KR20230110917A - Optical device including photonic crystal structure, manufacturing method thereof, and method for improving light absorption and light conversion efficiency of optical device - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및 상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고, 상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광밴드에지 공진 효과에 의해 매질과 입사광의 상호 작용이 크게 증가하며, 이는 마이크로/나노 스케일의 미세 광학 구조가 조성된 소자의 전면적에 걸쳐 나타나는 현상이므로 대면적/고출력 발광 소자의 성능을 향상시킬 수 있다.One embodiment of the present invention is a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on the top surface; and a thin film layer in which a dielectric having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure, wherein the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure. Provides an optical device. According to one embodiment of the present invention, the interaction between the medium and the incident light is greatly increased by the photonic band edge resonance effect, which is a phenomenon that appears over the entire area of the device in which the micro/nanoscale fine optical structure is formed, so the performance of a large area/high power light emitting device can be improved.

Description

광자결정 구조를 포함하는 광학소자 및 그 제조방법, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법{OPTICAL DEVICE INCLUDING PHOTONIC CRYSTAL STRUCTURE, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND METHOD FOR IMPROVING LIGHT ABSORPTION AND LIGHT CONVERSION EFFICIENCY OF OPTICAL DEVICE}Optical device including photonic crystal structure and method for manufacturing the same, method for improving light absorption rate and light conversion efficiency of optical device

본 광자결정 구조를 포함하는 광학소자 및 그 제조방법, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법에 관한 것이다.An optical device including the present photonic crystal structure, a method for manufacturing the same, and a method for improving light absorption and light conversion efficiency of the optical device.

형광(fluorescence)이란 발광 물질이 여기 광자의 에너지를 흡수하여 흡수한 에너지와 상이한 에너지를 가지는 광자를 방출하는 현상이다. 이러한 광변환 현상은 발광소자, 광센서, 레이저 등 다양한 광소자 및 조명 산업 분야에 응용되고 있으며, 실생활에서 활발하게 적용되는 경우로는 백색 LED의 제작 방법이 대표적이다.Fluorescence is a phenomenon in which a light emitting material absorbs the energy of an excitation photon and emits a photon having a different energy from the absorbed energy. This light conversion phenomenon is applied to various optical devices such as light emitting devices, optical sensors, lasers, and lighting industries, and a method of manufacturing a white LED is representative of active applications in real life.

특히, 청색광을 방출하는 전기 구동 LED(Light-emitting diode) 위에 황색광을 방출하는 발광 물질 층을 형성하여 제작된 2색성 백색 LED에 형광 현상이 이용된다. 청색 LED에서 방출된 청색광 일부가 형광 물질 층을 여기시켜 황색광을 방출하게 되고, 그 결과 광범위한 가시광선 파장 대역에서 백색광을 방출하는 백색 LED를 제작할 수 있다. 자외선을 방출하는 LED를 여기 광원으로 사용하여 삼원색에 해당하는 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 형광 물질을 여기 시켜 백색을 구현하는 방법도 형광 현상에 기반한 3색성 백색 LED 제작에 사용된다. 형광 물질의 광변환 효율을 증가시키기 위한 종래 기술의 발전 방향은 형광 물질 자체의 화학적 물성을 변화시키는 데에만 초점을 맞추고 있다.In particular, a fluorescence phenomenon is used in a dichroic white LED manufactured by forming a light emitting material layer emitting yellow light on an electric driving light-emitting diode (LED) emitting blue light. A portion of the blue light emitted from the blue LED excites the fluorescent material layer to emit yellow light, and as a result, a white LED emitting white light in a wide range of visible light wavelengths can be manufactured. A method of using an LED emitting ultraviolet rays as an excitation light source to excite fluorescent materials emitting red, green, and blue light corresponding to the three primary colors to realize white color is also used in the production of trichromatic white LEDs based on fluorescence. The development direction of the prior art for increasing the light conversion efficiency of a fluorescent material has focused only on changing the chemical properties of the fluorescent material itself.

또한, 광자 결정의 구조 설계에 의해 광흡수 효율 및 광변환 효율을 향상시키는 방법에 대한 연구도 이어지고 있으나, 종래 기술들에 의하면, 형광체의 두께를 크게 설정하기 쉽지 않기 때문에, 흡수되는 광량이 적어 형광의 세기에 제한이 있다는 문제점이 있었다.In addition, research on methods of improving light absorption efficiency and light conversion efficiency by structural design of photonic crystals continues, but according to the prior art, since it is not easy to set a large thickness of the phosphor, there is a problem that the intensity of fluorescence is limited because the amount of light absorbed is small.

본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 광학소자를 제공한다.The present invention has been made to solve the above problems, and one embodiment of the present invention provides an optical device.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법을 제공한다.In addition, another embodiment of the present invention provides a method for improving light absorption and light conversion efficiency of an optical element.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예는 광학소자의 제조방법을 제공한다.In addition, another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing an optical element.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은, As a technical means for achieving the above-described technical problem, one aspect of the present invention,

상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및 상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고, 상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자를 제공한다.a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and a thin film layer in which a dielectric having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure, wherein the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure. Provides an optical device.

상기 광자결정 구조는, 여기 광원으로부터의 광의 파장이, 상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장이 되도록, 상기 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 주기, 직경, 및 높이로부터 선택되는 적어도 하나가 조절된 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The photonic crystal structure may be characterized in that at least one selected from the period, diameter, and height of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer is adjusted so that the wavelength of light from the excitation light source becomes a wavelength corresponding to a photoband edge resonance mode in the photonic band structure of the photonic crystal structure.

상기 형광체는 양자점(quantum dot), 세라믹 소재 형광체 및 유기염료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The phosphor may include at least one of quantum dots, ceramic material phosphors, and organic dyes.

상기 양자점은 0차원의 반도체 나노입자로서, 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴셀레나이드/황화아연(CdSe/ZnS), 카드뮴텔루라이드(CdTe) 및 황화카드뮴(CdS) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The quantum dots are 0-dimensional semiconductor nanoparticles, and may include at least one of cadmium selenide (CdSe), cadmium selenide/zinc sulfide (CdSe/ZnS), cadmium telluride (CdTe), and cadmium sulfide (CdS).

상기 세라믹 소재 형광체는 Y2O3:Eu, Y2O3:Tb, SrGa2S4:Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, 및 ZnS:CuAl로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The ceramic material phosphor may be selected from Y 2 O 3 :Eu, Y 2 O 3 :Tb, SrGa 2 S 4 :Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, and ZnS:CuAl.

상기 유기염료는 로다민(rhodamine) 또는 플루오레신(fluorescein)을 포함하는 것일 수 있다.The organic dye may include rhodamine or fluorescein.

상기 유전체는 질화물 또는 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The dielectric may be characterized in that it includes a nitride or an oxide.

상기 질화물은 질화규소(Si3N4) 또는 질화갈륨(GaN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The nitride may include silicon nitride (Si 3 N 4 ) or gallium nitride (GaN).

상기 산화물은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, Ta2O5, HfO2 및 ZrO2중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The oxide may include at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 and ZrO 2 .

상기 형광체층의 두께는 100nm 이상이고 100μm 이하인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The thickness of the phosphor layer may be characterized in that it is 100 nm or more and 100 μm or less.

상기 광학소자는 기판을 더 포함하고, 상기 기판 상에 상기 형광체층이 구비되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The optical element may further include a substrate, and the phosphor layer may be provided on the substrate.

상기 기판은 자외선 및 가시광선 파장 대역에서 투명하며, 쿼츠(quarts), 이산화규소(SiO2) 및 사파이어(Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.The substrate may be transparent in ultraviolet and visible light wavelength bands, and may include at least one of quartz, silicon dioxide (SiO 2 ), and sapphire (Al 2 O 3 ).

본 발명의 다른 일 측면은,Another aspect of the present invention is,

상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및 상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고, 상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율을 향상시키는 방법으로서, 상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장의 광을 여기 광자로 하여 상기 형광체를 여기시켜 광흡수율 및 광변환 효율을 증가시키는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법을 제공한다.a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and a thin film layer in which a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure, wherein the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure. A method for improving absorption rate and light conversion efficiency is provided.

본 발명의 다른 일 측면은,Another aspect of the present invention is,

패턴이 형성된 몰드에 형광체 물질이 포함된 졸 솔루션을 형성하는 단계; 형광체 막을 형성하는 단계; 상기 형광체 막 상에 상기 졸 솔루션을 전사하여 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층을 형성하는 단계; 상기 형광체 막의 상면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층으로부터 상기 몰드를 제거하는 단계; 및 상기 형광체층 상에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체를 포함하는 박막층을 증착하여, 상기 형광체층 및 박막층으로 이루어진 광자결정(photonic crystal) 구조를 형성하는 단계;를 포함하는, 광학소자의 제조방법.을 제공한다.forming a sol solution containing a phosphor material in a patterned mold; forming a phosphor film; forming a phosphor layer having a pattern of periodically protruding structures by transferring the sol solution onto the phosphor film; removing the mold from the phosphor layer having the pattern of the structure protruding periodically from the upper surface of the phosphor film; and depositing a thin film layer including a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor layer on the phosphor layer to form a photonic crystal structure composed of the phosphor layer and the thin film layer.

상기 몰드는 PDMS, 글래스 및 Si 중에서 선택되는 적어도 어느 하나이며, 마스터 스탬프로부터 복제된 스탬프인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The mold may be at least one selected from PDMS, glass, and Si, and may be a stamp copied from a master stamp.

상기 박막층은 원자층 증착 공정(ALD), 화학 기상 증착 공정(CVD), 또는 스퍼터링(sputtering), 열 증발법(thermal evaporation), 전자빔 증발법(e-beam evaporation)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나와 같은 물리적 기상 증착 공정(PVD)법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.The thin film layer may be formed by a physical vapor deposition process (PVD) such as one selected from the group consisting of atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), or sputtering, thermal evaporation, and e-beam evaporation.

상기 형광체 막을 형성하는 단계;는 기판 상에 상기 형광체 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.Forming the phosphor film; may be characterized in that the phosphor film is provided on a substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광자결정의 광밴드에지 효과에 의한 여기 광자 흡수율 및 형광체의 광변환 효율을 개선할 수 있는 광학소자 및 광학소자의 제조방법을 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, according to an embodiment of the present invention made as described above, an optical element capable of improving the excitation photon absorption rate and the light conversion efficiency of a phosphor due to the photonic band edge effect of a photonic crystal and a manufacturing method of the optical element can be implemented.

또한 형광체 두께를 넓게 형성할 수 있으므로, 흡수 광량이 커지게 되어 광학소자의 광흡수, 광변환 효율을 극대화할 수 있다.In addition, since the phosphor can be formed with a wide thickness, the amount of absorbed light is increased, thereby maximizing the light absorption and light conversion efficiency of the optical element.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1는 본 발명의 일 구현예에 따른, 광학소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른, 광학소자의 제조방법을 도식화한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 광학소자의 광자결정 영역에서 전자기장의 세기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른, 광학소자의 흡수 스펙트럼 분석 결과를 도시한 도면이다.
1 is a diagram schematically showing the structure of an optical device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an optical device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the strength of an electromagnetic field in a photonic crystal region of an optical device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an absorption spectrum analysis result of an optical element according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the present invention can be implemented in many different forms, and the present invention is not limited by the embodiments described herein, and the present invention is only defined by the claims to be described later.

덧붙여, 본 발명에서 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. 본 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the entire specification of the present invention, 'include' a certain element means that other elements may be further included without excluding other elements unless otherwise stated.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "indirectly connected" with another member interposed therebetween. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

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.Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본원의 제1 측면은,The first aspect of the present application is,

상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및 상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고, 상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자를 제공한다.a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and a thin film layer in which a dielectric having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure, wherein the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure. Provides an optical device.

이하, 본원의 제1 측면에 따른 광학소자에 대하여 상세히 설명한다. 도 1는 본 발명의 일 구현예에 따른, 광학소자의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 광자결정 형광필름은 광자결정의 형태로 구조화된 형광체층(1)과 형광체층(1)과 상이한 굴절률을 가진 박막층(2)으로 이루어진다.Hereinafter, the optical device according to the first aspect of the present disclosure will be described in detail. 1 is a diagram schematically showing the structure of an optical device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the photonic crystal fluorescent film includes a phosphor layer 1 structured in the form of a photonic crystal and a thin film layer 2 having a refractive index different from that of the phosphor layer 1.

본원의 일 구현예에 따른 광학소자는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 기판 없이, 형광체층과 박막층만을 포함하는 구조일 수 있고, 다른 일 구현예에서는, 상기 광학소자는 기판을 더 포함하고, 상기 기판 상에 상기 형광체층(1)이 구비되는 것일 수도 있다. 상술한 사항은 본원의 제1 측면 내지 제3 측면 모두에 적용될 수 있다.The optical element according to one embodiment of the present application may have a structure including only a phosphor layer and a thin film layer without a separate substrate, as shown in FIG. 1, and in another embodiment, the optical element may further include a substrate, and the phosphor layer 1 may be provided on the substrate. The above can be applied to all of the first to third aspects of the present application.

본원의 일 구현예에 있어서, 기판(미도시)이 포함될 경우, 기판은 자외선 및 가시광선 파장 대역에서 투명한 기저물질을 비제한적으로 포함할 수 있으며, 상기 기판은 예를 들면, 쿼츠(quarts), 이산화규소(SiO2) 및 사파이어(Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, when a substrate (not shown) is included, the substrate may include, but is not limited to, a base material that is transparent in ultraviolet and visible light wavelength bands, and the substrate may include, for example, quartz, silicon dioxide (SiO 2 ) and sapphire (Al 2 O 3 ).

본원의 일 구현예에 있어서, 형광체층은 형광체를 포함할 수 있다. 형광체(12)는, 양자점(quantum dot), 세라믹 소재 형광체 및 유기염료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the phosphor layer may include a phosphor. The phosphor 12 may include at least one of quantum dots, ceramic phosphors, and organic dyes.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 양자점은 0차원의 반도체 나노입자로서, 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴셀레나이드/황화아연(CdSe/ZnS), 카드뮴텔루라이드(CdTe) 및 황화카드뮴(CdS) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the quantum dots are zero-dimensional semiconductor nanoparticles, and may include at least one of cadmium selenide (CdSe), cadmium selenide/zinc sulfide (CdSe/ZnS), cadmium telluride (CdTe), and cadmium sulfide (CdS).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 세라믹 소재 형광체는 Y2O3:Eu, Y2O3:Tb, SrGa2S4:Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, 및 ZnS:CuAl로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the ceramic material phosphor may be selected from Y 2 O 3 :Eu, Y 2 O 3 :Tb, SrGa 2 S 4 :Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, and ZnS:CuAl.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유기염료는 로다민(rhodamine) 또는 플루오레신(fluorescein)을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the organic dye may include rhodamine or fluorescein.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체층의 두께는 광학소자가 요구되는 제품의 크기, 면적, 광학적 성능 등을 고려하여 비제한적으로 설정할 수 있다. 상기 형광체층의 두께는 100nm 또는 그 이상, 250nm 또는 그 이상, 500nm 또는 그 이상, 5μm 또는 그 이상, 10μm 또는 그 이상, 또는 15μm 또는 그 이상일 수 있고, 200μm 또는 그 이하, 150μm 또는 그 이하, 100μm 또는 그 이하, 90μm 또는 그 이하, 또는 80μm 또는 그 이하일 수 있다. 상술한 두께 범위 미만일 경우, 충분한 광 흡수가 이루어지지 않을 수 있고, 상술한 범위를 초과하는 경우, 제품의 박막화 측면에서 바람직하지 않을 것이다. 특히 본원의 일 구현예에 따른 광학소자의 경우, 광밴드에지 효과를 활용할 수 있으면서, 큰 두께의 형광체를 적용할 수도 있기 때문에 광흡수 및 광변환 효율을 극대화할 수 있는 것이 특징일 수 있다.In one embodiment of the present application, the thickness of the phosphor layer may be set without limitation in consideration of the size, area, optical performance, etc. of a product requiring an optical element. The thickness of the phosphor layer may be 100 nm or more, 250 nm or more, 500 nm or more, 5 μm or more, 10 μm or more, or 15 μm or more, 200 μm or less, 150 μm or less, 100 μm or less, 90 μm or less, or 80 μm or less. If the thickness is less than the above-mentioned range, sufficient light absorption may not be achieved, and if it exceeds the above-mentioned range, it will not be preferable in terms of thinning of the product. In particular, in the case of the optical device according to one embodiment of the present application, it may be characterized in that light absorption and light conversion efficiency can be maximized because a large thickness phosphor can be applied while being able to utilize the optical band edge effect.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체층은 상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가질 수 있다. In one embodiment of the present application, the phosphor layer may have a pattern of a structure that protrudes periodically on an upper surface.

본원의 일 구현예에 있어서, 여기 광원에 광 파장에 따른 상기 광자결정 구조는, 여기 광원으로부터의 광의 파장이, 상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 파수 벡터 k의 횡방향 성분이 0인 감마 포인트 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장이 되도록, 상기 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 주기, 직경, 및 높이로부터 선택되는 적어도 하나를 조절할 수 있는 것이다.In an embodiment of the present application, in the photonic crystal structure according to the wavelength of light from the excitation light source, at least one selected from the period, diameter, and height of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer can be adjusted so that the wavelength of the light from the excitation light source becomes a wavelength corresponding to the gamma point photonic band edge resonance mode in which the lateral component of the wavenumber k in the photonic band structure of the photonic crystal structure is 0.

본원의 일 구현예에 있어서, 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 주기, 직경은 광밴드에지 효과를 극대화할 수 있도록 광원의 광 파장과의 관계를 고려하여 설정될 수 있다. 예컨대, 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 주기는 200 내지 500nm, 또는 250 내지 450nm일 수 있다. 또한, 바람직하게는 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 직경은 200 내지 500nm, 또는 250 내지 450nm일 수 있으며, 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 직경은 주기(이격거리)와 동일하거나 일부 상이한 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the period and diameter of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer may be set in consideration of the relationship with the light wavelength of the light source to maximize the photonic band edge effect. For example, the period of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer may be 200 to 500 nm, or 250 to 450 nm. Also, preferably, the diameter of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer may be 200 to 500 nm, or 250 to 450 nm, and the diameter of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer may be the same as or partially different from the period (separation distance).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광학소자는, 형광체 층의 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present application, the optical element may include a thin film layer in which a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor layer is deposited on an upper surface of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 유전체는 질화물 또는 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 질화물은 질화규소(Si3N4) 또는 질화갈륨(GaN)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the dielectric may be characterized in that it includes a nitride or an oxide. The nitride may include silicon nitride (Si 3 N 4 ) or gallium nitride (GaN).

또한 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 산화물은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, Ta2O5, HfO2 및 ZrO2중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.Also, in one embodiment of the present application, the oxide may include at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 and ZrO 2 .

본원의 제2 측면은,The second aspect of the present application is,

상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및 상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고, 상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율을 향상시키는 방법으로서, 상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장의 광을 여기 광자로 하여 상기 형광체를 여기시켜 광흡수율 및 광변환 효율을 증가시키는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법을 제공한다.a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and a thin film layer in which a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure, wherein the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure. A method for improving absorption rate and light conversion efficiency is provided.

본원의 제1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제1 측면에 대해 설명한 내용은 제2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Detailed descriptions of portions overlapping with those of the first aspect of the present application have been omitted, but the contents described for the first aspect of the present application can be equally applied even if the description is omitted from the second aspect.

이하, 본원의 제2 측면에 따른 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for improving light absorption and light conversion efficiency of an optical element according to a second aspect of the present disclosure will be described in detail.

상기 광자결정(photonic crystal)이란, 굴절률이 서로 다른 두 가지 이상의 물질이 주기성을 가지고 배열된 구조를 의미한다. 상기 주기성의 방향에 따라서 1차원, 2차원 및 3차원의 세가지 종류의 광자결정 구조가 존재한다. 상기 광자결정은 구성 물질의 굴절률 및 주기에 따라서 광자의 주파수(ω와 파수벡터(wave vector) 사이의 분산 관계(dispersion relation)를 나타내는 고유의 광밴드구조(photonic band structure)를 가지고 있다.The photonic crystal refers to a structure in which two or more materials having different refractive indices are arranged in periodicity. Depending on the direction of the periodicity, there are three types of photonic crystal structures: one-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional. The photonic crystal has a unique photonic band structure representing a dispersion relation between a photon frequency (ω) and a wave vector according to the refractive index and period of the constituent material.

또한, 특정 광자결정 구조에 대한 광밴드구조 내부에서는 적어도 하나 이상의 특정 결정 방향으로 특정 대역의 파장을 가진 광자가 진행하지 못하는 광밴드갭(photonic band-gap) 파장 대역이 존재할 수 있다. 상기 광자결정의 광밴드갭 특성은 광공진기(optical cavity), 광도파로(optical waveguide) 등의 초소형 광소자 구성에 이용될 수 있다.In addition, a photonic band-gap wavelength band in which photons having a wavelength of a specific band cannot propagate in at least one specific crystal direction may exist within a photonic band structure for a specific photonic crystal structure. The optical bandgap characteristics of the photonic crystal can be used to construct subminiature optical devices such as optical cavities and optical waveguides.

한편, 상기 광밴드갭 파장 대역의 경계에 해당하는 광밴드에지(photonic band-edge) 파장 대역에서는 광자결정구조의 내부를 통과하는 광자의 그룹속도(group velocity)가 0에 가까워지면서, 상기 광자와 상기 광자결정 구조를 이루는 물질의 상호 작용이 증가하는 광밴드에지 효과 특성이 있다. 상술한 두 가지 광학 특성은 다양한 광학소자의 개발에 응용될 수 있다.On the other hand, in the photonic band-edge wavelength band corresponding to the boundary of the photonic band-gap wavelength band, the group velocity of photons passing through the inside of the photonic crystal structure approaches 0, and there is a photonic band-edge effect characteristic in which the interaction between the photon and the material constituting the photonic crystal structure increases. The above two optical properties can be applied to the development of various optical devices.

따라서 상술한 바와 같이, 광자결정 구조는 주기의 방향을 따라 고유의 광밴드구조가 나타나며, 특히, 광자결정 구조는 적어도 하나 이상의 특정 결정 방향에 대해 광밴드갭을 가질 수 있다. 즉, 광자결정 구조는 특정 파장 대역에서 광밴드갭 및 광밴드에지 특성이 존재할 수 있다. 상기 광밴드갭 및 광밴드에지의 파장 대역은 광자결정 구조 패턴의 두께, 주기 및 각 물질(기판, 형광체 및 유전체)의 굴절률에 의해 결정될 수 있다.Therefore, as described above, the photonic crystal structure has a unique photonic band structure along the direction of the period, and in particular, the photonic crystal structure may have a photonic band gap in at least one specific crystal direction. That is, the photonic crystal structure may have photonic band gap and photonic band edge characteristics in a specific wavelength band. The photonic bandgap and the wavelength band of the photonic band edge may be determined by the thickness and period of the photonic crystal structure pattern and the refractive index of each material (substrate, phosphor, and dielectric).

예를 들어, 상기 광밴드에지 파장 대역을 가진 여기 광자로 형광체를 여기시키는 경우, 상기 광밴드에지 효과에 의하여 상기 여기 광자의 그룹속도(group velocity)가 광자결정 구조의 내부에서 0에 가까워질 수 있다. 이 때, 광자결정 구조를 이루는 유전체 및 형광체에 보다 효과적으로 에너지를 전달할 수 있다. 여기서 상기 광자는 광학소자의 외부 여기원으로부터 방출된 것일 수 있으며, 상기 외부 여기원은 자외선 또는 청색광 파장 대역의 범위에서 빛을 방출하는 발광다이오드(LED) 또는 레이저다이오드(LD)를 포함할 수 있다. 단, 상기 여기 광자의 입사 방향은(L_exc) 도 1에 묘사된 방향에 한정되지 않으며, 묘사된 것과 반대 방향에서 입사하여도 무방하다.For example, when a phosphor is excited with excitation photons having the photonic bandedge wavelength band, the group velocity of the excitation photons may approach 0 inside the photonic crystal structure due to the photonic bandedge effect. At this time, energy can be more effectively transferred to the dielectric and phosphor constituting the photonic crystal structure. Here, the photon may be emitted from an external excitation source of the optical device, and the external excitation source may include a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) emitting light in a range of ultraviolet or blue light wavelength bands. However, the incident direction of the excitation photon (L_exc) is not limited to the direction depicted in FIG. 1, and may be incident in a direction opposite to that depicted.

또한, 상기 여기 광자의 분포 확률을 나타내는 전자기파 파동 함수의 절대값이, 광자결정 구조가 존재하는 영역에서 현저히 높게 나타날 수 있다. 좀 더 구체적으로, 광자결정 구조의 광밴드에지 공진 모드와 여기 광자와의 효율적인 커플링(coupling)을 위해서는 광밴드에지 공진 모드의 파수벡터와 여기 광자의 진행 방향이 일치할 수도 있다.In addition, the absolute value of the electromagnetic wave function representing the distribution probability of the excitation photon may appear remarkably high in a region where a photonic crystal structure exists. More specifically, for efficient coupling between the photonic bandedge resonance mode of the photonic crystal structure and the excitation photon, the wavenumber vector of the photonic bandedge resonance mode and the traveling direction of the excitation photon may coincide.

한편, 상기 예시한 바와 같이, 돌출되어 횡방향으로 주기성을 가진 패턴의 형태인 광자결정 구조의 광밴드에지 모드의 파수 벡터와 여기 광자의 진행 방향이 일치하려면 광밴드에지 모드의 파수 벡터의 방향은 광자결정 구조체에 수직인 종방향(상기 기판의 두께 방향)이어야 할 수 있고, 상기 조건을 만족하는 광밴드에지 모드는 파수 벡터에 횡방향 성분이 존재하지 않는 감마 포인트 광밴드에지 모드(ΓPBE mode)일 수 있다. 여기서, 상기 횡방향의 돌출구조의 패턴의 주기성은, 예를 들어, 약 1 마이크론(micron) 이하, 750nm 이하, 600nm 이하, 550nm 이하, 또는 500nm 이하일 수 있다.On the other hand, as exemplified above, in order for the wave number vector of the photonic crystal structure, which is in the form of a pattern with periodicity in the transverse direction, to coincide with the propagation direction of the excitation photon, the direction of the wave number vector of the photonic crystal structure must be in the vertical direction (thickness direction of the substrate) perpendicular to the photonic crystal structure. Here, the periodicity of the pattern of the protrusion structure in the transverse direction may be, for example, about 1 micron or less, 750 nm or less, 600 nm or less, 550 nm or less, or 500 nm or less.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 광학소자는 광자결정 구조를 포함함으로써, 이에 의해 광밴드에지 파장 대역에서의 흡수율이 단층구조로 이루어진 구조의 광학소자의 광흡수율보다 상대적으로 더 높아 광학소자의 발광효율이 개선된 효과를 얻을 수 있다.Therefore, since the optical element according to an embodiment of the present invention includes a photonic crystal structure, the absorption rate in the optical band edge wavelength band is relatively higher than that of the optical element having a single-layer structure, thereby improving the luminous efficiency of the optical element.

또한, 여기원은 상기 광학소자의 기판을 대체하여 사용할 수 있고, 예를 들면, 전술한 일 구현예의 여기원과 동일한 것을 사용할 수 있다. 즉, 자외선 또는 청색광 파장 대역의 범위에서 빛을 방출하는 발광다이오드(LED) 또는 레이저다이오드(LD)를 포함할 수 있다. 광학소자의 여기원에서 방출되는 광자에 의해서 광자결정 구조를 여기시킴으로써 외부로 백색 광을 방출할 수 있다. 형광체 및 유전체에 대한 상세한 설명은 상술한 내용과 동일하므로 생략한다.In addition, the excitation source may be used instead of the substrate of the optical element, and, for example, the same excitation source as the excitation source of the above-described embodiment may be used. That is, it may include a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) emitting light in a range of ultraviolet or blue light wavelengths. By exciting the photonic crystal structure with photons emitted from the excitation source of the optical device, white light can be emitted to the outside. A detailed description of the phosphor and the dielectric is omitted since it is the same as the above description.

본원의 제3 측면은,The third aspect of the present application,

패턴이 형성된 몰드에 형광체 물질이 포함된 졸 솔루션을 형성하는 단계; 형광체 막을 형성하는 단계; 상기 형광체 막 상에 상기 졸 솔루션을 전사하여 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층을 형성하는 단계; 상기 형광체 막의 상면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층으로부터 상기 몰드를 제거하는 단계; 및 상기 형광체층 상에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체를 포함하는 박막층을 증착하여, 상기 형광체층 및 박막층으로 이루어진 광자결정(photonic crystal) 구조를 형성하는 단계;를 포함하는, 광학소자의 제조방법.을 제공한다.forming a sol solution containing a phosphor material in a patterned mold; forming a phosphor film; forming a phosphor layer having a pattern of periodically protruding structures by transferring the sol solution onto the phosphor film; removing the mold from the phosphor layer having the pattern of the structure protruding periodically from the upper surface of the phosphor film; and depositing a thin film layer including a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor layer on the phosphor layer to form a photonic crystal structure composed of the phosphor layer and the thin film layer.

본원의 제1 측면 및 제2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면 및 제2 측면에 대해 설명한 내용은 제3 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.Detailed descriptions of portions overlapping with the first and second aspects of the present application have been omitted, but the contents described for the first and second aspects of the present application can be equally applied even if the description is omitted in the third aspect.

이하, 본원의 제3 측면에 따른 광학소자의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른, 광학소자의 제조방법을 도식화한 순서도이다.Hereinafter, a method for manufacturing an optical element according to a third aspect of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an optical device according to an embodiment of the present invention.

우선 본원의 일 구현예에 있어서, 패턴이 형성된 몰드에 형광체 물질이 포함된 졸 솔루션을 형성하는 단계(S100)를 포함할 수 있다.First, in one embodiment of the present application, a step (S100) of forming a sol solution containing a phosphor material in a patterned mold may be included.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 몰드는 예컨대, PDMS(polymethylsiloxane)와 같은 고분자 재질로 이루어진 소프트 몰드일 수 있다. 또한, 상기 몰드는 예컨대, 글래스, Si 등으로 이루어진 하드 몰드일 수 있다. 상기 소프트 몰드 또는 하드 몰드는 표면에 반대 패턴이 형성된 마스터 몰드로부터 복제된 리플리카(replica) 몰드일 수 있다. 이 때, 상기 마스터 몰드의 표면에 이형층을 형성할 수 있으며, 상기의 이형층은 예컨대, PPT(pentaerythritol propoxylate triacrylate) 또는 PUA(Polyurethane acrylate)으로 구성될 수 있다. 이는 리플리카 몰드와 마스터 몰드의 분리를 용이하게 하는 역할을 수행한다. 상기 몰드에 형성되는 주기적으로 돌출된 형광체 패턴은 양각 또는 음각의 패턴을 가질 수 있다. 양각의 패턴이 형성되는 경우 상기의 패턴이 전사되는 형광체층은 홀(hole) 타입의 광자결정 패턴을 가질 수 있으며, 음각의 패턴이 형성되는 경우 상기의 패턴이 전사되는 형광체층은 도트(dot) 타입의 광결정 패턴을 가질 수 있다.In one embodiment of the present application, the mold may be, for example, a soft mold made of a polymer material such as PDMS (polymethylsiloxane). In addition, the mold may be a hard mold made of, for example, glass or Si. The soft mold or hard mold may be a replica mold replicated from a master mold having an opposite pattern formed on a surface thereof. At this time, a release layer may be formed on the surface of the master mold, and the release layer may be composed of, for example, PPT (pentaerythritol propoxylate triacrylate) or PUA (polyurethane acrylate). This serves to facilitate separation of the replica mold and the master mold. The periodically protruding phosphor pattern formed in the mold may have an embossed or intaglio pattern. When an embossed pattern is formed, the phosphor layer to which the pattern is transferred may have a hole-type photonic crystal pattern, and when an intaglio pattern is formed, the phosphor layer to which the pattern is transferred may have a dot-type photonic crystal pattern.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기의 몰드 상에 졸 솔루션을 형성하는 방법에는 예컨대, 스핀 코팅법이 이용될 수 있다. 이를 통하여 몰드의 패턴 내부까지 졸 솔루션이 충분히 도포될 수 있다. 또한 상기 스핀 코팅 후 러빙(rubbing)을 행하여 상기 졸 솔루션이 상기 몰드 상에 균일하게 도포되도록 할 수 있다.In one embodiment of the present application, a spin coating method may be used as a method of forming the sol solution on the mold. Through this, the sol solution can be sufficiently applied to the inside of the pattern of the mold. In addition, rubbing may be performed after the spin coating so that the sol solution is uniformly applied on the mold.

다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 형광체 막을 형성하는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 상기 형광체 막을 형성하는 단계(S200)는 기판 상에 상기 형광체 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 다른 일 구현예에 있어서는 기판 없이 임시적인 기재 상에 형광체 막을 독립 구조(Stand-alone)로 형성하는 것을 모두 포함할 수 있다.Next, in one embodiment of the present application, forming a phosphor film (S200) may be included. The step of forming the phosphor film (S200) may be characterized in that the phosphor film is provided on a substrate, and in another embodiment, the phosphor film is formed on a temporary substrate without a substrate as a stand-alone structure. All may be included.

본원의 일 구현예에 있어서, 마이크론(micron) 또는 서브마이크론(sub-micron) 단위의 두께로 형광체 막을 증착할 수 있다. In one embodiment of the present application, the phosphor film may be deposited with a thickness of a micron or sub-micron unit.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 스트론튬(Sr)은 알카리토류(II)족의 바륨(Ba), 칼슘(Ca) 또는 마그네슘(Mg) 등으로, 이트륨(Y)은 란탄계열의 터븀(Tb), 루테늄(Lu), 스칸듐(Sc) 또는 가돌리늄(Gd) 등으로 치환이 가능하다. 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 세륨(Ce), 터븀(Tb), 프리세오디뮴(Pr), 어븀(Er) 또는 이터븀(Yb) 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.In one embodiment of the present application, the composition of the phosphor should basically conform to stoichiometry, and each element may be substituted with another element in each group on the periodic table. For example, strontium (Sr) can be replaced with alkaline earth (II) group barium (Ba), calcium (Ca) or magnesium (Mg), and yttrium (Y) can be replaced with lanthanide group terbium (Tb), ruthenium (Lu), scandium (Sc) or gadolinium (Gd). In addition, Eu, etc., which is an activator, can be substituted with cerium (Ce), terbium (Tb), preseodymium (Pr), erbium (Er), or ytterbium (Yb), etc., depending on the desired energy level, and an activator alone or an auxiliary activator may be additionally applied to modify properties.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체 막의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 하나를 사용할 수 있다. 뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 헤드 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다는 장점이 있다. 발광소자 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.In one embodiment of the present application, the coating method of the phosphor film may be largely one of a method of spraying an LED chip or a light emitting element, a method of covering in the form of a film, or a method of attaching a sheet form such as a film or ceramic phosphor. Dispensing, spray coating, etc. are common as spraying methods, and dispensing includes mechanical methods such as pneumatic methods and screw and linear types. It is also possible to control the dotting amount through the jetting method and the color coordinates through this. A method of collectively applying phosphors at a wafer level or on a head substrate by a spray method has an advantage in that productivity and thickness control can be easily performed. The method of directly covering the light emitting element or LED chip in the form of a film may be applied by electrophoresis, screen printing, or molding of a phosphor, and may have a difference in the method depending on whether or not the side of the LED chip is coated.

또한 본원의 일 구현예에 있어서, 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 막을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR층을 포함할 수 있다. 또한, 균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광소자 위에 부착할 수 있다. 광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리 등의 물질 등과 함께 위치할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present application, in order to control the efficiency of a long-wavelength light-emitting phosphor that re-absorbs light emitted at a short wavelength among two or more types of phosphors having different light-emitting wavelengths, two or more types of phosphor films having different light emission wavelengths may be distinguished, and a DBR layer may be included between each layer to minimize re-absorption and interference of two or more types of wavelengths between the LED chip and the phosphor. In addition, in order to form a uniform coating film, the phosphor may be produced in the form of a film or ceramic and then attached to the LED chip or light emitting element. In order to give a difference in light efficiency and light distribution characteristics, a light conversion material may be positioned in a remote form, and at this time, the light conversion material may be positioned together with a material such as a light-transmitting polymer or glass according to durability and heat resistance.

다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체 막 상에 상기 졸 솔루션을 전사하여 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층을 형성하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.Next, in one embodiment of the present application, a step of forming a phosphor layer having a pattern of a periodically protruding structure by transferring the sol solution onto the phosphor film may be included (S300).

본원의 일 구현예에 있어서, 상술한 바와 같이 졸 솔루션이 형성된 몰드와 형광체 막을 접촉시키고, 가열 및 가압 공정을 통하여 상기 졸 솔루션을 형광체 막의 상면에 전사한다. 이 때, 상기 가열 온도는 100℃ 내지 200℃의 범위 내일 수 있으며, 가압 조건은 1 atm 내지 20 atm의 범위 내일 수 있다. 이 때, 졸 솔루션(40a)에 포함된 에탄올 또는 물과 같은 용매가 제거될 수 있다. 상기 전사 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있다.In one embodiment of the present application, as described above, the mold on which the sol solution is formed is brought into contact with the phosphor film, and the sol solution is transferred to the upper surface of the phosphor film through a heating and press process. At this time, the heating temperature may be within the range of 100 ℃ to 200 ℃, pressurization conditions may be within the range of 1 atm to 20 atm. At this time, a solvent such as ethanol or water included in the sol solution 40a may be removed. The transfer process may be performed in a vacuum state.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기판 또는 여기원의 횡방향으로 광자결정 구조, 즉, 주기적으로 돌출된 구조의 패턴의 두께 및 주기는 구성 물질 및 최적화를 원하는 여기 광원의 파장 대역에 따라 용이하게 결정될 수 있다. In one embodiment of the present application, the photonic crystal structure in the transverse direction of the substrate or the excitation source, that is, the thickness and period of the pattern of the periodically protruding structure can be easily determined according to the constituent material and the wavelength band of the excitation light source to be optimized.

다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 형광체 막의 상면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층으로부터 상기 몰드를 제거하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.Next, in one embodiment of the present application, a step of removing the mold from the phosphor layer having a pattern of a structure that periodically protrudes from the upper surface of the phosphor film (S400) may be included.

본원의 일 구현예에 있어서, 온도를 낮춤으로써 상기와 같이 접촉되어 있는 형광체 막과 몰드를 분리하여 형광체 막 상에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present application, by lowering the temperature, it is possible to form a pattern of a structure that periodically protrudes on the phosphor film by separating the mold and the phosphor film that are in contact as described above.

다음으로, 상기 형광체층 상에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체를 포함하는 박막층을 증착하여, 상기 형광체층 및 박막층으로 이루어진 광자결정(photonic crystal) 구조를 형성하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.Next, a thin film layer including a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor layer may be deposited on the phosphor layer to form a photonic crystal structure composed of the phosphor layer and the thin film layer (S500).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 박막층은 원자층 증착 공정(ALD), 화학 기상 증착 공정(CVD), 또는 스퍼터링(sputtering), 열 증발법(thermal evaporation), 전자빔 증발법(e-beam evaporation)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나와 같은 물리적 기상 증착 공정(PVD)법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기의 유전체를 포함하는 박막층 형성은 화학 기상 증착 공정(CVD)으로 수행할 수 있다. 상기의 화학 기상 증착 공정(CVD)의 경우, 상기 박막의 증착은 금속이나 고분자의 표면 처리에 있어서 공정의 미세화, 저온화에 적합한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD) 공정을 통해 형성하는 것이 보다 바람직하다.In one embodiment of the present application, the thin film layer may be characterized in that it is performed by a physical vapor deposition process (PVD) method such as one selected from the group consisting of an atomic layer deposition process (ALD), a chemical vapor deposition process (CVD), or sputtering, thermal evaporation, and e-beam evaporation. Preferably, the formation of the thin film layer including the dielectric may be performed by a chemical vapor deposition process (CVD). In the case of the chemical vapor deposition process (CVD), the thin film is deposited through a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process suitable for miniaturization and low temperature in the surface treatment of metals or polymers. It is more preferable to form.

본원의 일 구현예에 따른 광학소자는, 발광소자, 디스플레이용 소자, LED 조명, 마이크로 LED 분야 등 광원과 형광 물질의 조합으로 이용되는 다양한 산업분야에서 다양한 용도로 사용될 수 있고, 상술한 용도로 사용될 때 대면적/고출력 소자로서 성능을 발휘할 수 있는 것이다. The optical element according to one embodiment of the present application can be used for various purposes in various industrial fields where a combination of a light source and a fluorescent material is used, such as a light emitting element, a display element, LED lighting, and a micro LED field.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

실시예 1: 광자결정 구조 제조Example 1: Photonic crystal structure fabrication

모든 단위셀들에서 기판으로 쿼츠(quarts) 또는 이산화규소(SiO2)를 사용하고, 상기 기판 상에 두께 약 60~70 μm 크기의 형광체층을 형성하였다. 형광체층의 재료로 로다민6G 유기 염료를 도핑한 셀룰로오스 아세테이트 고분자 솔루션을 사용하였고, 스핀코팅의 방법으로 형광체층을 증착하였다. 주기적인 격자 구조가 패터닝된 PDMS 몰드에 형광체 물질을 도포하고, 증착된 형광체 막 상에 전사하여 형광체층의 형성하였다. 패턴의 구조를 살펴보면, 패턴간의 이격거리(주기)는 330 nm 이고, 각 패턴의 평균 높이는 150 nm였으며, 직경은 약 120 nm였다. 또한 패턴들의 평면 형상을 보았을 때, PDMS의 패터닝 형상과 일치하는 형상을 가지는 것을 볼 수 있었다.이 끝난 후, 스퍼터링의 방법으로 유전체를 포함하는 박막을 25 nm 두께로 증착하였으며, 여기서 유전체의 재료는 TiO2였다. In all unit cells, quartz or silicon dioxide (SiO 2 ) was used as a substrate, and a phosphor layer having a thickness of about 60 to 70 μm was formed on the substrate. A cellulose acetate polymer solution doped with rhodamine 6G organic dye was used as a material for the phosphor layer, and the phosphor layer was deposited by spin coating. A phosphor material was applied to a PDMS mold patterned with a periodic lattice structure and transferred onto the deposited phosphor film to form a phosphor layer. Looking at the structure of the patterns, the separation distance (period) between the patterns was 330 nm, the average height of each pattern was 150 nm, and the diameter was about 120 nm. In addition, when looking at the planar shape of the patterns, it was found that they had a shape consistent with the patterning shape of PDMS. After this, a thin film containing a dielectric was deposited to a thickness of 25 nm by sputtering, where the material of the dielectric was TiO 2 .

또, 모든 단위셀들에서 여기 광자의 중심 파장이 약 440㎚ 대역에 해당하는 청색 계열의 여기 광원을 사용하여 여기시켰다.In addition, all unit cells were excited using a blue-based excitation light source in which the central wavelength of excitation photons corresponds to a band of about 440 nm.

비교예 1: 형광체층만을 포함하는 광학소자Comparative Example 1: Optical element including only phosphor layer

형광체 층만을 기판에 형성하고, 이후 패턴화 및 유전체를 포함하는 박막을 증착하는 공정을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 광학소자를 제조하였다.An optical device was manufactured in the same manner as in Example 1, except for forming only the phosphor layer on the substrate and subsequently patterning and depositing a thin film including a dielectric.

비교예 2: 형광체층 및 패턴이 없는 유전체층을 포함하는 광학소자Comparative Example 2: Optical element including a phosphor layer and a dielectric layer without a pattern

형광체층 만을 기판에 형성하고, 상기 형광체층 상에 평활하게 유전체층을 증착하는 공정을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 광학소자를 제조하였다.An optical element was manufactured in the same manner as in Example 1, except for the process of forming only the phosphor layer on the substrate and smoothly depositing the dielectric layer on the phosphor layer.

실험예 1: 광흡수 효율 특성 분석Experimental Example 1: Analysis of Light Absorption Efficiency Characteristics

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 광학소자의 광자결정 영역에서 전자기장의 세기를 도시한 도면이고, 도 4는 본원의 일 실시예 및 비교예들에 따른 광학소자의 흡수 스펙트럼 분석 결과를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing the intensity of an electromagnetic field in a photonic crystal region of an optical device according to an embodiment of the present application, and FIG. 4 is a diagram showing an absorption spectrum analysis result of an optical device according to an embodiment and comparative examples of the present application.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실험예에 의한 광학소자의 단위셀에 상기 광밴드에지 공진 파장 대역에서의 전자기장 세기의 전산모사 결과를 살펴보면, 1차원 광자결정 구조 영역에서 전자기장 세기가 강하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 광밴드에지 공진 모드의 특성은 계산 방법이 널리 알려져 있고 표준화된 큐 지수(Q-factor)로 수치화할 수 있는데, 상기 큐 지수의 값이 낮을수록 구조 외부의 광자와 구조 내부의 전자기장 모드의 커플링에 유리하다. First, referring to FIG. 3, looking at the result of computational simulation of the electromagnetic field intensity in the optical band edge resonant wavelength band in the unit cell of the optical device according to the experimental example of the present invention, it can be confirmed that the electromagnetic field intensity is strong in the one-dimensional photonic crystal structure region. More specifically, the characteristics of the photonic bandedge resonance mode can be quantified by a standardized Q-factor whose calculation method is widely known. The lower the value of the Q-factor, the more favorable the coupling between the photon outside the structure and the electromagnetic field mode inside the structure.

도 4를 참조하면, 광학소자의 단위셀, 광학소자의 단위셀(100a), 즉, 주기적인 돌출구조로 광자결정 박막구조체를 포함할 경우, 광학소자의 단위셀의 광밴드에지 파장 대역에서의 흡수율이 비교예의 형광체 단층 구조(비교예 1) 또는 형광체 및 패턴없는 유전체층(비교예 2)에서의 흡수율보다 수 배 이상 높아지는 것을 확인할 수 있다. 광자결정 패턴의 주기가 약 330㎚, 360㎚, 390㎚, 420㎚의 경우 여기 광자에 의해 최적화된 광밴드에지 파장 대역은 각각 약 440㎚, 480㎚, 520㎚, 560㎚에 해당한다.Referring to FIG. 4, when the photonic crystal thin film structure is included in the unit cell of the optical device, the unit cell 100a of the optical device, that is, the periodic protruding structure, the absorption rate in the optical band edge wavelength band of the unit cell of the optical device is several times higher than the absorption rate in the phosphor monolayer structure (Comparative Example 1) or the dielectric layer without phosphor and pattern (Comparative Example 2). When the period of the photonic crystal pattern is about 330 nm, 360 nm, 390 nm, and 420 nm, the optical band edge wavelength bands optimized by the excitation photons correspond to about 440 nm, 480 nm, 520 nm, and 560 nm, respectively.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 형광 물질의 효율적인 여기 정도를 나타내는 척도로 형광 물질의 허수 굴절률 혹은 흡수계수에 의한 흡수량(absorbance) 계산 결과를 시간영역 유한차분법(Finite Difference Time Domain;FDTD)으로 전산모사(simulation)하여 제시한다.As described above, in the embodiment of the present invention, as a measure of the degree of efficient excitation of the fluorescent material, the result of calculating the absorption by the imaginary refractive index or absorption coefficient of the fluorescent material is simulated and presented using the finite difference time domain (FDTD) method.

한편, 종래의 기술을 이용하여 형광 물질만으로 이루어진 단순 균일한 단층(single layer)의 박막 형태로 도포한 경우와 본 발명에서 제안된 패턴화된 광자결정 구조 각각의 흡수 스펙트럼을 비교함으로써, 광자결정 박막구조체의 광밴드에지 효과에 의한 여기 광자 흡수율 및 형광체의 광변환 효율의 증가를 예측할 수 있다. 특히, 광밴드에지 공진 모드(mode)의 파수벡터(wave vector)의 방향이 박막의 표면에 수직하여 외부 여기 광자의 진행 방향과 일치하는 경우에 효율적인 여기가 일어날 수 있다. On the other hand, by comparing the absorption spectra of each of the patterned photonic crystal structures proposed in the present invention with the case of coating in the form of a simple uniform single-layer thin film made of only fluorescent materials using a conventional technique, it is possible to predict the increase in the absorption rate of excitation photons and the light conversion efficiency of the phosphor due to the photonic band edge effect of the photonic crystal thin film structure. In particular, efficient excitation can occur when the direction of the wave vector of the photonic band edge resonance mode is perpendicular to the surface of the thin film and coincides with the traveling direction of external excitation photons.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art may understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (17)

상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및
상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고,
상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and
A thin film layer in which a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure;
An optical device, characterized in that the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure.
제1항에 있어서,
상기 광자결정 구조는, 여기 광원으로부터의 광의 파장이, 상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장이 되도록,
상기 형광체층의 돌출된 구조의 패턴의 주기, 직경, 및 높이로부터 선택되는 적어도 하나가 조절된 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 1,
The photonic crystal structure is such that the wavelength of light from the excitation light source is a wavelength corresponding to the photonic band edge resonance mode in the photonic band structure of the photonic crystal structure.
An optical element, characterized in that at least one selected from period, diameter, and height of the pattern of the protruding structure of the phosphor layer is adjusted.
제1항에 있어서,
상기 형광체는 양자점(quantum dot), 세라믹 소재 형광체 및 유기염료 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 광학소자.
According to claim 1,
The optical element includes at least one of a quantum dot, a ceramic material phosphor, and an organic dye.
제3항에 있어서,
상기 양자점은 0차원의 반도체 나노입자로서, 카드뮴셀레나이드(CdSe), 카드뮴셀레나이드/황화아연(CdSe/ZnS), 카드뮴텔루라이드(CdTe) 및 황화카드뮴(CdS) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 광학소자.
According to claim 3,
The quantum dots are zero-dimensional semiconductor nanoparticles, and include at least one of cadmium selenide (CdSe), cadmium selenide/zinc sulfide (CdSe/ZnS), cadmium telluride (CdTe), and cadmium sulfide (CdS). An optical element.
제3항에 있어서,
상기 세라믹 소재 형광체는 Y2O3:Eu, Y2O3:Tb, SrGa2S4:Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, 및 ZnS:CuAl로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 3,
The ceramic material phosphor is selected from Y 2 O 3 :Eu, Y 2 O 3 :Tb, SrGa 2 S 4 :Eu, YAG:Ce, ZnS:Mn, CMS:Eu, BAM:Eu, ZnS:AgAl, and ZnS:CuAl.
제3항에 있어서,
상기 유기염료는 로다민(rhodamine) 또는 플루오레신(fluorescein)을 포함하는, 광학소자.
According to claim 3,
The organic dye includes rhodamine (rhodamine) or fluorescein (fluorescein), an optical element.
제1항에 있어서,
상기 유전체는 질화물 또는 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 1,
The optical element, characterized in that the dielectric comprises a nitride or oxide.
제7항에 있어서,
상기 질화물은 질화규소(Si3N4) 또는 질화갈륨(GaN)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 7,
The nitride is characterized in that it comprises silicon nitride (Si 3 N 4 ) or gallium nitride (GaN), the optical device.
제7항에 있어서,
상기 산화물은 SiO2, TiO2, ZnO, Al2O3, Ta2O5, HfO2 및 ZrO2중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 7,
The oxide may include at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , HfO 2 and ZrO 2 .
제1항에 있어서,
상기 형광체층의 두께는 100nm 이상이고 100μm 이하인 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 1,
The optical element, characterized in that the thickness of the phosphor layer is 100nm or more and 100μm or less.
제1항에 있어서,
상기 광학소자는 기판을 더 포함하고,
상기 기판 상에 상기 형광체층이 구비되는 것을 특징으로 하는, 광학소자.
According to claim 1,
The optical element further includes a substrate,
An optical element, characterized in that the phosphor layer is provided on the substrate.
제11항에 있어서,
상기 기판은 자외선 및 가시광선 파장 대역에서 투명하며, 쿼츠(quarts), 이산화규소(SiO2) 및 사파이어(Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 광학소자.
According to claim 11,
The substrate is transparent in ultraviolet and visible light wavelength bands, and includes at least one of quartz, silicon dioxide (SiO 2 ) and sapphire (Al 2 O 3 ), an optical element.
상단면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층; 및
상기 돌출된 구조의 패턴 상면에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체가 증착된 박막층;을 포함하고,
상기 형광체층 및 박막층이 광자결정(photonic crystal) 구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율을 향상시키는 방법으로서,
상기 광자결정 구조의 광밴드구조에서 광밴드에지 공진 모드에 해당되는 파장의 광을 여기 광자로 하여 상기 형광체를 여기시켜 광흡수율 및 광변환 효율을 증가시키는, 광학소자의 광흡수율 및 광변환 효율 향상 방법.
a phosphor layer having a pattern of a structure protruding periodically on an upper surface; and
A thin film layer in which a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor is deposited on the upper surface of the pattern of the protruding structure;
As a method for improving light absorption and light conversion efficiency of an optical element, characterized in that the phosphor layer and the thin film layer form a photonic crystal structure,
A method for improving light absorption and light conversion efficiency of an optical device, wherein light having a wavelength corresponding to the photonic band edge resonance mode in the photonic crystal structure is used as an excitation photon to excite the phosphor to increase light absorption and light conversion efficiency.
패턴이 형성된 몰드에 형광체 물질이 포함된 졸 솔루션을 형성하는 단계;
형광체 막을 형성하는 단계;
상기 형광체 막 상에 상기 졸 솔루션을 전사하여 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층을 형성하는 단계;
상기 형광체 막의 상면에 주기적으로 돌출된 구조의 패턴을 가지는 형광체층으로부터 상기 몰드를 제거하는 단계; 및
상기 형광체층 상에 상기 형광체와 상이한 굴절률을 가진 유전체를 포함하는 박막층을 증착하여, 상기 형광체층 및 박막층으로 이루어진 광자결정(photonic crystal) 구조를 형성하는 단계;
를 포함하는, 광학소자의 제조방법.
forming a sol solution containing a phosphor material in a patterned mold;
forming a phosphor film;
forming a phosphor layer having a pattern of periodically protruding structures by transferring the sol solution onto the phosphor film;
removing the mold from the phosphor layer having the pattern of the structure protruding periodically from the upper surface of the phosphor film; and
depositing a thin film layer including a dielectric material having a refractive index different from that of the phosphor layer on the phosphor layer to form a photonic crystal structure composed of the phosphor layer and the thin film layer;
Including, a method for manufacturing an optical element.
제14항에 있어서,
상기 몰드는 PDMS, 글래스 및 Si 중에서 선택되는 적어도 어느 하나이며, 마스터 스탬프로부터 복제된 스탬프인 것을 특징으로 하는, 광학소자의 제조방법.
According to claim 14,
The method of manufacturing an optical element, characterized in that the mold is at least one selected from PDMS, glass and Si, and is a stamp copied from a master stamp.
제14항에 있어서,
상기 박막층은 원자층 증착 공정(ALD), 화학 기상 증착 공정(CVD), 또는 스퍼터링(sputtering), 열 증발법(thermal evaporation), 전자빔 증발법(e-beam evaporation)으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나와 같은 물리적 기상 증착 공정(PVD)법으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 광학소자의 제조방법.
According to claim 14,
The thin film layer is formed by an atomic layer deposition process (ALD), a chemical vapor deposition process (CVD), or a physical vapor deposition process (PVD) such as one selected from the group consisting of sputtering, thermal evaporation, and e-beam evaporation.
제14항에 있어서,
상기 형광체 막을 형성하는 단계;는
기판 상에 상기 형광체 막을 구비하는 것을 특징으로 하는, 광학소자의 제조방법.
According to claim 14,
Forming the phosphor film;
A method for manufacturing an optical element, characterized in that the phosphor film is provided on a substrate.
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