超高画質のディスプレイカラーフィルター技術の開発

超高画質の鮮明度を持ちながらも、価格はもっと安価である次世代テレビの常用化を早めることができるカラーフィルターの技術が開発された。

韓国研究財団（理事長　チョウ　ムジェ）はチュウ　ビョンコン教授（高麗大）の研究チームが鮮明で解像度の高い色を現すことができる相補型プラズモンカラーフィルターを開発したことを明らかにした。現在ディスプレイ産業で主に使われているカラーフィルターは顔料や染料を利用した光吸収の方式である。これは有機材料を基盤としているので化学的な安定性が低く、RGBフィルターを其々製造しなければならないので単価が高い。その反面に、無機材料を使う光干渉方式のプラズモンカラーフィルターは安い費用で多様な色のフィルターを同時に製造することはできるが、ナノ構造物の二次元配列から発生する色の干渉現象のため、色の純度が低下する問題点がある。

<ホール（ 陰刻）パターンと ドット（ 陽刻）パターン構造の 開口比率による透過 スペクトラム、出処：韓国研究財団>

研究チームは陰刻パターンに陽刻パターンを組み合わせる相補型の設計方法で既存の定型化されたパターン模様を脱皮する逆発想を適用した。陽刻パターンは既存の陰刻パターンを反転させた形相で透過型カラーフィルターに応用するのが難しいというのが学会の一般的な見方だった。しかし、研究チームは特定の条件にて陽刻パターンが短波長の漏洩を効果的に遮断することによって純度の高い赤色の抽出が可能であることを確認した。

その結果、相補型として設計されたプラズモンフィルターで色を具現する領域が以前より30％広がる結果を確認することができた。

＜製作されたホール（陰刻）パターンとドット（陽刻）パターン構造のプラズモニックカラーフィルター、出処：韓国研究財団>

また、プラズモンカラーフィルターはナノパターンの幾何学的な変数だけ調節すれば、赤色、緑色、青色など、多様な色相の具現が可能である。既存の材料と製造の方法をそのまま使えるため、追加的な費用の発生なく、性能を向上させることができる。

チュウ　ビョンコン教授は“この研究は相補型の設計方法を通じて高い色再現性のプラズモンカラーフィルターを開発したものである。この研究がナノ光学素子を結合させた次世代ディスプレイの開発を早めるきっかけとなると期待される“と研究の意義を説明した。

この研究成果は未来創造科学部の韓国研究財団の基礎研究支援事業（個人研究）、教育部・韓国研究財団のBK21支援事業などの支援を受けて遂行された。国際的な学術誌である ネイチャーの姉妹誌の サイエンティフィック・リポーツに1月13日付けで掲載された。