• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제7권2호
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• pp.9-15
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• 2015

Various studies with regard to increasing the optical efficiency of plasmonic color filters have previously been conducted, such as mixing materials or applying diverse pattern shapes. Fundamentally, it is important to maximize the photonic crystal effect by finding the optimum periods of lattice as well as calculating the most efficient transmission area. In this study, we propose a technical method for optimizing the plasmonic color filters that have a high color gamut and luminance by analyzing the light spectrums based on the 1931 color coordinate system. Moreover, we suggest a calculation method in order to define the individual color purity of red and green and blue filters. Consequently, efficiency values are obtained independently from each color filter by evaluating the color purity and the luminance. The final result obtained from simulation are 27.6% of relative luminance and 25.3% of color gamut. The proposed optimization method is applicable to all plasmonic color filters having photonic crystal arrays.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권1호
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• pp.16-22
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• 2020

In high resolution imaging devices, smaller aperture in the color filter causes cross talk which provides incorrect information. Plasmonic color filters (PCFs) have been reported as an alternative of the conventional color resist based-color filter (CRCF) and many studies on PCFs demonstrated the filtering function by PCFs with a sub-micron size. In this work, we investigated the cross talk performance of PCFs compared to CRCFs. The effect of cross talk over distance from the filter were measured for each filter. Despite poorer spectral filtering characteristics, PCFs were more robust against cross talk than CRCFs. Also, the further away from the filter, the more cross talk appeared. As a result, PCFs showed less cross talk than CRCFs at about 82% of the results measured at a distance of 2~10 ㎛. This study will help to make practical use of PCFs in high-resolution imaging applications.

• Current Optics and Photonics
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• 제4권5호
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• pp.428-433
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• 2020

Recently, the on-chip autofocus (AF) function has become essential to the CMOS image sensor. An auto-focus usually operates using phase detection of the photocurrent difference from a pair of AF pixels that have focused or defocused. However, the phase-detection method requires a pair of AF pixels for comparison of readout. Therefore, the pixel variation may reduce AF performance. In this paper, we propose a color-selective AF pixel with a plasmonic nanostructure in a 0.9 μ㎡ pixel. The suggested AF pixel requires one pixel for AF function. The plasmonic nanostructure uses metal-insulator-metal (MIM) stack arrays instead of a color filter (CF). The color filters are formed at the subwavelength, and they transmit the specific wavelength of light according to the stack period and incident angles. For the optical analysis of the pixel, a finite-difference time-domain (FDTD) simulation was conducted. The analysis showed that the MIM stack arrays in the pixels perform as an AF pixel. As the primary metric of AF performance, the resulting AF contrasts are 1.8 for the red pixels, 1.6 for green, and 1.5 blue. Based on the simulation results, we confirmed the autofocusing performance of the MIM stack arrays.

• 한국광학회지
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• 제31권3호
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• pp.148-154
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• 2020

본 논문에서는 주기적인 구멍배열(periodic hole array, PHA) 패턴을 가진 나노금속구조 컬러필터의 문제점인 입사광의 각도에 따른 컬러필터 중심파장의 이동을 해결하기 위해 새로운 구멍 패턴인 polyperiodic hole array (PPHA)를 제시한다. 먼저 녹색파장대역 컬러필터를 만들기 위해 구멍의 직경과 주기를 정했으며 propagation length와 skin depth를 고려해 단위셀의 크기, 금속과 유전체의 두께를 설정했다. PPHA 패턴을 만들기 위해 주기적인 구멍배열을 국부적으로 회전시켜 전체적으로는 비주기적이지만 부분적으로 주기적인 패턴을 만들었다. 그 결과 PHA 패턴과 대비하여 PPHA 패턴 나노금속구조 컬러필터는 입사광각이 0°에서 30°까지 증가하였을 때 파장의 이동도가 최대 40% 개선되었다. 본 연구를 통해 나노금속구조 컬러필터의 성능을 향상시킬 수 있으며 디스플레이, 이미지 센서 등 이미징 디바이스 분야에 접목시켜 산업적으로 활용할 수 있을 것으로 예상한다.

• 한국광학회지
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• 제29권6호
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• pp.275-284
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• 2018

본 연구에서는 나노 홀 배열과 나노 디스크 배열이 AZ 1500 나노 기둥에 의해 분리된 하이브리드 구조의 컬러 필터 설계방법을 제시한다. 우리는 각 설계 변수에 따른 투과광 특성 변화의 경향성을 이용하여 RGB 컬러 필터 설계 방법을 제시한다. 특히, 단면에서의 전기장의 세기 분포를 분석하여 두 배열에서 각각 발생하는 국소 표면 플라즈몬 공명이 서로에게 영향을 주지 않도록 AZ 1500 나노 기둥의 높이를 설정하였다. 최적화된 컬러 필터의 투과광 특성은 다음과 같다. Red 컬러 필터의 투과광 특성은 가시광 대역에서 Red를 표현하는 파장대역이 차지하는 비율이 55.01%, 투과도 최댓값이 41.53%이다. 그리고 Green컬러 필터의 경우, Green을 표현하는 파장대역의 비율이 40.20%, 투과도 최댓값은 42.41%이다. Blue 컬러 필터의 경우, Blue를 표현하는 파장 대역의 비율이 32.78%, 투과도 최댓값은 30.27%이다. 본 연구를 통해 산업용 장치에 집적되는 컬러 필터의 특성 향상을 이끌어 낼 수 있을 것으로 예상한다.