KR20220035852A - 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 포토폴리머 수지층에 간섭패턴을 기록하는 과정에서 발생하는 원하지 않는 간섭패턴이 형성되지 않도록 위상차층을 이용하는 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 2020년 09월 14일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2020-0117902호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다. 본 발명은 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 포토폴리머 수지층에 간섭패턴을 기록하는 과정에서 발생하는 원하지 않는 간섭패턴이 형성되지 않도록 위상차층을 이용하는 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 홀로그램은 간섭성(coherent) 광원을 사용하여 영상정보를 포함하는 물체파(object wave)와 기준파(reference wave)의 간섭패턴을 감광재료에 기록하고, 간섭패턴이 기록된 감광재료에 기록 시 사용한 기준파를 조사함으로써, 감광재료에 기록된 영상정보를 재생하는 기술을 말한다. 간섭패턴이 기록된 감광재료는 반사나 굴절 대신 회절을 이용하여 영상정보를 재생하므로, 이러한 감광재료는 회절 광학소자(diffraction optical elements, DOEs)의 한 종류로 분류되기도 한다.
도 1은 종래기술에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴 기록의 개략도이다. 홀로그래픽 광학 소자에 제1 레이저 평행빔(L1)인 참조광 및 제2 레이저 평행빔(L2)인 물체광을 조사하여 상기 참조광 및 물체광의 간섭현상에 의해 구현되는 간섭패턴(P)을 기록하는 것이 일반적이다. 다만, 상기 참조광 및 물체광의 간섭현상을 강화시키기 위하여 광을 선편광으로 변화시켜 간섭현상을 강화시키는 것이 바람직하다.
구체적으로 참조광 및 물체광 각각 모두를 P파(수평 선편광)으로 변화시키거나 참조광 및 물체광 각각 모두를 S파(수직 선편광)으로 변화시킴으로서 상호 간의 간섭현상에 의하여 발생되는 보강간섭은 더욱 강하게 구현되며, 상쇄간섭은 패턴을 더욱 약하게 구현하여 간섭 패턴을 명확하게 구현한다.
다만, 상기 참조광 또는 물체광이 굴절률이 큰 포토폴리머 수지층에서 굴절률이 작은 공기층으로 향하는 경우 전반사가 일어나는 문제가 발생하며, 상술한 것과 같이 전반사된 광과 다른 광에 의하여 재차 간섭현상이 발생하여 원하지 않는 간섭패턴이 발생하므로 홀로그래픽 광학 소자의 회절효율이 저하되는 동시에 재생광을 조사하여 회절되는 경우 기록하지 않은 각도로 재생되는 문제점이 있다.
도 2는 종래기술에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴(P`)이 기록되는 과정을 나타낸 개략도이다. 도 2를 참고하면, 홀로그래픽 광학 소자에 S 파로 편광된 제1 레이저 평행빔(L1)인 참조광을 굴절률이 1.5인 프리즘(13)을 통하여 조사하여 통과시키고 상기 참조광이 굴절률 1.5인 포토폴리머 수지층(11)에 입사된다. 동시에 S 파로 편광된 제2 레이저 평행빔(L2)인 물체광을 조사하여 상기 참조광과 물체광의 간섭패턴(P)을 기록하지만, 상기 S 파로 편광된 제1 레이저 평행빔(L1)인 참조광이 굴절률이 1.5인 포토폴리머 수지층(11)에서 굴절률이 1인 공기층으로 진행하는 경우 상기 포토폴리머 수지층(11)과 공기의 경계면에서 전반사가 발생하며, 상기 전반사된 참조광은 상기 물체광과 간섭현상을 재차 발생시켜 원하지 않는 간섭패턴(P`)을 형성하였다.
상술한 것과 같이, 상기 원하지 않는 간섭패턴(P`)은 홀로그래픽 광학 소자의 회절효율을 저하시키는 동시에 재생광을 조사하는 경우 기록하지 않은 각도로 재생되는 문제점이 있어 이러한 문제를 해결하기 위한 기술개발이 시급한 실정이었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위상차층을 이용하여 원하지 않는 간섭패턴을 제거하는 홀로그래픽 광학 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층 일면에 위상차층을 구비하는 단계; 및 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록하는 단계;를 포함하는, 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔이 조사되어 포토폴리머 수지층에 입사되는 입사각은 42 °초과 90 °미만인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔은 선편광인 것이며, 상기 제2 레이저 평행빔은 원편광 또는 타원편광인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 수지층의 타면에 프리즘이 더 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하이며, 상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 원편광 또는 타원편광을 선편광으로 변환하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층에서 상기 위상차층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층을 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층; 및 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 구비된 위상차층을 포함하며, 상기 포토폴리머 수지층은 광의 간섭현상에 의한 간섭패턴이 기록된 것이고, 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 0 % 초과 70 % 이하이거나 90 % 초과 100 % 이하인 것인 홀로그래픽 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하이며, 상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴은 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태인 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법은 단순한 방법으로 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태인 홀로그래픽 광학 소자는 원하지 않는 간섭패턴을 최소화하고 기록된 간섭패턴을 명확히하는 동시에 회절효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴 기록의 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴이 기록되는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴 기록의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴을 제거하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 5는 참조예 1 및 참조예 2 각각의 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 광 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래기술에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴이 기록되는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴 기록의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴을 제거하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 5는 참조예 1 및 참조예 2 각각의 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 광 투과도를 나타낸 그래프이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용된다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 용어 "단량체 단위(monomer unit)"는 중합체 내에서 단량체가 반응된 형태를 의미할 수 있고, 구체적으로 그 단량체가 중합 반응을 거쳐서 그 중합체의 골격, 예를 들면, 주쇄 또는 측쇄를 형성하고 있는 형태를 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, “간섭패턴”은 2 이상의 광 간의 간섭현상에 의하여 형성된 패턴을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “입사각”은 광이 입사되는 평면의 가상의 수직선과 상기 입사되는 면에 광이 입사되는 순간 광이 진행하는 방향으로의 가상의 직선이 이루는 각 즉, 입사평면의 법선과 상기 입사평면에 입사하는 순간 광이 진행하는 방향으로의 가상의 직선이 이루는 각을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, “조사각”은 광이 조사되어 진행하는 방향으로의 가상의 직선과 조사되는 면에 가상의 수직선이 이루는 각을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층 일면에 위상차층을 구비하는 단계; 및 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록하는 단계;를 포함하는, 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태인 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법은 단순한 방법으로 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층 일면에 위상차층을 구비하는 단계를 포함한다. 상술한 것과 같이 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층 일면에 위상차층을 구비함으로써, 간섭패턴을 기록하는 과정에서 발생하는 원하지 않는 간섭패턴의 발생을 최소화하며, 회절효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 수지층은 포토폴리머 수지를 포함한다. 상술한 것과 같이 상기 포토폴리머 수지층이 포토폴리머 수지를 포함함으로써, 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의하여 발생하는 간섭패턴을 효과적으로 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 수지는 광반응성 단량체; 및 광개시제를 포함하는 포토폴리머 조성물의 중합체를 포함할 수 있다. 상술한 것과 같이 광반응성 단량체 및 광개시제를 포함하는 포토폴리머 조성물을 이용함으로써, 포토폴리머 수지의 기본적인 물성을 구현하는 동시에 광을 조사함으로써, 포토폴리머 수지층에 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광반응성 단량체는 다관능 (메트)아크릴레이트 단량체 또는 단관능 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 포토폴리머 조성물의 광중합 과정에서 단량체가 중합되어 폴리머(중합체)가 상대적으로 많이 존재하는 부분에서는 굴절율이 높아지고, 그 이외의 부분에서는 굴절율이 상대적으로 낮아져서 굴절율 변조가 생기게 되며, 이러한 굴절율 변조에 의해서 회절 격자, 즉 간섭패턴이 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광반응성 단량체는 (메트)아크릴레이트계 α,β-불포화 카르복실산 유도체일 수 있다. 보다 구체적으로 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴 또는 (메트)아크릴산 등이나, 또는 비닐기(vinyl) 또는 씨올기(thiol)를 포함한 화합물을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광반응성 단량체는 굴절율이 1.5 이상인 다관능 (메트)아크릴레이트 단량체를 들 수 있으며, 이러한 굴절율이 1.5 이상인 다관능 (메트)아크릴레이트 단량체는 Halogen 원자(bromine, iodine 등), 황(S), 인(P), 또는 방향족 고리(aromatic ring)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 굴절율이 1.5 이상인 다관능 (메트)아크릴레이트 단량체는 bisphenol A modified diacrylate계열, fluorene acrylate 계열, bisphenol fluorene epoxy acrylate계열 (HR6100, HR6060, HR6042 등 - Miwon社), Halogenated epoxy acrylate계열 (HR1139, HR3362 등 - Miwon社) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광반응성 단량체는 단관능 (메트)아크릴레이트 단량체를 들 수 있다. 상기 단관능 (메트)아크릴레이트 단량체는 분자 내부에 에테르 결합 및 플루오렌 작용기를 포함할 수 있으며, 이러한 단관능 (메트)아크릴레이트 단량체의 구체적인 예로는 페녹시 벤질 (메트)아크릴레이트, o-페닐페놀 에틸렌 옥사이드 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, 2-(페닐사이오)에틸 (메트)아크릴레이트, 또는 바이페닐메틸 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광반응성 단량체로는 50 g/mol 이상 1000 g/mol 이하 또는 200 g/mol 이상 600 g/mol 이하의 분자량을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 조성물은 광개시제를 포함한다. 상술한 것과 같이 빛 또는 화학방사선에 의해 활성화되는 화합물인 광개시제를 포함함으로써, 상기 광반응성 단량체 등 광반응성 작용기를 함유한 화합물의 중합을 개시한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광개시제로는 광 라디칼 중합 개시제 및 광 양이온 중합 개시제를 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광 라디칼 중합 개시제는, 이미다졸 유도체, 비스이미다졸 유도체, N-아릴 글리신 유도체, 유기 아지드 화합물, 티타노센, 알루미네이트 착물, 유기 과산화물, N- 알콕시 피리디늄 염, 티옥산톤 유도체 등을 들 수 있다. 구체적으로, 상기 광 라디칼 중합 개시제로는 1,3-di(t-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3,3',4,4′'-tetrakis(t-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3-phenyl-5-isoxazolone, 2-mercapto benzimidazole, bis(2,4,5-triphenyl)imidazole, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (제품명: Irgacure 651 / 제조사: BASF), 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (제품명:Irgacure 184 / 제조사: BASF), 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1 (제품명: Irgacure 369 / 제조사: BASF), 및 bis(η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrole-1-yl)-phenyl)titanium (제품명: Irgacure 784 제조사: BASF) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광 양이온 중합 개시제로는, 디아조늄염(diazonium salt), 설포늄염(sulfonium salt), 또는 요오드늄(iodonium salt)을 들 수 있고, 예를 들면 술폰산 에스테르, 이미드 술포네이트, 디알킬-4-히드록시 술포늄 염, 아릴 술폰산-p-니트로 벤질 에스테르, 실라놀-알루미늄 착물, (η6- 벤젠) (η5-시클로 펜타디에닐)철 (II) 등을 들 수 있다. 또한, 벤조인 토실레이트, 2,5-디니트로 벤질 토실레이트, N- 토실프탈산 이미드 등도 들 수 있다. 상기 광 양이온 중합 개시제의 보다 구체적인 예로는, Cyracure UVI-6970, Cyracure UVI-6974 및 Cyracure UVI-6990 (제조사: Dow Chemical Co. in USA)이나 Irgacure 264 및 Irgacure 250 (제조사: BASF) 또는 CIT-1682 (제조사: Nippon Soda) 등의 시판 제품을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 조성물은 일분자 (유형 I) 또는 이분자 (유형 II) 개시제를 사용할 수도 있다. 상기 자유 라디칼 광중합을 위한 일분자(유형 I) 개시제는 3차 아민과 조합된 방향족 케톤 화합물, 예컨대 벤조페논, 알킬벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논 (미힐러(Michler's) 케톤), 안트론 및 할로겐화 벤조페논 또는 상기 유형의 혼합물이다. 상기 이분자 (유형 II) 개시제로는 벤조인 및 그의 유도체, 벤질 케탈, 아실포스파인 옥시드, 예컨대 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스파인 옥시드, 비스아실로포스파인 옥시드, 페닐글리옥실 에스테르, 캄포퀴논, 알파-아미노알킬페논, 알파-,알파-디알콕시아세토페논, 1-[4-(페닐티오)페닐]옥탄-1,2-디온 2-(O-벤조일옥심) 및 알파-히드록시알킬페논 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 조성물은 상기 광반응성 단량체 10 중량% 이상 70 중량% 이하; 및 광개시제 0.1 중량% 이상 15 중량% 이하;를 포함할 수 있으며, 또는 상기 광반응성 단량체 20 중량% 이상 내지 60 중량% 이하; 및 광개시제 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하;를 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 포토폴리머 조성물이 유기 용매를 더 포함하는 경우, 상술한 성분들의 함량은 이들 성분의 총합(유기 용매를 제외한 성분의 총합)을 기준으로 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 조성물은 광감응 염료를 더 포함할 수 있다. 상기 광감응 염료는 상기 광개시제를 증감시키는 증감 색소의 역할을 한다. 구체적으로 상기 광감응 염료는 포토폴리머 조성물에 조사된 빛에 의하여 자극되어 모노머 및 가교 모노머의 중합을 개시하는 개시제의 역할도 함께 할 수 있다. 상기 포토폴리머 조성물은 광감응 염료 0.01 중량% 이상 30 중량% 이하 또는 0.05 중량% 이상 20 중량% 이하로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광감응 염료는, 세라미도닌의 술포늄 유도체(sulfonium derivative), 뉴 메틸렌 블루(new methylene blue), 티오에리트로신 트리에틸암모늄(thioerythrosine triethylammonium), 6-아세틸아미노-2-메틸세라미도닌(6-acetylamino-2-methylceramidonin), 에오신(eosin), 에리트로신(erythrosine), 로즈 벵갈(rose bengal), 티오닌(thionine), 베이직 옐로우(baseic yellow), 피나시놀 클로라이드(Pinacyanol chloride), 로다민 6G(rhodamine 6G), 갈로시아닌(gallocyanine), 에틸 바이올렛(ethyl violet), 빅토리아 블루 R(Victoria blue R), 셀레스틴 블루(Celestine blue), 퀴날딘 레드(QuinaldineRed), 크리스탈 바이올렛(crystal violet), 브릴리언트 그린(Brilliant Green), 아스트라존 오렌지 G(Astrazon orange G), 다로우 레드(darrow red), 피로닌 Y(pyronin Y), 베이직 레드 29(basic red 29), 피릴륨I(pyrylium iodide), 사프라닌 O(Safranin O), 시아닌, 메틸렌 블루, 아주레 A(Azure A), 또는 이들의 2 이상의 조합을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 조성물은 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 유기 용매의 비제한적인 예를 들면 케톤류, 알코올류, 아세테이트류 및 에테르류, 또는 이들의 2 종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 유기 용매는, 메틸에틸케논, 메틸이소부틸케톤, 아세틸아세톤 또는 이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, 또는 t-부탄올 등의 알코올류; 에틸아세테이트, i-프로필아세테이트, 또는 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 등의 아세테이트류; 테트라하이드로퓨란 또는 프로필렌글라이콜 모노메틸에테르 등의 에테르류; 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 용매는 상기 포토폴리머 조성물에 포함되는 각 성분들을 혼합하는 시기에 첨가되거나 각 성분들이 유기 용매에 분산 또는 혼합된 상태로 첨가되면서 상기 포토폴리머 조성물에 포함될 수 있다. 상기 포토폴리머 조성물 중 유기 용매의 함량이 너무 작으면, 상기 포토폴리머 조성물의 흐름성이 저하되어 최종 제조되는 필름에 줄무늬가 생기는 등 불량이 발생할 수 있다. 또한, 상기 유기 용매의 과량 첨가시 고형분 함량이 낮아져, 코팅 및 성막이 충분히 되지 않아서 필름의 물성이나 표면 특성이 저하될 수 있고, 건조 및 경화 과정에서 불량이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 포토폴리머 조성물은 포함되는 성분들의 전체 고형분의 농도가 1 중량% 내지 70 중량% 또는 2 중량% 내지 50 중량%가 되도록 유기 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 조성물은 기타의 첨가제, 촉매 등을 더 포함할 수 있다. 상기 포토폴리머 조성물은 광반응성 단량체의 중합을 촉진하기 위하여 통상적으로 알려진 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매의 예로는, 주석 옥타노에이트, 아연 옥타노에이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디메틸비스[(1-옥소네오데실)옥시]스타난, 디메틸주석 디카르복실레이트, 지르코늄 비스(에틸헥사노에이트), 지르코늄 아세틸아세토네이트 또는 3차 아민, 예컨대 1,4-디아자비씨클로[2.2.2]옥탄, 디아자비씨클로노난, 디아자비씨클로운데칸, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, 1,3,4,6,7,8-헥사히드로-1-메틸-2H-피리미도(1,2-a)피리미딘 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법은 위상차층을 이용한다. 상술한 것과 같이 위상차층을 이용함으로써, 상기 제1 레이저 평행빔 및/또는 상기 제2 레이저 평행빔의 위상을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 단층 구조이거나 또는 2 개 이상의 층이 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 상기 위상차층이 다층 구조를 갖는 경우 각 층은 점착제 또는 접착제를 매개로 부착되어 있거나 또는 직접 코팅에 의해 서로 적층되어 있을 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 위상차층은 단층 구조이거나 또는 2 개 이상의 층이 적층된 다층 구조를 가짐으로써, 상기 제1 레이저 평행빔 및/또는 상기 제2 레이저 평행빔의 위상을 효과적으로 변화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 액정 필름이거나 또는 고분자 필름일 수 있다. 구체적으로 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광 투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름을 사용하거나, 액정 화합물을 배향시켜 형성한 액정 필름을 사용하여 상기 각 필름을 형성할 수 있다. 또한, 광학 이방성을 가지는한, 무연신의 고분자 필름도 사용할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 위상차층은 액정 필름 및/또는 고분자 필름을 사용함으로써, 상기 제1 레이저 평행빔 및/또는 상기 제2 레이저 평행빔의 위상을 효과적으로 변화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록하는 단계를 포함한다. 상술한 것과 같이 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록함으로써, 상기 포토폴리머 수지층에 원하지 않는 간섭패턴의 발생을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 수지층의 일측에 제1 레이저 평행빔을 소정의 입사각으로 입사시키고 상기 포토폴리머 수지층의 타측에 제2 레이저 평행빔을 입사시켜 간섭패턴을 기록할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 포토폴리머 수지층에 제1 레이저 평행빔 및 제2 레이저 평행빔을 입사시킴으로써, 상기 포토폴리머 수지층 내에 간섭패턴을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 포토폴리머 수지층의 일측에 소정의 입사각으로 입사된 제1 레이저 평행빔 및 상기 포토폴리머 수지층의 타측에 입사된 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴이 기록된다. 본 명세서에서 제1레이저 평행빔과 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의하여 형성된 패턴을 간섭패턴이라고 정의한다. 구체적으로 상기 포토폴리머 수지층의 일측에 제1 레이저 평행빔을 입사시킨 후 상기 일측과 각을 형성한 타측에 제2 레이저 평행빔을 입사시키면 상기 포토폴리머 수지층 내에서 상기 레이저 평행빔들 상호 간에 간섭현상이 일어나게 된다. 이후 상기 포토폴리머 수지층 내에 형성된 상기 간섭현상에서 중첩되는 부분(보강간섭이 일어나는 부분)은 포토폴리머 수지층 내의 성분들이 추가중합반응이 일어나 굴절률이 변하게 된다. 또한, 상기 중첩되지 않는 부분(상쇄간섭이 일어나는 부분)은 추가중합반응이 약하게 일어나 굴절률이 약하게 변하게 되어 상기 간섭현상에 따른 보강간섭 부분과 상쇄간섭 부분이 반복된 간섭패턴이 기록된다. 따라서, 상기 포토폴리머 수지층에 빛을 입사시키는 경우, 상기 포토폴리머 수지층에 기록된 상기 굴절률이 상이한 패턴에 의하여 광이 일정하게 굴절된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔 및 제2 레이저 평행빔의 파장은 특별히 제한되지 않으며, 제조되는 홀로그래픽 광학 소자의 용도를 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 레이저 평행빔은 어느 한 파장의 단일 레이저, 혹은 둘 이상의 서로 다른 파장의 레이저를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 풀컬러(full color) 홀로그램 구현을 위해서는 적색(R), 녹색(G), 청색 영역(B)에 해당하는 세 파장의 레이저를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및/또는 제2 레이저 평행빔은 연속파(CW: continuous wave) 레이저일 수 있다. 연속파 레이저는 펄스 레이저(pulse laser)에 비하여 안정적인 출력을 가지므로, 감광재료의 노광영역에 광학 특성이 균일한 간섭 패턴을 기록할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 및/또는 제2 레이저 평행빔은 단일 종모드(single longitudinal mode)의 레이저일 수 있다. 다중 모드 레이저를 사용하는 경우, 위상차층을 통과한 빛과 회절한 빛의 간섭성(coherency)이 떨어질 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 평행빔은 레이저 평행빔이 조사되는 포토폴리머 수지층의 전 영역에서 동일한 강도(intensity)를 갖도록 조절될 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 포토폴리머 수지층에 구현되는 광 특성이 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔은 포토폴리머 수지층에 조사될 때, 소정의 조사각을 가지도록 조사된다. 구체적으로 상기 제1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔은 포토폴리머 수지층에 소정의 조사각으로 조사되고 이후 포토폴리머 수지층에 소정의 입사각으로 입사된다. 상기 제1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔의 조사각도는 특별히 제한되지 않으며, 포토폴리머 수지층에 기록하고자 하는 홀로그램 및 제조하고자 하는 홀로그래픽 광학 소자의 특성을 고려하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔이 조사되어 포토폴리머 수지층에 입사되는 입사각은 42 °초과 90 °미만인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 레이저 평행빔의 조사각은 43 °이상 90 °미만, 44 °이상 90 °미만, 45 ° 미만, 90 °미만, 46 °이상 90 °미만, 47 °이상 90 °미만, 48 °이상 90 °미만, 49 °이상 90 °미만, 50 °이상 90 °미만, 55 °이상 90 °미만, 60 °이상 90 °미만, 65 °이상 90 °미만, 70 °이상 90 °미만, 75 °이상 90 °미만 또는 80 °이상 90 °미만일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 레이저 평행빔의 입사각은 포토 폴리머층과 공기층의 경계면에서 전반사가 일어나는 입사각일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 제1 레이저 평행빔의 입사각을 조절함으로써, 상기 포토 폴리머층과 공기층의 경계면에서 전반사되어 발생하는 원하지 않는 간섭패턴이 상기 위상차층에 의하여 상쇄간섭이 일어나는 광으로 변환되므로 원하지 않는 간섭패턴의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔은, 상기 감광시트의 감광층 내부에서 간섭이 일어나도록 조사된다. 홀로그래픽 광학 소자의 제조 분야에 있어서, 감광재료에 홀로그램을 기록하기 위해서는 간섭성인 물체광와 기준광이 사용되어야 하며, 상기 물체광과 기준광이 포토폴리머 수지 내부에서 간섭하여 포토폴리머 수지에 간섭패턴이 기록되도록 상기 물체광과 기준광이 포토폴리머 수지에 조사되어야 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 2개의 레이저 평행빔은, 각각이 조사되는 포토폴리머 수지층의 선형 영역이 동일하거나 또는 반대되는 각 일면 상에서 서로 일치하도록 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 수지층의 어느 한 일면에 제1 레이저 평행빔을 조사하고, 상기 면의 반대면에 제 2 레이저 평행빔을 조사하는 경우, 상이한 반대 일면 상이지만, 제1 레이저 평행빔이 조사되는 영역과 제2 레이저 평행빔이 조사되는 영역은 각 일면에서 서로 대응되는 위치를 갖는다. 그에 따라, 포토폴리머 수지층에 포함된 포토폴리머 수지 내부에서 제 1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔이 진행하는 각각의 광로가 서로 중첩되고, 간섭이 일어날 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 포토폴리머 수지층의 동일한 일면에 제1 레이저 평행빔과 제2 레이저 평행빔을 조사하는 경우에는, 제1 레이저 평행빔과 제2 레이저 평행빔은 동일한 일면에서 동일한 영역을 조사한다. 그에 따라, 포토폴리머 수지층에 포함된 포토폴리머 수지 내부에서 제 1 레이저 평행빔 및 제 2 레이저 평행빔이 진행하는 각각의 광로가 서로 중첩되고, 간섭이 일어날 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 레이저 평행빔은 선편광인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제1 레이저 평행빔은 S 파 또는 P 파일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 제1 레이저 평행빔을 S 파 또는 P 파로 선택함으로써, 상기 간섭패턴을 명확하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 레이저 평행빔은 원편광 또는 타원편광인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 제2 레이저 평행빔은 상기 제1 레이저 평행빔이 S 파인 경우 상기 제2 레이저 평행빔이 위상차층을 통과하였을 때 S 파로 변화하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 레이저 평행빔은 상기 제1 레이저 평행빔이 P 파인 경우 상기 제2 레이저 평행빔이 위상차층을 통과하였을 때 P 파로 변화하는 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 제2 레이저 평행빔은 원편광 또는 타원편광인 것으로 위상차층을 통과하였을 때 변화하는 광을 조절함으로써, 포토폴리머 수지층에 발생하는 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것일 수 있다. 본 명세서에서 용어 "λ/n 파장 위상지연특성"은, 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사 광의 파장의 n 배 만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미한다. λ/n 파장 위상지연특성은, 입사된 선편광을 타원편광 또는 원편광으로 변환시키고, 반대로 입사된 타원편광 또는 원편광을 선편광으로 변환시키는 특성일 수 있다. 상술한 것과 같이, 상기 위상차층이 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것으로 조절함으로써, 포토폴리머 수지층에 발생하는 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 포토폴리머 수지층의 타면에 프리즘이 더 구비되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 포토폴리머 수지층의 타면에 프리즘이 더 구비됨으로써, 상기 제1 레이저 평행빔이 상기 프리즘을 통과하여 상기 포토폴리머 수지층에 조사되고 이를 통하여 전반사가 발생하지 않는 것을 방지할 수 있다. 결국 상기 포토폴리머 수지층의 타면에 프리즘이 더 구비됨으로써, 특정한 파장으로 조사된 레이저가 소정의 각도 또는 소정의 파장으로 작동할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 위상차층의 광 투과도는 91 % 이상 99 % 이하, 92 % 이상 98 % 이하, 93 % 이상 97 % 이하 또는 94 % 이상 96 % 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 위상차층의 광 투과도를 조절함으로써, 조사된 레이저 평행빔의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 위상차층의 헤이즈를 조절함으로써, 상기 위상차층을 통과하는 레이저 평행빔이 산란되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 원편광 또는 타원편광을 선편광으로 변환하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 위상차층이 원편광 또는 타원편광을 선편광으로 변환하는 것으로 선택함으로써, 포토폴리머 수지층에 발생하는 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층에서 상기 위상차층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 위상차층을 제거하는 단계를 더 포함함으로써, 상기 홀로그래픽 광학 소자를 소형화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층을 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 패턴이 기록된 포토폴리머 수지층을 표백하는 단계를 포함함으로써, 포토폴리머 수지층에 포함된 포토폴리머 수지 내에 반응하지 않은 광반응성 단량체의 반응을 완결시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 표백하는 단계의 조사되는 광의 파장은 가시광선 영역 또는 자외선 영역일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 표백하는 단계의 조사되는 광의 파장을 조절함으로써, 상기 포토폴리머 수지 내에 반응하지 않은 광반응성 단량체의 반응을 효과적으로 완결시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 표백하는 단계 이후 상기 포토폴리머 수지층을 추가경화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 경화는 열경화 또는 광경화일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 포토폴리머 수지를 추가 경화함으로써, 상기 포토폴리머 수지층에 기록된 간섭패턴을 더욱 고정시켜 고온 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층; 및 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 구비된 위상차층을 포함하며, 상기 포토폴리머 수지층은 광의 간섭현상에 의한 간섭패턴이 기록된 것이고, 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 0 % 초과 70 % 이하이거나 90 % 초과 100 % 이하인 것인 홀로그래픽 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태인 홀로그래픽 광학 소자는 원하지 않는 간섭패턴을 최소화하고 기록된 간섭패턴을 명확히 하는 동시에 회절효율을 향상시킬 수 있다.
본 명세서 전체에서 상기 홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법과 중복되는 내용은 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 0 % 초과 70 % 이하이거나 90 % 초과 100 % 이하인 것이다. 본 명세서 전체에서 “광 투과도”는 특정한 물체에 광을 조사한 경우 조사된 광의 광량에 대한 상기 조사된 광이 상기 물체를 투과하여 나온 광의 광량 비율을 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 70 % 초과 90 % 이하에 해당하지 않는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 홀로그래픽 광학 소자는 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 90 % 초과 100 % 이하인 것을 포함하며 이외는 0 % 초과 70 % 이하인 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 홀로그래픽 광학 소자의 특정한 파장에서의 광투과도를 확인함으로써, 원하지 않는 간섭패턴의 유무를 확인할 수 있으며, 상기 홀로그래픽 광학 소자의 회절 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광 투과도를 확인하기 위하여 조사되는 광의 파장은 400 nm 이상 1600 nm 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 광 투과도를 확인하기 위하여 조사되는 광의 파장은 450 nm 이상 1550 nm 이하, 500 nm 이상 1500 nm 이하, 550 nm 이상 1450 nm 이하, 600 nm 이상 1400 nm 이하, 650 nm 이상 1350 nm 이하, 700 nm 이상 1300 nm 이하, 750 nm 이상 1250 nm 이하, 800 nm 이상 1200 nm 이하, 850 nm 이상 1150 nm 이하, 900 nm 이상 1100 nm 이하 또는 950 nm 이상 1050 nm 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 광 투과도를 확인하기 위하여 조사되는 광의 파장을 조절함으로써, 상기 원하지 않는 간섭패턴의 유무 확인의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이, 상기 위상차층이 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것으로 조절함으로써, 포토폴리머 수지층에 발생하는 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하일 수 있다. 구체적으로 상기 위상차층의 광 투과도는 91 % 이상 99 % 이하, 92 % 이상 98 % 이하, 93 % 이상 97 % 이하 또는 94 % 이상 96 % 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 위상차층의 광 투과도를 조절함으로써, 조사된 레이저 평행빔의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 위상차층의 헤이즈를 조절함으로써, 상기 위상차층을 통과하는 레이저 평행빔이 산란되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 간섭패턴은 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 간섭패턴을 형성함으로써, 구현하고자 하는 간섭패턴을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 홀로그래픽 광학 소자의 간섭패턴(P) 기록의 개략도이다. 홀로그래픽 광학 소자에 제1 레이저 평행빔(L1) 및 제2 레이저 평행빔(L2)을 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔(L1) 및 제2 레이저 평행빔(L2)의 간섭현상에 의해 구현되는 간섭패턴(P)을 기록하는 것이 일반적이다.
구체적으로 상기 제1 레이저 평행빔(L1) 및 제2 레이저 평행빔(L2)의 간섭현상을 강화시키기 위하여 광을 선편광으로 변화시켜 간섭현상을 강화시키는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 제1 레이저 평행빔(L1)을 S파(수직 선편광)으로 변화시키고, 원편광 또는 타원편광인 제2 레이저 평행빔(L2)이 위상차층을 통과하여 S파(수직 선편광)로 변화시킴으로써 상호 간의 간섭현상에 의하여 발생되는 보강간섭은 더욱 강하게 구현되며, 상쇄간섭은 패턴을 더욱 약하게 구현하여 간섭 패턴을 명확하게 구현한다.
다른 한편으로 제1 레이저 평행빔(L1)을 P파(수평 선편광)으로 변화시키고, 원편광 또는 타원편광인 제2 레이저 평행빔(L2)이 위상차층을 통과하여 P파(수평 선편광)로 변화시킴으로써 상호 간의 간섭현상에 의하여 발생되는 보강간섭은 더욱 강하게 구현되며, 상쇄간섭은 패턴을 더욱 약하게 구현하여 간섭 패턴을 명확하게 구현한다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴을 제거하는 과정을 나타낸 개략도이다. 구체적으로, 도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 원하지 않는 간섭패턴을 최소화하는 과정을 나타낸 개략도이다. 상기 도 4를 참고하면, 상술한 것과 같이 상기 제1 레이저 평행빔(L1)이 S 파(수직 선편광)으로 변화되는 경우 상기 위상차층과 공기의 경계면에서 전반사가 발생하여 상기 제1 레이저 평행빔(L1)가 S 파에서 P 파로 변화하게 된다. 이와 동시에 상기 제1 레이저 평행빔(L1)인 P파가 상기 위상차층을 통과하여 변화된 제2 레이저 평행빔(L2)인 S파와 상쇄간섭을 일으켜 간섭패턴을 형성하지 않으므로 원하지 않는 간섭패턴을 형성하지 않게 된다.
마찬가지로, 상술한 것과 같이 상기 제1 레이저 평행빔(L1)이 P 파(수평 선편광)으로 변화되는 경우 상기 위상차층과 공기의 경계면에서 전반사가 발생하여 상기 제1 레이저 평행빔(L1)가 P 파에서 S 파로 변화하게 된다. 이와 동시에 상기 제1 레이저 평행빔(L1)인 S파가 상기 위상차층을 통과하여 변화된 제2 레이저 평행빔(L2)인 P파와 상쇄간섭을 일으켜 간섭패턴을 형성하지 않아 원하지 않는 간섭패턴을 형성하지 않게 된다.
<참조예 1>
포토폴리머 수지층만이 구비된 홀로그래픽 광학 소자 일면에 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광을 수직하게 조사하여 광 투과도를 측정하여 하기 도 5에 나타내었다.
<참조예 2>
포토폴리머 수지층만이 구비된 홀로그래픽 광학 소자의 일면에 위상차층을 구비하지 않고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하고 제1 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 타면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록하였다. 이후 상기 홀로그래픽 광학 소자 일면에 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광을 수직하게 조사하여 광 투과도를 측정하여 하기 도 5에 나타내었다.
도 5는 참조예 1 및 참조예 2 각각의 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 광 투과도를 나타낸 그래프이다. 상기 도 5를 참고하면, 상기 참조예 1은 간섭패턴이 존재하지 않으므로 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광 전 영역에 대하여 90 % 초과하는 피크가 나타난 것을 확인하였다. 이에 대하여 참조예 2는 위상차층이 구비되지 않은 상태에서 간섭패턴이 기록되어 원하지 않는 간섭패턴이 기록되어 0 % 초과 70 % 이하이거나 90 % 초과 100 % 이하에서 피크가 나타난 것을 확인하였다. 구체적으로 참조예 2는 광 투과도가 70 % 초과 90 % 이하에 해당하는 영역에서 피크가 발생한 것으로부터 원하지 않는 간섭패턴이 기록된 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 간섭패턴을 기록하는 과정에서 상기 위상차층을 이용함으로써, 원하지 않는 간섭패턴을 제거할 수 있으며, 회절효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
101: 포토폴리머 수지층
103: 프리즘
105: 위상차층
L1: 제1 레이저 평행빔
L2: 제2 레이저 평행빔
P: 간섭패턴
P`: 원하지 않는 간섭패턴
103: 프리즘
105: 위상차층
L1: 제1 레이저 평행빔
L2: 제2 레이저 평행빔
P: 간섭패턴
P`: 원하지 않는 간섭패턴
Claims (13)
- 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층 일면에 위상차층을 구비하는 단계; 및
제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴을 상기 포토폴리머 수지층에 기록하는 단계;를 포함하는,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 레이저 평행빔이 조사되어 포토폴리머 수지층에 입사되는 입사각은 42 °초과 90 °미만인 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 레이저 평행빔은 선편광인 것이며,
상기 제2 레이저 평행빔은 원편광 또는 타원편광인 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 포토폴리머 수지층의 타면에 프리즘이 더 구비되는 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하이며,
상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 위상차층은 원편광 또는 타원편광을 선편광으로 변환하는 것인,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층에서 상기 위상차층을 제거하는 단계를 더 포함하는,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 간섭패턴이 기록된 포토폴리머 수지층을 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계를 더 포함하는,
홀로그래픽 광학 소자의 제조 방법. - 포토폴리머 수지를 포함하는 포토폴리머 수지층; 및
상기 포토폴리머 수지층의 일면에 구비된 위상차층을 포함하며,
상기 포토폴리머 수지층은 광의 간섭현상에 의한 간섭패턴이 기록된 것이고,
상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면과 수직하게 조사된 400 nm 내지 1600 nm의 파장을 갖는 광에 대한 투과도가 0 % 초과 70 % 이하이거나 90 % 초과 100 % 이하인 것인,
홀로그래픽 광학 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 위상차층은 λ/4 파장 위상지연 특성을 갖는 것인,
홀로그래픽 광학 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 위상차층의 광 투과도는 90 % 초과 100 % 이하이며,
상기 위상차층의 헤이즈는 0 % 초과 1 % 미만인 것인,
홀로그래픽 광학 소자. - 청구항 10에 있어서,
상기 간섭패턴은 제1 레이저 평행빔을 상기 위상차층이 구비되지 않은 면인 포토폴리머 수지층 타면에 조사하고, 제2 레이저 평행빔을 상기 포토폴리머 수지층의 일면에 조사하여 상기 제1 레이저 평행빔 및 상기 제2 레이저 평행빔의 간섭현상에 의한 간섭패턴인 것인,
홀로그래픽 광학 소자.
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