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윤여택,이상신,Yoon, Yeo-Taek,Lee, Sang-Shin 한국광학회 2010 한국광학회지 Vol.21 No.4
본 논문에서는 은-산화막-은 구조의 박막형 에탈론 기반의 투과형 컬러필터를 제안하고 구현하였다. 제안된 박막형 소자는 전자빔 리소그래피 방식에 비해 넓은 유효면적을 갖고 적외선 대역에서의 차단 특성이 우수하다. 또한 금속의 분산특성 및 두께 그리고 기판의 영향 등을 고려하기 위하여 FDTD 방법을 도입함으로써 제안된 소자를 설계 및 분석하였다. 설계된 청색, 녹색, 적색 필터 소자의 산화막 캐비티 두께는 각각 100, 130, 160 nm였으며, 은 박막의 두께는 25 nm였다. 얻어진 측정결과를 살펴보면, 중심파장은 각각 480, 555, 650 nm, 대역폭은 각각 약 120, 100, 120 nm였으며 투과율은 약 60%였다. 그리고 빔의 입사각에 대한 상대적인 투과율 변화율은 ~1%/degree 였다. A transmission type color filter based on a thin film Ag-$SiO_2$-Ag etalon was proposed and realized in a quartz substrate. The device could acquire infrared suppressed transmission and wide effective area compared to costly e-beam lithography and laser interference lithography. The FDTD method was introduced to take into account the effect of the dispersion characteristics of the silver metal and the thickness thereof. Three different color filters were devised: The cavity length for the red, green and blue filters were 160 nm, 130 nm, and 100 nm respectively, with the metal layer unchanged at 25 nm. The observed center wavelengths were measured at 650 nm, 555 nm, and 480 nm for the red, green, and blue devices; the corresponding bandwidths were about 120 nm, 100 nm, and 120 nm; and the peak transmission for all was ~60%. Finally the relative transmission was measured to decline with the angle of the incident beam with the rate of 1%/degree.
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광파장 이하의 주기를 갖는 다결정 실리콘 격자 기반의 컬러필터
윤여택,이홍식,이상신,김상훈,박주도,이기동,Yoon, Yeo-Taek,Lee, Hong-Shik,Lee, Sang-Shin,Kim, Sang-Hoon,Park, Joo-Do,Lee, Ki-Dong 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.1
본 논문에서는 광파장 이하의 주기를 갖는 다결정 실리콘1차원 격자 기반의 컬러필터를 제안하고 구현하였다. 이 소자는 레이저 간섭 리소그래피 방식을 도입하여 제작되었으며, 기존의 전자빔 리소그래피 방식에 비해 훨씬 큰 유효 면적을 얻을 수 있었다. 특히, 실리콘 격자 층 상부에 산화막을 도입하여 마스크 층으로 활용함으로써 실리콘의 식각 깊이를 용이하게 조절할 수 있었고, 또한 필터의 컷오프 특성을 개선할 수 있었다. 설계된 소자의 파라미터는 실리콘 박막 두께 100 nm, 산화막 두께 200 nm, 격자 주기 450 nm였다. 제작된 청색 컬러필터의 중심파장은 470 nm이고 투과율은 약 40%였다. 그리고 유효 면적 $3mm{\times}3mm$ 내에서 중심파장의 변화는 2 nm 이하, 상대적인 투과율 변화는 <10%였다. 그리고 빔의 입사각에 대한 상대적인 투과율 변화는 약 1.5%/degree였다. A color filter was proposed and demonstrated by incorporating a subwavelength patterned 1-dimensional grating in poly silicon. It was produced by employing the laser interference lithography method, providing much wider effective area compared to the conventional e-beam lithography. A $SiO_2$ layer was introduced on top of the silicon grating layer as a mask for the etching of the silicon, facilitating the etching of the silicon layer. It was theoretically found that the selectivity of the filter was also improved thanks to the oxide layer. The parameters for the designed device include the grating pitch of 450 nm, the grating height of 100 nm and the oxide-layer height of 200 nm. As for the fabricated filter, the spectral pass band corresponded to the blue color centered at 470 nm and the peak transmission was about 40%. Within the effective area of $3{\times}3mm^2$, the variation in the relative transmission efficiency and in the center wavelength was less than 10% and 2 nm respectively. Finally, the influence of the angle of the incident beam upon the transfer characteristics of the device was investigated in terms of the rate of the relative transmission efficiency, which was found to be equivalent to 1.5%/degree.
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이홍식,윤여택,이상신,김상훈,이기동,Lee, Hong-Shik,Yoon, Yeo-Taek,Lee, Sang-Shin,Kim, Sang-Hoon,Lee, Ki-Dong 한국광학회 2007 한국광학회지 Vol.18 No.6
A color filter was demonstrated incorporating a patterned metal grating in a quartz substrate. The filter is created in a metal layer perforated with a symmetric two-dimensional array of circular holes, with the pitch smaller than the wavelength of the visible light. A finite-difference time-domain simulation was performed to analyze the device by investigating the effect of structural parameters like the grating height, the period, the hole size, and the refractive index of the hole-filling material on its performance. The device performance was especially optimized by controlling the refractive index of the material comprising the holes of the grating. And two different devices were fabricated by means of the e-beam direct writing with the following design parameters: the grating height of 50 nm, the two pitches of 340 nm for the red color and 260 nm for the green color. For the prepared device with the period of 340 nm, the center wavelength was 680 nm and the peak transmission 57%. And for the other device with the pitch of 260 nm, the center wavelength was 550 nm and the peak transmission was 50%. The filling of the hole with a material whose refractive index is matched to that of the substrate has led to an increase of ${\sim}15%$ in the transmission efficiency. 본 논문에서는 광파장 이하의 주기를 갖는 금속 격자형 가시광선 대역 컬러필터를 제안하고 구현하였다. 이 소자는 쿼츠 기판 위의 알루미늄 금속 층에 원형 홀이 2차원으로 배열된 격자로 구성되어 있다. 격자의 구조 파라미터 즉, 금속 박막 두께, 격자 주기, 홀 크기, 홀 구성 물질의 굴절률 등이 필터의 전달특성에 미치는 영향을 분석하여 소자를 설계하였다. 특히, 격자 홀을 구성하는 물질의 굴절률을 조절함으로써 필터의 특성을 최적화하고자 시도하였다. 본 논문에서는 전자빔 직접 기록 방식을 도입하여 두 개의 소자를 구현하였는데, 이들의 설계 파라미터를 살펴보면 격자 높이는 50 nm로 동일하며, 주기는 각각 340 nm와 260 nm였다. 측정된 결과를 살펴보면, 주기가 $\Lambda=340nm$인 소자의 경우에 중심파장은 680 nm이고 최대 투과율은 57%였으며, 주기가 $\Lambda=260nm$인 소자의 경우에는 중심파장이 550 nm이고 최대 투과율을 50%였다. 특히, 계산 결과를 통하여 격자 홀을 기판과 동일한 굴절률과 동일한 물질로 채움으로써 투과효율이 15% 이상 증가함을 확인하였다.
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DBpia
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