KR20150118502A - Self-alignment type color filter array with light-blocking region and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an self-alignment type color filter array with a light blocking region and a manufacturing method thereof. The color filter array comprises: a substrate; and a plurality of optical resonators positioned on the substrate and including optical resonant cavities with different thicknesses or effective refractive indexes to have different light transmittance characteristics. The color filter array has the optical resonator structure designed to pass only a specific wavelength band of incident light and to be operated as a color filter, and the optical resonant cavities with different thicknesses or effective refractive indexes are automatically aligned on the same substrate by the light blocking region.

Description

광차단 영역을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이 및 이의 제조 방법{SELF-ALIGNMENT TYPE COLOR FILTER ARRAY WITH LIGHT-BLOCKING REGION AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a color filter array having a light shielding region and a method of manufacturing the same.

실시예들은 광차단 영역을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이(self-alignment type color filter array with light-blocking region) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 실시예들은 입사하는 빛의 특정한 파장 대역만을 통과시켜 컬러 필터로 동작하도록 광공진기(optical resonator) 구조를 설계하고 제작하는 기술, 및 이를 확장하여 동일한 기판에서 서로 상이한 광공진층(optical resonant cavity) 두께를 가지는 광공진기가 광차단 영역에 의해 구분되도록 자동 정렬되는 컬러 필터 어레이에 관한 것이다.Embodiments relate to a self-alignment type color filter array with a light blocking region and a method of manufacturing the same. More specifically, the embodiments are directed to a technique of designing and fabricating an optical resonator structure so as to pass through only a specific wavelength band of incident light to operate as a color filter, and expanding the same to form a light resonance layer The present invention relates to a color filter array in which an optical resonator having an optical resonant cavity thickness is automatically aligned so as to be separated by a light shielding region.

상용화된 디스플레이 기술인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)나 백색 유기발광다이오드(White Organic Light-emitting Diode; WOLED) 등의 컬러 표시 장치는 기본적으로 빛의 3원색인 적색(R), 녹색(G), 및 청색(G)의 조합을 통해 색을 구현한다. 색을 구현하기 위한 핵심 요소인 컬러 필터 어레이는 일반적으로R, G, B 단위화소 각각에 해당하는 안료(pigment)를 사용하여 제작한다. 안료 기반 컬러 필터 어레이는, 단위화소를 서로 분리하기 위해 빛을 차단하는 블랙 매트릭스(black matrix) 패턴을 형성하고 이러한 블랙 매트릭스 패턴 사이에 R, G, B단위화소를 순차적으로 높은 정밀도로 정렬하여 형성하기 때문에 통상 적어도 4번의 사진식각공정이 필요하다. 따라서, 안료 기반 컬러 필터는 제조공정이 매우 복잡하고 공정단가가 높다. 또한, 안료 자체의 빛 흡수 때문에 안료 기반 컬러 필터를 채용하는 LCD나 WOLED의 휘도를 높이는데 한계가 있다.BACKGROUND ART A color display device such as a liquid crystal display (LCD) or a white organic light emitting diode (WOLED) which is a commercialized display technology is basically composed of three primary colors of light: red (R), green (G ), And blue (G). The color filter array, which is a key element for realizing color, is generally manufactured by using a pigment corresponding to each R, G, and B unit pixel. The pigment-based color filter array is formed by forming a black matrix pattern for blocking light for separating unit pixels from one another and sequentially arranging R, G, and B unit pixels with high accuracy between the black matrix patterns At least four photolithography processes are usually necessary. Therefore, the pigment-based color filter has a very complicated manufacturing process and high processing cost. In addition, due to the light absorption of the pigment itself, there is a limit to increase the brightness of LCD or WOLED employing a pigment-based color filter.

지금까지, 기존의 안료 기반 컬러 필터 제작과 광학적 특성과 관련한 이러한 단점을 극복하기 위해 표면 플라즈마 공명(surface plasmon resonance) 현상이나 광자 결정(photonic crystal)을 이용한 시도들이 있었다. 하지만, 현재까지의 시도들에 의한 소자들은 수십 내지 수백 나노미터 단위의 고해상도 패턴이 요구되어 대면적 어레이 형태로 제작하기 어려우며, 공정 단가가 높고 수율이 낮다. Up to now, there have been attempts to overcome such disadvantages associated with conventional pigment-based color filter fabrication and optical properties using surface plasmon resonance phenomena or photonic crystals. However, the devices according to the current attempts require a high-resolution pattern of tens to hundreds of nanometers, making it difficult to fabricate a large-area array, high process cost, and low yield.

최근에는 광공진기(optical resonator)를 기반으로 하여 단일 파장 대역의 단위 컬러 필터를 각각 서로 다른 기판에 독립적으로 제작한 예가 있다. 이러한 광공진기 기반 필터는 광 통신 등의 분야에서 기계적이나 전기적 방법으로 광 경로(optical path)를 조절하여 1.3 ㎛ 혹은 1.5 ㎛ 의 근접 적외선(near infrared) 파장 대역에서 특정 파장을 선택적으로 투과시키는 가변 필터로 이용되어 왔다. 광공진기 기반 필터의 투과 파장 대역은 광공진층(resonant cavity)의 두께와 유효굴절률(effective refractive index)에 의해 결정되므로, 이들을 조절함으로서 가시광선 영역의 특정 파장 대역을 선택적으로 투과시킬 수 있다. In recent years, a single wavelength band unit color filter based on an optical resonator has been independently fabricated on different substrates. Such an optical resonator-based filter is a variable filter that selectively transmits a specific wavelength in a near infrared wavelength band of 1.3 μm or 1.5 μm by adjusting an optical path by a mechanical or electrical method in the field of optical communication, . Since the transmission wavelength band of the optical resonator-based filter is determined by the thickness and the effective refractive index of the resonant cavity, it is possible to selectively transmit a specific wavelength band in the visible light region by controlling these.

광공진기 기반 컬러 필터의 경우 안료의 흡광 특성에 의해 투과 파장 대역이 선택되는 기존의 컬러 필터와는 달리 광공진기의 광 경로를 조절하여 투과 파장 대역을 선택할 수 있기 때문에, 동일한 광공진층 물질을 사용하여 R, G, B 단위화소를 쉽게 제작할 수 있는 장점이 있다. 특히, 광 흡수가 거의 없고 내구성이 우수한 광공진층 물질을 사용하는 경우 기존의 안료 기반 컬러 필터에 비해 광 효율이 높은 컬러 필터 제작이 가능하고 R, G, B단위화소의 순차적으로 복잡한 식각공정이 필요없는 단순공정을 통해 제조원가를 낮출 수 있다.Unlike the conventional color filter in which the transmission wavelength band is selected by the light absorption characteristic of the pigment in the case of the optical resonator-based color filter, the transmission wavelength band can be selected by adjusting the optical path of the optical resonator, So that it is possible to easily manufacture R, G, and B unit pixels. Particularly, when a light resonance layer material having little light absorption and excellent durability is used, it is possible to manufacture a color filter having higher light efficiency than a conventional pigment-based color filter, and a sequential complex etching process of R, G, The manufacturing cost can be lowered through simple processes that are not necessary.

"ITO-free, compact, color liquid crystal devices using integrated structural color filters and graphene electrodes", Advanced Optical Materrials(www.advopticalmat.de), 2014년 3월"ITO-free, compact, color liquid crystal devices using integrated structural color filters and graphene electrodes ", Advanced Optical Materials (www.advopticalmat.de), March 2014

본 발명의 일 측면은, 종래의 안료 기반 컬러 필터 어레이 제작에서 요구되는 복잡한 공정 과정을 필요로 하지 않으며 광 효율이 높은 광공진기(optical resonator) 기반의 자동정렬형 컬러 필터 어레이 및 이의 제조 방법에 대한 것이다. 본 발명의 일 측면에 의해, 컬러 필터 제조 비용을 절감하고 컬러 필터 어레이의 광학적 특성을 향상시킬 수 있으며, 이러한 컬러 필터 어레이는 액정표시장치(Liquid Crystal Display)나 백색 유기발광다이오드(White Organic Light-emitting Diode)와 같은 다양한 광전자 표시 장치에 적용될 수 있다. An aspect of the present invention is to provide an optical resonator-based automatic alignment type color filter array which does not require complicated process steps required in the production of a conventional pigment-based color filter array, will be. According to an aspect of the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost of the color filter and to improve the optical characteristics of the color filter array. Such a color filter array can be used as a liquid crystal display or a white organic light- emitting diodes (LEDs).

일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는, 기판; 및 상기 기판상에 위치하며, 서로 상이한 두께 또는 유효굴절률을 갖는 광공진층을 포함하여 서로 상이한 광 투과특성을 갖는 복수 개의 광공진기(optical resonator)를 포함할 수 있다. According to one embodiment, a color filter array includes: a substrate; And a plurality of optical resonators located on the substrate, the optical resonator having different thicknesses or effective refractive indexes from each other and having different light transmission characteristics.

상기 복수 개의 광공진기는, 상기 기판상에 위치하는 제1 광공진층을 포함하는 제1 광공진기; 및 상기 제1 광공진층 및 상기 제1 광공진층상에 위치하는 제2 광공진층을 포함하는 복수 개의 제2 광공진기를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 제2 광공진기의 상기 제2 광공진층의 두께 또는 유효굴절율은 서로 상이할 수 있다.Wherein the plurality of optical resonators comprises: a first optical resonator including a first optical resonant layer positioned on the substrate; And a plurality of second optical resonators including the first optical resonant layer and the second optical resonant layer located on the first optical resonant layer. At this time, the thickness or the effective refractive index of the second optical resonant layer of the plurality of second optical resonators may be different from each other.

상기 제1 광공진기는 가시광선 대역의 빛을 차단하도록 구성되며, 상기 제2 광공진기는 가시광선 대역 중 상기 제2 광공진층의 두께에 기초하여 결정되는 파장 대역을 빛을 투과시키도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1 광공진층의 두께는 0 초과 100 nm이하일 수 있다.Wherein the first optical resonator is configured to block light in a visible light band and the second optical resonator is configured to transmit light in a wavelength band determined based on a thickness of the second light resonance layer in a visible light band . At this time, the thickness of the first optical resonance layer may be more than 0 and less than 100 nm.

상기 복수 개의 제2 광공진기는, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 다각형, 닫힌 곡선, 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형 형상의 단면을 가질 수 있다. The plurality of second optical resonators may have a cross-sectional shape of a polygonal shape, a closed curve, or a curved line and a straight line when viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate.

또는, 컬러 필터 어레이는, 상기 기판상에서 상기 복수 개의 광공진기 사이에 위치하며, 상기 광공진층이 형성되지 않은 광차단 영역을 더 포함할 수도 있다.Alternatively, the color filter array may further include a light shielding region located between the plurality of optical resonators on the substrate, wherein the light resonant layer is not formed.

상기 광공진층은 유전물질로 이루어질 수 있다. The light resonant layer may be made of a dielectric material.

상기 광공진기는, 상기 광공진층상에 위치하는 금속층을 더 포함할 수 있다. 상기 금속층은, 상기 기판과 상기 광공진층 사이에 위치하는 제1 금속층 및 상기 광공진층에서 상기 기판 반대편 표면상에 위치하는 제2 금속층을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층 중 하나 이상은 유전물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층 중 하나 이상은 입사되는 빛을 적어도 부분적으로 투과시킬 수 있다. 예컨대, 상기 제1 금속층은 입사되는 빛을 반사시키며, 상기 제2 금속층은 입사되는 빛을 적어도 부분적으로 투과시킬 수 있다. The optical resonator may further include a metal layer located on the light resonance layer. The metal layer may include a first metal layer positioned between the substrate and the light resonant layer, and a second metal layer located on the surface opposite the substrate in the light resonant layer. At least one of the first metal layer or the second metal layer may comprise a dielectric material. In addition, at least one of the first metal layer or the second metal layer may at least partially transmit incident light. For example, the first metal layer reflects incident light and the second metal layer may at least partially transmit incident light.

일 실시예에 따른 표시 장치는, 전술한 컬러 필터 어레이를 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이를 이용하여 빛을 출력하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 표시 장치는 액정표시장치 또는 유기발광다이오드 표시장치일 수 있다.The display device according to an embodiment includes the above-described color filter array, and can be configured to output light using the color filter array. For example, the display device may be a liquid crystal display device or an organic light emitting diode display device.

상기 표시 장치는, 시각적 효과가 전기적으로 제어되는 광학층을 더 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이의 상기 금속층에 의해 상기 광학층에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다.The display device may further comprise an optical layer whose visual effect is electrically controlled, and may be configured to apply a voltage to the optical layer by the metal layer of the color filter array.

일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 제조 방법은, 기판상에, 서로 상이한 두께 또는 유효굴절률을 갖는 복수 개의 영역을 포함하는 광공진층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 영역에 의해 서로 상이한 광 투과특성을 갖는 복수 개의 광공진기가 정의될 수 있다.A method of manufacturing a color filter array according to an embodiment may include forming a light resonant layer on a substrate, the light resonant layer including a plurality of regions having different thicknesses or effective refractive indices from each other. At this time, a plurality of optical resonators having different light transmission characteristics may be defined by the plurality of regions.

상기 광공진층을 형성하는 단계는, 상기 기판상에 제1 광공진층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 광공진층상에, 서로 상이한 두께를 갖는 복수 개의 제2 광공진층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수 개의 제2 광공진층을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 제2 광공진층을 상기 제1 광공진층상의 서로 이격된 위치에 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 광공진층의 두께는 0 초과 100 nm이하일 수 있다. Wherein the forming of the light resonant layer comprises: forming a first light resonant layer on the substrate; And forming a plurality of second light resonance layers having different thicknesses on the first light resonance layer. The forming of the plurality of second optical resonant layers may include forming the plurality of second optical resonant layers at positions spaced apart from each other on the first optical resonant layer. The thickness of the first optical resonant layer may be greater than 0 and less than or equal to 100 nm.

또는, 상기 광공진층을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 영역이 서로 이격되도록 상기 광공진층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 복수 개의 영역 사이의 영역이 광차단 영역에 상응할 수도 있다.Alternatively, the step of forming the light resonance layer may include forming the light resonance layer such that the plurality of regions are spaced apart from each other, and the region between the plurality of regions may correspond to the light blocking region.

컬러 필터 어레이의 제조 방법은, 상기 광공진층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판상에 제1 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 광공진층은 상기 제1 금속층상에 위치할 수 있다. 또한, 컬러 필터 어레이의 제조 방법은, 상기 광공진층상에 제2 금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method of manufacturing a color filter array may further include forming a first metal layer on the substrate before forming the light resonant layer, wherein the light resonant layer may be located on the first metal layer. In addition, the manufacturing method of the color filter array may further include the step of forming the second metal layer on the light resonance layer.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광공진층(optical resonant cavity)의 두께와 유효굴절률(effective refractive index)만을 조절하여 가시광선 대역 내의 특정 파장 대역을 선택적으로 투과시킬 수 있는 컬러 필터 어레이 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. 그 결과, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(G) 단위화소들을 모두 동일 물질로 제작할 수 있을 뿐 아니라, 사용할 수 있는 물질의 제약을 완화하여 잠재적으로 보다 높은 광 효율, 신뢰성 및 안정성을 갖는 컬러 필터 어레이를 제작할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a color filter array capable of selectively transmitting a specific wavelength band within a visible light band by adjusting only the thickness and effective refractive index of an optical resonant cavity, and a method of manufacturing the same Can be provided. As a result, not only the red (R), green (G), and blue (G) unit pixels can be fabricated from the same material, but the constraints on usable materials are mitigated, potentially resulting in higher optical efficiency, Can be fabricated.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 컬러 필터 어레이는 제조 시 종래의 안료 기반 컬러 필터와 달리 블랙 매트릭스(black matrix) 패턴을 형성하는 과정을 필요로 하지 않으며, R, G, B 단위화소 형성 시 순차적으로 복잡한 식각공정이 필요없이 광차단 영역(light-blocking region)이 자동정렬되어 형성되므로, 제조 원가가 낮고 공정 과정이 단순하며 양산성이 우수한 이점이 있다. In addition, the color filter array according to an aspect of the present invention does not require a process of forming a black matrix pattern, unlike a conventional pigment-based color filter in manufacturing. In forming the R, G, and B unit pixels, Since the light-blocking region is automatically aligned without requiring a complicated etching process, the manufacturing cost is low, the process is simple and the mass production is excellent.

도 1은 일 실시예에 따른 광차단 영역(light-blocking region)을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이(self-aligment type color filter array with light-blocking region)의 단면도이다.
도 2a내지2f는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 단면도이다.
도 4는 실시예들에 따라 가시광선 영역을 차단하도록 제작된 제1 광공진기(optical resonator)의 광투과도를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 실시예들에 따라 적색(R), 녹색(G), 및 청색(G)에 해당하는 파장 대역을 투과하도록 제작된 제2 광공진기의 광투과도를 나타내는 그래프와 현미경 사진이다.
도 6은 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 현미경 사진이다.
도 7a 및 7b 는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 포함하여 구성된 액정표시장치의 구동을 나타내는 개념도이다.
도 8a내지 8d 는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 포함하여 구성된 액정표시장치의 사진이다. FIG. 1 is a cross-sectional view of a self-aligment type color filter array with a light-blocking region with a light-blocking region according to an embodiment.
2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter array according to an embodiment.
3 is a cross-sectional view of a color filter array according to another embodiment.
4 is a graph showing the light transmittance of a first optical resonator fabricated to block the visible light region according to embodiments.
FIG. 5 is a graph and a micrograph showing the light transmittance of a second optical resonator designed to transmit a wavelength band corresponding to red (R), green (G), and blue (G) according to the embodiments.
6 is a micrograph of a color filter array according to one embodiment.
7A and 7B are conceptual diagrams showing driving of a liquid crystal display device constructed by including a color filter array according to an embodiment.
8A to 8D are photographs of a liquid crystal display including a color filter array according to an embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이는, 가시광선 영역에서 서로 상이한 광투과 특성을 가지는 광공진기(optical resonator) 복수 개를 포함할 수 있다. 복수 개의 광공진기 중 일부는 가시광선을 차단하는 광차단 영역(light-blocking region)에 대응되고, 다른 일부는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 등 단위화소에 대응될 수 있다. R, G, B 단위화소는 복수 개가 주기적으로 배열되고, 이들 사이에 위치하는 광차단 영역에 의해 서로 구분될 수 있다. 종래에는 기술적 난제로 인해 동일 기판에 광공진층 두께를 서로 달리하여R, G, B단위화소를 집적할 수 없었으며, 또한 각 단위화소를 블랙 매트릭스(black matrix) 등의 패턴으로 구분하여 정렬시키지도 못하였다.The color filter array according to embodiments of the present invention may include a plurality of optical resonators having different light transmission characteristics in the visible light region. Some of the plurality of light resonators correspond to a light-blocking region for blocking visible light and others may correspond to unit pixels such as red (R), green (G), and blue (B) . A plurality of R, G, and B unit pixels are periodically arranged and can be distinguished from each other by a light blocking area located therebetween. Conventionally, due to technical difficulties, it has been impossible to integrate R, G, and B pixels by varying the thickness of the light resonance layer on the same substrate. Further, each unit pixel may be sorted by a pattern such as a black matrix I did not.

도 1은 일 실시예에 따른 광차단 영역을 가진 자동정렬형 컬러 필터 어레이(self-aligment type color filter array with light-blocking region)의 단면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view of a self-aligment type color filter array with a light blocking region according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는 복수 개의 광공진기(10, 21-23)를 포함할 수 있다. 복수 개의 광공진기(10, 21-23)는 하나의 기판(100)상에 위치할 수 있다. 기판(100)은 컬러 필터 어레이의 전체 구조를 지지하는 부분으로서, 유리, 수정(quartz), 고분자 수지(예컨대, 플라스틱 등), 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, the color filter array according to the present embodiment may include a plurality of optical resonators 10 and 21-23. The plurality of optical resonators 10 and 21-23 may be located on one substrate 100. [ The substrate 100 may be made of glass, quartz, a polymeric resin (e.g., plastic, or the like), or other suitable material, which supports the entire structure of the color filter array.

복수 개의 광공진기(10, 21-23)는 가시광선 대역에서 서로 상이한 광투과 특성을 갖는다. 일 실시예에서, 복수 개의 광공진기(10, 21-23)는 가시광선 대역의 빛을 차단하는 공진 특성을 갖는 제1 광공진기(10), 및 가시광선 대역에서 공진 파장에 해당되는 특정 파장의 빛을 투과시키는 공진 특성을 갖는 복수 개의 제2 광공진기(21-23)를 포함할 수 있다. 예컨대, 컬러 필터 어레이에서 제1 광공진기(10)는 광차단 영역에 상응하며, 복수 개의 제2 광공진기(21-23)는 각각 적색, 녹색 및 청색 파장의 빛만을 선택적으로 투과시키는 R, G, B 단위화소에 대응될 수 있다. 제1 및 제2 광공진기(10, 21-23)는 각각 복수 개가 기판(100)상에 주기적인 간격을 갖는 어레이 형태로 배열될 수 있다. The plurality of optical resonators 10 and 21-23 have different light transmission characteristics in the visible light band. In one embodiment, the plurality of optical resonators 10 and 21-23 includes a first optical resonator 10 having a resonance characteristic for blocking light in a visible light band, and a second optical resonator 10 having a specific wavelength corresponding to a resonance wavelength in a visible light band And a plurality of second optical resonators 21-23 having resonance characteristics for transmitting light. For example, in the color filter array, the first optical resonator 10 corresponds to a light shielding region, and the plurality of second optical resonators 21-23 respectively correspond to R, G, and G light that selectively transmit light of red, , And B unit pixels. A plurality of the first and second optical resonators 10 and 21-23 may be arranged in an array having a periodic interval on the substrate 100.

서로 상이한 광투과 특성을 갖도록 하기 위하여, 복수 개의 광공진기(10, 21-23)는 서로 상이한 두께의 광공진층을 포함한다. 각각의 광공진기(10, 21-23)는 기판(100)상에 형성된 하나 이상의 광공진층에 의하여 정의되며, 광공진층은 하나 또는 두 종류 이상의 유전 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광공진기(10)는 제1 광공진층(310)만으로 이루어질 수 있다. 또한, 복수 개의 제2 광공진기(21-23)는 제1 광공진층(310) 및 제2 광공진층(320)으로 이루어질 수 있다. 이때, 복수 개의 제2 광공진기(21-23) 각각의 제2 광공진층(320)의 두께는 서로 상이할 수 있다. In order to have mutually different light transmission characteristics, the plurality of optical resonators 10 and 21-23 include light resonance layers of mutually different thicknesses. Each of the light resonators 10 and 21-23 may be defined by one or more light resonant layers formed on the substrate 100 and the light resonant layer may be formed of one or more kinds of dielectric materials. In one embodiment, the first optical resonator 10 may comprise only the first optical resonant layer 310. The plurality of second optical resonators 21-23 may be formed of a first optical resonant layer 310 and a second optical resonant layer 320. At this time, the thicknesses of the second light resonance layers 320 of the plurality of second light resonators 21-23 may be different from each other.

제1 광공진층(310)은 기판(100)의 전면상에 형성될 수 있다. 제1 광공진층(310)은 박막형성이 용이하고, 가시광선 전 영역에서 투과도가 우수한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 광공진층(310)은 실리콘 산화물(SiO2)과 같은 비금속 산화물, 알루미늄 산화물(Al2O3), 티타늄 산화물 (TiO2), 인듐주석산화물(ITO) 등의 복합금속 산화물, 고분자 수지(예컨대 플라스틱 등), 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. The first light resonant layer 310 may be formed on the front surface of the substrate 100. The first light resonance layer 310 may be formed of a material which is easy to form a thin film and has excellent transmittance in the entire visible light region. For example, the first light resonance layer 310 may be formed of a non-metal oxide such as silicon oxide (SiO 2 ), a composite metal such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), indium tin oxide Oxide, a polymer resin (e.g., plastic), or other suitable material.

제1 광공진층(310)은, 제1 광공진층(310)으로 이루어진 제1 광공진기(10)에 의하여 가시광선 대역의 빛이 차단되도록 충분히 얇은 두께(b1)를 가질 수 있다. 제1 광공진층(310)의 두께(b1)가 충분히 얇을 경우 제1 광공진층(310)의 공진 파장은 자외선 파장 대역에 속하게 되며, 따라서 제1 광공진층(310)으로 이루어진 제1 광공진기(10)에 입사된 가시광선 파장 대역의 빛은 투과되지 않고 차단된다. 일 실시예에서, 제1 광공진층(310)의 두께는 0 내지 100 nm일 수 있다.The first light resonance layer 310 may have a thickness b 1 sufficiently thin to block light in the visible light band by the first light resonator 10 made up of the first light resonance layer 310. When the thickness b 1 of the first light resonance layer 310 is sufficiently thin, the resonance wavelength of the first light resonance layer 310 falls within the ultraviolet wavelength band. Accordingly, the first light resonance layer 310 The light in the wavelength band of visible light incident on the optical resonator 10 is blocked without being transmitted. In one embodiment, the thickness of the first light resonant layer 310 may be between 0 and 100 nm.

제1 광공진층(310) 상의 일부 영역에는, 제2 광공진층(320)이 형성될 수 있다. 제2 광공진층(320)이 위치하는 영역이 각각의 제2 광공진기(21-23)에 대응되며, 제2 광공진기(21-23)는 제1 광공진층(310)과 그 위의 제2 광공진층(320)을 포함하여 이루어진다. 제2 광공진층(320)은 가시광선 전 영역에서 투과도가 우수하고, 패턴형성이 용이한 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 광공진층(320)은 불소(fluorine)계 물질, 광수지(photoresist), 비금속 산화물, 금속 산화물, 고분자 수지, 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. 제1 광공진층(310)과 제2 광공진층(320)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 또는 서로 상이한 물질로 이루어질 수도 있다. A second light resonant layer 320 may be formed on a portion of the first light resonant layer 310. The region where the second optical resonant layer 320 is located corresponds to each second optical resonator 21-23 and the second optical resonator 21-23 corresponds to the region where the first optical resonant layer 310 and the And a second light resonance layer 320. The second optical resonant layer 320 may be made of a material having excellent transmittance in the entire region of visible light and easily forming a pattern. For example, the second light resonant layer 320 may be formed of a fluorine-based material, a photoresist, a non-metal oxide, a metal oxide, a polymer resin, or other suitable material. The first light resonant layer 310 and the second light resonant layer 320 may be made of the same material or different materials.

복수 개의 제2 광공진기(21-23)는 서로 상이한 두께(b2)의 제2 광공진층(320)을 포함한다. 예컨대, 도 1에서는 제2 광공진기(21)의 제2 광공진층(320)의 두께보다 제2 광공진기(22)의 제2 광공진층(320)의 두께가 더 크고, 또한 제2 광공진기(22)의 제2 광공진층(320)의 두께보다 제2 광공진기(23)의 제2 광공진층(320)의 두께가 더 크다. 제2 광공진기(21-23)는 이의 광공진층의 두께 및 유효굴절률에 의해 결정되는 특정 공진 파장의 빛을 선택적으로 투과시키는데, 이때 각각의 제2 광공진기(21-23)에서 제2 광공진층(320)의 두께를 상이하게 함으로써 투과되는 빛의 파장 대역을 서로 상이하게 할 수 있다. 예컨대, 제2 광공진기(21-23)를 이용하여 R, G, B 단위화소를 구현할 수 있다.The plurality of second optical resonators 21-23 includes a second light resonant layer 320 of a thickness b 2 different from each other. 1, the thickness of the second optical resonator layer 320 of the second optical resonator 22 is larger than the thickness of the second optical resonator layer 320 of the second optical resonator 21, The thickness of the second optical resonant layer 320 of the second optical resonator 23 is larger than the thickness of the second optical resonant layer 320 of the resonator 22. [ The second optical resonator 21-23 selectively transmits light having a specific resonance wavelength determined by the thickness and the effective refractive index of the optical resonator layer. In this case, the second optical resonator 21-23 selectively transmits the second light By making the thickness of the resonance layer 320 different, the wavelength bands of transmitted light can be made different from each other. For example, R, G, and B unit pixels can be implemented using the second optical resonator 21-23.

일 실시예에서, 각각의 광공진기(10, 21-23)는 광공진층의 하나 이상의 표면상에 위치하는 금속층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속층은 기판(100)과 제1 광공진층(310) 사이에 위치하는 제1 금속층(200) 및 제2 광공진층(320)상에 위치하는 제2 금속층(400)을 포함할 수 있다. 제1 금속층(200)은 두께를 조절하여 가시광선 영역에서 반투과 특성을 보일 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 금속층(200)은 알루미늄 (Al), 금(Au), 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 금속 물질, 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서는, 컬러 필터 어레이를 반사형으로 제작하기 위해서 제1 금속층(200)을 가시광선 영역에서 불투명하고, 높은 반사도를 갖는 물질로 형성할 수도 있다. In one embodiment, each optical resonator 10, 21-23 may comprise a metal layer located on at least one surface of the light resonant layer. The metal layer may include a first metal layer 200 positioned between the substrate 100 and the first light resonant layer 310 and a second metal layer 400 located on the second light resonant layer 320. In one embodiment, . ≪ / RTI > The first metal layer 200 may be formed of a material having a transflective property in a visible light region by adjusting the thickness. For example, the first metal layer 200 may be formed of a metal material such as aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), chrome (Cr), or other suitable material. In one embodiment, the first metal layer 200 may be formed of a material that is opaque in the visible light region and has a high reflectivity to fabricate the color filter array in a reflective fashion.

제2 금속층(400)은 전기전도가 가능하고, 두께를 조절하여 가시광선 영역에서 반투과 특성을 보일 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 금속층(400)은 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 크롬(Cr) 등의 금속물질, 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 제2 금속층(400)은 광공진기(10, 2-123)의 일부로서 기능하면서 동시에 본 실시예에 따른 컬러 필터 어레이가 적용된 표시 장치에서 전압 인가를 위한 전극의 기능을 할 수도 있다. 이에 대해서는 상세히 후술한다. The second metal layer 400 may be made of a material capable of conducting electricity and exhibiting transflective characteristics in a visible light region by controlling its thickness. For example, the second metal layer 400 may be formed of a metal material such as aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), chrome (Cr), or other suitable material. In one embodiment, the second metal layer 400 may function as a part of the light resonator 10, 2-123, and also function as an electrode for voltage application in a display device to which the color filter array according to this embodiment is applied have. This will be described in detail later.

제1 금속층(200) 및/또는 제2 금속층(400)은 한 종류의 금속 또는 두 종류 이상의 서로 상이한 금속으로 이루어질 수도 있다. 또한, 제1 금속층(200) 및/또는 제2 금속층(400)은 금속과 함께 하나 이상의 유전물질을 더 포함하여 이루어질 수도 있다. The first metal layer 200 and / or the second metal layer 400 may be composed of one kind of metal or two or more kinds of different metals. In addition, the first metal layer 200 and / or the second metal layer 400 may further comprise one or more dielectric materials together with the metal.

이상의 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는 두 개의 금속층(200, 400) 사이에 광공진층을 포함한 구조로서, 광공진층의 두께와 유효굴절률(effective refractive index)을 조절함으로써 가시광선 영역을 차단하거나 가시광선 영역의 특정 파장 대역만을 투과할 수 있다. 제1 광공진층(310)의 표면에는 제2 광공진층(320)에 의하여 덮이지 않은 개구부가 존재하며, 해당 영역에 의해 제1 광공진기(10)가 정의된다. 제1 광공진층(310)의 두께를 충분히 얇게 할 경우, 제1 광공진기(10)는 광차단 영역의 역할을 할 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 제1 광공진기(10)에서도 특정 파장의 빛이 투과되도록 제1 광공진층(310)의 두께를 조절할 수도 있다. 제1 광공진기(10)는 기판(100)의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 제2 광공진층(320) 내부에 하나의 그물형태로 연결되어 있을 수 있다. The color filter array according to the above embodiment includes a light resonance layer between two metal layers 200 and 400. The thickness of the light resonance layer and the effective refractive index can be controlled to block the visible light region, Only a specific wavelength band of the light ray region can be transmitted. On the surface of the first optical resonator layer 310, there is an opening that is not covered by the second optical resonator layer 320, and the first optical resonator 10 is defined by the region. When the thickness of the first optical resonator layer 310 is made sufficiently thin, the first optical resonator 10 can serve as a light shielding area. However, this is an example, and in another embodiment, the thickness of the first light resonance layer 310 may be adjusted so that light of a specific wavelength is also transmitted through the first light resonator 10. The first optical resonator 10 may be connected to the inside of the second optical resonant layer 320 in a net shape when viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate 100.

제1 광공진층(310)상에 제2 광공진층(320)이 위치하는 영역들이 복수 개의 제2 광공진기(21-23)에 해당되며, 각각의 제2 광공진기(21-23)는 서로 상이한 두께의 제2 광공진층(320)을 갖는다. 제2 광공진층(320)의 두께에 따라 제2 광공진기(21-23)의 투과 파장 대역이 결정되며, 예컨대 복수 개의 제2 광공진기(21-23)는 각각 R, G, B 단위화소에 대응될 수 있다. 제2 광공진기(21-23)는 기판(100)의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 정사각형 또는 직사각형과 같은 다각형, 원 또는 타원과 같은 닫힌 곡선, 또는 곡선과 직선으로 이루어진 임의의 닫힌 도형 형태의 단면을 가질 수 있다. The regions where the second light resonance layer 320 is located on the first light resonance layer 310 correspond to the plurality of second light resonators 21-23 and the respective second light resonators 21-23 And a second light resonant layer 320 of a different thickness. The transmission wavelength band of the second optical resonator 21-23 is determined according to the thickness of the second optical resonant layer 320. For example, the plurality of second optical resonators 21-23 may be formed of R, Lt; / RTI > The second optical resonator 21-23 may be a polygon such as a square or a rectangle as viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate 100, a closed curve such as a circle or an ellipse, Section.

본 실시예에서는 각각의 제2 광공진기(21-23)가 서로 상이한 광투과 특성을 갖도록 하기 위하여 각각의 제2 광공진기(21-23)가 서로 상이한 두께의 제2 광공진층(320)을 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서는, 각각의 제2 광공진기(21-23)에 포함되는 제2 광공진층(320)의 두께는 모두 동일하게 하되, 각각의 제2 광공진기(21-23)에 포함되는 제2 광공진층(320)의 유효굴절률을 서로 상이하게 함으로써 각각의 제2 광공진기(21-23)의 광투과 특성을 서로 상이하게 할 수도 있다. 예컨대, 제2 광공진기(21-23)에 부여하고자 하는 광투과 특성에 따라 제2 광공진기(21-23)의 제2 광공진층(320)을 구성하는 유전물질의 종류를 상이하게 할 수도 있다. In this embodiment, in order to make each of the second optical resonators 21-23 have different light transmission characteristics, each of the second optical resonators 21-23 has a second light resonance layer 320 of a different thickness . However, in another embodiment, the thicknesses of the second optical resonant layers 320 included in the respective second optical resonators 21-23 are the same, but are included in the respective second optical resonators 21-23 It is possible to make the light transmission characteristics of the respective second optical resonators 21-23 different from each other by making the effective refractive indices of the second optical resonant layers 320 different from each other. For example, depending on the light transmission characteristic to be imparted to the second optical resonator 21-23, the kind of the dielectric material constituting the second optical resonance layer 320 of the second optical resonator 21-23 may be different have.

이상에서 설명한 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는, 별도의 블랙 매트릭스를 필요로 하지 않으며, 광차단 영역과 R, G, B 단위화소가 광공진층에 의하여 형성된다. 또한, 안료의 흡광 특성을 이용한 종래의 컬러 필터와는 달리 단순히 광공진층의 두께와 유효굴절률에 의한 광 경로에 따라 투과 특성이 결정되기 때문에, 광 효율이 높고, 사용되는 물질에도 큰 제약이 없다. 그 결과, 컬러 필터 어레에 사용되는 물질의 종류를 줄일 수 있고, 잠재적으로 내구성을 가지는 물질을 광공진층으로 선택할 수 있어, 컬러 필터 어레이의 제조원가를 절감하면서 동시에 신뢰성과 안정성을 높일 수 있다. The color filter array according to the embodiment described above does not require a separate black matrix, and the light blocking region and the R, G, and B unit pixels are formed by the light resonance layer. Further, unlike the conventional color filter using the light absorbing characteristic of the pigment, since the transmission characteristic is determined simply according to the light path by the thickness of the light resonance layer and the effective refractive index, the light efficiency is high, . As a result, the kinds of materials used in the color filter array can be reduced, and a material having potentially durability can be selected as the light resonance layer, so that the manufacturing cost of the color filter array can be reduced, and reliability and stability can be enhanced.

본 명세서에 기재된 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이는 광차단 영역에 해당되는 제1 광공진기와 R, G, B 단위화소에 해당되는 복수 개의 제2 광공진기가 주기적으로 배열되도록 형성되었으나, 다른 실시예에서는 광공진기의 종류, 각 광공진기의 투과 파장 대역, 배열 순서, 및/또는 배열 형태가 본 명세서에 개시된 것과 상이하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, 각각 하늘색(cyan), 노란색(yellow), 및 자주색(magenta)의 대역을 투과하는 복수 개의 광공진기들에 의해 컬러 필터 어레이를 구성할 수도 있고, 상기 요소들을 적절히 변화시킴으로써, 컬러 필터 어레이를 응용하고자 하는 분야에 목적에 적합하도록 구조를 변경할 수도 있다. The color filter array according to embodiments of the present invention is formed such that the first optical resonator corresponding to the light blocking region and the plurality of second optical resonators corresponding to the R, G, and B unit pixels are periodically arranged. However, In the example, the type of the optical resonator, the transmission wavelength band of each optical resonator, the arrangement order, and / or the arrangement type may be configured differently from those described in this specification. For example, the color filter array may be constituted by a plurality of optical resonators which transmit cyan, yellow, and magenta bands, respectively, and by suitably changing the elements, The structure may be modified to suit the purpose in which the array is intended to be applied.

도 2a 내지 2f는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter array according to an embodiment.

도 2a를 참조하면, 기판(100)상에 제1 금속층(200)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 유리나 플라스틱 등으로 이루어진 기판(100)상에 진공 증착 등을 이용하여 은(Ag)을 증착함으로써 제1 금속층(200)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 금속층(200)은 반투명 또는 불투명하게 두께를 조절하여 형성될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 기판(100) 및 제1 금속층(200)을 구성하는 물질 및 형성 공정은 전술한 것에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2A, a first metal layer 200 may be formed on a substrate 100. For example, the first metal layer 200 can be formed on the substrate 100 made of glass, plastic, or the like by depositing silver (Ag) using vacuum deposition or the like. At this time, the first metal layer 200 may be formed by controlling the thickness thereof to be semi-transparent or opaque. However, this is an example, and the materials constituting the substrate 100 and the first metal layer 200 and the forming process are not limited to those described above.

도 2b 를 참조하면, 제1 금속층(200)상에 제1 광공진층(310)을 형성할 수 있다. 제1 광공진층(310)은, 공진에 의하여 제1 광공진층(310)을 투과하는 빛의 파장이 가시광선 대역을 벗어나도록, 즉, 가시광선 대역의 빛은 제1 광공진층(310)에 의해 차단되도록 충분히 얇은 두께로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 광공진층(310)의 두께는 0 내지 100 nm일 수 있다. 또한 일 실시예에서, 제1 광공진층(310)은 불소(fluorin)계 고분자 물질을 딥코팅(dip-coating)하는 방법 등으로 도포될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2B, the first light resonance layer 310 may be formed on the first metal layer 200. The first light resonance layer 310 is formed such that the wavelength of light passing through the first light resonance layer 310 is out of the visible light band due to resonance, (Not shown). In one embodiment, the thickness of the first light resonant layer 310 may be between 0 and 100 nm. In one embodiment, the first light resonance layer 310 may be applied by dip-coating a fluorine-based polymer material, but the present invention is not limited thereto.

도 2c를 참조하면, 제1 광공진층(310)상의 일부 영역에 제2 광공진층(320)을 형성할 수 있다. 제2 광공진층(320)은 가시광선 중 특정 파장 대역의 빛만을 선택적으로 투과시키는 광공진기를 형성하기 위한 것이다. 예컨대, 제2 광공진층(320)이 형성되는 영역이 청색 단위화소에 대응될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 광공진층(320)은 몰드(mold)(500)상에 적당한 두께로 도포된 불소계 고분자 물질을 제1 광공진층(310)상에 전사 인쇄(transfer printing)하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2C, a second light resonant layer 320 may be formed on a part of the first light resonant layer 310. The second optical resonant layer 320 is for forming an optical resonator that selectively transmits only light of a specific wavelength band of visible light. For example, a region where the second light resonance layer 320 is formed may correspond to a blue unit pixel. In one embodiment, the second optical resonant layer 320 is formed by transfer printing a fluorinated polymer material applied on the mold 500 to a suitable thickness on the first optical resonant layer 310 But is not limited thereto.

도 2d를 참조하면, 제1 광공진층(310)상의 일부 영역에 다른 제2 광공진층(320)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 다른 제2 광공진층(320)은 녹색 단위화소에 대응될 수 있다. 상기 다른 제2 광공진층(320)은, 도 2c를 참조하여 전술한 과정에 의해 미리 형성된 제2 광공진층(320)과 적절한 간격을 유지하도록 이격되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2D, another second light resonant layer 320 may be formed on a part of the first light resonant layer 310. For example, the other second light resonance layer 320 may correspond to a green unit pixel. The other second optical resonant layer 320 may be spaced apart from the second optical resonant layer 320 previously formed by the process described above with reference to FIG. 2C.

또한, 도 2e를 참조하면, 도 2d를 참조하여 전술한 것과 동일한 과정에 의하여 제1 광공진층(310)상의 일부 영역에 또 다른 제2 광공진층(320)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 또 다른 제2 광공진층(320)은 적색 단위화소에 대응되며, 도 2c 및 2d를 참조하여 전술한 과정에 의해 미리 형성된 제2 광공진층(320)들과 적절한 간격을 유지하도록 이격되어 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2E, another second optical resonant layer 320 may be formed on a portion of the first optical resonant layer 310 by the same process as described above with reference to FIG. 2D. For example, the second light resonant layer 320 may correspond to a red unit pixel, and may be spaced apart from the second light resonant layer 320 previously formed by the process described above with reference to FIGS. 2C and 2D As shown in Fig.

도 2c의 과정에서 형성되는 제2 광공진층(320)과 마찬가지로, 도 2d 및 2e의 과정에서 형성되는 제2 광공진층(320) 역시 딥코팅 방법으로 몰드(500) 상에 적절한 두께로 도포된 불소계 고분자 물질을 제1 광공진층(310)상에 전사 인쇄하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The second light resonant layer 320 formed in the process of FIGS. 2D and 2E may be applied to the mold 500 in an appropriate thickness on the mold 500 by a dip coating method, similarly to the second light resonant layer 320 formed in the process of FIG. The first optical resonant layer 310 may be formed by transfer printing the fluorinated polymeric material on the first light resonant layer 310, but the present invention is not limited thereto.

도 2c 내지 2e에서 제1 광공진층(310)상에 제2 광공진층(320)이 형성된 영역이, 도 1을 참조하여 전술한 복수 개의 제2 광공진기(21-23)에 해당된다. 또한, 제1 광공진층(310)에서 제2 광공진층(320)에 의하여 덮이지 않은 개구부 부분이, 도 1을 참조하여 전술한 제1 광공진기(10)에 해당된다. 2C to 2E correspond to the plurality of second optical resonators 21-23 described above with reference to FIG. 1 in the region where the second optical resonant layer 320 is formed on the first optical resonant layer 310. FIG. The opening portion of the first optical resonant layer 310 not covered by the second optical resonant layer 320 corresponds to the first optical resonator 10 described above with reference to Fig.

도 2f를 참조하면, 앞선 과정을 통해 형성된 다층 구조의 광공진층(310, 320)상에 제2 금속층(400)을 적절한 두께로 형성하여 컬러 필터 어레이를 제작할 수 있다. 예컨대, 제2 금속층(400)은 은(Ag)을 가시광선 영역에서 반투명하면서도 높은 전기전도도를 갖도록 적당한 두께로 진공 증착하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 2F, a color filter array can be fabricated by forming the second metal layer 400 to have a proper thickness on the light resonance layers 310 and 320 of the multi-layer structure formed through the above process. For example, the second metal layer 400 may be formed by vacuum-depositing silver (Ag) in an appropriate thickness so as to have high electrical conductivity while being semitransparent in the visible light region, but the present invention is not limited thereto.

이상에서 설명한 실시예에 따른 컬러 필터 어레이 제조공정에서는, 별도로 블랙 매트릭스를 제작할 필요가 없을 뿐만 아니라, 광차단 영역과 R, G, B 단위화소에 해당하는 광공진기들이 모두 광공진층을 이용하여 유사한 구조로 형성된다. 따라서, 광차단 영역이 단위화소에 자동으로 정렬되어 형성될 수 있어, 컬러 필터 어레이의 제조 공정 과정을 대폭 간소화할 수 있고, 정렬 오류(alignment mismatch)를 줄여 수율이 향상될 수 있다. In the manufacturing process of the color filter array according to the above-described embodiments, it is not necessary to separately fabricate the black matrix, and the light shielding regions and the optical resonators corresponding to the R, G, and B unit pixels are all similar . Therefore, the light blocking area can be formed by being automatically aligned with the unit pixel, so that the manufacturing process of the color filter array can be greatly simplified, and the alignment mismatch can be reduced and the yield can be improved.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 실시예에서는, 서로 상이한 두께의 광공진층을 포함하는 복수 개의 광공진기(10, 21-23)가 제1 광공진층(310) 및 제2 광공진층(320)으로 이루어진 다층 구조의 광공진층에 의하여 형성되며, 제1 광공진층(310)으로 이루어진 제1 광공진기(10)가 광차단 영역에 해당된다. 그러나, 다른 실시예에서는, 도 3에 도시된 것과 같이 광공진기들을 구성하는 광공진층이 하나의 층만으로 이루어지고, 광차단 영역에는 광공진층이 위치하지 않을 수도 있다.1 and 2, a plurality of optical resonators 10 and 21-23 including light resonance layers of different thicknesses are formed on the first light resonance layer 310 and the second light A first optical resonator 10 formed of a multilayered optical resonator layer composed of a first optical resonator layer 310 and a resonator layer 320 corresponds to a light shielding region. However, in another embodiment, as shown in Fig. 3, the light resonance layer constituting the light resonators is composed of only one layer, and the light resonance region may not be provided with the light resonance layer.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는 복수 개의 광공진기(21-23)를 포함하며, 복수 개의 광공진기(21-23)는 서로 상이한 두께 또는 유효굴절률을 갖는 광공진층(320)을 갖는다. 도 3의 실시예에 따른 광공진기(21-23)는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 제2 광공진기(21-23)와 유사한 구성을 가지며, 다만 광공진기(21-23)를 구성하는 광공진층이 하나의 층(320)만으로 이루어지는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 3의 실시예는 도 1 및 도 2의 실시예에서 제1 광공진층(310)이 생략되고 제2 광공진층(320)이 제1 금속층(200)상에 위치하는 구성을 갖는다.Referring to FIG. 3, the color filter array according to an embodiment includes a plurality of optical resonators 21-23, and the plurality of optical resonators 21-23 may include a light resonance layer 320). The optical resonator 21-23 according to the embodiment of FIG. 3 has a configuration similar to that of the second optical resonator 21-23 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2, except that the optical resonator 21-23 The light resonance layer is composed of only one layer 320. [ That is, the embodiment of FIG. 3 has a configuration in which the first light resonance layer 310 is omitted and the second light resonance layer 320 is located on the first metal layer 200 in the embodiment of FIGS. 1 and 2 .

본 실시예에서, 기판(100)상에서 제2 광공진층(320)이 위치하지 않는 영역(10')은 광차단 영역에 해당된다. 즉, 복수 개의 광공진기(21-23) 사이에 광차단 영역(10')이 위치한다. 도 1 및 도 2의 실시예에서는 제2 광공진층(320)이 위치하지 않는 영역에서 제1 광공진층(310)에 의해 제1 광공진기(10)가 형성된 것과 달리, 도 3의 실시예에 따른 컬러 필터 어레이는 제1 광공진층(310)을 포함하지 않으므로 제2 광공진층(320)이 위치하지 않는 영역(10')에는 광공진기가 형성되지 않는다.In this embodiment, a region 10 'on which the second light resonant layer 320 is not disposed on the substrate 100 corresponds to a light blocking region. That is, the light blocking area 10 'is located between the plurality of optical resonators 21-23. 1 and 2, unlike the case where the first optical resonator 10 is formed by the first optical resonator layer 310 in a region where the second optical resonator layer 320 is not disposed, Since the color filter array according to the first embodiment does not include the first light resonance layer 310, the light resonator is not formed in the region 10 'where the second light resonance layer 320 is not located.

광차단 영역(10')은 투과하는 빛을 차단함으로써 블랙 매트릭스와 같은 기능을 한다. 일 실시예에서는, 광공진기(21-23)를 구성하는 제1 및 제2 금속층(200, 400)이 광차단 영역(10')상에도 위치하며, 제1 및 제2 금속층(200, 400)을 구성하는 물질 및/또는 이의 두께를 제어함으로써 빛이 광차단 영역(10')을 투과하지 못하도록 할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서는 제1 및 제2 금속층(200, 400) 대신 광차단 영역(10')상에 별도의 광차단 물질(미도시)이 형성될 수도 있다. 예컨대, 광차단 물질은 금속, 유전 물질, 또는 투과하는 빛을 차단할 수 있는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다.The light shielding region 10 'functions as a black matrix by blocking light transmitted therethrough. In one embodiment, the first and second metal layers 200 and 400 of the optical resonator 21-23 are also located on the light blocking area 10 'and the first and second metal layers 200 and 400, The light blocking region 10 'can be prevented from transmitting light by controlling the material and / or thickness of the material constituting the light blocking region 10'. However, this is an illustrative example, and in other embodiments, a separate light blocking material (not shown) may be formed on the light blocking area 10 'instead of the first and second metal layers 200 and 400. For example, the light shielding material may comprise a metal, a dielectric material, or other suitable material capable of blocking transmitted light.

이하의 도 4 내지 도 8은, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이의 광투과도 및 사진과, 상기 컬러 필터 어레이를 포함하여 구성된 표시 장치를 도시한다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 도 3에 도시된 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 이용하여 표시 장치를 구현할 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 포함된다.4 to 8 below show a light transmittance and a photograph of a color filter array according to the embodiments shown in Figs. 1 and 2, and a display device configured including the color filter array. However, this is illustrative, and a display device can be implemented using a color filter array according to the embodiment shown in FIG. 3, which is included in the scope of the present invention.

도 4는 실시예들에 따라 가시광선 영역을 차단하도록 제작된 제1 광공진기(optical resonator)의 광투과도를 나타내는 그래프이다. 4 is a graph showing the light transmittance of a first optical resonator fabricated to block the visible light region according to embodiments.

도 4는 약 35 nm 두께의 은(Ag)으로 형성된 제1 및 제2 금속층 사이에 서로 상이한 두께의 광공진층이 포함되어 형성된 제1 광공진기의 광 투과도를 나타낸다. 실시예에서 광공진층은 굴절률이 약 1.38이고 가시광선 전 영역에서 투과도가 약 90 % 이상인 불소계 고분자 물질(EGC-1700, 3M)을 사용하였다. 도 4의 그래프는 광공진층의 두께(b1)가 각각 0 nm, 15 nm 및 31 nm 인 경우의 광투과도를 나타낸 것으로, 상용 자외선-가시광선 분광기(UV-Vis spectrometer)(V530, Jasco)를 통하여, 대기환경(ambient environment)에서의 투과도를 100%로 설정하여 측정하였다. Fig. 4 shows the light transmittance of the first optical resonator formed by including the light resonance layers of different thicknesses between the first and second metal layers formed of silver (Ag) having a thickness of about 35 nm. In the embodiment, the light resonant layer uses a fluoropolymer material (EGC-1700, 3M) having a refractive index of about 1.38 and a transmittance of about 90% or more in the entire visible light region. The graph of FIG. 4 shows the light transmittance when the thickness (b 1 ) of the light resonance layer is 0 nm, 15 nm and 31 nm, respectively. The UV transmittance was measured using a UV-Vis spectrometer (V530, Jasco) And the permeability in an ambient environment was set at 100%.

도 4에 도시된 바와 같이, 광공진층의 두께(b1)가 0 nm에서 15 nm 및 31 nm로 커짐에 따라, 400 nm 파장 근처에서 광 투과도가 다소 높아지나, 기본적으로 해당 두께를 갖는 광공진층이 가시광선 대부분의 영역을 효과적으로 차단함을 확인할 수 있다. 그러나 제1 광공진기를 구성하는 제1 광공진층의 두께는 전술한 것에 한정되는 것은 아니며, 제1 광공진기에 의한 광차단 특성은 광공진층의 두께 및 유효굴절률, 및/또는 광공진층상에 위치하는 제1 및 제2 금속층의 종류 및 두께 등을 이용하여 적절하게 조절될 수 있다. As shown in FIG. 4, when the thickness (b 1 ) of the light resonance layer is 0 nm 15 nm and 31 nm, the light transmittance is somewhat higher near the wavelength of 400 nm. However, it can be confirmed that the light resonant layer having the corresponding thickness effectively blocks most of the visible light. However, the thickness of the first optical resonator layer constituting the first optical resonator is not limited to that described above, and the light shielding property of the first optical resonator is determined by the thickness and effective refractive index of the optical resonator layer and / And the type and thickness of the first and second metal layers to be positioned.

도 5 는 실시예들에 따라 R, G, B에 해당하는 파장 대역을 투과하도록 제작된 제2 광공진기의 광투과도를 나타내는 그래프와 현미경 사진이다.5 is a graph and a micrograph showing the light transmittance of a second optical resonator designed to transmit wavelength bands corresponding to R, G, and B according to embodiments.

도 5 는 약 35nm 두께의 은(Ag)으로 형성된 제1 및 제2 금속층 사이에 약 31 nm의 제1 광공진층 및 서로 상이한 두께를 갖는 제2 광공진층이 포함되어 형성된 제2 광공진기의 광 투과도 및 각각의 제2 광공진기의 현미경 사진을 나타낸다. 제1 광공진층과 제2 광공진층은 모두 도 4에서와 마찬가지로 EGC-1700을 사용하였으며, 도 5에 도시된 광 투과도는 도 4의 광 투과도와 동일한 방법을 이용하여 측정되었다. 도 5를 참조하면, 제2 광공진층의 두께(b2)가 각각 70 nm, 105 nm 및 150 nm인 경우 투과 파장 대역의 중심 파장이 각각 약 450 nm, 520 nm 및 670 nm로 전형적인 청색, 녹색 및 적색 파장 대역에 속한다. 또한, 도 5의 현미경 사진을 통해서도 각각의 제2 광공진기에서 청색, 녹색, 적색이 투과되어 나타남을 확인할 수 있다. 중심 파장에서의 투과율은 모두 약 60 % 정도로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)나 백색 유기발광다이오드(White Organic Light-emitting Diode; WOLED)와 같은 표시 장치에 충분히 채용될 수 있는 수준이다. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the first light resonance layer and the second light resonance layer of the second optical resonator formed by including the first light resonance layer having about 31 nm and the second light resonance layer having the different thickness between the first and second metal layers formed of silver (Ag) Optical transmittance and a micrograph of each second optical resonator. The first light resonance layer and the second light resonance layer both used EGC-1700 as in FIG. 4, and the light transmittance shown in FIG. 5 was measured using the same method as the light transmittance of FIG. 5, when the thicknesses b 2 of the second optical resonant layers are 70 nm, 105 nm, and 150 nm, respectively, the center wavelengths of the transmission wavelength band are about 450 nm, 520 nm, and 670 nm, respectively, Green and red wavelength bands. It can also be seen from the microscope photograph of FIG. 5 that blue, green, and red light are transmitted through each second optical resonator. The transmittance at the center wavelength is about 60%, which can be sufficiently adopted for a display device such as a liquid crystal display (LCD) or a white organic light emitting diode (WOLED).

도 6는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 현미경 사진이다.6 is a photomicrograph of a color filter array according to one embodiment.

도 6는 R, G, B 단위화소에 대응되는 복수의 제2 광공진기와, 각 단위화소 사이에 자동 정렬된 광차단 영역에 상응하는 제1 광공진기를 가지는 컬러 필터 어레이의 현미경 사진이다. 도 6의 구현예에서 기판 전면에 형성된 제1 광공진층의 두께는 31 nm, R, G, B 단위화소 부분에 형성된 제2 광공진층의 두께는 각각 70 nm, 105 nm, 150 nm이며, 단위화소의 가로폭은 약 100 ㎛, 단위화소 사이의 가로폭은 약 10 ㎛로 하여 제작되었다. 도시된 바와 같이, R, G, B단위화소가 일정한 간격으로 주기적으로 형성되어 있고, 단위화소 사이에는 광차단 영역이 형성되어 어둡게 보이는 것을 확인할 수 있다. 6 is a photomicrograph of a color filter array having a plurality of second optical resonators corresponding to R, G and B unit pixels and a first optical resonator corresponding to a light blocking area automatically aligned between each unit pixel. In the embodiment of FIG. 6, the thickness of the first light resonance layer formed on the entire surface of the substrate is 31 nm, and the thickness of the second light resonance layer formed on the R, G, B unit pixel portion is 70 nm, 105 nm, The width of a unit pixel was about 100 탆 and the width of a unit pixel was about 10 탆. As shown in the figure, the R, G, and B unit pixels are periodically formed at regular intervals, and a light shielding region is formed between the unit pixels, which is dark.

그러나 도 6에 도시된 구현예는 단지 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 단위화소의 투과 파장 대역, 형태 및 크기, 배열 순서, 광차단 영역의 폭 등은 패턴에 사용되는 몰드와 공정 조건을 변화함으로써 조절 가능하다. 예를 들어, 공정에 사용되는 몰드와 공정 조건을 변화시켜, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이를 LCD 및 WOLED 등 상용 표시 장치에 채용되고 있는 종래의 컬러 필터 어레이와 동일한 크기 및 구조로 제작할 수도 있다.However, the embodiment shown in FIG. 6 is merely an example, and in another embodiment, the transmission wavelength band, shape and size of the unit pixel, the order of arrangement, the width of the light blocking region, It is adjustable. For example, the color filter array according to the embodiments may be fabricated to have the same size and structure as the conventional color filter array employed in commercial displays such as LCD and WOLED, by changing the mold used in the process and the process conditions .

도 7a 및 7b 는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 포함하여 구성된 LCD의 구동을 나타내는 개념도이다. 7A and 7B are conceptual diagrams illustrating driving of an LCD configured with a color filter array according to an embodiment.

도 7a를 참조하면, LCD는 도 1을 참조하여 전술한 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 상부기판(100)으로 포함하며, 또한 각 단위화소에 독립적으로 전압을 인가하도록 패터닝된 투명전극(700)이 형성된 하부기판(800)을 포함할 수 있다. 상부기판(100) 및 하부기판(700)의 대향하는 표면에는 각각 수직배향막(600)이 형성되고, 양 수직배향막(600) 사이에는 수직배향구조를 가지고 음의 유전율 이방성을 가지는 액정층(900)이 위치할 수 있다. 또한, 상부기판(100)과 하부기판(800)의 수직배향막(600)은 서로 반대 방향으로 러빙(rubbing)되어 있을 수 있다. 이와 같은 LCD는 서로 수직하게 배치된 상하 편광판 사이에서 액정배향 방향이 편광판의 광축 방향에 45°가 되도록 놓일 수 있다. LCD에 전압이 인가되지 않은 경우, 상기의 수직배향된 액정층(900)은 기판에 수직하게 입사하는 빛에 대해 광학적으로 등방성을 가지게 되므로 입사된 빛은 상하 편광판에 의해 투과되지 못한다.Referring to FIG. 7A, the LCD comprises a color filter array according to the above-described exemplary embodiment with reference to FIG. 1 as an upper substrate 100, and further includes a transparent electrode 700 patterned to apply a voltage to each unit pixel independently, May be formed on the lower substrate 800. A vertical alignment layer 600 is formed on the surfaces of the upper substrate 100 and the lower substrate 700 facing each other and a liquid crystal layer 900 having a vertical alignment structure and negative dielectric anisotropy is formed between the vertical alignment layers 600, This location can be. In addition, the upper substrate 100 and the vertical alignment layer 600 of the lower substrate 800 may be rubbed in directions opposite to each other. Such an LCD may be positioned such that the alignment direction of the liquid crystal between the upper and lower polarizing plates disposed perpendicularly to each other is 45 DEG in the direction of the optical axis of the polarizing plate. When a voltage is not applied to the LCD, the vertically aligned liquid crystal layer 900 is optically isotropic with respect to light incident perpendicularly to the substrate, so that the incident light can not be transmitted by the vertical polarizer.

도 7b를 참고하면, LCD의 각 단위화소에 액정의 문턱전압(threshold voltage) 이상의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 상기 전압은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 제2 금속층(400)을 전극으로 사용함으로써 인가될 수도 있다. 전압이 인가될 경우, 액정층(900)의 액정 분자가 전기장에 수직한 방향으로 재정렬하면서 광학적 이방성이 생기게 되어 입사하는 빛이 투과할 수 있게 된다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터 어레이의 광공진기에 의하여 특정 파장 대역의 빛만이 선택적으로 투과된다. 도 7b는 R, G, B 단위화소에 해당하는 제2 광공진기 모두에 문턱전압 이상의 전압이 인가되는 경우 적색, 청색, 녹색의 빛이 각각 투과되어 나오는 상태를 보여준다. Referring to FIG. 7B, a voltage equal to or higher than a threshold voltage of the liquid crystal may be applied to each unit pixel of the LCD. At this time, the voltage may be applied by using the second metal layer 400 of the color filter array according to the embodiment of the present invention as an electrode. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 900 are rearranged in a direction perpendicular to the electric field, and optical anisotropy is generated, so that incident light can be transmitted. At this time, only light of a specific wavelength band is selectively transmitted by the optical resonator of the color filter array according to the embodiment of the present invention. FIG. 7B shows a state in which red, blue, and green light are respectively transmitted through the second optical resonator corresponding to R, G, and B unit pixels when a voltage equal to or higher than a threshold voltage is applied.

도 8a내지 8d 는 일 실시예에 따른 컬러 필터 어레이를 포함하여 구성된 LCD의 사진이다. 8A-8D are photographs of an LCD configured with a color filter array according to one embodiment.

도 8a 내지 8d 는, 서로 수직하게 배치된 상하 편광판 사이에서 액정배향 방향이 편광판의 광축 방향에 45°가 되도록 위치한 LCD의 실제 구동을 나타낸다. LCD의 상부기판과 하부기판 사이의 셀 간격(cell gap)은 약 6 ㎛이었으며, 액정은 음의 유전율 이방성을 가진 MLC-2038을 사용하였다. R, G, B 단위화소에 인가하는 전압을 각각 VR, VG, VB로 지칭하면, 도 8a는 R, G, B 단위화소 모두에 전압이 인가되지 않았을 경우(즉, VR=VG=VB=0V)의 사진으로, 입사하는 빛이 투과하지 못하는 어두운 상태(dark state)를 나타낸다. 한편, 도 8b는 모든 단위화소에 5V의 전압이 인가된 경우(즉, VR=VG=VB=5V)의 사진으로서, 입사하는 빛이 컬러 필터 어레이의 R, G, B 단위화소 각각을 투과되어 적색, 녹색, 청색으로 나타나는 것을 보여준다. 도 8c 내지 8d 는 각각 R, G, B 단위화소 중에 R 단위화소에만 전압을 인가한 경우(즉, VR=5V, VG=VB=0V)와 G및 B 두 단위화소에 전압을 인가한 경우(즉, VR=0, VG=VB=5V)를 보여주는 사진으로서, 패턴된 하부기판의 투명전극을 통해 단위화소들을 독립적으로 구동할 수 있다는 것을 보여준다. 8A to 8D show the actual driving of the LCD in which the alignment direction of the liquid crystal between the upper and lower polarizing plates arranged perpendicularly to each other is 45 degrees in the optical axis direction of the polarizing plate. The cell gap between the upper substrate and the lower substrate of the LCD was about 6 μm, and the liquid crystal used MLC-2038 having a negative dielectric constant anisotropy. The voltages applied to the R, G, and B unit pixels are V R , When referred to as V G, V B, Figure 8a R, G, B unit when both the pixel voltage is not applied to the picture (that is, V R = V G = V B = 0V), the incident light is transmitted to (Dark state). 8B is a photograph of the case where a voltage of 5 V is applied to all the unit pixels (that is, V R = V G = V B = 5 V), in which incident light is divided into R, Which is red, green, and blue. FIGS. 8C to 8D are diagrams for explaining the case where voltages are applied to only R unit pixels among R, G and B unit pixels (that is, V R = 5 V, V G = V B = 0 V) (I.e., V R = 0, V G = V B = 5 V), and that unit pixels can be independently driven through the transparent electrode of the patterned lower substrate.

그러나 전술한 LCD 구성은 단지 예시적인 것으로서, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이를 이용하여 구현될 수 있는 LCD는 수직배향구조의 액정층 및 이를 위한 배향막을 포함하는 구조에 핸정되는 것은 아니다. 또한, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이가 적용될 수 있는 표시 장치는 LCD에 한정되지 않으며, WOLED와 같은 유기발광다이오드 표시 장치 또는 컬러 필터 어레이를 이용하여 빛을 출력하도록 구성된 다른 임의의 표시 장치일 수 있다. 이때, 표시 장치는 컬러 필터 어레이를 투과한 빛을 출력하는 투과형 표시 장치나, 컬러 필터 어레이에 의해 반사된 빛을 출력하는 반사형 표시 장치를 모두 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치는 LCD의 액정층 또는 유기발광다이오드의 유기발광층과 같이 전기적으로 시각적 효과가 제어되는 광학층을 포함할 수 있으며, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이의 금속층을 이용하여 상기 광학층에 전압을 인가함으로써 표시 장치의 동작이 이루어질 수도 있다. However, the LCD configuration described above is merely exemplary, and an LCD that can be implemented using a color filter array according to embodiments is not limited to a structure including a liquid crystal layer of a vertically aligned structure and an alignment film therefor. Further, the display device to which the color filter array according to the embodiments can be applied is not limited to the LCD, and may be any other display device configured to output light using an organic light emitting diode display device such as a WOLED or a color filter array have. At this time, the display device may include both a transmissive display device that outputs light transmitted through the color filter array and a reflective display device that outputs light reflected by the color filter array. In addition, the display device may include an optical layer whose electrical visual effect is controlled, such as a liquid crystal layer of an LCD or an organic light emitting layer of an organic light emitting diode, and the metal layer of the color filter array according to embodiments The operation of the display device may be performed by applying a voltage.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이는 별도의 블랙 매트릭스를 필요로 하지 않으며, 광차단 영역 및 R, G, B단위화소 모두가 광공진층을 이용한 구조로 제작될 수 있다. 그 결과, 광 효율이 높아지고, 사용되는 물질의 수가 대폭 감소되며, 사용할 수 있는 물질의 제약이 완화되어, 잠재적으로 높은 신뢰성과 안정성을 가지는 컬러 필터 어레이를 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이의 제조방법은 기존의 컬러 필터 제조에 요구되는 블랙 매트릭스 및 단위화소의 순차적인 복잡한 식각공정 및 블랙 매트릭스와 단위화소의 정렬 과정을 필요로 하지 않으므로, 공정오차를 줄여 수율이 높아질 수 있고 제조원가를 크게 낮출 수 있다. 나아가, 실시예들에 따른 컬러 필터 어레이가 LCD나 WOLED 등 광전자 표시 장치에 채용될 경우 광공진기의 금속층이 전극 기능을 할 수도 있어 제조원가를 절감할 수 있다.The color filter array according to the above-described embodiments does not require a separate black matrix, and both the light blocking region and the R, G, and B unit pixels can be fabricated using a light resonance layer. As a result, the light efficiency is increased, the number of materials used is greatly reduced, restrictions on the usable materials are relaxed, and a color filter array having potentially high reliability and stability can be easily manufactured. In addition, the method of manufacturing the color filter array according to the embodiments does not require the sequential complicated etching process of the black matrix and the unit pixel and the alignment process of the black matrix and the unit pixel, which are required for the conventional color filter manufacturing, The yield can be increased and the manufacturing cost can be greatly reduced. Furthermore, when the color filter array according to the embodiments is employed in an optoelectronic display device such as an LCD or a WOLED, the metal layer of the optical resonator may function as an electrode, thereby reducing the manufacturing cost.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (23)

기판; 및
상기 기판상에 위치하며, 서로 상이한 두께 또는 유효굴절률을 갖는 광공진층을 포함하여 서로 상이한 광 투과특성을 갖는 복수 개의 광공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
Board; And
And a plurality of optical resonators located on the substrate and having light resonance characteristics different from each other including a light resonance layer having a different thickness or effective refractive index from each other.
제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 광공진기는,
상기 기판상에 위치하는 제1 광공진층을 포함하는 제1 광공진기; 및
상기 제1 광공진층 및 상기 제1 광공진층상에 위치하는 제2 광공진층을 포함하는 복수 개의 제2 광공진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of optical resonators comprise:
A first optical resonator including a first optical resonant layer positioned on the substrate; And
And a plurality of second optical resonators including a first optical resonant layer and a second optical resonant layer positioned on the first optical resonant layer.
제 2항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 광공진기의 상기 제2 광공진층의 두께 또는 유효굴절률이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
3. The method of claim 2,
Wherein a thickness or an effective refractive index of the second light resonance layer of the plurality of second optical resonators is different from each other.
제 2항에 있어서,
상기 제1 광공진기는 가시광선 대역의 빛을 차단하도록 구성되며,
상기 제2 광공진기는 가시광선 대역 중 상기 제2 광공진층의 두께 또는 유효굴절률에 기초하여 결정되는 파장 대역의 빛을 투과시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
3. The method of claim 2,
The first optical resonator is configured to block light in a visible light band,
Wherein the second optical resonator is configured to transmit light of a wavelength band determined based on a thickness or an effective refractive index of the second light resonance layer in a visible light band.
제 4항에 있어서,
상기 제1 광공진층의 두께는 0 초과 100 nm이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
5. The method of claim 4,
Wherein the thickness of the first light resonant layer is greater than 0 and less than or equal to 100 nm.
제 2항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 광공진기는, 상기 기판의 표면에 수직한 방향으로부터 바라보았을 때 다각형, 닫힌 곡선, 또는 곡선과 직선으로 이루어진 닫힌 도형 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of second optical resonators have a cross section of a closed figure shape formed by a polygon, a closed curve, or a curve and a straight line when viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 기판상에서 상기 복수 개의 광공진기 사이에 위치하며, 상기 광공진층이 형성되지 않은 광차단 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
The method according to claim 1,
Further comprising a light shielding region located between the plurality of light resonators on the substrate and not having the light resonant layer formed thereon.
제 1항에 있어서,
상기 광공진층은 유전물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
The method according to claim 1,
Wherein the light resonant layer is made of a dielectric material.
제 1항에 있어서,
상기 광공진기는, 상기 광공진층상에 위치하는 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
The method according to claim 1,
Wherein the optical resonator further comprises a metal layer located on the light resonant layer.
제 9항에 있어서,
상기 금속층은 상기 기판과 상기 광공진층 사이에 위치하는 제1 금속층 및 상기 광공진층에서 상기 기판 반대편 표면상에 위치하는 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
10. The method of claim 9,
Wherein the metal layer comprises a first metal layer positioned between the substrate and the light resonant layer and a second metal layer located on the surface opposite the substrate in the light resonant layer.
제 10항에 있어서,
상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층 중 하나 이상은 유전물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the first metal layer or the second metal layer comprises a dielectric material.
제 10항에 있어서,
상기 제1 금속층 또는 상기 제2 금속층 중 하나 이상은 입사되는 빛을 적어도 부분적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the first metal layer or the second metal layer at least partially transmits incident light.
제 12항에 있어서,
상기 제1 금속층은 입사되는 빛을 반사시키며,
상기 제2 금속층은 입사되는 빛을 적어도 부분적으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이.
13. The method of claim 12,
The first metal layer reflects incident light,
Wherein the second metal layer at least partially transmits incident light.
제 9항에 따른 컬러 필터 어레이를 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이를 이용하여 빛을 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
A display device comprising the color filter array according to claim 9, and configured to output light using the color filter array.
제 14항에 있어서,
상기 표시 장치는, 시각적 효과가 전기적으로 제어되는 광학층을 더 포함하며, 상기 컬러 필터 어레이의 상기 금속층에 의해 상기 광학층에 전압을 인가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the display device further comprises an optical layer whose visual effect is electrically controlled, and is configured to apply a voltage to the optical layer by the metal layer of the color filter array.
제 14항에 있어서,
상기 표시 장치는 액정표시장치 또는 유기발광다이오드 표시장치인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the display device is a liquid crystal display device or an organic light emitting diode display device.
기판상에, 서로 상이한 두께 또는 유효굴절률을 갖는 복수 개의 영역을 포함하는 광공진층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 복수 개의 영역에 의해 서로 상이한 광 투과특성을 갖는 복수 개의 광공진기가 정의되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
Forming a light resonant layer on the substrate, the light resonant layer including a plurality of regions having different thicknesses or effective refractive indices from each other,
Wherein a plurality of optical resonators having different light transmission characteristics are defined by the plurality of regions.
제 17항에 있어서,
상기 광공진층을 형성하는 단계는,
상기 기판상에 제1 광공진층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 광공진층상에, 두께 또는 유효굴절률이 상이한 복수 개의 제2 광공진층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein forming the light resonant layer comprises:
Forming a first light resonant layer on the substrate; And
And forming a plurality of second light resonance layers having different thicknesses or effective refractive indices on the first light resonance layer.
제 18항에 있어서,
상기 복수 개의 제2 광공진층을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 제2 광공진층을 상기 제1 광공진층상의 서로 이격된 위치에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein forming the plurality of second light resonance layers comprises forming the plurality of second light resonance layers at positions spaced apart from each other on the first light resonance layer. Way.
제 18항에 있어서,
상기 제1 광공진층의 두께는 0 초과 100 nm이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the thickness of the first light resonance layer is in a range of 0 to 100 nm.
제 17항에 있어서,
상기 광공진층을 형성하는 단계는, 상기 복수 개의 영역이 서로 이격되도록 상기 광공진층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 복수 개의 영역 사이의 영역이 광차단 영역에 상응하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein forming the light resonance layer includes forming the light resonance layer such that the plurality of regions are spaced apart from each other,
Wherein a region between the plurality of regions corresponds to a light blocking region.
제 17항에 있어서,
상기 광공진층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판상에 제1 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 광공진층은 상기 제1 금속층상에 위치하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.
18. The method of claim 17,
Further comprising forming a first metal layer on the substrate prior to forming the light resonant layer,
Wherein the light resonant layer is located on the first metal layer.
제 17항에 있어서,
상기 광공진층상에 제2 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 어레이의 제조 방법.18. The method of claim 17,
And forming a second metal layer on the light resonant layer.
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