielectric layer including the same dielectric material as the dielectric material included in the first dielectric layer,
The blocking wavelength band of the photonic crystal structure and the transmission wavelength band of the nanohole array are different from each other,
Wherein the photonic crystal structure includes a photonic band gap to block the passage of light of a wavelength corresponding to the photonic band gap.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101499122B1 (en) * 2014-03-24 2015-03-06 고려대학교 산학협력단 Fabrication of nanopixel organic light emitting diode array using laser interference lithography
TWI649259B (en) * 2016-12-05 2019-02-01 中央研究院 Broadband super-optical device
US11519857B2 (en) * 2017-09-21 2022-12-06 Board Of Regents, The University Of Texas System Nanostructured plasmonic materials and methods of making and use thereof
CN113281929B (en) * 2021-03-04 2022-07-12 桂林电子科技大学 Electrotunable liquid crystal gap plasma structure color filter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007334318A (en) * 2006-05-15 2007-12-27 Sony Corp Optical filter and color separation prism
KR20110070569A (en) * 2009-12-18 2011-06-24 엘지디스플레이 주식회사 Method of fabricating color filter using surface plasmon and method of fabricating liquid crystal display device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007334318A (en) * 2006-05-15 2007-12-27 Sony Corp Optical filter and color separation prism
KR20110070569A (en) * 2009-12-18 2011-06-24 엘지디스플레이 주식회사 Method of fabricating color filter using surface plasmon and method of fabricating liquid crystal display device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108897087A (en) * 2018-06-13 2018-11-27 电子科技大学中山学院 Nano structure capable of improving asymmetric transmission and preparation method thereof
CN108897087B (en) * 2018-06-13 2019-08-23 电子科技大学中山学院 Nano structure capable of improving asymmetric transmission and preparation method thereof

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