WO2022045758A1 - 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이에 따라 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자 - Google Patents

대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이에 따라 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자 Download PDF

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이준영
송민수
권도경
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Definitions

  • the present invention claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2020-0107292 filed with the Korean Intellectual Property Office on August 25, 2020, the entire contents of which are included in the present invention.
  • the present invention relates to a method of duplicating a holographic optical element and to a holographic optical element cloned through the method, wherein the master by the interference of reflected, diffracted, or transmitted light generated by irradiating laser light to a master on which a specific diffraction grating pattern is formed. It is about a method of replicating a holographic optical element with a larger area than a master while having a holographic grating pattern implemented in
  • a holographic optical element is a device in which a specific lattice pattern is formed by reference light (reference light) and object light, and is required to record and reproduce a hologram.
  • a hologram When the reference light is irradiated to such a holographic optical element, a hologram may be reproduced.
  • a replication technique for manufacturing another holographic optical element having the same holographic lattice pattern by using the holographic optical element as a master.
  • the replication process of such a holographic optical device has a characteristic that it can be mass-produced at a low cost because the process method itself is relatively simple. of holographic optical devices can be produced.
  • a diffractive light guide plate engraved with nano-patterned gratings may be used to implement such devices.
  • the diffractive light guide plate includes a diffractive optical element and a holographic optical element.
  • augmented reality devices such as automotive HUDs develop and their uses diversify, a large-sized diffractive light guide plate is required.
  • SRG surface-relief grating
  • DOE diffractive optical element
  • the problem to be solved by an embodiment according to the present invention is, in order to solve the above-mentioned problem, while using a diffractive optical element of the nanoimprinting method that is easier to manufacture and manage than the existing holographic optical element and has excellent durability as a master.
  • An object of the present invention is to provide a method of replicating a holographic optical element capable of replicating a large-area holographic optical element.
  • One embodiment of the present invention provides a method of replicating a large-area holographic optical element, comprising: a master composed of a diffractive optical element having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical element as a holographic grating pattern; and disposing a photocurable panel to which the holographic grating pattern formed by the diffraction grating pattern is to be transferred, having a larger area than the master; a grating forming step of forming the holographic grating pattern on the photocurable panel by inputting a reference light irradiated by a light source to the master; and a moving step of forming the holographic grating pattern in a larger area than the master on the photocurable panel while simultaneously moving the light source and the master or moving only the photocurable panel while the reference light is incident
  • a method of replicating a large-area holographic optical device is provided.
  • a refractive index matching solution may be applied between the master and the photocurable panel.
  • the refractive index matching solution is applied to a transfer region that is a region between the master and the photocurable panel whenever the light source and the master are moved simultaneously or only the photocurable panel is moved.
  • the apparatus further includes a refractive index matching solution applying device disposed in a movement direction of the transfer region with respect to the transfer region to apply the refractive index matching solution, wherein the refractive index matching solution is in the transfer region It can be applied whenever it changes.
  • the application amount of the refractive index matching solution may be determined based on an area of the transfer region and a moving speed of the photocurable panel.
  • the master may be a panel on which a Surface-Relief Grating (SRG) pattern corresponding to the diffraction grating pattern is formed through a nanoimprint lithography (NIL) process.
  • SRG Surface-Relief Grating
  • NIL nanoimprint lithography
  • the master using a master stamp having a pattern corresponding to the surface uneven grid pattern on the surface, imprinting the surface uneven grid pattern on the material panel of the master; And it may be manufactured through the step of curing the material panel imprinted with the surface uneven grid pattern.
  • the master may be such that the reproduced light generated by the master proceeds in a single oblique direction.
  • a master size determination step of determining the size of the master in consideration of each of the horizontal length and the vertical length of the large-area holographic optical element; and manufacturing the master according to the determined size of the master.
  • the horizontal length of the large-area holographic optical element is a multiple of the horizontal length of the master
  • the vertical length of the large-area holographic optical element is the vertical length of the master.
  • the number of times of moving the light source and the master at the same time or moving only the photocurable panel is the area of the large-area holographic optical element as the area of the master. It may be a value obtained by subtracting 1 from the divided value.
  • the large-area holographic optical element is a reflective holographic optical element
  • the disposing step is a step of disposing the photocurable panel between a light source to which the reference light is incident and the master
  • the grating forming step may be a step in which the holographic grating pattern is formed by the reflected light that is reflected by the master and reaches the photocurable panel and the reference light that arrives earlier than the master to the photocurable panel.
  • the large-area holographic optical element is a transmissive holographic optical element
  • the arranging step comprises disposing the master between a light source to which the reference light is incident and the photocurable panel
  • the grating forming step may be a step in which the holographic grating pattern is formed by transmitted light passing through the master and reaching the photocurable panel, and diffracted light diffracted by the master and reaching the photocurable panel.
  • the method may further include bleaching the photocurable panel by irradiating light having a wavelength of a visible ray to an ultraviolet ray.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a large-area holographic optical device replicating device, comprising: a light source irradiating a reference light to a master composed of a diffractive optical device having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical device as a holographic grating pattern; a light source including; an arrangement unit for arranging the master and a photocurable panel having a larger area than the master and onto which the holographic grating pattern formed by the diffraction grating pattern is to be transferred; a movement control unit that simultaneously moves the light source and the master or moves only the photocurable panel so as to form the holographic grid pattern in a larger area than the master on the photocurable panel while the reference light is incident on the master; It provides a replicating apparatus of a large-area holographic optical element, comprising a.
  • a refractive index matching solution is applied to a transfer region between the master and the photocurable panel.
  • the apparatus further includes a refractive index matching solution applying device disposed in a movement direction of the transfer region with respect to the transfer region to apply the refractive index matching solution whenever the transfer region changes, wherein the The application amount of the refractive index matching solution may be determined based on an area of the transfer region, a moving speed of the light source and the master, or a moving speed of the photocurable panel.
  • the master may be such that the reproduced light generated by the master proceeds in a single oblique direction.
  • the number of times of moving the light source and the master at the same time or moving only the photocurable panel is 1 in the value obtained by dividing the area of the large-area holographic optical element by the area of the master. It may be the subtracted value.
  • the photocurable panel when the large-area holographic optical device is a reflective holographic optical device, the photocurable panel is disposed between the light source and the master, and is reflected by the master to make the photocurable device
  • the holographic grating pattern is formed by the reflected light reaching the panel and the reference light reaching the photocurable panel earlier than the master.
  • the large-area holographic optical device is a transmission type holographic optical device
  • the light source and The master is disposed between the photocurable panels, and the holographic grating pattern is formed by transmitted light passing through the master and reaching the photocurable panel, and diffracted light diffracted by the master and reaching the photocurable panel. may be formed.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a large-area holographic optical device replicated through the method of replicating the large-area holographic optical device.
  • the shortest distance of a seam, which is an interval between them, may be 0 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less.
  • An area of a seam, which is an interval between the two, may be 0% or more and 15% or less of the total area of the large-area holographic optical device.
  • the method of replicating a large-area holographic optical device is capable of replicating a large-area holographic optical device while using a diffractive optical device manufactured through a nanoimprint lithography (NIL) process as a master.
  • NIL nanoimprint lithography
  • the apparatus for replicating a large-area holographic optical element can manufacture a diffractive optical element with a large area while improving the precision and uniformity of the replication method.
  • the large-area holographic optical device according to an embodiment of the present invention has the effect of improving the ease of manufacturing and management of a master used for replication.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of replicating a large-area holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining that the holographic optical element is duplicated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining that the holographic optical element is duplicated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of duplicating a reflective holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of duplicating a transmission type holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a situation in which a large-area holographic optical element is duplicated according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining a situation in which a large-area holographic optical element is copied according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a large-area holographic optical device manufactured to confirm a seam area ratio.
  • HMD Head Mounted Display
  • HUD Head Up Display
  • a light guide plate engraved with a nano-patterned diffraction grating may be utilized.
  • Such a light guide plate may be referred to by various names such as a diffractive light guide plate, an optical element, a diffractive optical element, a grating pattern element, a hologram optical element, and a holographic optical element.
  • various images desired by the user can be output in three dimensions, and the user can simultaneously see the light transmitted through the diffraction light guide plate and the light diffracted from the diffraction light guide plate.
  • a diffractive optical element in which a surface-relief grating (SRG) pattern corresponding to the diffraction grating pattern is formed through a nanoimprint lithography (NIL) process ) is there.
  • a volume holographic grating VHG is recorded on a photopolymer, a photocurable polymer resin, using interference exposure of a laser, which is a coherent light source.
  • HOE Holographic Optical Element
  • the replication technology of the holographic optical element may use a holographic optical element or a diffractive optical element as a master to be copied.
  • a holographic optical element is manufactured by recording a holographic grating pattern, which is an interference pattern between the reference light and the object light, on a photopolymer using the principle that an object beam is generated when a reference beam (or reference light) is irradiated to the master. duplicate
  • holographic optical elements For mass production of AR display devices, mass production of holographic optical elements is required, and for this purpose, there is a technology for replicating holographic optical elements.
  • the replication process of such a holographic optical device is a relatively simple manufacturing process, so that mass production is possible.
  • the quality of the master For a precise and uniform replication process, the quality of the master must be the same and maintained for a long time. It is preferable to use the device as the master.
  • the replication method of a large-area holographic optical element according to the present invention utilizes a diffractive optical element of the nanoimprinting method, which is easier to manufacture and manage and more durable than the existing holographic optical element, as a master, while replicating the tiling of the master.
  • a diffractive optical element of the nanoimprinting method which is easier to manufacture and manage and more durable than the existing holographic optical element, as a master, while replicating the tiling of the master.
  • a large-area holographic optical device can be replicated with less disturbance of the field of view due to diffraction of external light while using a master manufactured by the nanoimprinting method.
  • a master stamp is produced by forming a embossed embossed surface lattice pattern on quartz or the like by oblique etching, and imprinting it with a polymer to form a engraved embossed surface lattice pattern. Thereafter, the master stamp is imprinted on a polymer to manufacture a master in which a surface uneven grid pattern identical to the surface uneven grid pattern embossed on the surface of the quartz or the like is formed.
  • the manufactured master that is, the diffractive optical element
  • the pitch of the master is easy to adjust, and a stamp formed of a single substrate without any other substrate becomes the master, which has the advantage of excellent durability of the master and the ability to maintain the same replica quality for a longer period of time.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of replicating a large-area holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are diagrams for explaining that the holographic optical element is copied according to an embodiment of the present invention.
  • a method of replicating a large-area holographic optical device will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .
  • the method of replicating a large-area holographic optical element according to the present invention includes a master composed of a diffractive optical element (DOE) having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical element as a holographic grating pattern, and a larger than the master.
  • DOE diffractive optical element
  • a photocurable panel to which the holographic grating pattern formed by the diffraction grating pattern will be transferred having an area (S30); a grid forming step (S40, S50, S60) of forming the holographic grid pattern on the photocurable panel by entering the reference light irradiated by a light source to the master; and while the reference light is incident, moving the light source and the master at the same time or moving only the photocurable panel, forming the holographic grid pattern in a larger area than the master on the photocurable panel (S70) may include
  • the method of replicating a large-area holographic optical device according to the present invention may further include the step of determining the size of the master (S10) and the step of manufacturing the master (S20) before the disposing step (S30).
  • the method of replicating a large-area holographic optical device includes the step of performing UV-Vis (Ultraviolet-Visible) bleaching on the photocurable panel after the moving step (S70) is completed, that is, the photocurable
  • the method may further include bleaching (S80) by irradiating the panel with light having a wavelength in the range of visible light to ultraviolet light.
  • the photocurable panel 120 and the master 110 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 before describing each step included in the present invention.
  • the photocurable panel 120 may be a panel-shaped material composed of a photocurable resin (a synthetic organic material that is crosslinked and cured by receiving light energy).
  • the photocurable panel 120 may be a photopolymer.
  • a holographic grid pattern formed by interference of two or more lights may be recorded on the photocurable panel 120 .
  • the holographic optical device may be manufactured by recording two or more interference fringes of light on the photocurable panel 120 .
  • the master 110 may be a diffraction light guide plate having a diffraction grating pattern capable of realizing a holographic grating pattern to be copied.
  • the master 110 may be composed of a diffractive optical element.
  • the master 110 may be a panel in which a surface-relief grating (SRG) corresponding to a diffraction grating pattern is formed through a nanoimprint lithography (NIL) process. Since the master 110 is a panel manufactured through a nanoimprint lithography (NIL) process, it has great advantages in precision, uniformity, and durability compared to a holographic optical device manufactured by multiple interference exposure. .
  • the replication method according to the present invention consists of a diffractive optical element manufactured through a nanoimprint lithography (NIL) process as the master 110, so that a conventional holographic optical element is used as the master 110. It has great advantages in precision, uniformity, and durability compared to the replication method. In addition, in the case of manufacturing a diffractive optical element through the nanoimprinting process, there is an advantage that the pitch of the diffractive optical element can be easily and precisely adjusted. (110) can be manufactured more precisely.
  • the master 110 imprinting the diffraction grating pattern on the material panel of the master 110 by utilizing the master 110 stamp having a surface uneven grating pattern corresponding to the diffraction grating pattern on the surface; and curing the material panel to which the diffraction grating pattern is transferred.
  • the master 110 stamp may be a stamp having a surface concavo-convex grating pattern corresponding to the diffraction grating pattern to be formed on the master 110 in order to manufacture the master 110 .
  • the material panel of the master 110 may be a panel composed of a single material.
  • the material panel for imprinting to manufacture the master 110 stamp may be a panel composed of a single material of quartz.
  • the master 110 manufactured according to this may be in the form of a single material in which a diffraction grating pattern is implemented.
  • a diffraction grating pattern may be implemented in the master 110 .
  • the diffraction grating pattern implemented in the master 110 may allow the diffracted light or reflected light generated by the master 110 to proceed in a single oblique direction.
  • a pattern formed by interference between the reference light RB and the object light OB is recorded on the photocurable panel 120, and the master 110 is Contrary to the example, when it is not implemented as a diffraction grating pattern, the reference light RB incident on the master 110 is diffracted in both directions, and light in three directions to the photopolymer (one reference light RB passing through the master 110 ) The interference pattern is recorded by the two directions of light diffracted in both directions), so inaccurate duplication may proceed.
  • the diffraction grating pattern As the diffraction grating pattern is implemented in the master 110 , the reference light RB incident on the master 110 is diffracted only in a single direction, so that light in two directions (reference light RB passing through the master 110 ) is diffracted in the photopolymer. The interference pattern by the diffracted light diffracted in one direction) is recorded, and accurate replication can proceed.
  • the diffraction grating pattern may be in the form of a grating with a surface unevenness of the master 110 such that the traveling direction of the object light OB generated by the master 110 has a single inclination.
  • the master 110 is imprinted on a polymer using a master mold of a single material in which the surface uneven lattice pattern is implemented by oblique etching to produce a master stamp (master replica mold) in which the surface uneven grid pattern is implemented, and the master
  • the master can be prepared by imprinting the polymer with a stamp.
  • the master mold may be quartz.
  • the master 110 may be manufactured by using a single-material master stamp in which a surface uneven grating pattern corresponding to the diffraction grating pattern is implemented by oblique etching. That is, the master 110 stamp may not be a final imprint sample according to the nanoimprint process, but may be a stamp in which a surface concavo-convex lattice is implemented by etching. Since the final imprint sample can be manufactured only when a soft mold process is added to the stamp, a process in which a pattern is imprinted is more required than that of the stamp. In this process, the quality as the master 110 may be deteriorated, and the cost and time required for manufacturing the master 110 may increase.
  • the stamp is composed of a single substrate (for example, the material of the stamp may be quartz). Since the imprint sample is coated with a resist for imprint on a glass or plastic substrate, cleaning, maintenance and There is also a problem in that the ease of handling is deteriorated. Accordingly, as the master 110 , a quartz stamp may be more preferable than an imprint sample.
  • the master 110 may be one in which the line pattern is implemented by oblique etching and is composed of a single quartz.
  • the refractive index of the quartz material may be 1.46.
  • the pitch of the master 110 can be easily adjusted.
  • the reference light RB is a laser light having a single wavelength of 532 nm
  • the pitch of the master 110 may be adjusted to 405 nm.
  • the recording conditions applied to the duplication method of the holographic optical device according to the present invention may be as follows.
  • the reference light RB may be laser light of a single wavelength.
  • the reference light RB may be a laser light having a single wavelength of 532 nm (Green).
  • the reference light RB may be incident on the master 110 for a preset exposure time with a preset intensity.
  • the preset intensity of the reference light RB may be 1 mW/cm 2
  • the preset exposure time may be any one of 5, 10, 15, and 20 seconds.
  • the thickness of the photocurable panel 120 (photopolymer) may be any one of 8, 15, and 30 ⁇ m.
  • Step S10 of FIG. 1 is a step of determining the size of the master 110 .
  • the size of the master 110 may be determined by considering each of the horizontal and vertical lengths of the large-area holographic optical device. Specifically, as for the size of the master 110 , the horizontal length of the large-area holographic optical element to be manufactured is a multiple of the horizontal length of the master 110 , and the vertical length of the large-area holographic optical element is the length of the master 110 . It may be determined to be a multiple of the length. Referring to FIG. 7 , the horizontal length of the photocurable panel 120 is four times the horizontal length of the master 110 , and the vertical length of the photocurable panel 120 is three times the vertical length of the master 110 . .
  • the master 110 or the photocurable panel 120 only needs to move an integer number of times in order to manufacture a large-area holographic optical device, so that the manufacturing time and efficiency are improved. effect occurs.
  • the number of times of moving the light source and the master 110 at the same time or moving only the photocurable panel 120, that is, 'light source and master 110' or 'photocurable panel' The number of movements of (120)' may be a value obtained by subtracting 1 from the value obtained by dividing the area of the large-area holographic optical element by the area of the master 110, and in this case, the large-area holographic optical element is used with the minimum number of movements. It can be manufactured to improve manufacturing time and efficiency.
  • Step S20 of FIG. 1 is a step of manufacturing the master 110 .
  • the step of manufacturing the master 110 is a step of imprinting the diffraction grating pattern on the material panel of the master 110 by utilizing a diffraction grating pattern to be imprinted on the master 110, that is, a master stamp having a surface uneven grating pattern. ; and curing the material panel on which the diffraction grating pattern is imprinted. Accordingly, in the master 110 , the diffraction grating pattern is implemented so that the reproduced light generated by the master 110 may proceed in a single oblique direction. A diffraction grating pattern appears on the top of the master 110 of FIG. 3 .
  • the master stamp may be a polymer imprinted with a master mold in which a surface uneven lattice pattern corresponding to the surface uneven lattice pattern is implemented by etching a surface of quartz or the like.
  • the master stamp may be one in which a surface irregularity grid pattern corresponding to the diffraction grid pattern is implemented by etching a surface such as quartz.
  • Step S30 of FIG. 1 is a step of disposing the photocurable panel 120 and the master 110 .
  • the photocurable panel 120 and the master 110 are arranged side by side in close contact with each other on a wide surface, and the refractive index matching liquid 130 (eg, Index Matching Liquid) between the master 110 and the photocurable panel 120 . or Index Matching Oil) is deployed.
  • the photocurable panel 120 and the master 110 move separately from each other, so they are in close contact but not in an attached state, and between the photocurable panel 120 and the master 110, a refractive index matching solution ( 130), there is a certain separation distance so that it can be applied.
  • the photocurable panel 120 and the master 110 may be disposed in various shapes. 2 and 3 , when the reference light RB is incident on the upper end of the master 110 , the photocurable panel 120 may be disposed in close contact with the lower end of the master 110 . According to the embodiment of FIG. 4 , when the reference light RB is incident on the upper end of the master 110 , the photocurable panel 120 is disposed on the upper end of the master 110 , and the master 110 and the photocurable panel ( The refractive index matching solution 130 may be disposed in close contact therebetween 120 . According to the embodiment of FIG.
  • the photocurable panel 120 when the reference light RB is incident to the upper end of the master 110 , the photocurable panel 120 is disposed at the lower end of the master 110 , and the master 110 and the photocurable panel ( The refractive index matching solution 130 may be disposed in close contact therebetween 120 .
  • the reference light RB is incident from the light source toward the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the light source may be a laser light source.
  • the light source used in the present invention preferably outputs light with high coherence. In this case, the interference phenomenon of various lights may occur smoothly. 2 and 3 , it can be seen that the reference light RB is incident on the master 110 .
  • the regenerated light (object light OB) is generated by the master 110 .
  • the regeneration light OB may be generated due to the oblique etching implemented in the master 110 .
  • the reproduction light OB may be a light that is reflected or diffracted by some reference light RB that has reached the master 110 .
  • the master 110 generates the reproduction light OB traveling in a single oblique direction.
  • an interference pattern by light in two directions (reference light RB passing through the master 110 and diffracted light diffracted in one direction) is recorded on the photocurable panel 120 , and accurate duplication can be performed.
  • the reproduction light OB is generated by the master 110 .
  • the reproduced light OB travels in a single oblique direction due to the oblique etching implemented in the master 110 .
  • the transmitted light RB2 passing through the master 110 and traveling reaches the photocurable panel 120 in the same direction as the reference light RB.
  • the interference fringes of the reference light RB irradiated from the light source and the reproduction light (object light OB) generated by the master 110 are recorded on the photocurable panel 120 , A grid pattern is formed on the formation panel 120 .
  • the grid pattern formed at this time is a duplicate of the grid pattern formed on the master 110 .
  • a grid pattern is formed in a larger area than the master 110 on the photocurable panel 120 while simultaneously moving the light source and the master or only the photocurable panel. That is, while the 'light source and the master 110' or the 'photocurable panel 120' moves while the reference light is incident, a grid pattern is formed in a larger area than the master 110 on the photocurable panel 120 .
  • the duplication method according to the present invention may use a device for moving the 'light source and the master 110' or the 'photocurable panel 120'.
  • the 'photocurable panel 120' When the 'light source and the master 110' move, the 'photocurable panel 120' is fixed, and when the 'photocurable panel 120' moves, the 'light source and the master 110' is fixed. Even if any of the 'light source and master 110' or the 'photocurable panel 120' moves, the same effect occurs.
  • a device for moving the 'light source and the master 110' and a device for fixing the photocurable panel 120 may be provided and used in the present invention.
  • a device for fixing the 'light source and the master 110' and a device for moving the photocurable panel 120 When the photocurable panel 120 is moved, a device for fixing the 'light source and the master 110' and a device for moving the photocurable panel 120 may be provided and used in the present invention. These devices may have different shapes and functions depending on the case of duplicating the reflective holographic optical element and the case of duplicating the transmissive holographic optical element.
  • An index matching oil 130 is applied between the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the refractive index matching solution 130 may be applied to the entire photocurable panel 120 at once.
  • the refractive index matching solution 130 is, whenever the 'light source and the master 110' or the 'photocurable panel 120' moves, the master 110 and the photocurable panel 120. It may be applied to the transfer region, which is the region between the .
  • the refractive index matching solution may be applied to a transfer region that is a region between the master and the photocurable panel whenever the light source and the master are moved simultaneously or only the photocurable panel is moved. That is, this
  • the refractive index matching solution 130 is not applied to the photocurable panel 120 at once, but is newly generated whenever the 'light source and master 110' or 'photocurable panel 120' moves. It can be applied to the transfer area.
  • the apparatus for manufacturing a large-area holographic optical element according to the present invention may further include an apparatus for applying the refractive index matching solution 130 .
  • the apparatus for applying the refractive index adjusting liquid 130 is disposed in the moving direction of the transfer region with respect to the transfer region, and the refractive index adjusting liquid 130 is applied whenever the transfer region is changed.
  • the device for applying the refractive index matching solution 130 is disposed on the side of the master 110 so that whenever the master 110 or the photocurable panel 120 moves, the refractive index matching solution 130 is applied. can be spread Unlike the embodiment of FIG. 6 , the apparatus for applying the refractive index matching solution 130 may be disposed to surround the master 110 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may be determined based on the area of the transfer region and the moving speed of the photocurable panel 120 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may be changed in proportion to the area of the transfer region and the moving speed of the photocurable panel 120 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may increase as the area of the transfer region or the moving speed of the photocurable panel 120 increases.
  • the 'light source and master 110' or the 'photocurable panel 120' may move to form a grid pattern over the entire target area.
  • the width of the photocurable panel 120 used in the present invention and the width of the large-area holographic optical element to be manufactured may be the same, but in other cases, 'light source and master 110' or 'photocurable panel 120' is moved The path will be determined based on the width of the large-area holographic optical device to be manufactured.
  • the photopolymer which is the photocurable panel 120 , moves in a zigzag manner, and accordingly, the position of the master 110 on the photocurable panel 120 changes in a zigzag manner.
  • Such a movement path is determined according to the shape and size of the master 110 and the shape and size of the large-area holographic optical device to be manufactured.
  • the horizontal length of the large-area holographic optical element is a multiple of the horizontal length of the master 110
  • the vertical length of the large-area holographic optical element is the length of the master 110 .
  • the size of the master 110 is determined so as to be a multiple, and in the moving step (S70), the 'light source and the master 110' or the 'photocurable panel 120' calculates the area of the large-area holographic optical element to the master 110. It can move as many times as the value obtained by subtracting 1 from the value divided by the area of .
  • the 'light source and master 110' or 'photocurable panel 120' does not move continuously, but transfer is performed in a stationary state after the master 110 is positioned in an area where the grid pattern is not formed. After the transfer is completed, the 'light source and master 110' or the 'photocurable panel 120' moves to the next position in the region where the grid pattern is not formed.
  • this type of replication fixing is called a tiling type replication process.
  • the specific movement path may be variously set, such as zigzag in a horizontal direction, a zigzag in a vertical direction, and a spiral.
  • step S80 shown in FIG. 1 UV-Vis (Ultraviolet-Visible) bleaching is performed on the photocurable panel 120 on which the formation of the holographic grid pattern is completed.
  • the bleaching step is performed by irradiating the photocurable panel with light having a wavelength of a visible ray to an ultraviolet ray. Accordingly, a large-area holographic optical device may be implemented on the photocurable panel 120 .
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of duplicating a reflective holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the holographic optical element being replicated is a reflective holographic optical element.
  • the master 110 may be a reflective diffractive optical element.
  • the disposing step may be a step of disposing the photocurable panel 120 between the light source to which the reference light RB is incident and the master 110 .
  • a refractive index matching agent 130 for minimizing refraction may be disposed between the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the reflected light is the object light OB.
  • the grating forming step includes reflected light (object light OB) that is reflected by the master 110 and reaches the photocurable panel 120, and This is a step in which the grid pattern is formed by the reference light RB that first arrives at the photocurable panel 120 .
  • the reference light RB irradiated from the light source reaches the photocurable panel 120 .
  • the reflected light (object light OB) generated by the master 110 reaches the photocurable panel 120 in an oblique direction.
  • the reference light RB and the reflected light (object light OB) reaching the photocurable panel 120 cause interference, and the interference fringe is recorded on the photocurable panel 120 .
  • the transmitted light RB2 passing through the master 110 does not generate other effects in this embodiment.
  • the master 110 may have a diffraction rate such that a beam ratio (BR) of the reflected light (the object light OB) and the reference light RB is 1:1.
  • the diffraction rate of the master 110 may have a maximum value.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of duplicating a transmission type holographic optical device according to an embodiment of the present invention.
  • the holographic optical element being replicated is a transmissive holographic optical element.
  • the master 110 may be a transmissive diffractive optical element.
  • the disposing step is a step of disposing the master 110 between a light source to which the reference light RB is incident and the photocurable panel 120 .
  • a refractive index matching agent 130 for minimizing refraction may be disposed between the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the object light OB is diffracted light passing through the master 110 and proceeding in an oblique direction.
  • the grating forming step includes transmitted light RB2 passing through the master 110 and reaching the photocurable panel 120, and diffracted by the master 110 to see the light.
  • This is a step in which the grating pattern is formed by the diffracted light reaching the formation panel 120 .
  • the reference light RB irradiated from the light source reaches the master 110 before the photocurable panel 120 .
  • transmitted light RB2 passing through the master 110 in the same direction as the reference light RB and diffracted light (object light OB) diffracted by the master 110 and proceeding in an oblique direction are generated.
  • the transmitted light RB2 and the diffracted light (object light OB) reach the photocurable panel 120 .
  • the transmitted light RB2 and the diffracted light (object light OB) reaching the photocurable panel 120 cause interference, and the interference fringe is recorded on the photocurable panel 120 .
  • the master 110 may have a diffraction rate such that a beam ratio (BR) of the reflected light (the object light OB) and the reference light RB is 1:1.
  • the diffraction rate of the master 110 may be determined by experiment.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a situation in which a large-area holographic optical element is copied according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus for performing the replication method of the present invention may include a laser light source, various lenses, and a shadow mask. In this embodiment, these devices are collectively referred to as a light source device.
  • the light source devices allow the reference light irradiated from the laser light source to be incident on the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the photocurable panel 120 is moved to the right, and the master 110 and the light source device are fixed.
  • the master 110 and the light source move, the master 110 and the light source move to the left, and the photocurable panel 120 may be in a fixed state.
  • a region 120a in which a grid pattern is already formed is present on the photocurable panel 120 .
  • the photocurable panel 120 is moved to the right so that the master 110 can be disposed on the area where the grid pattern is not formed next to the area 120a in which the grid pattern is formed.
  • the refractive index matching solution 130 is applied through the refractive index matching solution applying device, and the refractive index matching solution 130 is applied to the area between the master 110 and the photocurable panel 120 . are placed As it is applied to the refractive index matching solution 130 , the photocurable panel 120 moves while maintaining close contact with the master 110 without a change in the refractive index.
  • the reference light is incident until a grid pattern is formed in the corresponding area.
  • the reference light may be incident for a preset time.
  • the photocurable panel 120 moves again so that the master 110 can be disposed on the area where the grid pattern is not formed.
  • the photocurable panel 120 made of the photopolymer moves in a zigzag manner, and accordingly, the position of the master 110 on the photocurable panel 120 is changed in a zigzag path.
  • the horizontal length of the large-area holographic optical device to be manufactured is four times the horizontal length of the master 110
  • the vertical length of the large-area holographic optical device is three times the vertical length of the master 110 .
  • the photocurable panel 120 moves a total of 11 times to duplicate one large-area holographic optical element. It moves so that the grid pattern of the master 110 is formed in all areas of the photocurable panel 120 .
  • UV-Vis Ultraviolet-Visible
  • a reference light is irradiated to a master 110 composed of a diffractive optical device having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical device as a holographic grating pattern.
  • a light source unit 100 including a light source; an arrangement unit 140 for arranging the master 110 and a photocurable panel 120 having a larger area than the master 110 and onto which the holographic grating pattern formed by the diffraction grating pattern is to be transferred;
  • a movement control unit that simultaneously moves the light source and the master or moves only the photocurable panel so as to form the holographic grid pattern in a larger area than the master on the photocurable panel while the reference light is incident on the master; Not shown); provides a replicating apparatus of a large-area holographic optical element, including.
  • the apparatus for replicating a large-area holographic optical element can manufacture a diffractive optical element with a large area while improving the precision and uniformity of the replication method.
  • a light source unit 100 including a light source irradiating a reference light to the master 110 composed of a diffraction optical element having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical element as a holographic grating pattern.
  • the light source unit 100 includes a light source for collecting the reference light so as to be irradiated to the master 110 , a lens for emitting light so that parallel light can be emitted while the emitted light source is transmitted, and the light passing through the lens. It may include a slit for controlling the area to be irradiated while passing.
  • the light emitted by the light source unit 100 is irradiated to the master 110 composed of a diffractive optical element having the diffraction grating pattern to be transferred, and the transmitted light passing through the master 110 acts as a reference light, and the As the reproduced light diffracted by the master acts as object light, it is copied to the holographic grating pattern formed by the interference of the object light and the reference light.
  • a light source unit including a light source for irradiating a reference light to the master 110 composed of a diffraction optical element having a diffraction grating pattern to be transferred to the holographic optical element as a holographic grating pattern as described above, the holographic grating to be copied You can adjust the pattern and improve the accuracy of the pattern.
  • the master 110 and the photocurable panel 120 having a larger area than the master 110 and to which the holographic grating pattern formed by the diffraction grating pattern will be transferred are disposed.
  • the photocurable panel 120 or the master 110 must be arranged at a specific position, so it may be provided in the arrangement unit 140 .
  • the photocurable panel 120 is disposed and fixed in the arrangement unit 140 , the holographic grid pattern may be transferred while the master 110 is moved, and the photocurable panel 120 is disposed in the arrangement unit 140 .
  • the holographic grid pattern may be transferred while the photocurable panel 120 moves.
  • the photocurable panel 120 is configured to have a larger area than the master 110 , so that the diffraction grating pattern of the master 110 can be copied over a larger area of the photocurable panel.
  • the light source unit 10 to form the holographic grating pattern in a larger area than the master 110 on the photocurable panel 120 while the reference light is incident on the master. and a movement control unit (not shown) that simultaneously moves the master 110 or moves only the photocurable panel 120 .
  • the process of simultaneously moving the light source unit 10 and the master 110 by the movement control unit or moving only the photocurable panel 120 is the same as described in the large-area holographic optical element duplication method. can be implemented.
  • the movement control unit simultaneously moves the light source unit 10 and the master 110 or moves only the photocurable panel 120, so that the precision and uniformity of the holographic grid pattern to be transferred can improve
  • a refractive index matching solution is applied to a transfer region between the master and the photocurable panel.
  • a refractive index matching solution is applied to the transfer region, which is a region between the master and the photocurable panel, so that the master and the photocurable panel are moved. Vibration generated during movement of the photocurable panel may be minimized, and friction between the master and the photocurable panel may be minimized.
  • the apparatus further includes a refractive index matching solution applying device disposed in a movement direction of the transfer region with respect to the transfer region to apply the refractive index matching solution whenever the transfer region changes, wherein the The application amount of the refractive index matching solution may be determined based on an area of the transfer region, a moving speed of the light source and the master, or a moving speed of the photocurable panel.
  • a refractive index matching solution applying device disposed in the moving direction of the transfer region with respect to the transfer region to apply the refractive index matching solution whenever the transfer region changes.
  • the application amount is determined based on the area of the transfer region, the moving speed of the light source and the master, or the moving speed of the photocurable panel, thereby solving a problem caused by excessive application of the refractive index matching solution.
  • a refractive index matching solution 130 (index matching oil) is applied between the master 110 and the photocurable panel 120 .
  • the refractive index matching solution 130 is applied between the master 110 and the photocurable panel 120, the master 110 and the photocurable panel 120 are in close contact with the 'light source and the master 110' or the 'light It is possible to move the formation panel 120'.
  • the refractive index matching solution 130 may be applied to the entire photocurable panel 120 at once.
  • the refractive index matching solution 130 is, whenever the 'light source and the master 110' or the 'photocurable panel 120' moves, the master 110 and the photocurable panel 120.
  • the refractive index matching solution may be applied to a transfer region that is a region between the master and the photocurable panel whenever the light source and the master are moved simultaneously or only the photocurable panel is moved. That is, this In an embodiment, the refractive index matching solution 130 is not applied to the photocurable panel 120 at once, but is newly generated whenever the 'light source and master 110' or 'photocurable panel 120' moves. It can be applied to the transfer area.
  • the apparatus for manufacturing a large-area holographic optical element according to the present invention may further include an apparatus for applying the refractive index matching solution 130 .
  • the apparatus for applying the refractive index adjusting liquid 130 is disposed in the moving direction of the transfer region with respect to the transfer region, and the refractive index adjusting liquid 130 is applied whenever the transfer region is changed.
  • the device for applying the refractive index matching solution 130 is disposed on the side of the master 110 to apply the refractive index matching solution 130 whenever the master 110 or the photocurable panel 120 moves. can be spread Unlike the embodiment of FIG. 6 , the apparatus for applying the refractive index matching solution 130 may be disposed to surround the master 110 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may be determined based on the area of the transfer region and the moving speed of the photocurable panel 120 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may be changed in proportion to the area of the transfer region and the moving speed of the photocurable panel 120 .
  • the application amount of the refractive index matching solution 130 may increase as the area of the transfer area or the moving speed of the photocurable panel 120 increases.
  • the master may be such that the reproduced light generated by the master proceeds in a single oblique direction.
  • the master allows the reproduction light generated by the master to travel in a single oblique direction, thereby improving the accuracy of the transferred holographic grid pattern.
  • the number of times of moving the light source and the master at the same time or moving only the photocurable panel is 1 in the value obtained by dividing the area of the large-area holographic optical element by the area of the master. It may be the subtracted value.
  • the number of times of moving the light source and the master at the same time or moving only the photocurable panel is implemented by subtracting 1 from the value obtained by dividing the area of the large-area holographic optical element by the area of the master. , it is possible to minimize the duplication time of the holographic optical element by moving the light source and the master at the same time or by minimizing the number of times of moving only the photocurable panel.
  • the photocurable panel when the large-area holographic optical device is a reflective holographic optical device, the photocurable panel is disposed between the light source and the master, and is reflected by the master to make the photocurable device
  • the holographic grating pattern is formed by the reflected light reaching the panel and the reference light reaching the photocurable panel earlier than the master.
  • the large-area holographic optical device is a transmission type holographic optical device
  • the light source and The master is disposed between the photocurable panels, and the holographic grating pattern is formed by transmitted light passing through the master and reaching the photocurable panel, and diffracted light diffracted by the master and reaching the photocurable panel. may be formed.
  • An exemplary embodiment of the present invention provides a large-area holographic optical device replicated through the method of replicating the large-area holographic optical device.
  • the large-area holographic optical device according to an embodiment of the present invention has the effect of improving the ease of manufacturing and management of a master used for replication.
  • the shortest distance of a seam, which is an interval between them, may be 0 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less.
  • 8 is any one of the holographic grating patterns; and another holographic grating pattern adjacent to the any one of the holographic grating patterns; This is an enlarged picture of the seam, the gap between the two. Referring to FIG.
  • a seam is defined as any one holographic grid pattern and another holographic grid pattern formed around the one holographic pattern, that is, any one holographic grid pattern and the It may mean an interval between another holographic grid pattern adjacent to any one holographic pattern.
  • the shortest distance of the seam which is the interval between Hereinafter, it may be 0 ⁇ m or more and 730 ⁇ m or less, 0 ⁇ m or more and 720 ⁇ m or less, or 0 ⁇ m or more and 710 ⁇ m or less.
  • the seam may be measured using an optical microscope (Olympus, BX51, X5 magnification) after replicating a large-area holographic optical element.
  • An area of a seam, which is an interval between the two, may be 0% or more and 15% or less of the total area of the large-area holographic optical device.
  • the area of the seam, which is the interval between them is 0% or more and 14% or less, 0% or more and 13% or less, 0% or more and 12% or less, 0% or more and 11% or less, 0% of the total area of the large-area holographic optical element.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a large-area holographic optical device manufactured to confirm a seam area ratio.
  • four 5cm X 5cm size holographic grid patterns were replicated using a refractive index matching solution according to the method of replicating a large-area holographic optical device of the present invention, and under an optical microscope (Olympus Co., Ltd., BX51, X5 magnification) was used to measure the shortest distance of the shim and the ratio of the shim area, and summarized in Table 1 below.
  • holographic grid patterns of 5 cm X 5 cm size and a master to be transferred are attached without using the refractive index matching solution, the holographic grid pattern is duplicated, and then the master is removed.
  • the holographic optical element was duplicated, and the shortest distance to the seam and the seam area ratio were measured using an optical microscope (Olympus, BX51, X5 magnification) and summarized in Table 1 below.
  • the embodiment confirmed that the precision and uniformity of the large-area holographic optical device were improved by reducing the shortest distance of the shim and reducing the area ratio of the shim.
  • a large-area holographic optical element is manufactured by attaching a master to be transferred without using the refractive index matching solution and removing the master after duplicating the holographic grid pattern, so that the spacing between the seams is excessive. It was confirmed that the precision and uniformity of the large-area holographic optical device were deteriorated due to the increase in the area ratio of the seam.
  • nanoimprinting is easier to manufacture and manage than the conventional holographic optical device and has excellent durability. It is possible to duplicate a large-area holographic optical element while using the diffractive optical element as a master, and it is possible to improve the precision and uniformity of the large-area holographic optical element.
  • RB reference light (or reference light)
  • OB object light (or regenerated light)

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Abstract

[요약] 본 발명은 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이를 통하여 복제된 홀로그래픽 광학 소자에 관한 것으로, 특정한 회절 격자 패턴이 형성된 마스터에 레이저 광을 조사하여 발생하는 반사, 회절, 또는 투과되는 광의 간섭에 의하여 마스터에 구현되는 홀로그래픽 격자 패턴을 가지면서 마스터보다 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법에 대한 것이다. [대표도] 도 1

Description

대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이에 따라 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자
본 발명은 2020년 08월 25일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제10-2020-0107292호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다. 본 발명은 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이를 통하여 복제된 홀로그래픽 광학 소자에 관한 것으로, 특정한 회절 격자 패턴이 형성된 마스터에 레이저 광을 조사하여 발생하는 반사, 회절, 또는 투과되는 광의 간섭에 의하여 마스터에 구현되는 홀로그래픽 격자 패턴을 가지면서 마스터보다 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 방법에 대한 것이다.
홀로그래픽 광학 소자는 기준광(참조광)과 물체광에 의하여 특정 격자 패턴이 형성된 것으로, 홀로그램을 기록하고 재생하기 위하여 필요한 소자이다.
이와 같은 홀로그래픽 광학 소자에 기준광이 조사되면 홀로그램이 재생될 수 있다. 종래에는 이러한 홀로그래픽 광학 소자의 특징을 활용하는 것으로써 홀로그래픽 광학 소자를 마스터로 하여 동일한 홀로그래픽 격자 패턴을 갖는 또 다른 홀로그래픽 광학 소자를 제작하는 복제 기술이 존재한다.
이러한 홀로그래픽 광학 소자의 복제 공정은 공정 방법 자체가 비교적 간단하여 적은 비용으로도 대량 생산이 가능하다는 특징이 있고, 복제의 대상이 되는 마스터의 품질이 균일하고, 장시간 유지되어야 복제가 반복되더라도 일정한 품질의 홀로그래픽 광학 소자가 생산될 수 있다.
증강현실(AR) 디스플레이 장치가 발전함에 따라 이러한 기기를 구현하기 위하여 나노 패턴의 격자가 새겨진 회절 도광판을 사용할 수 있다. 회절 도광판으로는 회절 광학 소자 및 홀로그래픽 광학 소자 등이 있다. 자동차용 HUD 등의 증강 현실 장치가 발전하고 그 쓰임새가 다양해지면서 대형 사이즈의 회절 도광판이 필요하지만, 나노임프린팅 방식으로 제작된 마스터를 이용하는 경우에는 마스터를 대형으로 제작하기가 어렵기 때문에 적용할 수 없다는 문제점이 있다. 나노임프린팅 방식으로 제작된 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG) 타입의 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)를 사용하여 AR 디스플레이 장치를 구현하는 경우, 격자의 굴절률 차이가 0.5 이상으로 크기 때문에, 외광 회절로 인하여 사용자의 시야가 방해될 수 있다.
이에 따라, 나노임프린팅 방식으로 제작된 마스터를 이용하면서도 외광 회절로 인한 시야 방해가 적은 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있는 기술이 필요하다.
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 발명에 따른 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, 상술한 문제를 해결하기 위하여, 기존의 홀로그래픽 광학 소자보다 제작 및 관리가 용이하고 내구성이 뛰어난 나노임프린팅 방식의 회절 광학 소자를 마스터로 활용하면서도 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있는 홀로그래픽 광학 소자의 복제 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 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에 있어서, 상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터; 및 상기 마스터보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널을 배치하는 단계; 광원에 의해 조사되는 참조광을 상기 마스터에 입사시켜 상기 광경화성 패널에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 격자 형성 단계; 및 상기 참조광이 입사되는 동안, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키면서, 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 이동 단계를 포함하는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널 사이에는 굴절률 정합액이 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 굴절률 정합액은, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며, 상기 굴절률 정합액은, 상기 전사 영역이 변할 때마다 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 굴절률 정합액의 도포량은, 상기 전사 영역의 넓이 및 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터는, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여, 상기 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG) 패턴이 형성된 패널일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터는, 표면에 상기 표면 요철 격자 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 마스터 스탬프를 활용하여, 상기 마스터의 소재 패널에 상기 표면 요철 격자 패턴을 임프린팅하는 단계; 및 상기 표면 요철 격자 패턴이 임프린팅된 소재 패널을 경화하는 단계를 통하여 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터는, 상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행되게 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 배치 단계 이전에, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이 및 세로 길이 각각을 고려하여 상기 마스터의 크기를 결정하는 마스터 크기 결정 단계; 및 결정된 상기 마스터의 크기에 따라 상기 마스터를 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 배치 단계 이전에, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이가 상기 마스터의 가로 길이의 배수이고, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 세로 길이가 상기 마스터의 세로 길이의 배수가 되도록 상기 마스터의 크기를 결정하는 마스터 크기 결정 단계; 및 결정된 상기 마스터의 크기에 따라 상기 마스터를 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이동 단계에서, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 반사형 홀로그래픽 광학 소자이고, 상기 배치 단계는, 상기 참조광을 입사하는 광원과 상기 마스터 사이에 상기 광경화성 패널을 배치하는 단계이고, 상기 격자 형성 단계는, 상기 마스터에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 반사광과, 상기 마스터보다 상기 광경화성 패널에 먼저 도달하는 상기 참조광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 투과형 홀로그래픽 광학 소자이고, 상기 배치 단계는, 상기 참조광을 입사하는 광원과 상기 광경화성 패널 사이에 상기 마스터를 배치하는 단계이고, 상기 격자 형성 단계는, 상기 마스터를 통과하여 상기 광경화성 패널에 도달하는 투과광과, 상기 마스터에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 회절광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광경화성 패널에 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치에 있어서, 상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터에 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 광원부; 상기 마스터, 및 상기 마스터보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널을 배치하는 배치부; 상기 참조광이 상기 마스터에 입사되는 동안 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키도록, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동제어부;를 포함하는, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 굴절률 정합액이 도포되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어, 상기 전사 영역이 변할 때마다 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며, 상기 굴절률 정합액의 도포량은, 상기 전사 영역의 넓이, 상기 광원과 상기 마스터의 이동 속도 또는 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터는, 상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행되게 하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 반사형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 마스터 사이에 상기 광경화성 패널이 배치되고, 상기 마스터에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 반사광과, 상기 마스터보다 상기 광경화성 패널에 먼저 도달하는 상기 참조광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되며, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 투과형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 광경화성 패널 사이에 상기 마스터가 배치되고, 상기 마스터를 통과하여 상기 광경화성 패널에 도달하는 투과광과, 상기 마스터에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 회절광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 통하여 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 최단 거리가 0 ㎛ 이상 800 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 면적은 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자 전체 면적의 0 % 이상 15 % 이하인 것일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법은 마스터로 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여 제작된 회절 광학 소자를 사용면서도 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있게 되어, 대면적으로 제작이 가능하면서도 복제 방법의 정밀도, 및 균일도가 향상되는 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치는 회절 광학 소자를 대면적으로 제작이 가능하면서도 복제 방법의 정밀도, 및 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 복제에 사용되는 마스터의 제작 및 관리 용이성이 향상되는 효과가 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 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)을 확대촬영한 사진이다.
도 9는 심 면적 비율을 확인하기 위하여 제조한 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
실제 현실의 물체 및 배경과 가상 현실의 객체를 동시에 보기 위한 AR(Augmented Reality, 증강 현실) 디스플레이 기기 중 하나인 증강 현실 안경, HMD(Head Mounted Display), HUD(Head Up Display) 등을 구현하기 위해서는 나노 패턴의 회절 격자가 새겨진 도광판이 활용될 수 있다. 이러한 도광판을 회절 도광판, 광학 소자, 회절 광학 소자, 격자 패턴 소자, 홀로그램 광학 소자, 홀로그래픽 광학 소자 등 다양한 명칭으로 칭하기도 한다.
이러한 회절 도광판에 다양한 광이 조사됨에 따라 사용자가 원하는 다양한 영상이 입체적으로 출력될 수 있고, 사용자는 회절 도광판을 투과한 광과 회절 도광판에서 회절된 광을 동시에 볼 수 있다.
이러한 회절 도광판의 예시로, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여, 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG) 패턴을 형성시킨 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)가 있다. 또한, 회절 도광판의 예시로, 가간섭성(coherent) 특성 광원인 레이저의 간섭 노광을 이용하여 광경화성 고분자 수지인 포토폴리머에 볼륨 홀로그래픽 격자(Volume Holographic Grating, VHG)를 기록하는 방식으로 제작하는 홀로그래픽 광학 소자(HOE, Holographic Optical Element)도 있다.
홀로그래픽 광학 소자의 복제 기술은 복제 대상인 마스터로써 홀로그래픽 광학 소자 또는 회절 광학 소자를 사용할 수 있다. 마스터에 참조광(reference beam, 또는 기준광)을 조사하면 물체광(object beam)이 발생하는 원리를 이용하여, 참조광과 물체광의 간섭 패턴인 홀로그래픽 격자 패턴을 포토폴리머에 기록함으로써, 홀로그래픽 광학 소자를 복제한다.
AR 디스플레이 장치의 대량 생산을 위하여 홀로그래픽 광학 소자의 대량 생산이 필요해지고, 이를 위한 홀로그래픽 광학 소자의 복제 기술이 존재한다. 이러한 홀로그래픽 광학 소자의 복제 공정은 제작 공정이 비교적 간단하여 대량 생산이 가능하다. 정밀하고 균일한 복제 공정을 위하여는 마스터의 품질이 동일하고 장시간 유지되어야 하고, 이러한 측면에서는 볼륨 홀로그래픽 격자(VHG) 방식의 홀로그래픽 광학 소자보다는 나노임프린팅 공정(NIL) 방식으로 제작된 회절 광학 소자를 마스터로 사용하는 것이 바람직하다.
자동차용 HUD 등의 증강 현실 장치가 발전하고 그 쓰임새가 다양해지면서 대형 사이즈의 회절 도광판이 필요하지만, 나노임프린팅(NIL) 방식으로 제작된 마스터를 이용하는 경우에는 상기 마스터를 대형으로 제작하기가 어렵기 때문에 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제에는 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 나노임프린팅 방식으로 제작된 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG) 타입의 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)를 사용하여 AR 디스플레이 장치를 구현하는 경우, 격자의 굴절률 차이가 0.5 이상으로 크기 때문에, 외광 회절로 인하여 사용자의 시야가 방해될 수도 있다.
본 발명에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법은, 기존의 홀로그래픽 광학 소자보다 제작 및 관리가 용이하고 내구성이 뛰어난 나노임프린팅 방식의 회절 광학 소자를 마스터로 활용하면서도, 마스터의 타일링 복제를 수행하여 마스터에 의하여 구현되는 홀로그래픽 격자 패턴을 갖는 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있게 한다. 이에 따라, 회절 도광판의 복제 공정을 간소화하여 공정 시간 및 비용을 단축할 수 있다. 나노임프린팅 방식으로 제작된 마스터를 이용하면서도 외광 회절로 인한 시야 방해가 적은 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자는 각 선택성(Angular selectivity)가 상대적으로 높아서 외광 회절로 인한 시야 방해 정도가 감소될 수 있다. 또한, 복제 공정의 마스터로 나노임프린트 공정으로 제작된 회절 광학 소자를 사용함으로써, 보다 정밀하고 균일한 품질의 복제를 장시간 지속될 수 있도록 한다. 경사 식각으로 쿼츠 등에 양각으로 구현된 표면 요철 격자 패턴을 형성하고 이를 폴리머 등에 임프린팅하여 음각으로 대응하는 표면 요철 격자 패턴을 형성하여 마스터 스탬프를 제작한다. 이후 상기 마스터 스탬프를 폴리머에 임프린팅하여 상기 쿼츠 등의 표면에 양각으로 구현된 표면 요철 격자 패턴과 동일한 표면 요철 격자 패턴를 형성시킨 마스터를 제작한다. 상기 제작된 마스터, 즉 회절 광학 소자는 회절광을 한 방향으로 집중시킬 수 있어 홀로그래픽 광학 소자의 복제 공정의 마스터로 활용할 수 있다. 나노임프린트 공정으로 마스터를 제작함에 따라 마스터의 피치 조절이 용이하고, 다른 기재 없이 단일 기재로 형성된 스탬프가 마스터가 되어 마스터의 내구성이 뛰어나고 보다 장시간 동일한 복제 품질을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
이에 각 도면을 참고하여 본 발명에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법과 그 방법에 사용되는 각 구성에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 내지 도 3를 참고하여 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법은, 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)로 구성된 마스터 및 상기 마스터보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널을 배치하는 단계(S30); 광원에 의해 조사되는 참조광을 상기 마스터에 입사시켜 상기 광경화성 패널에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 격자 형성 단계(S40, S50, S60); 및 상기 참조광이 입사되는 동안, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키면서, 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 이동 단계(S70)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법은, 배치 단계(S30) 이전에 마스터의 크기를 결정하는 단계(S10) 및 마스터를 제작하는 단계(S20)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법은, 이동 단계(S70) 완료 후에 광경화성 패널에 UV-Vis(Ultraviolet-Visible) 블리칭(Bleaching)을 수행하는 단계 즉, 상기 광경화성 패널에 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계(S80)를 더 포함할 수도 있다. 이하 본 발명에 포함되는 각 단계를 설명하기 전에 도 2 및 도 3을 참조하여, 광경화성 패널(120)과 마스터(110)에 대하여 설명한다.
광경화성 패널(120)은, 광경화성 수지(빛 에너지를 받아 가교 및 경화하는 합성 유기 재료)로 구성된 패널 형태의 소재일 수 있다. 예를 들어, 광경화성 패널(120)은, 포토폴리머(Photopolymer)일 수 있다. 이러한 광경화성 패널(120)에 두 개 이상의 빛의 간섭으로 형성된 홀로그래픽 격자 패턴 등이 기록될 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자는, 이러한 광경화성 패널(120)에 두 개 이상의 빛의 간섭 무늬를 기록함으로써, 제작될 수 있다.
마스터(110)는, 복제의 대상이 되는 홀로그래픽 격자 패턴을 구현할 수 있는 회절 격자 패턴을 가진 회절 도광판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 마스터(110)는, 회절 광학 소자로 구성될 수 있다. 마스터(110)는, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여, 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG)가 형성된 패널일 수 있다. 마스터(110)는, 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여 제작된 패널이므로, 다수의 간섭 노광에 의하여 제작되는 홀로그래픽 광학 소자에 비하여, 정밀성, 균일성, 및 내구성이 큰 장점이 있다. 즉, 본 발명에 따른 복제 방법은, 마스터(110)로 나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여 제작된 회절 광학 소자로 구성되므로, 종래의 홀로그래픽 광학 소자를 마스터(110)로 사용하는 복제 방법에 비하여 정밀성, 균일성, 및 내구성이 큰 장점이 있다. 또한, 나노 임프린팅 공정을 통하여 회절 광학 소자를 제작하는 경우, 회절 광학 소자의 피치를 용이하고 정밀하게 조절할 수 있다는 장점도 있어, 복제되기 원하는 홀로그래픽 격자 패턴을 구현할 수 있는 회절 격자 패턴을 갖는 마스터(110)를 보다 정밀하게 제작할 수 있다.
마스터(110)는, 표면에 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자 패턴을 갖는 마스터(110) 스탬프를 활용하여 마스터(110)의 소재 패널에 상기 회절 격자 패턴을 임프린팅하는 단계; 및 상기 회절 격자 패턴이 전사된 소재 패널을 경화하는 단계를 통하여 제조된 것일 수 있다. 마스터(110) 스탬프는 마스터(110)를 제작하기 위하여 마스터(110)에 형성되어야 하는 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자 패턴을 갖는 스탬프일 수 있다. 마스터(110)의 소재 패널은, 단일 소재로 구성된 패널일 수 있다. 다른 한편으로, 마스터(110) 스탬프를 제조하기 위하여 임프린팅하기 위한 소재 패널은 쿼츠를 단일 소재로 구성된 패널일 수 있다. 상기 회절 격자 패턴이 임프린팅된 소재 패널이 경화되면 복제에 사용될 마스터(110)의 제작이 완료된다. 이에 따라 제작된 마스터(110)는, 회절 격자 패턴이 구현된 단일 소재의 형태일 수 있다.
마스터(110)에는 회절 격자 패턴이 구현될 수 있다. 구체적으로, 마스터(110)에 구현된 회절 격자 패턴은, 마스터(110)에 의하여 발생하는 회절광 또는 반사광이 단일의 경사 방향으로 진행되도록 할 수 있다. 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 경우, 참조광(RB)과 물체광(OB)의 간섭이 발생하여 형성되는 패턴이 광경화성 패널(120)에 기록되는데, 마스터(110)가 도 2 및 도 3의 실시예와 달리 회절 격자 패턴으로 구현되지 않는 경우, 마스터(110)에 입사한 참조광(RB)이 양쪽 방향으로 회절되어 포토폴리머에 세 방향의 광(마스터(110)를 투과하는 하나의 참조광(RB)과 양쪽으로 회절된 두방향의 광)에 의하여 간섭 패턴이 기록되므로 부정확한 복제가 진행될 수 있다. 마스터(110)에 회절 격자 패턴이 구현됨에 따라 마스터(110)에 입사한 참조광(RB)이 단일 방향으로만 회절되어 포토폴리머에 두 방향의 광(마스터(110)를 투과하는 참조광(RB)과 한쪽 방향으로 회절된 회절광)에 의한 간섭 패턴이 기록되고, 정확한 복제가 진행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 회절 격자 패턴은 마스터(110)에 의하여 발생되는 물체광(OB)의 진행 방향이 단일 방향의 경사를 갖도록 하는 마스터(110)의 표면 요철 격자의 형태일 수 있다.
마스터(110)는, 표면 요철 격자 패턴이 경사 식각으로 구현된 단일 소재의 마스터 몰드를 이용하여 폴리머에 임프린팅하여 상기 표면 요철 격자 패턴이 구현된 마스터 스탬프(마스터 복제 몰드)를 제작하고, 상기 마스터 스탬프로 폴리머에 임트린팅하여 마스터를 제조할 수 있다. 또한, 상기 마스터 몰드는 쿼츠일 수 있다.
다른 한편으로 마스터(110)는, 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자 패턴이 경사 식각으로 구현된 단일 소재의 마스터 스탬프로 제조될 수 있다. 즉, 마스터(110) 스탬프는 나노임프린트 공정에 따른 최종적인 임프린트 샘플이 아니고, 식각으로 표면 요철 격자가 구현된 스탬프일 수 있다. 최종 임프린트 샘플은 스탬프에 소프트 몰드 공정이 추가되어야 제작될 수 있으므로, 스탬프에 비하여 패턴이 임프린트되는 공정이 더 필요하다. 이 과정에서 마스터(110)로서의 품질이 저하될 가능성이 있고, 마스터(110) 제작에 소요되는 비용과 시간이 증가할 수 있다. 또한, 스탬프는 단일 기재로 구성되어 있는 반면에(예를 들어, 스탬프의 소재는 쿼츠(석영)일 수 있다.) 임프린트 샘플은 유리나 플라스틱 기재 위에 임프린트용 레지스트가 코팅된 상태이기 때문에 세척, 관리 및 취급 용이성이 떨어진다는 문제점도 있다. 이에 따라, 마스터(110)로서는 임프린트 샘플보다 쿼츠 스탬프가 더욱 바람직할 수 있다.
예를 들어, 마스터(110)의 구체적인 스펙은 아래와 같을 수 있다. 마스터(110)는 라인 패턴이 경사 식각으로 구현되고 쿼츠 단일로 구성된 것일 수 있다. 이 때 쿼츠 소재의 굴절률은 1.46일 수 있다. 나노임프린트 공정으로 마스터(110)를 제작하는 경우, 마스터(110)의 피치 조절이 용이하다는 장점도 있다. 예를 들어, 참조광(RB)이 532nm 단일 파장의 레이저광인 경우 마스터(110)의 피치는 405nm로 조절될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에 적용되는 기록 조건은 다음과 같을 수 있다. 참조광(RB)은 단일 파장의 레이저 광일 수 있다. 예를 들어, 참조광(RB)은 532nm 단일 파장(Green)의 레이저광일 수 있다. 참조광(RB)은 기 설정된 강도(intensity)로 기 설정된 노광 시간 동안 마스터(110)에 입사되는 것일 수 있다. 예를 들어, 참조광(RB)의 기 설정된 강도는 1mW/cm2이고, 기 설정된 노광 시간은 5, 10, 15, 20초 중 어느 하나일 수 있다. 이 때, 광경화성 패널(120)(포토폴리머)의 두께는, 8, 15, 30 ㎛ 중 어느 하나일 수 있다. 이하 본 발명의 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1의 S10 단계는, 마스터(110)의 크기를 결정하는 단계이다. 마스터(110)의 크기는 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이 및 세로 길이 각각을 고려하여 상기 마스터의 크기를 결정할 수 있다. 구체적으로 마스터(110)의 크기는, 제작될 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이가 마스터(110)의 가로 길이의 배수가 되고, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 세로 길이가 마스터(110)의 세로 길이의 배수가 되도록 결정될 수 있다. 도 7를 참고하면, 광경화성 패널(120)의 가로 길이는, 마스터(110)의 가로 길이의 4배이고, 광경화성 패널(120)의 세로 길이는, 마스터(110)의 세로 길이의 3배이다. 마스터(110)의 가로 길이 및 세로 길이가 이와 같이 결정되면, 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제작하기 위하여 마스터(110)나 광경화성 패널(120)이 정수 회만 움직이면 되므로, 제작 시간 및 효율이 향상되는 효과가 발생한다. 이에 따라, 이동 단계(S70)에서, 상기 광원과 상기 마스터(110)를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널(120)만을 이동시키는 이동횟수 즉, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'의 이동 횟수는, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 마스터(110)의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값이 될 수 있고, 이 경우 최소 이동 횟수로 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제작할 수 있게 되어 제작 시간 및 효율이 향상된다.
도 1의 S20 단계는, 마스터(110)를 제작하는 단계이다. 마스터(110)를 제작하는 단계는, 마스터(110)에 각인될 회절 격자 패턴 즉, 표면 요철 격자 패턴을 갖는 마스터 스탬프를 활용하여, 마스터(110)의 소재 패널에 회절 격자 패턴을 임프린팅하는 단계; 및 회절 격자 패턴이 임프린팅된 소재 패널을 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 마스터(110)에는, 상기 회절 격자 패턴이 구현되어 마스터(110)에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행될 수 있다. 도 3의 마스터(110) 상단에는 회절 격자 패턴이 나타난다. 상기 마스터 스탬프는 쿼츠 등의 표면을 식각하여 상기 표면 요철 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자 패턴이 구현된 마스터 몰드를 폴리머에 임프린팅한 것일 수 있다. 다른 한편으로, 마스터 스탬프는 쿼츠 등의 표면을 식각하여 상기 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자 패턴이 구현된 것일 수 있다.
도 1의 S30 단계는, 광경화성 패널(120)과 마스터(110)를 배치하는 단계이다. 광경화성 패널(120)과 마스터(110)는, 서로 넓은 면으로 밀착되어 나란히 배치되고, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절률 정합액(130)(예를 들어, Index Matching Liquid나 Index Matching Oil)이 배치된다. 본 발명에서 광경화성 패널(120)와 마스터(110)는, 서로 분리되어 이동하므로, 밀착된 상태지만 부착된 상태는 아니고, 광경화성 패널(120)와 마스터(110)의 사이에는 굴절률 정합액(130)이 도포될 수 있도록 어느 정도의 이격 거리가 존재한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면 광경화성 패널(120)과 마스터(110)는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3의 실시예에 따르면, 마스터(110)의 상단으로 참조광(RB)이 입사되는 경우, 광경화성 패널(120)은 마스터(110)의 하단에 밀착되어 배치될 수 있다. 도 4의 실시예에 따르면, 마스터(110)의 상단으로 참조광(RB)이 입사되는 경우, 광경화성 패널(120)은 마스터(110)의 상단에 배치되고, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절률 정합액(130)이 밀착되어 배치될 수 있다. 도 5의 실시예에 따르면, 마스터(110)의 상단으로 참조광(RB)이 입사되는 경우, 광경화성 패널(120)은 마스터(110)의 하단에 배치되고, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절률 정합액(130)이 밀착되어 배치될 수 있다.
도 1에 나타난 S40의 단계에서는, 광원으로부터 마스터(110) 및 광경화성 패널(120)을 항하여 참조광(RB)이 입사된다. 광원은 레이저 광원일 수 있다. 본 발명에서 사용되는 광원은 가간섭성이 높은 광을 출력하는 것이 바람직하다. 이 경우 여러 광의 간섭 현상이 원활하게 발생할 수 있다. 도 2 및 도 3를 참조하면, 참조광(RB)이 마스터(110)에 입사되는 것을 확인할 수 있다.
도 1에 나타난 S50의 단계에서는, 광원으로부터 조사된 참조광(RB)이 마스터(110)에 도달함에 따라, 마스터(110)에 의한 재생광(물체광(OB))이 발생한다. 마스터(110)에 참조광(RB)이 도달하는 경우, 마스터(110)에 구현된 경사 식각으로 인하여 재생광(OB)이 발생할 수 있다. 재생광(OB)은 마스터(110)에 도달한 일부 참조광(RB)이 반사되거나 회절되어 진행하는 광일 수 있다. 마스터(110)는, 단일의 경사 방향으로 진행하는 재생광(OB)을 생성한다. 이에 따라, 광경화성 패널(120)에 두 방향의 광(마스터(110)를 투과하는 참조광(RB)과 한쪽 방향으로 회절된 회절광)에 의한 간섭 패턴이 기록되고, 정확한 복제가 진행될 수 있다. 도 2 및 도 3를 참조하면 마스터(110)에 의하여 재생광(OB)이 생성된 것을 확인할 수 있다. 이 실시예에서, 재생광(OB)은 마스터(110)에 구현된 경사 식각으로 인하여 단일의 경사 방향으로 진행한다. 마스터(110)를 투과하여 진행하는 투과광(RB2)은, 참조광(RB)과 동일한 방향으로 광경화성 패널(120)에 도달한다.
도 1에 나타난 S60의 단계에서는, 광원으로부터 조사된 참조광(RB)과 마스터(110)에 의하여 발생한 재생광(물체광(OB))의 간섭 무늬가 광경화성 패널(120)에 기록됨에 따라, 광경화성 패널(120)에 격자 패턴이 형성된다. 이때 형성된 격자 패턴은 마스터(110)에 형성된 격자 패턴이 복제된 것이다.
도 1에 나타난 S70의 단계에서는, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키면서, 광경화성 패널(120) 상에서 마스터(110)보다 넓은 영역에 격자 패턴을 형성시킨다. 즉 참조광이 입사되는 동안 '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'이 이동하면서, 광경화성 패널(120) 상에서 마스터(110)보다 넓은 영역에 격자 패턴을 형성시킨다. 이를 위하여 본 발명에 따른 복제 방법은, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'을 이동시키는 장치를 이용할 수 있다. '광원과 마스터(110)'과 이동하는 경우 '광경화성 패널(120)'은 고정되고, '광경화성 패널(120)'이 이동하는 경우 '광원과 마스터(110)'가 고정된다. '광원과 마스터(110)'나 '광경화성 패널(120)' 중 어느 것이 이동하더라도 동일한 효과가 발생한다. '광원과 마스터(110)'가 이동하는 경우, '광원과 마스터(110)'를 이동시키는 장치와, 광경화성 패널(120)을 고정시키는 장치가 구비되어 본 발명에 사용될 수 있다. 광경화성 패널(120)이 이동하는 경우, '광원과 마스터(110)'를 고정시키는 장치와, 광경화성 패널(120)을 이동시키는 장치가 구비되어 본 발명에 사용될 수 있다. 이러한 장치들은, 반사형 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 경우와, 투과형 홀로그래픽 광학 소자를 복제하는 경우에 따라 그 형태와 기능이 달라질 수 있다.
마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에는 굴절률 정합액(130)(index matching oil)이 도포된다. 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절률 정합액(130)이 도포되어야 마스터(110)와 광경화성 패널(120)이 밀착된 상태에서, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'의 이동이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 굴절률 정합액(130)은, 광경화성 패널(120) 전체에 일시에 도포될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 굴절률 정합액(130)은, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'이 이동할 때마다 마스터(110)와 광경화성 패널(120)의 사이의 영역인 전사 영역에 도포될 수 있다. 구체적으로 상기 굴절률 정합액은, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 도포될 수 있다.즉, 이 실시예에서, 굴절률 정합액(130)은, 광경화성 패널(120)에 일시에 도포되는 것이 아니고, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'이 이동할 때마다 새롭게 발생하는 전사 영역에 도포될 수 있다. 이를 위하여 본 발명에 따라 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제작하는 장치에는, 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치를 더 포함할 수 있다. 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치는, 전사 영역을 기준으로 전사 영역의 이동 방향에 배치되고, 굴절률 정합액(130)은, 전사 영역이 변할 때마다 도포된다. 구체적으로, 도 6을 참조하면 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치는 마스터(110)의 측면에 배치되어 마스터(110)나 광경화성 패널(120)이 이동할 때마다 굴절률 정합액(130)을 도포할 수 있다. 도 6의 실시예와 달리, 굴절률 정합액(130) 도포 장치는, 마스터(110)를 둘러싸는 형태로 배치될 수도 있다. 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이 및 광경화성 패널(120)의 이동 속도에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이 및 광경화성 패널(120)의 이동 속도에 비례하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이나 광경화성 패널(120)의 이동 속도가 증가할수록 증가할 수 있다.
참조광이 입사되는 동안 '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'은, 목표로 하는 면적 전체에 격자 패턴을 형성되도록 이동할 수 있다. 본 발명에 사용되는 광경화성 패널(120)의 넓이과 제작하고자 하는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 넓이가 동일할 수도 있지만, 다른 경우 '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)' 이동 경로는 제작하고자 하는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 넓이를 기준으로 결정될 것이다. 도 7의 실시예에는, 광경화성 패널(120)인 포토폴리머가 지그재그로 이동하고, 이에 따라 광경화성 패널(120) 상의 마스터(110)의 위치가 지그재그로 변하는 것이 나타난다. 이러한 이동 경로는, 마스터(110)의 모양 및 크기와 제작하려는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 모양 및 크기에 따라 결정된다. 마스터(110) 크기 결정 단계(S10)에서 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이가 마스터(110)의 가로 길이의 배수이고, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 세로 길이가 마스터(110)의 세로 길이의 배수가 되도록 마스터(110)의 크기가 결정되어, 이동 단계(S70)에서 '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'은 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 마스터(110)의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값만큼의 횟수로 이동할 수 있다. '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'은, 연속적으로 이동하는 것이 아니고, 격자 패턴이 형성되지 않은 영역에 마스터(110)가 위치한 후 정지된 상태로 전사가 수행된다. 전사 수행이 완료된 후 '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'은 격자 패턴이 형성되지 않은 영역 내의 다음 위치로 이동한다. 본 발명에서는 이러한 방식의 복제 고정을 타일링 방식의 복제 공정이라고 명한다. 구체적인 이동 경로는, 가로 방향으로 지그재그, 세로 방향으로 지그재그, 나선형 등 다양하게 설정될 수 있다.
도 1에 나타난 S80의 단계에서는, 홀로그래픽 격자 패턴의 형성이 완료된 광경화성 패널(120)에 UV-Vis(Ultraviolet-Visible) 블리칭(Bleaching)이 수행된다. 구체적으로 상기 광경화성 패널에 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계가 수행된다. 이에 따라, 광경화성 패널(120)에 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 구현될 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 실시예에서, 복제되는 홀로그래픽 광학 소자는 반사형 홀로그래픽 광학 소자이다. 이 경우 마스터(110)는, 반사형 회절 광학 소자일 수 있다.
반사형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에서, 배치 단계는, 참조광(RB)을 입사하는 광원과 마스터(110) 사이에 광경화성 패널(120)을 배치하는 단계일 수 있다. 이 경우, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절을 최소화하기 위한 굴절률 정합제(130)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서 반사광은 물체광(OB)이다.
반사형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에서, 격자 형성 단계는, 마스터(110)에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널(120)에 도달하는 반사광(물체광(OB))과, 상기 마스터(110)보다 상기 광경화성 패널(120)에 먼저 도달하는 상기 참조광(RB)에 의하여 상기 격자 패턴이 형성되는 단계이다. 광원으로부터 조사되는 참조광(RB)은, 광경화성 패널(120)에 도달한다. 마스터(110)에 의하여 생성된 반사광(물체광(OB))은 경사 방향으로 광경화성 패널(120)에 도달한다. 광경화성 패널(120)에 도달한 참조광(RB)과 반사광(물체광(OB))은 간섭을 일으켜 그 간섭 무늬가 광경화성 패널(120)에 기록된다. 마스터(110)를 투과하는 투과광(RB2)은, 본 실시예에서 다른 효과를 발생시키지 않는다.
마스터(110)는, 반사광(물체광(OB))과 참조광(RB)의 BR(Beam Ratio)이 1:1이 되게 하는 회절율을 갖을 수 있다. 이 경우, 마스터(110)의 회절율을 최대값을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 실시예에서, 복제되는 홀로그래픽 광학 소자는 투과형 홀로그래픽 광학 소자이다. 이 경우 마스터(110)는, 투과형 회절 광학 소자일 수 있다.
투과형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에서, 배치 단계는, 참조광(RB)을 입사하는 광원과 상기 광경화성 패널(120) 사이에 상기 마스터(110)를 배치하는 단계이다. 이 경우, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절을 최소화하기 위한 굴절률 정합제(130)가 배치될 수 있다. 본 실시예에서 물체광(OB)은 마스터(110)를 통과하면서 회절되어 경사 방향으로 진행하는 회절광이다.
투과형 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에서, 격자 형성 단계는, 상기 마스터(110)를 통과하여 상기 광경화성 패널(120)에 도달하는 투과광(RB2)과, 상기 마스터(110)에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널(120)에 도달하는 회절광에 의하여 상기 격자 패턴이 형성되는 단계이다. 광원으로부터 조사되는 참조광(RB)은, 광경화성 패널(120)보다 마스터(110)에 먼저 도달한다. 이후 참조광(RB)과 동일한 방향으로 마스터(110)를 투과하는 투과광(RB2)과 마스터(110)에 의하여 회절되어 경사 방향으로 진행하는 회절광(물체광(OB))이 발생한다. 투과광(RB2)과 회절광(물체광(OB))은 광경화성 패널(120)에 도달한다. 광경화성 패널(120)에 도달한 투과광(RB2)과 회절광(물체광(OB))은 간섭을 일으켜 그 간섭 무늬가 광경화성 패널(120)에 기록된다.
마스터(110)는, 반사광(물체광(OB))과 참조광(RB)의 BR(Beam Ratio)이 1:1이 되게 하는 회절율을 갖을 수 있다. 이 경우, 마스터(110)의 회절율은 실험에 의하여 결정될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 복제되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 실시예에서, 본 발명의 복제 방법을 수행하는 장치는, 레이저 광원, 각종 렌즈, 및 쉐도우 마스크 등을 구비할 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 장치를 통합하여 광원 장치라고 칭한다. 광원 장치들은, 레이저 광원에서 조사되는 참조광이 마스터(110) 및 광경화성 패널(120)에 입사되게 한다. 도 6의 실시예에서는, 광경화성 패널(120)이 우측으로 이동하고, 마스터(110)와 광원 장치가 고정된 상태이다. 이와 달리, 마스터(110)와 광원이 이동하는 경우, 마스터(110)와 광원은 왼쪽으로 이동하고, 광경화성 패널(120)은 고정된 상태일 수도 있다. 본 발명에 따른 공정이 진행됨에 따라, 광경화성 패널(120) 상에는 격자 패턴이 이미 형성된 영역(120a)이 존재한다. 광경화성 패널(120)은 우측으로 이동하여, 격자 패턴이 형성된 영역(120a)의 옆에 격자 패턴이 형성되지 않은 영역 위에 마스터(110)가 배치될 수 있도록 한다. 광경화성 패널(120)이 이동하는 경우, 굴절률 정합액 도포 장치를 통하여 굴절률 정합액(130)이 도포되고, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이의 영역에 굴절률 정합액(130)이 배치된다. 굴절률 정합액(130)에 도포됨에 따라 광경화성 패널(120)이 이동하면서 굴절률의 변동없이 마스터(110)와 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 마스터(110)의 배치가 완료되면, 해당 영역에 격자 패턴이 형성될 때까지 참조광이 입사된다. 이 경우, 참조광은 기 설정된 시간 동안 입사되는 것일 수 있다. 격자 패턴의 형성이 완료되면, 광경화성 패널(120)은 다시 격자 패턴이 형성되지 않은 영역 위에 마스터(110)가 배치될 수 있도록 이동한다.
도 7의 실시예에서, 포토폴리머로 구성된 광경화성 패널(120)이 지그재그로 이동하고, 이에 따라 광경화성 패널(120) 상의 마스터(110)의 위치가 지그재그 경로로 변경된다. 본 실시예에서, 제작하려는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이는 마스터(110)의 가로 길이의 4배이고, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 세로 길이는 마스터(110)의 세로 길이의 3배이다. 이에 따라, 광경화성 패널(120)은 하나의 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 복제하기 위하여 총 11회 이동한다. 광경화성 패널(120)의 모든 영역에 마스터(110)의 격자 패턴이 형성되도록 이동한다. 광경화성 패널(120)의 모든 영역에 마스터(110)의 격자 패턴이 형성되면, UV-Vis(Ultraviolet-Visible) Bleaching이 수행되고, 홀로그래픽 광학 소자의 복제가 완료된다.
본 발명의 일 실시상태는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치에 있어서, 상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터(110)에 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 광원부(100); 상기 마스터(110), 및 상기 마스터(110)보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널(120)을 배치하는 배치부(140); 상기 참조광이 상기 마스터에 입사되는 동안 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키도록, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동제어부(미도시);를 포함하는, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치는 회절 광학 소자를 대면적으로 제작이 가능하면서도 복제 방법의 정밀도, 및 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서 전체에서 상기 홀로그래픽 광학소자의 복제 방법과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터(110)에 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 광원부(100)를 포함한다. 구체적으로, 상기 광원부(100)는 상기 마스터(110)에 조사되도록 상기 참조광을 촐광시키는 광원, 상기 출광된 광원이 투과되면서 평행광이 발산될 수 있도록 광을 발산시키는 렌즈 및 상기 렌즈를 투과한 광이 통과하면서 조사되는 영역을 조절하는 슬릿을 포함하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 광원부(100)에 의하여 출광된 광이 상기 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터(110)에 조사되어 상기 마스터(110)를 투과하는 투과광이 참조광으로 작용하고 상기 마스터에 의하여 회절되는 재생광이 물체광으로 작용함으로써, 상기 물체광과 참조광의 간섭에 의하여 형성된 홀로그래픽 격자 패턴에 복제된다. 상술한 것과 같이 상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터(110)에 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 광원부를 포함함으로써, 복제될 홀로그래픽 격자 패턴을 조절하며, 패턴의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터(110), 및 상기 마스터(110)보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널(120)을 배치하는 배치부를 포함한다. 구체적으로 상기 마스터의 회절 격자 패턴을 복제하기 위하여 상기 광경화성 패널(120) 또는 상기 마스터(110)는 특정 위치에 배치되어야 하므로 상기 배치부(140)에 구비될 수 있다. 상기 광경화성 패널(120)이 상기 배치부(140)에 배치되어 고정되는 경우 상기 마스터(110)가 이동하면서 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 전사시킬 수 있으며, 상기 광경화성 패널(120)이 상기 배치부(140)에 배치되고 상기 마스터(110)가 고정되는 경우 상기 광경화성 패널(120)이 이동하면서 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 전사시킬 수 있다. 나아가, 상기 광경화성 패널(120)이 상기 마스터(110)에 비하여 넓은 면적은 갖도록 구성되어 상기 마스터(110)의 회절 격자 패턴을 상기 광경화성 패널의 넓은 면적으로 복제할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 배치부(140)를 포함함으로써, 상기 광경화성 패널(120) 또는 상기 마스터(110)를 고정하여 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 상기 광경화성 패널(120a)에 복제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 참조광이 상기 마스터에 입사되는 동안 상기 광경화성 패널(120) 상에서 상기 마스터(110)보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키도록, 상기 광원부(10)과 상기 마스터(110)를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만(120)을 이동시키는 이동제어부(미도시)를 포함한다. 구체적으로 상기 이동제어부에 의하여 상기 광원부(10)과 상기 마스터(110)를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만(120)을 이동시키는 과정을 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에서 설명한 바와 동일하게 구현될 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 이동제어부(미도시)가 상기 광원부(10)과 상기 마스터(110)를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만(120)을 이동시킴으로써, 전사될 홀로그래픽 격자 패턴의 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 굴절률 정합액이 도포되는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 굴절률 정합액이 도포됨으로써, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 이동시 발생하는 진동을 최소화하며, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 마찰을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어, 상기 전사 영역이 변할 때마다 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며, 상기 굴절률 정합액의 도포량은, 상기 전사 영역의 넓이, 상기 광원과 상기 마스터의 이동 속도 또는 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정되는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이, 상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어, 상기 전사 영역이 변할 때마다 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며, 상기 굴절률 정합액의 도포량은, 상기 전사 영역의 넓이, 상기 광원과 상기 마스터의 이동 속도 또는 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정함으로써, 과도하게 굴절률 정합액이 도포되어 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
구체적으로, 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에는 굴절률 정합액(130)(index matching oil)이 도포된다. 마스터(110)와 광경화성 패널(120) 사이에 굴절률 정합액(130)이 도포되어야 마스터(110)와 광경화성 패널(120)이 밀착된 상태에서, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'의 이동이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 굴절률 정합액(130)은, 광경화성 패널(120) 전체에 일시에 도포될 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 굴절률 정합액(130)은, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'이 이동할 때마다 마스터(110)와 광경화성 패널(120)의 사이의 영역인 전사 영역에 도포될 수 있다. 구체적으로 상기 굴절률 정합액은, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 도포될 수 있다 .즉, 이 실시예에서, 굴절률 정합액(130)은, 광경화성 패널(120)에 일시에 도포되는 것이 아니고, '광원과 마스터(110)' 또는 '광경화성 패널(120)'이 이동할 때마다 새롭게 발생하는 전사 영역에 도포될 수 있다. 이를 위하여 본 발명에 따라 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제작하는 장치에는, 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치를 더 포함할 수 있다. 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치는, 전사 영역을 기준으로 전사 영역의 이동 방향에 배치되고, 굴절률 정합액(130)은, 전사 영역이 변할 때마다 도포된다. 구체적으로, 도 6을 참조하면 굴절률 정합액(130)을 도포하는 장치는 마스터(110)의 측면에 배치되어 마스터(110)나 광경화성 패널(120)이 이동할 때마다 굴절률 정합액(130)을 도포할 수 있다. 도 6의 실시예와 달리, 굴절률 정합액(130) 도포 장치는, 마스터(110)를 둘러싸는 형태로 배치될 수도 있다. 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이 및 광경화성 패널(120)의 이동 속도에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이 및 광경화성 패널(120)의 이동 속도에 비례하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 굴절률 정합액(130)의 도포량은, 전사 영역의 넓이나 광경화성 패널(120)의 이동 속도가 증가할수록 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 마스터는, 상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행되게 하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 마스터가 상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행하게 함으로써, 전사되는 홀로그래픽 격자 패턴의 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값으로 구현함으로써, 상상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수를 최소화하여 홀로그래픽 광학 소자의 복제되는 시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 반사형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 마스터 사이에 상기 광경화성 패널이 배치되고, 상기 마스터에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 반사광과, 상기 마스터보다 상기 광경화성 패널에 먼저 도달하는 상기 참조광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되며, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 투과형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 광경화성 패널 사이에 상기 마스터가 배치되고, 상기 마스터를 통과하여 상기 광경화성 패널에 도달하는 투과광과, 상기 마스터에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 회절광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 조사되는 광으 조절함으로써, 구현하고자 하는 홀로그래픽 광학 소자를 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 통하여 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 복제에 사용되는 마스터의 제작 및 관리 용이성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 최단 거리가 0 ㎛ 이상 800 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 도 8은 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)을 확대촬영한 사진이다. 도 8을 참고하면, 본 명세서 전체에서 심(seam)은 어느 하나의 홀로그래픽 격자 패턴과 상기 어느 하나의 홀로그래픽 패턴의 주위에 형성된 다른 홀로그래픽 격자 패턴, 즉 어느 하나의 홀로그래픽 격자 패턴과 상기 어느 하나의 홀로그래픽 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴 간의 간격을 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 최단 거리는 0 ㎛ 이상 790 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 780 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 770 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 760 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 750 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 740 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 730 ㎛ 이하, 0 ㎛ 이상 720 ㎛ 이하 또는 0 ㎛ 이상 710 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 상기 심은 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 복제한 후 광학현미경(올림푸스 사, BX51, X5 배율)을 이용하여 측정한 것일 수 있다. 상술한 범위에서 심(seam)의 최단 거리를 조절함으로써, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 면적은 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자 전체 면적의 0 % 이상 15 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 면적은 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자 전체 면적의 0 % 이상 14 % 이하, 0 % 이상 13 % 이하, 0 % 이상 12 % 이하, 0 % 이상 11 % 이하, 0 % 이상 10 % 이하, 0 % 이상 9 % 이하, 0 % 이상 8 % 이하, 0 % 이상 7 % 이하, 0 % 이상 6 % 이하, 0 % 이상 5 % 이하, 0 % 이상 4 % 이하, 0 % 이상 3 % 이하, 0 % 이상 2 % 이하 또는 0 % 이상 1 % 이하일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 심(seam)의 면적을 조절함으로써, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 심의 최단 거리를 조절함으로써, 하기의 심의 면적을 조절할 수 있다.
<실시예>
도 9는 심 면적 비율을 확인하기 위하여 제조한 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 개략도이다. 도 9와 같이 5cm X 5cm 사이즈 홀로그래픽 격자 패턴 4개를 본 발명의 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에 따라, 굴절률 정합액을 이용하여 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 복제하였으며, 광학현미경(올림푸스 사, BX51, X5 배율)을 이용하여 심의 최단 거리와 심 면적 비율을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
<비교예>
상기 도 9와 같이 같이 5cm X 5cm 사이즈 홀로그래픽 격자 패턴 4개를 및 상기 굴절률 정합액을 이용하지 않고 전사될 마스터를 부착하고 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 복제한 후 상기 마스터를 제거하는 방식으로 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 복제하였으며, 광학현미경(올림푸스 사, BX51, X5 배율)을 이용하여 심의 최단 거리와 심 면적 비율을 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
구분 심의 최단 거리 심의 면적 비율
실시예 700 ㎛ 13 %
비교예 900 ㎛ 초과 16 % 초과
상기 표 1을 참고하면, 실시예는 심의 최단 거리를 감소시킴으로써, 심의 면적 비율이 감소함으로써, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 정밀도 및 균일도가 향상된 것을 확인하였다.
이에 대하여 비교예는 상기 굴절률 정합액을 이용하지 않고 전사될 마스터를 부착하고 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 복제한 후 상기 마스터를 제거하는 방식으로 대면적 홀로그래픽 광학 소자를 제조함으로써, 심의 간격이 과도하게 증가하고 이로 인하여 심의 면적 비율이 증가하여 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 정밀도 및 균일도가 저하된 것을 확인하였다.
결국 본 발명의 일 실시상태인 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법 및 이에 따라 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자에 의하면, 기존의 홀로그래픽 광학 소자보다 제작 및 관리가 용이하고 내구성이 뛰어난 나노임프린팅 방식의 회절 광학 소자를 마스터로 활용하면서도 대면적의 홀로그래픽 광학 소자를 복제할 수 있으며, 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 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.
[부호의 설명]
100: 광원부
110 : 마스터
120 : 광경화성 패널
120a : 전사된 광경화성 패널
130 : 굴절률 정합액
140: 배치부
RB : 참조광(또는 기준광)
RB2 : 투과광
OB : 물체광(또는 재생광)

Claims (23)

  1. 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터; 및 상기 마스터보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널을 배치하는 단계;
    광원에 의해 조사되는 참조광을 상기 마스터에 입사시켜 상기 광경화성 패널에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 격자 형성 단계; 및
    상기 참조광이 입사되는 동안, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키면서, 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키는 이동 단계를 포함하는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터와 상기 광경화성 패널 사이에는 굴절률 정합액이 도포되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 굴절률 정합액은,
    상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 도포되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며,
    상기 굴절률 정합액은, 상기 전사 영역이 변할 때마다 도포되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 굴절률 정합액의 도포량은,
    상기 전사 영역의 넓이 및 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터는,
    나노임프린팅 공정(Nanoimprint lithography, NIL)을 통하여, 상기 회절 격자 패턴에 대응하는 표면 요철 격자(Surface-Relief Grating, SRG) 패턴이 형성된 패널인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터는,
    표면에 상기 표면 요철 격자 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 마스터 스탬프를 활용하여, 상기 마스터의 소재 패널에 상기 표면 요철 격자 패턴을 임프린팅하는 단계; 및
    상기 표면 요철 격자 패턴이 임프린팅된 소재 패널을 경화하는 단계를 통하여 제조된 것인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스터는,
    상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행되게 하는 것인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배치 단계 이전에,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이 및 세로 길이 각각을 고려하여 상기 마스터의 크기를 결정하는 마스터 크기 결정 단계; 및
    결정된 상기 마스터의 크기에 따라 상기 마스터를 제작하는 단계를 더 포함하는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배치 단계 이전에,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 가로 길이가 상기 마스터의 가로 길이의 배수이고, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 세로 길이가 상기 마스터의 세로 길이의 배수가 되도록 상기 마스터의 크기를 결정하는 마스터 크기 결정 단계; 및
    결정된 상기 마스터의 크기에 따라 상기 마스터를 제작하는 단계를 더 포함하는 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 이동 단계에서,
    상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 반사형 홀로그래픽 광학 소자이고,
    상기 배치 단계는,
    상기 참조광을 입사하는 광원과 상기 마스터 사이에 상기 광경화성 패널을 배치하는 단계이고,
    상기 격자 형성 단계는,
    상기 마스터에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 반사광과, 상기 마스터보다 상기 광경화성 패널에 먼저 도달하는 상기 참조광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 단계인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자는 투과형 홀로그래픽 광학 소자이고,
    상기 배치 단계는,
    상기 참조광을 입사하는 광원과 상기 광경화성 패널 사이에 상기 마스터를 배치하는 단계이고,
    상기 격자 형성 단계는,
    상기 마스터를 통과하여 상기 광경화성 패널에 도달하는 투과광과, 상기 마스터에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 회절광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는 단계인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광경화성 패널에 가시광선 내지 자외선 영역의 파장을 갖는 광을 조사하여 표백하는 단계를 더 포함하는,
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법.
  15. 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치에 있어서,
    상기 홀로그래픽 광학 소자에 홀로그래픽 격자 패턴으로 전사될 회절 격자 패턴을 갖는 회절 광학 소자로 구성된 마스터에 참조광을 조사하는 광원을 포함하는 광원부;
    상기 마스터, 및 상기 마스터보다 큰 면적을 가지고 상기 회절 격자 패턴에 의해 형성되는 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 전사될 광경화성 패널을 배치하는 배치부;
    상기 참조광이 상기 마스터에 입사되는 동안 상기 광경화성 패널 상에서 상기 마스터보다 넓은 영역에 상기 홀로그래픽 격자 패턴을 형성시키도록, 상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동제어부;를 포함하는,
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시킬 때마다, 상기 마스터와 상기 광경화성 패널의 사이의 영역인 전사 영역에 굴절률 정합액이 도포되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전사 영역을 기준으로 상기 전사 영역의 이동 방향에 배치되어, 상기 전사 영역이 변할 때마다 상기 굴절률 정합액을 도포하는 굴절률 정합액 도포 장치를 더 포함하며,
    상기 굴절률 정합액의 도포량은, 상기 전사 영역의 넓이, 상기 광원과 상기 마스터의 이동 속도 또는 상기 광경화성 패널의 이동 속도에 기초하여 결정되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 마스터는,
    상기 마스터에 의하여 발생하는 재생광이 단일의 경사 방향으로 진행되게 하는 것인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 광원과 상기 마스터를 동시에 이동시키거나 상기 광경화성 패널만을 이동시키는 이동 횟수는, 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 면적을 상기 마스터의 면적으로 나눈 값에서 1을 뺀 값인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 반사형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 마스터 사이에 상기 광경화성 패널이 배치되고, 상기 마스터에 의하여 반사되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 반사광과, 상기 마스터보다 상기 광경화성 패널에 먼저 도달하는 상기 참조광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되며,
    상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자가 투과형 홀로그래픽 광학 소자인 경우, 상기 광원과 상기 광경화성 패널 사이에 상기 마스터가 배치되고, 상기 마스터를 통과하여 상기 광경화성 패널에 도달하는 투과광과, 상기 마스터에 의하여 회절되어 상기 광경화성 패널에 도달하는 회절광에 의하여 상기 홀로그래픽 격자 패턴이 형성되는
    대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 장치.
  21. 제1항의 대면적 홀로그래픽 광학 소자의 복제 방법을 통하여 복제된 대면적 홀로그래픽 광학 소자.
  22. 제21항에 있어서,
    어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 최단 거리가 0 ㎛ 이상 800 ㎛ 이하인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자.
  23. 제21항에 있어서,
    어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴;과 상기 어느 하나의 상기 홀로그래픽 격자 패턴에 인접한 다른 홀로그래픽 격자 패턴; 간의 간격인 심(seam)의 면적은 상기 대면적 홀로그래픽 광학 소자 전체 면적의 0 % 이상 15 % 이하인
    대면적 홀로그래픽 광학 소자.
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