KR20160107914A - 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터 - Google Patents

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KR20160107914A
KR20160107914A KR1020150031490A KR20150031490A KR20160107914A KR 20160107914 A KR20160107914 A KR 20160107914A KR 1020150031490 A KR1020150031490 A KR 1020150031490A KR 20150031490 A KR20150031490 A KR 20150031490A KR 20160107914 A KR20160107914 A KR 20160107914A
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터는, 유전체 기판; 및 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅 방식을 통해 주기적으로 패터닝(patterning)되어 플라즈몬 현상을 발생시키는 복수 개의 격자;를 포함하며, 빛이 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지날 때, 플라즈몬 현상으로 인해 빛 중 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장은 흡수 또는 반사되며, 이러한 구성에 의해서, 제작 비용을 절감시킴은 물론 대량 생산을 구현할 수 있다.

Description

나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터{Nano-structure based plasmonic color filter}
나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터가 개시된다. 보다 상세하게는, 나노 사이즈를 갖는 복수 개의 격자가 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅되는 슬림 구조를 가짐으로써 플라즈몬 현상을 발생시킬 수 있고 이를 통해 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장이 흡수 또는 반사되어 투과율을 조절할 수 있는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터가 개시된다.
칼라 필터(color filter)는, 배면 광원에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 빨강, 초록, 파랑 세 가지 색을 추출하여 액정 디스플레이 등에서 칼라를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학 부품이다.
이러한 칼라 필터는, 칼라 카메라에 들어가는 기본 소자이며 칼라 카메라가 사용되는 핸드폰, 태블릿, 노트북 등과 같은 스마트 기기뿐만 아니라 칼라 현미경, 형광 현미경 등과 같은 바이오 및 의공학 분야에서 영상학 기술로 사용되고 있다.
한편, 칼라 필터는 제조 시 사용되는 유기 필터의 재료에 따라 염료 방식과 안료 방식으로 나뉘어지며, 제작 방법에 따라 염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산 방법 등이 있다. 이중 LCD의 칼라 필터 제조에 사용되는 가장 보편적인 방법은 안료분산 방법으로, 사용되는 칼라 포토레지스터의 주요 성분은 일반적인 포토 레지스터와 같이 감광 조성물인 광중합 개시제, 단분자, 결합제 등과 색상을 구현하는 유기 안료이다.
그런데, 종래의 칼라 필터의 제조 방법에 있어서는, 제조 비용 및 재료 비용의 부담이 크고, 공정처리 시간이 많이 걸리며 또한 칼라 필터를 1마이크로미터 이상의 두께로 제작해야 하기 때문에 30 내지 50%의 낮은 투과율을 구현할 수밖에 없는 한계가 있었다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 나노 사이즈를 갖는 복수 개의 격자가 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅되는 슬림 구조를 가짐으로써 플라즈몬 현상을 발생시킬 수 있고 이를 통해 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장이 흡수 또는 반사되어 투과율을 조절할 수 있으며, 따라서 제작 비용을 절감시킴은 물론 대량 생산을 구현할 수 있는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 유전체 기판 상에 복수 개의 격자가 금속 박막 코팅되는 구조로 인해 소형화가 가능하기 때문에 예를 들면 수 마이크로미터의 크기를 갖는 카메라의 이미지 센서부에도 적용시킬 수 있어 적용 분야를 넓힘은 물론 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터는, 유전체 기판; 및 상기 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅 방식을 통해 주기적으로 패터닝(patterning)되어 플라즈몬 현상을 발생시키는 복수 개의 격자;를 포함하며, 빛이 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지날 때, 상기 플라즈몬 현상으로 인해 상기 빛 중 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장은 흡수 또는 반사되며, 이러한 구성에 의해서, 제작 비용을 절감시킴은 물론 대량 생산을 구현할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 금속 박막 코팅의 두께를 조절하거나 격자의 주기를 가변시키거나 격자의 코팅 비율을 조절할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 상기 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판 상에 구비되어 전원이 인가되는 복수 개의 전극; 및 상기 복수 개의 격자 중 적어도 일부를 덮도록 상기 복수 개의 전극 사이에 채워짐으로써 상기 복수 개의 전극에 가해지는 전원의 크기에 따라 유효굴절률을 가변시키는 전기-광(electro-optic) 물질;을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 빛이 입사되는 영역 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절하기 위해 액정을 더 포함하며, 상기 액정에 열 또는 압력을 선택적으로 가함으로써 유효굴절률을 가변시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 상기 복수 개의 격자는 각각이 길이 방향을 갖는 직육면체 형상으로 마련되어 상호 나란하게 배치되거나 각각이 직육면체 형상으로 마련되어 가로 및 세로 방향을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 격자 패턴으로 3개 이상의 면으로 구성된 홀 모양을 규칙적으로 배치하여 상기 복수 개의 격자를 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 상기 복수 개의 격자는 각각이 거나 벌집 모양으로 배치되거나 각각이 원기둥 형상으로 마련되어 매트릭스 형태 또는 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 복수 개의 격자는 금, 은, 알루미늄, 크롬을 포함하는 금속 그룹 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유전체 기판은 빛 투과율을 구비한 실리카, 폴리머, 사파이어를 포함하는 유전체 그룹 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 이미지 센서에 적용되어 칼라 이미지 획득이 가능한 카메라에 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터는, 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅 방식을 통해 주기적으로 패터닝(patterning)되어 플라즈몬 현상을 발생시키는 복수 개의 격자; 및 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 상기 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절하는 유효굴절률 조절부;를 포함하며, 빛이 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지날 때, 상기 플라즈몬 현상으로 인해 상기 빛 중 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장은 흡수 또는 반사될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유효굴절률 조절부는, 상기 유전체 기판 상에 구비되어 전원이 인가되는 복수 개의 전극; 및 상기 복수 개의 격자 중 적어도 일부를 덮도록 상기 복수 개의 전극 사이에 채워짐으로써 상기 복수 개의 전극에 가해지는 전원의 크기에 따라 유효굴절률을 가변시키는 전기-광(electro-optic) 물질;을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 유효굴절률 조절부는 상기 빛이 입사되는 영역 또는 투과되어 나오는 영역에 구비되어 상기 빛의 유효굴절률을 조절하는 액정이며, 상기 액정에 열 또는 압력을 선택적으로 가함으로써 유효굴절률을 가변시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 나노 사이즈를 갖는 복수 개의 격자가 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅되는 슬림 구조를 가짐으로써 플라즈몬 현상을 발생시킬 수 있고 이를 통해 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장이 흡수 또는 반사되어 투과율을 조절할 수 있으며, 따라서 제작 비용을 절감시킴은 물론 대량 생산을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 유전체 기판 상에 복수 개의 격자가 금속 박막 코팅되는 구조로 인해 소형화가 가능하기 때문에 예를 들면 수 마이크로미터의 크기를 갖는 카메라의 이미지 센서부에도 적용시킬 수 있어 적용 분야를 넓힘은 물론 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 격자의 주기 변화에 따른 파장 필터링을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 다양한 예들을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터가 칼라 카메라의 이미지 센서부로 적용된 경우를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터(100)는, 유전체 기판(110)과, 그의 일면에 금속 박막 코팅 방식을 이용하여 주기적으로 패터닝(patterning)되는 복수 개의 격자(130)를 포함한다. 여기서, 유전체 기판(110)에 금속 물질로 이루어진 복수 개의 격자(130)를 코팅하면 플라즈몬(plasmon) 현상이 발생되기 때문에 빛이 복수 개의 격자(130)가 형성된 유전체 기판(110)을 지날 때, 빛 중 플라즈몬 현상에 의해 발생되는 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장이 흡수 또는 반사되어 투과율을 조절할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터(100)를 설명하기에 앞서 필터링 원리를 먼저 설명하기로 한다.
칼라 필터(100)로 입사되는 빛이 선형편광이 되었다고 가정하면, 유전체 기판(110) 상에 나노 구조물로 형성되는 복수 개의 격자(130)를 지날 때 빛의 투과 특성은 다음의 식과 같다.
Figure pat00001
...식 1
여기서, nin은 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률이고, nout은 빛이 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률이고, ko는 진공 상태에서의 파수를 가리키며, θ는 입사각이며, tm은 m차의 투과 상수이고, α는 일반화된 횡파벡터(generalized transverse wave vector)이다.
횡파벡터는 다음의 식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
...식 2
(여기서,
Figure pat00003
)
상기 식 2에서 p는 격자(130)의 주기를 가리킨다. 여기서 유전체 기판(110)에 코팅되는 복수 개의 격자(130)는 수 내지 수십 나노미터의 두께로 코팅될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 2는 도 1에 도시된 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 격자의 주기 변화에 따른 파장 필터링을 도시한 도면이다.
본 실시예의 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터(100)는, 유전체 기판(110) 및 상기 복수 개의 격자(130)를 지나는 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 금속 박막 코팅의 두께를 조절하거나 격자(130)의 주기를 가변시키거나 격자(130)의 코팅 비율을 조절할 수 있다.
도 2를 참조하면, 유전체 기판(110, 110a, 110b) 상에 금속 박막 코팅되어 형성되는 복수 개의 격자(130) 사이의 간격을 다르게 함으로써 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 격자(130)의 간격이 가장 작게 도시된 도 2의 (a)의 격자(130) 사이를 흰색의 빛이 투과되는 경우 예를 들면 노랑색의 빛을 구현할 수 있고, 도 2의 (a)에 비해 간격이 넓게 형성된 도 2의 (b)의 격자(130a) 사이를 흰색의 빛이 투과되는 경우 예를 들면 자주색의 빛을 구현할 수 있다. 그리고 도 2의 (b)에 비해 간격이 넓게 형성된 도 2의 (c)의 격자(130b) 사이를 흰색의 빛이 투과되는 경우 예를 들면 청록색의 빛을 구현할 수도 있다.
이처럼, 격자(130, 130a, 130b)의 주기를 가변시킴으로써, 그리고 금속 박막 코팅의 두께를 조절하거나 격자(130, 130a, 130b)의 코팅 비율을 조절함으로써 빛의 투과율 또는 파장을 조절할 수 있는 것이다.
한편, 유전체 기판(110) 상에 코팅되는 복수 개의 격자(130)는 전술한 바와 같이 금속 박막 코팅된다. 다시 말해, 격자(130)를 형성하는 코팅 물질로 금속이 적용되는 것이다. 이 때, 격자(130)를 형성하는 금속으로서 금, 은, 알루미늄, 크롬 등의 금속이 이용될 수 있으나, 격자(130)를 형성하는 금속이 이에 한정되는 것은 아니다.
유전체 기판(110)은 빛을 투과시키는 특성이 우수한 것이어야 한다. 이에, 본 실시예의 유전체 기판(110)은 빛의 투과율이 우수한 실리카, 폴리머, 사파이어 등으로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 다양한 예들을 도시한 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 상기 유전체 기판(110)의 판면(도 2의 xy 평면) 방향에 대해 수직 방향(도 2의 z축 방향)으로 빛이 투과될 때 복수 개의 격자(130)에 형성될 홀(130h)을 통해 유전체 기판(110)의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 복수 개의 격자(130)는 각각이 길이 방향을 갖는 직육면체 형상으로 마련되어 상호 나란하게 배치되거나, 또는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 격자에 의해 형성되는 홀(330h)이 직육면체 형상으로 마련되어 가로 및 세로 방향을 따라 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
또는, 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 격자(130) 패턴으로 3개 이상의 면으로 구성된 홀 모양을 규칙적으로 배치하여 복수 개의 격자(130)를 형성할 수 있다. 다시 말해 직각삼각형의 홀(230h)이 설정된 형상으로 형성된 복수 개의 격자(130) 구조를 형성할 수 있는 것이다.
또는, 도 3의 (d)를 참조하면, 복수 개의 격자(130)는 벌집 구조의 홀(630h)을 형성할 수 있다. 또는, 도 3의 (e)를 참조하면, 복수 개의 격자(130)는 각각이 원형의 홀(430h)로 형성되어 매트릭스 형태로 배치되거나 또는 (f)에 도시된 바와 같이, 복수 개의 격자(130)에 의해 형성된 원형이 홀(530h)이 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
이처럼, 복수 개의 격자(130)는 다양한 형태로 마련되어 빛의 필터링을 수행함으로써 칼라 필터(100)가 구현되도록 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예의 칼라 필터(100)는 유전체 기판(110) 및 복수 개의 격자(130)를 지나는 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률 및 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기판 플라즈몬 칼라 필터(100)의 구성에 대해 추가적으로 부연하면, 본 실시예의 칼라 필터(100)는, 유전체 기판(110)과, 유전체 기판(110) 상에 금속 박막 코팅되는 복수 개의 격자(130)와, 유전체 기판(110) 상에 구비되어 전원이 인가되는 복수 개의 전극(150)과, 복수 개의 격자(130) 중 적어도 일부를 덮도록 복수 개의 전극(150) 사이에 채워짐으로써 복수 개의 전극(150)에 가해지는 전원의 크기에 따라 유효굴절률을 가변시키는 전기-광(electro-optic) 물질(170)을 포함할 수 있다.
전극(150)에 가해지는 전원의 크기를 조절함으로써 전기-광 물질(170)의 특성을 변화시키고 이를 통해 복수 개의 격자(130) 및 전기-광 물질(170)을 통과하는 빛의 유효굴절률을 조절할 수 있다. 즉, 전극(150)에 가해지는 전원의 크기의 선택적인 조절이 가능함으로써 원하는 유효굴절률을 얻을 수 있는 것이다.
도 4의 (c)를 참조하면, 가해지는 전원(전압)의 크기를 시간대(t1, t2, t3)에 따라 단계적으로 높임으로써 (b)에 도시된 것처럼, 빛의 다른 유효굴절률을 구현할 수 있다.
한편, 전극(150) 및 전기-광 물질(170) 구조에 의해 빛의 유효굴절률을 조절할 수 있는 것 외에도 액정(liquid crystal)을 구비시킴으로써 유효굴절률을 조절할 수도 있다. 격자(130)가 형성된 유전체 기판(110) 중 빛의 입사 및 투과되는 영역에 액정을 구비시키고 열 또는 압력과 같은 외력을 가함으로써 액정의 특성을 조절할 수 있고 이를 통해 유효굴절률 역시 조절할 수 있다.
다만, 유효굴절률을 조절하기 위한 유효굴절률 조절부의 구성이 전술한 전기-광 물질 또는 액정에 한정되는 것은 아니며 간단한 구조에 의해 유효굴절률을 선택적으로 변화시킬 수 있다면 유효굴절률 조절부로 다른 것이 적용될 수 있음은 당연하다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터가 칼라 카메라의 이미지 센서부로 적용된 경우를 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 칼라 필터(100)는 칼라 이미지 획득이 가능한 카메라에 포함될 수 있다. 유전체 기판(110) 상에 복수 개의 격자(130)가 나노 사이즈로 패터닝되기 때문에 예를 들면 1*1 마이크로미터의 크기를 갖는 이미지 센서부(1)에도 본 실시예의 칼라 필터(100)를 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노 사이즈를 갖는 복수 개의 격자(130)가 유전체 기판(110) 상에 금속 박막 코팅되는 슬림 구조를 가짐으로써 플라즈몬 현상을 발생시킬 수 있고 이를 통해 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장이 흡수 또는 반사되어 투과율을 조절할 수 있으며, 따라서 제작 비용을 절감시킴은 물론 대량 생산을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 유전체 기판(110) 상에 복수 개의 격자(130)가 금속 박막 코팅되는 구조로 인해 소형화가 가능하기 때문에 예를 들면 수 마이크로미터의 크기를 갖는 카메라의 이미지 센서부에도 적용시킬 수 있어 적용 분야를 넓힘은 물론 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터
110 : 유전체 기판
130 : 복수 개의 격자
150 : 전극
170 : 전기-광 물질

Claims (14)

  1. 유전체 기판; 및
    상기 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅 방식을 통해 주기적으로 패터닝(patterning)되어 플라즈몬 현상을 발생시키는 복수 개의 격자;
    를 포함하며,
    빛이 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지날 때, 상기 플라즈몬 현상으로 인해 상기 빛 중 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장은 흡수 또는 반사되는 것을 특징으로 하는, 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 금속 박막 코팅의 두께를 조절하거나 격자의 주기를 가변시키거나 격자의 코팅 비율을 조절하는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 상기 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절하는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유전체 기판 상에 구비되어 전원이 인가되는 복수 개의 전극; 및
    상기 복수 개의 격자 중 적어도 일부를 덮도록 상기 복수 개의 전극 사이에 채워짐으로써 상기 복수 개의 전극에 가해지는 전원의 크기에 따라 유효굴절률을 가변시키는 전기-광(electro-optic) 물질;
    을 더 포함하는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 빛이 입사되는 영역 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절하기 위해 액정을 더 포함하며,
    상기 액정에 열 또는 압력을 선택적으로 가함으로써 유효굴절률을 가변시키는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 상기 복수 개의 격자는 각각이 길이 방향을 갖는 직육면체 형상으로 마련되어 상호 나란하게 배치되거나 각각이 직육면체 형상으로 마련되어 가로 및 세로 방향을 따라 매트릭스 형태로 배치되는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 격자 패턴으로 3개 이상의 면으로 구성된 홀 모양을 규칙적으로 배치하여 상기 복수 개의 격자를 형성하는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 판면 방향에 대해 수직 방향으로 빛이 투과될 때 상기 복수 개의 격자가 형성된 상기 유전체 기판의 판면에 적어도 한 개 이상의 편광을 필터링할 수 있도록, 상기 복수 개의 격자는 각각이 거나 벌집 모양으로 배치되거나 각각이 원기둥 형상으로 마련되어 매트릭스 형태 또는 지그재그 형태로 배치되는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 격자는 금, 은, 알루미늄, 크롬을 포함하는 금속 그룹 중 어느 하나로 형성되는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 기판은 빛 투과율을 구비한 실리카, 폴리머, 사파이어를 포함하는 유전체 그룹 중 어느 하나로 형성되는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  11. 제1항에 있어서,
    이미지 센서에 적용되어 칼라 이미지 획득이 가능한 카메라에 포함되는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  12. 유전체 기판 상에 금속 박막 코팅 방식을 통해 주기적으로 패터닝(patterning)되어 플라즈몬 현상을 발생시키는 복수 개의 격자; 및
    상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지나는 상기 빛의 투과율 및 파장을 조절하기 위해, 상기 빛이 입사되는 영역의 유효굴절률 또는 투과되어 나오는 영역의 유효굴절률을 조절하는 유효굴절률 조절부;
    를 포함하며,
    빛이 상기 유전체 기판 및 상기 복수 개의 격자를 지날 때, 상기 플라즈몬 현상으로 인해 상기 빛 중 플라즈몬 공진 주파수에 해당하는 빛의 파장은 흡수 또는 반사되는 것을 특징으로 하는, 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유효굴절률 조절부는,
    상기 유전체 기판 상에 구비되어 전원이 인가되는 복수 개의 전극; 및
    상기 복수 개의 격자 중 적어도 일부를 덮도록 상기 복수 개의 전극 사이에 채워짐으로써 상기 복수 개의 전극에 가해지는 전원의 크기에 따라 유효굴절률을 가변시키는 전기-광(electro-optic) 물질;
    을 더 포함하는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 유효굴절률 조절부는 상기 빛이 입사되는 영역 또는 투과되어 나오는 영역에 구비되어 상기 빛의 유효굴절률을 조절하는 액정이며,
    상기 액정에 열 또는 압력을 선택적으로 가함으로써 유효굴절률을 가변시키는 나노 구조물 기반 플라즈몬 칼라 필터.
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US10488333B2 (en) 2017-07-24 2019-11-26 Korea Institute Of Science And Technology Optical sensor, manufacturing method thereof, and fluid analysis method using the same

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