KR20050087123A - 회절 광학소자 - Google Patents

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KR20050087123A
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문희종
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Abstract

본 발명은 회절 광학소자에 관한 것으로, 소자몸체(100)에 형성된 그루브(110)의 회절을 위하여 필요한 유용한 면(111)를 제외한 불필요한 면(112)에 빛의 접촉을 방지하기 위한 입사 방지층(120)이 형성되어 구성된다. 그리고, 상기 입사 방지층(120)은 상기 그루브(110)의 불필요한 면(112)에 빛의 차단을 방지하기 위한 차단제 또는 빛을 흡수하기 위한 흡수제를 적층하여 형성된다. 이러한 회절 광학소자는 불필요한 면(112)으로 입사되는 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지할 수 있고, 이에 의해 화질 열화, 콘트라스트 저하를 방지하여 회절 광학소자의 품질을 향상할 수 있는 이점이 있다.

Description

회절 광학소자{DIFFRACTIVE OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 회절 광학소자에 관한 것으로, 특히 소자몸체에 형성된 그루브(groove)의 회절을 위하여 필요한 면를 제외한 불필요한 면으로 입사되는 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지하여 화질 열화, 콘트라스트 저하를 방지할 수 있도록 한 회절 광학소자에 관한 것이다.
종래 기술로는 회절 광학소자(diffractive optical element), 스크린(screen), 투과/반사형 디바이스(device)의 광도파로에 사용되는 도광판(light guide panel) 등에 흔히 구성되는 그루브 패턴(groove pattern)이 형성되며, 광학적인 관점에서는 유용한 부분과 불필요한 부분으로 구성되어 불필요한 부분에 의한 광이 화질에 나쁜 영향을 미치게 된다.
먼저 회절 광학소자라 함은 일반적인 기하학적 소자인 렌즈와 달리 회절 현상을 이용하는 소자로 다음과 같은 성질을 갖는다.
도 1과 같이 굴절형 렌즈는 평면파를 연속적인 구면파로 집광하는 원리이고, 색수차 보정, (+),(-)렌즈의 조합, 많은 렌즈 매수의 광학계, 소형 경량화에 한계, 고가인 특징을 갖는다.
도 2와 같이 회절형 렌즈는 평면파를 불연속적인 구면파로 집광하고, 윤대마다 1파장의 위상차를 갖는 원리이고, 색수차 보정, (+)렌즈만으로 가능, 작은 렌즈 매수의 광학계, 경량화, 박형화, 저가인 특징을 갖는다.
그림과 같이 일반적으로 DOE는 그루브 패턴의 형상을 갖고 있으며, 이러한 그루브 형상은 프로젝션 TV 시스템에서의 스크린 및 광 도파로의 도광판에서도 유사한 그루브 패턴이 구성된다.
이는 이들 소자가 원리상 혹은 제작상의 이유로 연속적인 못하고 불연속적인 면을 구성하게 되는데 이로 인하여 유용한 면과 불필요한 면이 자연적으로 생기도록 되어 있다.
이와 같은 소자 들의 그루브 패턴을 제작하는 방법으로는 포토리소그라피(photolithography), 다이아모든 튜닝(diamond turning), 레이저 라이팅(laser writing), 홀로그래피 방법(holographic method)들이 있으며, 금형 등을 이용하여 이러한 그루브 패턴을 전사하거나 사출하여 원 형상을 얻고 있다.
종래의 기술 및 제작 방법은 전술한 바와 같이 상이한 점이 있으나 종국적인 모양이 그루브 패턴으로 형성된다는 것은 공통적인 점이다.
위와 같은 방법으로 가공된 광학소자들은 대표적으로 도 3과 같은 형상을 갖게 된다.
도 3을 참조하면, 광학소자(10)에 그루브(11)가 형성되고, 그루브(11)에 유용한 면(11a)과 불필요한 면(11b)이 구비된 구성으로 되어 있다.
이와 같은 광학소자(10)에서 유용한 면(11a)을 지나는 빛(L1)은 원래 목적에 부합하게 되나, 불필요한 면(11b)에서는 빛(L2)이 투과, 산란 및 반사 등에 의해 화질 열화, 콘트라스트(contrast) 저하 등과 같은 좋지 않는 현상이 일어나게 된다. 이를 방지하기 위해서 혹은 설계상 광의 출사 방향에 대해서 면에 수직하게 제작되어야 하나, 현재의 전술한 여러 가지 제조방법으로는 불필요한 영역을 피하기가 어려운 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 소자몸체에 형성된 그루브(groove)의 회절을 위하여 필요한 면를 제외한 불필요한 면으로 입사되는 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지하여 화질 열화, 콘트라스트 저하를 방지할 수 있게 되는 회절 광학소자를 제공하고자 함에 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 회절 광학소자는 소자몸체에 형성된 그루브의 회절을 위하여 필요한 유용한 면를 제외한 불필요한 면에 빛의 접촉을 방지하기 위한 입사 방지층이 형성되어 구성된다.
상기 입사 방지층은 상기 그루브의 불필요한 면에 빛의 차단을 방지하기 위한 차단제, 빛을 흡수하는 흡수제를 적층하여 형성된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 광학소자의 구성 및 작용 설명도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 소자몸체(100)에 빛의 회절을 위하여 그루브(110)가 형성되고, 이 그루브(110)는 빛의 회절을 위하여 필요한 유용한 면(111)과, 빛을 투과, 산란 및 반사시켜 화질 열화, 콘트라스트 저하와 같은 특성을 저하시키는 불필요한 면(112)으로 구성된 광학소자에 있어서, 상기 소자몸체(100)의 불필요한 면(112)에 빛의 접촉을 방지하기 위한 입사 방지층(120)을 형성한 구성으로 되어 있다.
상기 입사 방지층(120)은 빛 차단제나 흡수제를 적층하여 구성된다.
상기 소자몸체(100)의 불필요한 면(112)에 차단제나 흡수제로 입사 방지층(120)을 형성하는 방법은 실크 스크린(slik screen)에 의한 직접 페인팅(painting) 방법, 포토 리소그라피(photo lithography)에서 사용되는 포토레지스트(photoresist)를 사용하여 블랙(black)층을 입히는 방법 등의 여러 가지 방법이 이용될 수 있으며, 이외에도 불필요한 면(112)의 조도를 나쁘게 하여 완전 산란시키는 방법로 이용할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 회절 광학소자는 소자몸체(100)에 형성된 그루브(110)의 회절을 위하여 필요한 유용한 면(111)를 제외한 불필요한 면(112)에 빛 차단제를 적층하여 입사 방지층(120)이 형성된 경우에는 그루브(110)의 불필요한 면(112)으로 입사되는 빛이 입사 방지층(120)에 의해 차단되어 투과, 산란 및 반사 등이 방지된다.
그리고, 그루브(110)의 불필요한 면(112)에 입사 방지층(120)으로 빛 흡수제를 적층하여 입사 방지층(120)이 형성된 경우에는 그루브(110)의 불필요한 면(112)으로 입사되는 입사 방지층(120)에 의해 흡수되어 위와 같이 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지할 수 있고, 그루브(110)의 불필요한 면(112)을 조도가 거칠게 가공하여 입사 방지층(120)을 형성한 경우에는 불필요한 면(112)으로 입사되는 빛이 입사 방지층(120)에서 완전 산란되어 위와 같이 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지할 수 있으며, 따라서, 회절 광학소자의 화질 열화, 콘트라스트 저하 등의 특성 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 회절 광학소자는 소자몸체(100)에 형성된 그루브(110)의 회절을 위하여 필요한 유용한 면(111)를 제외한 불필요한 면(112)에 빛의 접촉을 방지하기 위하여 빛 차단제, 빛 흡수제 등을 적층하거나 빛이 완전 산란되도록 조도를 거칠게 가공하여 입사 방지층(120)을 형성함으로써 불필요한 면(112)으로 입사되는 빛의 투과, 산란 및 반사를 방지할 수 있고, 이에 의해 화질 열화, 콘트라스트 저하를 방지하여 회절 광학소자의 품질을 향상할 수 있는 이점이있다.
도 1은 종래 굴절형 렌즈의 집광 원리 설명도.
도 2는 종래 회절형 렌즈의 집광 원리 설명도.
도 3은 종래 광학소자의 구성 및 작용 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 광학소자의 구성 및 작용 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 소자몸체 110 : 그루브
111 : 유용한 면 112 : 불필요한 면
120 : 입사 방지층

Claims (4)

  1. 소자몸체(100)에 형성된 그루브(110)의 회절을 위하여 필요한 유용한 면(111)를 제외한 불필요한 면(112)에 빛의 접촉을 방지하기 위한 입사 방지층(120)이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 회절 광학소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 입사 방지층(120)은 상기 그루브(110)의 불필요한 면(112)에 빛의 차단을 방지하기 위한 차단제를 적층하여 형성된 것임을 특징으로 하는 회절 광학소자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 입사 방지층(120)은 상기 그루브(110)의 불필요한 면(112)에 빛을 흡수하는 흡수제를 적층하여 형성된 것임을 특징으로 하는 회절 광학소자.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 입사 방지층(120)은 상기 그루브(110)의 불필요한 면(112)의 빛을 완전 산란시키도록 조도를 거칠게 가공하여 형성한 것임을 특징으로 하는 회절 광학소자.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894177B1 (ko) * 2006-12-27 2009-04-22 삼성전기주식회사 광 변조기 모듈 패키지
WO2010064776A1 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Gwangju Institute Of Science And Technology Transmission diffraction device for high diffraction order and method of fabricating the same
KR101501932B1 (ko) * 2007-12-31 2015-03-12 삼성디스플레이 주식회사 광학판, 이의 제조 방법 및 액정 표시 장치

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