"導電性金属格子構造体及び誘電体材料を含む共振子構造体を含むプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスであって、光学共鳴によって所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、前記導電性金属格子構造体が、電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む、プラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記共振子構造体が、前記誘電体材料の反対側に沿って配置された第2の導電性金属素子をさらに含む、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記第2の導電性金属素子が、第2の導電性金属格子構造体であり、第1の導電性金属格子構造体、前記誘電体材料、及び、前記第2の導電性金属格子構造体が、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成する前記共振子構造体を貫く前記少なくとも2つの開口部を共に定めている、請求項2に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記第1の導電性金属格子構造体、及び、前記第2の導電性金属格子構造体が、金、アルミニウム、銀、銅、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含む、請求項3に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記共振子構造体が偏光子デバイスとしてさらに働く、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記導電性金属構造体が、複数の液晶の向きを調整するための電極として働く、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記導電性金属格子構造体は、前記導電性金属格子構造体における少なくとも2つの開口部が、所定範囲の波長より小さい少なくとも1つの寸法を有する、サブ波長の格子構造体である、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記導電性金属格子構造体における少なくとも2つの開口部によって定められる周期性が、透過型フィルタリングデバイス中を透過するか、又は、反射型フィルタリングデバイスで反射する所定範囲の波長を決定する、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスをピクセルとして組み込んでいるディスプレイスクリーンを含むディスプレイデバイス。フィルタされた出力の所定範囲の波長が可視光範囲にあり、シアン、黄色、マゼンタ、赤、緑、青、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される色を有する、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記誘電体材料が、窒化ケイ素Si3N4、セレン化亜鉛ZnSe、酸化亜鉛ZnO、酸化ジルコニウムZrO2、及び酸化チタンTiO2からなる群から選択される、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。前記共振子構造体が、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホナートPEDOT:PSSの材料、炭酸セシウムCs2CO3、及び二酸化ケイ素SiO2、酸化亜鉛ZnO、五酸化バナジウムV2O5、酸化ニッケルNi2O、酸化モリブデンMoO3、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、前記第1の格子構造体に隣接するバッファ材料をさらに含む、請求項1に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイス。導電性金属格子構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む、光学共鳴を介するカラーフィルタリングのためのプラズモン共振子構造体を含むディスプレイスクリーンのディスプレイピクセルを含むディスプレイデバイスであって、所定範囲の波長を有する、フィルタされ偏光された出力を生成するために、前記導電性金属格子構造体が、前記ディスプレイデバイスによって生成された電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む、ディスプレイデバイス。前記ディスプレイデバイスが液晶ディスプレイデバイスであり、前記ディスプレイピクセルが、フロント偏光子と、第1の透明電極と、印加電圧に応じた所定範囲の波長の偏光した電磁波を通過させることのできる複数の液晶と、前記第1の透明電極として前記複数の液晶の反対側に配置された前記プラズモン共振子構造体とをさらに含み、前記導電性金属格子構造体が第2の透明な導電電極として働き、前記プラズモン共振子構造体が、単独で、又は、別の偏光子シートと組み合わされてリア偏光子として働く、請求項13に記載のディスプレイデバイス。前記光活性材料が、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HTを含む有機電子ドナー材料と、[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMを含む有機電子アクセプタ材料とを含む、請求項13に記載のディスプレイデバイス。前記プラズモン共振子構造体が、第2の導電性金属電極素子をさらに含み、フィルタされ偏光された出力だけでなく光電流を生成することができる有機光起電力デバイスとして働く、請求項13に記載のディスプレイデバイス。前記有機光起電力デバイスが、前記ディスプレイスクリーンの少なくとも一部を通して受けた光エネルギーを変換することができる、請求項16に記載のディスプレイデバイス。前記ディスプレイスクリーンが、前記有機光起電力デバイスと一体化され、タッチスクリーンとして機能することができる、請求項16に記載のディスプレイデバイス。前記導電性金属格子構造体が透明な導電電極として働く、請求項13に記載のディスプレイデバイス。所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、導電性金属格子構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含むプラズモン共振子構造体の光学共鳴によって電磁スペクトルをフィルタリングするステップを含む、プラズモン光学スペクトルフィルタリングの方法。前記導電性金属格子構造体の周期性が、所定範囲の透過する波長を決定する、請求項20に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングの方法。フィルタされた出力の所定範囲の波長が可視光範囲にあり、シアン、黄色、マゼンタ、赤、緑、青、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される色を有する、請求項21に記載のプラズモン光学スペクトルフィルタリングの方法。UVフォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、集束イオンビームのプロセッシング、スタンピング、又は、金属転写プリンティングから選択されるプロセスによって、導電性金属ナノ格子サブ波長構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む共振子構造体を形成するステップを含む、プラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスを製造する方法であって、光学共鳴によって、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、前記導電性金属ナノ格子サブ波長構造体が、電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む、方法。本節は、本開示の全体的な概要を提供し、本発明のすべての範囲、又は本発明のすべての特徴における包括的な開示ではない。本教示の様々な態様によれば、共振子構造体を含むプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスが提供される。この共振子構造体は、導電性金属格子構造体及び誘電体材料を含む。導電性金属格子構造体は、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む。このフィルタリングは、光学共鳴のプロセスを介して少なくとも部分的に行なわれる。他の態様では、本開示の原理によって、ディスプレイスクリーンのディスプレイピクセルを含むディスプレイデバイスが提供される。このディスプレイピクセルは、光学共鳴を介するカラーフィルタリングのためのプラズモン共振子構造体を含む。プラズモン共振子構造体は、導電性金属格子構造体と、光活性材料又は誘電体材料などの活性材料とを含む。導電性金属格子構造体は、ディスプレイデバイスによって生成された電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む。電磁波は、光学共鳴を介して、所定範囲の波長を有する、フィルタされた偏光された出力を生成するために2つ以上の開口部を透過することができる。いくつかの変形例では、このようなディスプレイデバイスは、液晶ディスプレイLCDデバイスである。共振子構造体は、このようなLCDディスプレイ用のピクセルにおける透明な導電電極及び偏光子として働くことができる。いくつかの変形例では、直接日光の下で見ることができ、同時に入射光を取り込んで電流、すなわち電力を生むことができる新規性のある反射型カラーディスプレイが提供される。さらに、積層薄膜ベースのカラーフィルタプラットフォームなどの共振子構造体を含むプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスが開示され、このデバイスは、従来の顔料ベースのカラーフィルタの2倍の効率を有する透過型カラーフィルタとして、又は、提案されているエネルギー取り込みの反射型ディスプレイで用いられることになる反射型カラーフィルタとして機能するように設計することができる。さらに他の変形例では、プラズモン共振子構造体の光学共鳴によって電磁スペクトルをフィルタリングするステップを含む、スペクトルフィルタリングの方法が提供される。共振子構造体は、導電性金属格子構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む。したがって、共振子構造体は、所定範囲の波長を有する、フィルタされた出力を生成することができる。本教示におけるいくつかの原理によれば、導電性格子構造体の周期性は、透過する所定範囲の波長複数可に関係する。例えば、いくつかの実施例では、フィルタされた出力における所定範囲の波長は、可視光範囲にあり、シアン、黄色、マゼンタ、赤、緑、青、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される色を有する。さらに、本開示は、様々な態様において、プラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスを製造する方法も提供する。このような方法は、UVフォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、集束イオンビームのプロセッシング、スタンピング、又は、金属転写プリンティングから選択されるプロセスを通じて、導電性金属ナノ格子サブ波長構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む共振子構造体を形成するステップを含む。このようにして、光学共鳴によって、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む導電性金属ナノ格子サブ波長構造体が形成される。さらなる応用範囲は、本明細書において行なわれる説明より明らかとなろう。この発明の概要における説明及び具体例は、例示目的のみのために考えられており、本開示の範囲を限定するようには考えられていない。本明細書で説明される図面は、可能なすべての実装例ではなく、選択された実施例における例示目的のみのためのものであり、本開示の範囲を限定するようには考えられていない。図面におけるいくつかの図にわたって、対応している参照番号は、対応する部分を示す。例示的実施例は、本開示が全てに亘り、当業者に範囲を完全に伝えるように提供される。本開示の実施例における十分な理解を提供するために、具体的なコンポーネント、デバイス、及び方法における実例などの、多くの具体的な詳細が明記されている。具体的な詳細部分は用いられなくてもよく、例示的実施例は多くの異なる形態で実施されてもよく、また、どちらも本開示における範囲を限定するように解釈されるべきでないことは、当業者には明らかとなろう。次に添付図面を参照して例示的実施例をさらに十分に説明する。本明細書で用いられる用語は、例示的な特定の実施例を説明するためのものに過ぎず、限定するようには考えられていない。本明細書で用いられる場合には、単数形であるa、an、及びtheは、文脈がそうでないと明確に示していない限り、複数形も含むものとすることができる。comprise含む、comprising含んでいる、including含む、及びhaving有するという用語は包括的であるため、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び/又は、コンポーネントの存在を指定するが、1つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び/又は、それらのグループの存在又は追加を排除しない。本明細書で説明される方法のステップ、プロセス、及び動作は、動作の順序として具体的に指定されない限り、説明又は例示される特定の順序で動作することを必ず必要とするように解釈されるべきではない。さらに、追加又は代替のステップが用いられてもよい点を理解されたい。要素又は層が、他の要素又は層に対して、上にある、係合している、接続されている、又は結合していると言及される場合、他の要素又は層に対して、直接上にあってもよく、直接係合していてもよく、直接接続されていてもよく、若しくは、直接結合していてもよく、又は、介在する要素若しくは層があってもよい。対照的に、要素が、他の要素又は層に対して、上に直接ある、直接係合している、直接接続されている、又は直接結合していると言及される場合、介在する要素又は層は存在しないことがある。要素どうしの関係を説明するために用いられる他の言葉も、同様に解釈されるべきである例えば、~の間にに対して直接~の間に、隣接しているに対して直接隣接しているなど。本明細書で用いられる場合、及び/又はという用語は、関連して挙げられた1つ又は複数の項目のうちの任意のものと、それらのすべての組み合わせとを含む。本開示によれば、新規性のあるスペクトルフィルタリングデバイスが提供される。スペクトルフィルタリングは、電磁放射における任意の波長範囲のフィルタリングを広く包含するが、カラーフィルタリングは、電磁スペクトルの可視光部分におけるフィルタリングを指す。本明細書では、スペクトルフィルタリングは、カラーフィルタリングという用語と区別なく用いられている。様々な態様において、共振子構造体を形成するように構成された積層薄膜を含む光学式スペクトルフィルタリングデバイスが提供される。本教示におけるいくつかの態様によるこのような共振子構造体は、従来の顔料ベースのカラーフィルタの2倍の効率を有する透過型カラーフィルタとして、又は、エネルギー取り込みの反射型ディスプレイと共に用いることができる反射型カラーフィルタとして機能するように設計することができる。例えば、一実施例は、共振子構造体を含むカラーフィルタとして使用するためのプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスである。このため、共振子構造体は、導電性金属格子構造体と、例えば、誘電体材料、光活性材料、又はこれらの組み合わせである活性材料とを含む。いくつかの実施例では、共振子構造体は、金属-誘電体-金属の積層を含むことができる。導電性金属格子構造体は、光学共鳴を介して、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることができる少なくとも2つの開口部例えば、金属の列の間のスペースを含む。本教示におけるいくつかの態様によれば、本明細書では、金属-絶縁体-金属、又はMIMとも呼ばれる金属-誘電体-金属の共振子構造体を含むデバイスは、透過型と反射型の両方のフィルタのためのスペクトルフィルタリング機能例えば、カラーフィルタリング用に提供される。このデバイスは、様々な態様において、入射光をMIM積層における特定のプラズモンモードに効率的に結合させ、次にそれらを遠距離場に拡散することができるサブ波長の周期性構造を有する。サブ波長という用語は、デバイスが相互作用する波長より小さい1つ又は複数の寸法を説明するために一般に用いられる例えば、サブ波長の格子は、その格子と相互作用する光の波長複数可より小さい1つ又は複数の寸法を有する、透過のための開口部を有する格子構造体を意味する。格子構造体/共振子の周期性例えば、積層の間隔、又は、開口部どうしの間で定められる間隔と、誘電体層の厚さとを調整することによって、可視波長範囲をカバーするために透過又は反射のピークを調整することができる。いくつかの態様において、本教示は、フィルタアセンブリを出る、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることができる光学式スペクトルフィルタリングデバイスを提供する。透過型及び反射型のスペクトルフィルタリング、又はカラーフィルタリングを実現することができる。したがって、いくつかの変形例では、光学式スペクトルフィルタリングデバイスは、透過型フィルタでもよく、他の変形例では、光学式スペクトルフィルタリングデバイスは、反射型フィルタでもよい。さらに他の変形例では、光学式スペクトルフィルタリングデバイスは、透過型フィルタと反射型フィルタの両方を同時に提供する。背景として、近年では、表面プラズモンSPと、関連するプラズモンナノ構造体とが、ナノ加工技術及び特性評価技術の発展と共に多くの関心を生み出している。SPは、基本的には、金属表面における電子の集合的な振動への光の結合によって引き起こされる電荷密度波である。ナノホールアレイ又はナノスリットアレイなどのプラズモンナノ構造体を利用することによって、光子とプラズモンとの間の効率的な変換をサブ波長スケールで制御することができ、それによって、カラーフィルタリング及びスペクトルイメージングなどの従来の光プロセスに対する新たなソリューションが提供される。最近では、可視範囲における共振透過ピークフィルタ後の出力を調整することによって色にフィルタをかけるために金属性のナノホールアレイを用いる、このような効果が報告されている。しかし、このようなフィルタにおける透過の通過帯域は比較的広く、マルチバンドのスペクトルイメージングに対する要件を満たしていない。また、周期性の溝と組み合わせられるか、又は、金属-絶縁体-金属MIMの導波路に挿入されたナノスリットなどの他の試みによってもカラーフィルタリングの効果が示されている。しかし、これらの構造では、2つの隣接する出力開口部又はスリットは、追加構造の分、又は、特定の結合距離の分だけ離される必要があるため両方ともほぼ数マイクロメートルであり、金属吸収ロスのために減衰の原因となる、デバイスの寸法及び効率が制限される。さらに、これらの構造には厚い金属膜が用いられるため、MIM導波路に入り、そこから出ていく光の吸収ロスによって、デバイスの効率は一般に10より下までさらに低下する。このような効率の値は一般に不十分であると考えられており、実用的なディスプレイの用途に対する要件を満たさない。MIM導波路の形状は、可視波長におけるSPモードをサポートする能力を提供し、サブ波長スケールにおいて波を導くこと、光起電力の用途に向けて吸収を強めるために光を集めること、光の周波数におけるスーパーフォーカスsuperfocusingのための近距離場プレートを提供すること、又は、強い磁気共鳴と負の屈折率とに向けてメタマテリアルを構成することなどの、様々な異なる用途において有用である。空間モードにおける効率的なサブ波長の閉じ込めを可能とすることに加え、他のナノ構造体と比べると、MIM導波路における上部の金属層と下部の金属層とは、電気光学系において直接的に電極として組み込まれていてもよく、その両方の金属層によって全体的なデバイスサイズは最小となる。いくつかの態様では、本開示は、MIM導波路の共振子、又は、同様の動作に基づく他のプラズモン共振子構造体を用いることによって生み出される、改善されたスペクトルフィルタリングデバイスに関する。例えば、いくつかの変形例では、本教示は、電磁スペクトルの全可視光帯にわたって白色光にフィルタをかけて個々の色の波長又は波長範囲にすることができるプラズモンMIMナノ共振子構造体に関する。さらに、本開示の原理は、他の波長範囲に適用されてもよい。この場合、表面プラズモンベースのナノ構造体は、その構造体の寸法の小ささと、光を効率的に操作する能力とのために魅力的である。いくつかの態様では、プラズモン光学スペクトルフィルタリングのための方法が提供され、この方法は、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、誘電体材料に隣接する導電性金属格子構造体を含むプラズモン共振子構造体の光学共鳴によって電磁スペクトルをフィルタリングすることを含む。いくつかの態様では、金属格子構造体は、ナノ共振子を形成する例えば、フィルタされた出力に関係するサブ波長の格子である。本技術におけるいくつかの態様によれば、光学共鳴は、自由空間の波と、例えば、金属-絶縁体-金属の積層アレイにおけるサブ波長の格子を含むプラズモンナノ共振子における、空間的に閉じ込められたモードとの間の選択的な変換を含み、それにより比較的簡単な設計ルールを用いることによって、このようなアレイを通じて良好に調節された透過スペクトルが提供される。したがって、発明性のある本技術は、特定の共鳴波長において光子-プラズモン-光子の変換を効率的に実現するためにナノ共振子を用いることによって生み出される、改善されたスペクトルフィルタリングデバイスに関する。本教示は、任意の色を透過させることができる高効率のスペクトルフィルタリング又はカラーフィルタリングを提供する。これらの人工的なナノ構造体は、極めて小さいデバイスアーキテクチャを有する高い空間解像度のカラーフィルタリングとスペクトルイメージングのための手法を提供する。このように、本教示は、様々な態様において、第1の導電性金属格子構造体を含むフィルタアセンブリを備える光学式スペクトルフィルタリングデバイスを提供する。格子構造体は、その構造体を形成する金属性材料が、その構造体を貫いた1つ又は複数の開口部を含んでおり、それによって特定波長複数可の光がその開口部を通過することが可能になることを意味する。例えば、いくつかの好ましい態様では、格子構造体は、間隔をおいて配置されているが互いに実質的に平行である複数の金属の列、又は、離散領域を含み得る。隣接する列どうしの間隔によって、特定波長の光が通過可能な複数の開口部が画定される。また、格子は、同様に間隔をおいて配置されているが互いに実質的に平行である、第1の複数の列とは別の向きを有する第2の複数の金属の列を含むことができる。この第1及び第2の複数の金属の列は、格子構造体を形成するために1つ又は複数の位置で交差していてもよく、又は互いに接触していてもよい。好ましい態様では、格子は、少なくとも2つの開口部を形成するために少なくとも2つの列を含むが、別の格子構造体における列と層の数は2つだけに限定されず、むしろ異なる複数の設計及び層を含むことができる点に留意されたい。さらに、以下で説明されるように、隣接する金属の列、又は複数の他の領域は、互いからサブ波長の距離目的の波長又は波長範囲より短い距離のところに離されていることが好ましく、列のそれぞれのペアは、ペア間の開口部ごとに異なる距離又は、スリットの幅を定めることができ、それにより、異なる波長の光がペアの間を通ることが可能となる。以下でより詳細に説明されるように、金属列のペア間の間隔によって、格子構造体における開口部又はスリットの周期性が求まり、その周期性は、フィルタリングデバイスによって生み出される波長又は、波長範囲に関係する。いくつかの変形例では、導電性格子構造体における少なくとも2つの開口部によって定められる周期性によって、透過型のフィルタリングデバイスにおいて透過するか、又は、反射型のフィルタリングデバイスにおいて反射する所定範囲の波長が求められる。このように、格子構造体における開口部の周期性は、隣接する金属の列の間隔に関係し、その間隔によって、フィルタされた出力複数可又は色複数可における波長の範囲が求められる。薄膜カラーフィルタにおける高ピークの透過と高効率とを有するプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスは、主な興味の対象である。いくつかの技術では、特定の用途に応じて、透過する光の同時偏光が望ましく、他の用途では、極めて特定的な波長のフィルタリングのために狭いスペクトルのピークが要求される場合がある。いくつかの態様では、共振子構造体は、第1の導電性金属格子構造体と、第2の別の導電性金属格子構造体との両方を含む。いくつかの実施例では、第1及び第2の金属格子構造体は、絶縁体又は誘電体材料などの活性材料をサンドイッチ状に挟んでいる。第1及び第2の金属格子構造体は、通常は同じ開口部を画定するために格子が互いに実質的に垂直方向にそろえられる相補的な構成を有するように配置されてもよい。いくつかの実施例では、誘電体材料層複数可と組み合わせられた第1及び第2の金属格子構造体の構成によって、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、格子構造体におけるそれぞれの金属列の間に画定された少なくとも1つの開口部、任意選択で少なくとも2つの開口部を通して、電磁スペクトルの一部を透過させることができるフィルタアセンブリが形成される。本開示は、様々な態様において、様々なサイズ、向き、形状、及び構成を有する様々な微細構造のフィーチャ、特に共振子の積層のための格子構造体を形成する方法を提供する。様々な多層の面は、本明細書で説明される例示的な層構造に限定されない様々なパターンにおいて、本開示に従って形成され得る。本開示の方法は、様々な態様において、多層の格子構造体を定めるナノ格子などの少なくとも1つのマイクロスケールのフィーチャ、及び/若しくは、ナノスケールのフィーチャを有するワイヤ格子の共振子、電極、並びに/又は偏光子を形成するために用いることができる。このような格子ナノ構造体は、末端の用途に合わせられた様々な異なる形状を有することができる。実例として、好適なワイヤグリッド偏光子は、可視部分約400nmから約800nmの範囲にわたる波長又は近赤外約1μmから約10μmの範囲にわたる波長における電磁エネルギーの波を偏光及び/又はフィルタリングするのに適した約1μm未満の間隔すなわち、第1のフィーチャと第2のフィーチャとの間の間隔/距離、例えば、図2及び図3を参照を有する。上に示されているように、サブ波長の格子構造体は、様々な態様において、発明性のあるプラズモン共振子デバイスにとって特に望ましく、このことは、1つ又は複数の格子の寸法が、デバイスによってフィルタにかけられる波長又は波長範囲より小さいことを意味する例えば、サブ波長の格子は、生成される色における特定の波長に応じて、1μmの波長より小さく、好ましくは約600nmより小さい1つ又は複数の寸法を有する、可視光をフィルタリングするための格子構造体を意味する。以下でいくつかの実施例において説明されるように、サブ波長の金属性格子の形態である、本教示によるワイヤグリッド構造体は、従来の偏光子のフィルタに比べて魅力的な代替例であるが、これは、これらの構造体が、長期間の安定性をもって、広い波長範囲と入射角度にわたって、透過する横磁界TM偏光光と、反射する横電界TE偏光光との間の高い消光比を提供するためである。本開示で説明される技術は、概して、3次元プロジェクションディスプレイなどの、特に、高い入力電力の用途に向けた透過型又は反射型の任意のフラットパネルディスプレイを含む様々なディスプレイデバイスに適用可能である。カラーフィルタなどの電磁スペクトルのフィルタは、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイLCD、例えば、デジタルミラー技術、又はLCoSliquidcrystalonSilicon、ヘッドマウントディスプレイ、相補型金属酸化膜半導体CMOSのイメージセンサ、赤外線撮像装置、発光ダイオードなどを用いるプロジェクションディスプレイを含む様々なディスプレイ技術にとって重要なコンポーネントである。例えば、透過型の光学スペクトルフィルタは、液晶ディスプレイLCDのパネルなどの用途で広く用いられている。薄膜構造の設計は、例えば現行のLCDディスプレイで用いられるカラーフィルタ、偏光子、及び液晶の制御を著しく簡単にすることができる。上記のカラーフィルタリングの方法と比べると、発明性のある設計によって、透過の完全性、通過帯域幅、及び小ささが著しく改善される。さらに、フィルタされた光は自然に偏光し、それによって、別の偏光子の層又はフィルタを要することのない液晶ディスプレイLCDへの直接的な組み込みに向けて特に魅力的となる。さらに、本教示におけるいくつかの態様では、光起電力PVの機能をディスプレイに直接組み込むことによってコンピューティングデバイスのエネルギー取り込み部分を増やすための方法及びデバイスが開示される。したがって、本教示におけるいくつかの変形例によれば、直接日光の下で見ることができ、同時に入射光を取り込んで電力を生むことができる新規性のある反射型カラーディスプレイが提供される。このように、PV機能をディスプレイに直接取り入れることによって、コンピューティングデバイスのエネルギー取り込み部分を増やすための方法及び装置が提供される。本技術は、透過型と反射型の両方に対するスペクトルフィルタリング機能を実現する、例えば、金属-誘電体-金属の構造である共振子構造体を提供する。誘電体層の厚さと、金属性格子構造体の間隔とを調整することによって、透過又は反射のピークは、可視部分又は近赤外近IR範囲などの所定波長の範囲をカバーする。特に好適な可視及び赤外の電磁放射には、約390nmから約750nmの範囲にわたる波長を有する可視光と、約0.75μmから約1.4μmの範囲にわたる近赤外NIRを含む赤外線放射IRが含まれる。フィルタされた電磁放射は、赤に対しては約625nmから740nmの範囲における波長を有し、オレンジは約590nmから約625nmであり、黄色は約565nmから約590nmであり、緑は約520nmから約565nmであり、青又はシアンは約500nmから約520nmであり、青又は藍色は約435nmから約500nmであり、紫は約380nmから約435nmである。さらに、いくつかの態様においては、フィルタされた光は、追加スペクトル、すなわち、いくつかの異なる波長の混合でもよい。例えば、マゼンタは、赤625nmから740nmと青435nmから500nmの波長からなる追加スペクトルの混合である。RGBカラーを作るために顔料による分光を利用する従来の光学フィルタは、4つの別のプロセスによって製造され、これらのプロセスは、製造を複雑にするだけでなく、プロセスにおいて多くの化学物質を無駄にする。従来のLCDディスプレイでは、独立した液晶LC配向層、偏光子シート、及び透明電極が必要とされる。背景として、図1には、例示的な簡略化した従来のLCDパネルディスプレイ20が示されている。処理される光を受ける下側の底部面に沿って、リア偏光子22が第1の透明基板24例えば、ガラス基板に隣接しており、一方では、上側の上部面に沿って、フロント偏光子32が第2の透明基板34に隣接している。底部側では、透明な下側の導体40又は、電極が、電流の印加時に液晶の所定の配向を誘発する表面組織を有する下側の配向層42に隣接して配置されている。また、下側の第1の基板24は、外部電気接点44と、上側の配向層52に接触する接点ブリッジ46とを有する。液晶コンパートメント60は、複数の液晶64を入れるために、第1の基板24と、上側の配向層52とに接触している封止部62によって形成されている。また、2つのスペーサ66は、上側及び下側の配向層42、52の両方と接触して、液晶コンパートメント60の中に配置されている。上側の透明な導電体又は、電極50は、上側の配向層52に隣接している。上側及び下側の配向層42、52は、液晶を介する光の透過と回転を可能とするように電圧又は電位が印加されたときに液晶64の好ましい向きを誘発する、相補的な表面組織を有する。LCDアセンブリ20の上側には、上側の基板34に隣接しているブラック吸収マトリックス72の中に配置されたカラーフィルタ70が、上側の透明導電体50に隣接している。したがって、上側と下側の導体に電位が印加されると、液晶が配向し、その結果、ディスプレイデバイスの中で生成された白色光が、リア偏光子22を通過して液晶64に入り、カラーフィルタ70を通って、フロント偏光子32の外に透過することが可能にされ、それによってフィルタされた有色光が提供される。導体/電極30、40に電位が印加されてない場合には、液晶64はランダムな方向に向いており、入射光は液晶コンパートメントを通過しない。LCDピクセルは、選択的にアクティブにされ得る例えば、赤-緑-青のRGBカラーの1つを提供するように調整された3つの隣接するカラーフィルタアセンブリをしばしば有する。このような従来のLCDフィルタリングデバイスに対する一般的な透過効率は、6ほどのオーダーでしかなく、一方、このような従来のカラーフィルタアセンブリのコストは、LCDパネルにおけるコスト全体の約20になる。いくつかの態様では、第1の格子構造体例えば、グリッド又はメッシュパターンは、第1の向きを有する基板の主要面に形成される。例えば図2及び図3に示されている一例では、格子構造体パターン200は、主要面204を有する基板202の上に形成されている。この格子パターンは、薄い金属性の膜などの導電材料から形成されていてもよい。このような薄膜の導電材料からなる実質的に平行な複数の列208は、主要面204の上に形成される。格子パターン200における複数の列208は、金又はアルミニウムなどの導電性金属を任意選択で含む。いくつかの変形例では、金は、列208に対する好ましい導電性金属である。基板202の上に形成された金属の列からなるグリッドパターン又は格子パターン200によって、間隔p第1の列214における第1の面212から、第2の隣接する列218における第1の面216までで定められる距離が定められる。隣接する列208どうしの間の距離dは、以下で説明される開口部又はアパーチャ又はスリットと考えられる。距離dは、dがd=p-aによって表されるグリッドパターン200を通じて変わり得る点に留意されたい。金属の列208は、高さhを有しており、それぞれの金属の列208の幅はaである。デューティサイクルは、f=a/pによって定義される。周期性は、格子パターンにおける1対の列間の少なくとも1つの間隔pを指すが、一般には、格子パターンにおいて繰り返す間隔pに対応する3つ以上の開口部が存在する。例示的な一実施例では、列208どうしの間隔pは約700nmであり、それぞれの列208の幅aは約70nmであり、それぞれの金属列208の高さhは約40nmである。したがって、異なる波長の光が開口部dを透過することができるように金属列の幅aと間隔pを調整することによって、高透過性の共振子構造体を設計することができる。同様に、列208を形成する金属材料の膜の厚さhを調整することによって、高いコンダクタンスが達成され得る。このような格子パターン200は、様々な性能基準に容易に合わせることができる非常にフレキシブルな設計を提供する。図3に示されているように、フィルタリングデバイス220は、主要面224を有する基板222の上に配置された複数の薄い層230、240、250からなるアセンブリを含む。導電金属材料228からなる第1の複数の列は、基板222の上に配置されており、第1の金属格子層230を定めるために主要面224の上に最初のパターン又はグリッドを定めている。第1の複数の列228は、h1で示される高さを有する。第2の層240を定めるために、導電金属材料228からなる複数の列の上には絶縁体又は誘電体材料232などの活性材料が第1の金属格子層230の上に配置される。この誘電体材料232は、h2で示される高さを有する。最後に、第2の別の格子構造体すなわち第3の層250を定めるために、誘電体材料232の上には、導電金属材料234からなる第2の複数の列が配置される。第2の複数の列228は、h3で示される高さを有する。導電金属材料234からなる第2の複数の列は、導電材料228からなる第1の複数の列に対して相補的であるが、それらが、垂直方向と水平方向に実質的にそろえられており、また主要面224の上に同じ幅aを定めているためである。合わせて、導電材料228からなる第1の複数の列と、導電金属材料234からなる第2の複数の列とは、多層アセンブリの共振子構造体を生み出す垂直方向の微細構造体248を形成するために誘電体材料232をサンドイッチ状に挟んでいる。垂直方向の微細構造体248は、主要面224から測定される、h=h1h2h3であるhの高さを有しており、主要面224の上の格子パターン又はグリッドを定めている。したがって、サブ波長の開口部又はスリット252は、それぞれの垂直方向の微細構造体248どうしの間に形成され、d=p-aによって表される幅dを有し、このうち、pは隣接する微細構造体列248どうしの間隔であり、aは微細構造体列248の幅である。いくつかの変形例では、光学式スペクトルフィルタリングデバイスは、可視光範囲における所定範囲の波長を有し、フィルタデバイスを出るフィルタされた出力を生成する。いくつかの実施例に対しては、本教示に従って作製されるカラーフィルタの設計によって、ピクセルを形成するために用いることができるシアン、マゼンタ、及び黄色CMYが任意選択で作られる例えば、図6A~図6C参照。例えば図10A~6Dに示されている他の実施例では、赤、緑、及び青RGB並びに黄色の原色が作られてもよい。色方式は加法であり、それによって任意の色が生み出される。いくつかの変形例では、光学式スペクトルフィルタリングデバイスの反射型フィルタは、可視光範囲における所定範囲の波長を有し、フィルタデバイスを出るフィルタされた出力を生成する。このような所定範囲の波長は、非限定の実例として、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄色、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される色を含み得る。本教示は、プラズモン共振子構造体を組み込むことによって、明瞭な色を有するディスプレイ用の新規性のある画像ピクセルを構築することに関する。色は、構造体のパラメータを変更することによって容易に調節される。例えば、例示的なカラーピクセルに対する透過スペクトルは、約60以上の効率、任意選択では約65以上の効率、任意選択では約70以上の効率、任意選択では約75以上の効率、任意選択では約80以上の効率、任意選択では約85以上の効率、またいくつかの好ましい態様では、任意選択で約90以上の効率を呈することができ、効率は、従来のカラーピクセルに比べて高く、シミュレーション結果に基づいて予測される効率と同様であることが望ましい。さらに、プラズモン共振子構造体を組み込んでいるピクセルに対するフィルタリングデバイスの効率は、著しく増加し得る。例えば、図25に示されている狭帯域のカラーフィルタの設計では、アルミニウムを含む金属格子と高屈折率の誘電体材料との間にバッファ層が配置されている。ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンPEDOT、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホナートPEDOT:PSS、炭酸セシウムCs2CO3、二酸化ケイ素SiO2、酸化亜鉛ZnO、五酸化バナジウムV2O5、酸化ニッケルNi2O、酸化モリブデンMoO3、及びこれらの組み合わせを含む様々なバッファ材料を選択することができる。図25の実施例では、バッファとして低屈折率の材料層が選択されているため、この材料層は低屈折率の誘電体材料SiO2など、この場合、n=1.5を含む。この低い率の層は、約50nmの厚さを有し、バッファ層として働く。高屈折率の誘電体材料Si3N4屈折率、n=2.0は、約100nmの厚さでバッファ層に隣接して設けられており、変調層として働く。高い率の誘電体材料の変調層は、SiO2を含むガラス基板に隣接して配置されている。このようなバッファ層を含むことは、透過効率を著しく増加させ得る。格子構造体の周期性は可変であり、そのため、一方の端部では、アルミニウム列のペア間の開口部は、第2の反対側の端部における開口部より大きい。したがって、図25Aに示されている構造体では、第1の間隔は300nmであり、第2の間隔は250nmであり、また第3の間隔は450nmである。図25Bは、異なる間隔に対応する異なる離散的領域に対する、実験によるフィルタリングの結果を示しており、このうち、フィルタされた出力は、第1の領域では青であり、第2の領域では緑であり、第3の領域では赤である。図25Cは、このようなデバイス構造体に対するシミュレーションを示しており、光出力にフィルタされた青、赤、及び緑に対して、波長に対する透過を示す。一方、比較となる実際の実験結果が図25Dに示されておりバッファ層構造を含む、ここでは、シミュレーション結果に比べると青、赤、及び緑に対する透過レベルが望ましいことに高く、半値全幅FWHMは約25nmから約30nmの範囲である。このようなフィルタデバイスは、高い透過を有し、それによって著しく改善されたエネルギー効率を有することが望ましい。上記で説明されたように、本開示におけるいくつかの態様によるサブ波長の金属性格子は、薄く平らな構造体であり、他の薄膜の光学素子と共に容易に組み込むことができる。例えば、二重層の金属ワイヤグリッドは、特定の距離だけ離された例えば、誘電体又は絶縁体材料の分だけ離された2つの金属格子と考えることができる。このタイプの多層構造体は、2つの直交する偏光光どうしの間の極めて高い消光比を示すだけでなく、製造の容易さと、欠陥の許容範囲とにおける利点も提供する。図11に示されているように、本開示は、カラーフィルタリング用にプラズモンナノ共振子フィルタデバイス600を提供する。光源630の一部は、フィルタデバイス600を透過し、フィルタされた出力640を生成する。このフィルタ構造体600の構造は次の通りである。透明基板602は主要面604を画定しており、主要面604の上には複数の列620が形成されている。共振子アセンブリ構造体622は、サブ波長のナノ格子などの、第1の導電性金属格子構造体606を含む。第1の導電性金属格子構造体は、光学共鳴のしくみによって、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力640を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることができる少なくとも2つの開口部624を含む。さらに、第1の導電性金属格子構造体606における開口部624は、フィルタされた出力に対する所定範囲の波長より小さい少なくとも1つの寸法を有する。共振子アセンブリ622は、誘電体材料層608をも含む。共振子アセンブリ622は、誘電体材料610の反対側に沿って配置された第2の導電性金属素子を任意選択でさらに含む。図11に示されている実施例では、第2の導電性素子は、誘電体材料層608の上に配置された第2の導電性金属格子構造体610の形態である。第1の導電性金属格子構造体606、誘電体材料608、第2の導電性金属格子構造体610は、水平及び垂直の向きに実質的にそろえられるように配置されているため、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成する共振子構造アセンブリ622を通じて開口部624を共に定めている。共振子アセンブリ620によって定められる周期性例えば、導電性格子構造体606及び610における開口部624のadによって計算することができる間隔pを参照により、プラズモンフィルタリングデバイス600を透過する所定範囲の波長が求められる。いくつかの変形例では、第1の導電性金属格子構造体606、及び、第2の導電性金属格子構造体610は、金、アルミニウム、銀、銅、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される金属を含むことができる。さらに他の変形例では、誘電体材料608は、窒化ケイ素Si3N4、セレン化亜鉛ZnSe、酸化亜鉛ZnO、酸化ジルコニウムZrO2、及び酸化チタンTiO2からなる群から選択されてもよい。透明基板602は、二酸化ケイ素SiO2又はフッ化マグネシウムMgF2などの、光学デバイスのための従来の透明基板から形成されてもよい。このように、図11と同様の設計を有する好適な光学式プラズモンスペクトルフィルタリングデバイスの1つは、フッ化マグネシウムMgF2の透明な膜602の上に、間隔pを有するサブ波長の周期性MIM積層アレイ、すなわち共振子構造体アセンブリ622を有する。それぞれの積層それぞれの列620には、100nmの厚さのセレン化亜鉛ZnSeの誘電体層606が、40nmの厚さの2つのアルミニウムAlの層606、610によってサンドイッチ状に挟まれており、誘電体コアの厚さは、誘電体ZnSe層608の内側における可視周波数のSP波の空間的広がりに基づいて求められる。100nmの厚さのZnSe誘電体層608によって、積層又はアセンブリ622の上部端及び下部端におけるSPモードの効率的な結合が確実なものとなり、一方、40nmの厚さのAl層606は、入射光の直接的な透過を防止する。積層アレイのデューティサイクルは約0.7である。下部のAl格子606は、入射光を回折によってプラズモン導波路モードに選択的に結合させるために用いられ、一方、上部のAl格子610は、閉じ込められたプラズモンを、伝播する波に拡散によって再変換し、光630を前方方向における遠距離場に透過させる。図10Aは、図11と同様であるが4つの別の色赤、緑、青、及び黄色を生成する、発明性のあるナノ共振子における実施例の概略図を示す。TM偏光波電場はAl格子の方向と垂直であるの場合、横方向の磁気プラズモン分散関係は図10Bにプロットされており、MIM構造は、反対称モードに対しては、によって与えられ、対称モードに対しては、によって与えられる。ここで、kzは、運動量の保存、すなわち、によって定義され、このうち、εは複素誘電率であり、添え字1及び2は、絶縁体層と金属層であり、dは絶縁体層の厚さである。ここでは、すべての材料は非磁性であると想定されているため、透磁率は1に等しい。Al/ZnSe/Alの積層アレイは、0.7のデューティサイクルを有するため、絶縁体層の誘電率は、有効媒体理論に従って計算される。Alの複素誘電率は、実験的によって測定されたデータをあてはめることによって説明される。ZnSe層におけるSP波の空間的広がりは、可視周波数において約100nmであると計算される。したがって、積層の上部端及び下部端におけるSPモードの効率的な結合を確実なものとするために、100nmの厚さのZnSe層が選択されている。その後、式1及び式2を解くことによって反対称モード及び対称モードに対するプラズモン分散が得られる。図10Bには、TM偏光波電場はAl格子の方向と垂直であるについて、Al/ZnSe/Alの積層アレイにおける横方向の磁気プラズモン分散がプロットされている。ここでは垂直の入射だけが考えられているため、積層の間隔は、±1次の回折によって、P=27r/kとして、プラズモンの横方向の波のベクトルに関係する。図10Bより、SP反対称モードが、可視範囲全体にわたってほぼ線形の分光を有していることが明らかにわかる。したがって、SP反対称モードは、入射平面波を選択的に内部に結合し、閉じ込められたSPモードを遠距離場に拡散するための媒介として用いることができる。線形に近い分光によって、可視帯域全体にわたる任意の色に対して単純明快な、発明性のあるフィルタの設計が行なわれる。実例として、図10Bにおける赤、緑、及び青のスポットは、3つの基本的なRGBカラーを表す。それらは、±1次の回折によって特定の積層間隔に対応する異なる横方向の波のベクトルを有する。図10Cには、RGBカラーに対してシミュレーションされた透過スペクトルが示されている。積層における対応する間隔は、マイクロ加工技術及びナノ加工技術によって加工することが可能な360nm、270nm、及び230nmである。しかし、TE偏光光電場はAlワイヤの方向に平行であるは、SPモードの励起をサポートしないため、明らかな光の変換プロセスは見られない。そのため、TE偏光光は、共鳴波長において強く抑圧され、透過は極端に低くなる。このことは、このような透過型のカラーフィルタが、偏光素子として同時に機能することを示しており、ディスプレイの用途にとっては極めて望ましい特徴である。図10Dは、図1bの赤のスポットに対応する、あるMIM積層におけるシミュレーションされた時間平均の磁場強度と、電気変位矢印プロフィールとを示す。TM偏光の入射光は、650nmの波長を有しており、積層の間隔は360nmである。磁場強度は、ほとんどの入射光がAl格子の上部端及び下部端付近において最大強度で反対称の導波路モードに結合していることを示しており、このことは、発明性のある設計が基づいている原理を支持している。電気変位からは、SP反対称モードに対する入射光の効率的な結合が、従来観測されているように、電気変位が、ループを形成し、誘電体層の内側における入射光の磁場に対向する強い磁場をもたらす所で強い磁場応答によって実現されている。このように、いくつかの変形例では、発明性のあるプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスは、偏光子デバイスとして働く。さらに、このような発明性のあるプラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスは、ディスプレイデバイス用のピクセルを形成することもでき、この場合、フィルタのかけられる複数の色は、互いの近傍で作られ得る。他の実施例では、第1の導電金属格子は、フィルタ機能を実施するために、異なる屈折率である1つ又は2つの誘電体層の上部に作られ、高い透過及び狭い帯域幅等の実用性を提供する実例として、図25参照。他の実施例では、偏光依存を減らすために2次元2Dのグリッド構造体を用いることができる。フォトニクスにおけるナノ構造体、及びそれらのユニークな応用による光の相互作用の制御は、光の取り扱いに向けたナノ加工技術、及び特性評価技術の発展の中で用いることができる。上記で説明されたように、ナノホール、ナノスリット、及び関連するナノ構造体における光学共鳴効果は、カラーフィルタの用途に利用することができる。本教示におけるいくつかの態様によれば、共振子構造体は、第1の金属格子と、誘電体材料又は光活性材料から選択され得る活性材料とを含む、複数の層を含むフィルタリングアセンブリでもよい。本開示におけるいくつかの実施例による、カラーフィルタとして用いるのに適した金属-誘電体-金属の構築ブロックは、有機半導体材料が2つの導電性の電極によってサンドイッチ状に挟まれている有機太陽電池、又は、光起電力の構造体に類似している。このような実施例では、有機半導体を含む光活性材料は、エネルギー変換用に特別に設計された光カラーフィルタの一体部分として、多層膜アセンブリに組み込まれている。いくつかの実施例では、光活性材料は、光起電力の用途で一般に用いられている電子ドナー材料と電子アクセプタ材料との両方を含むバルクへテロ接合材料を含むことができる。特定の波長において光の減衰が起こる場合には、光エネルギーは、有機半導体の光活性材料によって吸収され、それによって光電流が生成される。したがって、本教示によれば、デバイスは、いくつかの実施例では特定の色をフィルタで通すだけでなく、太陽電池、又は、光起電力のセルとして、光電流すなわち電気エネルギーを生み出すことが可能な設計を有する。いくつかの実施例では、反射型のカラーフィルタリングデバイスは、発電が可能である。反射色は鮮やかであり、日光の中でグレアがない。それらのデバイスは、戸外の利用に対しては透過型のフィルタ技術よりも優れており、より多くのエネルギー吸収のためには、直接日光のもとではさらに良好である。したがって、本開示におけるいくつかの実施例によれば、特定の光学式スペクトルフィルタリングデバイスは、所望の色を実現することをカラーフィルタに要求する大抵のディスプレイの用途では無駄にされるエネルギーをリサイクルすることができる。さらに、有機太陽電池OPVのセル構造体は、いくつかの二元機能デバイスの実施例に組み込まれる。したがって、この手法により、低コスト、容易な製造、及び、広い範囲にわたるフレキシブル基板との整合性などのOPVの利点も生かされる。さらに、パワー変換効率PCEと実用的な製造方法の改善における多大な努力を補う、OPVの代替的な用途が意図されている。図4に示されている例示的な一実施例では、多層化された二元機能の光起電力カラーフィルタリングデバイス300は、所望の反射色を作り出すことができ、また同時に、吸収された光320を変換して電気を生成することができる。より具体的には、ピクセルの反射スペクトルはデバイス300によって作られる。反射型のカラーフィルタは、カラーの塗料と同様に作用し、例えば、特定の波長に対応する光を吸収するが他の光を反射するため、この実施例では、シアン、マゼンタ、及び黄色が三原色であるCMYカラー方式が採用されている。透明基板302は、二酸化ケイ素例えば、シリカなどのガラスを含むことができる。第1の電極310は、基板302の近くの積層構成物の中に配置され、図4に示されているように、任意選択のバッファ層304の一部の中に配置されている。バッファ層304は、例えば、透明基板302を覆って配置されていてもよい。バッファ層304は、第1の電極310からの電荷移動を増強するように働く。第1の電極310はアノードでもよく、金又は他の導電材料を含むことができる。バッファ層304は、例えば、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェンPEDOT、又は代替的に、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホナートPEDOT:PSSを含むことができる。好適な他のバッファ材料には、炭酸セシウムCs2CO3、二酸化ケイ素SiO2、酸化亜鉛ZnO、五酸化バナジウムV2O5、酸化ニッケルNi2O、酸化モリブデンMoO3、及びこれらの組み合わせが含まれる。多層デバイス300は、1つ又は複数の光活性の有機半導体材料312を含むことができる。半導体材料層312は、バッファ層304に隣接している。光活性の半導体材料層312は、[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMなどの有機電子アクセプタと混ぜ合わされた、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HTなどの有機電子ドナー等の材料を含み、ミックスされたP3HT:PCPMの混合層を形成する。本教示はいかなる特定の有機材料系にも限定されないが、例示の目的では、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HT:[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMの共役ポリマー系は、例示的なモデル系として用いられるバルクヘテロ接合BHJP3HT:PCBMのブレンドを示す。第2の電極314は、光活性材料層312の面に沿って配置されている。この第2の電極314は、透明なカソードでもよく、アルミニウム又は他の導電材料を含むことができる。アルミニウムカソードを含む第2の電極310は、活性の有機半導体層バッファ層304と光活性材料層312をサンドイッチ状に挟む連続的な膜の形態でもよい。いくつかの変形例では、第1の電極又は第2の電極は、ナノ格子でもよい。第1のアノード電極310の幅Dは、構造体の間隔Pと同様に図4に示されている。図5Bでは、図4と同様の構造体用の同じピクセル図5Cの吸収動作が比較されている。図5Aに示されている構造体のカラー選択特性は、補色を反射するいかなる反射防止層も用いずに特定の波長範囲における入射光320のすべての吸収ほぼ100によるものである点は強調されるべきである。共振子構造体が光起電力のデバイスとして働くことができる変形例では、ディスプレイデバイスは、スクリーンに隣接するか、又はスクリーンの近くにあるユーザの指の影又は位置を示す低下した光起電力の出力を検出することができる、タッチスクリーンのディスプレイデバイスとして用いられてもよい。低下した光起電力の出力におけるこの指示は、タッチスクリーン入力などのユーザの入力又は選択を受けるためのユーザインタフェースとして用いることができる。しかし、いくつかの実施例では、スクリーンにおける実際の接触は必要なくてもよい点を理解されたい。図6A~図6Cは、本開示に従って作製された、いくつかのエネルギー取り込みカラーフィルタの概略図を表しており、このうち、共役ポリマー層は、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン:ポリスチレンスルホナートPEDOT:PSSからなるバッファ層402を含み、ポリ3-ヘキシルチオフェン:[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルP3HT:PCBMブレンドの光活性材料410は、金を含むナノ格子層412と、アルミニウムを含む連続的な厚膜を形成しているカソード414とによってサンドイッチ状に挟まれている。ナノ格子412は、ガラスを含む透明基板404に隣接している。図6A~図6Cにおけるそれぞれのフィルタデバイスは、図6D~図6Fに見られるように、フィルタされた出力として異なる色を生み出す異なる周期性図6G~図6Iを有する。それぞれの材料の選択とその役割は、以下でさらに説明される。図6G~図6Iは、作られたナノ格子における走査電子顕微鏡SEMの画像である。ここでは、ナノ格子412用には、アノードとしての優れた導電性と適切な仕事関数のために金Auが選ばれている。周期性のあるAuナノ格子構造体412は、広い面積の透明電極を作り、その上にOPVセルが容易に作られるように、ナノインプリントリソグラフィNIL、続いてリアクティブイオンエッチングRIE、金属蒸着、及びリフトオフプロセスを用いて製造される。アノードとしてAuナノ格子412を用いる完全なOPV構造体の製造は次の通りである。まず、正孔移動層としてOPV構造体でしばしば用いられるまた、正孔の収集に対して優れた働きを有する導電性のPEDOT:PSS層が、バッファ層402としてAuナノ格子のアノードの上に成形される。金属性ナノ格子412と、例えば、PEDOT:PSSを含むバッファ層402とを含むこのような複合アノード構造体は、効率的な正孔の収集と、金属列/ラインどうしの間の移動とを確実なものとすることができる。次に、P3HTとPCBMのブレンド又は混合物を含む高性能なバルクへテロ接合BHJの光活性層410が作られ、吸収された光を光電流に変換するように働く例示的な電流収集デバイスを示す図6Bの電気コネクタ422を参照。光活性材料層410におけるBHJナノ構造体を最適化するための熱アニーリングの後、連続的なAl膜層が、カソード414として熱的に堆積される。Alは、薄いLiF層と組み合わせられた際の、OPVセル用のカソード材料としての優れた性能とコスト効果とによって選ばれている。極薄である1nmの厚さのLiF膜図示せずは、OPVセルの性能を向上させるために任意選択で用いられるが、デバイスの光学特性には影響を及ぼさないようである。また、Al層414は、入射光の直接的な透過を防止する。発明性のある設計原理と、上記で説明された製造プロセスとに続いて、自然光の条件のもとで基本的なCMYカラーシアン、マゼンタ、及び黄色におけるフィルタされた3つの明瞭な出力を生成するためのフィルタリングデバイスが作られる。まず、CMYカラーを生成するために、TE偏光光を調節するように3つの厚さ90nm、65nm、及び50nmのバルクへテロ接合BHJの活性層410がそれぞれ形成される。次に、所与の光活性層の厚さのもとでTM偏光光を調節するために、対応する3つの間隔420nm、280nm、及び220nmの、金を含むナノ格子412が選択される。3つすべての場合において、Auナノ格子412の厚さとバッファPEDOT:PSS層402の厚さは、それぞれ40nmと30nmである。すべてのAuナノ格子412は、約0.7のデューティサイクルを有するAuのライン幅は、間隔の0.7である。光420は、Auアノード412の側からカラーフィルタに照射され、反射した明瞭なCMYカラー広い範囲にわたるフィルタされた出力416C、416M、416Yを示す写真画像が撮られている図1D~図1F。広い面積の金属性ナノ構造体は、光学的透明度と電気伝導度とを調節することによって、有機オプトエレクトロニクス用の半透明の電極として用いることができる。有利なことには、発明性のある設計によって、多層デバイスにおける周期性のある金属性ナノ格子が提供され、このナノ格子は、様々な色を生成するために入射光を変調するためのナノ構造体として働くだけでなく、有機太陽電池OPV用の光学的な半透明のアノードとしても働く。このような構造では、アルミニウムなどの低い働きの導電性金属膜は、カソードとして働くことができる。カラーフィルタは、自然の入射光に対して偏光の影響を受けないことが望ましい。このことを実現するために、横電界TEの波と、横磁界TMの波に対する異なる設計方法を用いることができ、それによって、両方の偏光に対する同様の反射スペクトルを色ごとに得ることができる。まず、いくつかの態様では、構造体は、ファブリペロー共鳴器に似ている。光が例えば、金を含むナノ格子にあたると、その光は、底部の金属素子又は金属膜例えば、アルミニウムを含む膜から反射した波と干渉することになる。弱め合う干渉が起こると、反射スペクトルは最小値に至り、対応する色の光エネルギーは吸収されることになり、補色はその構造体によって反射する。図7Aは、P3HT:PCBMブレンド層の厚さ図7A、Au格子間隔は280nmに固定に応じた、TE偏光光電場はAuナノ格子の方向に平行であるに対して計算された反射スペクトルマップを示し、図7Bは、Auナノ格子の間隔図7B、ブレンド層の厚さは50nmに固定に応じた、TE偏光光に対して計算された反射スペクトルマップを示す。これらのマップにおける青の領域は、反射の最小値を示し、この場合には、光エネルギーは、構造体によって吸収される。ファブリペローの干渉から予想されるように、共鳴吸収波長はブレンド層の厚さに直線的に比例しているが、ナノ格子の間隔にはほとんど依存していない。TM波電場はAuナノ格子の方向に垂直であるの場合には、TM波がサブ波長の格子構造体を通じてプラズモンモードに効率的に結合し得ることがよく知られていることから、さらなる考察が行なわれる必要がある。図7Cは、Auナノ格子の間隔に応じた、TM偏光波に対して計算された反射スペクトルのマップを示す。ここでは、P3HT:PCBMブレンド層の厚さは50nmのままである。ファブリペローの干渉によってもたらされる吸収帯に加えて、プラズモン導波路構造体におけるSPモードの分裂から生じている白の破線で示されている2つのさらなる共鳴吸収縞が見られる。これらのモードにおける分光特性は、Auナノ格子の間隔に対して強い依存性を示すが、これは、Auナノ格子の間隔が、SPモードに結合させるための、TM偏光光に対する位相整合条件を提供するためである。Auナノ格子の間隔に対してファブリペローの共鳴が影響を受けないことの利点を生かすことと、TM偏光光がTE偏光光と同じ波長の付近で吸収されるように特定の間隔を選ぶこととによって、偏光に依存しない反射色がもたらされる。図7Dは、490nmの同じ共鳴吸収波長における、TM波とTE波に対してシミュレーションされた磁場強度を示す。P3HT:PCBMブレンド層の厚さと、Auナノ格子の周期性は、それぞれ50nmと220nmである。TM偏光に対する磁場分布は、Au-PEDOS:PSSの境界面、及び、Al-P3HT:PCBMの境界面においてプラズモンの動作を呈していることが明らかにわかる。TE偏光の場合には、磁場分布は、従来のファブリペローの干渉における分布に似ており、発明性のある設計原理をサポートしている。図8A~図8Fは、デバイス構造体におけるシアン、マゼンタ、及び黄色CMYの反射スペクトル、すなわち、厳密結合波解析RCWAの方法によるシミュレーション結果上側のパネル-図8A~図8Cと、広帯域の白色光の光源を用いて測定された実験結果下側のパネル-図8D~図8Fとを示す。理解されるように、予測されたカラーフィルタリングの動作が得られ、実験によって測定されたスペクトルは、偏光と非偏光の両方の光の状態に対して計算されたシミュレーション結果とよく合っている。最終的には、100mWcm-2の強度における振幅補正AM1.5Gの疑似太陽光のもとで反射型カラーフィルタデバイスにおける光起電力の特性が測定され、図9には、電圧に対する電流密度の特性がまとめられている。CMYカラーフィルタに対して測定されたパワー変換効率PCEは、それぞれ1.55、0.82、及び0.60である。シアン色のデバイスは、最も厚い光活性層約90nmの厚さを有するものであり、この構造体において十分な光吸収をもたらし、最も高い短絡電流kとフィルファクタを伴う最も良好な効率を示している。マゼンタ色のデバイスは、通常はほぼ550nmに中心のある、電子ドナー材料P3HTの最大エネルギーバンドの近くで良好にマッチした吸収を有し、さらに薄い光活性層約65nmの厚さでさえもシアン色に匹敵するJSCを有している。また、黄色のフィルタは、最も低いJSCを与える最も薄い光活性層約50nmによって電子ドナーのエネルギーバンド付近の低い吸収を有するにもかかわらず、OPVセルとして見事に電力を生成している。さらに、本教示における金属性ナノ格子は、太陽電池用の半透明の電極として同時に働くため、より広い金属ライン0.7のデューティサイクルを使用することは極めて望ましいが、それは、このことが電極の抵抗を著しく減らすためであり、電極の抵抗を減らすことは、パワー変換効率PCEを劣化させることのない広い面積の太陽電池にとって重要である。実例として、インジウムスズ酸化物ITOの透明電極の上に作られている現行のOPVセルは、抵抗のある電極での電圧降下のためにそれらの透明電極が広い範囲に作られている場合、透明なITOにおける不十分なコンダクタンスを依然として有している。さらに、曲げられた状態においてコンダクタンスの劣化のないフレキシブルな基板の上の金属性ナノ構造体における優れたフレキシビリティと、広範囲のロールツーロールプロセッシングへの適用性とによって、これらの二元機能のデバイスは、広範囲のフレキシブルなディスプレイの用途に対して有用なものとなる。別の好都合な利点は、このような発明性のある光カラーフィルタの縦方向の厚さが、LCDディスプレイパネル用の従来の顔料ベースのフィルタの厚さに比べて約2桁薄い、200nm未満となる点である。これは、極薄のカラーデバイスの設計にとって極めて魅力的である。このような反射型のカラーフィルタリングの実施例では、同時に、OPV機能が単一のデバイスの中に組み込まれる。それ以外の場合には完全に無駄にされる、カラーフィルタによって吸収された光は、OPVによって取り込まれて光電流を発生させる。ディスプレイデバイスにおいて、さらに優れ、またさらに高い効率を提供することが期待されている本教示の二元機能デバイスは、著しく改善されたエネルギー効率の電子メディアにつながる可能性がある。実例1金のナノ格子は次のように作られる。異なる周期性420nm、280nm、及び220nmを有する3種類の広い範囲のAuナノ格子は、ナノインプリントリソグラフィNILベースのプロセスによって作られる。NILは、5分間、4.14MPa600psiの圧力と180°Cの温度でガラス基板上にスピンキャストされた、MRI-8030レジストMicroresistTechnologyGmbHに対して0.7のデューティサイクルを有するSiO2の型を用いて、NanonexNX2000ナノインプリンタPrinceton、NJで行なわれる。冷却、及び、型からの取り出しの後、インプリントされた格子構造体のそれぞれの側壁には、Tiが角度蒸着によって選択的に蒸着する。レジストパターンの上に蒸着したTiは、O2のリアクティブイオンエッチングRIE中に、リフトオフプロセスを容易にするアンダーカット構造を生じさせた。O2のRIE20sccmO2、1.6Pa12mTorrのチャンバ圧力、及び30Wのバイアス電力、電子ビーム蒸着装置を用いた40nmのAuと1nmのTiの蒸着、及びリフトオフプロセスによって、基板上のAuナノ格子構造体の製造が完了した、二元機能デバイスは、次のように作製される。ガラス上のAuナノ格子は、20分間、超音波処理のもとでアセトンとイソプロピルアルコールIPAのそれぞれの中で洗浄され、60分間、O2プラズマによって処理される。次に、洗浄された基板は、N2パージされたグローブボックスに移され、約30nmの厚さの層を蒸着させるために、選別されたPEDOT:PSSH.C.Starck、CleviosPH500がAuナノ格子電極の上にスピンキャストされ、次にこの層は115°Cで15分間焼成される。光活性層については、P3HTRiekeMetalsInc.、4002-E、約91の位置規則性及びPCBMAmericanDyeSource、99.5を超える純度が、到着ベースasreceivedとして用いられ、ブレンド溶液は、両方の成分を重量比1:1の関係のクロロベンゼンの中で溶解することによって調製される。この溶液は、均一なブレンドシステムを与えるために、N2パージされたグローブボックスの中でほぼ12時間攪拌され、0.45μmのフィルタを用いて濾過される。このブレンド溶液は、PEDOT:PSS層の上にスピンキャストされ、130°Cで20分間アニーリングされる。ブレンド膜の厚さは、溶液の濃度と、スピンコートの速度とを変更することによって調節される。有機層の厚さは、Dektekのプロファイラによって測定される。熱処理後、LiF1nm及びAl75nmが、円形のシャドウマスクを通して0.8×10-7kPa8×10-7mbarの圧力で熱蒸着装置によって堆積される。電圧に対する電流の特性などの、太陽電池/光起電力の性能測定は、Keithley2400システムを用いて、AM1.5Gの疑似太陽光でOPVセルを照射することによって行なわれる。この疑似太陽光には、100mWcm-2の照射強度を有するOrielSolarSimulatorが用いられ、このシミュレータは、パワーメータOPHIR、Nova-Orielと、基準のシリコン太陽電池とによってキャリブレーションされている。実例2例えば上記で説明された図10Aにおける、カラーフィルタリングのためのプラズモンナノ共振子デバイスは、次のように形成される。簡単な製造の場合、デバイスは、フッ化マグネシウムMgF2の透明膜の上にある、間隔Pを有するサブ波長の周期性のMIM積層アレイとして設計される。ガラス基板は洗浄プロセスを用いて作製される。220nmのフッ化マグネシウムMgF2層、40nmのAl、100nmのセレン化亜鉛ZnSe、及び別の40nmのAlが、0.5nms-1の堆積速度を有する電子ビーム蒸着装置によって順次堆積される。酸化からAlを保護するために、サンプルは、測定前には無酸素のグローブボックスに保管される。積層ごとに、40nmの厚さの2つのアルミニウムAlの格子層によって100nmの厚さのセレン化亜鉛ZnSeの誘電体層がサンドイッチ状に挟まれている。積層アレイのデューティサイクルは、約0.7である。パターンは、NovaNanoLabDuaLbeamworkstationFEIに備えられている集束イオンビームによってミリングされた。ミリングは、イオンビームと電子ビームに関するすべてのパラメータを調節することができる、FEIによって提供されるオートFIBプログラムを用いて制御される。加速電圧は30kVであり、電流は、フィーチャサイズによって求められる50pAから100pAまで変化する。パターニング用の倍率は、6,500倍から10,000倍である。透過スペクトルは、倒立顕微鏡NikonTE300、Nikonを用いて測定され、すべての光学画像は、顕微鏡の前方部分に取り付けられているカメラNikonD3000、Nikonを用いて撮影される。図12Aは、白色光によって照射された7つの四角のプラズモンカラーフィルタの、光学式顕微鏡法による画像を示す。フィルタは、MgF2の基板の上に蒸着したAl/ZnSe/Al積層への集束イオンビームのミリングを用いて作られている。このカラーフィルタは、紫から赤の色に対応する、200nmから360nmまで変化する積層の間隔を有する。すべてのフィルタは、約10μm×10μmである同じ面積の寸法を有する。図12Bには、測定されたRGBフィルタの透過スペクトルが示されており、図10Dに示されているシミュレーション結果とよく一致している。TM照射の場合、積層アレイは、これまで報告されたMIM共振子より数桁高い、共鳴波長付近で50を超える絶対透過を有する予想通りのフィルタリング動作を示している。この透過は、LCDパネルで用いられている、普及している顔料ベースのフィルタに匹敵するが、プラズモンデバイスの厚さは、顔料ベースのフィルタの厚さより1~2桁薄い。青色に対する比較的低い透過は、短い波長範囲におけるZnSeの強い吸収ロスによるものである。通過帯域の半値全幅は、3つすべての色に対して約100nmである。しかし、このデバイスは、ワイヤグリッド偏光子のようにTE偏光光を強力に反射する。そのため、図12Bに示されているように、TE偏光光の透過は抑圧されている。この特徴は、この構造体自体がカラーフィルタと偏光子の役割を同時に有していることを示しており、このことは、別の偏光子層の必要性をなくすことによってLCDの技術に大きな恩恵を与える。さらにいくつかの実施例では、Al格子における導電性の性質により、LCDモジュールで用いられる別の透明な導電酸化物層は必要にならない。標準的な四角のカラーフィルタ以外にも、様々なナノ共振子のアレイは、任意色のパターンをマイクロメートルスケールで作ることができる。実例として、図12Cには、濃紺色の背景に黄色の文字Mが示されている。Mのロゴのパターンサイズは20μm×12μmしかなく、2つの間隔、すなわち、黄色の文字Mに対する310nmの間隔と、濃紺色の背景に対する220nmの間隔とを用いている。図12Dには、白色光で照射されたパターンの、光学式顕微鏡法による画像が示されている。輪郭のはっきりした黄色のMは、濃紺色の背景と対比して鮮明に目立っている。2つの明瞭な色は、鋭い角と、2つの異なるパターンの境界とにおいても良好に保たれており、それによって、発明性のあるカラーフィルタ方式が超高解像度のカラーディスプレイに適用され得ることが実証されている点に留意することは重要である。開口部又はスリットの数量は色の効果に関係するため、それらの数量の関係を十分に明らかにするために、開口部又はスリットの数とフィルタリング効果との関係を調べるためのシミュレーションと実験が行なわれている。図13の挿入画像は、緑及び赤色のフィルタ用に下部から上部に2つ、4つ、及び6つのスリットを有するサンプルの顕微鏡画像を示す。緑及び赤色のフィルタ用の隣接するスリットの中央から中央の間の距離は、それぞれ270nmと360nmであり、スリットの幅は、約80nmと100nmである。驚くことに、たった2つのスリットを有する構造でさえ、すでに明瞭な色を呈している。より多くのスリットの場合、緑と赤の色はさらにはっきりと明るくなり、図13に示されているシミュレーション結果とよく一致する。この興味深い振る舞いは、SP導波路モードの干渉によって説明することができる。入射光が下部のスリットを通じてSPモードに結合している場合、別のスリットから絶縁体層の内側に反対側に伝播するSP波は、導波路の方向に沿って干渉する。透過は、上部のスリットにおける強め合う干渉に対しては増強され、弱め合う干渉に対しては抑圧されることになる。基本的には、無限数のスリットを有する積層アレイのフィルタリング効果も、それぞれのスリットからのSP波における複数の干渉に起因し得る。数個のスリットを有する構造体と、無限数のスリットを有する構造体との主な違いは、後者が、回折による運動量のマッチングを通じて入射光をSP反対称モードに効率的に結合することができる点であり、それにより効率がはるかに高くなる。上記の分析結果と実験結果は、数個の開口部又はスリットを有する極めて小さい構造体が、所望のカラーフィルタリング機能を依然として十分に果たせることを示している。実例3スペクトルと偏光のイメージングのためのプラズモンナノ共振子が研究されており、図14A~図14Dに示されている。スペクトルイメージングのためのプラズモン分光器用の設計は、プラズモンナノ共振子アレイの間隔を徐々に変えることによって行なわれる。図14Aは、左から右に間隔を400nmから200nmに徐々に変えた状態において作られた、1次元1Dのプラズモン分光器における走査電子顕微鏡法SEMによる画像である。スケールバーは21μm。図14Bは、白色光で照射されたプラズモン分光器における光学式顕微鏡法による画像である。図14Cは、作られた2次元2Dのスポーク構造体におけるSEM画像である。図14Dは、非偏光光中央及び偏光光4つのボックスで照射されたスポーク構造体における光学式顕微鏡法による画像である。図14Aは、可視範囲におけるすべての色をカバーする200nmから400nmまでの徐々に変化する間隔を含んで作られた製造後のデバイスである。白色光で照射されると、積層アレイから光が放たれ、この構造体は図14Bに示されているように虹縞となる。プラズモン分光器は、従来のプリズムベースのデバイスの分光より数桁小さい、ほんの数マイクロメートルの距離ですべての可視スペクトルを分光することができる。この特徴は、これらの構造体によって形成されたカラーピクセルが、マルチバンドスペクトルのイメージングシステムにおける用途に対して極めて高い空間解像度を提供することを示している。発明性のある積層薄膜構造体は、高解像度のスペクトルイメージングを実現するか、又は、チップベースの超小型分光計を作るためにフォーカルプレーンアレイの上部に直接組み込むことができる。上記で説明されたすべての構造体は、1次元の直線的なスリットすなわち、同じ方向におけるスリットだけを有する。ここでは、スペクトルと偏光のイメージングの応答をさらに調べるために、異なる向きのスリットと、徐々に変化するスリット間隔とを有する2次元2Dにおけるマイクロスケールのスポーク構造体図14Cが設計されている。図14Cに示されているスポーク構造体は、円形のリングを形成している96個のスリットを含む。それぞれのスリットは、長さが3μm、幅が50nmであり、リングの内側の半径と外側の半径は、約3μmと約6μmである。隣接するスリットの間隔は、中心の200nmからリングの外側のエッジに向かって400nmまで変化し、上記の直線的な分光器のように可視範囲におけるすべての色をカバーしている。図14Dは、異なる偏光を用いた、スポークにおける偏光の応答を示す。このスポークが非偏光の白色光で照射されると、透過した光は完全な虹のリングを形成する。しかし、照射が偏光した光でありこの偏光が回転する場合には、偏光の方向に沿ってクリアな暗領域が現れる。これは、偏光の方向に励起されたSPが存在しないためであり、そのため透過は極端に低くなるが、このことは、先に説明されたTM結合のしくみと一致している。したがって、この2次元スポーク構造体は、イメージングデバイスと共に用いられる場合には、スペクトルイメージングにおけるリアルタイムの偏光情報の能力を提供し、或いは、マイクロスケールの偏光分析器として用いることができる。人間の眼は、一般に35mmにおいて約80μmの解像限界を有する。したがって、本教示に従って構築されるプラズモンナノ共振子は、横方向の寸法でほんの数マイクロメートルである、人間の眼によって検出可能な解像限界よりはるかに小さい有色のスーパーピクセルを作ることができる。現在のところ、この横方向の寸法も、現在得られる最高解像度のカラーフィルタより1~2桁小さい。さらに、これらのプラズモンデバイスは、顔料のものより1~2桁薄い縦方向の厚さを有しており、極薄のパネルディスプレイデバイスの設計にとっては非常に魅力的である。寸法の小ささの他に、プラズモン共振子における偏光依存の性質も魅力的である。この特徴は、別の偏光子層の必要性をなくすことによってLCDの用途に恩恵を与えるだけでなく、スペクトルイメージングにおいて偏光情報を取り出すために用いることもできる。したがって、本教示における様々な態様によれば、光をスペクトル的に高効率で分光するプラズモンナノ共振子が提供される。異なる共振子を配置することによって、マイクロメートルスケールにおける任意色のパターンを実現することができる。これらの人工的構造体は、ディスプレイへの機会と、より高い空間解像度を有し、現在入手できるものよりはるかに小さいデバイスサイズを有するイメージングデバイスとを提供する。設計原理は、マルチスペクトルのイメージングに向けた他の周波数範囲に容易に拡張され得る。本教示におけるいくつかの態様による上記のMIM格子構造体は、集束イオンビームを用いて作られる。しかし、大規模生産の場合には、これらの構造体を広い範囲にわたって作るためにナノインプリントリソグラフィが考えられる。このためには、当業者によって理解されるように、このような製造プロセスに対してより適合した代替構造の設計が同様に考えられる。図15A~図15Cでは、ガラス基板の上に蒸着している誘電体の上部における単一パターンのAl層を有する、ハイブリッドのプラズモン/導波路構造体が提供されている。このロバストで製造が簡単な構造体は、Al格子の間隔、ライン幅、及び厚さ、又は、連続的な誘電体層を変えることによって、所望の用途に応じて様々なスペクトルを生み出すことができる。図15A~図15Cは、厚いAl、高い率の誘電体、偏光する構造図15A、及び、薄いAl、低い率の誘電体、高い透過の構造体図15Bに対するTM透過のシミュレーション結果である。図15Cは構造体の図である。図15A~図15Bでは、異なる用途に対して2つの組のシミュレーション結果が与えられている。厚いAl格子と高い率の誘電体図15Aを特徴とする第1の構造体は、横方向の磁気TMの偏光光がピークにおいて50の効率で透過し、横方向の電気TEの光がほぼ完全に抑圧<<1されることになる、液晶ディスプレイなどの偏光の用途を目的としている。薄いAl格子と低い率の誘電体図15Bを有する第2の構造体は、ピーク波長において約90に近い高い透過率と共に、狭いスペクトルピークを示す。図16Aは、金属格子Alと、高い率のガイド層又は誘電体層Si3N4との間に低い率のスペーサ層SiO2を含む代替のフィルタ構造体の図である。金属格子と導波路層との間に低い屈折率の層を加えることによって、所望のスペクトルを得るためのさらなる制御パラメータが提供される。図16Bは、2つの異なる金属格子間隔で、このような構造体に対して得られた実験によるTM透過の結果である。図16Bは、それぞれ280nmと420nmである、2つの異なる間隔を有する構造体を用いた青と赤のカラーフィルタにおける最初の実験結果の一部を示す。この構造体は、ナノインプリントベースの技術によって作られている。反射型のカラーフィルタも同様に作ることができる。様々な態様において、プラズモン光学スペクトルフィルタリングデバイスを製造する方法。このような方法は、UVフォトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィ、集束イオンビームのプロセッシング、スタンピング、又は金属転写プリンティングから選択されるプロセスによって、導電性金属ナノ格子サブ波長構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む共振子構造体を形成することを含む。このようにして、光学共鳴によって、所定範囲の波長を有するフィルタされた出力を生成するために、電磁スペクトルの一部を透過させることのできる少なくとも2つの開口部を含む導電性金属ナノ格子サブ波長構造体が形成される。一般に、コンタクトプリンティングは、あらかじめパターンが作られた型に堆積した材料を、均一な圧力と温度の印加によって基板に直接転写することを含む。このプロセスは、電極として働く金属層、又は、以降のエッチングステップのためのマスクを転写するために従来から用いられている。本開示における金属-絶縁体-金属MIM構造などの複数の層を有するデバイスは、同様のプロセッシング技術を用いて転写することができる。薄膜の反射型カラーフィルタを作るために、MIMパターンは、SiO2の格子の型を用いてフレキシブルなポリカーボネートの基板に転写される。この方法は、ロールツーロールのナノインプリントリソグラフィと共に用いられてもよく、ディスプレイの用途に向けて様々な基板の上に広範囲の構造体を効率的に作るために用いることができる。近年では、ナノサイズのフィーチャを作るための低コストのプロセスとして、ナノインプリントリソグラフィNILなどのコンタクトパターニングの方法がますます使われている。NIL自体は、広い範囲にわたるナノスケールのフィーチャを効率的に作るために何年もの間使われているが、科学者は、正確なエッチングプロセスを必要としない、様々な基板に対する大規模で直接的なナノ構造体の転写のための方法を研究し続けた。ポリジメチルシロキサンPDMSなどのエラストマーのスタンプを利用するマイクロコンタクトプリンティング又はソフトリソグラフィは、金属から生体分子にわたる様々な基板材料へのウェットエッチングのためのマスクとして効果的に作用することができる、自己組織化単一層のパターンを転写するために用いられている。金属転写プロセッシングは、パターンの作られたモールドの上に堆積した金属膜が、型に対向している基板への化学結合、又は、高い表面粘着によって基板に直接転写されることを含む比較的最近の方法である。この技術は、様々な用途に向けて主にはエッチングのマスクを作るために用いられているが、有機発光ダイオード及び高分子太陽電池用の透明な金属の電極も研究されている。金属転写プリンティングは、単一の層に限定される必要はない。金属-絶縁体-金属MIM構造体などの多層デバイスが、従来の単一層の手順で利用される、同じ低圧と低温のプロセッシングを用いて基板に転写されてもよい。このプロセスは、様々な種類の材料と共に利用することができるため、これらの構造体は、メタマテリアル、プラズモンデバイス、及び、薄膜のカラーフィルタ構造体などの用途に用いられてもよい。このプロセスは、上記のMIM構造体を作るために用いられる他の方法に勝る利点を有するが、これは、このプロセスが、中間のポリマー層を有する硬質材料だけでなく、フレキシブルな基板上のデバイスも効率的に作ることができ、また、ロールツーロールのNILを利用することによって広範囲のデバイスを作るために用いることができるためである。誘電体材料又は光活性材料などの薄膜活性材料層、又は格子化金属構造体を形成することを含む、多層光学デバイス構造体を形成するための好適な方法は、MATERIALCOMPOSITIONFORNANO-ANDMICRO-LITHOGRAPHYという名称のFuらに付与された米国特許第7,648,767号、UVCURABLESILSESQUIOXANERESINSFORNANOIMPRINTLITHOGRAPHYという名称のFuらの米国特許公開第2009/0256287号出願番号第12/421,333号、2009年9年4月9日に出願、2011年3月9日に出願されたMethodsofMakingOrganicPhotovoltaicCellsHavingimprovedHeterojunctionMorphologyという名称のParkらの国際特許出願第PCT/US2011/27748号、及び、RollToRollNanoimprintLithographyという名称のGuoらの米国特許公開第2009/0046362号出願番号第12/100,363号、2008年4月9日に出願に記載されており、これらのうちのそれぞれの関連部分は、それぞれの全体における参照によって本明細書に組み込まれている。MIM構造体は、特定周波数の光をフィルタで通すためのプラズモン共振子として働くことが実験的に実証されている。集束イオンビームの加工を用いて、特定の周波数帯の透過を可能とし、他すべての周波数帯が効果的に阻止されるプラズモン透過型カラーフィルタが作られ、それによって、薄膜カラーフィルタリングに関するこれまでの報告より鋭い共鳴と高い透過強度とを有する赤、緑、及び青の色が効果的に作られる。このようなフィルタは、上部の金属格子が、横方向の磁気TMの偏光磁場は格子ラインに平行を有する特定の周波数における光をプラズモン導波路構造体に結合させ、下部の金属格子が、その光を遠距離場の外に効率的に結合するMIM構造を利用している。反射型カラーフィルタ構造体は、カラー画像を作るために自然光を使う電子リーダ及びポータブルディスプレイなどのディスプレイ用途に向けた同様の原理に基づいて提供される。この目的を踏まえ、図17Aには、MIM格子構造体に関する代替の実施例が示されている。この構造体は、底部の格子がない状態で特定周波数の光において結合させるが、その光は効果的にトラップされ、膜によって吸収されるが、他のすべての周波数における光は反射させる。シアン、マゼンタ、及び黄の色CMYのスペクトルは、この原理を用いて、格子間隔を単に変更することによって容易に作られる。図17Bには、TM偏光光に対する、厳密結合波解析に基づいてシミュレーションされた反射スペクトルが示されているが、横方向の電気TEの偏光波は、すべての波長においてほぼ完全に反射することが予想される。実例4これらの特定の実験は、深い構造を作ることの容易さのために硬質のSiO2の型を用いて行なわれるが、この技術は、当然ながらPDMSなどの軟質の型と共に用いられてもよい。図18A~図18Dには、フレキシブルな基板への転写のすべてのプロセスがまとめられている。まず初めに、ほぼ1×1平方インチのSiO2の型が従来のNILを用いて作られ、フッ素性の表面活性剤で前処理される。次に、それに続く蒸着とスパッタリングのステップによって、型の上にすべてのMIM積層が堆積される。最初に、5nmのAuの層が電子ビーム蒸着によって堆積され、次いで30nmのAl層が蒸着されるが、これは、転写を容易にすることができる、SiO2の型に対する弱い付着weakeradhesionをAuが有するためである。これらのステップに続き、40nmのTiO2層が電子ビーム蒸着によってさらに堆積される。最後に、100nmのAl層が、型の上部にわたってスパッタリングされる。スパッタリングは、より連続的なAl膜の堆積を可能とするために選ばれている。蒸着した構造体どうしの間のいくらかの浸透infiltrationが依然として起こりうるが、蒸着が進行するにつれて、より連続的なAl層を可能とするようにライン幅は徐々に成長した図19A~図19Bにおける底部層。図18Bは、堆積プロセス後の図を示す。次に、この型は、フレキシブルなポリカーボネートPCの基板と接触して配置され、効率的な転写のために0.34MPa50psiと160°Cの均一な圧力と温度が5分間加えられる。このステップにはNanonexNX2000のインプリンタが用いられる。冷却後、図19A~図19Bに示されている最終的な構造体を実現するために、図18CのPC基板が型から剥がされる。蒸着とスパッタリング中に側壁に堆積したいくらかの粒子がこのプロセス中に転写されたままとなり得るが、後で説明されるように、これはいかなる試験結果にも大きく影響を及ぼさなかったことを図から留意しておくことが重要である。反射スペクトルの測定は、FilmetricsのF20システムを用いて行なわれている。角度のある反射の測定は、Woollamの可変角度分光エリプソメータWVASE32を用いて行なわれている。反射のシミュレーションは、COMSOLMULTIPHYSICSを用いて行なわれている。走査電子顕微鏡SEMの画像は、PhilipsXL30EEGSEMを用いて撮られている。黄色の光を反射するプラズモンカラーフィルタが作られている。最適化された黄色のフィルタを得るためには、相補的な青の波長を強力に閉じ込めて他のすべての光の反射を可能にする薄膜を作るために、大きいデューティサイクル>80を有する220nmの間隔の型が用いられる。図19A~図19Bには、この型からPCへの転写後の構造体における上部のSEM画像と断面図が示されている。シミュレーションされた反射スペクトルは、垂直入射のソース/コレクタ機器FilmetricsF20を用いてサンプルから取られたスペクトルと比較される。可視スペクトルにわたる材料損失materiallossと屈折率変化を含めるために新たなシミュレーションが行なわれる。これらのデータは、より正確なシミュレーションモデルを作るためにAlとTiO2の両方の薄膜に対して分光エリプソメトリによって集められる。図20A及び図20Bには、TE偏光波とTM偏光波に対する結果がそれぞれ示されている。図20A~図20Dには、重要な特徴が3つある。第1に、TM偏光のグラフは、実験データとシミュレーションデータとの間で非常に良好なマッチングを示している。共鳴波長は、予測とほぼ同じであり、構造体の間隔を変えることによって容易に変更することができる。結果における帯域幅は、粒子とライン幅のばらつきから考えられる影響のためにシミュレーションより大きいが、これは、より良好な堆積条件と、SiO2の型の改善とによって調節することができると思われる。第2は、示されている結合の度合いの強さであるが、これは、他の波長の値がほぼ70にのぼっている一方で、共鳴はほぼ0の反射を有しているためであり、それによって波長間で高い色コントラストが得られる。第3の特徴は、TMと同様の波長のTE偏光波における、構造体の明らかに強い結合である。十分に理解されてはいないが、いくつかのシミュレーション結果に基づき、誘電体層、及び、上部のAl層の厚さにおけるばらつきが、TEスペクトルに対する強い影響を有し得ると考えられる。ここでも同様に、測定されたスペクトルは、より広い帯域幅を有しており、その正確な性質を求めるためにさらなる研究が行なわれるであろう。他方で、偏光の影響を受けないことは、実用的なカラーフィルタの用途では極めて望ましい特徴となり得る。さらに、この全く偏光依存のないことは、この構造体の能力の強い視覚表現をもたらす。図20Cは、サンプルの背面から見られた、スパッタリングされたAlからの灰色がかった色図20Cの挿入画像と比べた、明瞭な黄色を有する非偏光光におけるサンプルの正面側の写真を示す。特に実用的な用途に向けた、構造体の別の有用な特徴は、サンプルの反射スペクトルの、ソースとコレクタの間の視野角への依存の低さである。図21A~図21Cは、分光エリプソメータを用いて、ソースと検出器との間の、20°、30°、及び50°の角度でとられたTE、TM、及び非偏光の光に対する反射スペクトルを示す。データは、エリプソメータのデータとWVASEのソフトウェアとを用いて角度の変動のために加えられた補正値に対する参照として、Alミラーを用いて集められている。TE/TMのスペクトルにはいくらかの強度のばらつきがあるが、共鳴波長は大きくはシフトしておらず、非偏光のデータは、測定値全体を通じて共鳴又は強度に大きな変化は示していない。これは、比較的急な角度で撮られても、サンプルの黄色の反射色を依然として示している図20Dの写真にも見られる。この構造体は、様々な角度において、反射型の技術に利用されることに十分に適合していると考えられ、角度依存が最少であることを実証している。金属転写リソグラフィは、様々な基板の上に金属パターンを作るための大規模で安価な方法を提供することができる。このような金属転写技術は、1×1平方インチを超える均一なMIM構造体における転写の成功を実証することによって、様々な組み合わせの材料を使って機能性デバイス及び多層構造体を作製するように展開され得る。黄色の反射型カラーフィルタは、単に複数の材料層をパターンの作られた型に蒸着して、フレキシブルなPCの基板の上に転写することによって、明瞭な吸収帯域幅と、角度依存の低さとを有する状態で製造される。このようなプロセスは、ワーキングディスプレイ用にシアンとマゼンタの色を作る格子などの、他の間隔の格子に対して適用することもできる。考えられる他の製造技術には、従来のNIL、又は、例えば動的ナノ記述dynamicnano-inscribingである新たに開発された方法などのトップダウンプロセスが含まれる。これらの構造体は、広範な反射型ディスプレイの用途に向けて広い範囲にわたって容易に製造することができ、またMIM構造体における転写の成功によって、様々な他の多層構造体における迅速で安価な製造が提供され得る。いくつかの実施例では、導電性金属格子構造体と、誘電体材料又は光活性材料から選択される活性材料とを含む、光学共鳴を介したカラーフィルタリングのためのプラズモン共振子構造体を含む、ディスプレイスクリーンのディスプレイピクセルを含むディスプレイデバイスが提供される。導電性金属格子構造体は、所望範囲の波長を有する、フィルタされ偏光された出力を生成するために、ディスプレイデバイスによって生成された電磁スペクトルの一部を透過させることができる少なくとも2つの開口部を含む。図22~図24に示されているいくつかの実施例では、ディスプレイデバイス500は、液晶ディスプレイパネルである。液晶ディスプレイは、説明目的のための例示的デバイスとして用いられているが、発明性のあるフィルタリングデバイスは、例えば、非限定の実例として、デジタルミラー技術、又はLCoSliquidcrystalonSilicon、ヘッドマウントディスプレイ、相補型金属酸化膜半導体CMOSのイメージセンサ、赤外線撮像装置、発光ダイオードなどを用いるプロジェクションディスプレイを含む、当業者によって認識される様々なディスプレイデバイスに組み込むために設計されてもよい。図23の場合には、LCDディスプレイの要素が図1の要素と同様の従来の設計と共通して共用される程度まで、同じ参照番号が用いられている。ディスプレイピクセル501は、フロント偏光子32と、第1の透明導電体電極50と、印加された電圧に応じて、所定範囲の波長の偏光した電磁波を通過させることができる複数の液晶64とを含む。プラズモン共振子構造体550は、第1の透明電極514として複数の液晶64の反対側に配置されており、導電性金属格子構造体524は、第2の透明導電電極として働き、別の偏光子シートと組み合わせられていてもよいプラズモン共振子構造体550は、リア偏光子として働く。第1の透明基板24例えば、ガラス基板は、処理される光を受ける下側底部面に沿っており、一方、フロント偏光子32は、上側上部面に沿って第2の透明基板34に隣接している。底部側では、透明な下側の導体40又は、電極が、電流の印加時に液晶の所定の向きを誘発する表面組織を有する下側の配向層42に隣接して配置されている。図示されていないが、図1と同様に、外部電気接点は、プラズモン共振子構造体550における1つ又は複数の金属性素子を第1の透明電極50に接続することができる。液晶コンパートメント60は、共振子構造体550と、電位が印加されたときに液晶に向きを与えるように働く上側の配向層52とに接触して1つ又は複数の封止部図示せずによって形成されている。この液晶コンパートメントは、複数の液晶64を含む。また、液晶コンパートメント60の中には2つのスペーサ66が配置されている。上側の透明な導電体又は電極50は、上側の配向層52に隣接している。いくつかの変形例では、共振子構造体550は、上側の配向層とほぼ同様に、液晶の所定の向きを誘発する組織をもつ表面510を有する又は、共振子構造体550は、図示されていない任意選択の配向層を表面510としてさらに含む。液晶コンパートメント60に面している上側の配向層42、及び、下側の配向層/共振子構造体面510は、液晶を介する光の透過と回転を可能とするように電圧又は電位が印加されたときに液晶64の好ましい向きを誘発する相補的な表面組織を有する。このように、上側と下側の導体50、550に電位が印加されると、液晶64が配向し、その結果、ディスプレイデバイスの中で生成された白色光が、共振子構造体550を通過して液晶64に入り、次にフロント偏光子32の外に透過することが可能にされ、それによってフィルタされた有色光が提供される。導体/電極50、550に電位が印加されてない場合には、液晶64はランダムな方向に向いており、入射光は液晶コンパートメントを通過しない。図22に示されているように、パネルディスプレイ500のLCDピクセル例えば、501は、例えば、選択的アクティベーションの際に赤-緑-青のRGBカラーの1つを提供するように調整され得る3つの隣接する赤、緑、青のフィルタを含む、複数のカラーフィルタアセンブリのアレイをしばしば有する。特に、LCDピクセル501の設計時には、従来のカラーフィルタ及びブラックマトリックス、並びにリア偏光子は、すべてなくすことができる。光活性材料は、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HTを含む有機電子ドナー材料と、[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMを含む有機電子アクセプタ材料とを任意選択で含む。プラズモン共振子構造体550は、第2の導電性金属電極素子532をさらに含み、フィルタされ偏光された出力だけでなく光電流を生成することができる有機光起電力デバイスとして働く。いくつかの変形例では、有機光起電力デバイスは、ディスプレイスクリーンの少なくとも一部を通して受けた光エネルギーを変換することができる。ディスプレイスクリーンは、有機光起電力デバイスと一体化されている。さらに、いくつかの実施例では、このようなディスプレイスクリーンは、タッチスクリーンとして機能することができる。例示的な一実施例では、所望の反射カラーを生成すると同時に、電気を生み出すために吸収光560を変換することができる、多層二元機能の光起電力-カラーフィルタデバイスであるプラズモン共振子構造体550を有するピクセルの一部を示す図24には、詳細な面のプロフィールが示されている。より具体的には、ピクセルの反射スペクトルは、デバイスによって作られる図22参照。反射型のカラーフィルタは、カラーの塗料と同様に作用し、例えば、特定の波長に対応する光を吸収するが他の光を反射するため、この実施例では、シアン、マゼンタ、及び黄色が三原色であるCMYカラー方式が採用される。透明基板502は、二酸化ケイ素例えば、シリカなどのガラスを含むことができる。酸化インジウムスズITOを含む第1の導電性透明電極504は、積層構成物において基板502の近くに配置され、図24に示されているように、第1の電極504からの電荷移動を増強するための任意選択のバッファ層506の一部の中に配置される。第1の電極504はアノードでもよく、ITO又は他の透明導電材料を含むことができる。バッファ層506は、炭酸セシウムCs2CO3を含むことができる。多層構造体550は、1つ又は複数の光活性有機半導体材料508を含むことができる。この半導体層508は、酸化バナジウムV2O5などの第2のバッファ層510に任意選択で隣接している。光活性の半導体材料層508は、ミックスされたP3HT:PCBMの混合層を形成するために、[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMなどの有機電子アクセプタと組み合わされた、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HTなどの有機電子ドナー等の材料を含む。本開示はいかなる特定の有機材料系にも限定されないが、例示の目的では、ポリ3-ヘキシルチオフェンP3HT:[6,6]-フェニルC61酪酸メチルエステルPCBMの共役ポリマー系は、例示的なモデル系として用いられるバルクヘテロ接合BHJのP3HT:PCBMブレンドを示す。第2の電極512は、光活性材料層508の面に沿って第2のバッファ層510の上に配置されている。第2の電極512は、透明なカソードでもよく、アルミニウム、金、銀、銅、又は他の導電材料を含むことができる。アルミニウムカソードを含む第2の電極512は、活性の有機半導体層バッファ層506、510及び光活性材料層508をサンドイッチ状に挟む連続的な膜の形態でもよい。いくつかの変形例では、第1の電極504又は第2の電極512はナノ格子でもよいが、図24では、第2の電極512だけがナノ格子である。導電金属構造体は、液晶ディスプレイにおいて複数の液晶の向きを調整するための電極として働くことができる。フィルタされた出力570は、図22~図23におけるLCDディスプレイのピクセルにおけるカラーフィルタと偏光子の両方として働くことができるプラズモン共振子構造体550から、所定範囲の波長で発生する。実施例における上記の記載は、例示と説明の目的で行なわれている。上記の記載は、網羅的であるようには考えられておらず、また、本開示を限定するようには考えられていない。全体的に、特定の実施例における個々の要素又は特徴は、その特定の実施例に限定されないが、該当する場合には交換可能であり、具体的に示されていないか、又は説明されていない場合でも、選ばれた実施例において用いることができる。また、同じものが多くの方法で変わり得る。このような変形例は、本開示からの逸脱とみなすべきでなく、このようなすべての変形が、本開示の範囲に含まれるものとする。"