KR102506442B1

KR102506442B1 - Light filter and spectrometer including the light filter

Info

Publication number: KR102506442B1
Application number: KR1020170138457A
Authority: KR
Inventors: 조경상; 백찬욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: KR20190016416A

Abstract

개시된 광 필터는 각각 서로 다른 두께 또는 구성 물질들의 각각 서로 다른 혼합 비율을 가지는 복수의 스펙트럼 변조층을 포함한다. 복수의 스펙트럼 변조층은 각각 서로 다른 투과 스펙트럼을 가진다. The disclosed optical filter includes a plurality of spectral modulation layers each having different thicknesses or different mixing ratios of constituent materials. The plurality of spectral modulation layers each have different transmission spectra.

Description

Light filter and spectrometer including the same {Light filter and spectrometer including the light filter}

광 필터 및 이를 포함하는 분광기에 관한 것이다 It relates to an optical filter and a spectrometer including the same

소형 분광기는 그 작은 크기로 인해 휴대성과 적용성이 뛰어나고, 이에 따라 생체 센서, 휴대용 가스 센서 등과 같이 다양한 분야에 적용이 가능하다. 그러나, 이러한 작은 크기의 분광기를 구현하기 위해서는 격자(grating) 구조를 이용한 분광 방법이 사용되기 어렵다. The compact spectrometer has excellent portability and applicability due to its small size, and thus can be applied to various fields such as a bio sensor and a portable gas sensor. However, it is difficult to use a spectroscopy method using a grating structure in order to implement such a small-sized spectrometer.

예시적인 실시예는 광 필터 및 이를 포함하는 분광기를 제공한다.An exemplary embodiment provides an optical filter and a spectrometer including the same.

일 측면에 있어서, In one aspect,

각각 서로 다른 두께 또는 구성 물질들의 각각 서로 다른 혼합 비율(mixing ratio)을 가지며, 각각 서로 다른 투과 스펙트럼을 가지는 복수의 스펙트럼 변조층을 포함하는 광 필터가 제공된다. An optical filter including a plurality of spectral modulation layers each having a different thickness or a different mixing ratio of constituent materials and each having a different transmission spectrum is provided.

상기 복수의 스펙트럼 변조층은 어레이 형태로 배열될 수 있다.The plurality of spectral modulation layers may be arranged in an array form.

상기 투과 스펙트럼들은 비선형 관계(non-linear relation)를 가질 수 있다.The transmission spectra may have a non-linear relation.

상기 투과 스펙트럼들은 서로 평행하지 않을 수 있다. 상기 투과 스펙트럼들은 교차점을 가지지 않을 수 있다.The transmission spectra may not be parallel to each other. The transmission spectra may not have an intersection point.

상기 스펙트럼 변조층들은 양자점(QDs; Quantum Dots), 무기물 및 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The spectrum modulation layers may include at least one of quantum dots (QDs), inorganic materials, and polymers.

상기 양자점은 동일한 크기를 가지며, 동일한 물질을 포함하는 1종류의 양자점을 포함할 수 있다. The quantum dots may include one type of quantum dots having the same size and including the same material.

상기 스펙트럼 변조층들은 상기 1 종류의 양자점, 상기 무기물 및 상기 폴리머 중 적어도 하나에 의해 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 상기 스펙트럼 변조층들은 상기 1 종류의 양자점, 상기 무기물 및 상기 폴리머 중 적어도 둘이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. .The spectral modulation layers may be provided to have different thicknesses by at least one of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer. The spectrum modulation layers may be provided such that at least two of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios. .

상기 양자점은 서로 다른 크기 및 서로 다른 물질 중 적어도 하나를 가지는 2종류 이상의 양자점들을 포함할 수 있다. The quantum dots may include two or more types of quantum dots having at least one of different sizes and different materials.

상기 스펙트럼 변조층들은 상기 2종류 이상의 양자점들, 상기 무기물 및 상기 폴리머 중 적어도 하나에 의해 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 상기 스펙트럼 변조층들은 상기 2 종류 이상의 양자점들, 상기 무기물 및 상기 폴리머 중 적어도 둘이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. 상기 스펙트럼 변조층들은 상기 2 종류 이상의 양자점들이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. The spectral modulation layers may be provided to have different thicknesses by at least one of the two or more types of quantum dots, the inorganic material, and the polymer. The spectrum modulation layers may be provided such that at least two of the two or more types of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios. The spectral modulation layers may be provided so that the two or more types of quantum dots have different mixing ratios.

상기 스펙트럼 변조층들은 예를 들면, 대략 10nm ~ 100㎛의 두께를 가질 수 있다. The spectral modulation layers may have a thickness of about 10 nm to about 100 μm, for example.

다른 측면에 있어서,On the other side,

복수의 부분 필터를 포함하는 광 필터; 및an optical filter including a plurality of partial filters; and

상기 광 필터를 투과한 빛을 수광하는 센싱부;를 포함하고,A sensing unit configured to receive light transmitted through the optical filter;

상기 복수의 부분 필터는 각각 서로 다른 두께 또는 구성 물질들의 각각 서로 다른 혼합 비율(mixing ratio)을 가지며, 각각 서로 다른 투과 스펙트럼을 가지는 복수의 스펙트럼 변조층을 포함하는 분광기가 제공된다.The plurality of partial filters each have different thicknesses or different mixing ratios of constituent materials, and a spectrometer including a plurality of spectral modulation layers each having different transmission spectra is provided.

상기 스펙트럼 변조층들은 양자점, 무기물 및 폴리머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The spectral modulation layers may include at least one of quantum dots, inorganic materials, and polymers.

상기 센싱부는 이미지 센서 또는 포토다이오드를 포함할 수 있다. The sensing unit may include an image sensor or a photodiode.

상기 분광기는 예를 들면, 1nm 이하의 분해능을 가질 수 있다. The spectrometer may have, for example, a resolution of 1 nm or less.

광 필터를 구성하는 스펙트럼 변조층들을 서로 두께를 달리하거나 구성 물질들의 혼합 비율이 서로 다르게 함으로써 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있다. 따라서, 대략 100nm 파장 범위에서 100개 이상의 투과 스펙트럼들을 형성하게 되면 1nm 이하의 고분해능을 구현할 수 있다. 또한, 두께나 구성 물질들의 혼합 비율은 비교적 용이하게 조절할 수 있으므로, 합성을 통해 양자점의 크기를 조절하는 경우에 비해 용이하게 고분해능을 가지는 분광기를 제작할 수 있다. Different transmission spectra may be formed by varying the thickness of the spectral modulation layers constituting the optical filter or by making the mixing ratios of constituent materials different from each other. Accordingly, when 100 or more transmission spectra are formed in a wavelength range of about 100 nm, high resolution of 1 nm or less can be implemented. In addition, since the thickness or the mixing ratio of constituent materials can be adjusted relatively easily, a spectrometer having high resolution can be easily manufactured compared to the case of controlling the size of quantum dots through synthesis.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 분광기를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 6은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 7은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 8은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 10은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다.
도 11은 1종류의 양자점을 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼(reconstructed input spectrum)과 실제 입력 스펙트럼(real input spectrum)을 비교하여 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 바람직하지 않는 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 14는 2종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다.
도 15a 및 도 15b는 실제 입력 스펙트럼과 도 14에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.
도 16은 10종류의 양자점들을 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다.
도 17a 및 도 17b는 실제 입력 스펙트럼과 도 16에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.
도 18는 11종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다.
도 19a 및 도 19b는 실제 입력 스펙트럼과 도 18에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.
도 20은 2종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다.
도 21은 도 20의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 22a 및 도 22b는 실제 입력 스펙트럼과 도 21에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.
도 23은 도 20의 B 부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 24a 및 도 24b는 실제 입력 스펙트럼과 도 23에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.
도 25는 1종류의 양자점 및 폴리머를 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 실험 결과이다.
도 26은 도 25의 C 부분에 해당하는 파장 범위에서 실제 입력 스펙트럼과 도 25에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다.1 is a perspective view illustrating a spectrometer according to an exemplary embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1 .
Fig. 3 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 4 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 5 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 6 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 7 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 8 is a cross-sectional view of an optical filter according to still another exemplary embodiment.
Fig. 9 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
Fig. 10 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.
11 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using one type of quantum dots and adjusting the thickness.
12A and 12B show a comparison between a reconstructed input spectrum and a real input spectrum from the results shown in FIG. 11 .
13A and 13B illustratively show transmission spectra of undesirable partial filters.
14 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using two types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots.
15A and 15B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 14 .
16 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using 10 types of quantum dots and adjusting the thickness.
17A and 17B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 16 .
18 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using 11 types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots.
19A and 19B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 18 .
20 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using two types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots.
FIG. 21 is an enlarged view of portion A of FIG. 20 .
22A and 22B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 21 .
FIG. 23 is an enlarged view of part B of FIG. 20 .
24A and 24B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 23 .
FIG. 25 is an experimental result showing transmission spectra of partial filters using one type of quantum dots and polymer and adjusting the thickness.
FIG. 26 compares an actual input spectrum in a wavelength range corresponding to part C of FIG. 25 with an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 25 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same components, and the size or thickness of each component may be exaggerated for clarity of explanation. Also, when it is described that a predetermined material layer is present on a substrate or another layer, the material layer may exist in direct contact with the substrate or other layer, and another third layer may exist in between. In addition, since the materials constituting each layer in the following examples are exemplary, other materials may be used.

도 1은 예시적인 실시예에 따른 분광기를 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a spectrometer according to an exemplary embodiment.

도 1 및 도 2를 참조하면, 분광기(2000)는 센싱부(sensing unit, 100)와 이 센싱부(100) 상에 마련되는 광 필터(light filter, 200)를 포함한다. 광 필터(200)는 2차원 어레이 형태로 배열되는 복수의 부분 필터(P1, P2.P3, P4, ..)를 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 복수의 필터(P1, P2.P3, P4, ..)는 1차원 어레이 형태로 배열되는 것도 가능하다. Referring to FIGS. 1 and 2 , the spectrometer 2000 includes a sensing unit 100 and a light filter 200 provided on the sensing unit 100 . The optical filter 200 may include a plurality of partial filters (P1, P2, P3, P4, ..) arranged in a two-dimensional array form. However, this is just an example, and the plurality of filters (P1, P2, P3, P4, ..) may be arranged in a one-dimensional array form.

도 2는 도 1의 II-II'선을 따라 본 단면도이다. 도 2에는 광 필터를 구성하는 복수의 부분 필터 중 3개만이 예시적으로 도시되어 있다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1 . In FIG. 2 , only three of the plurality of partial filters constituting the optical filter are shown as an example.

도 2를 참조하면, 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2, P3)는 각각 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210,220, 230)을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210,220, 230)은 양자점(QDs; Quantum Dots, 211), 예를 들면 콜로이드 양자점(colloidal QDs)을 포함할 수 있다. 양자점(211)은 수 나노미터의 크기를 가지는 반도체 입자, 예를 들면, CdSe, CdS, PbSe, PbS, InAs, InP 또는 CdSeS 등으로 형성될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 다른 다양한 반도체 물질을 포함할 수 있다. 한편, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210,220, 230)은 예를 들면 유리 기판 등과 같은 투명한 기판(미도시) 상에 마련될 수도 있다. Referring to FIG. 2 , the first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 210, 220, and 230, respectively. The first, second, and third spectrum modulation layers 210 , 220 , and 230 may include quantum dots (QDs) 211 , for example, colloidal QDs. The quantum dots 211 may be formed of semiconductor particles having a size of several nanometers, for example, CdSe, CdS, PbSe, PbS, InAs, InP, or CdSeS. However, this is merely exemplary and may include other various semiconductor materials. Meanwhile, the first, second, and third spectrum modulation layers 210, 220, and 230 may be provided on a transparent substrate (not shown) such as a glass substrate.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210,220, 230)은 1 종류의 양자점(211)을 포함할 수 있다. 여기서, 1 종류의 양자점(211)이라 함은 동일한 크기를 가지며, 동일한 물질을 포함하는 양자점을 의미한다. 구체적인 예시로서, 1 종류의 양자점(211)으로 예를 들면, 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자가 사용될 수 있다. 하지만 이는 단지 예시적인 것이다. The first, second, and third spectrum modulation layers 210 , 220 , and 230 may include one type of quantum dots 211 . Here, one type of quantum dots 211 means quantum dots having the same size and including the same material. As a specific example, as one type of quantum dot 211, for example, CdSe particles having a diameter of 5 nm may be used. However, this is merely illustrative.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2.P3, ..)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210, 220, 230)이 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(210,220, 230)은 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자를 포함하고, 그 두께가 각각 10nm, 40nm 및 70nm 이 될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 스펙트럼 변조층들(210, 220, 230)은 대략 10nm ~ 100㎛ 정도의 두께를 가질 수 있다. In this embodiment, the first, second and third spectrum modulation layers 210, 220 and 230 have different thicknesses in order to form different transmission spectra of the plurality of partial filters P1, P2, P3, .. It can be prepared to have. For example, the first, second, and third spectrum modulation layers 210, 220, and 230 may include CdSe particles having a diameter of 5 nm and may have thicknesses of 10 nm, 40 nm, and 70 nm, respectively. However, this is only exemplary and the present embodiment is not limited thereto. These spectral modulation layers 210, 220, and 230 may have a thickness of approximately 10 nm to 100 μm.

센싱부(100)는 광 필터(200)를 투과한 빛을 수광하여 이를 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 광 필터(200)에 입사되는 빛은 복수의 부분 필터(P1, P2. P3, P4, ..)를 투과하게 되고, 이러한 부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)을 투과한 빛은 센싱부(100)의 픽셀들(미도시)에 도달하게 된다. 센싱부(100)는 픽셀들로 입사된 빛을 전기적인 신호로 변환하게 된다. 센싱부(100)는 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device), CMOS(Complementary metal-oxide semicounductor) 이미지 센서 등과 같은 이미지 센서나 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다. The sensing unit 100 may receive light transmitted through the optical filter 200 and convert it into an electrical signal. Light incident on the optical filter 200 passes through a plurality of partial filters P1, P2, P3, P4, .., and passes through these partial filters P1, P2. P3, P4, .. Light reaches pixels (not shown) of the sensing unit 100 . The sensing unit 100 converts light incident on the pixels into an electrical signal. The sensing unit 100 may include, for example, an image sensor such as a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS) image sensor or a photodiode.

부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)의 투과 스펙트럼들(transmittance specta)과 센싱부(100)의 신호들(signals)를 이용하여 분광기(2000)에 입력된 스펙트럼을 재구성(reconstruction)할 수 있다. The spectrum input to the spectrometer 2000 is reconstructed using the transmittance specta of the partial filters P1, P2.P3, P4, .. and the signals of the sensing unit 100. )can do.

구체적으로, 부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)의 투과 스펙트럼들과 센싱부(100)의 신호들 사이의 관계는 다음의 식(1)에 의해 규정될 수 있다. Specifically, the relationship between the transmission spectra of the partial filters P1, P2, P3, P4, .. and the signals of the sensing unit 100 may be defined by the following equation (1).

r = Hs + n --------------- (1) r = Hs + n --------------- (1)

여기서, r, H, s 및 n은 각각 센싱부(100)의 신호들, 부분 필터들(P1, P2. P3, P4, ..)의 투과 스펙트럼 행렬, 입력 스펙트럼(reconstructed input spectrum) 및 노이즈(noise)를 의미하며, 다음과 같은 행렬(matrix) 형태로 정의될 수 있다. 여기서, 투과 스펙트럼 행렬(H)은 부분 필터들(P1, P2. P3, P4, ..)의 투과 스펙트럼들에서 각 파장에 따른 투과도(transmittance)를 행렬 형태로 표시한 것으로 실험에 의해 측정된 값이다. 투과 스펙트럼 행렬(H)은 이미 알고 있는 파장 별 입력 스펙트럼(s) 값과 측정된 신호들(r)에 의하여 계산될 수 있다. Here, r , H , s and n are the signals of the sensing unit 100, the transmission spectrum matrix of the partial filters (P1, P2, P3, P4, ..), the reconstructed input spectrum and the noise ( noise), and can be defined in the following matrix form. Here, the transmission spectrum matrix ( H ) is a value measured by experiment as displaying the transmittance according to each wavelength in a matrix form in the transmission spectra of the partial filters (P1, P2, P3, P4, ..) am. The transmission spectrum matrix ( H ) may be calculated based on a known input spectrum ( s ) value for each wavelength and measured signals ( r ).

(여기서, λ는 파장, N은 부분 필터의 수, M은 신호의 수) (Where λ is the wavelength, N is the number of partial filters, and M is the number of signals)

초기 실험으로 투과 스펙트럼 행렬(H) 파라미터가 결정되면, 입력 스펙트럼(s)은 광 필터(200)의 투과 스펙트럼 행렬(H)의 역행렬(inverse matrix) 및 센싱부(100)의 신호들(r)에 의해 계산될 수 있다. 노이즈(n) 값은 센싱부(100)에서 발생하는 다크 노이즈를 지칭할 수 있으며, 일반적으로 무시할 수 있을 정도로 작은 값이다. 계산의 정확도를 높이기 위해 필요한 경우에는 암실 환경에서 측정된 다크 노이즈 값이 사용될 수 있다.When the parameters of the transmission spectrum matrix ( H ) are determined by the initial experiment, the input spectrum ( s ) is an inverse matrix of the transmission spectrum matrix ( H ) of the optical filter 200 and the signals ( r ) of the sensing unit 100 can be calculated by The noise ( n ) value may refer to dark noise generated by the sensing unit 100, and is generally a negligibly small value. A dark noise value measured in a darkroom environment may be used if necessary to increase the accuracy of the calculation.

본 실시예에서는 1종류의 양자점(211)을 포함하는 스펙트럼 변조층들(210,220, 230)의 두께를 변화시켜 복수의 부분 필터(P1, P2.P3, P4, ..)를 형성함으로써 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있고, 이러한 부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)의 투과 스펙트럼들을 이용하여 입력 스펙트럼을 계산할 수 있다. In this embodiment, by varying the thickness of the spectral modulation layers 210, 220, and 230 including one type of quantum dots 211 to form a plurality of partial filters P1, P2.P3, P4, .. Spectra can be formed, and an input spectrum can be calculated using the transmission spectra of these partial filters P1, P2, P3, P4, ..

한편, 부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)의 서로 다른 투과 스펙트럼들은 계산된 입력 스펙트럼의 정확도를 높일 수 있다. 일 예로, 서로 다른 투과 스펙트럼들은 서로 비선형 관계(non-linear relation)를 가질 수 있다. 이와 달리, 서로 평행하거나 교차점을 가지는 투과 스펙트럼들은 계산 중 오류를 발생시키거나 계산된 입력 스펙트럼의 정확도를 낮출 수 있어 선호되지 않는다.Meanwhile, the different transmission spectra of the partial filters P1, P2, P3, P4, .. can increase the accuracy of the calculated input spectrum. For example, different transmission spectra may have a non-linear relation to each other. On the other hand, transmission spectra that are parallel to each other or have intersecting points are not preferred because errors may occur during calculation or accuracy of the calculated input spectrum may be lowered.

이상과 같이, 1 종류의 양자점(211)을 포함하는 스펙트럼 변조층들(210, 220, 230)의 두께를 서로 다르게 함으로써 부분 필터들(P1, P2.P3, P4, ..)이 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있다. 예를 들어 100nm 파장 범위 내에서 전술한 바와 같이 서로 다른 100개 이상의 투과 스펙트럼을 형성하게 되면, 대략 1nm 이하의 고분해능을 가지는 분광기를 구현할 수 있게 된다. 스펙트럼 변조층들(210, 220, 230)의 두께는 비교적 용이하게 조절할 수 있으므로, 용이하게 고분해능을 가지는 분광기(1000)를 제작할 수 있다.As described above, by varying the thickness of the spectral modulation layers 210, 220, and 230 including one type of quantum dots 211, the partial filters P1, P2, P3, P4, ... spectra can be formed. For example, if more than 100 different transmission spectra are formed as described above within a wavelength range of 100 nm, a spectrometer having a high resolution of about 1 nm or less can be implemented. Since the thicknesses of the spectral modulation layers 210, 220, and 230 can be adjusted relatively easily, the spectrometer 1000 having high resolution can be easily manufactured.

도 3은 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 3 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 3을 참조하면, 광 필터(300)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 도 3에는 편의상 3개의 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)만이 도시되어 있다. 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)는 2차원 어레이 형태 또는 1차원 어레이 형태로 배열될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the optical filter 300 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. For convenience, only three first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 are shown in FIG. 3 . The plurality of partial filters P1, P2, and P3 may be arranged in a two-dimensional array form or a one-dimensional array form.

제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)을 포함한다. 이 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2 및 제2 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)은 대략 10nm ~ 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 310, 320, and 330. The first, second and third spectrum modulation layers 310, 320 and 330 may have the same thickness. For example, the first, second, and second spectrum modulation layers 310, 320, and 330 may have a thickness ranging from about 10 nm to about 100 μm, but are not limited thereto.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)은 각각 2 종류의 양자점(311a, 311b)을 포함할 수 있다. 2 종류의 양자점은 크기와 물질 중 적어도 하나가 다른 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)을 포함한다. 예를 들면, 2 종류의 양자점은 크기가 서로 다른 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)을 포함하거나 또는 물질이 서로 다른 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)을 포함할 수 있다. 또한, 2 종류의 양자점은 크기 및 물질이 모두 다른 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)이 될 수도 있다. The first, second, and third spectrum modulation layers 310, 320, and 330 may include two types of quantum dots 311a and 311b, respectively. The two types of quantum dots include first and second quantum dots 311a and 311b that differ in at least one of size and material. For example, the two types of quantum dots may include first and second quantum dots 311a and 311b having different sizes or first and second quantum dots 311a and 311b having different materials. Also, the two types of quantum dots may be first and second quantum dots 311a and 311b having different sizes and materials.

구체적인 예를 들면, 2 종류의 양자점은 4nm의 직경을 가지는 CdSe 입자로 이루어진 제1 양자점(311a) 및 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자로 이루어진 제2 양자점(311b)을 포함할 수 있다. 또는, 2 종류의 양자점은 4nm의 직경을 가지는 CdSe 입자로 이루어진 제1 양자점(311a) 및 4nm의 직경을 가지는 CdS 입자로 이루어진 제2 양자점(311b)을 포함할 수 있다. 또는, 2 종류의 양자점은 4nm의 직경을 가지는 CdSe 입자로 이루어진 제1 양자점(311a) 및 5nm의 직경을 가지는 CdS 입자로 이루어진 제2 양자점(311b)을 포함할 수 있다. For example, the two types of quantum dots may include a first quantum dot 311a made of CdSe particles having a diameter of 4 nm and a second quantum dot 311b made of CdSe particles having a diameter of 5 nm. Alternatively, the two types of quantum dots may include a first quantum dot 311a made of CdSe particles having a diameter of 4 nm and a second quantum dot 311b made of CdS particles having a diameter of 4 nm. Alternatively, the two types of quantum dots may include a first quantum dot 311a made of CdSe particles having a diameter of 4 nm and a second quantum dot 311b made of CdS particles having a diameter of 5 nm.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)이 서로 다른 양자점 혼합 비율(mixing ratio)을 가지도록 마련될 수 있다. 다시 말하면, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(310, 320, 330)은 서로 다른 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)의 혼합 비율을 가질 수 있다. In this embodiment, in order for the plurality of partial filters P1, P2, and P3 to form different transmission spectra, the first, second, and third spectrum modulation layers 310, 320, and 330 have different quantum dot mixing ratios ( mixing ratio). In other words, the first, second and third spectrum modulation layers 310, 320 and 330 may have different mixing ratios of the first and second quantum dots 311a and 311b.

구체적인 예를 들면, 제1 스펙트럼 변조층(310)에서는 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)의 혼합 비율이 0.01:0.99 이 되고, 제2 스펙트럼 변조층(320)에서는 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)의 혼합 비율이 0.02:0.98 이 되며, 제3 스펙트럼 변조층(330)에서는 제1 및 제2 양자점(311a, 311b)의 혼합 비율이 0.03:0.97이 될 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.For example, in the first spectrum modulation layer 310, the mixing ratio of the first and second quantum dots 311a and 311b is 0.01:0.99, and in the second spectrum modulation layer 320, the first and second quantum dots 311a and 311b are mixed. The mixing ratio of 311a and 311b may be 0.02:0.98, and in the third spectrum modulation layer 330, the mixing ratio of the first and second quantum dots 311a and 311b may be 0.03:0.97. However, this is merely exemplary and the present embodiment is not limited thereto.

이상과 같이, 2종류의 양자점(311a, 311b)의 혼합 비율을 다르게 하여 스펙트럼 변조층들(310, 320, 330)을 형성함으로써 부분 필터들(P1, P2.P3)이 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있다. 예를 들어 100nm 파장 범위 내에서 전술한 바와 같이 서로 다른 100개 이상의 투과 스펙트럼을 형성하게 되면, 대략 1nm 이하의 고분해능을 가지는 분광기를 구현할 수 있게 된다. 또한, 스펙트럼 변조층들(310, 320, 330)의 양자점 혼합 비율은 비교적 용이하게 조절할 수 있으므로, 용이하게 고분해능을 가지는 분광기를 제작할 수 있다.As described above, the spectral modulation layers 310, 320, and 330 are formed by varying the mixing ratio of the two types of quantum dots 311a and 311b, so that the partial filters P1, P2, and P3 form different transmission spectra. can do. For example, if more than 100 different transmission spectra are formed as described above within a wavelength range of 100 nm, a spectrometer having a high resolution of about 1 nm or less can be implemented. In addition, since the mixing ratio of the quantum dots of the spectral modulation layers 310, 320, and 330 can be adjusted relatively easily, a high-resolution spectrometer can be easily manufactured.

한편, 이상에서는 스펙트럼 변조층들(310, 320, 330)이 각각 2 종류의 양자점들을 포함하는 경우가 예시적으로 설명되었다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로, 스펙트럼 변조층들(310, 320, 330) 각각은 3 종류 이상의 양자점들을 포함하는 경우도 가능하다. 여기서, 3 종류의 양자점들은 크기와 구성 물질 중 적어도 하나가 서로 다른 제1, 제2 및 제3 양자점을 포함할 수 있다. Meanwhile, in the foregoing, a case in which each of the spectrum modulation layers 310, 320, and 330 includes two types of quantum dots has been described as an example. However, this is just an example, and each of the spectral modulation layers 310, 320, and 330 may include three or more types of quantum dots. Here, the three types of quantum dots may include first, second, and third quantum dots having different sizes and at least one of constituent materials.

도 4는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 4 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 4를 참조하면, 광 필터(400)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 도 4에는 편의상 3개의 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)만이 도시되어 있다. 제1, 제2 및 제3 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(410, 420, 430)을 포함한다. Referring to FIG. 4 , the optical filter 400 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. For convenience, only three first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 are shown in FIG. 4 . The first, second and third filters P1, P2 and P3 include first, second and third spectrum modulation layers 410, 420 and 430.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(410, 420, 430)이 서로 다른 양자점 혼합 비율 및 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 서로 다른 양자점 혼합 비율 및 서로 다른 두께에 대한 내용은 각각 도 4 및 도 3의 설명과 동일하여 이하 생략한다. In this embodiment, in order for the plurality of partial filters P1, P2, and P3 to form different transmission spectra, the first, second, and third spectrum modulation layers 410, 420, and 430 have different quantum dot mixing ratios and They can have different thicknesses. Details of different quantum dot mixing ratios and different thicknesses are the same as the descriptions of FIGS. 4 and 3, respectively, and will be omitted below.

도 5는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 5 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 5를 참조하면, 광 필터(500)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 도 5에는 편의상 3개의 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)만이 도시되어 있다. 제1, 제2 및 제3 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(510, 520, 530)을 포함한다.Referring to FIG. 5 , the optical filter 500 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. For convenience, only three first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 are shown in FIG. 5 for convenience. The first, second and third filters P1, P2 and P3 include first, second and third spectral modulation layers 510, 520 and 530.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(510, 520, 530)은 각각 양자점(511) 및 폴리머(512)를 포함할 수 있다. 여기서, 양자점(511)은 1 종류의 양자점(511)을 포함할 수 있다. 1 종류의 양자점(511)은 동일한 크기를 가지며, 동일한 물질을 포함하는 양자점을 의미한다. 이러한 양자점(511)은 폴리머(512) 내에 분산되어 있는 형태로 마련될 수 있다. 폴리머(512)는 예를 들면, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)(MEH-PPV) 또는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 등을 포함할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 다른 다양한 유기 물질을 포함할 수 있다. The first, second, and third spectrum modulation layers 510, 520, and 530 may include quantum dots 511 and polymers 512, respectively. Here, the quantum dots 511 may include one type of quantum dots 511 . One type of quantum dots 511 means quantum dots having the same size and including the same material. These quantum dots 511 may be provided in a form dispersed in the polymer 512 . The polymer 512 may include, for example, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) or poly(3-hexylthiophene) (P3HT), but , This is merely illustrative and may include other various organic materials.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(510, 520, 530)이 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 이러한 스펙트럼 변조층들(510, 520, 530) 은 예를 들면, 대략 10nm ~ 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, in order for the plurality of partial filters P1, P2, and P3 to form different transmission spectra, the first, second, and third spectrum modulation layers 510, 520, and 530 have different thicknesses. can be provided. The spectral modulation layers 510, 520, and 530 may have a thickness ranging from about 10 nm to about 100 μm, but are not limited thereto.

도 6은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 6 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 6을 참조하면, 광 필터(600)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1, 제2 및 제2 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 대략 10nm ~ 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 6 , the optical filter 600 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 610, 620, and 630. The first, second and third spectrum modulation layers 610, 620 and 630 may have the same thickness. For example, the first, second, and second spectrum modulation layers 610, 620, and 630 may have a thickness ranging from about 10 nm to about 100 μm, but are not limited thereto.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 각각 양자점(611a, 611b) 및 폴리머(612)를 포함할 수 있다. 2 종류의 양자점들은 크기와 물질 중 적어도 하나가 다른 제1 및 제2 양자점(611a, 611b)을 포함할 수 있다. The first, second and third spectrum modulation layers 610, 620 and 630 may include quantum dots 611a and 611b and a polymer 612, respectively. The two types of quantum dots may include first and second quantum dots 611a and 611b that differ in at least one of size and material.

이러한 2 종류의 양자점(611a, 611b)들은 폴리머(612) 내에 분산되어 있는 형태로 마련될 수 있다. 폴리머(612)는 예를 들면, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)(MEH-PPV) 또는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 등을 포함할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 것으로 이외에도 다른 다양한 유기 물질을 포함할 수 있다. These two types of quantum dots 611a and 611b may be provided in a form dispersed in the polymer 612 . The polymer 612 may include, for example, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) or poly(3-hexylthiophene) (P3HT), but , This is merely illustrative and may include other various organic materials.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)이 구성 물질들이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 제1 양자점(611a), 제2 양자점(611b) 및 폴리머(612) 중 적어도 둘이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 제1 및 제2 양자점(611a, 611b)이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. 또한, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 제1 및 제2 양자점(611a, 611b) 중 적어도 하나와 폴리머(612)가 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수도 있다.In this embodiment, in order to form different transmission spectra of the plurality of partial filters P1, P2, and P3, the first, second, and third spectrum modulation layers 610, 620, and 630 are mixed with different constituent materials. It can be arranged to have a ratio. The first, second, and third spectrum modulation layers 610, 620, and 630 may be provided such that at least two of the first quantum dots 611a, the second quantum dots 611b, and the polymer 612 have different mixing ratios. there is. For example, the first, second and third spectrum modulation layers 610, 620 and 630 may be provided so that the first and second quantum dots 611a and 611b have different mixing ratios. In addition, the first, second, and third spectrum modulation layers 610, 620, and 630 may be provided such that at least one of the first and second quantum dots 611a and 611b and the polymer 612 have different mixing ratios. may be

한편, 이상에서는 스펙트럼 변조층들(610, 620, 630)이 각각 2 종류의 양자점들(611a, 611b) 및 폴리머(612)을 포함하는 경우가 설명되었다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것으로 본 실시예는 이에 한정되지 않고 스펙트럼 변조층들(610, 620, 630)이 각각 3 종류 이상의 양자점들 및 폴리머를 포함하는 경우도 가능하다. 이 경우, 스펙트럼 변조층들(610, 620, 630)은 3 종류의 양자점들 및 폴리머 중 적어도 둘이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 마련될 수 있다. Meanwhile, the case where the spectrum modulation layers 610 , 620 , and 630 each include two types of quantum dots 611a and 611b and a polymer 612 has been described above. However, this is merely an example, and the present embodiment is not limited thereto, and it is also possible that the spectrum modulation layers 610, 620, and 630 each include three or more types of quantum dots and polymers. In this case, the spectrum modulation layers 610, 620, and 630 may be provided so that at least two of the three types of quantum dots and polymers have different mixing ratios.

이상에서는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630) 이 두께가 동일한 상태에서 구성물질들의 혼합 비율이 서로 다른 경우가 예시적으로 설명되었으나, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(610, 620, 630)은 두께 및 구성물질들의 혼합 비율이 모두 다르게 마련될 수도 있다. In the above, the case where the mixing ratios of constituent materials are different from each other while the first, second, and third spectral modulation layers 610, 620, and 630 have the same thickness has been described as an example, but the first, second, and third The spectral modulation layers 610, 620, and 630 may be provided with different thicknesses and different mixing ratios of constituent materials.

도 7은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 7 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 7을 참조하면, 광 필터(700)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(710, 720, 730)을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(710, 720, 730)은 각각 양자점(711) 및 무기물(713)울 포함하고, 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 1 종류의 양자점(711)은 무기물(713) 내에 분산되어 있는 형태로 마련될 수 있다. 무기물(713)은 예를 들면, Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질, 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로 무기물(713)은 이외에도 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다. 이 밖의 내용은 앞선 설명과 동일하여 생략한다.Referring to FIG. 7 , an optical filter 700 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 710, 720, and 730. The first, second, and third spectrum modulation layers 710, 720, and 730 may include quantum dots 711 and inorganic materials 713, respectively, and may have different thicknesses. One type of quantum dots 711 may be provided in a form dispersed in the inorganic material 713 . The inorganic material 713 may include, for example, a Group VI semiconductor material, a Group III-V compound semiconductor material, or a Group II-VI compound semiconductor material. However, this is merely exemplary, and the inorganic material 713 may include various other materials in addition to the inorganic material 713 . The other contents are the same as the previous description and are omitted.

도 8은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 8 is a cross-sectional view of an optical filter according to still another exemplary embodiment.

도 8을 참조하면, 광 필터(800)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(810, 820, 830)을 포함한다. Referring to FIG. 8 , an optical filter 800 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 810, 820, and 830.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(810, 820, 830)은 동일한 두께를 가질 수 있으며, 각각 서로 다른 혼합 비율을 가지는 양자점(811a, 811b) 및 무기물(813)을 포함할 수 있다. 2 종류의 양자점들(811a, 811b)은 무기물(813) 내에 분산되어 있는 형태로 마련될 수 있다. 무기물(713)은 예를 들면, Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질, 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이 밖의 내용은 앞선 설명과 동일하여 생략한다.The first, second, and third spectral modulation layers 810, 820, and 830 may have the same thickness and may include quantum dots 811a and 811b and an inorganic material 813 having different mixing ratios. The two types of quantum dots 811a and 811b may be provided in a form dispersed in the inorganic material 813 . The inorganic material 713 may include, for example, a Group VI semiconductor material, a Group III-V compound semiconductor material, or a Group II-VI compound semiconductor material, but is not limited thereto. The other contents are the same as the previous description and are omitted.

도 9는 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 9 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 9를 참조하면, 광 필터(900)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(910, 920, 930)을 포함한다.Referring to FIG. 9 , an optical filter 900 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 910, 920, and 930.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(910, 920, 930)은 각각 양자점(911), 무기물(913) 및 폴리머(912)를 포함할 수 있다. 여기서, 양자점(911)은 1 종류의 양자점(711)을 포함할 수 있다. 그리고, 무기물(913)은 예를 들면, Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질, 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 폴리머(612)는 예를 들면, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)(MEH-PPV) 또는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. The first, second, and third spectrum modulation layers 910 , 920 , and 930 may each include a quantum dot 911 , an inorganic material 913 , and a polymer 912 . Here, the quantum dots 911 may include one type of quantum dots 711 . The inorganic material 913 may include, for example, a Group VI semiconductor material, a Group III-V compound semiconductor material, or a Group II-VI compound semiconductor material, but is not limited thereto. In addition, the polymer 612 may include, for example, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) or poly(3-hexylthiophene) (P3HT). may, but is not limited thereto.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(910, 920, 930)이 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. 이러한 스펙트럼 변조층들(910, 920, 930) 은 예를 들면, 대략 10nm ~ 100㎛ 범위의 두께를 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, in order for the plurality of partial filters P1, P2, and P3 to form different transmission spectra, the first, second, and third spectrum modulation layers 910, 920, and 930 have different thicknesses. can be provided. The spectral modulation layers 910, 920, and 930 may have a thickness ranging from about 10 nm to about 100 μm, but are not limited thereto.

이상에서는 스펙트럼 변조층들(910, 920, 930)이 1종류의 양자점을 포함하는 경우가 설명되었다. 그러나, 스펙트럼 변조층들이 2종류 이상의 양자점들을 포함할 수도 있다. 이 경우, 스펙트럼 변조층들의 구성 물질들(즉, 2종류 이상의 양자점들, 무기물 및 폴리머) 중 적어도 둘이 서로 다른 혼합 비율을 가지도록 함으로써 필터들(P1, P2. P3)이 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있다. 스펙트럼 변조층들의 두께는 일정하거나 변화할 수 있다.In the above, the case where the spectrum modulation layers 910, 920, and 930 include one type of quantum dots has been described. However, the spectral modulation layers may include two or more types of quantum dots. In this case, the filters P1, P2, and P3 form different transmission spectra by having at least two of the constituent materials of the spectral modulation layers (ie, two or more types of quantum dots, an inorganic material, and a polymer) have different mixing ratios. can do. The thickness of the spectral modulation layers can be constant or variable.

도 10은 또 다른 예시적인 실시예에 따른 광 필터의 단면도이다. Fig. 10 is a cross-sectional view of an optical filter according to another exemplary embodiment.

도 10을 참조하면, 광 필터(1000)는 어레이 형태로 배열되어 있는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 부분 필터(P1, P2. P3)는 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(1010, 1020, 1030)을 포함한다.Referring to FIG. 10 , an optical filter 1000 includes a plurality of partial filters P1 , P2 , and P3 arranged in an array form. The first, second, and third partial filters P1, P2, and P3 include first, second, and third spectral modulation layers 1010, 1020, and 1030.

제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(1010, 1020, 1030)은 각각 무기물(1013) 및 폴리머(1012)를 포함할 수 있다. 무기물(1-13)은 예를 들면, Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 물질, 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 그리고, 폴리머(1012)는 예를 들면, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)(MEH-PPV) 또는 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. The first, second, and third spectrum modulation layers 1010, 1020, and 1030 may include an inorganic material 1013 and a polymer 1012, respectively. The inorganic material 1-13 may include, for example, a Group VI semiconductor material, a Group III-V compound semiconductor material, or a Group II-VI compound semiconductor material, but is not limited thereto. In addition, the polymer 1012 may include, for example, poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) or poly(3-hexylthiophene) (P3HT). may, but is not limited thereto.

본 실시예에서는 복수의 부분 필터(P1, P2. P3)가 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하기 위해, 제1, 제2 및 제3 스펙트럼 변조층(1010, 1020, 1030)이 서로 다른 두께를 가지도록 마련될 수 있다. In this embodiment, the first, second and third spectrum modulation layers 1010, 1020 and 1030 have different thicknesses so that the plurality of partial filters P1, P2 and P3 form different transmission spectra. can be provided.

이상에서는 무기물(1013) 및 폴리머(1012)를 포함하는 스펙트럼 변조층들(1010, 1020, 1030)의 두께를 변화시켜 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성시키는 경우가 설명되었다. 한편, 스펙트럼 변조층들(1010, 1020, 1030)의 구성물질들인 무기물(1013)과 폴리머(1012)의 혼합 비율을 변화시킴으로써 서로 다른 투과 스펙트럼들을 형성하는 것도 가능하다. 여기서, 스펙트럼 변조층들(1010, 1020, 1030)의 두께는 일정하거나 변화할 수 있다.In the above, the case of forming different transmission spectra by changing the thickness of the spectrum modulation layers 1010, 1020, and 1030 including the inorganic material 1013 and the polymer 1012 has been described. Meanwhile, it is also possible to form different transmission spectra by changing the mixing ratio of the inorganic material 1013 and the polymer 1012, which are components of the spectrum modulation layers 1010, 1020, and 1030. Here, the thicknesses of the spectral modulation layers 1010, 1020, and 1030 may be constant or may vary.

도 11은 1종류의 양자점을 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다. 여기서, 1종류의 양자점으로는 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자를 사용하였으며, 부분 필터의 두께를 10nm 에서 3㎛ 사이에서 30nm 씩 변화시켜 100개의 스펙트럼 변조층들을 형성하였다. 11 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using one type of quantum dots and adjusting the thickness. Here, CdSe particles having a diameter of 5 nm were used as one type of quantum dots, and 100 spectral modulation layers were formed by varying the thickness of the partial filter by 30 nm between 10 nm and 3 μm.

도 11을 참조하면, 1종류의 양자점을 사용하여 두께를 조절한 필터들에서는 대략 500nm ~ 600nm의 파장 범위에서 100개의 투과 스펙트럼들이 서로 다르게 형성되는 것을 알 수 있다. 이 투과 스펙트럼들은 평행하지 않으며 교차점을 가지지도 않는다. 따라서, 계산 상의 오류없이 높은 정확도로 입력 스펙트럼을 계산할 수 있는 고분해능 분광기를 구현할 수 있다. Referring to FIG. 11 , it can be seen that 100 transmission spectra are formed differently from each other in a wavelength range of approximately 500 nm to 600 nm in filters whose thickness is adjusted using one type of quantum dots. These transmission spectra are not parallel and have no intersection. Accordingly, it is possible to implement a high-resolution spectrometer capable of calculating an input spectrum with high accuracy without calculation errors.

도 12a 및 도 12b는 실제 입력 스펙트럼(real input spectrum)과 도 11에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼(reconstructed input spectrum)을 비교하여 도시한 것이다. 여기서, 재구성된 입력 스펙트럼은 전술한 식(1)을 이용하여 계산될 수 있다. 이는 이하에서도 동일하다. 12a and 12b show a comparison between a real input spectrum and a reconstructed input spectrum from the results shown in FIG. 11 . Here, the reconstructed input spectrum can be calculated using Equation (1) described above. This is the same also below.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차(deviation)는 대략 1% 정도로 매우 작아서 재구성된 입력 스펙트럼이 필터들에 실제 입력된 스펙트럼과 거의 일치하고 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 재구성된 입력 스펙트럼으로부터 실제 입력된 스펙트럼을 정확하게 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 12A and 12B , it can be seen that the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum is very small, about 1%, so that the reconstructed input spectrum almost matches the spectrum actually input to the filters. . Accordingly, an actual input spectrum can be accurately measured from the reconstructed input spectrum.

재구성된 입력 스펙트럼을 계산하기 위해서는 부분 필터들의 투과 스펙트럼들이 서로 다른 형태를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 13a에 도시된 바와 같이 필터들의 투과 스펙트럼들이 서로 평행하도록 형성되거나 또는 도 13b에 도시된 바와 같이 필터들의 투과 스펙트럼들이 서로 교차하도록 형성되는 경우에는 입력 스펙트럼을 계산하기가 어렵거나 정확도가 낮아진다는 점에서 선호되지 않는다. 본 실시예에서와 같이 1종류의 양자점을 사용한 스펙트럼 변조층들의 두께를 적절히 조절하여 부분 필터들을 제작하게 되면 도 11에 도시된 바와 같이 투과 스펙트럼들을 서로 다른 형상으로 형성할 수 있다.In order to calculate the reconstructed input spectrum, it is preferable that the transmission spectra of the partial filters have different shapes. For example, when the transmission spectra of filters are formed to be parallel to each other as shown in FIG. 13A or to cross each other as shown in FIG. 13B , it is difficult or accurate to calculate the input spectrum. is not preferred because it lowers As in the present embodiment, if partial filters are fabricated by appropriately adjusting the thickness of spectral modulation layers using one type of quantum dots, transmission spectra can be formed in different shapes as shown in FIG. 11 .

도 14는 2종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다. 여기서, 2종류의 양자점으로는 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자 및 4nm의 직경을 가지는 CdSe 입자를 사용하였다. 그리고, 이 2 종류 양자점들의 혼합 비율을 0.01:0.99, 0.02:098, .. , 0.99:0.01, 1.00:0.00 으로 변화시켜 100개의 스펙트럼 변조층들을 제작하였다.14 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using two types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots. Here, CdSe particles having a diameter of 5 nm and CdSe particles having a diameter of 4 nm were used as two types of quantum dots. In addition, 100 spectral modulation layers were fabricated by changing the mixing ratio of these two types of quantum dots to 0.01:0.99, 0.02:098, .., 0.99:0.01, and 1.00:0.00.

도 14를 참조하면, 2종류의 양자점들을 사용하여 양자점들의 혼합 비율을 조절한 부분 필터들에서는 대략 500nm ~ 600nm의 파장 범위에서 100개의 투과 스펙트럼들이 서로 다르게 형성되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 고분해능을 가지는 분광기를 구현할 수 있다.Referring to FIG. 14 , it can be seen that 100 transmission spectra are formed differently from each other in a wavelength range of approximately 500 nm to 600 nm in the partial filters using two types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of the quantum dots. Accordingly, it is possible to implement a spectrometer having high resolution.

도 15a 및 도 15b는 실제 입력 스펙트럼과 도 14에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 15A and 15B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 14 .

도 15a 및 도 15b를 참조하면, 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 대략 1% ~ 2% 정도로 매우 작아서 재구성된 입력 스펙트럼이 필터들에 실제 입력된 스펙트럼과 거의 일치하고 있음을 알 수 있다. Referring to FIGS. 15A and 15B , the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum is very small, approximately 1% to 2%, so that the reconstructed input spectrum almost matches the spectrum actually input to the filters. .

도 16은 10종류의 양자점들을 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다. 여기서, 10종류의 양자점들로는 각각 4.1nm, 4.2nm, .. , 4.9nm, 5.0nm의 직경을 가지는 CdSe 입자들이 사용되었다. 이러한 10종류의 양자점들에 대응하여 10개의 그룹을 만들고, 각 그룹 마다 두께를 변화시킴으로써 100개의 스펙트럼 변조층들을 제작하였다.16 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using 10 types of quantum dots and adjusting the thickness. Here, CdSe particles having diameters of 4.1 nm, 4.2 nm, .. , 4.9 nm, and 5.0 nm, respectively, were used as the 10 types of quantum dots. Corresponding to these 10 types of quantum dots, 10 groups were created and 100 spectral modulation layers were fabricated by varying the thickness of each group.

도 16을 참조하면, 10종류의 양자점들을 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들에서는 대략 500nm ~ 600nm의 파장 범위에서 100개의 투과 스펙트럼들이 서로 다르게 형성되는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 16 , it can be seen that 100 transmission spectra are formed differently from each other in a wavelength range of approximately 500 nm to 600 nm in partial filters using 10 types of quantum dots and adjusting the thickness.

도 17a 및 도 17b는 실제 입력 스펙트럼과 도 16에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 17A and 17B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 16 .

도 17a 및 도 17b를 참조하면, 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 대략 1% 정도로 매우 작아서 재구성된 입력 스펙트럼이 필터들에 실제 입력된 스펙트럼과 거의 일치하고 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 재구성된 입력 스펙트럼으로부터 실제 입력된 스펙트럼을 정확하게 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 17A and 17B , it can be seen that the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum is very small, approximately 1%, so that the reconstructed input spectrum almost matches the spectrum actually input to the filters. Accordingly, an actual input spectrum can be accurately measured from the reconstructed input spectrum.

도 18은 11종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시뮬레이션 결과이다. 여기서, 11종류의 양자점들로는 각각 4.0, 4.1nm, .. , 4.9nm, 5.0nm의 직경을 가지는 CdSe 입자들이 사용되었다. 이러한 11 종류의 양자점들 중 2종류의 양자점들로 10개의 그룹을 만들고, 각 그룹 마다 양자점 혼합 비율을 변화시킴으로써 100개의 스펙트럼 변조층들을 제작하였다.18 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using 11 types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots. Here, CdSe particles having diameters of 4.0, 4.1 nm, .. , 4.9 nm, and 5.0 nm, respectively, were used as 11 types of quantum dots. 10 groups of 2 types of quantum dots among these 11 types of quantum dots were made, and 100 spectral modulation layers were fabricated by changing the mixing ratio of quantum dots for each group.

도 18을 참조하면, 11종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들에서는 대략 520nm ~ 620nm의 파장 범위에서 100개의 투과 스펙트럼들이 서로 다르게 형성되는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 18 , it can be seen that 100 transmission spectra are formed differently from each other in the wavelength range of about 520 nm to 620 nm in the partial filters using 11 types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of the quantum dots.

도 19a 및 도 19b는 실제 입력 스펙트럼과 도 18에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 19A and 19B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 18 .

도 19a 및 도 19b를 참조하면, 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 대략 1% 정도로 매우 작아서 재구성된 입력 스펙트럼이 부분 필터들에 실제 입력된 스펙트럼과 거의 일치하고 있음을 알 수 있다. 이에 따라, 재구성된 입력 스펙트럼으로부터 실제 입력된 스펙트럼을 정확하게 측정할 수 있다.Referring to FIGS. 19A and 19B , it can be seen that the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum is very small, about 1%, so that the reconstructed input spectrum almost matches the spectrum actually input to the partial filters. Accordingly, an actual input spectrum can be accurately measured from the reconstructed input spectrum.

도 20은 2종류의 양자점들을 사용하고 양자점 혼합 비율을 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 시물레이션 결과이다. 도 20에는 400nm ~ 800nm 파장 범위에서의 투과 스펙트럼들이 도시되어 있다. 여기서, 2종류의 양자점으로는 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자 및 4nm의 직경을 가지는 CdSe 입자를 사용하였다. 그리고, 이 2 종류 양자점들의 혼합 비율을 0.01:0.99, 0.02:098, .. , 0.99:0.01, 1.00:0.00 으로 변화시켜 100개의 스펙트럼 변조층들을 제작하였다.20 is a simulation result showing transmission spectra of partial filters using two types of quantum dots and adjusting the mixing ratio of quantum dots. 20 shows transmission spectra in a wavelength range of 400 nm to 800 nm. Here, CdSe particles having a diameter of 5 nm and CdSe particles having a diameter of 4 nm were used as two types of quantum dots. In addition, 100 spectral modulation layers were fabricated by changing the mixing ratio of these two types of quantum dots to 0.01:0.99, 0.02:098, .., 0.99:0.01, and 1.00:0.00.

도 21은 도 20의 A 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 21에는 도 20에 도시된 투과 스펙트럼들 중 630nm ~ 730nm 파장 범위의 투과 스펙트럼들이 도시되어 있다. 도 22a 및 도 22b는 실제 입력 스펙트럼과 도 21에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 도 22a 및 도 22b를 참조하면, 630nm ~ 730nm 파장 범위에서의 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 대략 1% ~ 2% 정도가 되는 것을 알 수 있다.FIG. 21 is an enlarged view of portion A of FIG. 20 . FIG. 21 shows transmission spectra in a wavelength range of 630 nm to 730 nm among the transmission spectra shown in FIG. 20 . 22A and 22B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 21 . Referring to FIGS. 22A and 22B , it can be seen that the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum in the wavelength range of 630 nm to 730 nm is approximately 1% to 2%.

도 23은 도 20의 B 부분을 확대하여 도시한 것이다. 도 23에는 도 20에 도시된 투과 스펙트럼들 중 530nm ~ 630nm 파장 범위의 투과 스펙트럼들이 도시되어 있다. 도 24a 및 도 24b는 실제 입력 스펙트럼과 도 23에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 도 24a 및 도 24b를 참조하면, 530nm ~ 630nm 파장 범위의 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 대략 1% 정도가 되는 것을 알 수 있다.FIG. 23 is an enlarged view of part B of FIG. 20 . FIG. 23 shows transmission spectra in a wavelength range of 530 nm to 630 nm among the transmission spectra shown in FIG. 20 . 24A and 24B show a comparison between an actual input spectrum and an input spectrum reconstructed from the result shown in FIG. 23 . Referring to FIGS. 24A and 24B , it can be seen that a deviation between an actual input spectrum in a wavelength range of 530 nm to 630 nm and a reconstructed input spectrum is approximately 1%.

이와 같이, 실제 입력 스펙트럼과 재구성된 입력 스펙트럼의 편차는 630nm ~ 730nm의 파장 범위보다 530nm ~ 630nm의 파장 범위에서 보다 정확하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 적당한 파장 범위를 선택을 통해 재구성된 입력 스펙트럼의 정확도를 높일 수 있다. As such, it can be seen that the deviation between the actual input spectrum and the reconstructed input spectrum is more accurate in the wavelength range of 530 nm to 630 nm than in the wavelength range of 630 nm to 730 nm. Accordingly, accuracy of the reconstructed input spectrum may be increased by selecting an appropriate wavelength range.

도 25는 1종류의 양자점 및 폴리머를 사용하고 두께를 조절한 부분 필터들의 투과 스펙트럼들을 도시한 실험 결과이다. 여기서, 1종류의 양자점으로는 5nm의 직경을 가지는 CdSe 입자를 사용하였으며, 두께를 20nm ~ 30nm 씩 변화시켜 8개의 스펙트럼 변조층들을 형성하였다. 25 is an experimental result showing transmission spectra of partial filters using one type of quantum dots and polymer and adjusting the thickness. Here, CdSe particles having a diameter of 5 nm were used as one type of quantum dots, and eight spectral modulation layers were formed by varying the thickness by 20 nm to 30 nm.

도 26은 도 25의 C 부분에 해당하는 파장 범위에서 실제 입력 스펙트럼과 도 26에 도시된 결과로부터 재구성된 입력 스펙트럼을 비교하여 도시한 것이다. 도 27에는 560nm ~ 630nm의 파장 범위에서 10nm 간격으로 8개의 테이터를 측정한 결과가 도시되어 있다. 도 26을 참조하면, 재구성된 입력 스펙트럼은 실제 입력 스펙트럼과 거의 정확하게 일치하고 있다. 이에 따라, 높은 정확도를 가지는 재구성된 입력 스펙트럼을 얻을 수 있음을 알 수 있다. FIG. 26 compares an actual input spectrum in a wavelength range corresponding to part C of FIG. 25 with an input spectrum reconstructed from the results shown in FIG. 26 . 27 shows the results of measuring 8 data at intervals of 10 nm in the wavelength range of 560 nm to 630 nm. Referring to FIG. 26, the reconstructed input spectrum almost exactly matches the actual input spectrum. Accordingly, it can be seen that a reconstructed input spectrum having high accuracy can be obtained.

이상의 실시예들에 의하면, 부분 필터들을 구성하는 스펙트럼 변조층들을 서로 두께를 달리하거나 구성 물질들의 혼합 비율이 서로 다르게 함으로써 부분 필터들이 서로 다른 형태의 투과 스펙트럼들을 형성할 수 있다. 따라서, 대략 100nm 파장 범위에서 100개 이상의 투과 스펙트럼들을 형성하게 되면 1nm 이하의 고분해능을 구현할 수 있다. 또한, 두께나 구성 물질들의 혼합 비율은 비교적 용이하게 조절할 수 있으므로, 합성을 통해 양자점의 크기를 조절하는 경우에 비해 용이하게 고분해능을 가지는 분광기를 제작할 수 있다. According to the above embodiments, the partial filters may form different types of transmission spectra by making the spectral modulation layers constituting the partial filters have different thicknesses or have different mixing ratios of constituent materials. Accordingly, when 100 or more transmission spectra are formed in a wavelength range of about 100 nm, high resolution of 1 nm or less can be implemented. In addition, since the thickness or the mixing ratio of constituent materials can be adjusted relatively easily, a spectrometer having high resolution can be easily manufactured compared to the case of controlling the size of quantum dots through synthesis.

100.. 센싱부
200,300,400,500,600.. 광 필터
210,310,410,510,610.. 제1 스펙트럼 변조층
220,320,420,520,620.. 제2 스펙트럼 변조층
230,330,430,530,630.. 제3 스펙트럼 변조층
211,511.. 양자점
311a,411a,611a.. 제1 양자점
311b,311b,411b,611b.. 제2 양자점
512,612.. 폴리머
P1, P2, P3, P4.. 부분 필터100.. sensing unit
200,300,400,500,600.. light filter
210,310,410,510,610.. First spectrum modulation layer
220,320,420,520,620.. Second spectrum modulation layer
230,330,430,530,630.. Third spectrum modulation layer
211,511.. quantum dots
311a, 411a, 611a.. First quantum dot
311b, 311b, 411b, 611b.. Second quantum dot
512,612.. Polymer
P1, P2, P3, P4.. partial filter

Claims

A plurality of spectral modulation layers having different thicknesses or different mixing ratios of constituent materials, each having a different transmission spectrum,
The optical filter of claim 1, wherein the transmission spectra are not parallel to each other and do not have an intersection point.

According to claim 1,
The plurality of spectral modulation layers are arranged in an array form.

According to claim 1,
An optical filter wherein the transmission spectra have a non-linear relation.

delete

According to claim 1,
The spectral modulation layers include at least one of quantum dots (QDs), inorganic materials, and polymers.

According to claim 1,
The spectral modulation layers have the same size and include at least one of a type of quantum dot, an inorganic material, and a polymer including the same material.

According to claim 7,
The spectral modulation layers are prepared to have different thicknesses by at least one of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer.

According to claim 7,
The spectral modulation layers are provided such that at least two of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios.

According to claim 1,
The spectral modulation layers include at least one of two or more types of quantum dots having different sizes and at least one of different materials, an inorganic material, and a polymer.

According to claim 10,
The spectral modulation layers are prepared to have different thicknesses by at least one of the two or more kinds of quantum dots, the inorganic material, and the polymer.

According to claim 10,
The spectral modulation layers are provided such that at least two of the two or more types of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios.

According to claim 10,
The spectral modulation layers are provided so that the two or more types of quantum dots have different mixing ratios.

According to claim 1,
The spectral modulation layers have a thickness of 10 nm to 100 μm.

an optical filter including a plurality of partial filters; and
A sensing unit configured to receive light transmitted through the optical filter;
The plurality of partial filters include a plurality of spectral modulation layers each having a different thickness or a different mixing ratio of constituent materials and each having a different transmission spectrum,
The transmission spectra are not parallel to each other and do not have an intersection point.

According to claim 15,
The plurality of spectral modulation layers are arranged in an array form.

According to claim 15,
The transmission spectra have a non-linear relationship.

delete

According to claim 15,
The spectral modulation layers include at least one of quantum dots, inorganic materials, and polymers.

According to claim 15,
The spectral modulation layers have the same size and include at least one of a type of quantum dot, an inorganic material, and a polymer including the same material.

According to claim 21,
The spectral modulation layers are prepared to have different thicknesses by at least one of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer.

According to claim 21,
The spectral modulation layers are provided such that at least two of the one type of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios.

According to claim 15,
The spectral modulation layers include at least one of two or more types of quantum dots having different sizes and at least one of different materials, inorganic materials, and polymers.

25. The method of claim 24,
The spectral modulation layers are prepared to have different thicknesses by at least one of the two or more types of quantum dots, the inorganic material, and the polymer.

25. The method of claim 24,
The spectral modulation layers are provided such that at least two of the two or more types of quantum dots, the inorganic material, and the polymer have different mixing ratios.

25. The method of claim 24,
The spectral modulation layers are provided so that the two or more types of quantum dots have different mixing ratios.

According to claim 15,
The sensing unit spectrometer including an image sensor or a photodiode.

According to claim 15,
The spectrometer has a resolution of 1 nm or less.