KR20140069879A - 비등방성 패턴을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터, 및 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터를 포함하는 디스플레이 소자 - Google Patents

비등방성 패턴을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터, 및 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터를 포함하는 디스플레이 소자 Download PDF

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Abstract

능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 기판과, 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함한다. 금속 박막에 포함되는 홀들은, 외부에서 제공되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다르다. 계조 표현이 가능한 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 기판과, 기판 위에 형성되고, 외부에서 입사되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 선형 편광의 세기가 조정되도록, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기의 비등방성 형태를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하며, 금속 박막에 포함되는 홀들은, 정사각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern) 또는 정육각형의 단위 홀 어레이 형태를 가지고 반복적으로 배치된다.

Description

비등방성 패턴을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터, 및 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터를 포함하는 디스플레이 소자 {Active surface plasmonic color filter including anisotropic patterns, and display device including the same}
본 발명은 표면 플라즈모닉 컬러 필터 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 비등방성 패턴을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터, 및 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터를 포함하는 디스플레이 소자에 관한 것이다.
평판 디스플레이 시장의 주류를 이루고 있는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 백라이트와 액정층을 거친 백색 광원을 컬러필터를 이용하여 적색, 녹색, 및 청색의 빛을 선택적으로 투과시켜 색상을 구현한다. 각 색상에 대하여 계조(gray scale) 표현을 위해, 액정 표시 장치는 액정층의 변화량을 조정하여 액정층을 투과하는 빛의 양을 조정하는 방식으로 구동이 되며, 이를 위해 액정층의 상부 및 하부층에 모두 편광판이 필요하다. 상용화되는 평판 디스플레이의 컬러필터는 안료 혹은 염료의 재료적 특성에 따라 일부 색의 빛을 흡수하고 특정 파장대역의 빛만을 투과 및 반사시키는 원리로 색상이 구현되므로, 색순도나 투과도 면에서 재료적인 한계가 있다. 백라이트(backlight)에서 발광된 빛은 두 개의 층의 편광판, 액정층, 및 컬러필터층 등 많은 구조물을 거쳐야 하므로 높은 광효율을 위해서는 백라이트의 전력소비가 증가하게 된다.
한편, 주기성을 가지는 나노 크기(nano size)의 다수개의 홀(hole)로 이루어진 패턴(pattern)을 형성하는 금속 박막층에서 일어나는 표면 플라즈몬(surface plasmon)을 이용하여 컬러필터로 응용이 가능하다. 표면 플라즈몬 공명 현상(surface plasmon resonance phenomenon)은 특정 파장대역의 빛이 금속박막을 투과하는 양을 증대시키는 역할을 하며, 홀 어레이 패턴(hole array pattern)의 주기, 홀의 크기, 홀의 모양(형태), 또는 금속박막의 두께 등을 조정하여 파장대역을 변경할 수 있다. 표면 플라즈몬을 이용한 표면 플라즈모닉 컬러필터는 금속과 유전체의 박막을 이용하는 단순한 구조 및 구성으로 형성되어 종래의 안료 또는 염료를 기반으로 하는 컬러 필터의 재료적 한계점을 극복하면서도, 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 높은 투과도를 달성할 수 있는 장점을 지니고 있다.
표면 플라즈모닉 컬러필터의 일예가 한국특허공개번호 10-2011-0120722 및 10-2011-0070571에 개시(disclosure, 기재)되어 있다. 상기 공개 발명(출원발명)은 다양한 형태의 주기성 패턴의 금속층을 이용하고 있으나, 반복되는 방향으로 동일한 주기를 가지는, 즉, 정사각형 격자 구조 또는 정육각형 격자 구조 또는 정삼각형 격자 구조로 한정하고 있다. 상기 공개발명에서 인접한 홀 간의 간격은 모두 동일하여 공개발명은 단일 주기성을 가진다. 이런 공개발명은 원형, 사각형, 삼각형, 슬릿(slit), 또는 타원형 등 홀의 모양(형태)에 특별한 제한을 두고 있지 않으나, 모두 특정한 색상의 투과를 일정하게 유지시키는 용도로 활용하는 것을 목적으로 하고 있다.
표면 플라즈모닉 컬러 필터의 다른 일예가 한국특허공개번호 10-2011-0070574 및 10-2011-0120718에 개시되어 있다.
상기 한국공개특허번호 10-2011-0120722, 10-2011-007057, 10-2011-0070574, 및 10-2011-0120718에 개시된 발명의 홀 주기성 패턴에서의 홀 형태는 원형, 삼각형, 사각형, 타원형, 또는 슬릿과 같은 모양이다. 상기 패턴은 특정 색상만을 일정하게 투과시키는 역할을 수행한다.
상기 한국특허공개번호 10-2011-0120718에 기재된 발명은 일차원적인 배열(1D array slit)을 이용하여 선형 편광된 빛을 선택적으로 투과시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제(목적)는, 홀 어레이(hole array)를 가지는 금속 박막을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러필터를 기반으로 두고, 홀 어레이 패턴의 주기(홀의 주기) 혹은 홀 모양에 비등방성을 부여하는 것에 의해, 구조체를 투과하는 빛의 편광성에 따라 투과도 조정이 가능한 표면 플라즈몬 공명 특성을 이용하는, 비등방성 패턴을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 혹은 새로운 개념의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터를 포함하는 디스플레이 소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판; 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막; 및 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함할 수 있으며, 상기 금속 박막에 포함되는 홀들은, 외부에서 제공되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다를 수 있다.
상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다. 상기 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판; 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막; 및 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함할 수 있으며, 상기 금속 박막에 포함되는 홀들은, 외부에서 제공되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 각각 비등방성 형태를 가지고, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 동일할 수 있다.
상기 비등방성 형태를 가지는 홀들 각각은 종방향과 횡방향으로 서로 다른 길이를 가지는 형태를 포함하며, 타원형, 직사각형, 또는 직육각형의 형태를 가질 수 있다.
상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판; 상기 기판 위에 형성되고, 외부에서 입사되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기의 비등방성 형태를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막; 및 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함할 수 있으며, 상기 금속 박막에 포함되는 홀들은, 정육각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern)를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 비등방성 형태를 가지는 홀들 각각은 종방향과 횡방향으로 서로 다른 길이를 가지는 형태를 포함하며, 타원형, 직사각형, 또는 직육각형의 형태를 가질 수 있다. 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 소자는, 기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터; 제1 전도층과 제2 전도층 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시키는 액정층; 및 백라이트 유닛으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 상기 액정층에 제공하는 선형 편광판을 포함할 수 있으며, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터의 금속 박막에 포함되는 홀들은, 상기 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고, 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다를 수 있다.
상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다.
상기 디스플레이 소자가 계조(gray scale)를 표현할 수 있도록, 상기 백라이트 유닛으로부터 발생되는 빛의 밝기는 조정될 수 있다. 상기 제1 전도층 및 제2 전도층 각각은 전도성 투명 유전물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 유전체층에 포함된 물질과 상기 제2 전도층에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 소자는, 기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터; 제1 전도층과 제2 전도층 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시키는 액정층; 및 백라이트 유닛으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 상기 액정층에 제공하는 선형 편광판을 포함할 수 있으며, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터의 금속 박막에 포함되는 홀들은, 상기 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 각각 비등방성 형태를 가지고, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 동일할 수 있다.
상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 유전체층에 포함된 물질과 상기 제2 전도층에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 소자는, 기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터; 제1 전도층과 제2 전도층 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시키는 액정층; 및 백라이트 유닛으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 상기 액정층에 제공하는 선형 편광판을 포함할 수 있으며, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터의 금속 박막에 포함되는 홀들은, 상기 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 각각 비등방성 형태를 가지고, 정육각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern)를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는, 상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 유전체층에 포함된 물질과 상기 제2 전도층에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조는 종 방향 및 횡 방향 각각에 대하여 서로 다른 크기의 주기를 가지는 직사각형(rectangular) 격자구조의 홀 어레이 패턴(hole array pattern)이 형성된 금속 박막을 포함하고, 상기 형성된 금속 박막의 투과 피크(peak) 파장이, 입사하는 빛의 편광특성에 영향을 받는 성질을 이용하는 것에 의해, 투과 피크(peak) 파장을 조정할 수 있다. 따라서 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 구조를 이용하는 본 발명에 따른 디스플레이소자는 기존의 액정 디스플레이 소자에서의 편광판 1층과 염료 또는 안료 기반의 컬러 필터소자를 본 발명의 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 단순한 구조로 간소화할 수 있기 때문에, 본 발명은 기존의 액정 디스플레이의 구조와, 기존 액정 디스플레이 구조의 공정절차를 간소화시킬 수 있고 기존 액정 디스플레이 구조의 공정비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 컬러필터는 표면 플라즈몬 공명현상으로 인한 투과 효율 향상을 이용하는 것에 의해, 안료 혹은 염료를 이용한 컬러필터의 재료적 특성에 따른 낮은 투과도 문제를 해결할 수 있다. 본 발명은 직사각형 홀 어레이 패턴(rectangular hole array pattern)(또는 이중주기 홀 어레이 패턴(Dually periodic hole array pattern))을 이용하여 필터 구조물을 통과하는 빛의 편광방향에 따라 투과도가 변하는 특성을 이용하여, 편광을 변경하는 방법을 적용하고 최종적으로 필터링하는 색상을 조정할 수 있는 새로운 개념의 능동형 컬러 필터이다.
또한, 본 발명은 정사각형 격자구조의 홀 어레이 패턴의 금속 박막에서 홀(hole) 형태에 비등방성을 부여하는 것에 의해, 편광 방향에 따라 빛의 양의 조정이 가능한 능동형 컬러필터를 제공하므로, 기존 액정 디스플레이의 구조를 간소화시킬 수 있다. 부연하여 설명하면, 본 발명은 정사각형(Square type) 또는 정육각형(hexagonal type)의 홀 어레이(array)를 채택하고, 홀 모양을 비등방성(예를 들어, 타원형 또는 직사각형 등)으로 금속 박막에 형성하므로, 편광의 영향으로 필터를 투과하는 빛의 양이 조정가능하게 되고, 이 경우도 편광을 변경하는 방법을 적용하여 최종적으로 빛의 계조를 조정하는 능동형 컬러필터를 구현할 수 있다.
본 발명은 금속 박막과 다양한 유전물질의 조합으로 구성되므로, 본 발명의 필터 구조는 전극으로의 활용 가능성도 있으며, 기존 액정 디스플레이 대비 소자 구조 내에서 편광판 수의 감소 및 필터링 구조의 간략화 등으로 전체 소자의 구조가 간소화되므로 본 발명은 공정 절차 및 공정비용 등의 절감효과를 가질 수 있다. 또한 본 발명의 구조가 간소화됨에 따라 빛이 거치는 층의 수가 감소하므로 전체적으로 빛의 투과량이 증가한다. 따라서 본 발명은 백색광원(백라이트 유닛)으로부터 발생하는 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 금속 박막을 이용하게 되는 구조적 특성을 가지므로 공정방법에 있어서 기판의 휘어짐 유무에 구애받지 않고, 나노 크기의 금속 박막의 높은 투과도를 재현할 수 있다. 따라서 본 발명은 평판 디스플레이 외에 플렉서블(flexible) 디스플레이 또는 투명 디스플레이의 부품으로도 사용될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명과 비교되는, 정육각형 또는 정사각형 격자구조의 홀 어레이(hole array)를 가지는 다공성 금속층을 이용한 표면 플라즈모닉 컬러필터의 구조를 나타내는 도면(종단면도)이다.
도 2는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터에 포함된, 정사각형 격자 구조를 가지는 금속층(다공성 금속층)의 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 설명하는 도면(평면도)이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직사각형 격자 구조를 가지는 금속 박막의 비등방성 홀 어레이 패턴을 설명하는 도면(평면도)이다.
도 4는 도 3에 도시된 직사각형 격자 형태의 홀 어레이 패턴 구조를 가지는 금속박막을 포함하는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터의 투과도(transmittance)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 설명하는 도면(종단면도)이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타원형 홀(hole)을 가지는 정사각형 격자 구조를 포함하는 금속 박막의 비등방성 홀 어레이 패턴을 설명하는 도면(평면도)이다.
도 7은 도 6의 비등방성 홀 어레이 패턴을 가지는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 투과도(transmittance)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 설명하는 도면(종단면도)이다.
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.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명을 설명하기 전에, 본 발명과 대비되는 비교예가 다음과 같이 설명된다.
도 1은 본 발명과 비교되는, 정육각형 또는 정사각형 격자구조의 홀 어레이(hole array)를 가지는 다공성 금속층을 이용한 표면 플라즈모닉 컬러필터의 구조를 나타내는 도면(종단면도)이다.
도 1을 참조하면, 도 1의 좌측에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러필터는 기판, 기판 위에 형성되는 다공성 금속층, 및 유전체1 층으로 구성된다. 도 1의 우측에 도시된 표면 플라즈모닉 컬러필터는 기판, 기판 위에 형성되는 유전체2 층, 유전체2 층 위에 형성되는 다공성 금속층, 및 다공성 금속층 위에 형성되는 유전체2 층으로 구성된다.
연구결과로 발표되고 있는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터는 hexagonal(육각형)(또는 삼각형), 혹은 square(정사각형) 격자구조의 어레이(array)로 각 방향축으로 동일한 간격으로 홀(hole) 패턴이 반복되는 형태를 가지고 있는 다공 금속층을 포함한다.
도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터의 투과도 특성은 입사되는 빛의 편광특성에 영향을 받지 않는다. 이런 선행 연구는 원형, 사각형, 삼각형, 슬릿, 또는 타원형 등 홀(hole)의 모양에 특별한 제한을 두고 있지 않으나, 모두 특정한 색상의 투과를 일정하게 유지시키는 용도로 활용하는 것을 목적으로 하고 있다.
표면 플라즈모닉 컬러필터는 금속 박막에 일정한 주기를 갖는 나노크기의 다수개의 홀을 형성하여 특정 파장의 빛만 선택적으로 투과되도록 구조를 형성하여 색상을 필터링(filtering)한다. 나노 크기의 금속구조에서 금속과 유전체의 경계면에서 표면 플라즈몬 공명 현상이 발생하는데, 표면 플라즈몬이란 입사된 빛의 전기장에 의해 금속막 표면에 유도된 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말한다. 표면 플라즈몬 공명이 일어나는 파장 대역에서 입사광의 전기장과 플라즈몬이 커플링(coupling)되면서 홀을 투과하는 빛의 양이 극대화되며 그 양은 홀의 개구율을 넘어서게 되어 투과도를 증대시킨다.
외부에서 입사하는 빛의 편광 상태에 영향을 받지 않기 위해, 발표되고 있는 표면 플라즈모닉 컬러필터의 형태는 도 2에 도시된 바와 같이 반복되는 축을 따라 (예를 들어, 좌우 방향 및 상하 방향으로) 동일한 간격의 주기를 가지는 홀 어레이 패턴이 형성되어 있다. 상기 홀 어레이 패턴은 도 1의 다공성 금속층에 형성되어 있다.
도 2는 도 1의 표면 플라즈모닉 컬러필터에 포함된, 정사각형 격자 구조를 가지는 금속층(다공성 금속층)의 홀 어레이 패턴(hole array pattern)을 설명하는 도면(평면도)이다.
도 2의 우측 부분에 도시된 바와 같이, 빛은 지면 안으로 또는 지면 밖으로(다공성 금속층 위로) 진행(입사)한다고 가정한다. 또한 빛의 진행방향과 수직인 일정한 방향(수평축에 대해 θ=0 또는 θ1의 각도)으로 진동하는 전기장(E Field)은 편광의 방향을 지시(indication)한다.
도 2와 같은 구조에서 표면 플라즈몬 공명에 의해 나타나는 투과도 피크(peak)(λsp)는 아래의 [수학식 1]과 같이 계산된다. 투과도 피크(투과도 피크 파장)(λsp)는 투과광의 중심 피크 파장, 즉 표면 플라즈몬 공명 파장을 의미할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
[수학식 1]에서, a0은 홀(hole)의 주기이고, m 및 n은 각각 임의의 정수이고, εm은 금속(금속층)의 유전상수이고, εd는 금속에 인접한 유전체 물질(유전체층)의 유전 상수이다.
[수학식 1]을 참조하면, 금속 및 유전 물질의 유전상수가 결정되고 그에 따라 홀 어레이의 주기(a0)를 조정하면, 컬러필터를 투과하는 빛의 투과대역(투과도 피크(λsp))이 설계될 수 있다. 이 상황에서 금속막(금속층) 및 유전체층의 두께, 또는 홀의 형태(모양) 및 크기 등을 조정하여 투과도 곡선을 최적화하여 표면 플라즈모닉 컬러필터가 높은 투과도와 높은 색재현률을 가지도록 설계될 수 있다. [수학식 1]에서, m과 n은 각각 정수로 m 및 n의 조합에 따라 다양한 파장대역에서 투과 피크가 발생하는데, 일반적으로 (m,n)=(1,0) 혹은 (m,n)=(0,1)으로 계산되는 1st order(1차)의 공명모드(표면 플라즈몬 공명 모드)에 의하여 정해지는 가장 긴 파장대의 빛의 투과도가 가장 크게 나타난다. 통상적으로, 플라즈모닉 컬러필터에서는 상기 대역을 투과대역으로 이용하게 된다.
이런 플라즈모닉 컬러필터 구조에서는 금속 양면에 다른 종류의 유전 물질이 도포되면 서로 다른 플라즈몬 공명 모드가 발생하여, 투과 스펙트럼에서 불필요한 파장 대역에 피크가 발생하는데, 이 두 가지 모드가 일치될 때, 즉 금속 양면에 같은 종류의 유전체를 형성해주면, 공명 모드간의 커플링(coupling) 효과로 플라즈몬 효과가 극대화되어 투과도가 향상될 수 있다. 때문에 금속 양면에 같은 종류의 유전체를 형성해 주어야 한다. 즉, 도 5에 도시된, 기판(105), 다공성 금속층(110), 및 유전체1 층(115)의 순서로 형성(적층)된 본 발명의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터의 경우, 기판(105)과 유전체1 층(115)은 동일한 물질이나 유전율(혹은 굴절률)이 유사한 물질을 채택하여야 하고, 기판(205), 유전체2 층(210), 다공성 금속층(215), 및 유전체2 층(220)의 순서로 형성된 본 발명의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터의 경우, 유전체2 층(210)과 유전체2 층(220)은 서로 동일한 유전물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표면 플라즈모닉 컬러필터의 구조는, 도 3과 같이 종 방향 및 횡 방향으로 각각 다른 주기를 가지며 반복되는 직사각형 홀 어레이(rectangular hole array)가 형성된 금속 박막을 포함한다. 즉, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직사각형 격자 구조를 가지는 금속 박막의 비등방성 홀 어레이 패턴을 설명하는 도면(평면도)이다.
도 3의 우측 부분에 도시된 바와 같이, 빛은 지면 안으로 또는 지면 밖으로(금속 박막 위로) 진행(입사)한다. 또한 빛의 진행방향과 수직인 일정한 방향(수평축에 대해 θ=0 또는 θ1의 각도)으로 진동하는 전기장(E Field)을 가지는 선형 편광이, 금속 박막에 입사된다고 가정한다.
도 3의 구조에서, 표면 플라즈몬에 의한 투과 피크(λsp)는 아래의 [수학식 2]와 같이 계산된다. 투과도 피크(투과도 피크 파장)(λsp)는 투과광의 중심 피크 파장, 즉 표면 플라즈몬 공명 파장을 의미할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 2]에서, a0은 홀(hole)의 수평 방향(횡 방향 또는 X 방향)의 주기이고, b0은 홀(hole)의 수직 방향(종 방향 또는 Y 방향)의 주기이고, m 및 n은 각각 임의의 정수이고, εm은 금속(금속 박막)의 유전상수이고, εd는 금속에 인접한 유전체 물질(유전체층)의 유전 상수이다.
[수학식 2]에서, m과 n은 정수로 m 및 n의 조합에 따라 다양한 파장대역에서 투과 피크가 발생하고, 도 2의 구조와 달리, (m,n)=(1,0) 및 (m,n)=(0,1)의 서로 다른 두 개의 파장대역에서 1st order mode(1차 모드)의 공명현상이 일어난다. 입사되는 빛의 전장(전계)(Electric field, E field)의 편광 방향에 따라 두 가지 모드에 가중치가 분산되어 투과도 피크가 변하게 된다.
도 4는 도 3과 같이 서로 다른 두 개의 주기를 가지는 직사각형 홀 어레이(rectangular hole array)를 가지는 금속 박막을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러필터에서의 입사파의 편광에 따른 투과도(transmittance) 변화를 나타낸 그래프(graph)이다. 즉, 도 4는 도 3에 도시된 직사각형 격자 형태의 홀 어레이 패턴 구조를 가지는 금속박막을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러필터의 투과도(transmittance)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 4를 참조하면, 편광 방향이 0 도(degree)에서 90 도(degree)로 변해감에 따라 투과 피크 파장(λsp)은 적색(적색 파장대역)에서 점차 녹색(녹색 파장대역)으로 그 가중치가 이동하는 것을 알 수 있다. 따라서 편광 상태에 영향을 받는 직사각형 홀 어레이(rectangular hole array)(dually periodic hole array 혹은 직사각형 격자 형태의 홀 어레이) 패턴을 이용하여, 외부에서 편광의 방향을 조정하여 컬러필터를 투과하는 색상을 변경할 수 있는 능동형 필터링 소자를 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 설명하는 도면(종단면도)이다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 소자(100) 또는 디스플레이 소자(200)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 금속 박막에 일정한 주기를 갖는 나노크기의 다수개의 홀을 형성하여 특정 파장의 빛만 선택적으로 투과되도록 구조를 형성하여 색상을 필터링(filtering)할 수 있다.
도 5의 좌측에 도시된 디스플레이 소자(액정 디스플레이 소자)(100)는, 기판(105)과 금속박막인 다공성 금속층(110)과 유전체1 층(115)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터와, 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 위에 순차적으로 배치(형성 또는 적층)되는 제2 전도층(120), 액정층(liquid crystal layer)(125), 제1 전도층(130), 선형 편광판(135), 및 백라이트 유닛(140)을 포함한다. 디스플레이 소자(100)의 제조 공정에 있어서, 디스플레이 소자(100)는 디스플레이 소자의 기판(예를 들어, 반사판(reflection plate))(미도시), 백라이트 유닛(140), 선형 편광판(135), 제1 전도층(130), 액정층(125), 제2 전도층(120), 및 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 순서로 형성(적층)될 수 있거나 또는 그 역순으로 형성될 수 있다.
기판(105)은 유리(glass) 기판과 같은 투명한 평판 기판, 또는 PET(polyethylene terephthalate, 폴리에스터) 또는 PEN(Polyethylene naphthalate, 폴리에틸렌 나프탈레이트)을 포함하는 플라스틱 기판(투명 플라스틱 기판)과 같은 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 기판(105)과 유전체1 층(115)은 서로 동일한 물질이거나, 또는 유전율(혹은 굴절률)이 유사한 물질을 각각 포함할 수 있다. 기판(105)은 필터용 기판일 수 있다.
금속 박막(110)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속 박막(110)은 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 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. 유전체층(115)의 유전물질이 금속 박막(110)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다.
제1 전도층(130) 및 제2 전도층(120) 각각은 ZnO, ITO, ZnS, 또는 WO3(Tungsten trioxide)과 같은 전도성 투명 유전물질을 포함할 수 있다.
디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판(105)과, 기판(105) 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 다공성 금속층인 금속 박막(110)과, 금속 박막(110) 위에 형성되는 제1 유전체층인 유전체1 층(115)을 포함한다.
상기 홀(hole)들은 나노 크기(입사광(예를 들어 적색의 빛)의 파장이하(sub-wavelength)의 크기)를 가지는 나노 홀(nano hole)일 수 있고, 2차원적으로 배열될 수 있다. 상기 홀(hole)들 각각의 형태는 예를 들어 입사광의 파장이하(sub-wavelength)의 직경 크기를 가지는 원형, 타원형, 사각형, 또는 삼각형일 수 있다. 상기 홀(hole)들 각각은 50(nm)이상이고 1(μm)이하의 크기(직경)를 가지며, 상기 홀(hole)들 사이의 간격은 50(nm)이상이고 1(μm)이하일 수 있다.
금속 박막(110)에 포함되는 홀들은, 외부에서 제공되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격(주기)과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다르다. 금속 박막(110)은 도 3에 도시된 직사각형 어레이 형태의 홀(hole) 패턴이 형성된 금속 박막이다.
디스플레이 소자(100)의 액정층(125)은 제1 전도층(130)과 제2 전도층(120) 사이에 인가되는 전압(전압의 크기)에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시킨다.
선형 편광판(135)은 백색광원인 백라이트 유닛(140)으로부터 발생된 빛(백색광)을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 제1 전도층(130)을 통해 액정층(125)에 제공한다. 따라서 디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는 전압구동형 필터로 언급될 수 있다.
디스플레이 소자(100)가 계조(gray scale)(빛의 계조)를 표현할 수 있도록, 백라이트 유닛(140)으로부터 발생되는 빛의 밝기는 조정될 수 있다. 따라서 본 발명의 디스플레이 소자는 디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터를 통해 색상을 변경할 수 있고 백라이트 유닛(140)에 의해 계조를 표현할 수 있다.
도 5의 우측에 도시된 디스플레이 소자(200)는, 기판(205)과 제2 유전체층인 유전체2 층(210)과 금속 박막인 다공성 금속층(215)과 제1 유전체층인 유전체2 층(220)을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터와, 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 위에 순차적으로 형성되는 제2 전도층(225), 액정층(230), 제1 전도층(235), 선형 편광판(240), 및 백라이트 유닛(245)을 포함한다.
디스플레이 소자(200)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판(205) 및 금속 박막(215) 사이에 형성되는 제2 유전체층(210)을 더 포함한다는 점에서만, 디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터와 차이가 있으므로, 디스플레이 소자(200)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 포함된 기판(205), 금속 박막(215), 및 제1 유전체층(220)에 대한 설명은 디스플레이 소자(100)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 포함된 기판(105), 금속 박막(110), 및 유전체층(115)에 대한 설명이 참조된다. 제1 유전체층(220)에 포함된 유전물질과 제2 유전체층(210)에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다. 제2 유전체층(210)의 두께는 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제2 유전체층(210)은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO과 같은 전도성 산화물인 유전체를 포함할 수 있다.
디스플레이 소자(200)에 포함된 제2 전도층(225), 액정층(230), 제1 전도층(235), 선형 편광판(240), 및 백라이트 유닛(245)의 작용(동작)은 디스플레이 소자(100)에 포함된 제2 전도층(120), 액정층(125), 제1 전도층(130), 선형 편광판(135), 및 백라이트 유닛(140)의 작용과 유사하므로, 그것에 대한 설명은 본 명세서에서 생략된다.
디스플레이 소자(100) 또는 디스플레이 소자(200)에 포함된 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 표면 플라즈몬 공명 현상으로 인하여 나노 크기의 홀에서의 투과도가 극대화되는 효과를 이용하여 빛의 투과 효율을 향상시키는 필터로서, 가로 및 세로 방향으로 반복되는 금속박막의 홀 어레이 패턴에서 각각 반복되는 방향축으로의 주기를 다르게 설정하여 입사되는 빛의 조정된 편광 상태(편광 방향)에 따라 투과도 피크 파장이 변경되는 특성을 이용하는 것에 의해, 필터링 색상을 변경할 수 있는 새로운 개념의 능동형 필터링 소자로서 기존의 투과 색상이 고정(fix)되어 있는 표면 플라즈모닉 컬러필터와 차별된다. 상기 편광을 조정하는 방법으로 액정층을 도입할 경우, 기존의 액정 디스플레이 소자에서의 편광판 1층과 염료 또는 안료 기반의 컬러 필터소자를 본 발명에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 단순한 구조로 간소화 할 수 있기 때문에, 본 발명은 공정절차, 생산단가, 및 설계비용 등에 유리한 장점을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 본 발명의 실시예는, 편광을 전압으로 조정하기 위한 방법으로 액정층(125 또는 230)을 이용한다. 백라이트 유닛(140 또는 245)에서 난반사되는 빛을 선형 편광판(135 또는 240)을 통해 선형 편광으로 일정한 방향으로 편광을 유지한 다음, 이 빛은 액정층(125 또는 230)을 통과하며 편광 방향이 변경된다. 예를 들어, TN(twisted nematic) 모드 혹은 STN(super twisted nematic) 모드 등의 액정 mode(액정의 동작 모드)를 이용하여 전압에 따라 편광 방향이 조정될 수 있다. 이에 따라, 직사각형 홀 어레이(rectangular hole array)를 구비한 플라즈모닉 컬러필터를 투과한 빛은 외부에서 인가한 전압의 크기에 따라 투과도 곡선이 바뀌고, 필터링 색상이 변경된다. 본 실시예는 액정층(125 또는 230)의 상태에 따라 빛의 양을 조절해 계조를 표현하는 방식과는 다른 개념으로, 액정층의 상태(혹은 인가되는 전압의 크기)는 색상을 변경하는 인자로 작용하며 새로운 개념의 능동 소자를 구성할 수 있다.
도 5에 도시된 액정층(125 또는 230) 양단에 전압을 가하기 위해, 제1 전도층(130 또는 235) 및 제2 전도층(120 또는 225)이 형성되어야 하는데, 빛의 투과를 위해서 투명한 전도성 유전체를 사용할 수 있고, 제2 전도층(120 또는 225)은 유전체1 층(115) 혹은 유전체2 층(220)과 같은 물질로 구성이 가능하다. 또한, 전도성 유전물질(전도성 유전체)을 이용할 경우, 유전체와 금속 박막으로 이루어진 플라즈모닉 컬러필터 구조가 전극의 역할을 수행할 수 있으므로 구조를 간소화할 수 있다.
또한, 기존 액정 디스플레이와 비교하여 편광판(polarizer) 한 층이 본 발명에서 생략되었고, 염료 혹은 안료를 이용하는 컬러필터의 복잡한 구조가 유전체와 금속박막으로 간소화되어 전체적으로 백라이트의 광의 최종 투과율이 향상될 수 있다. 디스플레이로 적용이 가능하기 위해서는 색상뿐만 아니라 빛의 밝기 조정도 가능해야 하는데, 이는 백라이트 유닛의 밝기를 조정하여 빛의 양을 조절하여 계조 표현을 할 수 있다.
패턴의 주기(홀의 주기)는 플라즈몬 공명대역, 즉 투과 피크(peak)의 위치(파장 대역)를 결정하는 요소이며, 홀의 모양(형태)은 표면 플라즈몬이 여기되는 양을 조정하여 투과 피크(peak)의 모양(예를 들어, 투과 피크의 폭 넓이(broadness) 또는 날카로운 정도(sharpness))에 영향을 끼친다. 도 5에 도시된 본 발명의 실시예는 편광의 영향을 이용하기 위해서, 홀의 주기의 비등방성(anisotropy)을 이용하고, 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 편광의 영향을 이용하기 위해서, 홀의 모양의 비등방성(anisotropy)을 이용한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 타원형 홀(hole)을 가지는 정사각형 격자 구조를 포함하는 금속 박막의 비등방성 홀 어레이 패턴을 설명하는 도면(평면도)이다. 도 7은 도 6의 비등방성 홀 어레이 패턴을 가지는 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 투과도(transmittance)를 설명하는 그래프(graph)이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 홀(hole)의 주기(a0)는 각 방향(방향축)으로 동일하며 홀의 패턴(형태)이 비등방성인 타원형 또는 직사각형 등을 이용하게 될 경우, 도 7에서 확인할 수 있는 것처럼 편광방향에 따라 표면 플라즈몬이 매칭이 되는 양이 조절되게 되고, 결과적으로는 투과대역의 빛의 양이 조절될 수 있다. 도 7을 참조하면, 편광 방향이 0 도(degree)에서 90 도(degree)로 변해감에 따라 투과도 피크 파장에서 빛의 투과량이 감소함을 알 수 있다. 따라서 편광방향을 변경하여 필터링되는 빛의 양을 조정할 수 있는 본 발명의 능동형 필터링 소자가 구현될 수 있다.
한국특허공개번호 10-2011-0120718에는, 선형 편광된 빛을 선택적으로 투과시키는 표면 플라즈모닉 컬러필터의 예가 기재되어 있으나, 이는 다수개의 슬릿이 한 쪽 방향으로 배열된 것으로 도 6에 도시된 본 발명의 패턴과는 상이하다.
전술한 도 5를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예와 유사하게, 도 8에 도시된 액정층을 이용하여 전압의 크기에 따라 도 6의 홀 어레이 패턴이 형성된 금속박막을 포함하는 표면 플라즈모닉 컬러필터로 입사하는 빛의 편광방향이 조정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터를 설명하는 도면(종단면도)이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 소자(300) 또는 디스플레이 소자(400)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는 금속 박막에 일정한 주기를 갖는 나노크기의 다수개의 홀을 형성하여 특정 파장의 빛만 선택적으로 투과되도록 구조를 형성하여 색상을 필터링(filtering)할 수 있다.
도 8의 좌측에 도시된 디스플레이 소자(액정 디스플레이 소자)(300)는, 기판(305)과 금속박막인 다공성 금속층(310)과 유전체1 층(315)을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터와, 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 위에 순차적으로 형성되는 제2 전도층(320), 액정층(325), 제1 전도층(330), 선형 편광판(335), 및 백라이트 유닛(340)을 포함한다. 디스플레이 소자(300)의 제조 공정에 있어서, 디스플레이 소자(300)는 디스플레이 소자의 기판(예를 들어, 반사판)(미도시), 백라이트 유닛(340), 선형 편광판(335), 제1 전도층(330), 액정층(325), 제2 전도층(320), 및 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 순서로 형성(적층)될 수 있거나 또는 그 역순으로 형성될 수 있다.
기판(305)은 유리 기판과 같은 투명한 평판 기판, 또는 PET 또는 PEN을 포함하는 플라스틱 기판과 같은 플렉시블 기판일 수 있다. 기판(305)과 유전체1 층(315)은 서로 동일한 물질이거나, 또는 유전율(혹은 굴절률)이 유사한 물질을 각각 포함할 수 있다. 기판(305)은 필터용 기판일 수 있다.
금속 박막(310)은, 예를 들어, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 금속 박막(310)은 10(nm)이상 400(nm)이하의 두께를 가질 수 있다.
유전체층(315)의 두께는 예를 들어 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 유전체층(315)은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO(Indium Tin Oxide)과 같은 전도성 산화물인 유전체를 포함할 수 있다. 유전체층(315)의 유전물질이 금속 박막(310)의 홀(hole)들의 내부를 채울 수 있다. 제1 전도층(330) 및 제2 전도층(320) 각각은 ZnO, ITO, ZnS, 또는 WO3과 같은 전도성 투명 유전물질을 포함할 수 있다. 제2 전도층(320)에 포함된 물질과 유전체층(315)에 포함된 물질은 서로 동일할 수 있다.
디스플레이 소자(300)에 포함된 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판(305)과, 기판(305) 위에 형성되고, 외부에서 제공(입사)되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기(선형 편광의 양)가 조정되도록(선형 편광의 양이 조정되어 기판(305)의 외부로 출력되도록), 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기의 비등방성 형태를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 다공성 금속층인 금속 박막(310)과, 금속 박막(310) 위에 형성되는 제1 유전체층인 유전체1 층(315)을 포함한다. 금속 박막(310)에 포함되는 홀들은, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격(주기)과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 같다. 즉, 비등방성 모양의 홀들이, 도 6에 도시된 바와 같이, 금속 박막(310)에 반복되는 주기가 일정한 정사각형 어레이(square type array) 형태로 형성될 수 있다. 부연하여 설명하면, 비등방성 모양의 홀들은, 정사각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern)를 가지고 반복적으로 배치될 수 있다. 상기 홀(hole)들은 나노 크기(입사광(예를 들어 적색의 빛)의 파장이하(sub-wavelength)의 크기)를 가지는 나노 홀일 수 있고, 2차원적으로 배열될 수 있다. 상기 홀(hole)들 각각은 50(nm)이상이고 1(μm)이하의 크기(직경)를 가지며, 상기 홀(hole)들 사이의 간격은 50(nm)이상이고 1(μm)이하일 수 있다.
금속 박막(310)의 다른 실시예에 있어서, 금속 박막(310)에 포함되는 홀들은, 정육각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern)를 가지고 반복적으로 금속 박막(310)에 배치(형성)될 수도 있다. 상기 정육각형의 단위 어레이 형태는 정삼각형의 단위 어레이 형태를 의미할 수도 있으며, 도 6의 홀 어레이 패턴에서, 위에서 두 번째 홀들(홀 어레이)이, 우측으로 이동하여 위에서 첫 번째 홀들 사이의 중앙 위치에 배치되는 형태일 수 있다.
상기 비등방성 형태를 가지는 홀들 각각은, 도 6에 도시된 타원형, 직사각형, 또는 직육각형과 같은 종방향과 횡방향이 서로 다른 길이를 가지는 비등방형 모양(형태)을 가질 수 있다.
디스플레이 소자(300)의 액정층(325)은 제1 전도층(330)과 제2 전도층(320) 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 기판(305)을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시킨다.
선형 편광판(335)은 백색광원인 백라이트 유닛(340)으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 제1 전도층(330)을 통해 액정층(325)에 제공한다. 따라서 디스플레이 소자(300)의 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는 전압구동형 필터로 언급될 수 있다.
본 발명의 디스플레이 소자는 디스플레이 소자(300)의 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터를 통해 색상 및 빛의 계조를 구현할 수 있다.
도 8의 우측에 도시된 디스플레이 소자(400)는, 기판(405)과 제2 유전체층인 유전체2 층(410)과 금속 박막인 다공성 금속층(415)과 제1 유전체층인 유전체2 층(420)을 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터와, 상기 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터 위에 순차적으로 형성되는 제2 전도층(425), 액정층(430), 제1 전도층(435), 선형 편광판(440), 및 백라이트 유닛(445)을 포함한다.
디스플레이 소자(400)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 기판(405) 및 금속 박막(415) 사이에 형성되는 제2 유전체층(410)을 더 포함한다는 점에서만, 디스플레이 소자(300)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터와 차이가 있으므로, 디스플레이 소자(400)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터에 포함된 기판(405), 금속 박막(415), 및 제1 유전체층(420)에 대한 설명은 디스플레이 소자(300)의 능동형 표면 플라즈모닉 컬러필터에 포함된 기판(305), 금속 박막(310), 및 유전체층(315)에 대한 설명이 참조된다. 제1 유전체층(420)에 포함된 유전물질과 제2 유전체층(410)에 포함된 유전물질은 서로 동일할 수 있다. 제2 유전체층(410)의 두께는 10(nm)이상이고 1000(nm)이하일 수 있다. 제2 유전체층(410)은 예를 들어 LiF 또는 SiO2와 같은 일반 유전체를 포함하거나, 또는 Al2O3, MgO, ZnO, ZnS, 또는 ITO과 같은 전도성 산화물인 유전체를 포함할 수 있다.
디스플레이 소자(400)에 포함된 제2 전도층(425), 액정층(430), 제1 전도층(435), 선형 편광판(440), 및 백라이트 유닛(445)의 작용(동작)은 디스플레이 소자(300)에 포함된 제2 전도층(320), 액정층(325), 제1 전도층(330), 선형 편광판(335), 및 백라이트 유닛(340)의 작용과 유사하므로, 그것에 대한 설명은 본 명세서에서 생략된다.
디스플레이 소자(300) 또는 디스플레이 소자(400)에 포함된 능동형 표면 플라즈모닉 컬러 필터는, 표면 플라즈몬 공명 현상으로 인하여 나노 크기의 홀에서의 투과도가 극대화되는 효과를 이용하여 투과 효율을 향상시키는 필터로서, 정사각형(square type) 또는 정육각형(hexagonal type)의 홀 어레이 패턴에서 홀(hole) 모양을 비등방성으로 형성할 경우, 빛의 편광 상태(편광 방향)에 따른 투과도 량(투과량)이 변하는 특성을 이용하는 것에 의해, 색상은 동일하게 유지하면서 빛의 세기를 인위적으로 조절하여 빛의 계조를 표현할 수 있는 능동형 필터링 소자이다. 상기 편광을 조정하는 방법으로 액정층을 도입할 경우, 기존의 액정 디스플레이 소자에서의 편광판 1층과 염료 또는 안료 기반의 컬러 필터소자를 본 발명에 따른 표면 플라즈모닉 컬러 필터의 단순한 구조로 간소화 할 수 있기 때문에, 본 발명은 공정절차, 생산단가, 및 설계비용 등에 유리한 장점을 가질 수 있다.
액정층(325 또는 430)에 인가되는 전압에 따라 백라이트 유닛(340 또는 445)으로부터 전달되어온 빛의 편광방향이 조정되고, 본 발명의 표면 플라즈모닉 필터층을 거치며 결과적으로 필터링되는 빛의 양이 조정된다. 따라서 기존의 액정 디스플레이의 구조에서 액정층 위에 배치되는 컬러필터와 편광판의 구조를 플라즈모닉 필터의 유전체와 금속층만으로 대체할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 종 방향 및 횡 방향 각각에 대하여 서로 다른 크기의 주기를 가지는 직사각형(rectangular) 격자구조의 홀 어레이(hole array) 패턴을 금속 박막에 형성하고, 상기 형성된 금속 박막의 투과 피크(peak) 파장이, 입사하는 빛의 편광특성에 영향을 받는 성질을 이용하는 것에 의해, 투과 피크(peak) 파장을 조정할 수 있는 능동형 컬러필터를 제공한다. 또한, 본 발명은 금속 박막에 포함된 정사각형 격자구조의 어레이 패턴에서 홀(hole) 형태에 비등방성을 부여하는 것에 의해, 편광 방향에 따라 빛의 양의 조정이 가능한 능동형 컬러필터를 제공하므로, 기존 액정 디스플레이의 구조를 간소화시킬 수 있다.
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.
105: 기판
110: 다공성 금속층
115: 유전체1 층
120: 제2 전도층
125: 액정층
130: 제1 전도층
135: 선형 편광판
140: 백라이트 유닛
205: 기판
210: 유전체2 층
215: 다공성 금속층
220: 유전체2 층
225: 제2 전도층
230: 액정층
235: 제1 전도층
240: 선형 편광판
245: 백라이트 유닛
305: 기판
310: 다공성 금속층
315: 유전체1 층
320: 제2 전도층
325: 액정층
330: 제1 전도층
335: 선형 편광판
340: 백라이트 유닛
405: 기판
410: 유전체2 층
415: 다공성 금속층
420: 유전체2 층
425: 제2 전도층
430: 액정층
435: 제1 전도층
440: 선형 편광판
445: 백라이트 유닛

Claims (11)

  1. 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 있어서,
    기판;
    상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막; 및
    상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하며,
    상기 금속 박막에 포함되는 홀들은, 외부에서 제공되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다른 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는,
    상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함하며,
    상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일한 능동형 표면 플라즈몬 컬러필터.
  3. 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 있어서,
    기판;
    상기 기판 위에 형성되고, 외부에서 입사되는 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기의 비등방성 형태를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막; 및
    상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하며,
    상기 금속 박막에 포함되는 홀들은, 정사각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern) 또는 정육각형의 단위 홀 어레이 형태를 가지고 반복적으로 배치되는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비등방성 형태를 가지는 홀들 각각은 종방향과 횡방향으로 서로 다른 길이를 가지는 형태를 포함하며, 타원형, 직사각형, 또는 직육각형의 형태를 가지는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는,
    상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함하며, 상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일한 능동형 표면 플라즈몬 컬러필터.
  6. 디스플레이 소자에 있어서,
    기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터;
    제1 전도층과 제2 전도층 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시키는 액정층; 및
    백라이트 유닛으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 상기 액정층에 제공하는 선형 편광판을 포함하며,
    상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터의 금속 박막에 포함되는 홀들은, 상기 선형 편광의 편광 방향에 따라 색상 조정이 가능하도록, 서로 수직인 제1 방향축 및 제2 방향축에 주기적으로 배치되고, 상기 제1 방향축에 배치되는 홀들의 간격과 상기 제2 방향축에 배치되는 홀들의 간격은 서로 다르며,
    상기 제1 전도층 및 제2 전도층 각각은 전도성 투명 유전물질을 포함하는 디스플레이 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는,
    상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함하며,
    상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일한 디스플레이 소자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자가 계조(gray scale)를 표현할 수 있도록, 상기 백라이트 유닛으로부터 발생되는 빛의 밝기는 조정되는 디스플레이 소자.
  9. 디스플레이 소자에 있어서,
    기판과, 상기 기판 위에 형성되고, 주기적으로 배치되고 나노(nano) 크기를 각각 가지는 다수의 홀(hole)들을 포함하는 금속 박막과, 상기 금속 박막 위에 형성되는 제1 유전체층을 포함하는 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터;
    제1 전도층과 제2 전도층 사이에 인가되는 전압에 응답하여, 선형 편광의 편광 방향을 조정하여 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터에 입사시키는 액정층; 및
    백라이트 유닛으로부터 발생된 빛을 선형 편광시켜 상기 선형 편광을 상기 액정층에 제공하는 선형 편광판을 포함하며,
    상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터의 금속 박막에 포함되는 홀들은, 상기 선형 편광의 편광 방향에 따라 상기 선형 편광의 세기가 조정되도록, 각각 비등방성 형태를 가지고, 정사각형의 단위 홀 어레이 형태(unit hole array pattern) 또는 정육각형의 단위 홀 어레이 형태를 가지고 반복적으로 배치되며,
    상기 제1 전도층 및 제2 전도층 각각은 전도성 투명 유전물질을 포함하는 디스플레이 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 능동형 표면 플라즈몬 컬러 필터는,
    상기 기판 및 상기 금속 박막 사이에 형성되는 제2 유전체층을 더 포함하며,
    상기 제1 유전체층에 포함된 유전물질과 상기 제2 유전체층에 포함된 유전물질은 서로 동일한 디스플레이 소자.
  11. 제6항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 유전체층에 포함된 물질과 상기 제2 전도층에 포함된 물질은 서로 동일한 디스플레이 소자.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049348A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 및 이의 제조 방법
CN105652488A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 京东方科技集团股份有限公司 一种可书写液晶显示装置及其制作方法、驱动方法
KR20160094829A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 서울대학교산학협력단 표면 플라즈몬 초점 조절 장치 및 그 제작 방법
CN110082950A (zh) * 2019-05-23 2019-08-02 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制备方法和显示面板
US10405633B2 (en) 2015-10-13 2019-09-10 Jill Rossini Cosmetic repurposing system
CN111045122A (zh) * 2020-01-08 2020-04-21 中国人民解放军国防科技大学 基于圆形孔阵列的表面等离子体显示像素结构
CN111210713A (zh) * 2020-01-21 2020-05-29 武汉大学 基于防伪底纹与图像复用的防伪超表面的设计方法
CN112114391A (zh) * 2020-10-21 2020-12-22 电子科技大学 一种等离激元吸收器及其制备方法
US11249226B2 (en) 2016-07-07 2022-02-15 Bar-Ilan University Micron-size plasmonic color sorter
KR20220074420A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 청주대학교 산학협력단 이중층 금속 기반 플라즈모닉 컬러 발현 적층체 및 그 제조방법
KR20230068719A (ko) 2021-11-11 2023-05-18 경북대학교 산학협력단 패브릿 패럿 플라즈모닉 컬러 필터

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101783133B1 (ko) * 2016-03-14 2017-09-28 고려대학교 산학협력단 높은 색재현성 플라즈모닉 컬러 필터
KR101965218B1 (ko) 2017-05-31 2019-08-07 광운대학교 산학협력단 실리콘-알루미늄 메타표면 기반의 감산 컬러 필터 및 그 제조방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101622184B1 (ko) * 2009-12-28 2016-05-19 엘지디스플레이 주식회사 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터 및 액정표시장치의 제조방법
JP2012159792A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Ricoh Co Ltd 波長選択素子

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160049348A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 및 이의 제조 방법
KR20160094829A (ko) * 2015-02-02 2016-08-10 서울대학교산학협력단 표면 플라즈몬 초점 조절 장치 및 그 제작 방법
US10405633B2 (en) 2015-10-13 2019-09-10 Jill Rossini Cosmetic repurposing system
CN105652488A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 京东方科技集团股份有限公司 一种可书写液晶显示装置及其制作方法、驱动方法
WO2017121137A1 (zh) * 2016-01-14 2017-07-20 京东方科技集团股份有限公司 可书写液晶显示装置及其制作方法、驱动方法
CN105652488B (zh) * 2016-01-14 2017-10-10 京东方科技集团股份有限公司 一种可书写液晶显示装置及其制作方法、驱动方法
US9990073B2 (en) 2016-01-14 2018-06-05 Boe Technology Group Co., Ltd. Writable liquid crystal display device and manufacturing method, driving method thereof
US11249226B2 (en) 2016-07-07 2022-02-15 Bar-Ilan University Micron-size plasmonic color sorter
CN110082950B (zh) * 2019-05-23 2020-12-25 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制备方法和显示面板
WO2020233594A1 (zh) * 2019-05-23 2020-11-26 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制造方法和显示面板
CN110082950A (zh) * 2019-05-23 2019-08-02 京东方科技集团股份有限公司 彩膜基板及其制备方法和显示面板
CN111045122A (zh) * 2020-01-08 2020-04-21 中国人民解放军国防科技大学 基于圆形孔阵列的表面等离子体显示像素结构
CN111210713A (zh) * 2020-01-21 2020-05-29 武汉大学 基于防伪底纹与图像复用的防伪超表面的设计方法
CN112114391A (zh) * 2020-10-21 2020-12-22 电子科技大学 一种等离激元吸收器及其制备方法
KR20220074420A (ko) 2020-11-27 2022-06-03 청주대학교 산학협력단 이중층 금속 기반 플라즈모닉 컬러 발현 적층체 및 그 제조방법
KR20230068719A (ko) 2021-11-11 2023-05-18 경북대학교 산학협력단 패브릿 패럿 플라즈모닉 컬러 필터

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