KR20240082041A

KR20240082041A - 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자

Info

Publication number: KR20240082041A
Application number: KR1020220165937A
Authority: KR
Inventors: 김재진; 황혜원; 이준영; 김관
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2024-06-10

Abstract

본 발명은 기재; 상기 기재의 일면에 부착되는 광반응물질; 상기 광반응물질에서 상기 기재가 부착되어 있지 않은 타면에 부착되어 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질;및 상기 기재와 상기 광흡수물질을 향하여 광을 조사하도록 구성되는 광원;을 포함하고, 상기 기재에서 상기 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 상기 광원에서 조사되어 상기 광반응물질에 입사되는 제1 광과, 상기 광흡수물질에서 상기 광반응물질이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 상기 광흡수물질을 투과하여 상기 광반응물질에 입사되는 제2 광의 간섭현상으로 상기 광반응물질에 격자를 기록하되, 상기 제1 광에서 상기 기재 및 상기 광반응물질을 투과하여 상기 광흡수물질과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광을 상기 광흡수물질에서 흡수하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자에 관한 것이다.

Description

홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자{APPARATUS FOR RECORDING GRATING OF HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT, METHOD FOR RECORDING THE SAME AND HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENT THE SAME}

본 발명은 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자로서, 보다 자세하게는, 광반응물질의 일면에 광흡수물질을 부착하여 복수 개의 광을 조사하여 광흡수물질과 공기와의 계면에서 형성되는 전반사되는 광을 흡수하여 전반사에 의해 기록되는 격자의 생성을 막는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자에 관한 것이다.

홀로그래피(holography)는 두 개의 레이저광이 서로 만나 일으키는 빛의 간섭 현상을 이용하여 입체 정보를 기록하고 재생하는 기술을 의미하며, 홀로그램(hologram)은 홀로그래피로 촬영된 것을 의미한다.

홀로그래피는 완벽한 3차원 영상을 제공할 수 있는 특성을 가지며, 이러한 특성으로 인하여 신용카드의 위조 방지 및 소프트웨어의 복제 방지, 지폐 또는 서류의 위조 방지, 광통신, 홀로그램 아트 등 다양한 응용 분야에 사용되고 있다.

근래에는 광학 기능을 갖춘 홀로그래픽 광학소자(holographic optical element, HOE)의 구현에 많은 관심이 집중되고 있다. 홀로그래픽 광학소자는 높은 회절 효율과 협대역 주파수 특성, 그리고 여러 가지 광학 기능을 하나의 소자로 구현 가능하다. 이러한 특성으로 인하여. 홀로그래픽 광학소자는 비행기와 자동차의 정보 표시를 위한 HUD(head-up display), 증강현실용 HMD(head mounted display), 2D/3D 디스플레이용 스크린 등에 널리 활용되고 있다.

홀로그래픽 광학소자에는 기준광(참조광)과 물체광에 의하여 특정 격자 패턴이 형성되어 있으며, 특정 격자 패턴이 형성된 홀로그래픽 광학 소자에 기준광이 조사되면 홀로그램이 재생될 수 있다.

이러한 홀로그래픽 광학소자는 광학적으로 복제될 수 있다. 광학식 복제 방법은 레이저와 같은 간섭성(coherence)이 높은 빛으로 구성된 기준광과 물체광 사이의 간섭패턴 정보를 감광성 매질에 기록하는 방식이다.

두 개의 레이저광을 이용하여 회절광학소자를 제조하는 경우 진동이나 공기 유동과 같은 외부 환경에 크게 영향을 받아 제조된 회절광학소자의 재현성에 문제가 발생하는 경우가 빈번하였다.

한편, 해상도와 FOV간의 균형은 물체의 거리, 조사되는 광의 파장 등에 따라 결정되는데, 장치의 소형화에 따라 이를 상호 조절하기 곤란하다. 결국, 조사되는 광의 위치를 변경한 edge-lit holographic optical element (이하, edge-lit HOE)를 사용할 수 있다.

다만 edge-lit HOE에 격자를 기록할 때, 도 6a를 참조하면 입사되는 광(A,B)이 광반응물질과 공기와의 계면에서 전반사되는 경우 전반사되는 광(B')에 의해 원하지 않는 격자(이하, 투과형 격자)가 생성될 수 있다.

이러한 투과형 격자가 기록된 광반응물질로 제조된 HOE는, 가시광에 의한 투과도가 저하되어 휘도(Brightness)가 낮아 실제 이미지가 어둡게 보이거나, 외부광의 회절각이 커져 시인성이 떨어지는 문제가 발생한다.

이를 극복하기 위해 종래에는 광반응물질에 index matching oil을 도포한 후 기록하였다. 그러나, 해당 방법은 광반응물질의 위치별로 균일하게 격자를 기록하기 어렵고 공정이 매우 번거로운 문제가 있다.

특히, index matching oil을 기포없이 균일한 두께로 도포 해야하고 격자 기록 후 이를 제거해야 하므로 광반응물질의 품질 문제 및 공정의 번거로움에 따른 상용화의 어려움의 문제 등이 발생한다.

또한, 도 6b를 참조하면 종래 발명에서는 광반응물질에 도포된 index matching oil 상부에 프리즘 혹은 투명 block(점선)을 설치해야 하는데, 이는 광반응물질보다 훨씬 큰 무게로 인해 정밀한 작업이 어렵고 이를 핸들링하기 매우 곤란한 문제가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시 예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시 예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

따라서 본 발명은 광반응물질의 일면에 광흡수물질을 부착하여 복수 개의 광을 조사하여 광흡수물질과 공기와의 계면에서 형성되는 전반사되는 광을 흡수하여 전반사에 의해 기록되는 격자의 생성을 막는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치, 방법 및 상기 방법으로 기록된 홀로그래픽 광학 소자에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치는 기재, 기재의 일면에 부착되는 광반응물질, 광반응물질에서 기재가 부착되어 있지 않은 타면에 부착되어 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질, 및 기재와 광흡수물질을 향하여 광을 조사하도록 구성되는 광원을 포함하고, 기재에서 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 광원에서 조사되어 광반응물질에 입사되는 제1 광과, 광흡수물질에서 광반응물질이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 광흡수물질을 투과하여 광반응물질에 입사되는 제2 광의 간섭현상으로 광반응물질에 격자를 기록하되, 제1 광에서 기재 및 광반응물질을 투과하여 광흡수물질과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광을 광흡수물질에서 흡수할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광흡수물질은 제2 광의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60% 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광흡수물질이 광반응물질의 타면에 코팅되어 부착되어 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법은 기재의 일면에 광반응물질을 부착하는 단계, 광반응물질에서 기재가 부착되어 있지 않은 타면에 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질을 부착하는 단계, 기재에서 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 광원에서 조사되어 광반응물질에 입사되는 제1 광과, 광흡수물질에서 광반응물질이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 광흡수물질을 투과하여 광반응물질에 입사되는 제2 광을 조사하는 단계;를 포함하고, 제1 광에서 기재 및 광반응물질을 투과하여 광흡수물질과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광을 광흡수물질에서 흡수하여, 광반응물질에 제1 광과 제2 광의 간섭현상으로 격자를 기록할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 광과 제2광을 조사하는 단계에서 광흡수물질은 제2 광의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60%이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광흡수물질을 부착하는 단계는 광반응물질의 타면에 광흡수물질을 코팅할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 광과 제2 광의 간섭현상으로 광반응물질에 격자를 기록한 후 광흡수물질을 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법에 따라 홀로그래픽 격자가 기록된 홀로그래픽 광학 소자를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광반응물질은 볼륨 홀로그래픽 광학 소자(Volume Holographic element)일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 광반응물질은 수학식 1과 같은 시인도를 가질 수 있다.

[수학식 1]

여기에서, 는 시인도(visibility)를, 은 제1 광의 빛의 세기, 은 제2 광의 빛의 세기를 의미한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라 광반응물질과 공기와 형성하는 계면에서 전반사에 의해 광반응물질에 원하지 않는 격자가 기록되는 것을 막을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자는 원하지 않는 파장의 대역대에서의 투과도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자는 가시광에 의한 높은 투과도로 휘도(Brightness)가 높고, 외부광의 회절각이 작아 시인성이 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따라 광반응물질의 품질이 우수하고, 공정의 단순화로 상용화가 가능하다.

발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 관한 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서, 제2 광의 광흡수물질의 투과도에 따른 제1 광에 대한 제3 광의 광비율에 대한 그래프를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서, 제2 광의 광흡수물질의 투과도에 따른 광흡수물질을 투과한 제2 광에 대한 제1 광의 시인도(Visibility)와 광흡수물질을 투과한 제2 광에 대한 제3 광의 시인도에 대한 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 격자가 기록된 광반응물질과 비교 예에 따른 광반응물질의 광의 파장에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 투과도의 그래프를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 종래 발명에서의 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 관한 측면도를 도시한다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서 전체에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

본 명세서 전체에서, 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않으며, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 명세서 전체에서, "제 1" 또는 "제 2"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.

본 명세서 전체에서, "격자가 기록되는 것"은 조사된 광에 의해 광반응물질에 설정된 배향으로 광이방성 성질을 부여하는 것을 의미한다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 관한 측면도를 도시한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치는, 기재(10), 광반응물질(20), 광흡수물질(30) 및 광원(40)을 포함한다.

기재(10)는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광반응물질(20)과 광흡수물질(30)을 지지하는 구성으로, 석영 유리, 소다라임 유리, 소다라임프리 유리, TAC(Tri-Acetyl Cellulose) 필름, COP(Cyclo-Olefin Polymer) 등을 사용할 수 있지만, 복굴절이 없고 투명성을 갖는 소재로 광반응물질(20)과 관련한 기술 분야에서 기재(10)로 사용될 수 있는 재질은 제한없이 사용할 수 있다.

광반응물질(20)은 기재(10)의 일면에 부착되는 소자로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 의해 격자(g)를 기록하기 위한 소자에 해당한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 광반응물질(20)은 감광재료를 포함할 수 있다. 여기서 감광재료는 포토폴리머(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 실버 팔라이드 에멀젼(silver halide emulsion), 중크롬산 젤라틴(dichromated gelatin), 포토그래픽 에멀젼(photographic emulsion), 포토써모플라스틱(photothermoplastic) 또는 광회절(photorefractive) 재료 등이 사용될 수 있다. 상기한 감광재료로 인해 광반응물질(20)에 입사되는 광의 간섭현상으로 격자(g)를 용이하게 기록할 수 있다. 홀로그래픽 광학소자를 포함한 회절광학소자의 제조에 사용될 수 있는 다양한 종류의 감광재료가 공지되어 있으며, 이러한 재료가 제한 없이 본 발명에서도 사용될 수 있다.

광흡수물질(30)은 광반응물질(20)의 타면에 부착되어 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 소자이다.

일반적인 HOE 기록방법에서는 광반응물질(20)의 타면은 공기와 접하게 되고, 광반응물질(20)의 일면을 향해 조사되는 광 중 일부가 광반응물질(20)의 타면과 공기와 형성하는 계면에서 전반사(Total Internal Reflection;TIR)하게 된다. 이러한 전반사되는 광에 의해 광반응물질(20)에 원하지 않는 격자(g)가 기록될 수 있는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광반응물질(20)과 공기와 형성하는 계면에 광흡수물질(30)을 부착하여 광반응물질(20)의 타면에서의 전반사를 억제한다. 또한, 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 전반사되는 광 또한 광흡수물질(30)에서 흡수하여 광반응물질(20)에 원하지 않는 격자(g)가 형성되는 것을 막을 수 있다.

광원(40)은 기재(10)와 광흡수물질(30)을 향하여 광을 조사할 수 있도록 형성되는 구성으로, 소정의 파장 및 간섭성 길이(coherent length)를 가지는 레이저 광을 조사하는 광원(40)일 수 있다.

또한, 광원(40)은 하나의 광원으로부터 조사되는 광이 2개로 나뉘어져 기재(10)와 광흡수물질(30)에 각각 조사될 수 있다. 또는, 2개의 광원(40)으로부터 조사되는 광이 기재(10)와 광흡수물질(10)에 각각 조사될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 각 구성요소의 구성 및 광의 이동 경로를 도시한다.

기재(10), 광반응물질(20) 및 광흡수물질(30)이 순서대로 적층된 소자를 향해 복수의 광이 조사된다. 보다 자세하게는, 기재(10)에서 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 조사되어 광반응물질(20)에 입사되는 제1 광(L1)과, 광흡수물질(30)에서 광반응물질(20)이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되는 제2 광(L2)이 적층된 소자를 향해 조사된다. 여기에서, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 각각 기재(10) 및 광흡수물질(30)을 투과하여 광반응물질(20)에 입사되어 광의 간섭현상으로 인해 광반응물질(20)에 격자(g)를 기록할 수 있다.

특히, 제1 광(L1)에서 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하여 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광(L3), 즉 전반사된 광은 광흡수물질(30)에서 흡수된다. 결국, 광반응물질(20)에서 조사되는 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)에 의해서만 격자(g)가 기록되므로 원하지 않는 파장의 대역대에서 광이 회절되지 않으므로 투과도를 향상시킬 수 있다.

한편, 광원(40)에서 조사되는 제1 광(L1)과 제2 광(L2)은 동일한 광원(40)에서 조사될 수 있다. 또는, 복수개의 광원(40)으로 형성되어 기재(10) 및 광반응물질(20) 각각으로 조사될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광흡수물질(30)은, 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하기 위해 조사되는 광의 일부만을 흡수할 수 있도록 투과도가 조절된 소자로 형성될 수 있다.

투과도(transmittance)는 물질층에 대한 입사광의 세기에 대해 이를 투과하여 나온 빛의 세기의 비를 나타낸다. 투과도가 높은 경우 입사되는 광의 빛의 세기를 손실없이 유지할 수 있다. 특히, 광흡수물질(30)은 조사되는 광의 특정 파장에 따른 흡수율이 높은 염료(dye)가 포함된 필름 형태일 수 있다. 이러한 경우, 광흡수물질(30)의 두께는 수십 μm에서 수백 μm로 형성될 수 있다.

광흡수물질(30)은 제2 광(L2)의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60% 이하일 수 있다. 이러한 경우, 제1 광(L1)에서 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하여 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광(L3), 즉 전반사된 광을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광흡수물질(30)은, 광흡수물질(30)에 입사되는 제2 광(L2)의 투과도가 높은 경우 광반응물질(20)에 도달하는 광의 세기가 커지므로 격자(g) 형성에 보다 효율적일 수 있다. 다만, 광흡수물질(30)에 입사되는 제3 광(L3), 즉 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하여 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 반사되는 전반사된 광을 흡수하기 위해서는 투과도가 낮을수록 원하지 않는 격자(g)의 형성을 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광흡수물질(30)은 제2 광(L2)의 투과도를 소정의 범위 내에서 조절함으로써, 전반사된 광인 제3 광(L3)이 광흡수물질(30)로 입사되는 것을 막고, 제2 광(L2)의 투과율을 높일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 제2 광(L2)의 광흡수물질(30)의 투과도에 따른 제1 광(L1)에 대한 제3 광(L3)의 광비율에 대한 그래프를 도시한다. 그래프의 세로축인 제1 광(L1)에 대한 제3 광(L3)의 광비율의 값은 값이 커질수록 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하여 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 전반사된 광의 비율이 커짐을 의미한다. 결국, 광흡수물질(30)의 투과도를 높임과 동시에 제1 광(L1)에 대한 제3 광(L3)의 광비율의 값은 값을 낮추는 것이 보다 효과적인다.

도 2를 참조하면, 광흡수물질(30)의 투과도를 조사되는 광의 10% 이상 60% 이하의 범위 내로 조절하는 경우 제2광의 광투과를 높일 수 있음과 동시에 제3 광(L3)의 비율을 낮출 수 있다.

또한, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 제2 광(L2)의 광흡수물질(30)의 투과도에 따른 광흡수물질(30)을 투과한 제2 광(L2)에 대한 제1 광(L1)의 시인도(Visibility)와 광흡수물질(30)을 투과한 제2 광(L2)에 대한 제3 광(L3)의 시인도에 대한 그래프를 도시한다.

도 3을 참조하면, 제2 광(L2)의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60% 이하인 경우 제1 광(L1)이 제3 광(L3)과 큰 차이의 시인도를 나타낸다. 이는 광반응물질(20)에 입사되는 광 중 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하는 광에 비해 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 전반사된 광보다 높은 비율을 가짐을 의미한다. 결국, 상기 범위 내에서의 투과도인 경우 보다 광반응물질(20)의 격자(g)를 효과적으로 제조할 수 있다.

한편, 광흡수물질(30)은 점착성 있는 물질로 제작되어 광흡수물질(30)의 일면에 부착될 수 있고, 본 발명의 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 의해 격자(g) 기록이 끝난 이후 별도로 제거할 수 있다. 일 실시 예로, 광흡수물질(30)은 포스트 잇(Post-it)처럼 광흡수물질(30)의 일면에 탈부탁이 용이한 점착성이 있는 소자로 형성될 수 있다.

또는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에서 광흡수물질(30)은 타면에 코팅되어 부착될 수 있다. 본 발명의 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치에 의해 격자(g) 기록이 끝난 이후 코팅된 광흡수물질(30)을 쉽게 분리하여 제거할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법의 블록도를 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법(S1)은 기재(10)의 일면에 광반응물질(20)을 부착하는 단계(S10), 광반응물질(20)에서 기재(10)가 부착되어 있지 않은 타면에 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질(30)을 부착하는 단계(S20), 광원(40)에서 기재(10)의 타면을 향해 조사되어 광반응물질(20)에 입사되는 제1 광(L1)과, 광흡수물질(30)에서 광반응물질(20)이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 광흡수물질(30)을 투과하여 광반응물질(20)에 입사되는 제2 광(L2)을 조사하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.

특히, 제1 광(L1)에서 기재(10) 및 광반응물질(20)을 투과하여 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광(L3)을 광흡수물질(30)에서 흡수하여, 광반응물질(20)에 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 간섭현상으로 격자(g)를 기록할 수 있다.

또한, 제1 광(L1)과 제2 광(L2)을 조사하는 단계(L2)에서 광흡수물질(30)은 제2 광(L2)의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60%이하일 수 있다.

또한, 광흡수물질(30)을 부착하는 단계(S20)는 광반응물질(20)의 타면에 광흡수물질(30)을 코팅하여 부착할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법(S1)에서 제1 광(L1)과 제2 광(L2)의 간섭현상으로 광반응물질(20)에 격자(g)를 기록한 후 광흡수물질(30)을 박리하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 이는 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)에 광흡수물질(30)이 필요하지 않은 경우 이를 박리하여 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법의 각 단계 및 구성은, 앞서 언급한 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치의 각 구성 및 기술적 특징을 모두 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법에 따라 홀로그래픽 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)을 포함한다. 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법에 의해 기록된 광반응물질(20)은 광흡수물질(30)과 공기와의 계면에서 전반사되는 전반사된 광에 의해 격자(g)가 기록되지 않으므로 격자(g)의 시인도가 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법에 따라 홀로그래픽 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)은, 광흡수층이 없이 기록된 광반응물질(20)에 비해 원하지 않는 격자(g)의 비율이 현저히 낮아진다.

이는 아래의 실시 예와 비교 예를 통해 판단할 수 있다.

실시 예와 비교 예

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)과 비교 예에 따른 광반응물질(20)의 광의 파장에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 투과도의 그래프를 도시한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)은 특정 파장(600nm 내지 650nm)을 제외하고 홀로그래픽 광학 소자의 투과도가 80% 정도에서 일정한 것을 확인할 수 있다.

반면, 비교 예에 따른 광반응물질(20)의 경우 특정 파장(600nm 내지 650nm) 뿐만 아니라 다른 파장의 범위 내에서도 홀로그래픽 광학 소자의 투과도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 광반응물질(20)과 공기 사이의 계면에서 전반사된 제1 광(L1)에 의해 격자(g)로 인해 원하지 않는 파장 대역대에서 입사된 광을 회절시키기 때문이다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 격자(g)가 기록된 광반응물질(20)로 제조된 홀로그래픽 광학 소자로 AR, VR 또는 안경을 제조하는 경우 가시광의 투과도과 비교 예로 제조된 홀로그래픽 광학 소자보다 높으므로 이미지가 더욱 밝게 보이고 심미성이 우수할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자는 볼륨 홀로그래픽 광학 소자(Volume Holographic element)일 수 있다. 볼륨 홀로그래픽 광학 소자의 경우 높은 회절 효율로 인해 광의 방향에 대한 제어가 더욱 용이하므로 일반적인 홀로그래픽 광학 소자보다 더 효율적이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법에 의해 제조된 홀로그래픽 광학 소자는 수학식 1과 같은 시인도를 가질 수 있다.

[수학식 1]

시인도 값은 일반적으로 수학식 2의 값에 의해 도출된다.

[수학식 2]

여기에서, 는 간섭된 광의 빛의 세기의 최대값, 은 간섭된 광의 빛의 세기의 최소값을 의미하는데, 이는 입사되는 광의 위상 변화에 따라 상이한 I 값을 가지게 되기 때문이다.

입사되는 광이 2개인 경우 이에 대한 빛의 세기 값은 수학식 3으로 도출된다.

[수학식 3]

수학식 3을 본 발명에서 조사되는 광을 대입하는 경우, 는 간섭된 제1 광과 제2 광의 빛의 세기(intensity), 은 제1 광의 빛의 세기, 은 제2 광의 빛의 세기, 은 제1 광의 위상(Phase), 은 제2 광의 위상(Phase)을 의미한다. 여기에서 값은 -1 과 1 사이의 값을 가지게 되므로, 수학식 3의 값의 최대값과 최소값을 수학식 2에 대입하는 경우 수학식 1이 도출된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 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.

1: 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치
10: 기재
20: 광반응물질
30: 광흡수물질
40: 광원
L1: 제1 광
L2: 제2 광
L3: 제3 광
g: 격자

Claims

기재;
상기 기재의 일면에 부착되는 광반응물질;
상기 광반응물질에서 상기 기재가 부착되어 있지 않은 타면에 부착되어 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질;및
상기 기재와 상기 광흡수물질을 향하여 광을 조사하도록 구성되는 광원;을 포함하고,
상기 기재에서 상기 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 상기 광원에서 조사되어 상기 광반응물질에 입사되는 제1 광과, 상기 광흡수물질에서 상기 광반응물질이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 상기 광흡수물질을 투과하여 상기 광반응물질에 입사되는 제2 광의 간섭현상으로 상기 광반응물질에 격자를 기록하되,
상기 제1 광에서 상기 기재 및 상기 광반응물질을 투과하여 상기 광흡수물질과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광을 상기 광흡수물질에서 흡수하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 광흡수물질은,
상기 제2 광의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60% 이하인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 광흡수물질이 상기 광반응물질의 타면에 코팅되어 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 장치.
기재의 일면에 광반응물질을 부착하는 단계;
상기 광반응물질에서 상기 기재가 부착되어 있지 않은 타면에 입사된 광의 일부를 흡수할 수 있는 광흡수물질을 부착하는 단계;
상기 기재에서 상기 광반응물질이 부착되지 않은 타면을 향해 광원에서 조사되어 상기 광반응물질에 입사되는 제1 광과, 상기 광흡수물질에서 상기 광반응물질이 부착되어 있지 않은 타면을 향해 조사되어 상기 광흡수물질을 투과하여 상기 광반응물질에 입사되는 제2 광을 조사하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 광에서 상기 기재 및 상기 광반응물질을 투과하여 상기 광흡수물질과 공기와의 계면에서 반사된 제3 광을 상기 광흡수물질에서 흡수하여, 상기 광반응물질에 상기 제1 광과 제2 광의 간섭현상으로 격자를 기록하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 광과 제2광을 조사하는 단계에서,
광흡수물질은 상기 제2 광의 투과도가 조사되는 광의 10% 이상 60%이하인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법.
제4항에 있어서,
광흡수물질을 부착하는 단계는,
상기 광반응물질의 타면에 상기 광흡수물질을 코팅하는 것인 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 광과 제2 광의 간섭현상으로 상기 광반응물질에 격자를 기록한 후 상기 광흡수물질을 박리하는 단계를 더 포함하는 홀로그래픽 광학 소자의 격자를 기록하는 방법.
제4항 내지 제7항의 제조 방법에 따라 홀로그래픽 격자가 기록된 홀로그래픽 광학 소자.
제8항에 있어서,
상기 광반응물질은, 볼륨 홀로그래픽 광학 소자(Volume Holographic element)인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자.
제8항에 있어서,
상기 광반응물질은, 수학식 1과 같은 시인도를 가지는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학 소자.
[수학식 1]

여기에서, 는 상기 시인도(visibility)를, 은 상기 제1 광의 빛의 세기, 은 상기 제2 광의 빛의 세기를 의미한다.