KR102047425B1 - Color filter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 기판, 상기 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제1 적층체 및 제2 적층체를 포함하고, 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는, 유전체층, 상기 유전체층 위에 위치하는 금속층을 포함하며, 상기 제1 적층체는 기판에 평행한 단면은 십자가 형상이며, 상기 제2 적층체의 기판에 평행한 단면은 사각형이다. A color filter according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a plurality of first laminates and a second laminate disposed on the substrate at regular intervals, and the first laminate and the second laminate include a dielectric layer. And a metal layer positioned on the dielectric layer, wherein the first laminate has a cross section parallel to the substrate and a cross section parallel to the substrate of the second laminate is quadrangular.
Description
본 발명은 컬러 필터에 대한 것이다.The present invention relates to a color filter.
액정은 결정과 액체의 중간 특성을 가지는 물질이다. 액정분자의 배열은 인가된 전압에 의해 발생하는 전기장과 같은 외부자극에 따라 변한다. 그러므로, 이러한 액정분자의 특징은 디스플레이 유닛을 만드는데 유용하다.Liquid crystals are substances that have intermediate properties between crystals and liquids. The arrangement of the liquid crystal molecules changes in response to external stimuli such as electric fields generated by the applied voltage. Therefore, these liquid crystal molecules are useful for making display units.
컬러 박막트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD)는 현재 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판을 각각 제조한 다음 그것들을 함께 결합하는 기술로 생산된다. 상기 컬러필터 기판은 적, 녹, 청의 삼색의 컬러 필터를 포함한다. Color thin film transistor liquid crystal displays (TFT-LCDs) are currently produced by a technique of manufacturing thin film transistor array substrates and color filter substrates, and then combining them together. The color filter substrate includes three color filters of red, green, and blue.
상기 컬러 필터는 유기물 등의 염료, 안료를 이용하여 적, 녹, 청의 세가지 색을 구현한다. 그러나 이러한 유기물은 화학적, 열적 안정성이 떨어지는 문제점이 이었으며 이는 표시 장치의 수명을 저하시키는 문제점이 있다.The color filter implements three colors of red, green, and blue using dyes and pigments such as organic materials. However, these organic materials have a problem of inferior chemical and thermal stability, which lowers the lifetime of the display device.
따라서 새로운 컬러 필터로 나노 홀 배열을 갖는 컬러 필터와 같이 빛의 공진을 이용한 컬러 필터가 사용되고 있다. 그러나 이러한 컬러 필터는 공진 영역에서 투과도를 가지기 때문에, 컬러 필터를 투과하는 빛의 손실이 크다. Therefore, as a new color filter, a color filter using resonance of light, such as a color filter having a nano hole array, is used. However, since such color filters have a transmittance in the resonance region, the loss of light passing through the color filters is large.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 공진 구조체를 컬러 필터로 사용하여, 비공진 영역의 광을 투과시킴으로써 투과 효율을 개선한 컬러 필터를 제공하는 것이다. 특히 십자형 구조체를 이용하여, 녹색 광의 색순도를 개선한 컬러 필터를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a color filter using a multi-resonant structure as a color filter to improve the transmission efficiency by transmitting light in a non-resonant region. In particular, a cross-shaped structure is used to provide a color filter with improved color purity of green light.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 기판, 상기 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제1 적층체 및 제2 적층체를 포함하고, 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는, 유전체층, 상기 유전체층 위에 위치하는 금속층을 포함하며, 상기 제1 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 십자가 형상이며. 상기 제2 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 사각형이다. A color filter according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a plurality of first laminates and a second laminate disposed on the substrate at regular intervals, and the first laminate and the second laminate include a dielectric layer. And a metal layer on the dielectric layer, wherein a cross section parallel to the substrate of the first laminate is cross-shaped. The cross section parallel to the substrate of the second laminate is rectangular.
상기 각각의 제1 적층체는 서로 다른 4개의 제2 적층체와 이웃할 수 있다. Each of the first stacks may be adjacent to four different second stacks.
상기 금속층은 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 크롬, 니켈, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 그래핀, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 도핑된 반도체 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. The metal layer may include at least one selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, platinum, copper, chromium, nickel, magnesium, sodium, potassium, graphene, indium tin oxide, indium zinc oxide, and doped semiconductor materials. have.
상기 유전체층은 산화물, 질화물, 반도체 물질 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. The dielectric layer may include an oxide, nitride, semiconductor material, or polymer material.
상기 유전체층은 SiO2, Al2O3, Ag2O, Si3N4, MgF2 , 비정질 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. The dielectric layer may include one or more materials selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , Ag 2 O, Si 3 N 4 , MgF 2 , and amorphous silicon.
상기 제1 적층체의 십자가 형상의 단면은 가로길이 및 세로길이가 서로 동일하며, 상기 가로 길이는 50 nm 내지 300 nm일 수 있다. Cross-sections of the cross-sectional shape of the first laminate have the same horizontal length and vertical length, the horizontal length may be 50 nm to 300 nm.
상기 제1 적층체의 십자가 형상은 4개의 막대를 포함하고 상기 1개의 막대의 폭은 10 nm 내지 200 nm일 수 있다. The cross shape of the first stack may include four bars and the width of the one bar may be 10 nm to 200 nm.
상기 제2 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 정사각형이며, 한 변의 길이는 10 nm 내지 200 nm일 수 있다. The cross-section parallel to the substrate of the second laminate is square, and the length of one side may be 10 nm to 200 nm.
상기 제 1 적층체 및 제2 적층체의 배열 주기는 100 nm 내지 500 nm일 수 있다. The arrangement period of the first laminate and the second laminate may be 100 nm to 500 nm.
상기 금속층의 두께는 1 nm 내지 200 nm 일 수 있다. The thickness of the metal layer may be 1 nm to 200 nm.
상기 유전체층의 두께는 1 nm 내지 500 nm 일 수 있다. The thickness of the dielectric layer may be 1 nm to 500 nm.
상기 제1 적층체 및 제2 적층체는 청색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 녹색광을 투과시킬 수 있다. The first laminate and the second laminate may block light having wavelengths of blue light and red light and transmit green light.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 컬러 필터는 기판, 상기 기판 위에 위치하는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제1 적층체 및 제2 적층체를 포함하고, 상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는, 유전체층, 상기 유전체층 위에 위치하는 금속층을 포함하며, 상기 제1 적층체의 기판에 평행한 단면은 십자가 형상이며, 상기 제2 적층체의 기판에 평행한 단면은 사각형이고, 상기 제2 영역 및 제3 영역은 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제3 적층체를 포함하고, 상기 제3 적층체는, 제1 금속층, 상기 제1 금속층 위에 위치하는 제1 유전체층, 상기 제1 유전체층 위에 위치하는 제2 금속층을 포함한다. A color filter according to another embodiment of the present invention includes a substrate, a first region, a second region, and a third region positioned on the substrate, wherein the first region is arranged on a substrate in a plurality of first periods. And a first laminate and a second laminate, wherein the first laminate and the second laminate include a dielectric layer and a metal layer positioned on the dielectric layer, and a cross section parallel to the substrate of the first laminate has a cross shape. The cross section parallel to the substrate of the second laminate is a quadrangle, and the second region and the third region include a plurality of third laminates arranged on a substrate at regular intervals, and the third laminate is: And a first metal layer, a first dielectric layer positioned on the first metal layer, and a second metal layer positioned on the first dielectric layer.
상기 제1 영역은 청색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 녹색광을 투과시킬 수 있다. The first region may block light having wavelengths of blue light and red light, and transmit green light.
상기 제2 영역은 청색광 및 녹색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 적색광을 투과시킬 수 있다. The second region may block light having wavelengths of blue light and green light and transmit red light.
상기 제3 영역은 청색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 녹색광을 투과시킬 수 있다. The third region may block light having wavelengths of blue light and red light and transmit green light.
상기 제3 적층체는 원기둥 형상일 수 있다. The third laminate may have a cylindrical shape.
상기 제3 적층체의 배치 주기는 200 nm 내지 2000 nm 사이일 수 있다. The placement period of the third laminate may be between 200 nm and 2000 nm.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층의 두께는 1 nm 내지 200 nm 사이일 수 있다. The thickness of the first metal layer and the second metal layer may be between 1 nm and 200 nm.
상기 제1 유전체층의 두께는 1 nm 내지 500 nm 사이일 수 있다. The thickness of the first dielectric layer may be between 1 nm and 500 nm.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 금속층과 유전체층의 적층 구조를 갖는 적층체의 두께 및 배열 주기를 적절히 조절하여 전기장과 자기장의 다중 공진을 유도하고, 비공진 영역의 광을 투과시킴으로써 투과도를 개선하였다. 또한, 십자형 구조체를 이용하여, 녹색 광의 색순도를 개선하였다. As described above, the color filter according to an embodiment of the present invention induces multiple resonances of the electric and magnetic fields by appropriately adjusting the thickness and the arrangement period of the laminate having the laminated structure of the metal layer and the dielectric layer, and transmits light in the non-resonant region. The permeability was improved by doing so. In addition, the cross-shaped structure was used to improve the color purity of the green light.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 컬러 필터를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 컬러 필터의 하나의 적층체를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 컬러 필터의 배치도와 단면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 컬러 필터를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터의 투과율 측정 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 녹색 컬러 필터의 적색 영역(R), 녹색 영역(G) 및 청색 영역(B)을 도시한 것이다.
도 7은 도 6에서, 적색 영역 또는 청색 영역만을 도시한 것이다.
도 8은 도 6에서 하나의 적층체를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적색 컬러 필터의 투과율 측정 결과이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 청색 컬러 필터의 투과율 측정 결과이다.1 illustrates a color filter according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows one laminate of color filters according to an embodiment of the present invention.
3 is a layout view and a cross-sectional view of a color filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 illustrates a color filter according to a comparative example of the present invention.
5 is a result of measuring transmittance of a color filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 illustrates a red region R, a green region G, and a blue region B of a green color filter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates only a red region or a blue region in FIG. 6.
FIG. 8 shows one laminate in FIG. 6.
9 is a result of measuring transmittance of a red color filter according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a result of measuring transmittance of a blue color filter according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.A color filter according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 컬러 필터를 나타낸 것이다. 도 1을 참고로 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 기판(100)위에 복수개의 적층체(200)가 형성되어 있다. 적층체(200)는 제1 적층체(201) 및 제2 적층체(202)를 포함한다.1 illustrates a color filter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, in the color filter according to the exemplary embodiment, a plurality of
제1 적층체(201)는 기판에 평행한 단면이 십자가 형상인 다각 기둥이며, 제2 적층체(202)는 기판에 평행한 단면이 사각형인 사각 기둥의 형상이다.The first laminated
도 1을 참고로 하면, 제1 적층체(201)와 제2 적층쳬(202)는 서로 번갈아 배열되어 있다. 구체적으로, 제1 적층체(201)의 십자가 형상에 의해 구획되는 공간에 각각 제2 적층체(202)가 위치한다. 즉, 제1 적층체(201)는 4개의 제2 적층체(202)와 이웃하고 있고, 제2 적층체(202) 또한 4개의 제1 적층체(201)와 이웃하고 있다. Referring to FIG. 1, the
십자가 형상의 제1 적층체(201)에 의해 만들어진 공간 속에, 각각 하나의 제2 적층체(202)가 위치한다. In the space created by the cross-shaped
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 컬러 필터의 하나의 적층체를 나타낸 것이다.Figure 2 shows one stack of color filters according to an embodiment of the present invention.
적층체(200)는 유전체층(220), 유전체층(220) 위에 위치하는 금속층(210)으로 이루어져 있다.The laminate 200 includes a
이러한 적층체(200)에 가시광선이 입사되는 경우, 적층체(200)는 입사된 가시광선의 파장에 따라 특정 파장에서 전기 공진을 유도하게 된다. 이때 전기 공진된 파장의 빛은 적층체(200)에 차단되고, 최종적으로 적층체(200)는 공진되지 않은 파장의 빛만 투과시킨다. 따라서 적층체(200)는 특정 파장의 빛만 투과시키는 컬러 필터로 기능한다. 즉, 공진이 일어나는 파장의 빛은 적층체(200)에 의해 차단되고, 공진이 일어나지 않은 파장의 빛만 투과된다. When visible light is incident on the laminate 200, the laminate 200 induces electrical resonance at a specific wavelength according to the wavelength of the incident visible light. At this time, the light of the electrically resonant wavelength is blocked by the
이때 전기 공진이 일어나는 빛의 파장은 각 적층체의 직경, 기판 위 복수의 적층체의 배열 주기, 금속층 및 유전체층의 두께 등을 변화시켜 조절할 수 있다. At this time, the wavelength of the light in which the electrical resonance occurs can be adjusted by changing the diameter of each laminate, the arrangement cycle of the plurality of laminates on the substrate, the thickness of the metal layer and the dielectric layer.
그러면 먼저 적층체(200)의 각 부분에 대하여 설명한다.First, each part of the
금속층(210)은 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 크롬, 니켈, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 그래핀, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 도핑된 반도체 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 도핑된 반도체 물질은 캐리어가 도핑되어 전하 밀도가 높아진 통상의 반도체 물질을 의미한다. 금속층(210)은 단일 물질을 포함할 수도 있고, 상기 군에서 선택되는 복수의 물질이 혼합되어 존재할 수도 있다.The
금속층(210))의 두께(Tm)는 1 nm 내지 200 nm 사이일 수 있다. 전기 공진을 유도하고자 하는 파장에 따라, 상기 두께는 적절히 조절 가능하다. 일례로, 본 실시예에서 전기 공진을 유도하여 컬러필터가 녹색 파장을 투과하고자 하는 경우, 금속층(210)의 두께는 1 nm 내지 500 nm 일 수 있다. The thickness T m of the
유전체층(220)은 산화물, 질화물, 반도체 물질 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질을 단독으로 포함할 수도 있고, 복수개의 물질을 포함할 수도 있다. 보다 구체적으로, 유전체층(220)은 SiO2, Al2O3, Ag2O, Si3N4, MgF2 , 비정질 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The
유전체층(220)은 유전율(permittivity)의 실수 부분이 양수인 물질이면 제한 없이 사용 가능하다. 유전체층(220)의 두께(Td)는 1 nm 내지 500 nm 사이일 수 있다. 전기 공진을 유도하고자 하는 파장에 따라, 상기 유전체층의 두께는 적절히 조절 가능하다. 일례로, 본 실시예에서 전기 공진을 유도하여 컬러필터가 녹색 파장을 투과하고자 하는 경우, 유전체층(220)의 두께는 1 nm 내지 500 nm 일 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 컬러 필터의 배치도와 단면도를 도시한 것이다. 도 3을 참고로 하면, 제1 적층체(201)의 십자가 형상의 가로 길이 및 세로 길이는 동일할 수 있다. 또한, 그 길이(a)는 50 nm 내지 300 nm일 수 있다. 이는 컬러 필터가 표시하고자 하는 파장에 따라 조절 가능하다. 일례로, 십자가 형상의 길이를 증가시키는 경우 제1 적층체(201)가 차단하는 빛의 파장은 길어진다.3 is a layout view and a cross-sectional view of a color filter according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the horizontal length and the vertical length of the cross shape of the
또한 십자가 형상을 구성하는 각 막대의 폭(w)은 10 nm 내지 200 nm일 수 있다. In addition, the width w of each bar constituting the cross shape may be 10 nm to 200 nm.
또한, 제2 적층체(202)는 정사각형이며. 한 변의 길이(b)는 10 nm 내지 200 nm일 수 있다. 이는 컬러 필터가 표시하고자 하는 파장에 따라 조절가능하다. 일례로, 한 변의 길이(b)를 증가시키는 경우 제2 적층체(202)가 차단하는 빛의 파장은 길어진다.In addition, the second
제 1 적층체(201) 및 제2 적층체(202)의 배열 주기(p)는 100 nm 내지 500 nm일 수 있다. 이러한 배열 주기(p)는 컬러 필터가 표시하고자 하는 파장에 따라 조절 가능하다. 일례로, 제 1 적층체(201) 및 제2 적층체(202)의 배열 주기(p)를 증가시키는 경우 제 1 적층체(201) 및 제2 적층체(202)가 차단하는 빛의 파장은 길어진다.The arrangement period p of the
도 3을 참고로 하면, 유전체층(220)의 두께는(Td) 1 nm 내지 500 nm 일 수 있다. 또한, 금속층(210)의 두께(Tm)는 1 nm 내지 200 nm 일 수 있다. 유전체층(220)의 두께(Td)나 금속층(210)의 두께(Tm)를 조절하여 컬러 필터가 투과하는 빛의 파장이나 차단하는 빛의 파장을 조절할 수 있다. If by reference to Figure 3, the thickness of the
도 1 또는 도 3을 참고로 하면, 본 실시예에 따른 컬러 필터는 십자 기둥 형상의 제1 적층체(201)와 사각 기둥 형상의 제2 적층체(202)가 서로 번갈아 배열되어 있다. 이렇게 서로 다른 형상을 갖는 적층체를 혼합한 구조로 컬러 필터를 제조하는 경우, 원기둥 형상의 적층체가 배열된 컬러 필터에 비하여 통과하고자 하는 파장의 투과도를 높이고, 차단하고자 하는 파장의 투과도를 감소시키는 것이 용이하여 보다 순수한 컬러를 나타낼 수 있다. 일례로, 본 실시예에 따른 컬러 필터가 녹색을 나타내도록 조절되는 경우 녹색 파장에 대한 투과도는 증가하고, 적색 파장이나 청색 파장에서의 투과도를 감소시킴으로써 순수한 녹색을 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 1 or FIG. 3, in the color filter according to the present exemplary embodiment, the
이는 원기둥 형상의 적층체가 배열된 컬러 필터에 비하여, 십자가 형상을 갖는 제1 적층체가 공진을 조절하면서 특정 파장의 투과, 차단을 조절하는데 유리하기 때문이다.This is because, compared to the color filter in which the columnar stacks are arranged, the first stack having a cross shape is advantageous in controlling transmission and blocking of specific wavelengths while controlling resonance.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 컬러 필터를 도시한 것이다. 도 4를 참고로 하면, 비교예에 따른 컬러 필터는 제1 금속층(211), 제1 유전체층(221) 및 제2 금속층(231)이 적층된 제3 적층체(203)를 포함하며, 제3 적층체(203)는 원기둥 형상이다. 4 illustrates a color filter according to a comparative example of the present invention. Referring to FIG. 4, a color filter according to a comparative example includes a
도 4를 참고로 하면 원기둥 형상의 적층체가 배열된 본 발명 비교예에서는 서로 직교하는 두 공진모드가 발생을 한다. 직교하는 두 공진모드는 모드간의 결합이 발생하지 않기 때문에 모드가 서로 가까워 지면 넓은 대역폭 특성을 보인다.Referring to FIG. 4, in the comparative example of the present invention in which columnar stacks are arranged, two resonance modes orthogonal to each other occur. Since two orthogonal resonance modes do not cause coupling between modes, they show wide bandwidth when the modes are close to each other.
비교예와는 대조적으로 십자가-사각형 구조에서 제1 적층체는 비교적 장파장에서, 제2 적층체는 비교적 단파장에서 서로 다른 전기공진이 각각 발생한다. 이때 발생하는 두 공진 모드는 원기둥 형상 적층체에서 발생하는 서로 직교하는 두 공진 모드와는 달리 서로 비직교하기 때문에 모드간의 결합이 발생하는데 이 때문에 좁은 대역 특성을 가지는 투과스펙트럼을 얻을 수 있다.In contrast to the comparative example, in the cross-square structure, different electric resonances occur in the first laminate at a relatively long wavelength and the second laminate in a relatively short wavelength. In this case, the two resonance modes generated are non-orthogonal to each other unlike two mutually orthogonal resonance modes generated in the cylindrical stack, and thus coupling between the modes occurs, thereby obtaining a transmission spectrum having a narrow band characteristic.
특히 이러한 이점은 녹색을 표시하는 컬러 필터에서 두드러진다. 가시광선 영역 중 짧은 파장에 위치하는 청색이나, 긴 파장 영역에 위치하는 적색과는 달리, 녹색은 중간 영역에 위치하기 때문에, 컬러 필터가 녹색을 투과하는 동시에 적색(긴 파장), 청색(짧은 파장)을 차단해야 한다. 따라서 이는 순수한 녹색을 얻는 것을 어렵게 한다.This advantage is especially evident in color filters that display green. Unlike blue, which is located in the shorter wavelength range of visible light, or red, which is located in the longer wavelength range, green is located in the middle region, so that the color filter transmits green and at the same time red (long wavelength) and blue (short wavelength) ) Must be blocked. This makes it difficult to get pure green.
그러나 본 실시예에서와 같이 십자가-사각형 구조를 적용하는 경우, 기존 원기둥 구조에 비하여 좁은 대역만을 투과시켜 순수한 녹색을 얻을 수 있다. 즉, 녹색(532nm) 파장에서의 투과도가 60%에서 70%로 증가하였으며, 차단시켜야 하는 적색(633nm) 및 청색(450nm) 파장에서의 투과도가 20%에서 0%로 감소하였다.However, when the cross-square structure is applied as in the present embodiment, pure green can be obtained by transmitting only a narrow band as compared with the existing cylindrical structure. That is, the transmittance at the green (532 nm) wavelength increased from 60% to 70%, and the transmittance at the red (633 nm) and blue (450 nm) wavelengths to be blocked decreased from 20% to 0%.
일례로, 도 3과 같은 구조의 컬러 필터에서 제2 적층체(202)의 주기(p) = 269.0 nm, 제1 적층체(201)의 길이(a) = 177.3 nm, 제1 적층체 한변의 폭(w) = 51.7 nm, 제2 적층체의 한변의 길이(b) = 81.5 nm, 금속층의 두께(Tm) = 84.7 nm, 유전체층의 두께(Td) = 50 nm로 컬러 필터를 제조하고, 투과율을 측정하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5를 참고로 하면, 녹색 파장에 대한 투과율이 약 70%이고, 적색이나 청색 파장에 대한 투과율이 0%에 가까워서 순수한 녹색을 나타냄을 확인할 수 있었다. For example, in the color filter having the structure shown in FIG. 3, the period p of the
그러면 이하에서, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 컬러 필터에 대하여 설명한다.Next, a color filter according to another embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 적색 영역, 녹색 영역, 및 청색 영역을 포함한다. 도 6은 적색 영역(R), 녹색 영역(G) 및 청색 영역(B)을 도시한 것이다. 도 6을 참고로 하면 적색 영역 및 청색 영역은 원기둥 형태의 제3 적층체(203)가 배열된 구조이며, 녹색 영역은 십자가 기둥 형상의 제1 적층체(201) 및 사각 기둥 형상의 제2 적층체(202)가 배열된 구조이다.The color filter according to an embodiment of the present invention includes a red region, a green region, and a blue region. 6 illustrates a red region R, a green region G, and a blue region B. FIG. Referring to FIG. 6, the red region and the blue region have a structure in which a
즉, 적색 영역 및 청색 영역의 제3 적층체(203) 배열은 도 4와 유사하고, 녹색 영역의 제1 적층체(201) 및 제2 적층체(202) 배열은 도 1 또는 도 3과 같다. 녹색 영역의 적층체 및 그 배열에 대한 설명은 앞서와 동일한바, 동일한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.That is, the arrangement of the
도 6에서, 적색 영역 또는 청색 영역만을 도시하면 도 7과 같다. 또한 하나의 적층체를 나타내면 도 8와 같다. 제3 적층체(203)는 제1 금속층(211), 제1 금속층 위에 위치하는 제1 유전체층(221), 유전체층 위에 위치하는 제2 금속층(231)으로 이루어져 있다.In FIG. 6, only a red region or a blue region is illustrated in FIG. 7. 8 shows one laminate. The
제1 금속층(211) 및 제2 금속층(231)은 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 크롬, 니켈, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 그래핀, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 도핑된 반도체 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 도핑된 반도체 물질은 캐리어가 도핑되어 전하 밀도가 높아진 통상의 반도체 물질을 의미한다. 상기 제1 금속층(211)과 제2 금속층(231)은 단일 물질을 포함할 수도 있고, 상기 군에서 선택되는 복수의 물질이 혼합되어 존재할 수도 있다.The
상기 제1 금속층(211) 및 상기 제2 금속층(231)은 동일한 물질로 이루어질 수도 있고, 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다.The
제1 금속층(211) 및 제2 금속층(231)의 두께(hm)는 1 nm 내지 200 nm 사이일 수 있다. 전기 공진 또는 자기 공진을 유도하고자 하는 파장에 따라, 상기 두께는 적절히 조절 가능하다. 제1 금속층(211)과 제2 금속층(231)의 두께는 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.The thickness h m of the
제1 유전체층(221)은 산화물, 질화물, 반도체 물질 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질을 단독으로 포함할 수도 있고, 복수개의 물질을 포함할 수도 있다. 보다 구체적으로, 제1 유전체층(221)은 SiO2, Al2O3, Ag2O, Si3N4, MgF2 , 비정질 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The
제1 유전체층(221)은 유전율(permittivity)의 실수 부분이 양수인 물질이면 제한 없이 사용 가능하다. 제1 유전체층(221)의 두께(hd)는 1 nm 내지 500 nm 사이일 수 있다. 전기 공진 또는 자기 공진을 유도하고자 하는 파장에 따라, 상기 유전체층의 두께는 적절히 조절 가능하다.The
이렇게 컬러 필터의 적색, 청색 영역은 도 7 및 도 8과 같은 원기둥 형태의 적층체를 이용하고, 컬러 필터의 녹색 영역은 도 1 및 도 3과 같이 십자가-사각형 형태의 적층체를 이용하는 경우 보다 색순도가 높은 컬러 필터를 구현할 수 있다. Thus, the red and blue areas of the color filter use cylindrical stacks as shown in FIGS. 7 and 8, and the green areas of the color filter use color stacks as shown in FIGS. 1 and 3. Can realize a high color filter.
일례로, 도 4와 같은 구조에서 적층체의 주기(p) = 161.5 nm, 적층체의 지름(d) = 88.4 nm, 금속층의 두께(hm) = 84.7 nm, 유전체층의 두께(hd) = 55.6 nm 로 컬러 필터를 제조하는 경우 적색을 투과하고 녹색/ 청색을 차단하는 컬러 필터로 기능한다. 이때의 적색 컬러 필터의 스펙트럼을 나타내면 도 9와 같다.For example, in the structure shown in FIG. 4, the period (p) of the laminate is 161.5 nm, the diameter (d) of the laminate is 88.4 nm, the thickness of the metal layer (h m ) = 84.7 nm, and the thickness of the dielectric layer (h d ) = When the color filter is manufactured at 55.6 nm, it functions as a color filter that transmits red and blocks green / blue. The spectrum of the red color filter at this time is shown in FIG.
또한, 도 4와 같은 구조에서 적층체의 주기(p) = 348.4 nm, 적층체의 지름(d) = 141.1 nm, 금속층의 두께(hm) = 38.0 nm, 유전체층의 두께(hd) = 103.2 nm 로 컬러 필터를 제조하는 경우 청색을 투과하고 녹색/적색을 차단하는 컬러 필터로 기능한다. 이때의 청색 컬러 필터의 스펙트럼을 나타내면 도 10과 같다. Further, in the structure shown in FIG. 4, the period (p) of the laminate (p) = 348.4 nm, the diameter (d) of the laminate (14) nm, the thickness of the metal layer (h m ) = 38.0 nm, the thickness of the dielectric layer (h d ) = 103.2 When manufacturing color filters in nm, it functions as a color filter that transmits blue and blocks green / red. The spectrum of the blue color filter at this time is shown in FIG.
따라서 적색/청색 영역에는 도 4와 같은 구조로 배열하고, 녹색 영역에는 도 1 및 도 3과 같은 구조로 배열하여 컬러 필터를 제조 하는 경우 녹색, 청색, 적색 모두 색 순도가 높은 색상을 얻을 수 있으며, 컬러 필터의 성능이 개선된다. Therefore, when the color filter is manufactured by arranging the structure as shown in FIG. 4 in the red / blue region and the structure as shown in FIGS. 1 and 3 in the green region, a color having high color purity can be obtained in both green, blue, and red. , The performance of the color filter is improved.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 필터는 기존 유기물 컬러 필터와 비슷하거나 또는 더 높은 투과율을 가지면서도 화학적, 열적 안정성이 뛰어나서, 표시 장치에 적용되는 경우 저전력 고효율이면서도 수명이 긴 표시 장치를 제공할 수 있다. Accordingly, the color filter according to an embodiment of the present invention has a similar or higher transmittance and excellent chemical and thermal stability as compared to the existing organic color filter, thereby providing a low power, high efficiency and long life display device when applied to a display device. can do.
또한 각 적층체의 두께를 적절히 조절하는 경우, 각각의 적층체는 가시광선 영역의 빛에 대하여 공진하여 가시광선 영역의 빛 만을 차단시키고, 근적외선 영역의 빛만을 투과시키는 필터로 사용될 수도 있다. In addition, when the thickness of each laminate is appropriately adjusted, each laminate may be used as a filter that resonates with respect to light in the visible region to block only light in the visible region and transmit only light in the near infrared region.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
100: 기판 201: 제1 적층체
202: 제2 적층체 203: 제3 적층체
210: 금송층 ` 220: 유전체층
211: 제1 금속층 221: 제1 유전체층
231: 제2 금속층100: substrate 201: first laminate
202: second laminate 203: third laminate
210: gold layer `220: dielectric layer
211: first metal layer 221: first dielectric layer
231: second metal layer
Claims (20)
상기 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제1 적층체 및 제2 적층체를 포함하고,
상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는,
유전체층;
상기 유전체층 위에 위치하는 금속층을 포함하며,
상기 제1 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 십자가 형상이며,
상기 제2 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 사각형이고,
상기 제1 적층체 및 제2 적층체는 청색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 녹색광을 투과시키는 컬러 필터.Board;
A plurality of first laminates and second laminates arranged on the substrate at regular intervals;
The first laminate and the second laminate,
Dielectric layers;
A metal layer located on the dielectric layer,
The cross section parallel to the substrate of the first laminate is cross-shaped,
The cross section parallel to the substrate of the second laminate is square,
The first laminate and the second laminate block the light having a wavelength of blue light and red light, and transmits the green light.
상기 각각의 제1 적층체는 서로 다른 4개의 제2 적층체와 이웃하는 컬러 필터. In claim 1,
Wherein each of the first stacks is adjacent to four different second stacks.
상기 금속층은 알루미늄, 은, 금, 백금, 구리, 크롬, 니켈, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 그래핀, 인듐주석산화물, 인듐아연산화물, 도핑된 반도체 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 컬러 필터.In claim 1,
The metal layer may include at least one color selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, platinum, copper, chromium, nickel, magnesium, sodium, potassium, graphene, indium tin oxide, indium zinc oxide, and doped semiconductor materials. filter.
상기 유전체층은 산화물, 질화물, 반도체 물질 또는 고분자 물질을 포함하는 컬러 필터. In claim 1,
And the dielectric layer comprises an oxide, nitride, semiconductor material, or polymer material.
상기 유전체층은 SiO2, Al2O3, Ag2O, Si3N4, MgF2 , 비정질 실리콘으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 컬러 필터. In claim 4,
The dielectric layer includes at least one material selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , Ag 2 O, Si 3 N 4 , MgF 2 , amorphous silicon.
상기 제1 적층체의 십자가 형상의 단면은 가로길이 및 세로길이가 서로 동일하며,
상기 가로 길이는 50 nm 내지 300 nm인 컬러 필터.In claim 1,
The cross-section of the cross-sectional shape of the first laminate is equal in length and length to each other,
The horizontal length is 50 nm to 300 nm color filter.
상기 제1 적층체의 십자가 형상은 4개의 막대를 포함하고,
상기 막대의 폭은 10 nm 내지 200 nm인 컬러 필터. In claim 1,
The cross shape of the first laminate includes four rods,
The width of the bar is 10 nm to 200 nm color filter.
상기 제2 적층체의 상기 기판에 평행한 단면이 정사각형이며,
한 변의 길이는 10 nm 내지 200 nm인 컬러 필터.In claim 1,
A cross section parallel to the substrate of the second laminate is square,
The length of one side is 10 nm to 200 nm color filter.
상기 제 1 적층체 및 제2 적층체의 배열 주기는 100 nm 내지 500 nm인 컬러 필터. In claim 1,
The arrangement cycle of the first laminate and the second laminate is 100 nm to 500 nm.
상기 금속층의 두께는 1 nm 내지 200 nm 인 컬러 필터.In claim 1,
The metal layer has a thickness of 1 nm to 200 nm.
상기 유전체층의 두께는 1 nm 내지 500 nm 인 컬러 필터.In claim 1,
The thickness of the dielectric layer is 1 nm to 500 nm color filter.
상기 기판 위에 위치하는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하고,
상기 제1 영역은 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제1 적층체 및 제2 적층체를 포함하고,
상기 제1 적층체 및 상기 제2 적층체는,
유전체층;
상기 유전체층 위에 위치하는 금속층을 포함하며,
상기 제1 적층체의 기판에 평행한 단면은 십자가 형상이며,
상기 제2 적층체의 기판에 평행한 단면은 사각형이고,
상기 제2 영역 및 제3 영역은 기판 위에 일정 주기로 배치되어 있는 복수의 제3 적층체를 포함하고,
상기 제3 적층체는,
제1 금속층;
상기 제1 금속층 위에 위치하는 제1 유전체층;
상기 제1 유전체층 위에 위치하는 제2 금속층을 포함하고,
상기 제1 영역은 청색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 녹색광을 투과시키는 컬러 필터.
Board;
A first region, a second region, and a third region positioned on the substrate;
The first region includes a plurality of first laminates and second laminates disposed on a substrate at regular intervals,
The first laminate and the second laminate,
Dielectric layers;
A metal layer located on the dielectric layer,
The cross section parallel to the substrate of the first laminate is cross-shaped,
The cross section parallel to the substrate of the second laminate is rectangular,
The second region and the third region include a plurality of third stacked bodies disposed on the substrate at regular intervals,
The third laminate,
A first metal layer;
A first dielectric layer on the first metal layer;
A second metal layer overlying said first dielectric layer,
The first region blocks the light having the wavelengths of blue light and red light and transmits green light.
상기 제2 영역은 청색광 및 녹색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 적색광을 투과시키는 컬러 필터.In claim 13,
And the second region blocks light having wavelengths of blue light and green light and transmits red light.
상기 제3 영역은 녹색광 및 적색광의 파장을 갖는 빛을 차단하고, 청색광을 투과시키는 컬러 필터.In claim 13,
And the third region blocks light having wavelengths of green light and red light and transmits blue light.
상기 제3 적층체는 원기둥 형상인 컬러 필터.In claim 13,
The third stacked body has a cylindrical filter.
상기 제3 적층체의 배치 주기는 200 nm 내지 2000 nm 사이인 컬러 필터. In claim 13,
The placement period of the third stack is between 200 nm and 2000 nm.
상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층의 두께는 1 nm 내지 200 nm 사이인 컬러 필터. In claim 13,
And a thickness of the first metal layer and the second metal layer is between 1 nm and 200 nm.
상기 제1 유전체층의 두께는 1 nm 내지 500 nm 사이인 컬러 필터. In claim 13,
The thickness of the first dielectric layer is between 1 nm and 500 nm.
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