KR102086257B1 - 색변환 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 색변환 소자에 관한 것으로, 투명기판과, 상기 투명기판의 상부에 구비되는 투명절연층 및 투명반도체층과, 상기 투명반도체층에 전기장을 인가하는 투명전도층을 포함하며, 상기 투명절연층이 상기 투명반도체층의 사이에 선택적으로 배치되는 구조가 반복하여 적층되며, 상기 인가되는 전기장을 이용하여 상기 투명반도체층의 굴절율을 변화시켜 상기 투명절연층 및 투명반도체층의 굴절율 차이를 발생시킴으로써, 투명반도체층들의 전자농도를 전기적으로 제어하여 투명절연층과 투명반도체층의 굴절율 차이를 통해 반사 또는 투과되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있다.

Description

색변환 소자{COLOR CHANGING DEVICE}
본 발명은 기판 상에 투명절연층과 투명반도체층을 수회 반복 적층하고, 투명반도체층들에 전기장을 각각 인가함으로써, 투명반도체층들의 전자농도를 전기적으로 제어하여 투명절연층과 투명반도체층의 굴절율 차이를 통해 반사 또는 투과되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있는 색변환 소자에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 매우 얇은 투명한 박막에 백색광이 입사할 경우 경계면인 박막의 전면 및 후면에서 각각 투과와 반사가 일어나는데, 이 때 박막 물질의 굴절율과 박막의 두께에 따라 특정 파장의 빛이 상쇄 또는 보강 간섭할 수 있다.
상술한 바와 같이 박막의 간섭현상으로 나타난 색상(빛깔)은 그 박막의 두께와 물질의 굴절율에 따라 결정되는데, 박막의 두께나 물질의 굴절율이 변화할 경우 반사되는 색상이 변화하게 된다.
예를 들면, 얇은 기름막과 같이 얇은 박막이 있는 물체는 전체적으로 특정 색상을 나타낼 수 있고, 무반사 코팅된 안경렌즈에서 각도에 따라 다양한 색상이 보이는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같은 원리를 이용하여 다양한 굴절율을 갖는 물질들을 이용한 다양한 두께의 박막을 복수의 층으로 광학 설계하여 선택적으로 특정한 파장 범위의 빛을 투과시키거나 차단시키는 광학필터가 연구 개발되고 있다.
하지만, 종래에는 박막의 두께를 능동적으로 조절하여 반사되는 색상을 변화시키는 기술만이 연구 개발되고 있기 때문에, 박막의 굴절율을 능동적으로 조절하여 전체적으로 반사 혹은 투과되는 색상을 변화(변환)시키는 소자 개발이 요구되고 있다.
1. 한국공개특허 제10-2009-0130717호(2009.12.24.공개)
본 발명은 기판 상에 투명절연층과 투명반도체층을 수회 반복 적층하고, 투명반도체층들에 전기장을 각각 인가함으로써, 투명반도체층들의 전자농도를 전기적으로 제어하여 투명절연층과 투명반도체층의 굴절율 차이를 통해 반사 또는 투과되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있는 색변환 소자를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기판과 최하부 투명절연층 사이에 투명하거나 반사 특성을 갖는 하부코팅층을 형성함으로써, 빛이 투과되거나 반사됨으로써, 원하는 방향으로 변화되는 색상을 나타낼 수 있으며, 투과형의 경우 투명한 윈도우, 디스플레이의 컬러필터에 적용될 수 있고, 반사형의 경우 반사형 디스플레이, 색상이 변하는 표면을 응용하는 다양한 제품들에 적용할 수 있는 색변환 소자를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 투명기판과, 상기 투명기판의 상부에 구비되는 투명절연층 및 투명반도체층과, 상기 투명반도체층에 전기장을 인가하는 투명전도층을 포함하며, 상기 투명절연층이 상기 투명반도체층의 사이에 배치되는 구조가 반복하여 적층되며, 상기 인가되는 전기장을 이용하여 상기 투명반도체층의 굴절율을 변화시켜 상기 투명절연층 및 투명반도체층의 굴절율 차이를 발생시키는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명반도체층은, 금속산화물 반도체로 Zn, In 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명절연층은, SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2, Ta2O5, Si3N4 및 SiOxNx-1 중 선택된 적어도 하나를 포함하는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명반도체층 또는 투명절연층은, 유기물을 포함하는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 색변환 소자는, 상기 투명기판의 상부에 형성되며, 투명하거나 혹은 반사 특성을 가지는 하부코팅층을 더 포함하는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 색변환 소자는, 상기 투명기판, 투명절연층 및 투명반도체층을 포함하는 구조물의 상부에 반사 특성을 갖는 상부코팅층을 더 포함하는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명반도체층은, 적어도 2회 적층되며, 접촉부를 통해 상호 전기적으로 연결되는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 투명전도층은, 상기 투명기판, 최하부에 위치하는 상기 투명절연층, 최상부에 위치하는 상기 투명절연층, 상기 투명반도체층의 사이에 위치하는 상기 투명절연층 중 적어도 하나의 상부에 구비되는 색변환 소자가 제공될 수 있다.
본 발명은 기판 상에 투명절연층과 투명반도체층을 수회 반복 적층하고, 투명반도체층들에 전기장을 각각 인가함으로써, 투명반도체층들의 전자농도를 전기적으로 제어하여 투명절연층과 투명반도체층의 굴절율 차이를 통해 반사 또는 투과되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기판과 최하부 투명절연층 사이에 투명하거나 반사 특성을 갖는하부코팅층을 형성함으로써, 빛이 투과되거나 반사됨으로써, 원하는 방향으로 변화되는 색상을 나타낼 수 있으며, 투과형의 경우 투명한 윈도우, 디스플레이의 컬러필터에 적용될 수 있고, 반사형의 경우 반사형 디스플레이, 색상이 변하는 표면을 응용하는 다양한 제품들에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 각 구성부의 배치 형태가 다양하게 제시되어 있지만, 각 구성부의 재질 및 특성은 유사하므로 동일한 도면부호로 하여 이하에서는 설명한다.
또한, 박막의 증착에 있어 물리적 기상 증착법(PVD : Physical vapor deposition), 화학적 기상 증착법(CVD : Chemical vapor deposition), 원자층 증착법(ALD : Atomic layer deposition) 등을 사용할 수 있다.
여기에서, 물리적 기상 증착법(PVD)에서는 열진공 증발법(Thermal Evaporation), 전자빔 증발법(Electron Beam Evaporator), 스퍼터링(Sputtering) 등을 이용할 수 있다.
그리고, 화학적 기상 증착법(CVD)에서는 반응 에너지원에 따라 열적 CVD(Thermal CVD), 플라즈마 CVD(Plasma Enhenced CVD), 고밀도 플라즈마 CVD(High Density Plasma CVD), 레이저 CVD(Photon CVD) 등을 이용할 수 있고, 공정 압력에 따라 APCVD(Atmospheric Pressure CVD), SACVD(Sub Atmospheric CVD), LPCVD(Low Pressure CVD) 등을 이용할 수 있으며, 원료 물질에 따라 MOCVD(Metal Organic CVD) 등을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같은 물리적 기상 증착법(PVD), 화학적 기상 증착법(CVD), 원자층 증착법(ALD) 등을 선택적으로 이용하여 필요한 물질을 박막 증착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 색변환 소자는 투명기판(110), 하부코팅층(120), 투명절연층(130), 투명반도체층(140), 접촉부(150), 투명전도층(160) 등을 포함할 수 있다.
투명기판(110)은 색변환 소자의 기판으로 예를 들어 유리, 플라스틱, 고분자 필름 등을 포함하는 투광성을 갖는 재료를 이용할 수 있다.
하부코팅층(120)은 투명기판(110)의 상부에 형성되며, 투명하거나 혹은 반사 특성을 가지는 것으로, 투과형의 경우 SiO2 등을 포함하고, 반사형의 경우 Al 등을 포함할 수 있다. 이러한 하부코팅층(120)은 필요에 따라 선택적으로 구비될 수 있으며, 투과형의 경우 안경, 컬러필터 등에 적용될 수 있고, 반사형의 경우 전자책 등에 적용될 수 있다.
투명절연층(130)과 투명반도체층(140)은 투명기판(110)의 상부에 구비되는 것으로, 투명절연층(130)은 예를 들어 SiO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, Si3N4 및 SiOxNx-1 중 선택된 어느 하나를 포함하거나, 혹은 유기물을 포함할 수 있고, 투명반도체층(140)은 예를 들어 Zn, In 및 Sn 중 적어도 하나를 포함하거나, 혹은 유기물을 포함할 수 있다.
이러한 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)에서는 투명절연층(130)이 투명반도체층(140)의 사이에 선택적으로 배치되는 구조가 반복하여 적층되며, 투명전도층(160)을 통해 인가되는 전기장을 이용하여 투명반도체층(140)의 굴절율을 변화시켜 투명절연층)130) 및 투명반도체층(140)의 굴절율 차이를 발생시킬 수 있다.
이러한 투명절연층이 투명반도체층(140)의 사이에 선택적으로 배치되는 구조는 절연층A, 반도체층A, 절연층B, 절연층C, 반도체층B 등과 같이 반도체층 사이에 굴절율이 각각 다른 적어도 하나의 절연층이 배치될 수 있음을 의미한다.
여기에서, 투명반도체층(140)은 적어도 2회 적층되며, 접촉부(150)를 통해 상호 전기적으로 연결되는데, 예를 들어 2개의 투명반도체층(140)의 사이에 1개의 투명절연층(130)이 배치되는 구조를 기본 구조로 하고, 그 상부에 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)이 적어도 1회 반복 적층되는 구조로 제공될 수 있다.
이러한 색변환 소자에서는 최상부의 투명반도체층(140)의 상부에 추가적인 투명절연층(130)이 형성되어 외부와 전기적으로 절연시킬 수 있다.
한편, 투명절연층(130)은 1.4-1.6의 저굴절율을 갖거나, 혹은 대략 2.0의 고굴절율을 가지면서 물질 고유의 굴절율을 유지하며, 투명반도체층(140)은 대략 1.8-2.2의 고굴절율을 가지면서 인가되는 전기장을 통해 수%의 굴절율 변화를 발생시킬 수 있으며, 물질 고유의 굴절율을 유지하는 투명절연층(130)과 수%의 굴절율 변화가 발생되는 투명반도체층(140)의 굴절율 차이로 인하여 물질 사이의 경계면에서 반사되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있다.
이러한 투명반도체층(140)은 1015-1018cm-3의 전도전자 농도를 갖는 N형 반도체를 포함하거나, 혹은 적어도 1018cm-3의 전도전자 농도를 갖는 전도체를 포함할 수 있다.
접촉부(150)는 투명반도체층(140)을 전기적으로 연결하기 위해 구비되는 것으로, 예를 들어 ITO 등을 포함하는 투명한 전도체를 이용할 수 있다.
투명전도층(160)은 예를 들어 ITO 등을 포함하는 투명한 전도체를 이용하여 투명반도체층(140)에 전기장을 인가하는 것으로, 최하부에 위치하는 투명절연층(130), 최상부에 위치하는 투명절연층(130), 투명반도체층(140)의 사이에 위치하는 투명절연층(130) 중 적어도 하나의 상부에 구비될 수 있다.
예를 들어 다층박막으로 이루어진 컬러필터의 내부 전기장 분포 변화와 투명반도체층(140)에서 발생한 전자농도의 변화로 인해 굴절율의 변화를 발생시킴으로써, 컬러필터의 색상을 변화시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 색변환 소자에서는 투명전도층(160)이 투명반도체층(140)과 전기적으로 연결되는 제 1 투명전도층(161)과 투명반도체층(140)과 전기적으로 연결되지 않는 제 2 투명전도층(162)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제 1 투명전도층(161)과 제 2 투명전도층(162)은 전기적으로 연결되지 않아야 되며, 제 1 투명전도층(161)과 투명반도체층(140)에는 그라운드로 나가는 외부전극과 연결될 수 있고, 제 2 투명전도층(162)에는 전압을 인가하는 외부전극과 연결될 수 있다.
즉, 상술한 바와 같은 색변환 소자는 인가되는 전기장을 이용하여 투명반도체층(140)의 굴절율을 변화시킴으로써, 투명기판(110) 및 하부코팅층(120)의 상부에 구비된 투명절연층(130), 투명반도체층(140) 및 투명전도층(16))이 형성하는 전체구조물의 투과율과 반사율을 변화시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 색변환 소자에 대해 도면들을 참조하여 다양한 배치 구조를 갖는 실시예들을 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이 투명기판(110)의 상부에 투과형의 하부코팅층(120)을 코팅(증착)하고, 하부코팅층(120)의 상부에 투명절연층(130)을 증착하며, 투명절연층(130)의 상부에 투명반도체층(140)을 증착한 후에, 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)을 추가로 적어도 9회 교번적으로 반복 증착할 수 있고, 그 상부에 투명절연층(130)을 추가로 증착할 수 있다.
이 후에, 투명절연층(130) 중에서 최상부층부터 최하부층까지 포토레지스트 패턴에 따라 식각하여 접촉홀(150a)을 형성한 후에, 그 접촉홀(150a)을 예를 들어 ITO 등을 이용하여 갭필(gap fill)하고, 최상부층의 투명절연층(130)이 노출될 때까지 평탄화(CMP : Chemical Mechanical Polishing)하여 접촉부(150)를 형성할 수 있다.
이어서, 그 구조물 상부에 투명전도성 물질을 증착한 후에 포토레지스트 패턴에 따라 식각하여 원하는 위치에 접촉부(150)와 연결되는 제 1 투명전도층(161)과 접촉부(150)와 연결되지 않은 제 2 투명전도층(162)을 포함하는 투명전도층(160)을 최상부에 위치하는 투명절연층(130)의 상부에 형성할 수 있고, 그 상부에 추가적으로 투명절연층(130)을 증착할 수 있다.
상술한 바와 같은 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 색변환 소자는 투명기판(110) 위에 형성된 하부코팅층(120) 상에 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)이 반복하여 형성되어 있는 것으로, 경우에 따라 최하부층의 투명절연층(130)이 하부코팅층(120)에 포함될 수 있다. 이러한 색변환 소자를 통해 원하는 색상을 가질 수 있도록 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)을 적절한 두께로 반복하여 형성할 수 있다.
그리고, 도 1의 (b), (c) 및 (d)에서는 하부코팅층(120) 위의 전체 막의 층수가 11층일 경우 상부에 투명전도층(160)이 형성되는 경우를 나타내고 있는데, (b)에서는 하부코팅층(120) 위에 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)이 차례로(교번적으로) 9층 형성한 것을 나타내고 있으며, (c)에서는 접촉부(150)를 형성하기 위해서 어느 한 부분의 막들을 제거하여 접촉홀(150a)을 형성한 것을 나타내고 있다.
또한, (d)에 도시한 바와 같이 투명반도체층(140)들을 전기적으로 연결하기 위하여 투명한 전도체로 형성된 접촉부(150)를 이용하여 연결하고, 이와 동시에 투명한 투명반도체층(140)에 전기장을 인가하기 위한 제 1 투명전도층(161)과 제 2 투명전도층(162)을 포함하는 투명전도층(160)을 상부에 형성할 수 있다. 이 후, 제 1 투명전도층(161)과 제 2 투명전도층(162)을 외부와 전기적으로 절연시키기 위해 추가적인 투명절연층(130)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 색변환 소자에서는 상부의 투명전도층(160)에 전기를 인가할 경우 주로 가까이 위치한 투명한 투명반도체층(140)이 영향을 받게 되는데, 상부의 투명전도층(160)에 양의 전기를 인가하면 그에 대응하는 음의 전기가 가까이 위치한 투명한 투명반도체층(140)에 유도됨으로써, 해당 투명반도체층(140)에 전도전자의 농도가 증가할 수 있다.
반면에, 상부의 투명전도층(160)에 음의 전기를 인가할 경우 가까이 위치한 투명한 투명반도체층(140)의 내부에 있는 전도전자들이 전기장에 의하여 밀려나게 되어 공핍층이 형성되고, 이때 전도전자들은 투명한 반도체 막들 사이를 전기적으로 연결한 투명한 전도체인 접촉부(150)를 통하여 상부의 투명전도층(160)에서 보다 멀리 위치한 투명한 투명반도체층(140)으로 밀려나게 되며, 전도전자 농도가 변화된 각 투명반도체층(140)의 굴절율에 변화가 발생할 수 있을 뿐만 아니라 전체 막들 사이에 굴절율 차이가 발생될 수 있다. 이에 따라, 최초에 각 물질의 굴절율 등을 고려하여 설계한 컬러필터의 색상은 전기 인가로 인해 변화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면으로, (a)에서는 도 1의 구조에서 하부코팅층(120)이 반사형인 경우를 나타내고 있는데, 투과형인 도 1의 (d)에서 투명한 하부코팅층(120)을 거울 역할을 할 수 있는 금속반사막을 적용할 수 있고, 이러한 거울 역할(반사 특성)을 갖는 것으로 예를 들어 Al, Ag, 그 합금 등을 이용할 수 있다.
또한, (b)에서는 투과형인 도 1의 (d)에 이어서 거울 역할을 할 수 있는 금속반사막으로 상부코팅층(170)을 형성할 수 있고, 이러한 거울 역할(반사 특성)을 갖는 것으로 예를 들어 Al, Ag, 그 합금 등을 이용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면으로, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 색변환 소자는 투명기판(110) 위에 형성된 하부코팅층(120)과 투명절연체층(130) 상에 제 1 투명전극층(160)을 형성하고, 그 위에 투명 절연체층(130)과 투명반도체층(140)을 반복하여 형성되어 있는 것으로, 경우에 따라 최하부층의 투명절연층(130)이 하부코팅층(120)에 포함될 수 있다. 이러한 색변환 소자를 통해 원하는 색상을 가질 수 있도록 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)을 적절한 두께로 반복하여 형성할 수 있다.
그리고, 도 3의 (b), (c), (d), (e), (f), (g) 및 (h)에서는 하부코팅층(120) 위에 전체 막의 층수가 13층일 경우 하부와 상부에 각각 투명전도층(160)과 투명전도층(163)이 형성되는 경우를 나타내고 있는데, (a)와 (b)에 도시한 바와 같이 하부코팅층(120) 위에 투명절연층(130)과 투명전도체층(160) 위에 투명절연층(130)과 투명반도체층(140)이 차례로(교번적으로) 7층 형성한 것을 나타내고 있다.
또한, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 접촉부(150)를 형성하기 위해서 어느 한 부분의 막들을 제거하고 접촉홀(150a)를 형성할 수 있으며, (d)에 도시한 바와 같이 투명반도체층(140)들을 전기적으로 연결하기 위하여 투명한 전도체로 형성된 접촉부(150)를 이용하여 연결한 후에, 투명반도체층(140)에 전기장을 인가하기 위한 제 2 투명전도층(161)을 형성할 수 있다.
또한, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이 제 1 투명전도층(160)과 연결하기 위해서 어느 한 부분의 막들을 제거하고 접촉홀(150b)을 형성할 수 있고, (f)에 도시한 바와 같이 제 1 투명전도층(160)과 투명반도체층(140)을 전기적으로 절연하기 위해서 투명절연체층(131)을 형성할 수 있으며, (g)에 도시한 바와 같이 하부의 제 1 투명전도층(160)과 전기적으로 연결하기 위한 접촉홀(150d)과 제 2 투명전도층(161)과 전기적으로 연결하기 위한 접촉홀 (150c)를 형성할 수 있고, (h)에 도시한 바와 같이 제 2 투명전도층(161)과 전기적으로 연결하기 위하여 투명한 전도체로 형성된 접촉부(151)와 투명전도층(162)이 형성되고 하부의 제 1 투명전도층(160)은 전기적으로 연결하기 위하여 투명한 전도체로 형성된 접촉부(152)와 상부의 제 3 투명전도층(163)으로 연결될 수 있다.
이 후, 제 2 투명전도층(162)와 제 3 투명전도층(163)을 외부와 전기적으로 절연시키기 위해 투명절연층(130)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 색변환 소자를 예시한 도면으로, (a)에서는 도 3의 구조에서 하부코팅층(120)이 반사형인 경우를 나타내고 있는데, 투과형인 도 3의 (h)에서 투명한 하부코팅층(120)을 거울 역할을 할 수 있는 금속반사막을 적용할 수 있고, 이러한 거울 역할(반사 특성)을 갖는 것으로 예를 들어 Al, Ag, 그 합금 등을 이용할 수 있다.
또한, (b)에 도시한 바와 같이 투과형인 도 3의 (h)에 이어서 상부코팅층(170)을 거울 역할을 할 수 있는 금속반사막을 적용할 수 있고, 이러한 거울 역할(반사 특성)을 갖는 것으로 예를 들어 Al, Ag, 그 합금 등을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같은 색변환 소자에서는 투명기판, 투명절연층 및 투명반도체층을 포함하는 구조물의 상부에 반사 특성을 갖는 상부코팅층을 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 투명한 하부코팅층(120)이 적용될 경우 하부 방향에서 색변환을 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명은 기판 상에 투명절연층과 투명반도체층을 수회 반복 적층하고, 투명반도체층들에 전기장을 각각 인가함으로써, 투명반도체층들의 전자농도를 전기적으로 제어하여 투명절연층과 투명반도체층의 굴절율 차이를 통해 반사 또는 투과되는 색상을 능동적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기판과 최하부 투명절연층 사이에 투명하거나 반사 특성을 갖는 하부코팅층을 형성함으로써, 빛이 투과되거나 반사됨으로써, 원하는 방향으로 변화되는 색상을 나타낼 수 있으며, 투과형의 경우 투명한 윈도우, 디스플레이의 컬러필터에 적용될 수 있고, 반사형의 경우 반사형 디스플레이, 색상이 변하는 표면을 응용하는 다양한 제품들에 적용할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
110 : 투명기판
120 : 하부코팅층
130 : 투명절연층
140 : 투명반도체층
150 : 접촉부
160 : 투명전도층
170 : 상부코팅층

Claims (8)

  1. 투명기판과,
    상기 투명기판의 상부에 구비되는 투명절연층 및 투명반도체층과,
    상기 투명반도체층에 전기장을 인가하는 투명전도층을 포함하며,
    상기 투명반도체층은 Zn 산화물, In 산화물 및 Sn 산화물 중 적어도 하나를 포함하고, 1.8 내지 2.2의 고굴절율을 가지며,
    상기 투명절연층은 SiO2, Al2O3, ZrO2, TiO2, Ta2O5, Si3N4 및 SiOxNx-1 중 선택된 적어도 하나를 포함하고, 1.4 내지 1.6의 저굴절율을 가지며,
    상기 투명절연층이 상기 투명반도체층의 사이에 선택적으로 배치되는 구조가 반복하여 적층되고, 상기 투명반도체층 각각은 접촉부를 통해 상호 전기적으로 연결되며,
    상기 인가되는 전기장을 이용하여 상기 투명반도체층의 굴절율을 변화시켜 상기 투명절연층 및 투명반도체층의 굴절율 차이를 발생시키는 색변환 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명반도체층 또는 투명절연층은, 유기물을 포함하는 색변환 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 색변환 소자는,
    상기 투명기판의 상부에 형성되며, 투명하거나 혹은 반사 특성을 가지는 하부코팅층
    을 더 포함하는 색변환 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 색변환 소자는,
    상기 투명기판, 투명절연층 및 투명반도체층을 포함하는 구조물의 상부에 반사 특성을 갖는 상부코팅층
    을 더 포함하는 색변환 소자.
  7. 삭제
  8. 제 1항, 제 4항, 제 5항 및 제 6항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명전도층은, 상기 투명기판, 최하부에 위치하는 상기 투명절연층, 최상부에 위치하는 상기 투명절연층, 상기 투명반도체층의 사이에 위치하는 상기 투명절연층 중 적어도 하나의 상부에 구비되는 색변환 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090130717A (ko) 2008-06-16 2009-12-24 김용성 마이크로 렌즈용 코팅필름 및 그 제조방법
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KR20170011945A (ko) * 2015-07-21 2017-02-02 삼성전자주식회사 나노구조체를 포함하는 광변조기

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