KR101854328B1 - Linear variable color filter based on a tapered etalon and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 유리 기판; 상기 유리기판 위에 일정한 두께로 형성된 제1 은박층; 상기 제1 은박층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 유전체 캐비티층; 상기 유전체 캐비티층 위에 일정한 두께로 형성된 제2 은박층; 및 상기 제2 은박층 위에 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 반사방지 코팅층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a glass substrate comprising: a glass substrate; A first silver foil layer formed on the glass substrate to a predetermined thickness; A dielectric cavity layer formed to have an inclined thickness gradually increasing in one direction on the first silver foil layer; A second silver foil layer formed on the dielectric cavity layer to a predetermined thickness; And an antireflective coating layer formed to have an inclined thickness gradually increasing over the second silver layer; A linear variable color filter based on an etalon having a tapered thickness is provided.
Description
본 발명은 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터 및 그 제조방법에 관한 기술이다.The present invention relates to a linear variable color filter based on etalon having a tapered thickness and a method for manufacturing the same.
높은 분해능, CMOS 호환 제조 공정, 조밀성 및 스펙트럼 조절 가능성을 고려할 때, 선형 가변 컬러 필터(linear variable filter)는 마이크로 분광기, 센서, 초분광 이미징 시스템(hyperspectral imaging system), 스펙트럼 스캐닝 시스템의 구현에 필수 적인 요소로 인식된다. Given the high resolution, CMOS-compatible manufacturing process, density and spectrum control possibilities, linear variable filters are essential for the implementation of microspectroscopes, sensors, hyperspectral imaging systems, and spectral scanning systems. Element.
최근에, 가시광 대역에서 분광기 및 초분광 이미징 시스템을 구현하기 위한 유사한 브래그 반사기(Bragg reflector) 기반 에탈론을 적용한 선형 가변 컬러 필터가 시연되었다. 그러나 자유 스펙트럼 범위(free spectral range)의 제한으로 인하여, 스펙트럼 응답은 입사각에 매우 민감하게 작용하며, 선형 필터링 범위(linear filtering range) 또한 상대적으로 좁은 한계가 있다.Recently, a linear variable color filter with a similar Bragg reflector based etalon for implementing spectroscopic and ultrasound imaging systems in the visible light band has been demonstrated. However, due to the limitation of the free spectral range, the spectral response is very sensitive to the incident angle, and the linear filtering range also has a relatively narrow limit.
분광 응용기기에 보다 효과적으로 적용되기 위해서는 각도에 대한 민감성을 줄이고, 선형 필터링 범위가 향상된 구조가 요구된다.In order to be more effectively applied to spectroscopic applications, it is required to reduce the sensitivity to angles and improve the linear filtering range.
이에 대한 배경기술은 본 발명자들에 의하여 출원된 대한민국 등록특허공보 KR 10-1674562 호를 들 수 있다.The background art is disclosed in Korean Patent Publication No. KR 10-1674562 filed by the present inventors.
본 발명은 넓은 선형 필터링 범위와 함께 각도에 대한 민감성이 향상된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a linear variable color filter based on etalon with a tapered thickness with improved sensitivity to angles with a wide linear filtering range and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유리 기판; 상기 유리기판 위에 일정한 두께로 형성된 제1 은박층; 상기 제1 은박층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 유전체 캐비티층; 상기 유전체 캐비티층 위에 일정한 두께로 형성된 제2 은박층; 및 상기 제2 은박층 위에 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 반사방지 코팅층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a glass substrate comprising: a glass substrate; A first silver foil layer formed on the glass substrate to a predetermined thickness; A dielectric cavity layer formed to have an inclined thickness gradually increasing in one direction on the first silver foil layer; A second silver foil layer formed on the dielectric cavity layer to a predetermined thickness; And an antireflective coating layer formed to have an inclined thickness gradually increasing over the second silver layer; A linear variable color filter based on an etalon having a tapered thickness is provided.
또한, 상기 유전체 캐비티층은 TiO2 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.Also, the dielectric cavity layer is formed of a TiO 2 material.
또한, 상기 반사방지 코팅층은 SiO2로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the antireflection coating layer is formed of SiO 2 .
또한, 상기 유전체 캐비티층의 두께(d)에 따른 공진 주파수 파장은 다음 식의 관계를 갖는 것을 특징으로 한다. Further, the resonance frequency wavelength according to the thickness (d) of the dielectric cavity layer has the following relationship.
d=qλ/2n2 d = q? / 2n 2
(여기서 d는 캐비티 두께, q는 공진의 차수, λ는 진공에서의 공진 주파수 파장, n2는 유전체 캐비티층의 굴절률임)(Where d is cavity thickness, q is the order of the resonator, λ is the wavelength of the resonance frequency in a vacuum, n 2 being the refractive index of the dielectric cavity layer)
또한, 상기 유전체 캐비티층의 두께는 130(±5%)nm에서 210(±5%)nm까지 선형으로 변화되는 것을 특징으로 한다.Further, the thickness of the dielectric cavity layer is changed linearly from 130 (± 5%) nm to 210 (± 5%) nm.
또한, 상기 반사방지 코팅층의 두께는 71(±5%)nm에서 98(±5%)nm까지 선형으로 변화되는 것을 특징으로한다.The thickness of the antireflection coating layer is linearly changed from 71 (± 5%) nm to 98 (± 5%) nm.
또한, 상기 선형 가변 컬러 필터의 공진 주파수 파장은 409(±5%)nm에서 571(±5%)nm로 변하는 범위를 가지는 것을 특징으로 한다.In addition, the resonance frequency of the linear variable color filter is characterized by having a range varying from 409 (± 5%) nm to 571 (± 5%) nm.
또한, 상기 선형 가변 컬러 필터의 선형 필터링 범위는 162(±5%)nm인 것을 특징으로 한다.Further, the linear filtering range of the linear variable color filter is 162 (+/- 5%) nm.
또한, 상기 선형 가변 컬러 필터는 60(±5%)%의 최고 투과율과 평균 35(±5%)nm의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 한다.The linear variable color filter has a maximum transmittance of 60 (± 5%)% and an average bandwidth of 35 (± 5%) nm.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 유리 기판 위에 전자빔 증착기를 이용하여 제1 두께의 제1 Ag층이 증착되는 단계; 제1 경사각을 갖는 제1 쐐기형 지그를 상기 제1 Ag층이 증착된 유리 기판의 하부에 고인 다음, 상기 제1 Ag층 위에 상기 전자빔 증착기를 이용하여 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가진 유전체 캐비티층을 형성하는 단계; 상기 제1 쐐기형 지그를 제거하고, 상기 유전체 캐비티층 위에 상기 전자빔 증착기를 이용하여 제2 두께의 제2 Ag층이 증착되는 단계; 제2 경사 각도를 가진 제2 쐐기형 지그를 상기 유리기판의 하부에 고인 다음, 상기 제2 Ag층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가진 반사방지 코팅층; 을 형성하는 단계; 상기 제2 쐐기형 지그를 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing a first Ag layer of a first thickness on a glass substrate using an electron beam evaporator; The first wedge-shaped jig having the first inclination angle is held at the lower portion of the glass substrate on which the first Ag layer is deposited, and then the first wedge-shaped jig having the inclined thickness gradually increasing in one direction using the electron beam evaporator Forming a dielectric cavity layer; Removing the first wedge-shaped jig and depositing a second Ag layer of a second thickness on the dielectric cavity layer using the electron beam evaporator; An antireflective coating layer having a tapered thickness thickened in one direction on the second Ag layer after the second wedge-shaped jig having the second tilt angle is stuck to the lower portion of the glass substrate; ; Removing the second wedge-shaped jig; A method of manufacturing a linear variable color filter based on etalons having a tapered thickness is provided.
또한, 상기 유전체 캐비티층은 TiO2 재질로 형성되고, 상기 반사방지 코팅층은 SiO2로 형성된 것을 특징으로 한다.The dielectric cavity layer may be formed of TiO 2 and the antireflection coating may be formed of SiO 2 .
또한, 상기 제1 두께 및 제2 두께는 30(±5%)nm인 것을 특징으로 한다.In addition, the first thickness and the second thickness are each 30 (± 5%) nm.
또한, 상기 제1경사각은 60(±5%)°이고, 상기 제2 경사각은 30(±5%)°인 것을 특징으로 한다.Further, the first inclination angle is 60 (± 5%) ° and the second inclination angle is 30 (± 5%) °.
또한, 상기 유전체 캐비티는 0.53(±5%)nm/mm의 변화율로 두꺼워지는 것을 특징으로 한다.Further, the dielectric cavity is characterized in that it is thickened at a rate of change of 0.53 (+/- 5%) nm / mm.
또한, 상기 선형 가변 컬러 필터의 평면 넓이는 150(±5%)mm×25(±5%)mm인 것을 특징으로 한다.The linear variable color filter has a plane width of 150 (± 5%) mm × 25 (± 5%) mm.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, Ag-TiO2-Ag 구성을 이용하여 넓은 선형 필터링 범위와 함께 각도에 대한 민감성이 향상된 선형 가변 컬러 필터가 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a linear variable color filter with improved sensitivity to angles with a wide linear filtering range using Ag-TiO 2 -Ag configuration can be provided.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 가변 컬러 필터의 TiO2 캐비티(cavity)는 선형 가변 컬러 필터의 일측으로 점점 경사지게 형성되어 위치에 따라 공진 파장을 연속적으로 튜닝할 수 있는 효과를 가진다.The TiO 2 cavity of the linear variable color filter according to an exemplary embodiment of the present invention is inclined gradually toward one side of the linear variable color filter to continuously tune the resonance wavelength depending on the position.
또한, 금속-유전체-금속 구조 위에 경사진 SiO2반사 방지 코팅층이 오버레이 되어, 투과율을 국부적으로 최대화할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the inclined SiO 2 antireflective coating layer over the metal-dielectric-metal structure is overlaid, which has the effect of locally maximizing the transmittance.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 필터의 중심 파장은 410nm로부터 566nm까지 가변적으로 형성되어 156(±5%)nm의 선형 필터링 범위를 가지며, 전반적인 스펙트럼은 38 ~ 42%의 피크 투과율과 68(±5%)nm의 스펙트럼 대역폭을 가진다.The center wavelength of the tunable-based linear tunable filter according to the preferred embodiment of the present invention is variably formed from 410 nm to 566 nm and has a linear filtering range of 156 (± 5%) nm, and the overall spectrum is 38 A peak transmittance of ~ 42% and a spectral bandwidth of 68 (± 5%) nm.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터는 45°의 입사각에 대해서 상대적인 파장 변이는 4.2(±5%)% 미만의 민감도를 갖는다.Also, according to a preferred embodiment of the present invention, a linear variable color filter based on etalon with a tilted thickness has a sensitivity of less than 4.2 (± 5%)% of wavelength variation relative to an incident angle of 45 °.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 공진 파장은 위치에 따라 99% 이상의 선형성을 제공할 수 있다.In addition, the resonant wavelength of the linear variable color filter based on etalons having a tilted thickness according to a preferred embodiment of the present invention can provide a linearity of 99% or more depending on the position.
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터는 휴대용 마이크로 분광계 및 스펙트럼 스캐닝 장치를 제작하는데 적극 활용될 수 있다.A linear variable color filter based on etalon with a tapered thickness according to an embodiment of the present invention can be actively used to fabricate a portable micro-spectrometer and a spectral scanning device.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)에서 각 수평 위치에 따른 특성을 분석하기 위한 관찰 지점을 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 각 관찰 지점에 대해 계산된 스펙트럼 투과율을 그래프로 도시한 것이다.
도 4는 도 2의 각 관찰 지점에 대해 TiO2 와 SiO2 층의 각각의 두께와 그에 해당하는 공진 파장을 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 SiO2층(15)의 유무에 따른 선형 가변 컬러 필터의 중심 위치 (Pos #4) 에서 투과 및 반사 특성을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)에서 입사각의 각도가 0º 에서 45°로 변할 때, 좌측(Pos#1), 중심(Pos #4) 및 우측(Pos #7)에 대해 계산된 투과 스펙트럼을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 구조에 대한 빛 전파 모델링 및 위상 변이를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터로부터 획득된 컬러 이미지를 도시한 것이다.
도 10은 도 2의 각 관찰 지점에 대해 측정된 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 공진 파장을 위치의 함수로 나타낸 것이다.
도 12는 입사각의 각도가 0°에서 45°로 변할 때, Pos #1, Pos #4, 및 Pos #7에 대해 측정된 투과 스펙트럼을 나타낸다.FIG. 1 is a view for explaining the structure of a linear variable color filter based on etalon having a tilted thickness according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows observation points for analyzing the characteristics according to each horizontal position in the linear
FIG. 3 graphically illustrates the calculated spectral transmittance for each observation point in FIG. 2; FIG.
FIG. 4 is a graph showing the respective thicknesses of the TiO 2 and SiO 2 layers and the corresponding resonance wavelengths for each observation point in FIG. 2.
Fig. 5 shows the transmission and reflection characteristics at the center position (Pos # 4) of the linear variable color filter depending on the presence or absence of the SiO 2 layer 15. Fig.
6 is a graph showing the relationship between the left (Pos # 1) and the center (Pos (1)) when the angle of the incident angle changes from 0 to 45 in the linear
Figure 7 illustrates light propagation modeling and phase shifts for the structure of a linear
8 shows a method of manufacturing a linear
Figure 9 shows a color image obtained from a linear variable color filter based on etalon with tilted thickness fabricated in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows the measured transmission spectra for each observation point in FIG. 2. FIG.
Figure 11 shows the resonant wavelength of a linear variable color filter based on etalon with a tapered thickness as a function of position in accordance with an embodiment of the present invention.
12 shows the transmission spectra measured for
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.
이하 본 발명의 구현에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a linear variable color filter based on an etalon having a tilted thickness according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining the structure of a linear variable color filter based on etalon having a tilted thickness according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 구조를 설명하기 위한 도면으로 개략적인 구조를 나타낸다.1 is a schematic view illustrating a structure of a linear variable color filter based on an etalon having a tilted thickness according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 일정한 두께로 형성된 유리 기판(11), 상기 유리 기판(11) 위에 일정한 두께로 형성된 제1 은박층(12), 상기 제1 은박층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 유전체 캐비티층(13), 상기 유전체 캐비티층 위에 일정 두께를 가지는 제2 은박층(14), 상기 제2 은박층 위에 점차 경사진 두께로 형성되는 반사 방지 코팅층인 SiO2층(15)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a linear
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론 구조(10)에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 투과성을 가지며, 유리 기판(11) 상에 형성된 Ag-TiO2-Ag의 경사진 두께를 가진 metal-dielectric-metal(MDM) 에탈론(10) 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.The linear
본 발명의 일 실시 예에 따른 유전체 캐비티층(13)은 가시광 대역에서 낮은 손실과 비교적 높은 굴절률을 나타내는 TiO2의 경사진 두께를 가진 층으로 구성되는 반면, 금속 거울은 대역 간 전이에 의해 유발되는 소멸이 거의 없는 제1, 2 Ag층(12,14)을 기반으로 형성된다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 에탈론(10) 구조는 그 위치에 대하여 선형으로 튜닝 가능한 필터링 특성을 발생시키는 것을 특징으로 한다.The
본 발명의 일 실시 예에 따른 컬러 출력(200)은 캐비티층(13)의 두께를 통해 국부적으로 조절될 수 있는 공진 파장과 주로 관련이 있다. The
본 발명의 일 실시 예에 따른 에탈론 구조(10)는 특히 반사 방지 코팅(anti-reflection coating) 기능을 하는 SiO2의 경사진 두께를 가진 SiO2층과 결합함으로써, 반사를 억제할뿐만 아니라 제2 Ag층이 산화되는 것을 방지한다. The
본 발명의 일 실시 에에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 필터(1)는 입사되는 백색 입사광(100)에 응답하여, 보강 간섭(constructive interference)이 순방향으로 발생하면 투과율(transmission)은 공진에 의해 최고에 도달한다. 공진 조건은 d=qλ/2n2 에 의해 결정되며, 여기서 d는 캐비티 두께, q는 공명의 차수, λ는 진공에서의 공명 주파수 파장, n2는 유전체 캐비티의 굴절률이다. In accordance with one embodiment of the present invention, a linear
반사 방지 코팅층인 SiO2층(15)의 경우, 투과율을 높이기 위해 두께는 t=λ/4n1으로 결정되고, 여기서 n1은 SiO2층(15)의 굴절률이다. In the case of the SiO 2 layer 15 as the antireflection coating layer, the thickness is determined to be t =? / 4n 1 , where n 1 is the refractive index of the SiO 2 layer 15 in order to increase the transmittance.
캐비티층(13)과 SiO2층(15) 모두에 대해서, 두께는 공진 파장과 선형 관계가 있는 것으로 분석된다. For both the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 필터(1)에 대한 투과율을 국부적으로 최대화하기 위해, SiO2층(15)은 캐비티층(13)의 위치-의존성 두께에 따라 적절히 경사지도록 설계된다. According to one embodiment of the present invention, in order to locally maximize the transmittance for the linear
본 발명의 일 실시 에에 따르면, 공진 파장 λ는 가시광 대역에서 연속적으로 그리고 선형으로 스캐닝된다고 분석되는데, 이 점에서 있어서, d는 130(±5%)nm에서 210(±5%)nm까지 대략 선형 방식으로 변화되도록 선택되고, t는 71(±5%)nm에서 98(±5%)nm까지 유사하게 변화된다.According to one embodiment of the present invention, the resonant wavelength lambda is analyzed to be continuously and linearly scanned in the visible light band, where d is approximately linear from 210 (5%) nm to 210 , And t is similarly varied from 71 (± 5%) nm to 98 (± 5%) nm.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 위치에 따라 스펙트럼 반응을 확인함으로써 투과 특성을 최적화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the linear
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)에서 각 수평 위치에 따른 특성을 분석하기 위한 관찰 지점을 도시한 것이다.Fig. 2 shows observation points for analyzing the characteristics according to each horizontal position in the linear
표 1은 도 2의 각 관찰 지점에 대한 캐비티층(13)의 두께(d) 및 SiO2층(15)의 두께(t)를 나타낸 것이다.Table 1 shows the thickness d of the
도 2 및 표 1을 참조하면, Pos #0부터 Pos #8의 9개의 상이한 관측점은 캐비티층(13) 두께가 10nm 씩 증가하는 방식으로 선택되었다.Referring to FIG. 2 and Table 1, nine different observation points of
도 3은 도 2의 각 관찰 지점에 대해 계산된 스펙트럼 투과율을 그래프로 도시한 것이다.FIG. 3 graphically illustrates the calculated spectral transmittance for each observation point in FIG. 2; FIG.
도 3을 참조하면, 서로 다른 위치에 대해 계산된 스펙트럼 투과율은 대략 균일한 투과율 및 대역폭을 제공한다. 또한, 캐비티층(13) 두께가 증가함에 따라 공진 파장이 장파장 쪽으로 이동하는 것으로 나타난다.Referring to Figure 3, the calculated spectral transmittance for different locations provides an approximately uniform transmittance and bandwidth. Further, as the thickness of the
달성 가능한 선형 필터링 범위를 결정하는 자유 스펙트럼 범위는 d= 210nm에 대해 약 173nm로 측정되었고, 이는 398nm 내지 571nm 범위의 스펙트럼 대역을 커버하기에 충분한 것으로 분석된다.The free spectral range determining the achievable linear filtering range was measured at about 173 nm for d = 210 nm, which is analyzed to be sufficient to cover the spectral band from 398 nm to 571 nm.
선형 필터링 범위는 Pos #0 및 Pos #8에 대응하는 두 개의 공명 파장에 의해 정의된다. 캐비티층(13) 두께가 130nm에서 210nm까지 조정되면, 해당 공명 파장은 λ = 409(±5%) nm에서 571(±5%)nm로 변하는 범위를 가지게 되어 선형 필터링 범위는 162(±5%) nm가 된다. The linear filtering range is defined by two resonance wavelengths corresponding to Pos # 0 and
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 크기 및 특성에 따른 각 수치 값은 제조과정 및 측정 과정에서 5%의 오차범위를 갖는다.Each numerical value according to the size and characteristics of the linear
본 발명의 일 실시 예에 따라 설계된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 ~ 60(±5%)%의 최고 투과율과 평균 ~ 35nm의 대역폭를 가지는 것을 특징으로 한다.The linear
도 4는 도 2의 각 관찰 지점에 대해 TiO2 와 SiO2 층의 각각의 두께와 그에 해당하는 공진 파장을 그래프로 도시한 것이다.FIG. 4 is a graph showing the respective thicknesses of the TiO 2 and SiO 2 layers and the corresponding resonance wavelengths for each observation point in FIG. 2.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는, 각 관측점에 대해, SiO2층(15) 및 캐비티층(13)의 두께에 대한 공진 파장이 양호한 선형 관계를 제공하는 것을 알 수 있다.4, a linear
도 4에서 캐비티층(13)의 두께 변화는 Δd = 80nm이고 SiO2층(15)의 두께 변화는 Δt= Δd/3 = ~ 27 nm 이다. 4, the thickness variation of the
SiO2층(15)의 역할은 d= 170nm의 캐비티층과 t= 85nm의 SiO2층(15)을 가정하는 중앙 위치(Pos #4)의 경우에서 설명될 수 있다.The role of SiO 2 layer 15 may be described in the case of a central position (Pos # 4) to assume the d = 170nm of the cavity layer and the t = 85nm SiO 2
도 5는 SiO2층(15)의 유무에 따른 선형 가변 컬러 필터의 중심 위치(Pos #4)에서 투과 및 반사 특성을 도시한 것이다.Fig. 5 shows the transmission and reflection characteristics at the center position (Pos # 4) of the linear variable color filter depending on the presence or absence of the SiO 2 layer 15. Fig.
도 5를 참조하면, 투과율 및 반사율이 SiO2층(15)에 의존하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the transmittance and the reflectance depend on the SiO 2 layer 15.
본 발명의 일 실시 예에 따라 설계된 SiO2층(15)에 의해 SiO2층이 없는 것에 비해 반사율이 13.3%에서 2.8%로 감소하고, 이에 따라 투과 효율이 51.7%에서 61.0%로 상승하는 효과를 가진다.The effect of reflection ratio is reduced from 13.3% to 2.8% than that by the SiO 2 layer 15 is designed in accordance with one embodiment of the present invention without a SiO 2 layer, whereby the transmission efficiency is increased from 51.7% to 61.0%, depending I have.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)에서 입사각의 각도가 0º에서 45°로 변할 때, 좌측(Pos#1), 중심(Pos #4) 및 우측(Pos #7)에 대해 계산된 투과 스펙트럼을 나타낸다. 6 is a graph showing the relationship between the left (Pos # 1) and the center (Pos (1)) when the angle of the incident angle changes from 0 to 45 in the linear
도 6을 참조하면, 편광되지 않은 빛에 대해 투과 스펙트럼에 대한 입사각의 영향을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the influence of the incident angle on the transmission spectrum can be confirmed with respect to the unpolarized light.
입사각에 대한 민감도는 중심 파장 Δλ의 이동을 참조하여 평가된다. Pos #1, Pos #4, and Pos #7의 파장 이동은 45°의 입사각에 대해 각각 Δλ= 15.6nm, 16.1nm 및 20.6nm이었으며, 이는 Δλ/λ = 3.6%, 3.2% 및 3.7%의 상대적 파장 변이(relative wavelength shift)로 해석된다. The sensitivity to the incident angle is evaluated with reference to the shift of the central wavelength DELTA lambda. The wavelength shifts of
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 입사각의 변화에 따른 영향을 받지 않고, λ = 433nm, 493nm 및 551nm에서 거의 보존되는 투과 피크를 발생시키는 것으로 분석된다.Referring to FIG. 6, the linear
다양한 위치별로 실험결과, 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는, 전반적으로, 투과율은 모든 위치에 대해 7% 미만으로 감소하는 것으로 나타난다.Experimental results at various locations show that the linear variable color filter (1) based on etalons with a tapered thickness generally shows that the transmittance is reduced to less than 7% for all positions.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 구조에 대한 빛 전파 모델링 및 위상 변이를 도시한 것이다.Figure 7 illustrates light propagation modeling and phase shifts for the structure of a linear
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 입사각에 대한 민감도를 설명하기 위하여 캐비티층에서 이동하는 빛에 대해 전체 위상 변이(total phase shift)를 분석한 것이다.FIG. 7 is a graph illustrating the sensitivity of the linear
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 구조는 경사진 두께를 가진 캐비티층 및 경사진 두께를 가진 SiO2층을 고려하여, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 특정 위치에서 다층 구조를 모방하도록 모델링 될 수 있다. 캐비티층 내의 단일 왕복-이동(round-trip) 중에 누적된 전체 위상은 Φaccu = Φprop - (Φa + Φb)에 의해 주어진다.The structure of the linear variable color filter (1) based on the etalon with the inclined thickness according to one embodiment of the present invention in consideration of the SiO 2 layer having a cavity layer having a sloped thickness and inclined thickness, 7 ( may be modeled to mimic the multi-layer structure at a particular location, as shown in a). The total phase accumulated during a single round-trip in the cavity layer is given by Φ accu = Φ prop - (Φ a + Φ b ).
여기서 Φa 및 Φb는 상부 및 하부 Ag-TiO2 계면에서의 반사 위상(reflection phase)을 나타낸다. Where Φ a Φ and b represents the reflection phase (reflection phase) of the upper and lower Ag-TiO 2 surface.
캐비티층에 대한 전파 위상(propagation phase)은 Φprop= 4πn2d(cosθp)/λ로 주어진다. 여기서 θp는 전파 각도(angle of propagation)를 나타낸다. The propagation phase for the cavity layer is given by Φ prop = 4πn 2 d (cos θ p ) / λ. Where θ p represents the angle of propagation.
Snell의 법칙을 참조하면, θp는 n2 = 2.26에 대해 입사각이 θi = 45°일 때, 약 18°이다. 전체 위상이 Φaccu= 2mπ(여기서, m은 정수)를 만족하면, 투과율은 최대화될 수 있다.Referring to Snell's law, θ p is about 18 ° when the incident angle θ i = 45 ° for n 2 = 2.26. When it satisfies the full phase Φ accu = 2mπ (where, m is an integer), the transmittance can be maximized.
도 7의 (b) ~ (d)는 서로 다른 위치(Pos #1, #4 및 #7)에 대해 상부 및 하부 Ag-TiO2 계면에서의 전파 위상 및 반사 위상에 의해 설명되는 단일 왕복에 대한 위상 변이를 도시한 것이다.7B to 7D are graphs showing the relationship between the propagation phase and the reflection phase at the upper and lower Ag-TiO 2 interfaces for different positions (
도 7(b) 내지 7(d)에 도시된 바와 같이, Φa 및 Φb의 반사 위상은 입사각의 변화에 거의 불변한 것으로 나타난다.As shown in Figs. 7 (b) to 7 (d), the reflection phases of? A and? B appear to be almost invariable to changes in the incident angle.
왕복-이동의 전파 위상뿐만 아니라 상부 및 하부 금속-유전체 인터페이스의 반사 위상은 위에서 언급 한 세 위치에 대해 거의 2π로 유지된다. The propagation phase of the reciprocating-movement as well as the reflection phase of the upper and lower metal-dielectric interfaces is maintained at approximately 2 [pi] for the three positions mentioned above.
결과적으로, 입사각이 45°까지 변하더라도 공진 파장은 안정적으로 유지될 수 있는 것으로 분석된다.As a result, it is analyzed that the resonance wavelength can be stably maintained even if the incident angle changes by 45 degrees.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 제조 방법을 도시한 것이다.8 shows a method of manufacturing a linear
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 제조방법에 있어서, 선형의 경사진 두께를 가진 구조를 구현하기 위하여, 막 증착 속도가 증착 물질 타깃과 증착 위치 사이의 거리(z)의 제곱에 반비례하는, 회전 경사 증착(glancing angle deposition)에 기초한 기술이 도입되었다. In a method of manufacturing a linear variable color filter (1) based on etalons with a tilted thickness according to an embodiment of the present invention, in order to realize a structure having a linear inclined thickness, A technique based on glancing angle deposition, which is inversely proportional to the square of the distance z between the deposition position and the deposition position, has been introduced.
거리가 기판의 크기보다 훨씬 크다는 것을 인식하면, 증착 속도는 기판을 따라 선형적으로 변화할 것으로 예상된다. Recognizing that the distance is much larger than the size of the substrate, the deposition rate is expected to change linearly along the substrate.
도 8의 (a)는 유리 기판상에 제1 Ag층을 형성하는 단계를 도시한 것이다.8 (a) shows a step of forming a first Ag layer on a glass substrate.
도 8의 (a)를 참조하면, 유리 기판(110)의 상부에 전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하여 유리 기판(110) 상에 금속성 거울의 하나로서 작용하는 30(±5%)nm 두께의 제1 Ag층(120)이 증착되는 단계가 수행된다.Referring to FIG. 8 (a), an electron beam evaporator 30 (± 5%) nm (. + -. 5 nm) serving as one of metallic mirrors is formed on a
도 8의 (b)는 제1 Ag층(120)에 TiO2 유전체 캐비티층을 형성하는 단계를 도시한 것이다.8 (b) shows a step of forming a TiO 2 dielectric cavity layer in the
도 8의 (b)를 참조하면, 제1 경사각을 갖는 제1 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 310)를 제1 Ag층(120)이 증착된 유리 기판(110)의 하부에 고인 다음, 제1 Ag층(120) 상부에 전자빔 증착기(E-beam evaporator)를 이용하여 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가진 TiO2 유전체 캐비티층(130)을 형성하는 단계가 수행된다.8 (b), a wedge-shaped
도 8의 (b)를 참조하면, 제1 경사각을 가진 제1 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 310)가 유리 기판(110)의 하부에 첨가됨으로써, 그 상부는 TiO2 소스 타깃(350)에 대해 경사지게 된다. 8 (b), a wedge-shaped
바람직한 실시 예에서 제1 경사각은 β1 = 60(±5%)°인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first inclination angle is β 1 = 60 (± 5%) °.
도 8의 (c)는 도 8의 (b)단계를 거쳐서 유전체 캐비티층(130)이 형성된 단계를 도시한 것이다.FIG. 8 (c) shows a step in which the
도 8의 (c)를 참조하면, 결과적으로, 증착된 유전체 캐비티층(130)은, β1 = 60(±5%)°의 경사 각도를 가진 제1 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 310)에 의해 발생하게 되는 TiO2 소스 타깃과 유리 기판(110)에 증착된 제1 Ag층(120)의 거리에 따라 제1 Ag층(120) 상부에 선형적으로 경사지게 형성된다. 8 (c), the deposited
도 8의 (d)는 캐비티층(130) 상부에 30(±5%)nm 두께의 제2 Ag층을 형성하는 단계를 도시한 것이다.FIG. 8 (d) shows the step of forming a second Ag layer 30 (± 5%) thick on the
도 8의 (d)를 참조하면, 도 8의 (b)에서 유리 기판(110)의 하부에 첨가한 제1 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 310)를 제거한 후, 제2 Ag층(140)이 캐비티층(130)의 상부에 형성된다.8D, after removing the wedge-shaped
도 8의 (e)는 제2 Ag층(120)에 SiO2층을 형성하는 단계를 도시한 것이다.8 (e) shows a step of forming a SiO 2 layer on the
도 8의 (e)를 참조하면, 제2 경사각(β2)을 가진 제2 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 320)가 유리 기판(110)의 하부에 첨가됨으로써, 그 상부는 SiO2 소스 타깃(360)에 대해 경사지게 된다.Referring to (e) of Figure 8, the second inclination angle the second wedge-shaped jig (wedge-shaped jig: 320) having a (β 2) being lower is added to the
바람직한 실시 예에서 제2 경사각 β2는 30(±5%)°인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the second inclination angle? 2 is 30 (± 5%) °.
증착된 유전체 SiO2층(150)은, β1 = 30(±5%)°의 경사 각도를 가진 제2 쐐기형 지그(wedge-shaped jig: 320)에 의해 발생하게 되는 SiO2 소스 타깃과 제2 Ag층(140) 의 거리에 따라 제2 Ag층(140) 상부에 선형적으로 경사지게 형성된다.The deposited dielectric SiO 2 layer 150 is formed of SiO 2 , which is generated by a second wedge-shaped
본 발명의 일 실시 예에서는 SiO2층(150)은 경사지게 형성된 캐비티층(130) 보다 더 큰 경사각으로 경사지도록 형성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the SiO 2 layer 150 may be formed to be inclined at a larger inclination angle than the
경사진 두께를 가진 SiO2층(150)은 반사 방지 코팅(anti-reflection coating, ARC)으로서 작용한다.The SiO 2 layer 150 having a tapered thickness acts as an anti-reflection coating (ARC).
도 8의 (f)는 상기 제2 쐐기형 지그(320)를 제거하고, 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 구조를 나타낸 것이다.FIG. 8 (f) shows the structure of a linear variable color filter based on etalons having a tapered thickness manufactured according to an embodiment of the present invention by removing the second wedge-shaped
도 8의 (f)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 캐비티 두께가 ~ 0.53(±5%)nm/mm의 위치 변화를 가진 150(±5%)mm × 25(±5%)mm의 크기로 제조된다.8 (f), a linear
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)로부터 획득된 컬러 이미지를 도시한 것이다.Figure 9 shows a color image obtained from a linear
도 9에서 하부에 관측점이 개별적으로 표시되었다. In Fig. 9, the observation points are separately shown at the lower part.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)는 뒤에서 입사되는 백색광에 대응하여, Pos #0부터 Pos #8의 위치에 대한 투과된 광학 출력은 짙은 보라색, 청색, 녹색 및 황색으로 이어지는 지속적으로 변하는 생생한 컬러를 제공한다.9, an etalon-based linear
본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 필터(1)의 중심 파장은 410nm에서 566nm의 범위에서 1.04(±5%)nm/mm에 해당하는 스펙트럼 변화의 위치 비(rate)를 제공한다.The center wavelength of the tunable-based linear
도 10은 도 2의 각 관찰 지점에 대해 측정된 투과 스펙트럼을 도시한 것이다.FIG. 10 shows the measured transmission spectra for each observation point in FIG. 2. FIG.
도 10을 참조하면, 중심 파장은 410 ~ 566nm의 범위이고, 관측점을 따라 Pos # 0에서 Pos # 8로 이동하여, 156(±5%)nm의 선형 필터링 범위를 가질 수 있다.10, the center wavelength is in the range of 410 to 566 nm and moves from
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터(1)의 스펙트럼 대역폭과 피크 투과율은 각각 평균 약 68nm와 40%이다.The spectral bandwidth and the peak transmittance of the linear
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 공진 파장을 위치의 함수로 나타낸 것이다. Figure 11 shows the resonant wavelength of a linear variable color filter based on etalon with a tapered thickness as a function of position in accordance with an embodiment of the present invention.
공명 파장과 위치의 선형 관계가 계산 및 측정 결과 모두에 대해 얻어졌으며, 최소 제곱법(the least square method)에 기초하여 99%를 초과하는 선형성 특성을 가지는 것으로 나타난다.The linear relationship between resonance wavelength and position is obtained for both the computed and measured results and appears to have a linearity characteristic greater than 99% based on the least square method.
도 12는 입사각의 각도가 0º 에서 45°로 변할 때, Pos #1, Pos #4, 및 Pos #7에 대해 측정된 투과 스펙트럼을 나타낸다.12 shows the transmission spectra measured for
도 8을 참조하면, Pos #1, Pos #4, 및 Pos #7은 각각 λ= 433nm, 495nm 및 554 nm에서 각각 공진 피크를 나타낸다.Referring to Fig. 8,
입사각이 45°인 경우, 해당하는 파장 이동은 각각 Δλ= 18.3(±5%)nm, 18.2(±5%)nm 및 21.2(±5%)nm이며, Δλ/λ= 4.2(±5%)%, 3.7(±5%)% 및 3.8(±5%)%의 상대적 파장 변이를 가진다.When the incident angle is 45 °, the corresponding wavelength shifts are Δλ = 18.3 (± 5%) nm, 18.2 (± 5%) nm and 21.2 %, 3.7 (± 5%)% and 3.8 (± 5%)% relative wavelength variation.
본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 스펙트럼 응답은 45°까지의 입사각에 실질적으로 내성이 있으며, 이는 주로 분광계 및 초분광 이미징 시스템에 유용하게 응용될 수 있다.The spectral response of a linear tunable filter based on etalon with a tilted thickness fabricated in accordance with an embodiment of the present invention is substantially resistant to incident angles up to 45 degrees which is useful primarily for spectrometers and ultrasound imaging systems Can be applied.
본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터는 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)으로 작용하는 SiO2와 통합된 Ag-TiO2-Ag 구성의 에탈론 구조는 넓은 선형 필터링 범위를 가지며, 완화된 입사각에 대한 민감도를 가진다.In one embodiment, linear variable color filter based on an etalon having a thickness according to an inclined prepared is an anti-reflective coating (anti-reflection coating) consisting of a Ag-TiO 2 -Ag integrated with the SiO 2 that acts in the present invention The talon structure has a wide linear filtering range and has sensitivity to relaxed incident angles.
본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터에서, SiO2층은 투과율을 순응적으로 상승시키기 위한 목적으로 점점 경사지게 되는 반면, 유전체 캐비티층(130)은 위치에 따라 공명 파장을 계속 스캔하도록 적절하게 경사진 두께를 가진 형상을 가진다.In a linear variable color filter based on etalons fabricated according to one embodiment of the present invention, the SiO 2 layer is increasingly inclined for the purpose of conformally increasing the transmittance, while the
본 발명의 일 실시 예에 따르면, Ag-TiO2-Ag 구성을 이용하여 넓은 선형 필터링 범위와 함께 각도에 대한 민감성이 향상된 선형 가변 컬러 필터가 제공될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a linear variable color filter with improved sensitivity to angles with a wide linear filtering range using Ag-TiO 2 -Ag configuration can be provided.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선형 가변 컬러 필터의 TiO2 캐비티(cavity)는 선형 가변 컬러 필터의 일측으로 점점 경사지게 형성되어 위치에 따라 공진 파장을 연속적으로 튜닝할 수 있는 효과를 가진다.The TiO 2 of the linear variable color filter according to an embodiment of the present invention The cavity is formed to be gradually inclined to one side of the linear variable color filter, and the resonance wavelength can be continuously tuned according to the position.
또한, 금속-유전체-금속 구조 위에 경사진 SiO2반사 방지 코팅층이 오버레이되어, 투과율을 국부적으로 최대화할 수 있는 효과를 가진다.In addition, the inclined SiO 2 antireflective coating layer over the metal-dielectric-metal structure is overlaid, which has the effect of locally maximizing the transmittance.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 필터의 중심 파장은 410nm로부터 566nm까지 가변적으로 형성되어 156(±5%)nm의 선형 필터링 범위를 가지며, 전반적인 스펙트럼은 38 ~ 42%의 피크 투과율과 68(±5%)nm의 스펙트럼 대역폭을 가진다.The center wavelength of the tunable-based linear tunable filter according to the preferred embodiment of the present invention is variably formed from 410 nm to 566 nm and has a linear filtering range of 156 (± 5%) nm, and the overall spectrum is 38 A peak transmittance of ~ 42% and a spectral bandwidth of 68 (± 5%) nm.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터는 45°의 입사각에 대해서 상대적인 파장 변이는 4.2(±5%)% 미만의 민감도를 갖는다.Also, according to a preferred embodiment of the present invention, a linear variable color filter based on etalon with a tilted thickness has a sensitivity of less than 4.2 (± 5%)% of wavelength variation relative to an incident angle of 45 °.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 공진 파장은 위치에 선형적으로 의존하여 99% 이상의 선형성을 제공할 수 있다.Further, the resonant wavelength of the linear variable color filter based on the etalon having the tilted thickness according to the preferred embodiment of the present invention can provide linearity of more than 99%, depending on the position linearly.
본 발명의 일 실시 예에 따른 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터는 휴대용 마이크로 분광계 및 스펙트럼 스캐닝 장치를 제작하는데 적극 활용될 수 있다.A linear variable color filter based on etalon with a tapered thickness according to an embodiment of the present invention can be actively used to fabricate a portable micro-spectrometer and a spectral scanning device.
1: 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터
10: 에탈론
11, 110: 유리 기판
12, 120: 제1 은박층
13, 130: 유전체 캐비티층
14, 140: 제2 은박층
15, 150: 반사 방지 코팅층
100: 백색 입사광
200: 컬러 출력광
310: 제1 쐐기형 지그
320: 제2 쐐기형 지그
350: TiO2 타깃 소스
360: SiO2 타깃 소스1: Linear variable color filter based on etalon with inclined thickness
10: Etalon
11, 110: glass substrate
12, 120: a first silver foil layer
13, 130: dielectric cavity layer
14, 140: a second silver foil layer
15, 150: Antireflection coating layer
100: White incident light
200: Color output light
310: first wedge-shaped jig
320: second wedge-shaped jig
350: TiO 2 target source
360: SiO 2 target source
Claims (15)
상기 유리기판 위에 일정한 두께로 형성된 제1 은박층;
상기 제1 은박층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 유전체 캐비티층;
상기 유전체 캐비티층 위에 일정한 두께로 형성된 제2 은박층; 및
상기 제2 은박층 위에 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가지도록 형성된 반사방지 코팅층; 을 포함하는 것을 특징으로 하되,
선형 가변 컬러 필터의 선형 필터링의 중심파장의 가변 범위는 162(±5%)nm인 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.A glass substrate;
A first silver foil layer formed on the glass substrate to a predetermined thickness;
A dielectric cavity layer formed to have an inclined thickness gradually increasing in one direction on the first silver foil layer;
A second silver foil layer formed on the dielectric cavity layer to a predetermined thickness; And
An antireflective coating layer formed to have an inclined thickness gradually increasing on the second silver layer; , Wherein:
Wherein the variable range of the center wavelength of the linear filtering of the linear variable color filter is 162 (+/- 5%) nm.
상기 유전체 캐비티층은 TiO2 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method according to claim 1,
The dielectric cavity layer is a linear variable color filter based on an etalon having a thickness inclined, characterized in that formed of TiO 2 material.
상기 반사방지 코팅층은 SiO2로 형성된 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method according to claim 1,
Wherein the antireflective coating layer is formed of SiO2. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 유전체 캐비티층의 두께(d)에 따른 공진 주파수 파장은 다음 식의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.
d=qλ/2n2
(여기서 d는 캐비티 두께, q는 공진의 차수, λ는 진공에서의 공진 주파수 파장, n2는 유전체 캐비티층의 굴절률임)The method according to claim 1,
Wherein the wavelength of the resonant frequency according to the thickness (d) of the dielectric cavity layer has a relationship expressed by the following equation.
d = q? / 2n 2
(Where d is cavity thickness, q is the order of the resonator, λ is the wavelength of the resonance frequency in a vacuum, n 2 being the refractive index of the dielectric cavity layer)
상기 유전체 캐비티층의 두께는 130(±5%)nm에서 210(±5%)nm까지 선형으로 변화되는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the dielectric cavity layer is linearly varied from 130 (5%) nm to 210 (5%) nm.
상기 반사방지 코팅층의 두께는 71(±5%)nm에서 98(±5%)nm까지 선형으로 변화되는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the antireflective coating layer varies linearly from 71 (+/- 5%) nm to 98 (+/- 5%) nm.
상기 선형 가변 컬러 필터의 공진 주파수의 중심 파장은 409(±5%)nm에서 571(±5%)nm로 변하는 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method of claim 1,
Wherein the central wavelength of the resonant frequency of the linear variable color filter has a range varying from 409 (± 5%) nm to 571 (± 5%) nm.
상기 선형 가변 컬러 필터는 60(±5%)%의 최고 투과율과 평균 35(±5%)nm의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터.The method according to claim 1,
Characterized in that the linear variable color filter has a maximum transmittance of 60 (± 5%)% and an average bandwidth of 35 (± 5%) nm.
제1 경사각을 갖는 제1 쐐기형 지그를 상기 제1 Ag층이 증착된 유리 기판의 하부에 고인 다음, 상기 제1 Ag층 위에 상기 전자빔 증착기를 이용하여 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가진 유전체 캐비티층을 형성하는 단계;
상기 제1 쐐기형 지그를 제거하고, 상기 유전체 캐비티층 위에 상기 전자빔 증착기를 이용하여 제2 두께의 제2 Ag층이 증착되는 단계;
제2 경사 각도를 가진 제2 쐐기형 지그를 상기 유리기판의 하부에 고인 다음, 상기 제2 Ag층 위에 일측 방향으로 점차 두꺼워지는 경사진 두께를 가진 반사방지 코팅층; 을 형성하는 단계; 및
상기 제2 쐐기형 지그를 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.Depositing a first Ag layer of a first thickness on a glass substrate using an electron beam evaporator;
The first wedge-shaped jig having the first inclination angle is held at the lower portion of the glass substrate on which the first Ag layer is deposited, and then the first wedge- shaped jig having the inclined thickness gradually increasing in one direction using the electron beam evaporator Forming a dielectric cavity layer;
Removing the first wedge-shaped jig and depositing a second Ag layer of a second thickness on the dielectric cavity layer using the electron beam evaporator;
An antireflective coating layer having a tapered thickness which gradually increases in one direction on the second Ag layer after the second wedge-shaped jig having the second tilt angle is stuck to the lower portion of the glass substrate; ; And
Removing the second wedge-shaped jig; The method comprising the steps of: (a) providing a linear variable color filter having a tapered thickness;
상기 유전체 캐비티층은 TiO2 재질로 형성되고, 상기 반사방지 코팅층은 SiO2로 형성된 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the dielectric cavity layer is formed of a TiO 2 material and the anti-reflective coating layer is formed of SiO 2 .
상기 제1 두께 및 제2 두께는 30(±5%)nm인 것을 특징으로 하는 경사진 두께를 가진 에탈론에 기반한 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the first and second thicknesses are 30 (+/- 5%) nm. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 제1경사각은 60(±5%)°이고, 상기 제2 경사각은 30(±5%)°인 것을 특징으로 하는 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the first inclination angle is 60 (± 5%) ° and the second inclination angle is 30 (± 5%) °.
상기 유전체 캐비티는 0.53(±5%)nm/mm의 변화율로 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.11. The method of claim 10,
Wherein the dielectric cavity is thickened at a rate of change of 0.53 (+/- 5%) nm / mm.
상기 선형 가변 컬러 필터의 평면 넓이는 150(±5%)mm× 25(±5%)mm인 것을 특징으로 하는 선형 가변 컬러 필터의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the planar width of the linear variable color filter is 150 (± 5%) mm × 25 (± 5%) mm.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110608801A (en) * | 2019-10-16 | 2019-12-24 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | Spectrum calibration structure based on gradient optical microcavity and preparation method |
| WO2022250209A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | (주)제이앤씨테크 | Interference filter, wide-angle spectral imaging device having same, and depth imaging device having same |
| KR20220160449A (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-06 | (주)제이앤씨테크 | lnterferometer, wide-angle spectral imaging device with the same, and depth imaging device with the same |
| KR20230113110A (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-28 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus and Method for Acquiring Hyperspectral Images based on Snapshots using Lens-Less Camera |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233501A (en) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Fujitsu Ltd | Wavelength filter for projection type display device and its manufacturing device |
| JP2002502129A (en) * | 1998-02-02 | 2002-01-22 | ユニアックス コーポレイション | Organic diodes with switchable photoelectric sensitivity |
| JP4189316B2 (en) * | 2001-06-18 | 2008-12-03 | アイギス セミコンダクター インコーポレイテッド | Refractive index tunable thin film interference coating |
| KR101007198B1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-01-12 | 광운대학교 산학협력단 | Nano grid based color filter |
| KR20110047766A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Manufacturing Method of Color Filter and Liquid Crystal Display Using Surface Plasmon |
| WO2013021625A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | パナソニック株式会社 | Information recording medium, information device, and method for producing information recording medium |
| KR101674562B1 (en) | 2015-05-21 | 2016-11-09 | 광운대학교 산학협력단 | Omnidirectional color filter based on a nano-resonator incorporating a dielectric overlay |
-
2017
- 2017-02-28 KR KR1020170026627A patent/KR101854328B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233501A (en) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Fujitsu Ltd | Wavelength filter for projection type display device and its manufacturing device |
| JP2002502129A (en) * | 1998-02-02 | 2002-01-22 | ユニアックス コーポレイション | Organic diodes with switchable photoelectric sensitivity |
| JP4189316B2 (en) * | 2001-06-18 | 2008-12-03 | アイギス セミコンダクター インコーポレイテッド | Refractive index tunable thin film interference coating |
| KR20110047766A (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-09 | 엘지디스플레이 주식회사 | Manufacturing Method of Color Filter and Liquid Crystal Display Using Surface Plasmon |
| KR101007198B1 (en) * | 2010-05-17 | 2011-01-12 | 광운대학교 산학협력단 | Nano grid based color filter |
| WO2013021625A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | パナソニック株式会社 | Information recording medium, information device, and method for producing information recording medium |
| KR101674562B1 (en) | 2015-05-21 | 2016-11-09 | 광운대학교 산학협력단 | Omnidirectional color filter based on a nano-resonator incorporating a dielectric overlay |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110608801A (en) * | 2019-10-16 | 2019-12-24 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | Spectrum calibration structure based on gradient optical microcavity and preparation method |
| WO2022250209A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | (주)제이앤씨테크 | Interference filter, wide-angle spectral imaging device having same, and depth imaging device having same |
| KR20220160449A (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-06 | (주)제이앤씨테크 | lnterferometer, wide-angle spectral imaging device with the same, and depth imaging device with the same |
| KR102643832B1 (en) * | 2021-05-27 | 2024-03-06 | (주)제이앤씨테크 | lnterferometer, wide-angle spectral imaging device with the same, and depth imaging device with the same |
| KR20230113110A (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-28 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus and Method for Acquiring Hyperspectral Images based on Snapshots using Lens-Less Camera |
| KR102749379B1 (en) * | 2022-01-21 | 2025-01-03 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus and Method for Acquiring Hyperspectral Images based on Snapshots using Lens-Less Camera |
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