WO2021066391A1 - 홀로그래픽 광학소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

[요약] 본 발명의 실시예는, (a) 기재의 일면에 감광 수지를 도포하여 감광 기재를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 감광 기재의 일면 및 타면에 각각 레이저 광을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록하는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계는, 소정의 방향을 따라 상기 감광 수지의 도포층의 높이가 달라지도록 상기 감광 수지를 도포하는, 홀로그래픽 격자를 구비하는 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법을 제공한다. [대표도] 도 4

Description

홀로그래픽 광학소자 및 그 제조방법
본 발명은 2019년 9월 30일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2019-0121206호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다. 본 발명은 홀로그래픽 광학소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 디스플레이 장치에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 디스플레이 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용하는 회절 도광판을 포함하고 있다.
이러한 회절 도광판으로는 주로 복수의 요철 격자 패턴을 갖는 복수의 회절 광학소자를 구비하는 타입과, 감광 재료에 홀로그래픽 격자 패턴이 기록된 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 타입이 이용될 수 있다.
도 1은 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 일 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
회절 도광판(1)은 외부 광원(미도시) 또는 도광판(2)의 다른 영역으로부터 제공된 광(L)을 내부 반사를 통해 일측(A)에서 타측(B)으로 가이드하는 도광판(2)과, 도광판(2)의 일면(2a)에 제공되어 도광판(2) 내부에서 가이드되는 광의 일부(La)를 회절에 의해 다른 방향으로 지향시키는 홀로그래픽 광학소자(3)을 구비한다.
홀로그래픽 광학소자(3)는 감광 재료가 코팅된 감광 기재의 양면 측으로 레이저 광이 간섭되어 복수의 홀로그래픽 격자(3a)가 기록되어 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 형태의 회절 도광판(1)에서의 복수의 홀로그래픽 격자(3a)는 모두 동일한 너비를 가지도록 구성되어 있는데, 일반적으로 홀로그래픽 격자(3a)에 의한 광의 회절 효율은 격자 패턴(3a)의 너비에 비례하는 경향이 있다. 여기서, 회절 효율은 홀로그래픽 광학소자(3)에 도달한 광(L) 대비 회절되는 광(La)의 비율로 정의될 수 있다.
한편, 도광판(2) 내부에서 가이드되는 광량은 홀로그래픽 광학소자(3)를 통한 회절에 의해 다른 방향으로 지향되어 소실되는 회절광(La) 때문에, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 줄어들게 된다. 이 때, 홀로그래픽 격자(3a)에 의한 광의 회절 효율이 각 홀로그래픽 격자(3a)마다 모두 동일하다면, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 홀로그래픽 격자(3a)에 도달되는 광량은 줄어드는데 반면 회절 효율은 모두 동일하므로, 회절광(La)의 광량 또한 일측(A)에 타측(B)으로 갈수록 줄어들 수 밖에 없다. 즉, 디스플레이를 위해 홀로그래픽 격자(3a)에 의해 회절된 회절광(La)의 균일도가 떨어지게 되는 문제가 있다.
도 2는 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 다른 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 일 형태에서의 회절 도광판(1)에서 회절광(La)의 균일도가 떨어지게 되는 문제를 개선하기 위해, 다른 형태에서의 회절 도광판(1')은 복수의 홀로그래픽 격자(3a')의 너비가 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 증가하도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 홀로그래픽 격자(3a')의 회절 효율은 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 증가하게 되는데, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 홀로그래픽 격자(3a')에 도달되는 광량이 줄어들더라도 회절 효율이 점차 향상되므로, 회절광(La')의 광량은 일측(A)에서 타측(B)으로 가더라도 실질적으로 동일하게 구현할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같은, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 격자 패턴(3a')의 너비가 증가하는 홀로그래픽 광학소자(3)를 형성하기 위하여 일반적으로 다음과 같은 레이저 광에 의한 기록 공정이 이용될 수 있다.
도 3은 투과형 홀로그래픽 광학소자를 제조하기 위한 레이저 광의 기록 공정의 일 예를 간략하게 도시한 도면이다.
먼저, 기재(31)의 일면에 감광 수지(32)가 도포된 감광 기재(30)를 준비한다. 기재(30)는 일 예로, 추후 도광판에 부착될 수도 있는 필름 타입으로 제공될 수 있다. 기재(30)의 다른 예로, 광을 안내할 수 있는 도광판으로 직접 제공될 수도 있다.
그리고, 감광 기재(30)의 일면(30a) 및 타면(30b)에 각각 레이저 광(L1. L2)을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록한다. 여기서, 홀로그래픽 격자의 너비를 감광 기재(30)의 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 증가시키기 위하여 레이저 광(L1, L2)의 광량 및/또는 조사시간을 일측(A)에 타측(B)으로 갈수록 증가시킬 필요가 있다. 다만, 이렇게 위치 별로 레이저 광(L1. L2)의 광량 및/또는 조사시간을 증가시키는 공정은 복잡하며, 위치에 따라 연속적으로 변조하기도 어려운 측면이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 목적은 위치에 따라 높이가 서로 다른 홀로그래픽 격자를 가지는 홀로그래픽 광학소자 및 이를 용이하게 형성할 수 있는 제조 방법을 제공하기 위함이다.
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 실시예는, (a) 기재의 일면에 감광 수지를 도포하여 감광 기재를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 감광 기재의 일면 및 타면에 각각 레이저 광을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록하는 단계;를 포함하며, 상기 (a) 단계는, 소정의 방향을 따라 상기 감광 수지의 도포층의 높이가 달라지도록 상기 감광 수지를 도포하는, 홀로그래픽 격자를 구비하는 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법을 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 감광 수지의 도포층은 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 복수의 위치에서 상기 기재의 일면에 상기 감광 수지를 분사하되, 위치 별로 상기 감광 수지의 분사량을 달리할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, (a-1) 상기 기재를 상기 감광 수지가 수용된 용기에 담그는 단계; 및 (a-2) 상기 기재를 일 방향으로 이동시켜 상기 용기로부터 이탈시키는 단계;를 포함하며, 상기 (a-2) 단계는 상기 기재의 이동 속도를 변화시키며 상기 기재를 상기 용기로부터 이탈시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, (a-1) 상기 기재와 보조 기재 사이에 상기 감광 수지를 제공하는 단계; 및 (a-2) 상기 기재 및 보조 기재 사이에 적어도 하나를 이동시키는 단계;를 포함하며, 상기 (a-2) 단계는 상기 기재 및 상기 보조 기재 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 상대 이동 속도를 변화시키며 상기 적어도 하나를 이동시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 지면에 대해 상기 기재의 일면을 기울인 상태에서 상기 감광 수지를 제공하여 상기 감광 수지를 건조시킬 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 기재의 일면에 형성되는 감광 수지 도포층과 이 감광 수지 도포층에 기록되는 복수의 홀로그래픽 격자를 포함하는 홀로그래픽 광학소자에서 감광 수지 도포층이 소정의 방향을 따라 높이가 달라지도록 형성되고 상기 홀로그래픽 격자는 상기 소정의 방향을 따라 높이가 달라지도록 형성되는 홀로그래픽 광학소자를 제공한다.
또다른 실시예에 있어서, 감광 수지 도포층이 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성되고 상기 홀로그래픽 격자는 상기 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 홀로그래픽 격자가 감광 수지 도포층의 전체 높이에 걸쳐 기록되며, 상기 홀로그래픽 격자의 너비는 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 위치에 따라 높이가 서로 다른 홀로그래픽 격자를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 감광 수지 도포층이 소정의 방향을 따라 높이가 달라지도록 하고 이 감광 수지 도포층에 홀로그래픽 격자를 기록함으로써 홀로그래픽 광학 소자의 회절 효율을 조절할 수 있게 된다,
나아가, 회절 도광판에 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 소자를 적용하는 경우, 회절 도광판의 일측에서 타측으로 갈수록 홀로그래픽 격자에 도달되는 광량이 줄어들더라도 홀로그래픽 광학 소자의 회절 효율이 점차 증가되도록 구성한다면, 회절 도광판에서의 회절광의 광량이 실질적으로 동일하게 구현될 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 투과용 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 일 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 일 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 투과형 홀로그래픽 광학소자를 제조하기 위한 레이저 광의 기록 공정의 일 예를 간략하게 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 일 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1실시예에 따른 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제2실시예에 따른 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 제3실시예에 따라 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 제4실시예에 따라 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예와 비교예의 회절효율을 비교하는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시예와 비교예의 광량을 비교하는 그래프이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 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 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투과형 홀로그래픽 광학소자를 구비하는 회절 도광판의 일 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 회절 도광판(10)은 도광판(11) 및 도광판(11)의 일면(11a)에 제공된 홀로그래픽 광학소자(12)를 구비할 수 있다.
홀로그래픽 광학소자(12)는 감광 수지 도포층(12b)의 양면 측으로 레이저 광이 간섭되고 복수의 홀로그래픽 격자(12a)가 기록되어 제공될 수 있다.
홀로그래픽 광학소자(12)의 감광 수지 도포층(12b)은 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성되어 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 홀로그래픽 격자(12a)가 감광 수지 도포층(12b)의 전체 높이에 걸쳐 기록되어 있으므로 홀로그래픽 격자(12a)도 감광 수지 도포층(12b)과 같이 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 높이가 높아지도록 구현될 수 있다.
도 4에 도시된 회절 도광판(10)에서의 복수의 홀로그래픽 격자(12a)는 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성되어 있는데, 홀로그래픽 격자(12a)에 의해 광이 회절되는 회절 효율은 홀로그래픽 격자(12a)의 높이가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 따라서, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 홀로그래픽 격자(12a)에 도달되는 광량이 줄어들더라도 회절 효율이 점차 증가되므로, 회절광(La'')의 광량은 일측(A)에서 타측(B)으로 가더라도 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제조방법은, 위치에 따라 높이가 다른 복수의 홀로그래픽 격자가 형성된 홀로그래픽 광학소자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 본 실시예에 의해 제조된 홀로그래픽 광학소자는 도 4에 도시된 바와 같이, 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 복수의 홀로그래픽 격자 (12a)의 높이가 높아지도록 구성될 수 있다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 광학소자의 제조방법은, (a) 기재의 일면에 감광 수지를 도포하여 감광 기재를 형성하는 단계; 및 (b) 감광 기재의 일면 및 타면에 각각 레이저 광을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 기재(51)의 일면에 감광 수지를 도포하여 감광 수지 도포층(52)을 형성함으로써, 감광 수지 도포층(52)을 포함하는 감광 기재(50)를 형성하는 단계일 수 있다. 기재(51)는 일 예로, 추후 도광판에 부착될 수도 있는 필름 타입으로 제공될 수 있다. 기재(51)의 다른 예로, 광을 안내할 수 있는 도광판으로 직접 제공될 수도 있다. 기재(51)가 도광판인 경우 고굴절 특성을 가지는 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 이용될 수 있다. 감광 수지로는, 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.
여기서, (a) 단계는, 소정의 방향을 따라 감광 수지 도포층(52)의 높이가 달라지도록 감광 수지(52')를 도포할 수 있다. 감광 수지 도포층(52)은 도 5 에 도시된 바와 같이 연속적으로 형성된 감광 수지 도포층(52)의 높이(h')가 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 점점 높아지도록 형성될 수도 있다.
도 6 및 7을 참조하면, 상기 (b) 단계는, 감광 기재(50)의 일면(50a) 및 타면(50b)에 각각 레이저 광(L1, L2)을 조사하여 홀로그래픽 격자(61a)를 기록하는 단계일 수 있다. 도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 형태의 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 수지 도포층(52)의 높이(h')가 증가하는 형태인 감광 기재(50)의 일면(50a) 및 타면(50b)에 각각 레이저 광(L1, L2)을 조사한다. 여기서, 감광 기재(50)의 일면(50a) 및 타면(50b)에 조사되는 제1레이저 광(L1) 및 제2레이저 광(L2)은 레이저 광의 종류 별로 위치에 따른 광량 및/또는 조사시간을 동일하게 함으로써, 도 10에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 격자(61a)의 너비를 실질적으로 동일하게 형성할 수 있다. 한편, 감광 수지 도포층(52)의 높이는 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 높게 구성되어 있기 때문에, 감광 수지 도포층(51)에 기록되는 홀로그래픽 격자(61a)의 높이 또한 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 높게 형성된 홀로그래픽 광학소자(61)를 제조할 수 있다. 여기서, 홀로그래픽 격자(61a)의 높이는 홀로그래픽 격자들(61a) 사이의 바닥면으로부터 홀로그래픽 격자들(61a)의 상면까지의 높이를 의미할 수 있다. 그리고, 홀로그래픽 격자들(61a) 사이의 바닥면들은 기재(51)의 일면과 동일한 높이일 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 격자들(61a)은 기재(51)의 일면으로부터 다른 높이를 가지도록 형성될 수 있다.
도 8은 제1실시예에 따른 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 (a) 단계는 복수의 위치에서 기재(51)의 일면에 감광 수지(52')를 분사하되, 위치 별로 감광 수지(52')의 분사량을 달리할 수 있다. 이 경우, 복수의 분사 장치(80)를 복수 개 배열하여 각 분사 장치(80)를 통한 감광 수지의 분사량을 달리 제어할 수도 있고, 분사 장치(80)를 하나만 이용하더라도 분사 장치(80) 내지 기재(51)를 이동시켜가며 위치 별로 분사 장치(80)를 통한 감광 수지의 분사량을 달리 제어할 수도 있다.
도 9는 제2실시예에 따른 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9을 참조하면, 상기 (a) 단계는, (a-1) 기재(51)를 감광 수지(52)'가 수용된 수용된 용기(90)에 담그는 단계(도 9의 (a) 및 (b) 참조); (a-2) 기재(51)를 일 방향으로 이동시켜 용기(90)로부터 이탈시키는 단계(도 9의 (c) 참조);를 포함할 수 있다. 여기서, 용기(90)에는 감광 수지(52')가 용액 상태로 제공될 수 있다. 여기서, (a-2) 단계는 기재(51)의 이동 속도를 변화시키며 기재(51)를 용기(90)로부터 이탈시킬 수 있다. 예를 들어, 기재(51)를 용기(90)로부터 이탈시키는 동안 점점 기재(51)의 이동 속도를 증가시킨다면, 기재(51)의 상부(80u)에서 하부(80d)로 갈수록 감광 수지 도포층(52)의 높이는 점점 낮게 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 기재(51)를 용기(90)로부터 이탈시키는 동안 점점 기재(51)의 이동 속도를 감소시킨다면, 기재(51)의 상부(51u)에서 하부(51d)로 갈수록 감광 수지 도포층(52)의 높이는 점점 높게 형성될 수 있다.
도 10은 제3실시예에 따라 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 상기 (a) 단계는, (a-1) 기재(51)와 보조 기재(100) 사이에 감광 수지를 제공하는 단계; 및 (a-2) 기재(51) 및 보조 기재(100) 사이에 적어도 하나를 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다. 여기서, 감광 수지(52')는 기재(51)와 보조 기재(100) 사이에 용액 상태로 제공될 수 있다. 여기서, (a-2) 단계는 기재(51) 및 보조 기재(100) 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 상대 이동 속도를 변화시키며, 기재(51) 및 보조 기재(100) 중 적어도 하나를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 기재(51) 및 보조 기재(100)의 상대 이동 속도를 증가시킨다면, 보조 기재(100)의 이동 방향을 따라 기재(51) 상의 감광 수지 도포층(52)의 높이는 점점 낮게 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 기재(51) 및 보조 기재(100)의 상대 이동 속도를 감소시킨다면, 보조 기재(100)의 이동 방향을 따라 기재(51) 상의 감광 수지 도포층(52)의 높이는 점점 높게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같은 제3실시예에 따라 기재(51)의 일면에 감광수지 도포층(52)을 형성하는 방법은 보조 기재(100)와, 이 보조 기재(100)를 기재(51)에 대하여 상대 이동 시키는 매커니즘을 기구화하고 제어하기 용이하여 대량 생산을 위한 공정으로 적합할 수 있다.
도 11은 제4실시예에 따라 기재의 일면에 감광 수지 도포층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 (a) 단계는, 지면(E)에 대해 기재(51)의 일면(51a)을 기울인 상태에서 감광 수지(52')를 제공하되, 지면(E)에 대한 기재(51)의 일면 기울기를 변화시키며 감광 수지를 건조시킬 수 있다. 우선, 지면(E)에 대해 기재(51)의 일면(51a)을 기울인 상태에서 감광 수지(52') 용액이 캐스팅되면 감광 수지(52')의 상면은 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 지면(E)과 평행한 상태를 유지하게 될 수 있다. 이 때, 기재(51)의 일면(51a)이 지면(E)에 대해 기울어져 있으므로, 기재(51)의 일면(51a)과 감광 수지(52')의 상면 사이의 거리는 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 점점 증가된 형태일 수 있다. 이 상태에서, 감광 수지(52')를 건조시키면 기재(51)의 일면(51a)과 감광 수지(52')의 상면 사이의 거리가 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 점점 증가된 형태로 감광 수지 도포층(52)이 형성될 수 있다. 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 기재(51)의 일면(51a)을 지면(E)과 평행하게 정렬한다면, 감광 수지 도포층(52)은 기재(51)의 일측(C)에서 타측(D)으로 갈수록 그 높이가 증가하는 형태로 띄게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 위치에 따라 높이가 서로 다른 홀로그래픽 격자를 용이하게 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예와 비교예의 회절효율을 비교하는 그래프이다.
이를 위하여 감광 수지 도포층의 양면에 각각 레이저 광을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록하였다. 파장 532nm 및 출력 250mW인 레이저 광을 사용하였으며, 감광 수지 도포층에 조사되는 기준광과 물체광은 BR(Beam ratio)이 1이 되도록 파워를 동일하게 2mW로 하였다. 레이저 광을 감광 수지 도포층에 0도와 60도의 각도로 각각 입사시켜 홀로그래픽 격자를 기록하였으며, 기록 시간은 10초로 동일하게 수행하였다.
이 때, 실시예 1에서는 본 발명의 실시예들에 따라 감광 수지 도포층의 높이가 증가하도록 구성한 감광 기재를 사용하였으며, 비교예 1에서는 감광 수지 도포층의 높이가 일정한 감광 기재를 사용하였다.
실시예 1 및 비교예 1의 홀로그래픽 광학소자는 일측에서 타측으로 일정 간격으로 측정위치를 4개소 (#1 ~ #4) 정하여 각 지점에서의 회절광과 투과광의 세기를 측정하였다. 회절광과 투과광의 세기는 파워 미터를 이용하여 532nm에 해당하는 광량을 측정하여 얻었다.
회절광과 투과광의 세기를 이용하여 아래 수학식으로 감광 수지 도포층의 높이, 즉 홀로그래픽 격자의 높이에 따른 상대 회절 효율을 살펴보았다.
<수학식>
상대회절효율={회절광세기/(회절광세기+투과광세기)}X100
비교예와 실시예 값을 비교하는 아래의 표 1을 살펴보면, 측정 위치에 따라 감광 수지 도포층의 높이가 변화하는 실시예 1에서는 높이에 따라 회절 효율이 변화함을 확인할 수 있으며, 보다 구체적으로 높이에 비례하여 회절 효율이 증가함을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 감광 수지 도포층의 높이가 일정한 비교예 1에서는 높이에 따라 회절 효율 값이 실질적으로 변화가 없이 동등한 수준에 그치고 있다.
구분 측정위치 높이(um) 투과광(uW) 회절광(uW) (상대)회절효율(%)
실시예 1 #1 4 670 110 14.1
#2 5 350 373 51.6
#3 15 50 650 92.9
#4 30 30 680 95.8
비교예 1 #1 8 210 520 71.2
#2 210 518 71.2
#3 230 510 68.9
#4 240 490 67.1
감광 수지 도포층의 높이, 다시 말하면, 기록된 홀로그래픽 격자의 높이에 따라 광학 소자의 회절 효율을 조절할 수 있게 되므로, 이를 이용하여 홀로그래픽 광학 소자의 영역에 따른 회절 효율을 조절할 수 있게 된다.
따라서, 도 4에 도시된 회절 도광판(10)에서와 같이 복수의 홀로그래픽 격자(12a)를 일측(A)에서 타측(B)으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성함으로써 홀로그래픽 광학 소자(12)의 회절 효율이 점차 증가되도록 구성한다면, 홀로그래픽 광학 소자(12)에 도달되는 광량이 줄어들더라도 회절 도광판(10)에서의 회절광의 광량이 실질적으로 동일하게 구현될 수 있다.
도 13은 상기한 바와 같은 회절 도광판에서의 본 발명의 실시예와 비교예의 출사 광량의 차이를 확인할 수 있는 그래프이다.
실시예 2는 본 발명의 실시예들에 따라 감광 수지 도포층의 높이가 증가하도록 구성된 감광 기재에 홀로그래픽 격자를 기록하여 회절 도광판을 구성하였으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 도광판 상에 일측에서 타측으로 갈수록 높이가 증가하는 복수의 홀로그래픽 격자가 기록된 형상으로 이루어진다. 비교예 2는, 도 1에 도시된 바와 같이, 도광판 상에 높이가 일정한 감광 수지 도포층에 복수의 홀로그래픽 격자가 기록되어 회절 도광판을 구성하였다. 실시예 2 및 비교예 2에서 홀로그래픽 격자를 기록하는 방법은 앞선 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 측정 위치에 따른 감광 수지 도포층의 높이는 아래의 표에서와 같이 상이하게 구성하였다.
실시예 2 및 비교예 2의 회절 도광판은 일측에서 타측으로 일정 간격을 두고 측정위치를 6개소 (#1 ~ #6) 정하여 각 지점에서의 감광수지 도포층의 높이와 출사 광량을 측정하였다. 출사 광량은 도광판에 100uW 광량의 532nm 입사광을 입사시켜 도광판의 일측에서 타측으로 진행되는 동안 각 측정위치에서 홀로그래픽 광학소자를 통해 출사되는 출사광의 광량을 측정하여 얻었다. 실시예 2 및 비교예 2의 측정 위치별 감광수지 도포층의 높이와 출사 광량은 아래의 표 2와 같다.
구분 측정위치 높이(um) 광량(uW)
실시예 2 #1 5 13.12
#2 6 14.39
#3 7 14.51
#4 8 14.19
#5 10 13.99
#6 15 14
비교예 2 #1 8 40
#2 23.99
#3 14.12
#4 8.51
#5 5.49
#6 3.14
도 13을 통하여 실시예 2 및 비교예 2를 비교하여 보면, 감광 수지 도포층의 높이를 점점 높게 하는 실시예 2에서는 측정 위치에 관계없이 출사광의 광량이 실질적으로 동일하게 유지됨을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 감광 수지 도포층의 높이가 일정하게 유지되는 경우, 출사광량이 일측에서 타측으로 갈수록 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (9)

  1. (a) 기재의 일면에 감광 수지를 도포하여 감광 기재를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 감광 기재의 일면 및 타면에 각각 레이저 광을 조사하여 홀로그래픽 격자를 기록하는 단계;를 포함하며,
    상기 (a) 단계는,
    소정의 방향을 따라 상기 감광 수지의 도포층의 높이가 달라지도록 상기 감광 수지를 도포하는, 홀로그래픽 격자를 구비하는 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감광 수지의 도포층은 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성되는, 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    복수의 위치에서 상기 기재의 일면에 상기 감광 수지를 분사하되, 위치 별로 상기 감광 수지의 분사량을 달리하는, 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 상기 기재를 상기 감광 수지가 수용된 용기에 담그는 단계; 및
    (a-2) 상기 기재를 일 방향으로 이동시켜 상기 용기로부터 이탈시키는 단계;를 포함하며,
    상기 (a-2) 단계는 상기 기재의 이동 속도를 변화시키며 상기 기재를 상기 용기로부터 이탈시키는, 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 상기 기재와 보조 기재 사이에 상기 감광 수지를 제공하는 단계; 및
    (a-2) 상기 기재 및 보조 기재 사이에 적어도 하나를 이동시키는 단계;를 포함하며,
    상기 (a-2) 단계는 상기 기재 및 상기 보조 기재 중 어느 하나에 대한 다른 하나의 상대 이동 속도를 변화시키며 상기 적어도 하나를 이동시키는, 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    지면에 대해 상기 기재의 일면을 기울인 상태에서 상기 감광 수지를 제공하여 상기 감광 수지를 건조시키는, 홀로그래픽 광학소자의 제조 방법.
  7. 기재의 일면에 형성되는 감광 수지 도포층과 상기 감광 수지 도포층에 기록되는 복수의 홀로그래픽 격자를 포함하는 홀로그래픽 광학소자에 있어서,
    상기 감광 수지 도포층은 소정의 방향을 따라 높이가 달라지도록 형성되고
    상기 홀로그래픽 격자는 상기 소정의 방향을 따라 높이가 달라지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 광학소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감광 수지 도포층은 상기 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성되고,
    상기 홀로그래픽 격자는 상기 소정의 방향을 따라 점점 높이가 높아지도록 형성되는, 홀로그래픽 광학소자.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 격자는 상기 감광 수지 도포층의 전체 높이에 걸쳐 기록되며, 상기 홀로그래픽 격자의 너비는 서로 동일한, 홀로그래픽 광학소자.
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