With the huge growth of display market, reflective color filters are one of on-demand component of market nowadays. Because conventional color pixels are horizontally aligned, it is impossible to get high reflectance for primary colors. Here we suggest and develop a new type of reflective color filter using vertically aligned active layers. Firstly we investigated the possibility of designing vertical color cell. The total number of possible cell combination and its color expression mechanism is obtained. After that, using plasmonic metasurfaces, the resonance tuning ability of MEMS and microfluidic channel was investigated and optimized by simulation. Each method can shift the plasmon resonance wavelength at least 80nm, which can cover whole visible range by 3-level active tuning. Finally, we demonstrated the index tuning method which can be combined with microfluidic channel. The prototype sample is fabricated by evaporation and e-beam lithography. The observed color changes significantly by dropping liquids on it. By reflection spectrum measurement of small spot, the dip reflectance about 30% was obtained and resonance dip at 436, 528, 608nm. Therefore, the full color expression can be accomplishable by designed structure.
디스플레이 시장의 급격한 성장과 더불어, 반사형 컬러 필터의 필요성이 대두되고 있다. 기존의 칼라 필터는 수평적인 배열 때문에 원색에 대하여 각각 높은 반사율을 얻기 불가능했다. 이에 본 연구에서는 수직으로 배열된 능동적 변색 필터를 배열하는 새로운 디자인으로 천연색을 구현하고자 한다. 먼저 수직 배열의 가능성을 알아보기 위하여 천연색을 구현할 수 있는 필터 배열의 모든 경우의 수를 구하였고, 천연색을 구현 가능한 유일한 배열 방법을 알아내었다. 이후에 플라즈모닉 필터 기반으로 미세전자기계시스템과 미세유체 채널을 이용할 수 있는 가능성을 전자모사 방법을 통해 탐구하였다. 각각의 방법으로 최소 80nm 의 플라즈모닉 공진 이동을 얻어내었다. 마지막으로 전자 빔 리소그래피와 증발 증착법을 통하여 샘플을 제작하여 가능성을 입증하였다. 광학 현미경을 통해 뚜렷한 색 변화를 관찰하였으며 국소 면적 반사율 측정을 통하여 공진이 각각 삼원색에 해당하는 파장인 436, 528, 608nm 에 나타나는 것을 확인함으로써 천연색 구현이 가능함을 보였다.