KR20140033595A - Method of manufacturing surface plasmonic color filter using laser interference lithography - Google Patents

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Abstract

A method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography comprises the steps of: (a) forming a metal film on a substrate; (b) forming a photosensitive layer on the metal film; (c) forming a nanohole array having periodicity on the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference patterns; (d) forming the nanohole array on the metal film by etching the metal film using the nanohole array of the photosensitive layer; and (e) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film having the nanohole array, and forming a dielectric layer on the metal film having the nanohole array.

Description

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

본 발명은 표면 플라즈몬을 이용하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 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 of manufacturing a surface plasmonic color filter 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 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 the same.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계; (b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (c) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계; (d) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및 (e) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 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 metal film on a substrate; (b) forming a photosensitive layer on the metal film; (c) forming a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer by irradiating the photosensitive layer with a laser interference pattern; (d) etching the metal film using the nano-hole array of the photosensitive layer to form a nano-hole array in the metal film; And (e) removing the photosensitive layer having the nanohole array from the metal film on which the nanohole array is formed, and forming a dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계; (b) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계; (c) 상기 기판과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (d) 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 (e) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a photosensitive layer on a substrate; (b) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array; (c) forming a metal film on the substrate and the photosensitive layer of the nano dot array; (d) 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 (e) forming a dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계; (b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (c) 상기 감광층에 마스크(mask)를 통해 상기 감광층 및 금속막이 형성된 기판을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번 조사하여 상기 감광층에 나노 홀들(nano holes)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 홀 어레이(nano hole array)들을 형성하는 단계; (d) 상기 감광층의 단위 나노 홀 어레이들을 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 단위 나노 홀 어레이들을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 단위 나노 홀 어레이들을 가지는 감광층을 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 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 metal film on a substrate; (b) forming a photosensitive layer on the metal film; (c) irradiating the photosensitive layer with a laser interfering pattern a plurality of times while rotating the substrate on which the photosensitive layer and the metal film are formed through a mask, so that nano holes are arranged in different directions in the photosensitive layer, Forming unit nano hole arrays; (d) forming unit nanohole arrays in the metal film by etching the metal film using unit nanohole arrays of the photosensitive layer; And (e) removing the photosensitive layer having the unit nanohole arrays from the metal film on which the unit nanohole arrays are formed, and forming a dielectric layer on the metal film on which the unit nanohole arrays are formed.

상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치될 수 있다.The nano holes included in the unit nanohole array may be periodically arranged on at least two directional axes and at least three of the nanoholes may be disposed on each of the directional axes.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계; (b) 상기 감광층에 마스크(mask)를 통해 상기 감광층이 형성된 기판을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번 조사하여 상기 감광층을, 나노 닷들(nano dots)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들로 형성하는 단계; (c) 상기 기판과, 상기 단위 나노 닷 어레이들의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (d) 상기 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들의 감광층과, 상기 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 단위 나노 닷 어레이들에 대응하는 단위 나노 홀 어레이(nano hole array)들이 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a photosensitive layer on a substrate; (b) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram pattern a plurality of times while rotating the substrate on which the photosensitive layer is formed through a mask so that the photosensitive layers have different nano dots array directions and periodicity Forming unit nano dot arrays; (c) forming a metal film on the substrate and the photosensitive layer of the unit nano dot arrays; (d) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the unit nano dot arrays and the photosensitive layer of the unit nano dot arrays to form a unit nanohole array corresponding to the unit nano dot arrays, forming a metal film on which nano hole arrays are formed; And (e) forming a dielectric layer on the metal film on which the unit nanohole arrays are formed.

상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치될 수 있다.The nano holes included in the unit nanohole array may be periodically arranged on at least two directional axes and at least three of the nanoholes may be disposed on each of the directional axes.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계; (b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계; (c) 상기 감광층에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하여 상기 감광층에 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 홀 주기를 가지는 제1 나노 홀 어레이(nano hole array), 제2 나노 홀 주기를 가지는 제2 나노 홀 어레이, 및 제3 나노 홀 주기를 가지는 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; (d) 상기 감광층의 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및 (e) 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 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 metal film on a substrate; (b) forming a photosensitive layer on the metal film; (c) forming a first laser interferogram pattern on the photosensitive layer through a mask for forming a red sub-pixel, a mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel, A laser interferogram pattern, and a third laser interferogram pattern, respectively, to form a first nanohole array having a first nanohole period corresponding to the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel, respectively nano hole array, a second nano hole array having a second nano hole period, and a third nano hole array having a third nano hole period; (d) etching the metal film using the first nanohole array, the second nanohole array and the third nanohole array of the photosensitive layer to form a first nanohole array and a second nanohole array And forming a third nano-hole array; And (e) forming a photosensitive layer having the first nanohole array, the second nanohole array, and the third nanohole array from a metal film on which the first nanohole array and the second nanohole array and the third nanohole array are formed And forming a dielectric layer on the metal film on which the first nanohole array and the second nanohole array and the third nanohole array are formed.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, (a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계; (b) 상기 감광층에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하여 상기 감광층을, 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 닷 주기를 가지는 제1 나노 닷 어레이(nano dot array), 제2 나노 닷 주기를 가지는 제2 나노 닷 어레이, 및 제3 나노 닷 주기를 가지는 제3 나노 닷 어레이로 형성하는 단계; (c) 상기 기판과, 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계; (d) 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이에 대응하는 제1 나노 홀 어레이(nano hole array) 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a surface plasmonic color filter, including: (a) forming a photosensitive layer on a substrate; (b) forming a first laser interferogram pattern on the photosensitive layer through a mask for forming a red sub-pixel, a mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel, Laser interference fringe, and third laser interference fringe, respectively, so that the photosensitive layer is divided into a first nano dot array having a first nano dot period corresponding to the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub- a nano dot array, a second nano dot array having a second nano dot period, and a third nano dot array having a third nano dot period; (c) forming a metal film on the substrate, the photosensitive layer of the first nano dot array, the second nano dot array, and the third nano dot array; (d) a photosensitive layer of the first nano dot array, the second nano dot array and the third nano dot array, and a metal layer formed on the photosensitive layer of the first nano dot array and the second nano dot array and the third nano dot array, The metal film on which the first nano dot array and the second nano dot array and the third nano dot array corresponding to the first nano hole array and the second nano hole array and the third nano hole array are formed is removed, ; And (e) forming a dielectric layer on the metal film on which the first nanohole array, the second nanohole array, and the third nanohole array are formed.

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 향상시킬 수 있는 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 capable of improving light transmission efficiency. 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 발명은 금속막에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 형성하는 기술인 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조하는 것으로, 특히, 레이저 간섭 리소그래피를 통해 간단한 레이저 조사(laser exposure)를 통해 주기를 가지는 나노 크기의 패턴을 대면적에 형성할 수 있다. 따라서 본 발명은 컬러 필터의 제작 공정을 포함하는 공정 절차(또는 전체 공정 절차)를 간소화할 수 있고 공정비용을 절감시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 저가의 공정으로 대면적화하여 상용화되는 디스플레이 소자에 적용될 수 있다.The present invention relates to a manufacturing method of a surface plasmonic color filter using laser interference lithography, which is a technique for forming a nano-sized periodic hole array pattern on a metal film. In particular, laser exposure can form a nano-sized pattern with a large area. Therefore, the present invention can simplify the process procedure (or the entire process procedure) including the fabrication process of the color filter and reduce the 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 발명은 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 일정한 주기를 가지는 홀 어레이 패턴을 부분적으로 형성하는 것에 의해 시야각(viewing angle)에 따른 색상 변화 문제를 해결하여 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 특성을 개선시킬 수 있다. The present invention can improve the characteristics of the surface plasmonic color filter by solving the problem of color change according to a viewing angle by partially forming a hole array pattern having a constant period using laser interference lithography.

또한 본 발명은 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 서브 화소(subpixel)들을 한 번에 구현하는 것에 의해 공정의 간소화 및 공정비용의 절감을 가능하게 할 수 있다.Further, the present invention can simplify the process and reduce the process cost by implementing red, green, and blue subpixels at once using laser interference lithography.

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 시야각에 따른 색상변화를 해결할 수 있는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 일정한 주기의 금속 나노 홀 어레이 패턴이 형성된 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조에서의 빛의 입사각에 따른 빛의 투과도(transmittance) 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.
도 5는 도 3의 본 발명에 따른 다결정형 주기성(poly-periodic) 패턴이 형성된 금속막을 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터에서의 빛의 입사각에 따른 빛의 투과도(transmittance) 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
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.
1 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of manufacturing a surface plasmonic color filter capable of solving a color change according to a viewing angle by using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a transmittance change of light according to an incident angle of light in a surface plasmonic color filter structure in which a metal nanohole array pattern having a constant period is formed.
5 is a graph showing a transmittance change of light according to an incident angle of light in a surface plasmonic color filter using a metal film on which a polycrystalline periodic pattern according to the present invention shown in FIG. 3 is formed .
6 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography 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 가지는데, 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. 또한 상기 컬러 필터의 제작과정에 포토리소그래피(photolithography) 공정이 요구되고 이를 위해 다수의 마스크 공정들이 필요하여 공정비용이 커지는 문제점이 있을 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 has a principle of selectively transmitting red, green or blue light from a white light source to implement color. The color filter technique applied to a commercialized flat panel display uses a material characteristic of a pigment or a dye, The transmittance is not more than 30 (%) because it absorbs light of unnecessary color and transmits only the target color light, and there is a drawback that the power consumption by the backlight is increased in order to generate high luminance. In addition, a photolithography process is required in the fabrication process of the color filter, and a large number of mask processes are required for the color filter, thereby increasing the process cost.

한편, 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.On the other hand, a hole array pattern having a plurality of nano-sized holes having a periodicity in the metal thin film layer is formed so that the plasmon effect (surface plasmon resonance phenomenon) occurring in this structure (hole array pattern) And a color filter is used as a color filter. Surface plasmon resonance can be a phenomenon that increases the transmission (transmission efficiency) of light passing through a nano-sized hole.

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 order to realize a nano-sized hole array pattern having the predetermined period, studies using e-beam lithography (electron beam lithography) or ion milling (ion etching) have been reported, Is expensive and requires a lot of time, so it is inevitable to obstruct the large-scale and the fair price lowering for commercialization.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.1 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 유리 기판(100) 위에 금속막(105)이 형성된다. 그 후, 금속막(105) 위에 포토레지스트 층(감광물질로 구성되는 감광층, photo resist layer, PR layer)(110)이 형성(도포(application))된다. 감광층(110)은 파지티브(positive) 감광층(110) 또는 네거티브(negative) 감광층(110)일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 투명한 유리 기판(100) 대신 플라스틱(plastic) 기판이 사용될 수도 있다. 플라스틱 기판은, PET(polyethylene terephthalate, 폴리에스터), PEN(Polyethylene naphthalate, 폴리에틸렌 나프탈레이트), 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 투명 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 금속막(105)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속막(105)은 예를 들어 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1, a metal film 105 is formed on a glass substrate 100. Thereafter, a photoresist layer (a photoresist layer, a PR layer) 110 is formed on the metal film 105. The photosensitive layer 110 may be a positive photosensitive layer 110 or a negative photosensitive layer 110. In another embodiment of the present invention, a plastic substrate may be used in place of the transparent glass substrate 100. The plastic substrate may be a transparent flexible substrate including PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), or ITO (Indium Tin Oxide). The metal film 105 may include, for example, aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The metal film 105 may have a thickness of, for example, 10 (nm) to 400 (nm).

다음, 감광층(110)에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이 패턴(hole array pattern)(나노 홀 어레이 패턴(nano hole array pattern))을 형성하기 위하여, 감광층(110)에 레이저 간섭 리소그래피에 사용되는 레이저들의 간섭무늬를 감광층(110) 위에 노광(exposure)(조사)한다. 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(110)에 레이저 간섭무늬를 조사하여 감광층(110)에 나노 크기의 주기적인 홀 어레이(주기성을 가지는 나노 홀 어레이)를 형성할 수 있다.The photosensitive layer 110 is then used for laser interference lithography to form a nano-sized periodic hole array pattern (nano hole array pattern) in the photosensitive layer 110 The interference fringes of the lasers are exposed (irradiated) onto the photosensitive layer 110. The laser interferometric lithography uses a two-dimensional (1-D) line array pattern to form interference fringes when two lights (lasers) are used, and a first direction and a second direction (Or the difference in degree of energy experienced by the photosensitive layer depending on the thickness of the photosensitive layer), and the type of the photosensitive layer, that is, the negative photosensitive layer < RTI ID = Depending on whether the photosensitive layer is a positive or a photosensitive layer, the shape of the pattern can be formed into a hole or a dot shape through development. 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 (periodic nanohole array) in the photosensitive layer 110 by irradiating the photosensitive layer 110 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 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. 따라서 본 발명은 레이저 간섭 리소그래피를 응용하여 공정 절차를 간소화하고 공정비용을 절감하면서도 기존 컬러 필터 대비 투과효율 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 It can be very effective in making periodic nanostructures by forming nanopattern through a development process. 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. Therefore, the present invention can manufacture a surface plasmonic color filter having improved transmission efficiency characteristics compared to conventional color filters while simplifying the process procedure and reducing the process cost by applying laser interference lithography.

다음, 감광층(110)의 나노 홀 어레이를 이용하여(감광층(110)의 나노 홀 어레이를 통해 식각액을 주입하여) 금속막(105)이 식각(etching)될 때 금속막(105)에 나노 홀 어레이(nano-patterned metal layer)가 형성된다. 금속막(105)의 식각 방법으로는 건식(Dry etching) 방법 또는 습식(Wet etching)방법 모두 가능하다. 그 후, 나노 홀 어레이를 가지는 감광층(110)이 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(105)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 또는 nano 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(105)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 105 is etched using a nano-hole array of the photosensitive layer 110 (by injecting the etching solution through the nano-hole array of the photosensitive layer 110) A nano-patterned metal layer is formed. The metal film 105 may be etched by a dry etching method or a wet etching method. Thereafter, plasma etching is performed from the metal film 105 on which the nano-hole array is formed with the photosensitive layer 110 having the nano-hole array using oxygen plasma, or a PR striping process using a stripping solvent or may be stripped and removed by a photoresist stripping process. The nanohole array has holes or nano holes each having a nano-size (for example, a sub-wavelength size of incident light (for example, red light)) in a first direction (Arranged) periodically in a first direction (e.g., a lateral direction) and a second direction (e.g., a longitudinal direction). When small holes of wavelengths or less are periodically arranged in the metal film 105, 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(105) 위에 유전체층(115)이 형성(또는 증착)(deposition)되면, 도 1의 좌측 하단에 도시된 바와 같이 금속막(105)의 나노 홀 어레이에 의해 특정 파장대역(표면 플라즈몬 공명 파장 대역)의 빛을 선택적으로 투과할 수 있는 본 발명의 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터가 제조(형성)될 수 있다. 유전체층(115)의 유전물질이 금속 박막(105)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 유전체층(115) 위에 배치될 수 있는 배면광원(back light)에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 빨강, 초록, 또는 파랑 3가지 색을 추출하여 액정 디스플레이(LCD)에서 컬러를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학부품일 수 있다. 유전체층(115)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 유전체층(115)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 the dielectric layer 115 is formed (or deposited) on the metal film 105 on which the nanohole array is formed, the dielectric layer 115 is formed by the nanohole array of the metal film 105 A surface plasmonic color filter using the surface plasmon resonance phenomenon of the present invention capable of selectively transmitting light in a wavelength band (surface plasmon resonance wavelength band) can be manufactured (formed). The dielectric material of the dielectric layer 115 can fill the inside of the holes of the metal thin film 105. [ The surface plasmonic color filter of the present invention extracts three colors of red, green, or blue on a pixel-by-pixel basis in white light emitted from a back light that can be disposed on the dielectric layer 115, Which is a thin film type optical component which can realize a light emitting device. The thickness of the dielectric layer 115 may be, for example, 10 (nm) or more and 1000 (nm) or less. Conductive oxides such as dielectric layer 115, for example, include a general dielectric material (dielectric material), such as LiF, or SiO 2, or Al 2 O 3, MgO, ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) (transparent conductive Oxide). ≪ / RTI >

상기 표면 플라즈모닉 컬러 필터에서 플라즈몬 공명은 금속(금속막(105))과 유전체(유전체층(115) 또는 기판(100)) 사이의 경계면에서 발생할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 금속 양 경계면(기판(100)과 금속막(105) 사이의 경계면 및 유전체층(115)과 금속막(105) 사이의 경계면)에서의 플라즈몬 공명 모드(mode)를 일치시켜 투과향상 효과를 높이기 위해, 기판(100) 및 유전체층(115) 각각은 굴절률이 같은 유전물질을 포함할 수 있다. 최상층에 형성된 유전체층(115)은 금속막(105)의 부식 및 산화를 방지하는 역할을 할 수 있다.In the surface plasmonic color filter, plasmon resonance can occur at the interface between the metal (metal film 105) and the dielectric (dielectric layer 115 or substrate 100). In another embodiment of the present invention, the plasmon resonance mode at the interface between the metal (the interface between the substrate 100 and the metal film 105 and the interface between the dielectric layer 115 and the metal film 105) The substrate 100 and the dielectric layer 115 may each include a dielectric material having the same refractive index so as to enhance the transmission improvement effect. The dielectric layer 115 formed on the uppermost layer may serve to prevent corrosion and oxidation of the metal film 105.

표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance) 현상은 나노 크기의 금속 구조체로 빛이 입사할 경우 특정 파장의 빛과 금속박막 표면의 자유전자(표면 플라즈몬)가 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 구조물(구조체)을 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, the free electrons (surface plasmon) on the surface of the metal thin film and the light of a specific wavelength resonate to form a specific wavelength In the metal thin film structure in which periodic patterns are formed, the resonance wavelength band can be set by changing the pattern period and appropriately combining the dielectric constants of the metal and the dielectric material. In the plasmonic structure having the holes, only light of a specific wavelength capable of forming a surface plasmon by the incident light can transmit the structure (structure), and all the remaining light is transmitted through the metal film (metal thin film) Reflection or absorption is performed.

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.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.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 두 개 이상의 빛들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 패턴을 형성할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여, 나노 크기의 홀 어레이(hole array)가 형성된 금속막(105)을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조(형성)하는 방법을 제공한다.As described above, according to the present invention, a laser beam is irradiated onto a metal film (nano-sized hole array) formed by using a laser interference lithography capable of forming a pattern having a constant period using an interference fringe of two or more lights. 105). ≪ / RTI >

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 유리 기판(200) 위에 감광층(감광막, PR layer)(205)이 형성(도포)된다. 감광층(205)은 네거티브(negative) 감광층(205) 또는 파지티브(positive) 감광층(205)일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 유리 기판(200) 대신 플라스틱 기판이 사용될 수도 있다. 플라스틱 기판은, PET, ITO, 또는 PEN을 포함하는 투명 플렉시블 기판일 수 있다.Referring to FIG. 2, a photosensitive layer (photosensitive layer) 205 is formed (applied) on a glass substrate 200. The photosensitive layer 205 may be a negative photosensitive layer 205 or a positive photosensitive layer 205. [ In another embodiment of the present invention, a plastic substrate may be used instead of the glass substrate 200. The plastic substrate may be a transparent flexible substrate including PET, ITO, or PEN.

다음, 감광층(205)에 나노 크기의 주기적인 닷 어레이 패턴(dot array pattern)(나노 닷 어레이 패턴(nano dot array pattern))을 형성하기 위하여, 감광층(205)에 레이저 간섭 리소그래피에 사용되는 레이저들의 간섭무늬를 감광층(205) 위에 노광(exposure)한다. 상기 레이저 간섭 리소그래피는 적어도 두 개의 빛(레이저)들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 패턴을 감광층(205)에 형성할 수 있고, 도 1에 대한 설명에서 언급된 레이저 간섭 리소그래피의 방법이 적용될 수 있다. 그 후, 감광물질 현상액(PR development)을 이용하여 레이저 간섭무늬에 노출된 부분의 매질변경 되는 정도에 따라 현상 시 나노 닷 어레이를 가지는 감광층(205)이 형성될 수 있다. 즉, 감광층(205)에 레이저 간섭무늬를 조사하여 감광층(205)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 1의 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 기판(200) 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 특성이 향상된 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조할 수 있다.The photosensitive layer 205 is then used for laser interference lithography to form a nano-sized periodic dot array pattern (nano dot array pattern) on the photosensitive layer 205 The interference fringes of lasers are exposed on the photosensitive layer 205. The laser interferometric lithography can form a pattern having a predetermined period on the photosensitive layer 205 using the interference fringes of at least two lights (lasers), and the method of laser interference lithography mentioned in the description of Fig. 1 is applied . Thereafter, the photosensitive layer 205 having a nano dot array may be formed according to the degree of change of the medium exposed to the laser interferogram using the photosensitive material developer (PR development). That is, the photosensitive layer 205 can be formed into a nano-sized periodic dot array (a periodic nano dot array) by irradiating the photosensitive layer 205 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 process can be simplified and the process cost can be further reduced as compared with the manufacturing method of FIG. The nano dot arrays are formed on a substrate 200 having a nano-sized array (for example, a sub-wavelength size of incident light (e.g., red light) May refer to a structure that is periodically arranged in one direction (e.g., transverse direction) and in a second direction (e.g., longitudinal direction). The present invention can manufacture a surface plasmonic color filter having improved transmission efficiency characteristics compared to conventional color filters while simplifying the process procedure and reducing the process cost by applying the laser interference lithography described above.

다음, 기판(200)(또는 기판(200) 위)과, 나노 닷 어레이의 감광층(205) 위에 금속막(210)이 형성(또는 증착)(deposition)된다.Next, a metal film 210 is formed (or deposited) on the substrate 200 (or on the substrate 200) and on the photosensitive layer 205 of the nano dot array.

다음, 나노 닷 어레이의 감광층(205)과, 나노 닷 어레이의 감광층(205) 위에 형성된 금속막(210)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)(210)이 형성된다. 금속막(210)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속막(210)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(210)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(205)과, 나노 닷 어레이의 감광층(205) 위에 형성된 금속막(210)을 제거하기 위해 현상액(예를 들어 SU-8 포토레지스트 solvent)이 사용될 수 있다.Next, the metal layer 210 formed on the nano dot array photosensitive layer 205 and the nano dot array photosensitive layer 205 is removed by a lift-off method (a solvent for dissolving the photoresist PR) ) To remove the nano-patterned metal layer 210 to form a nano-patterned metal layer 210 corresponding to the nano dot array. The metal film 210 may include, for example, aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or copper (Cu). The metal film 210 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. If a small hole having a wavelength or less is periodically arranged in the metal film 210, 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 to remove the metal layer 210 formed on the photosensitive layer 205 of the nano dot array and the nano dot array photosensitive layer 205 in the PR-lift off process Can be used.

다음, 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(210) 위에 유전체층(215)이 형성(deposition)되면, 도 2의 좌측 하단에 도시된 바와 같이 금속막(210)의 나노 홀 어레이에 의해 특정 파장의 빛을 선택적으로 투과할 수 있는 본 발명의 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터가 제조(형성)될 수 있다. 유전체층(215)의 유전물질이 금속 박막(210)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 유전체층(215) 위에 배치될 수 있는 배면광원(back light)에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 빨강, 초록, 또는 파랑 3가지 색을 추출하여 액정 디스플레이(LCD)에서 컬러를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학부품일 수 있다. 유전체층(215)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 유전체층(215)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 dielectric layer 215 is formed on the metal film 210 on which the nano-hole array is formed, as shown in the lower left part of FIG. 2, the nano- A surface plasmonic color filter using the surface plasmon resonance phenomenon of the present invention capable of selectively transmitting light can be manufactured (formed). The dielectric material of the dielectric layer 215 can fill the inside of the holes of the metal foil 210. [ The surface plasmonic color filter of the present invention extracts three colors of red, green, or blue on a pixel-by-pixel basis in white light emitted from a back light, which can be disposed on the dielectric layer 215, Which is a thin film type optical component which can realize a light emitting device. The thickness of the dielectric layer 215 may be, for example, 10 (nm) or more and 1000 (nm) or less. Conductive oxides such as dielectric layer 215, for example, include a general dielectric material (dielectric material), such as LiF, or SiO 2, or Al 2 O 3, MgO, ZnO, ZnS, or ITO (Indium Tin Oxide) (transparent conductive Oxide). ≪ / RTI >

표면 플라즈모닉 컬러 필터에서 플라즈몬 공명은 금속(금속막(210))과 유전체(유전체층(215) 또는 기판(200)) 사이의 경계면에서 발생할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 금속 양 경계면(기판(200)과 금속막(210) 사이의 경계면 및 유전체층(215)과 금속막(210) 사이의 경계면)에서의 플라즈몬 공명 모드(mode)를 일치시켜 투과향상 효과를 높이기 위해, 기판(200) 및 유전체층(215) 각각은 굴절률이 같은 유전물질을 포함할 수 있다.Plasmon resonance in a surface plasmonic color filter can occur at the interface between the metal (metal film 210) and the dielectric (dielectric layer 215 or substrate 200). In another embodiment of the present invention, the plasmon resonance mode at the interface between the metal film (the interface between the substrate 200 and the metal film 210 and the interface between the dielectric film 215 and the metal film 210) The substrate 200 and the dielectric layer 215 may each include a dielectric material having the same refractive index.

전술한 바와 같이, 본 발명은, 두 개 이상의 빛들의 간섭무늬를 이용하여 일정한 주기를 가지는 패턴을 형성할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여, 나노 크기의 홀 어레이(hole array)가 형성된 금속막(210)을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 제조하는 방법을 제공한다.As described above, according to the present invention, a laser beam is irradiated onto a metal film (nano-sized hole array) formed by using a laser interference lithography capable of forming a pattern having a constant period using an interference fringe of two or more lights. 210). ≪ / RTI >

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 시야각에 따른 색상변화를 해결할 수 있는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a method of manufacturing a surface plasmonic color filter capable of solving a color change according to a viewing angle by using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 마스크(mask)(도 3에서 검은색으로 표시된 부분(영역))를 통해 레이저 간섭무늬(레이저)를 감광층(도 1의 110 또는 도 2의 205)에 복수 번(적어도 2번) 조사를 하고, 레이저를 조사할 때마다 기판(도 1의 금속막(105) 및 감광층(110)이 형성된 기판(100) 또는 도 2의 감광층(205)이 형성된 기판(200))을 회전시켜, 부분적으로 주기적인 단위 셀(unit cell)(도 3에서 화살표로 표시된 부분)인 단위 나노 홀 어레이 패턴 또는 단위 나노 닷 어레이 패턴)이 흡사 다결정 구조(polycrystal)(다결정 형태)와 같이 분포된 패턴을 감광층(도 1의 110 또는 도 2의 205)에 전체적으로 만들 수 있다. 즉, 도 3을 참조하여 설명된 실시예는, 레이저 조사 조건(레이저 조사 환경)을 일정하게 유지시키고, 마스킹 공정과 기판의 회전을 이용하여 주기(구멍(hole)들의 주기)가 같은 단위 패턴(단위 셀)이 무작위로 산포(분산)된 형태의 패턴을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a laser interference pattern (laser) is irradiated to the photosensitive layer (110 in FIG. 1 or 205 in FIG. 2) through a mask (region indicated by black in FIG. 3) The substrate 100 on which the metal film 105 and the photosensitive layer 110 are formed or the substrate 200 on which the photosensitive layer 205 of FIG. 2 is formed is irradiated with laser every time the laser is irradiated, ) Is rotated so that a unit nanohole array pattern or a unit nano dot array pattern which is a partially periodic unit cell (a portion indicated by an arrow in Fig. 3) is formed as a polycrystal (polycrystalline type) The distributed pattern can be made entirely in the photosensitive layer (110 in FIG. 1 or 205 in FIG. 2). That is, in the embodiment described with reference to FIG. 3, the laser irradiation conditions (laser irradiation environment) are kept constant, and the unit patterns (the periods of the holes) Unit cell) may be randomly scattered (dispersed).

컬러 필터로 활용하기 위해서는 주기적 패턴(주기적 홀 패턴)을 이용하여 특정 파장 대역에서의 플라즈몬 공명을 통해 선택적 투과도를 이끌어 내야하는데, 주기 패턴을 이용하여 플라즈몬 공명을 위한 매칭(matching) 조건을 만들어 내기 위해서 홀 패턴은 제1 및 제2 주기방향들로 최소한 3개 이상의 복수개가 필요할 수 있으며(즉, 2개의 주기방향을 가지는 2차원 어레이 패턴의 경우 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대역의 빛을 투과시키기 위해, 홀은 적어도 9개가 필요할 수 있으며), 반복되는 방향성이 균일한 영역이 넓을수록 그 효과는 더 커진다. 따라서 마스크를 통하여 구분되는 단위 셀은 패턴이 3개 이상 반복될 수 있는 면적을 확보해야 한다. 플라즈모닉 컬러 필터에 포함된 금속과 유전물질의 굴절률에 따라 차이가 있지만, 상기 확보되어야 하는 단위 셀의 면적은 대략 수 μm 정도 수준이기 때문에, 상기 단위 셀을 포함하는 본 발명은 고해상도 디스플레이 구현을 위해서도 충분히 적용될 수 있다.In order to utilize it as a color filter, it is necessary to derive the selective transmittance through plasmon resonance in a specific wavelength band by using a periodic pattern (periodic hole pattern). In order to make a matching condition for plasmon resonance using a periodic pattern The hole pattern may require a minimum of three or more in the first and second periodic directions (i.e., in the case of a two-dimensional array pattern having two periodic directions, in order to transmit light in a specific wavelength band through surface plasmon resonance , At least nine holes may be necessary), and the larger the area in which the repeated directionality is uniform, the larger the effect becomes. Therefore, the unit cells that are separated through the mask must secure an area where three or more patterns can be repeated. Since the area of the unit cell to be secured is about a few micrometers, although the refractive index of the metal and the dielectric material included in the plasmonic color filter is different, the present invention including the unit cell has a problem in that, It can be fully applied.

부연하여 설명하면, 상기 단위 나노 홀 어레이 패턴(단위 나노 홀 어레이)에 포함된 구멍들(나노 홀들)은 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.In other words, the holes (nano holes) included in the unit nanohole array pattern (unit nanohole array) are aligned in the orthogonal direction or the hexagonal direction (the first direction forming an angle of 120 degrees with respect to each other, Direction, and the third direction), as shown in FIG.

상기 구멍은 일정한 주기를 가지고 반복되는 방향을 따라 최소 3회 이상 복수 번 반복될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)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(105 또는 210)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 (105 in FIG. 1 or 210 in FIG. 2) 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 shafts may be disposed in the plane of the metal film 105 or 210. 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.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.

도 3에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법의 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter shown in Fig. 3 can be described as follows.

먼저, 도 3의 실시예는 도 1의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 도 3의 제조 방법의 실시예는, 기판(도 1의 100) 위에 금속막(105)을 형성하는 단계와, 금속막(105) 위에 감광층(110)을 형성하는 단계와, 감광층(110)에 마스크(도 3에서 검은색으로 표시된 부분)를 통해 감광층(110) 및 금속막(105)이 형성된 기판(100)을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번(적어도 2번) 조사하고 상기 조사에 의해 감광층(110)에 생성된 단위 나노 홀 어레이 패턴들을 현상공정을 통해 현상(development)하여 감광층(110)에 나노 홀들(nano holes)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 홀 어레이(unit nano hole array)들을 형성하는 단계와, 감광층(110)의 단위 나노 홀 어레이들을 이용하여 금속막(105)을 식각(etching)하여 금속막(105)에 단위 나노 홀 어레이들을 형성하는 단계와, 단위 나노 홀 어레이들을 가지는 감광층(110)을 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막(105)으로부터 제거하고 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막(105) 위에 유전체층(115)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치될 수 있다.First, the embodiment of FIG. 3 may be combined with the embodiment of FIG. 3 includes a step of forming a metal film 105 on a substrate 100 (FIG. 1), a step of forming a photosensitive layer 110 on the metal film 105, The laser interference pattern is irradiated a plurality of times (at least twice) while rotating the substrate 100 on which the photosensitive layer 110 and the metal film 105 are formed through a mask (a portion indicated by black in Fig. 3) The unit nanohole array patterns generated in the photosensitive layer 110 are developed through a development process to form unit nano holes having different nano holes array direction in the photosensitive layer 110, Forming unit nano hole arrays and etching the metal film 105 using unit nanohole arrays of the photosensitive layer 110 to form unit nanohole arrays in the metal film 105 A step of forming a photosensitive layer 110 having unit nanohole arrays in a unit nanohole array It may include the step of forming the dielectric layer 115 over to the metal film 105 is removed from the metal film 105 is formed and provided to the unit nanohole array. The nano holes included in the unit nanohole array may be periodically arranged on at least two directional axes and at least three of the nanoholes may be disposed on each of the directional axes.

다음으로, 도 3의 실시예는 도 2의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 도 3의 제조 방법의 실시예는, 기판(도 2의 200) 위에 감광층(205)을 형성하는 단계와, 감광층(205)에 마스크(도 3에서 검은색으로 표시된 부분)를 통해 감광층(205)이 형성된 기판(200)을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번(적어도 2번) 조사하고 상기 조사에 의해 감광층(205)에 생성된 단위 나노 닷 어레이 패턴들을 현상공정을 통해 현상(development)하여 감광층(205)을 나노 닷들(nano dots)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들로 형성하는 단계와, 기판(200)(기판(200) 위)과, 단위 나노 닷 어레이들의 감광층(205) 위에 금속막(210)을 형성하는 단계와, 단위 나노 닷 어레이들의 감광층(205)과, 단위 나노 닷 어레이들의 감광층(205) 위에 형성된 금속막(210)을 제거하여 단위 나노 닷 어레이들에 대응하는 단위 나노 홀 어레이(nano hole array)들이 형성된 금속막(210)을 형성하는 단계와, 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막(210) 위에 유전체층(215)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치될 수 있다.Next, the embodiment of FIG. 3 may be combined with the embodiment of FIG. 3 includes a step of forming a photosensitive layer 205 on a substrate 200 (FIG. 2) and a step of forming a photosensitive layer 205 on a substrate (a portion indicated by black in FIG. 3) The laser interferogram is irradiated a plurality of times (at least twice) while rotating the substrate 200 on which the photosensitive layer 205 is formed, and the unit nano dot array patterns generated in the photosensitive layer 205 by the irradiation are developed forming the photosensitive layer 205 into unit nano dot arrays having different nano dots and arranging directions of the nano dots and developing the substrate 200 (the substrate 200) Forming a metal layer 210 on the photosensitive layer 205 of the unit nano dot arrays and forming a metal layer 210 on the photosensitive layer 205 of the unit nano dot arrays and on the photosensitive layer 205 of the unit nano dot arrays The metal film 210 is removed to form a unit nanohole array (na) corresponding to the unit nano dot arrays. forming a metal layer 210 on which the unit nanohole arrays are formed, and forming a dielectric layer 215 on the metal layer 210 on which the unit nanohole arrays are formed. The nano holes included in the unit nanohole array may be periodically arranged on at least two directional axes and at least three of the nanoholes may be disposed on each of the directional axes.

전술한 바와 같이, 도 3을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 마스크(mask) 공정을 결합한 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 감광층에 다결정형 주기성(poly-periodic) 패턴을 형성하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 레이저 간섭 리소그래피에서 빛의 조사 과정에 마스킹(masking) 공정을 추가하여 부분적으로 주기 패턴을 형성하는 공정 방법일 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3 provides a method of forming a polycrystalline periodic pattern in a photosensitive layer using laser interference lithography combined with a mask process . That is, the present invention can be a process for partially forming a periodic pattern by adding a masking process to a process of irradiating light in laser interference lithography.

일정한 주기적인 패턴을 가지는 구조 내에서의 표면 플라즈몬 공명 현상은, 공명이 일어나는 파장대역을 결정짓는데 있어 플라즈몬 여기를 위해 입사되는 빛의 방향성에 영향을 받으며, 이런 현상은 시야각에 따라 투과되는 빛의 파장 대역이 변해 색상이 변하는 특성을 가진다. 금속 박막(금속막)의 평면방향(in-plane)을 따른 빛의 모멘텀(momentum, 운동량) 변화에 따라 공명조건이 변하게 되고, 투과 피크값(peak)의 위치가 이동하게 된다. 수직으로 입사하는 빛의 입사각을 변화시키면, 빛의 평면방향(in-plane) 성분이 변하기 때문에 공명 조건이 바뀌고, 투과 색상이 변화하는 결과를 가져온다. 빛의 모멘텀 변화는 평면방향(in-plane) 성분이 주기 패턴의 방향성과 일치하는 정도와도 상관관계가 있다.The surface plasmon resonance phenomenon in a structure having a certain periodic pattern is influenced by the directionality of light incident for plasmon excitation in determining the wavelength band where resonance occurs. This phenomenon is caused by the wavelength of light transmitted through the viewing angle The band changes and the color changes. The resonance condition changes according to the change of momentum of light along the in-plane direction of the metal thin film (metal film), and the position of the transmission peak value is shifted. Changing the incident angle of vertically incident light changes the in-plane component of the light, changing the resonance condition and changing the transmission color. The change in momentum of light also correlates with the degree to which the in-plane component matches the directionality of the periodic pattern.

도 3의 본 발명에 따른 제조 방법(공정 방법)을 이용해서 다결정형 주기성 (poly-periodic) 패턴을 가지는 컬러 필터를 구현할 경우, 패턴의 방향성에 따른 빛의 모멘텀의 변화를 줄여 시야각에 따른 색상변화 현상을 저하시킬 수 있다. 즉, 마스크 공정과 기판의 회전으로 다결정형 주기성(poly-periodic) 패턴을 형성하여 이를 활용한 플라즈모닉 컬러 필터를 구현할 경우, 전 면적상에 주기적인 패턴을 이용한 플라즈모닉 컬러 필터의 주기적인 구조에서 오는 문제점(예를 들어, 시야각에 따른 색상 변화 문제)을 완화 또는 제거할 수 있다.When a color filter having a polycrystalline periodic pattern is implemented using the manufacturing method (process method) according to the present invention shown in FIG. 3, the change of the light momentum according to the direction of the pattern is reduced, The phenomenon can be reduced. That is, when a plasma-based color filter is formed by forming a polycrystalline periodic pattern by the mask process and the rotation of the substrate, the periodic structure of the plasmonic color filter using the periodic pattern on the entire area It is possible to alleviate or eliminate the problem (for example, a color change problem depending on the viewing angle).

도 4는 일정한 주기의 금속 나노 홀 어레이 패턴이 형성된 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조에서의 빛의 입사각에 따른 빛의 투과도(transmittance) 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.FIG. 4 is a graph showing a transmittance change of light according to an incident angle of light in a surface plasmonic color filter structure in which a metal nanohole array pattern having a constant period is formed.

도 4를 참조하면, 빛의 입사각(0도(degree), 5도, 10도, 15도, 20도, 및 25도)에 따라 빛의 투과 파장 대역이 이동함을 알 수 있다. 빛의 투과 파장 대역이 이동함에 따라 전술한 시야각에 따른 빛의 색상 변화 문제가 발생할 수 있다. 즉, 일정한 주기의 금속 나노 홀 어레이 패턴이 형성된 표면 플라즈모닉 컬러필터 구조가 장착된 디스플레이 소자를 보는 관찰자의 입장에서 볼 때, 관찰자의 위치에 따라 색상이 변하게 되는 현상이 발생한다. 상기 빛의 입사각은 유전체층(도 1의 115 또는 도 2의 215)(또는 기판(도 1의 100 또는 도 2의 200))의 윗면에 대한 수직선(법선)과 빛의 진행방향이 이루는 각을 의미한다. 도 4에서 위에서 첫 번째 선(line)은 빛의 입사각이 0도인 경우의 투과도를 지시(indication)한다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the transmission wavelength band of light moves according to the incident angle (degrees, 5 degrees, 10 degrees, 15 degrees, 20 degrees, and 25 degrees) of light. As the transmission wavelength band of light moves, a problem of color change of light according to the above-mentioned viewing angle may occur. That is, from the viewpoint of the observer who views the display device equipped with the surface plasmonic color filter structure in which the metal nanohole array pattern of a certain period is formed, the color changes depending on the position of the observer. The incident angle of light means an angle formed by the vertical line (normal line) of the upper surface of the dielectric layer (115 in FIG. 1 or 215 in FIG. 1 or 100 or 200 in FIG. do. In FIG. 4, the first line above indicates the transmittance when the incident angle of light is 0 degrees.

도 5는 도 3의 본 발명에 따른 다결정형 주기성(poly-periodic) 패턴이 형성된 금속막을 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터에서의 빛의 입사각에 따른 빛의 투과도(transmittance) 변화를 나타내는 그래프(graph)이다.5 is a graph showing a transmittance change of light according to an incident angle of light in a surface plasmonic color filter using a metal film on which a polycrystalline periodic pattern according to the present invention shown in FIG. 3 is formed .

도 5를 참조하면, 빛의 입사각(0도(degree), 5도, 10도, 15도, 20도, 및 25도)에 따라 빛의 투과 파장 대역이 이동하지 않음을 알 수 있다. 상기 빛의 입사각은 도 3을 참조하여 설명된 유전체층(도 1의 115 또는 도 2의 215)(또는 기판(도 1의 100 또는 도 2의 200))의 윗면을 기준으로 하는 수직선(법선)과 빛의 진행방향이 이루는 각을 의미한다. 도 5에서 위에서 첫 번째 선(line)은 빛의 입사각이 0도인 경우의 투과도를 지시(indication)한다. 빛의 입사각이 0도인 경우 입사광의 투과도가 최대가 되고 입사각이 증가할수록 투과도는 감소한다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the transmission wavelength band of light does not move according to the incident angle (degrees, 5 degrees, 10 degrees, 15 degrees, 20 degrees, and 25 degrees) of light. The incident angle of the light is perpendicular to the vertical line (normal line) with reference to the top surface of the dielectric layer (115 in FIG. 1 or 215 in FIG. 1) (or substrate (100 in FIG. 1 or 200 in FIG. 2) It means the angle formed by the direction of light propagation. In FIG. 5, the first line above indicates the transmittance when the incident angle of light is 0 degrees. When the incident angle of light is 0 degree, the transmittance of the incident light becomes maximum and the transmittance decreases as the incident angle increases.

도 5에 도시된 바와 같이 시야각(또는 입사각)에 따라 빛의 투과량이 감소하지만, 도 4에서와 같은 빛의 투과도의 피크값(peak)이 이동하는 현상은 발생하지 않는다. 따라서 본 발명은 시야각에 따른 색상변화가 일어나지 않을 수 있다.As shown in FIG. 5, the light transmittance is decreased according to the viewing angle (or the incident angle), but the peak value of the light transmittance as shown in FIG. 4 does not move. Therefore, the present invention may not cause a color change according to the viewing angle.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 간섭 리소그래피를 이용한 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 상기 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법은, 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 서브화소를 구분하여 제조하는 방법일 수 있다.6 is a view illustrating a method of manufacturing a surface plasmonic color filter using laser interference lithography according to another embodiment of the present invention. The method of manufacturing the surface plasmonic color filter may be a method of separately manufacturing the sub pixels of the surface plasmonic color filter.

도 3을 참조하여 설명된 실시예는, 레이저 조사 조건을 일정하게 유지시키고, 마스킹 공정과 기판의 회전을 이용하여 주기가 같은 단위 패턴이 무작위로 산포(분산)된 형태의 패턴을 가질 수 있다.The embodiment described with reference to FIG. 3 may have a pattern in which unit patterns having the same period are randomly scattered (dispersed) by keeping the laser irradiation conditions constant and using the masking process and the rotation of the substrate.

도 6을 참조하면, 도 3의 실시예와 달리 마스킹 공정에 레이저 조사 조건을 변경하여 주기가 서로 다른 패턴을 한 패널(예를 들어 LCD 패널) 내에 한 번에 구현할 수도 있다. 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)의 주기적인 홀 어레이 패턴을 이용하여 컬러 필터를 구현할 경우, 빛의 투과 대역은 패턴(홀 패턴)의 주기에 직접적으로 영향을 받게 되고 패턴의 주기를 변경하여 투과하고자 하는 색상 파장 대역을 조정할 수 있으므로, 적색, 녹색, 및 청색의 서브 화소를 구분하기 위해서는 각각 화소에 서로 다른 주기를 가지는 홀 어레이 패턴이 형성되어야 한다. 도 6에서 도시된 바와 같이 마스킹(masking), 및 레이저 셋팅(laser setting)(또는 레이저 빔 각도(레이저 빔의 샘플(sample)에 대한 입사각)의 설정)을 반복적으로 3회 실시하여 서로 다른 주기를 가지는 레이저 간섭무늬를 감광층(photoresist)(도 1의 110 또는 도 2의 205)에 조사를 하고 한꺼번에 현상(development)을 하면 적색(Red), 녹색(Green), 및 청색(Blue)에 해당하는 패턴이 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)에 구분되어 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, unlike the embodiment of FIG. 3, a pattern having different cycles may be implemented in one panel (for example, an LCD panel) at a time by changing laser irradiation conditions in the masking process. When a color filter is implemented using a periodic hole array pattern of a metal film (105 in FIG. 1 or 210 in FIG. 2), the transmission band of light is directly affected by the period of the pattern (hole pattern) The color wavelength band to be transmitted can be adjusted. Therefore, in order to distinguish red, green, and blue sub-pixels, a hole array pattern having different periods should be formed in each pixel. Masking and laser setting (or setting of the laser beam angle (angle of incidence for the sample of the laser beam)) as shown in FIG. 6 are repeated three times to obtain different periods The laser interference pattern of the laser interference pattern is irradiated to a photoresist (110 in FIG. 1 or 205 in FIG. 2) and development is performed at a time to form a red interference pattern corresponding to red, green, The pattern may be formed separately in the metal film (105 in FIG. 1 or 210 in FIG. 2).

도 6에 도시된 바와 같이, 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 제1 레이저 간섭무늬를 생성하기 위한 레이저 빔의 각도는 θ1이고, 녹색 서브-화소 형성을 위한 제2 레이저 간섭무늬를 생성하기 위한 레이저 빔의 각도는 θ2이고, 청색 서브-화소 형성을 위한 제3 레이저 간섭무늬를 생성하기 위한 레이저 빔의 각도는 θ3일 수 있다. θ1에 의해 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)에 형성되는 금속막의 나노 홀 어레이 패턴의 나노 홀 주기(pitch)는 pitch1이고, θ2에 의해 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)에 형성되는 금속막의 홀 어레이 패턴의 나노 홀 주기는 pitch2이고, θ3에 의해 금속막(도 1의 105 또는 도 2의 210)에 형성되는 금속막의 홀 어레이 패턴의 나노 홀 주기는 pitch3일 수 있다. 주기 크기에 있어서, pitch1의 크기가 pitch2의 크기보다 크고 pitch2의 크기가 pitch3의 크기보다 클 수 있다. 즉, pitch1 > pitch2 > pitch3일 수 있다. 도 6에는 하나의 패널에 적색, 녹색, 및 청색 표면 플라즈모닉 필터들의 구현을 위해, 예를 들어, 4개의 단위 마스크들로 구성되는 적색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 4개의 단위 마스크들로 구성되는 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 4개의 단위 마스크들로 구성되는 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크가 도시되어 있다.6, the angle of the laser beam for generating the first laser interferogram for red sub-pixel formation is? 1, and the second laser interferogram for green sub-pixel formation is generated And the angle of the laser beam for generating the third laser interferogram for blue sub-pixel formation may be? 3. The pitch of the nanohole array pattern of the metal film formed on the metal film (105 in FIG. 1 or 210 in FIG. 2) by θ1 is pitch1, and the metal film (105 in FIG. 1 or 2 The nanohole period of the hole array pattern of the metal film formed on the metal film (105 in FIG. 1 or 210 in FIG. 2) by pitch? 3 is pitch3 have. In the period size, the size of pitch1 may be larger than the size of pitch2, and the size of pitch2 may be larger than the size of pitch3. That is, pitch1> pitch2> pitch3. Figure 6 shows a mask for red sub-pixel formation consisting of, for example, four unit masks, four unit masks for the implementation of red, green and blue surface plasmonic filters in one panel A mask for green sub-pixel formation, and a mask for blue sub-pixel formation consisting of four unit masks.

도 6에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법의 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.An embodiment of the method of manufacturing the surface plasmonic color filter shown in Fig. 6 can be described as follows.

먼저, 도 6의 실시예는 도 1의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 도 6의 제조 방법의 실시예는, 기판(도 1의 100) 위에 금속막(105)을 형성하는 단계와, 금속막(105) 위에 감광층(110)을 형성하는 단계와, 감광층(110)에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하고 상기 조사에 의해 감광층(110)에 생성된 제1 나노 홀 어레이 패턴 및 제2 나노 홀 어레이 패턴 및 제3 나노 홀 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 감광층(110)에 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 홀 주기(pitch1)를 가지는 제1 나노 홀 어레이(nano hole array), 제2 나노 홀 주기(pitch2)를 가지는 제2 나노 홀 어레이, 및 제3 나노 홀 주기(pitch3)를 가지는 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.First, the embodiment of FIG. 6 may be combined with the embodiment of FIG. 6 includes a step of forming a metal film 105 on a substrate 100 (FIG. 1), a step of forming a photosensitive layer 110 on the metal film 105, A first laser interferogram pattern is formed through a mask for forming a red sub-pixel, a mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel, And the third laser interference fringe are respectively irradiated and the first nanohole array pattern, the second nanohole array pattern, and the third nanohole array pattern generated in the photosensitive layer 110 by the irradiation are developed a first nano hole array having a first nano hole period (pitch 1) corresponding to the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub-pixel in the photosensitive layer 110, A second nanohole array having a 2 nanohole period (pitch 2), and a second nanohole array having a third nanohole period (pitch 3) To form a third nanohole array having a second nanohole array.

상기 도 6의 제조 방법의 실시예는, 감광층(110)의 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 이용하여 금속막(105)을 식각(etching)하여 금속막(105)에 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계와, 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 가지는 감광층(110)을 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(105)으로부터 제거하고 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(105) 위에 유전체층(115)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.6, the metal film 105 is etched using the first nanohole array, the second nanohole array, and the third nanohole array of the photosensitive layer 110 to form a metal film Forming a first nanohole array, a second nanohole array and a third nanohole array on the first nanohole array, a second nanohole array and a third nanohole array, ) Is removed from the metal film 105 on which the first nanohole array and the second nanohole array and the third nanohole array are formed and the metal film 105 on which the first nanohole array and the second nanohole array and the third nanohole array are formed And forming a dielectric layer 115 on the dielectric layer 105.

다음으로, 도 6의 실시예는 도 2의 실시예와 결합될 수 있다. 즉, 도 6의 제조 방법의 실시예는, 기판(도 2의 200) 위에 감광층(205)을 형성하는 단계와, 감광층(205)에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하고 상기 조사에 의해 감광층(205)에 생성된 제1 나노 닷 어레이 패턴 및 제2 나노 닷 어레이 패턴 및 제3 나노 닷 어레이 패턴을 현상공정을 통해 현상(development)하여 감광층(205)을, 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 닷 주기(pitch1)를 가지는 제1 나노 닷 어레이(nano dot array), 제2 나노 닷 주기(pitch2)를 가지는 제2 나노 닷 어레이, 및 제3 나노 닷 주기(pitch3)를 가지는 제3 나노 닷 어레이로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Next, the embodiment of FIG. 6 may be combined with the embodiment of FIG. 6 includes a step of forming a photosensitive layer 205 on a substrate 200 and a step of forming a mask for forming a red sub-pixel on the photosensitive layer 205 ), A mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel, the first laser interferogram, the second laser interferogram, and the third laser interferogram, respectively, The first nano dot array pattern, the second nano dot array pattern, and the third nano dot array pattern generated in the light emitting layer 205 are developed through a developing process so that the photosensitive layer 205 is divided into a red sub- A second nano dot array having a second nano dot period (pitch 2), and a second nano dot array having a first nano dot period (pitch 1) corresponding to blue sub- Forming a third nano dot array having a third nano dot cycle (pitch3) It can be included.

상기 도 6의 제조 방법의 실시예는, 기판(200)(기판(200) 위)과, 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층(205) 위에 금속막(210)을 형성하는 단계와, 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층(205)과, 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층(205) 위에 형성된 금속막(210)을 제거하여 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이에 대응하는 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(210)을 형성하는 단계와, 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막(210) 위에 유전체층(215)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.6 includes a substrate 200 (on the substrate 200), a metal film (not shown) on the photosensitive layer 205 of the first nano dot array and the second nano dot array and the third nano dot array, Forming a first nano dot array, a second nano dot array, and a third nano dot array; forming a first nano dot array, a second nano dot array, and a third nano dot array; The metal film 210 formed on the photosensitive layer 205 of the array is removed to form a first nano-dot array and a second nano-dot array and a second nano-hole array and a second nano-hole array and a second nano- Forming a metal film 210 on which a 3-nano-hole array is formed, and forming a dielectric layer 215 on the metal film 210 on which the first nano-hole array and the second nano-hole array and the third nano-hole array are formed As shown in FIG.

염료 또는 안료를 사용하는 컬러 필터의 경우, 적색, 녹색, 및 청색에 해당하는 컬러 레지스트(color resist 또는 color photoresist)를 제조하기 위해 각각 도포 과정 및 현상 과정을 반복해야 한다. 전술한 본 발명의 마스킹 공정을 추가한 레이저 리소그래피 공정으로 컬러 필터를 제조할 경우 공정 과정이 간소화되고, 안료와 같은 재료의 낭비도 줄어들 수 있으므로 비용측면에서도 유리할 수 있다.In the case of color filters using dyes or pigments, the application and development processes must be repeated to produce color resist or color photoresist corresponding to red, green, and blue, respectively. When the color filter is manufactured by the laser lithography process in which the masking process of the present invention is added, the process can be simplified and waste of materials such as pigment can be reduced.

부연하여 설명하면, 염료 또는 안료를 기반으로 하는 기존 컬러 필터를 구현하기 위해 포토리소그래피 공정이 사용되고 있으며, 복잡한 구조를 구현하기 위해 다수의 마스크들이 필요하며 마스크 정렬(alignment)로 인한 공정상의 어려움이 있다. 도 6을 참조하여 설명된 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조 방법은 레이저 간섭 리소그래피 과정에서 3개의 마스크들을 이용하여 적색, 녹색, 및 청색을 구분하여 서브 색상 화소를 구현하는 공정 단계를 줄이고 공정비용 또한 크게 줄일 수 있다.In more detail, photolithography processes are used to implement existing color filters based on dyes or pigments, which require multiple masks to implement complex structures and process difficulties due to mask alignment . The method of manufacturing a color filter according to the present invention described with reference to FIG. 6 reduces the number of process steps of implementing sub-color pixels by separating red, green, and blue using three masks in a laser interferometric lithography process, Can be greatly reduced.

전술한 바와 같이, 도 6을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 마스크 공정을 결합한 레이저 간섭 리소그래피를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 컬러 서브 픽셀들을 쉽게 형성하는 방법을 제공한다.As described above, embodiments of the invention described with reference to FIG. 6 provide a method of easily forming red, green, and blue color subpixels using laser interference lithography that incorporates a mask process.

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 are possible in light of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 기판
105: 금속막
110: 감광층
115: 유전체층
200: 기판
205: 감광층
210: 금속막
215: 유전체층
100: substrate
105: metal film
110: Photosensitive layer
115: dielectric layer
200: substrate
205: Photosensitive layer
210: metal film
215: dielectric layer

Claims (8)

표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
(b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(c) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층에 주기성을 가지는 나노 홀 어레이(nano hole array)를 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층의 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및
(e) 상기 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a metal film on a substrate;
(b) forming a photosensitive layer on the metal film;
(c) irradiating a laser interference pattern on the photosensitive layer to form a nano hole array having a periodicity in the photosensitive layer;
(d) etching the metal film using the nano hole array of the photosensitive layer to form a nano hole array in the metal film; And
(e) removing the photosensitive layer having the nano hole array from the metal film on which the nano hole array is formed, and forming a dielectric layer on the metal film on which the nano hole array is formed.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계;
(b) 상기 감광층에 레이저 간섭무늬를 조사하여 상기 감광층을 주기성을 가지는 나노 닷 어레이(nano dot array)로 형성하는 단계;
(c) 상기 기판과, 상기 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(d) 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
(e) 상기 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photosensitive layer on a substrate;
(b) irradiating the photosensitive layer with a laser interferogram to form the photosensitive layer into a periodic nano dot array;
(c) forming a metal film on the substrate and the photosensitive layer of the nano dot array;
(d) 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
(e) forming a dielectric layer on the metal film on which the nanohole array is formed.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
(b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(c) 상기 감광층에 마스크(mask)를 통해 상기 감광층 및 금속막이 형성된 기판을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번 조사하여 상기 감광층에 나노 홀들(nano holes)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 홀 어레이(nano hole array)들을 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층의 단위 나노 홀 어레이들을 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 단위 나노 홀 어레이들을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 단위 나노 홀 어레이들을 가지는 감광층을 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a metal film on a substrate;
(b) forming a photosensitive layer on the metal film;
(c) Irradiating a laser interference pattern a plurality of times while rotating the substrate on which the photosensitive layer and the metal film are formed through a mask on the photosensitive layer, and thus the arrangement direction of the nano holes in the photosensitive layer is different from each other. Forming branched nano hole arrays;
(d) forming unit nanohole arrays in the metal film by etching the metal film using unit nanohole arrays of the photosensitive layer; And
(e) removing the photosensitive layer having the unit nanohole arrays from the metal film on which the unit nanohole arrays are formed, and forming a dielectric layer on the metal film on which the unit nanohole arrays are formed. Way.
제3항에 있어서,
상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치되는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the nanoholes included in the unit nanohole array are periodically disposed on at least two directional axes and at least three of the nanoholes are disposed in each of the directional axes.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계;
(b) 상기 감광층에 마스크(mask)를 통해 상기 감광층이 형성된 기판을 회전하면서 레이저 간섭무늬를 복수번 조사하여 상기 감광층을 나노 닷들(nano dots)의 배열 방향이 서로 다르고 주기성을 가지는 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들로 형성하는 단계;
(c) 상기 기판과, 상기 단위 나노 닷 어레이들의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(d) 상기 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들의 감광층과, 상기 단위 나노 닷 어레이(nano dot array)들의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 단위 나노 닷 어레이들에 대응하는 단위 나노 홀 어레이(nano hole array)들이 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 단위 나노 홀 어레이들이 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photosensitive layer on a substrate;
(b) irradiating the photosensitive layer with a laser interfering pattern repeatedly while rotating the substrate on which the photosensitive layer is formed through a mask so that the photosensitive layer is irradiated with a unit having nano dots arranged in different directions and having a periodicity Forming nano dot arrays;
(c) forming a metal film on the substrate and the photosensitive layer of the unit nano dot arrays;
(d) removing the metal layer formed on the photosensitive layer of the unit nano dot arrays and the photosensitive layer of the unit nano dot arrays to form a unit nanohole array corresponding to the unit nano dot arrays, forming a metal film on which nano hole arrays are formed; And
(e) forming a dielectric layer on the metal film on which the unit nanohole arrays are formed.
제5항에 있어서,
상기 단위 나노 홀 어레이에 포함된 나노 홀은 적어도 두 개의 방향축들에 주기적으로 배치되고 상기 방향축들 각각에 적어도 3개가 배치되는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the nanoholes included in the unit nanohole array are periodically disposed on at least two directional axes and at least three of the nanoholes are disposed in each of the directional axes.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
(b) 상기 금속막 위에 감광층을 형성하는 단계;
(c) 상기 감광층에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하여 상기 감광층에 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 홀 주기를 가지는 제1 나노 홀 어레이(nano hole array), 제2 나노 홀 주기를 가지는 제2 나노 홀 어레이, 및 제3 나노 홀 주기를 가지는 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계;
(d) 상기 감광층의 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 이용하여 상기 금속막을 식각(etching)하여 상기 금속막에 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 형성하는 단계; 및
(e) 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이를 가지는 감광층을 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막으로부터 제거하고 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a metal film on a substrate;
(b) forming a photosensitive layer on the metal film;
(c) a first laser interference fringe, and a second laser interference fringe through a mask for forming a red sub-pixel, a mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel in the photosensitive layer; A first nano hole array having a first nano hole period corresponding to a red sub-pixel, a green sub-pixel, and a blue sub-pixel on the photosensitive layer by irradiating a laser interference fringe and a third laser interference fringe, respectively. nano hole array), a second nano hole array having a second nano hole period, and a third nano hole array having a third nano hole period;
(d) etching the metal film using the first nanohole array, the second nanohole array and the third nanohole array of the photosensitive layer to form a first nanohole array and a second nanohole array And forming a third nano-hole array; And
(e) removing the photosensitive layer having the first nanohole array, the second nanohole array and the third nanohole array from the metal film on which the first nanohole array and the second nanohole array and the third nanohole array are formed And forming a dielectric layer on the metal film on which the first nanohole array, the second nanohole array, and the third nanohole array are formed.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판 위에 감광층을 형성하는 단계;
(b) 상기 감광층에 적색 서브-화소(subpixel) 형성을 위한 마스크(mask), 녹색 서브-화소 형성을 위한 마스크, 및 청색 서브-화소 형성을 위한 마스크를 통해 제1 레이저 간섭무늬, 제2 레이저 간섭무늬, 및 제3 레이저 간섭무늬를 각각 조사하여 상기 감광층을 적색 서브-화소, 녹색 서브-화소, 및 청색 서브-화소에 각각 대응하는 제1 나노 닷 주기를 가지는 제1 나노 닷 어레이(nano dot array), 제2 나노 닷 주기를 가지는 제2 나노 닷 어레이, 및 제3 나노 닷 주기를 가지는 제3 나노 닷 어레이로 형성하는 단계;
(c) 상기 기판과, 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층 위에 금속막을 형성하는 단계;
(d) 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층과, 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이의 감광층 위에 형성된 금속막을 제거하여 상기 제1 나노 닷 어레이 및 제2 나노 닷 어레이 및 제3 나노 닷 어레이에 대응하는 제1 나노 홀 어레이(nano hole array) 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 제1 나노 홀 어레이 및 제2 나노 홀 어레이 및 제3 나노 홀 어레이가 형성된 금속막 위에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 제조 방법.
A method of manufacturing a surface plasmonic color filter,
(a) forming a photosensitive layer on a substrate;
(b) forming a first laser interferogram pattern on the photosensitive layer through a mask for forming a red sub-pixel, a mask for forming a green sub-pixel, and a mask for forming a blue sub-pixel, Laser interference fringe, and third laser interference fringe, respectively, so that the photosensitive layer is divided into a first nano dot array having a first nano dot period corresponding to the red sub-pixel, the green sub-pixel, and the blue sub- nano dot array, a second nano dot array having a second nano dot period, and a third nano dot array having a third nano dot period;
(c) forming a metal film on the substrate, the photosensitive layer of the first nano dot array, the second nano dot array, and the third nano dot array;
(d) a photosensitive layer of the first nano dot array, the second nano dot array and the third nano dot array, and a metal layer formed on the photosensitive layer of the first nano dot array and the second nano dot array and the third nano dot array, The metal film on which the first nano dot array and the second nano dot array and the third nano dot array corresponding to the first nano hole array and the second nano hole array and the third nano hole array are formed is removed, ; And
(e) forming a dielectric layer on the metal film on which the first nanohole array, the second nanohole array, and the third nanohole array are formed.
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