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액정기반 역파장분산 위상차필름 원문보기

인포메이션 디스플레이 = Information display, v.16 no.2, 2015년, pp.4 - 9  

이지훈 (전북대학교 공과대학 전자공학부) ,  이효진 (전북대학교 공과대학 전자공학부) ,  양승빈 (전북대학교 공과대학 전자공학부) ,  김형민 (전북대학교 공과대학 전자공학부)

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제안 방법

  • 그림 8에서 보는 것과 같이 smectic 상을 갖는 액정 재료에 monomer를 혼합하면 monomer 분자들이 smectic 액정의 층(layer) 사이에 위치하게 된다. Monomer에 비해서 짧은 파장의 빛을 흡수하는 액정 재료를 사용하여 가시광선 영역에서 ne는 완만하게 감소하고 no는 급격하게 감소하도록 하여 역파장분산 특성을 구현하였다. 그림 9는 monomer의 함량에 따른 birefringence의 파장분산성을 측정한 결과인데, 순수한 액정의 경우 정파장분산 특성을 나타내는 반면, monomer의 함량이 증가할수록 역파장분산 특성이 나타나는 것을 알 수 있다.
  • 대표적인 예로써 Merck사에서 개발한 그림 7과 같은 H 형태를 갖는 중합성 액정재료가 있다[14-15]. 역파장분산 특성을 나타낼 수 있도록 분자의 장축 방향에 해당하는 ne 방향으로는 단파장의 빛을 흡수하고 단축 방향에 해당하는 연결 부위에는 장파장을 흡수하도록 하여 ne에 비해 no가 가시광선영역에서 급격하게 감소하도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
입사 빛의 편광을 변화시킬 수 있는 소자를 무엇이라 부르는가? 매질의 두께가 d, 입사하는 빛의 파장이 λ일 때, 매질 통과 후 e-wave와 o-wave는 Γ=2π(ne-no)d/λ의 위상차(phase retardation)를 갖게 된다. 매질의 birefringence Δn=ne-no와 d를 조절하면 입사 빛의 편광을 변화시킬 수 있으며, 이러한 소자를 retarder라고 부른다[1-2]. 선편광된(linearly polarized) 빛이 입사하는 경우, retarder의 Γ=π이면 투과한 빛의 편광 은 입사 빛에 수직한 선편광이 되며 이러한 retarder를 half-wave retarder라고 한다.
복굴절 현상이란 무엇인가? 빛은 광학이방성(optical anisotropy)을 가진 매질에 입사하면 서로 다른 편광(polarization)과 위상(phase)을 갖는 두 개의 빛으로 나누어져 진행하는데, 이러한 현상을 복굴절(double refraction)이라고 한다[1-2]. 두 개의 빛 중 하나는 매질의 이상굴절률(extraordinary refractive index, ne)을 느끼면서 진행하며, 이를 이상파(extraordinary wave, e-wave)라고 부른다.
광학이방성을 갖는 매질이 정파장분산 특성을 가짐에 따라 보상필름의 성능은 어떻게 변하는가? 그런데 자연 상태로 존재하는 광학이방성을 갖는 매질은 대부분 파장이 길어질수록 Δn이 감소하는 정파장분산(positive dispersion) 특성을 갖는다[그림 1(a)]. 그 결과 Γ값이 파장이 길어질수록 감소하게 되어 retarder의 bandwidth는 좁아지고, 특정 파장에 맞춰 설계된 보상필름의 경우 다른 파장 영역에서는 Γ값이 상이하게 되어 보상효과가 제한된다[그림 1(b)]. 따라서 보상필름의 성능을 극대화하기 위해서는 파장이 길어질수록 Δn이 증가하는 역파장분산(negative dispersion) 특성을 갖는 retarder 재료가 필요하다[4-5].
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참고문헌 (18)

  1. G. R. Fowles, Introduction to Modern Optics (Dover, 1989, New York) 169-185. 

  2. S. O. Kasap, Optoelectronics and Photonics (Prentice Hall, New Jersey) 280-301. 

  3. P. Yeh and C. Gu, Optics of Liquid Crystal Displays 2nd edition (John Wiley and Sons, 2010, New York) 571-662. 

  4. S. Pancharatnam, Proc. Ind. Acad. Sci. A 41, 130 (1955). 

  5. D. Clarke, Opt. Acta 14, 343 (1967). 

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  6. P. Hariharan, Opt. Eng. 35, 3335 (1996). 

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  7. S. Shen, J. She, and T. Tao, J. Opt. Soc. A. 22, 961 (2005). 

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  8. Y.-C. Yang and D.-K. Yang, Proc. Soc. Inf. Disp. 1955 (2008). 

  9. Y. Takahashi, Y. Furuki, S. Yoshida, T. Otani, M. Muto, Y. Suga, and Y. Ito, Proc. Soc. Inf. Disp., 381 (2014). 

  10. R. K. Komanduri, K. F. Lawler, and M. J. Escuti, Opt. Express 21, 404 (2013). 

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  11. A. Uchiyama and T. Yatabe, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 6941 (2003). 

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  12. A. Uchiyama, Y. Ono, Y. Ikeda, H. Shuto, and K. Yahata, Poly. J. 44, 995 (2012). 

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  13. S. Yang, and J.-H. Lee, Opt. Mater, submitted (2015). 

  14. O. Parri, G. Smith, R. Harding, H.-J. Yoon, I. Gardiner, J. Sargent, and K. Skjonnemand, Proc. SPIE 7956, 1 (2011). 

  15. K. Adlem, O. L. Parri, K. Skjonnemand, and D. Wikes, US Patent 8252389. 

  16. H. Lee and J.-H. Lee, Opt. Lett., 39, 5146 (2014). 

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  17. S. Yang, H. Lee, and J.-H. Lee, Opt. Express 23, 2466 (2015). 

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  18. H. Lee, S. Yang, and J.-H. Lee, Cur. Appl. Phys. 15, 456 (2015). 

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