KR101854186B1 - 광결정 구조체, 이의 제조방법, 광결정 구조체를 채용한 반사형 컬러필터 및 디스플레이 장치. - Google Patents

광결정 구조체, 이의 제조방법, 광결정 구조체를 채용한 반사형 컬러필터 및 디스플레이 장치. Download PDF

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Abstract

광결정 구조체가 개시된다. 개시된 광결정 구조체는 광결정 구조체는 기판; 상기 기판 상에 마련된 것으로, 랜덤한 크기를 가지며 서로 거리를 두어 이격 배치된 다수의 돔형(dome type) 나노 구조물: 상기 다수의 돔형 나노 구조물 위에 위에 형성된 것으로, 비평탄한 표면을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층;을 포함한다.
상기 광결정 구조체는 시야각이 넓은 컬러 필터링 성능을 가지며, 반사형 컬러필터, 디스플레이 장치에 응용될 수 있다.

Description

광결정 구조체, 이의 제조방법, 광결정 구조체를 채용한 반사형 컬러필터 및 디스플레이 장치. {Photonic crystal structure, method of manufacturing the same, reflective color filter and display apparatus employing the photonic crystal structure}
본 개시는 광결정 구조체, 이의 제조방법, 광결정 구조체를 채용한 반사형 컬러필터 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
광결정(photonic crystal)은 빛을 제어할 수 있는 결정구조의 물질을 말하는 것으로, 빛의 파장 크기 수준의 주기로 굴절률이 반복되는 결정구조를 만들면 특정파장의 빛만 보강간섭이 일어나고 나머지 파장의 빛은 상쇄간섭을 일으켜 특정한 컬러를 구현할 수 있다. 이와 같이, 빛의 반사 및 간섭을 이용하여 색을 구현하는 일명 '구조색(structural color)' 기술은 안료에 의한 빛의 흡수를 이용하여 색을 구현하는 기술에 비해 고효율의 색 구현이 가능하고 색도(chromaticity) 제어가 용이하다는 점에서 장점이 있다.
일반적으로 가장 용이하게 만들 수 있는 광결정은 1차원 광결정으로, 각각 저굴절률과 고굴절률을 가지는 투명절연막들을 교차 적층하여, 반사되는 빛의 컬러를 제어할 수 있다. 그러나, 1차원 광결정의 경우, 입사각이 수직인 빛에 대해서만, 설계된 컬러를 나타내며 입사각이 작아질수록 브래그 법칙에 의하여 짧은 파장대역으로 컬러가 쉬프트하게 되는 현상을 나타낸다. 시야각 측면에서 보면 5도 이하의 시야각을 가지고 있어, 높은 색재현성과 반사특성에도 불구하고 디스플레이와 같은 디바이스에 적용에 어려움이 있다.
본 개시는 넓은 시야각의 컬러 필터링 성능을 가지는 광결정 구조체 및 이의 제조방법을 제시하며, 또한, 이러한 광결정 구조체를 이용한 반사형 컬러필터 및 디스플레이 장치를 제시하고자 한다.
일 유형에 따르는 광결정 구조체는 기판; 상기 기판 상에 마련된 것으로, 랜덤한 크기를 가지며 서로 거리를 두어 이격 배치된 다수의 돔형(dome type) 나노 구조물: 상기 다수의 돔형 나노 구조물 위에 위에 형성된 것으로, 비평탄한 표면을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층;을 포함한다.
상기 다수의 돔형 나노 구조물은 상기 기판 상에 단층막을 이루는 형태로 배치될 수 있다.
상기 광결정층은 제1굴절률을 가지는 제1물질층과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층이 교번 적층되어 이루어질 수 있다.
상기 제1물질층 및 제2물질층은 투광성의 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1물질층 및 제2물질층은 SiO2, TiO2, Si3N4, CaF2, LiF, MgF2 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1물질층 및 제2물질층 중 어느 하나는 금속물질로, 다른 하나는 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 다수의 돔형 나노 구조물은 열에 의해 리플로우(reflow) 되는 물질로 이루어질 수 있다.
상기 다수의 돔형 나노 구조물은 감광성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 일 유형에 따르는 광결정 구조체 제조방법은 기판 상에, 나노구조용 박막을 형성하는 단계; 상기 나노구조용 박막을 패터닝하여 다수의, 랜덤한 크기를 가지는 제1형상의 제1형 나노 구조물을 형성하는 단계; 열처리(thermal reflow) 공정을 이용하여, 상기 제1형상을 돔 형상으로 변형하여, 돔형 나노 구조물을 형성하는 단계; 상기 다수의 나노 구조물 위에, 비평탄한 표면을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 나노구조용 박막을 열에 의해 리플로우(reflow) 되는 물질로 형성할 수 있으며, 또한, 상기 나노구조용 박막을 감광성 물질로 형성할 수 있다.
상기 제1형상은 원기둥, 원뿔대 또는 다각기둥 형상일 수 있다.
상기 광결정층을 형성하는 단계는 제1굴절률을 가지는 제1물질층과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층을 교번 적층하는 단계;를 포함한다.
상기 제1물질층과 제2물질층을 스퍼터를 이용한 증착 공정으로 형성할 수 있다.
또한, 일 유형의 반사형 컬러 필터는 상술한 광결정 구조체로서 상기 광결정층이 제1파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제1컬러유닛; 상술한 광결정 구조체로서 상기 광결정층이 제2파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제2컬러유닛; 상술한 광결정 구조체로서, 상기 광결정층이 제3파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제3컬러유닛;을 포함하며, 상기 다수의 제1컬러유닛, 제2컬러유닛, 제3컬러유닛이 2차원 어레이로 교번 배열되어 있다.
또한, 일 유형에 따르는 디스플레이 장치는 상기 반사형 컬러 필터; 상기 다수의 제1컬러유닛, 제2컬러유닛, 제3컬러유닛에 각각 대응하는 영역을 가지며, 각 영역에 입사된 광을 화상 정보에 따라 변조하는 디스플레이 패널;을 포함한다.
상기 디스플레이 패널은 액정 표시 소자(liquid crystal display device), 전기 영동 표시 소자 (electrophoresis display device), 전기 습윤 표시 소자(electrowetting display device) 또는 전기 변색 표시 소자(electrochromic display device)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 디스플레이 장치는 상기 반사형 컬러필터를 투과한 광을 흡수하는 흡수부를 더 포함할 수 있다.
상술한 광결정 구조체는 시야각이 넓은 컬러 필터링 성능을 가지며, 따라서, 이를 채용한 반사형 컬러필터, 디스플레이 장치는 광 효율이 높고 색도 재현이 용이하면서도 시야각이 넓은 영상을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 광결정 구조체의 제조방법에 따르면, 랜덤한 크기와 간격을 가지는 다수의 돔형 나노 구조물을 용이하게 제조할 수 있고, 이러한 나노 구조물 위로 형성되는 다층 구조의 광결정층은 표면의 비평탄도가 잘 유지된다.
도 1은 실시예에 따른 광결정 구조체의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 2는 일반적인 1차원 광결정 구조를 보이며, 입사각에 따른 컬러 쉬프트가 일어남을 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 다수의 돔형 나노 구조물들 간의 간격 형성 유/무에 따른 광결정층의 표면 경사각 정도를 비교하는 전산모사 도면이다.
도 4는 다수의 돔형 나노 구조물들간의 간격 및 광결정층을 구성하는 층수에 따라 광결정층 표면의 경사각을 보이는 전산모사 그래프이다.
도 5a 내지 도 5e는 실시예에 따른 광결정 구조체 제조방법을 설명하는 도면들이다.
도 6은 광결정층을 형성할 때, 스퍼터(sputter) 또는 진공증착기(evaporator) 사용 및 광결정층을 구성하는 층수에 따라 광결정층 표면의 경사각을 보이는 전산모사 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 반사형 컬러필터의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도 8은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200...광결정 구조체 110, 210, 310...기판
120, 240...돔형 나노 구조물 140, 270, 340, 350, 360...광결정층
141, 271, 341, 351,361...제1물질층
142, 272, 342, 352, 362...제2물질층
220...나노구조용 박막 230...제1형 나노구조물
300...반사형 컬러필터 381..제1컬러유닛
382...제2컬러유닛 383..제1컬러유닛
400...디스플레이 장치 410..흡수부 450...디스플레이 패널
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광결정 구조체의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도면을 참조하면, 광결정 구조체(100)는 랜덤한 크기를 가지는 다수의 돔형 나나 구조물(120)을 포함하며, 다수의 돔형 나노 구조물(120)들이 서로 거리를 두어 이격 배치되어 있다. 돔형 나노 구조물(120)들 위에는 비평탄한 표면(140a)을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층(140)이 형성되어 있다.
다수의 돔형 나노구조물(120)들은 이 위로 형성되는 광결정층(140)의 표면이 평탄하지 않고 소정 경사각을 가질 수 있도록 제시되는 것이다. 즉, 이러한 나노 구조물(120)들에 의해 랜덤한 높이 분포를 가지는 광결정층(140)을 형성될 수 있고, 이에 의해, 보는 각도에 따라 색이 다르게 보이는 색변화를 줄일 수 있다.
보다 상세한 구조를 살펴보기로 한다.
기판(110)의 재질로는 실리콘, 실리콘 산화물, 사파이어, 실리콘 카바이드. 글래스 등이 사용될 수 있다.
기판(110) 상에는 다수의 돔형 나노 구조물(120)들이 이격 배치되어 있으며, 다수의 돔형 나노 구조물(120)들은 랜덤한 크기 분포를 갖는다. 다수의 돔형 나노 구조물(120)간 거리는 광결정층(140)에 구비되어야 할 적층수 및 광결정층(140)의 표면(140a)에서 구현하고자 하는 경사각 정도를 고려하여 적절히 정할 수 있으며, 일정하거나 랜덤한 간격을 가질 수 있다.
돔형 나노 구조물(120)은 열에 의해 리플로우(reflow)되는 물질로 이루어질 수 있다. 후술하겠지만, 도시된 바와 같이, 각이 없고 곡면을 가지는 돔 형상은 열처리 공정에 의해 형성되기 때문이다. 돔형 나노 구조물(120)은 또한, 감광성 물질로 이루어질 수 있다.
다수의 돔형 나노 구조물(120)는 단층막(monolayer) 형태로 배열될 수 있으며, 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 돔형 나노 구조물(120)의 직경은 대략 수십 nm 내지 수백 nm 정도일 수 있다.
광결정층(140)은 소정 파장의 광을 반사하도록 설계된 1차원 광결정으로, 제1굴절률을 가지는 제1물질층(141)과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층(142)이 교번 적층되어 있다. 반사 파장 대역은 제1물질층(141), 제2물질층(142) 각각의 굴절률, 각 층의 두께에 따라 정해진다. 적층수는 반사 효율을 고려하여 정해지며, 일반적으로 층수가 많을수록 반사 효율이 좋아진다.
제1물질층(141) 및 제2물질층(142)은 투광성의 절연물질로 이루어질 수 있다. 제1물질층(141) 및 제2물질층(142)은 SiO2, TiO2, Si3N4, CaF2, LiF, MgF2 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 제1물질층(141) 및 제2물질층(142) 중 어느 하나는 절연물질로, 어느 하나는 금속물질로 이루어질 수 있다. 금속물질로 이루어지게 되는 제1물질층(141) 또는 제2물질층(142)층은 빛의 흡수가 최소화되도록 가능한 얇게 형성할 수 있으며, 예를 들어, 약 50nm이하의 두께로 형성할 수 있다.
광결정층(140)의 표면(140a)은 평탄하지 않고 랜덤한 높이 분포를 가진다. 이것은 랜덤한 크기를 가지는 다수의 돔형 나노 구조물(120)들 위로 광결정층(140)을 형성함에 따른 것이다. 또한, 반사 효율을 고려하여 정해지는 적층수가 많아질수록, 광결정층(140) 표면(140a)의 비평탄 정도, 예를 들어, 수평면에 대한 경사각은 작아지는데, 실시예에서는 다수의 돔형 나노 구조물 (120)간에 간격을 형성함으로써, 적층수가 많아짐에 따라 경사각이 작아지는 경향을 완화하고 있다.
상술한 구조의 광결정 구조체(100)는 광결정층(140)의 제1물질층(141), 제2물질층(142)의 재질, 두께, 적층수에 의해 정해지는 파장 대역의 광(Lc)을 반사시킴에 있어, 보는 각도에 따른 색변화가 매우 적어, 넓은 시야각이 구현된다.
도 2를 함께 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 일반적인 1차원 광결정 구조(100')를 보이며, 입사광의 입사각에 따라 반사광의 컬러 쉬프트가 일어남을 설명하는 도면이다.
기판(110') 상에 평탄한 구조로 제1굴절률층(141')과 제2굴절률층(142')이 교번 적층된 광결정층(140')이 형성된 경우, 이러한 광결정층(140')은 수직 입사된 광에 대해서만 설계된 파장 대역의 광이 반사된다. 예를 들어, 광결정층(140')이 녹색 파장 대역의 광(LG)을 반사하도록 제1굴절률층(141'), 제2굴절률층(142')의 재질, 두께를 설계한 경우, 백색광(LW)이 수직 입사된 경우, 녹색 파장 대역의 광(LG)이 반사되지만, 백색광(Lw)이 소정 각도(θ)로 입사되는 경우, 각도(θ)에 따라 청색 파장 대역으로 쉬프트되어 녹색과 청색의 혼합색을 나타내는 광(LGB), 청색 파장 대역의 광(LB)이 반사되게 된다.
한편, 도 1과 같은 광결정 구조체(100)의 경우, 광결정 구조체(140)에 입사된 백색광(Lw) 중, 광결정층(140)의 설계 파장 대역의 광(Lc)이 반사되며, 이 때, 랜덤한 높이 분포를 갖는 광결정층(140) 표면(140a)의 경사각에 의해 회절 간섭 효과가 유발된다. 즉, 다양한 높이에서 다양한 각도로 빛이 반사, 회절 및 산란될 수 있어 보는 각도에 따른 색의 변화가 줄어들고, 보다 넓은 시야각 범위에서 설계 파장 대역의 광(Lc)이 인지된다.
도 3a 및 도 3b는 다수의 돔형 나노 구조물들 간의 간격 형성 유/무에 따른 광결정층의 표면 경사각 정도를 비교하는 전산모사 도면이다.
도면들을 참조하면, 돔형 나노 구조물들간 간격이 형성되지 않은 도 3a에 비해, 돔형 나노 구조물들간 소정 간격이 확보된 도 3b의 경우, 광결정층 표면의 경사각이 보다 크게 나타남을 볼 수 있다. 전산모사는 편의상, 일정한 크기를 가지며, 반구형상의 돔형 나노 구조물에 대해 행해졌지만, 랜덤한 크기의 다른 곡면 형상을 가지는 돔형 나노 구조물에 대해서도 유사한 결과를 예측할 수 있다.
도 4는 다수의 돔형 나노 구조물들간의 간격 및 광결정층을 구성하는 층수에 따라 광결정층 표면의 경사각을 보이는 전산모사 그래프이다.
광결정층을 구성하는 제1물질층, 제2물질층의 적층수는 반사 효율이 높아지도록 많아질 수 있으며, 이 때, 적층수가 많을수록 광결정층 표면은 평탄해진다. 즉, 반사 효율을 고려하여 광결정층을 구성하는 층수를 증가시킬 경우, 시야각은 상대적으로 작아지게 된다. 다만, 돔형 나노 구조물들간 적정의 간격을 확보하는 경우, 광결정층의 적층수가 증가됨에 따른 광결정층 표면의 경사각 감소를 완화시킬 수 있으며, 적정의 시야각을 확보할 수 있다.
도 5a 내지 도 5e는 실시예에 따른 광결정 구조체 제조방법을 설명하는 도면들이고, 도 6은 광결정층을 형성할 때, 스퍼터(sputter) 또는 진공증착기(evaporator) 사용 및 광결정층을 구성하는 층수에 따라 광결정층 표면의 경사각을 보이는 전산모사 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 먼저, 기판(210) 상에 나노구조용 박막(220)을 형성한다. 나노구조용 박막(220)은 열에 의해 리플로우(reflow)되는 물질로 이루어질 수 있다. 후술할 열처리 공정에서 리플로우에 의한 변형이 이루어져야 하기 때문이다. 또한, 나노구조용 박막(220)은 감광성 물질, 예를 들어, 포토 리지스트로 이루어질 수 있다.
다음, 도 5b와 같이 다수의 랜덤한 크기의 개구가 형성된 마스크(M)를 이용하여 노광, 현상 공정을 진행하여 나노구조용 박막(220)을 패터닝한다. 이에 따라, 도 5c와 같이 하여 다수의, 랜덤한 크기를 가지는 제1형상을 가지는 제1형 나노 구조물(230)이 형성된다. 제1형상은 원기둥, 원뿔대 또는 다각기둥 형상일 수 있다.
설명된 공정은 나노구조용 박막(220)이 감광성 물질로 이루어진 경우를 예시한 것이고, 다른 물질로 형성된 경우, 나노구조용 박막(220) 위에 포토리지스트층을 형성하고, 포토리지스트층을 노광 현상한 후, 식각등의 공정을 사용하여 제1형 나노 구조물(230)을 형성하는 것도 가능하다.
다음, 열처리 공정을 이용하여 도 5d와 같이 돔 형상을 가지는 돔형 나노구조물(240)을 형성한다. 열에 의한 리플로우에 따라 제1형 나노 구조물(230)의 모서리 부분이 곡면 형태로 완만해지는 것이다.
이 때, 열처리 전후의 나노구조물 체적, 즉, 제1형 나노 구조물(230)과 돔형 나노 구조물(240)의 체적은 같으며, 이를 이용하여, 형성하고자 하는 돔형 나노구조물(240)간 간격, 크기를 고려하여, 제1형 나노구조물(230)간 간격, 크기를 설계할 수 있다. 즉, 도 5a의 단계에서 나노구조용 박막(220)의 두께, 도 5b의 단계에서 마스크(M) 설계안을 정할 수 있다.
다음, 도 5e와 같이, 다수의 돔형 나노 구조물(240) 위로 비평탄한 표면을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층(270)을 형성한다. 즉, 제1굴절률을 가지는 제1물질층(271)과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층(272)을 교번 적층하여 광결정층(270)을 형성한다. 제1물질층(2741), 제2물질층(272)의 재질, 두께 및 층수는 원하는 반사 파장 대역 및 반사 효율을 고려하여 정할 수 있다. 예를 들어, 제1물질층(271) 및 제2물질층(272)은 SiO2, TiO2, Si3N4, CaF2, LiF, MgF2 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제1물질층(271) 및 제2물질층(272) 중 어느 하나는 절연물질로, 어느 하나는 금속물질로 형성할 수 있다.
제1물질층(272)과 제2물질층(272)은 스퍼터(sputter) 또는 진공증착기(evaporator)를 사용하여 형성할 수 있다. 도 6을 참조하면, 스퍼터(sputter)를 사용한 경우, 광결정층(270) 표면 경사각이 층수에 따른 감소하는 정도가 줄어들기 때문에, 스퍼터를 이용하여 광결정층(270)을 형성하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 광결정층(270) 표면의 경사각을 가능한 크게 유지할 수 있도록, 스퍼터 증착 조건은 평균 자유 행정(mean free path)을 최대로 하고, 기판(210)의 타겟과의 거리를 최소로 할 수 있다. 평균 자유 행정은 기판(210)을 향하는 타겟 입자들간에 충돌이 일어나기 전 비행거리의 평균을 의미하며, 일반적으로 스퍼터 내 기압이 낮아질수록 평균 자유 행정은 커진다. 여기서, 최대, 최소의 의미는 스퍼터 장비가 제공하는 범위에서의 최대, 최소를 의미한다.
도 7은 실시예에 따른 반사형 컬러필터(300)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
반사형 컬러필터(300)는 제1파장의 광을 선택적으로 반사시키는 제1컬러유닛(381), 제2파장의 광을 선택적으로 반사시키는 제2컬러유닛(382), 제3파장의 광을 선택적으로 반사시키는 제3컬러유닛(383)을 포함한다. 도면에는 편의상, 하나의 제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)이 도시되어 있지만 반사형 컬러필터(300)는 다수의 제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)을 포함하며, 이들은 2차원 어레이로 교번 배열되어 있다.
제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)으로는 전술한 구조의 광결정 구조체(100, 101, 200)가 채용될 수 있다. 즉, 제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)은 다수의 이격 배치된 돔형 나노 구조물 (320)를 포함하며, 다수의 돔형 나노 구조물 (320)들 위에 비평탄한 표면을 가지도록 설계된 각각의 광결정층(340)350)(360)은 각각 제1파장, 제2파장, 제3파장의 광을 반사시키도록 설계된다. 예를 들어, 광결정층(340)은 제1파장의 광을 반사하도록 두께 d1, d2로 설계된 제1물질층(341), 제2물질층(342)을 포함하며, 광결정층(350)은 제2파장의 광을 반사하도록 두께 d3, d4로 설계된 제1물질층(351), 제2물질층(352)을 포함하며, 광결정층(360)은 제3파장의 광을 반사하도록 두께 d5, d6로 설계된 제1물질층(361), 제2물질층(362)을 포함한다. 제1파장의 광, 제2파장의 광, 제3파장의 광은 예를 들어, 각각 적색광, 녹색광, 청색광일 수 있다.
도 8은 실시예에 따른 디스플레이 장치(400)의 개략적인 구조를 보이는 단면도이다.
도면을 참조하면, 디스플레이 장치(400)는 예를 들어, 도 7과 같은 구조의 제1컬러유닛(481), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)이 구비된 반사형 컬러 필터(300)와, 제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)에 각각 대응하는 영역을 가지며 각 영역에 입사된 광을 화상 정보에 따라 변조하는 디스플레이 패널(450)을 포함한다.
디스플레이 패널(450)은 입사광을 온/오프 제어 또는 투과율을 조절하는 광 셔터의 기능을 할 수 있는 다양한 구조가 채용될 수 있으며, 예를 들어, 액정 표시 소자(liquid crystal display device), 전기 영동 표시 소자 (electrophoresis display device), 전기 습윤 표시 소자(electrowetting display device) 또는 전기 변색 표시 소자(electrochromic display device)를 포함하여 이루어질 수 있다.
디스플레이 장치(400)는 반사형 컬러필터(300)에서 반사되지 않은 파장 대역의 광, 즉, 반사형 컬러필터(300)를 통과한 광을 흡수하는 흡수부(410)를 더 포함할 수 있다.
반사형 컬러필터(300)에 입사되는 백색광(Lw)은 제1컬러유닛(381), 제2컬러유닛(382), 제3컬러유닛(383)에서, 적색광(LR), 녹색광(LG), 청색광(LB)으로 반사된다. 반사된 적색광(LR), 녹색광(LG), 청색광(LB)은 디스플레이 패널(450)의 각 영역에서 화상 정보에 따라 변조되어 영상을 형성하게 된다.
이러한 본원 발명은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 마련된 것으로, 랜덤한 크기를 가지며 랜덤한 간격으로 이격 배치된 다수의 돔형(dome type) 나노 구조물:
    상기 다수의 나노 구조물 위에 형성된 것으로, 비평탄한 표면을 가지며, 소정 파장의 광을 반사시키도록 설계된 광결정층;을 포함하는 광결정 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 돔형 나노 구조물은 상기 기판 상에 단층막을 이루는 형태로 배치된 광결정 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광결정층은 제1굴절률을 가지는 제1물질층과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층이 교번 적층되어 이루어진 광결정 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층은 투광성의 절연물질로 이루어지는 광결정 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층은 SiO2, TiO2, Si3N4, CaF2, LiF, MgF2 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 광결정 구조체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층 중 어느 하나는 금속물질로, 다른 하나는 절연물질로 이루어지는 광결정 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 돔형 나노 구조물은 열에 의해 리플로우(reflow) 되는 물질로 이루어지는 광결정 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다수의 돔형 나노 구조물은 감광성 물질로 이루어지는 광결정 구조체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항의 광결정 구조체로서 상기 광결정층이 제1파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제1컬러유닛;
    제1항의 광결정 구조체로서 상기 광결정층이 제2파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제2컬러유닛;
    제1항의 광결정 구조체로서, 상기 광결정층이 제3파장의 광을 반사시키도록 설계된 다수의 제3컬러유닛;을 포함하며,
    상기 다수의 제1컬러유닛, 제2컬러유닛, 제3컬러유닛이 2차원 어레이로 교번 배열된 반사형 컬러 필터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 다수의 돔형 나노 구조물은 상기 기판 상에 단층막을 이루는 형태로 배치된 반사형 컬러 필터.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 광결정층은 제1굴절률을 가지는 제1물질층과, 상기 제1굴절률과 다른 제2굴절률을 가지는 제2물질층이 교번 적층되어 이루어진 반사형 컬러 필터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층은 투광성의 절연물질로 이루어지는 반사형 컬러 필터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층은 SiO2, Si3N4,TiO2, CaF2, LiF, MgF2 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 반사형 컬러 필터.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1물질층 및 제2물질층 중 어느 하나는 금속물질로, 다른 하나는 절연물질로 이루어지는 반사형 컬러 필터.
  21. 제15항의 반사형 컬러 필터;
    상기 다수의 제1컬러유닛, 제2컬러유닛, 제3컬러유닛에 각각 대응하는 영역을 가지며, 각 영역에 입사된 광을 화상 정보에 따라 변조하는 디스플레이 패널;을 포함하는 디스플레이 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은
    액정 표시 소자(liquid crystal display device), 전기 영동 표시 소자 (electrophoresis display device), 전기 습윤 표시 소자(electrowetting display device) 또는 전기 변색 표시 소자(electrochromic display device)를 포함하여 이루어진 디스플레이 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 반사형 컬러필터를 투과한 광을 흡수하는 흡수부가 더 마련된 디스플레이 장치.
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