光学滤波器和包括光学滤波器的光谱仪的制作方法

光学滤波器和包括光学滤波器的光谱仪
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本申请要求于2019年7月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2019-0092651的优先权，其公开内容通过引用的方式全部并入本文中。
技术领域
[0003]
本公开的示例实施例涉及光学滤波器和包括光学滤波器的光谱仪。


背景技术：

[0004]
根据相关技术的光谱仪包括各种光学器件。这样，光谱仪可能是笨重的。近来，需要减小光谱仪的尺寸，因此已经进行了在一个半导体芯片上同时实现集成电路和光学器件的研究。


技术实现要素：

[0005]
一个或多个示例实施例提供了光学滤波器和包括光学滤波器的光谱仪。
[0006]
附加方面部分地将在以下描述中进行阐述，且部分地将通过以下描述而变得清楚明白，或者可以通过实践示例实施例来获知。
[0007]
根据示例实施例的一方面，提供了一种光学滤波器，包括：多个带通滤波器，具有彼此不同的光中心波长，其中，所述多个带通滤波器中的每一个包括腔体层、设置在腔体层的上表面上的第一布拉格反射层、以及设置在腔体层的与上表面相对的下表面上的第二布拉格反射层，其中，腔体层的厚度大于λ/n，其中λ是所述多个带通滤波器中的每一个的光中心波长，n是腔体层的有效折射率，并且其中，第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的每一个包括具有彼此不同的折射率的三种或更多种材料层。
[0008]
腔体层可以包括一种材料层或具有彼此不同的折射率的多种材料层。
[0009]
所述多种材料层可以被水平或竖直地设置。
[0010]
所述多种材料层可以被一维或二维地设置。
[0011]
第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的每一个可以包括：包含硅的第一材料层、包含氧化硅的第二材料层、以及包含氧化钛或氮化钛的第三材料层。
[0012]
光学滤波器还可以包括设置在所述多个带通滤波器上的多个附加滤波器，所述多个附加滤波器被配置为分别透射特定波段的光。
[0013]
所述多个附加滤波器可以包括多个滤色器。
[0014]
所述多个附加滤波器可以包括多个宽带滤波器。
[0015]
所述多个宽带滤波器中的每一个可以具有多腔体结构或金属镜结构。
[0016]
所述多个附加滤波器中的每一个可以对应于所述带通滤波器中的至少一个。
[0017]
根据示例实施例的一方面，提供了一种光学滤波器，包括：多个带通滤波器，具有彼此不同的光中心波长，其中，所述多个带通滤波器中的每一个包括腔体层、设置在腔体层的上表面上的第一布拉格反射层、以及设置在腔体层的与上表面相对的下表面上的第二布
拉格反射层，其中，腔体层的厚度大于λ/n，其中λ是所述多个带通滤波器中的每一个的光中心波长，并且n是腔体层的有效折射率。
[0018]
光学滤波器还可以包括设置在所述多个带通滤波器上的多个附加滤波器，所述多个附加滤波器被配置为分别透射特定波段的光。
[0019]
所述多个附加滤波器可以包括多个滤色器或多个宽带滤波器。
[0020]
根据示例实施例的一方面，提供了一种光谱仪，包括：包括多个带通滤波器的光学滤波器，所述多个带通滤波器具有彼此不同的光中心波长；以及感测器件，被配置为接收透射过光学滤波器的光，其中，所述多个带通滤波器中的每一个包括腔体层、设置在腔体层的上表面上的第一布拉格反射层、以及设置在腔体层的与上表面相对的下表面上的第二布拉格反射层，其中，腔体层的厚度大于λ/n，其中λ是所述多个带通滤波器中的每一个的光中心波长，n是腔体层的有效折射率，并且其中，第一布拉格反射层和第二布拉格反射层中的每一个包括具有彼此不同的折射率的三种或更多种材料层。
[0021]
光学滤波器还可以包括设置在所述多个带通滤波器上的多个附加滤波器，所述多个附加滤波器被配置为分别透射特定的光波段。
[0022]
所述多个附加滤波器可以包括多个滤色器或多个宽带滤波器。
[0023]
感测器件可以包括图像传感器或光电二极管。
[0024]
根据示例实施例的一方面，提供了一种光谱仪，包括：包括多个带通滤波器的光学滤波器，所述多个带通滤波器具有彼此不同的光中心波长；以及感测器件，被配置为接收透射过光学滤波器的光，其中，所述多个带通滤波器中的每一个包括腔体层、设置在腔体层的上表面上的第一布拉格反射层、以及设置在腔体层的与上表面相对的下表面上的第二布拉格反射层，其中，腔体层的厚度大于λ/n，其中λ表示所述多个带通滤波器中的每一个的光中心波长，并且n是腔体层的有效折射率。
[0025]
光学滤波器还可以包括设置在所述多个带通滤波器上的多个附加滤波器，所述多个附加滤波器被配置为分别透射特定的光波段。
[0026]
所述多个附加滤波器可以包括多个滤色器或多个宽带滤波器。
[0027]
所述多种材料层可以包括水平地交替设置的第一材料层和第二材料层，并且第一材料层的折射率不同于第二材料层的折射率。
[0028]
所述多种材料层可以包括竖直地交替设置的第一材料层和第二材料层，并且第一材料层的折射率不同于第二材料层的折射率。
[0029]
所述多个带通滤波器中的三个相邻的带通滤波器可以被包括在滤波器阵列中，并且所述多个附加滤波器中的每一个对应于滤波器阵列。
附图说明
[0030]
根据以下结合附图的描述，本公开的示例实施例的上述和/或其他方面、特征以及优点将更清楚，在附图中：
[0031]
图1是根据示例实施例的光谱仪的透视图；
[0032]
图2是图1的光学滤波器中的带通滤波器的截面图；
[0033]
图3是示出根据相关技术的带通滤波器的透射光谱和图2的带通滤波器的透射光谱的图；
[0034]
图4是根据另一示例实施例的带通滤波器的截面图；
[0035]
图5是根据另一示例实施例的带通滤波器的截面图；
[0036]
图6是根据另一示例实施例的光学滤波器的截面图；
[0037]
图7a是示出透射穿过图6的第一滤波器阵列(蓝色滤波器阵列)的光的透射光谱的图；
[0038]
图7b是示出透射穿过图6的第二滤波器阵列(绿色滤波器阵列)的光的透射光谱的图；
[0039]
图7c是示出透射穿过图6的第三滤波器阵列(红色滤波器阵列)的光的透射光谱的图；
[0040]
图8是示出透射穿过图6的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器的光的透射光谱的图；
[0041]
图9a是透射穿过图6的第一滤色器和第一滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0042]
图9b是透射穿过图6的第二滤色器和第二滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0043]
图9c是透射穿过图6的第三滤色器和第三滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0044]
图10是根据另一示例实施例的光学滤波器的截面图；
[0045]
图11是示出图10的宽带滤波器的示例的图；
[0046]
图12是示出图10的宽带滤波器的另一示例的图；
[0047]
图13a是透射穿过图10的第一滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0048]
图13b是透射穿过图10的第二滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0049]
图13c是透射穿过图10的第三滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0050]
图14是示出透射穿过图10的第一宽带滤波器、第二宽带滤波器和第三宽带滤波器的光的透射光谱的图；
[0051]
图15a是透射穿过图10的第一宽带滤波器和第一滤波器阵列的光的透射光谱的图；
[0052]
图15b是透射穿过图10的第二宽带滤波器和第二滤波器阵列的光的透射光谱的图；以及
[0053]
图15c是透射穿过图10的第三宽带滤波器和第三滤波器阵列的光的透射光谱的图。
具体实施方式
[0054]
现在将详细参考附图中所示的示例实施例，其中贯穿附图相同的附图标记指代相同的元件。在这点上，示例实施例可以具有不同形式，并且不应当被解释为受限于本文所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述示例实施例，以解释各个方面。如本文中所使用的术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。诸如
“……
中的至少一个”之类的表述在元件列表之后时修饰整个元件列表，而不是修饰列表中的单独元件。例如，表述“a、b和c中的至少一个”应该理解为仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c二者、或包括a、b和c的全部。
[0055]
当将层、膜、区域或面板称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一层或衬底上，或者也可以存在中间层。单数形式的表述涵盖复数表述，除非在上下文中具有明确不同的
意义。在整个说明书中，当某一部分“包括”某一元件时，除非另有说明，否则还可以包括另一元件，而不排除另一元件的存在。
[0056]
如本文中所使用，特别地，诸如“所述”的术语以及与本文所使用的指示类似的指示可以表示单数和复数两者。此外，可以按照任何适当顺序执行本文中描述的所有方法的步骤，除非本文中另外指出或者上下文另外明确地相反指示。本公开不限于所描述的步骤顺序。本文中提供的任何和所有示例或示例语言的使用仅意在更好地阐述本公开且不对本公开的范围施加限制，除非另外要求。
[0057]
图1是根据示例实施例的光谱仪1000的透视图。
[0058]
参考图1，光谱仪1000包括感测器件1500和设置在感测器件1500上的光学滤波器1100。光学滤波器1100可以包括二维布置的多个带通滤波器100。然而，实施例不限于此。例如，多个带通滤波器100可以一维地布置。
[0059]
多个带通滤波器100中的每一个可以透射特定的光波段。在此，多个带通滤波器100可以具有彼此不同的光中心波长。然而，实施例不限于此。例如，多个带通滤波器100中的一些可以具有彼此相同的光中心波长。
[0060]
感测器件1500可以接收已经穿过光学滤波器1100的光，并将光转换成电信号。入射到光学滤波器1100中的光穿过多个带通滤波器100，并且穿过带通滤波器100的具有不同中心波长的光到达感测器件1500的像素。感测器件1500将入射到像素的光转换成电信号，以对入射到光学滤波器1100的光执行光谱分析。例如，感测器件1500可以包括诸如电荷耦合器件(ccd)、互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器等的图像传感器或光电二极管。然而，实施例不限于此。
[0061]
图2是图1的光学滤波器1100的带通滤波器100的截面图。
[0062]
参考图2，带通滤波器100透射包括特定中心波长的光波段，并且具有法布里-珀罗结构，其中在两个反射层之间设置有谐振层。可以根据反射层的反射带和腔体层的特性来确定通过带通滤波器的光的中心波长和波段。
[0063]
例如，带通滤波器100包括第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120、以及在第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120之间的腔体层130，其中第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120彼此间隔开。
[0064]
腔体层130可以是谐振层，并且可以包括具有预定折射率的半导体材料。例如，腔体层130可以包括硅或氧化硅。然而，实施例不限于此。例如，根据诸如入射光的波长之类的设计条件，腔体层130可以包括各种材料。
[0065]
当光从带通滤波器100的上表面入射到腔体层130时，光在第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120之间的腔体层130中往复运动，并引起相长干涉和相消干涉。另外，从带通滤波器100的下表面输出具有满足相长干涉条件的特定中心波长的光。
[0066]
通常，从带通滤波器100发射的光的强度可以根据入射到带通滤波器100的光的入射角而变化。为了减少光对入射角的依赖性，根据实施例，腔体层130可以具有等于或大于预定厚度的厚度。
[0067]
例如，腔体层130可以具有大于λ/n的厚度l，其中，λ表示带通滤波器100的中心波长，并且n表示腔体层130的有效折射率。如上所述，当腔体层130的厚度l大于λ/n时，即使光以各种角度入射到带通滤波器100，也可以透射具有特定中心波长的期望强度的光。
[0068]
分别设置在腔体层130的下表面和上表面上的第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120中的每一个可以是分布式布拉格反射器(dbr)。例如，第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120中的每一个可以包括具有彼此不同的折射率的三种材料层。
[0069]
例如，第一布拉格反射层110可以具有这样的结构：其中至少一个第一材料层111、至少一个第二材料层112和至少一个第三材料层113在竖直方向上顺序地堆叠。图2示出了第一布拉格反射层110的结构的示例，其中三个第一材料层111和两个第二材料层112在竖直方向上交替地堆叠在第三材料层113的上表面上。然而，可以对第一材料层至第三材料层111、112和113的数量和布置进行各种修改。
[0070]
第一材料层至第三材料层111、112和113可以包括具有彼此不同的折射率的材料。例如，第一材料层111可以具有最大折射率，并且第二材料层112可以具有最小折射率。另外，第三材料层113的折射率可以小于第一材料层111的折射率并且大于第二材料层112的折射率。
[0071]
例如，第一材料层111可以包括硅，并且第二材料层112可以包括氧化硅。另外，第三材料层113可以包括氧化钛或氮化钛。在此，硅可以具有约3.0或更大的折射率，氧化硅可以具有约1.4到1.5的折射率，并且氧化钛或氮化钛可以具有约1.9到3.0的折射率。
[0072]
类似于第一布拉格反射层110，第二布拉格反射层120可以具有这样的结构：其中至少一个第一材料层121、至少一个第二材料层122和至少一个第三材料层123在竖直方向上堆叠。图2示出了第二布拉格反射层的结构的示例，其中三个第一材料层121和两个第二材料层122在竖直方向上交替地堆叠在第三材料层123的下表面上，但是实施例不限于此。例如，可以对第一材料层至第三材料层121、122和123的数量和布置进行各种修改。
[0073]
第一材料层至第三材料层121、122和123可以包括具有彼此不同的折射率的材料。例如，第一材料层121可以具有最大折射率，并且第二材料层122可以具有最小折射率。另外，第三材料层123的折射率可以小于第一材料层121的折射率并且大于第二材料层122的折射率。例如，第一材料层121可以包括硅，并且第二材料层122可以包括氧化硅。另外，第三材料层123可以包括氧化钛或氮化钛。
[0074]
在示例实施例中，第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120分别包括三种材料层，即第一材料层111和121、第二材料层112和122以及第三材料层113和123，因此通过带通滤波器100的光波段的宽度(例如，半峰全宽(fwhm))可以被调整为具有期望值。
[0075]
在根据相关技术的带通滤波器中，将折射率彼此不同且交替堆叠的两种材料层即第一和第二材料层用作布拉格反射层。此处，通过调节第一材料层和第二材料层的数量来确定光波段的宽度。例如，当第一材料层和第二材料层中的每一个的数量为n时，光波段的宽度可以为w1。另外，当第一材料层和第二材料层中的每一个的数量为n+1时，光波段的宽度可以为w2。因此，在根据相关技术的带通滤波器中，不能实现宽度在w1和w2之间的光波段。
[0076]
在示例实施例中，带通滤波器100中的第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120分别包括三种材料层，例如，具有彼此不同的折射率的第一材料层111和121、第二材料层112和122以及第三材料层113和123。因此，可以实现宽度在w1和w2之间的光波段。
[0077]
图3是示出根据相关技术的带通滤波器的透射光谱和图2的带通滤波器100的透射光谱的图。这里，根据相关技术的带通滤波器中的布拉格反射层中的第一材料层和第二材
料层包括硅和氧化硅，而根据示例实施例的图2所示的带通滤波器100的第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120中包括的第一材料层至第三材料层包括硅、氧化硅和氧化钛。
[0078]
在图3中，a表示当在根据相关技术的带通滤波器中第一材料层和第二材料层中的每一个的数量为n时，在光波段具有宽度w1的情况下的透射光谱。此外，b表示当在根据相关技术的带通滤波器中第一材料层和第二材料层中的每一个的数量为n+1时，在光波段具有宽度w2(<w1)的情况下的透射光谱。另外，c表示在根据参考图2所示的示例实施例的带通滤波器100中，光波段具有宽度w(w2＜w＜w1)的情况下的透射光谱。如图3所示，在根据示例实施例的带通滤波器100中，第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120分别包括三种材料层，即，具有彼此不同的折射率的第一材料层111和121、第二材料层112和122和第三材料层113和123。因此，可以实现宽度在w1和w2之间的光波段。
[0079]
在以上描述中，第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120分别包括具有彼此不同的折射率的三种材料层。然而，实施例不限于此。例如，第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120中的每一个可以包括具有彼此不同的折射率的四种或更多种材料层。
[0080]
如上所述，由于第一布拉格反射层110和第二布拉格反射层120分别包括具有彼此不同的折射率的三种或更多种材料层，因此可以对通过带通滤波器100的光波段的宽度进行各种调整。
[0081]
图4是根据示例实施例的带通滤波器200的截面图。
[0082]
参考图4，带通滤波器200包括第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220、以及在第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220之间的腔体层230，其中第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220彼此间隔开。
[0083]
腔体层230可以包括具有彼此不同的折射率的至少一个第一材料层231和至少一个第二材料层232。在此，至少一个第一材料层231和至少一个第二材料层232可以在竖直方向上交替地堆叠。图4示出了其中三个第一材料层231和三个第二材料层232交替堆叠的示例。然而，第一材料层231的数量和第二材料层232的数量不限于此，并且可以进行各种修改。
[0084]
第一材料层231和第二材料层232可以包括具有彼此不同的折射率的材料。例如，第一材料层231可以包括硅，并且第二材料层232可以包括氧化硅。然而，实施例不限于此。例如，第一材料层231和第二材料层232可以包括各种其他材料。
[0085]
在以上描述中，腔体层230包括两种材料层。例如，具有彼此不同的折射率且在竖直方向上堆叠的第一材料层231和第二材料层232被包括在腔体层230中。然而，实施例不限于此。例如，腔体层230可以包括具有彼此不同的折射率且在竖直方向上堆叠的三种或更多种材料层。
[0086]
腔体层230可以具有大于λ/n的厚度l，其中，λ表示带通滤波器200的中心波长，并且n表示腔体层230的有效折射率。如上所述，当腔体层230的厚度l大于λ/n时，即使光以各种角度入射到带通滤波器200，也可以透射具有特定中心波长的期望强度的光。
[0087]
第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220分别设置在腔体层230的下表面和上表面上，并且第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220中的每一个可以包括具有彼此不同的折射率的三种材料层。
[0088]
详细地，第一布拉格反射层210具有这样的结构：其中至少一个第一材料层211、至
少一个第二材料层212和至少一个第三材料层213在竖直方向上堆叠。然而，可以对第一材料层至第三材料层211、212和213的数量和布置进行各种修改。第一材料层至第三材料层211、212和213可以包括具有彼此不同的折射率的材料。
[0089]
类似于第一布拉格反射层210，第二布拉格反射层220可以具有这样的结构：其中至少一个第一材料层221、至少一个第二材料层222和至少一个第三材料层223在竖直方向上堆叠。可以对第一材料层至第三材料层221、222和223的数量和布置进行各种修改。第一材料层至第三材料层221、222和223可以包括具有彼此不同的折射率的材料。
[0090]
在以上描述中，第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220分别包括具有彼此不同的折射率的三种材料层，但是第一布拉格反射层210和第二布拉格反射层220可以分别包括具有彼此不同的折射率的四种或更多种材料层。因此，可以对通过带通滤波器200的光波段的宽度进行各种调整。
[0091]
图5是根据示例实施例的带通滤波器300的截面图。
[0092]
参考图5，带通滤波器300包括第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320、以及在第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320之间的腔体层330，其中第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320彼此间隔开。
[0093]
腔体层330可以包括具有彼此不同的折射率的至少一个第一材料层331和至少一个第二材料层332。例如，至少一个第一材料层331和至少一个第二材料层332可以在水平方向上交替地堆叠。这里，可以对第一材料层331和第二材料层332的数量进行各种修改。
[0094]
第一材料层331和第二材料层332可以包括具有彼此不同的折射率的材料。例如，第一材料层331可以包括硅，并且第二材料层332可以包括氧化硅。然而，实施例不限于此。例如，第一材料层331和第二材料层332可以包括各种其他材料。
[0095]
在以上描述中，腔体层330包括具有彼此不同的折射率且在水平方向上布置的两种材料层，即第一材料层331和第二材料层332。然而，实施例不限于此，并且腔体层330可以包括具有彼此不同的折射率且在水平方向上布置的三种或更多种材料层。
[0096]
腔体层330可以具有大于λ/n的厚度l，其中，λ表示带通滤波器300的中心波长，并且n表示腔体层330的有效折射率。如上所述，当腔体层330的厚度l大于λ/n时，即使光以各种角度入射到带通滤波器300，也可以透射具有特定中心波长的期望强度的光。
[0097]
第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320在腔体层330的下表面和上表面上，并且第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320中的每一个可以包括具有彼此不同的折射率的三种材料层。
[0098]
例如，第一布拉格反射层310具有这样的结构：其中至少一个第一材料层311、至少一个第二材料层312和至少一个第三材料层313在竖直方向上堆叠。然而，可以对第一材料层至第三材料层311、312和313的数量和布置进行各种修改。第一材料层至第三材料层311、312和313可以包括具有彼此不同的折射率的材料。
[0099]
类似于第一布拉格反射层310，第二布拉格反射层320可以具有这样的结构：其中至少一个第一材料层321、至少一个第二材料层322和至少一个第三材料层323在竖直方向上堆叠。可以对第一材料层至第三材料层321、322和323的数量和布置进行各种修改。第一材料层至第三材料层321、322和323可以包括具有彼此不同的折射率的材料。
[0100]
在以上描述中，第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320分别包括具有彼此
不同的折射率的三种材料层，但是第一布拉格反射层310和第二布拉格反射层320可以分别包括具有彼此不同的折射率的四种或更多种材料层。因此，可以对通过带通滤波器300的光波段的宽度进行各种调整。
[0101]
在下文中，下面将描述其中通过使用诸如滤色器单元、宽带滤波器单元等的附加滤波器而使期望光波段的光仅入射到带通滤波器的示例。
[0102]
图6是根据示例实施例的光学滤波器1200的截面图。
[0103]
参考图6，光学滤波器1200包括多个带通滤波器411、412、413、421、422、423、431、432和433、以及在带通滤波器411至433的上部的多个滤色器710、720和730，其中具有彼此不同的光中心波长的多个带通滤波器411至433以预定图案布置。这里，多个带通滤波器411至433中的每一个可以包括在以上示例实施例中描述的法布里-珀罗结构的带通滤波器100、200和300之一。
[0104]
图6示出了一个示例，其中设置了具有彼此不同的光中心波长的九个带通滤波器411至433，并且具有相邻峰值波长的三个带通滤波器配置一个滤波器阵列410、420或430。可以对配置一个滤波器阵列410、420或430的带通滤波器的数量进行各种修改。例如，一个带通滤波器可以配置一个滤波器阵列410、420或430。
[0105]
第一滤波器阵列410可以包括彼此相邻布置的第一带通滤波器411、第二带通滤波器412和第三带通滤波器413。第一带通滤波器至第三带通滤波器411、412和413可以具有彼此相邻的光中心波长。第一滤波器阵列410可以透射第一光波段。在此，第一光波段可以由第一带通滤波器至第三带通滤波器411、412和413的光波段来确定。
[0106]
第二滤波器阵列420可以包括彼此相邻布置的第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423。第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423可以具有彼此相邻的光中心波长。第二滤波器阵列420可以透射第二光波段。在此，第二光波段可以由第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423的光波段来确定。
[0107]
第三滤波器阵列430可以包括彼此相邻布置的第七带通滤波器431、第八带通滤波器432和第九带通滤波器433。第七带通滤波器至第九带通滤波器431、432和433可以具有彼此相邻的光中心波长。第三滤波器阵列430可以透射第三光波段。在此，第三光波段可以由第七带通滤波器至第九带通滤波器431、432和433的光波段来确定。
[0108]
例如，当要制造光波段为约400nm至700nm(可见光的光波段)的光学滤波器1200时，第一滤波器阵列410可以是透射约400nm至500nm的第一光波段的蓝色滤波器阵列。在此，将约400nm至500nm的第一光波段划分为三个波段，即第一带通滤波器411、第二带通滤波器412和第三带通滤波器413的光波段。
[0109]
第二滤波器阵列420可以是透射约500nm至600nm的第二光波段的绿色滤波器阵列。在此，将约500nm至600nm的第二光波段划分为三个波段，即第四带通滤波器421、第五带通滤波器422和第六带通滤波器423的光波段。第三滤波器阵列430可以是透射约600nm至700nm的第三光波段的红色滤波器阵列。在此，将约600nm至700nm的第三光波段划分为三个波段，即第七带通滤波器431、第八带通滤波器432和第九带通滤波器433的光波段。
[0110]
具有不同颜色的多个滤色器710、720和730设置在第一带通滤波器至第九带通滤波器411至433这多个带通滤波器的上部。在此，多个滤色器710、720和730可以阻挡不是对应滤波器阵列410、420和430的目标的波段的光，如稍后所述。多个滤色器710、720和730通
常可以应用于诸如液晶显示设备、有机发光显示设备等的彩色显示设备。
[0111]
多个滤色器710、720和730可以分别对应于多个滤波器阵列。图6示出了如下示例，其中三个滤色器，即第一滤色器至第三滤色器710、720和730，分别对应于第一滤波器阵列至第三滤波器阵列410、420和430。
[0112]
第一滤色器710设置在包括第一带通滤波器至第三带通滤波器411、412和413在内的第一滤波器阵列410的上部。例如，当第一滤波器阵列410是透射约400nm至500nm的光波段的蓝色滤波器阵列时，第一滤色器710可以是透射蓝光波段的蓝色滤色器。
[0113]
第二滤色器720设置在包括第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423在内的第二滤波器阵列420的上部。例如，当第二滤波器阵列420是透射约500nm至600nm的光波段的绿色滤波器阵列时，第二滤色器720可以是透射绿光波段的绿色滤色器。
[0114]
第三滤色器730设置在包括第七带通滤波器至第九带通滤波器431、432和433在内的第三滤波器阵列430的上部。例如，当第三滤波器阵列430是透射约600nm至700nm的光波段的红色滤波器阵列时，第三滤色器730可以是透射红光波段的红色滤色器。
[0115]
第一滤色器710、第二滤色器720和第三滤色器730可以防止或减少不是第一滤波器阵列至第三滤波器阵列410、420、430的目标的波段的光入射到第一滤波器阵列至第三滤波器阵列410、420和430。
[0116]
通常，在法布里-珀罗结构的带通滤波器中，通过带通滤波器的光波段是根据反射层的反射带和腔体层的特性来确定的。然而，由于反射层中的低反射部分和边带的影响等，另一波段的光可能和目标光波段一起透射穿过带通滤波器。
[0117]
图7a示出了在图6的包括第一带通滤波器至第三带通滤波器411、412和413的第一滤波器阵列410被制造为透射波段为约400nm至500nm的光的蓝色滤波器阵列的情况下通过第一滤波器阵列410的光的透射光谱。参考图7a，可以理解，除了作为第一滤波器阵列410的目标的蓝色波段以外的其他波段的光通过了第一滤波器阵列410。
[0118]
图7b示出了在图6的包括第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423的第二滤波器阵列420被制造为透射波段为约500nm至600nm的光的绿色滤波器阵列的情况下通过第二滤波器阵列420的光的透射光谱。参考图7b，可以理解，除了作为第二滤波器阵列420的目标的绿色波段以外的其他波段的光通过了第二滤波器阵列420。
[0119]
图7c示出了在图6的包括第七带通滤波器至第九带通滤波器431、432和433的第三滤波器阵列430被制造为透射波段为约600nm至700nm的光的红色滤波器阵列的情况下通过第三滤波器阵列430的光的透射光谱。参考图7c，可以理解，除了作为第三滤波器阵列430的目标的红色波段以外的其他波段的光通过了第三滤波器阵列430。
[0120]
在示例实施例中，设置在第一滤波器阵列410的上部的第一滤色器710可以阻挡不是第一滤波器阵列410的目标的波段的光，例如，除了第一波段以外的其他波段的光。另外，设置在第二滤波器阵列420的上部的第二滤色器720可以阻挡不是第二滤波器阵列420的目标的波段的光，例如，除了第二波段以外的其他波段的光。另外，设置在第三滤波器阵列430的上部的第三滤色器730可以阻挡不是第三滤波器阵列430的目标的波段的光，例如，除了第三波段以外的其他波段的光。
[0121]
图8示出了当第一滤色器至第三滤色器710、720和730分别是图6中的蓝色滤色器、绿色滤色器和红色滤色器时，通过第一滤色器至第三滤色器710、720和730的光的透射光
谱。在图8中，b、g和r分别表示通过第一滤色器710、第二滤色器720和第三滤色器730的光的透射光谱。
[0122]
图9a示出了当具有图8所示的透射光谱的第一滤色器(蓝色滤色器单元)710设置在具有图7a所示的透射光谱的第一滤波器阵列(蓝色滤波器阵列)410的上部时通过第一滤色器710和第一滤波器阵列410的光的透射光谱。
[0123]
参考图9a，除了蓝色波段以外的其他波段的光被第一滤色器710阻挡，并且蓝色波段的光仅入射到第一滤波器阵列410，因此可以获得作为第一滤波器阵列410的目标的第一光波段的透射光谱。图9a示出了在第一滤波器阵列410的第一光波段内的第一带通滤波器至第三带通滤波器411、412和413的透射光谱。
[0124]
图9b示出了当具有图8所示的透射光谱的第二滤色器(绿色滤波器单元)720设置在具有图7b所示的透射光谱的第二滤波器阵列(绿色滤波器阵列)420的上部时通过第二滤色器720和第二滤波器阵列420的光的透射光谱。
[0125]
参考图9b，除了绿色波段以外的其他波段的光被第二滤色器720阻挡，并且绿色波段的光仅入射到第二滤波器阵列420，因此可以获得作为第二滤波器阵列420的目标的第二光波段的透射光谱。图9b示出了在第二滤波器阵列420的第二光波段内的第四带通滤波器至第六带通滤波器421、422和423的透射光谱。
[0126]
图9c示出了当具有图8所示的透射光谱的第三滤色器(红色滤色器单元)730设置在具有图7c所示的透射光谱的第三滤波器阵列(红色滤波器阵列)430的上部时通过第三滤色器730和第三滤波器阵列430的光的透射光谱。
[0127]
参考图9c，除了红色波段以外的其他波段的光被第三滤色器730阻挡，并且红色波段的光仅入射到第三滤波器阵列430，因此可以获得作为第三滤波器阵列430的目标的第三光波段的透射光谱。图9c示出了在第三滤波器阵列430的第三光波段内的第七带通滤波器至第九带通滤波器431、432和433的透射光谱。
[0128]
如上所述，在根据示例实施例的光学滤波器1200中，仅透射特定波段的光的滤色器710、720和730设置在带通滤波器411至433上，使得期望波段的光可以仅入射到带通滤波器411至433，因此可以提高光谱性能。
[0129]
图10是根据示例实施例的光学滤波器1300的截面图。
[0130]
参考图10，光学滤波器1300包括多个带通滤波器511、512、513、521、522、523、531、532和533、以及在带通滤波器511至533的上部的多个宽带滤波器810、820和830，其中具有彼此不同的光中心波长的多个带通滤波器511至533以预定图案布置。在此，多个带通滤波器511至533与图6所示的多个带通滤波器411至433相同。
[0131]
图10示出了一个示例，其中设置了具有彼此不同的光中心波长的九个带通滤波器511至533，并且具有相邻的光中心波长的三个带通滤波器配置一个滤波器阵列510、520或530。
[0132]
第一滤波器阵列510可以包括第一带通滤波器至第三带通滤波器511、512和513，并且可以透射第一波段的光。第二滤波器阵列520可以包括第四带通滤波器至第六带通滤波器521、522和523，并且可以透射第二波段的光。第三滤波器阵列530可以包括第七带通滤波器至第九带通滤波器531、532和533，并且可以透射第三波段的光。
[0133]
多个宽带滤波器810、820和830设置在多个带通滤波器511至533的上部。在此，宽
带滤波器810、820和830中的每一个可以仅透射特定波段的光。
[0134]
第一宽带滤波器810设置在第一滤波器阵列510的上部。第一宽带滤波器810可以阻挡除了作为第一滤波器阵列510的目标的第一波段以外的其他波段的光。例如，当第一滤波器阵列510是透射约400nm至500nm的光波段的蓝色滤波器阵列时，第一宽带滤波器810可以是透射蓝光波段的蓝色滤波器。
[0135]
第二宽带滤波器820设置在第二滤波器阵列520的上部。第二宽带滤波器820可以阻挡除了作为第二滤波器阵列520的目标的第二波段以外的其他波段的光。例如，当第二滤波器阵列520是透射约500nm至600nm的光波段的绿色滤波器阵列时，第二宽带滤波器820可以是透射绿光波段的绿色滤波器。
[0136]
第三宽带滤波器830设置在第三滤波器阵列530的上部。第三宽带滤波器830可以阻挡除了作为第三滤波器阵列530的目标的第三波段以外的其他波段的光。例如，当第三滤波器阵列530是透射约600nm至700nm的光波段的红色滤波器阵列时，第三宽带滤波器830可以是透射红光波段的红色滤波器。
[0137]
宽带滤波器810、820和830中的每一个可以具有例如多腔体结构或金属镜结构。
[0138]
图11示出了多腔体结构的宽带滤波器840的示例。参考图11，宽带滤波器840可以包括多个反射层843、844和845以及设置在反射层843、844和845之间的多个腔体层841和842，其中多个反射层843、844和845彼此间隔开。图11示出了三个反射层843、844和845以及两个腔体层841和842，但是可以对反射层的数量和腔体层的数量进行各种修改。
[0139]
例如，第一反射层至第三反射层843、844和845彼此间隔开，第一腔体层841可以设置在第一反射层843和第二反射层844之间，并且第二腔体层842可以设置在第二反射层844和第三反射层845之间。
[0140]
第一腔体层841和第二腔体层842中的每一个可以包括具有预定折射率的材料。而且，第一腔体层841和第二腔体层842中的每一个可以包括具有彼此不同的折射率的两种或更多种材料。
[0141]
第一反射层至第三反射层843、844和845中的每一个可以包括布拉格反射层。第一反射层至第三反射层843、844和845中的每一个可以具有例如以下结构：其中具有彼此不同的折射率的多种材料层交替地堆叠。
[0142]
图12示出了具有金属镜结构的宽带滤波器850的示例。参考图12，宽带滤波器850可以包括第一金属镜层852和第二金属镜层853以及设置在第一金属镜层852与第二金属镜层853之间的腔体层851。
[0143]
与图7a至图7c一样，图13a至图13c示出了通过图10的第一滤波器阵列至第三滤波器阵列510、520和530的光的透射光谱。
[0144]
图13a示出了在图10的包括第一带通滤波器至第三带通滤波器511、512和513的第一滤波器阵列510被制造为透射约400nm至500nm的光波段的蓝色滤波器阵列的情况下通过第一滤波器阵列510的光的透射光谱。图13b示出了在图10的包括第四带通滤波器至第六带通滤波器521、522和523的第二滤波器阵列520被制造为透射约500nm至600nm的光波段的绿色滤波器阵列的情况下通过第二滤波器阵列520的光的透射光谱。图13c示出了在图10的包括第七带通滤波器至第九带通滤波器531、532和533的第三滤波器阵列530被制造为透射约600nm至700nm的光波段的红色滤波器阵列的情况下通过第三滤波器阵列530的光的透射光
谱。参考图13a至图13c，可以理解，除了作为滤波器阵列的目标的波段以外的其他波段的光通过了滤波器阵列。
[0145]
图14示出了当第一宽带滤波器至第三宽带滤波器810、820和830分别是图10中的蓝色滤波器、绿色滤波器和红色滤波器时，通过第一宽带滤波器至第三宽带滤波器810、820和830的光的透射光谱。这里，具有多腔体结构的宽带滤波器被用作宽带滤波器单元。在图14中，b、g和r分别表示通过第一宽带滤波器810、第二宽带滤波器820和第三宽带滤波器830的光的透射光谱。
[0146]
图15a示出了当具有图14所示的透射光谱的第一宽带滤波器(蓝色滤波器单元)810设置在具有图13a所示的透射光谱的第一滤波器阵列(蓝色滤波器阵列)510的上部时通过第一宽带滤波器810和第一滤波器阵列510的光的透射光谱。参考图15a，除了蓝色波段以外的其他波段的光被第一宽带滤波器810阻挡，并且蓝色波段的光仅入射到第一滤波器阵列510，因此可以获得作为第一滤波器阵列510的目标的第一光波段的透射光谱。
[0147]
图15b示出了当具有图14所示的透射光谱的第二宽带滤波器(绿色滤波器单元)820设置在具有图13b所示的透射光谱的第二滤波器阵列(绿色滤波器阵列)520的上部时通过第二宽带滤波器820和第二滤波器阵列520的光的透射光谱。参考图15b，除了绿色波段以外的其他波段的光被第二宽带滤波器820阻挡，并且绿色波段的光仅入射到第二滤波器阵列520，因此可以获得作为第二滤波器阵列520的目标的第二光波段的透射光谱。
[0148]
图15c示出了当具有图14所示的透射光谱的第三宽带滤波器(红色滤波器单元)830设置在具有图13c所示的透射光谱的第三滤波器阵列(红色滤波器阵列)530的上部时通过第三宽带滤波器830和第三滤波器阵列530的光的透射光谱。参考图15c，除了红色波段以外的其他波段的光被第三宽带滤波器830阻挡，并且红色波段的光仅入射到第三滤波器阵列530，因此可以获得作为第三滤波器阵列530的目标的第三光波段的透射光谱。
[0149]
如上所述，仅透射特定波段的光的宽带滤波器810、820和830设置在带通滤波器511至533上，因此，期望波段的光可以仅入射到带通滤波器511至533，并且可以提高光谱性能。
[0150]
根据示例实施例，由于布拉格反射层包括具有彼此不同的折射率的三种或更多种材料层，因此可以对通过带通滤波器的光波段的宽度进行各种调整。另外，由于带通滤波器中的腔体层的厚度大于λ/n，其中λ表示带通滤波器的中心波长，并且n表示腔体层的有效折射率，所以可以降低对光入射角度的依赖性，并且相应地，即使光以各种角度入射到带通滤波器，也可以透射具有期望强度的特定中心波长的光。
[0151]
另外，仅透射特定波段的光的滤色器设置在带通滤波器上，使得期望波段的光可以入射到带通滤波器，因此可以提高光谱性能。
[0152]
应当理解的是，应仅以描述性意义而不是限制性目的来考虑本文中描述的实施例。对每个实施例中的特征或方面的描述一般应当被视为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
[0153]
虽然已参考附图描述了示例实施例，但本领域普通技术人员将理解，在不脱离由权利要求限定的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的多种改变。