초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용

디스플레이용 광원으로 이용되는 삼원색중 녹색은, LD로 발생이 가능한 적색이나 청색광원에 비하여 direct emission되는 물질이 안정적으로 개발되지 못하여, 비선형 결정을 이용한 파장변환 방식으로 얻어지고 있다. 파장변환 과정인 주파수 채배에 의해서 얻어진 녹색광원은 간섭성이 매우 뛰어난 반면, 파장선폭이 너무 좁아서, 프로젝션시 스펙클 노이즈 (speckle noise)라는 문제를 유발하여, 사람의 눈에 피로를 만들고, 프로젝션의 화질을 떨어뜨리고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 근

□ 연구의 목적 및 내용

디스플레이용 광원으로 이용되는 삼원색중 녹색은, LD로 발생이 가능한 적색이나 청색광원에 비하여 direct emission되는 물질이 안정적으로 개발되지 못하여, 비선형 결정을 이용한 파장변환 방식으로 얻어지고 있다. 파장변환 과정인 주파수 채배에 의해서 얻어진 녹색광원은 간섭성이 매우 뛰어난 반면, 파장선폭이 너무 좁아서, 프로젝션시 스펙클 노이즈 (speckle noise)라는 문제를 유발하여, 사람의 눈에 피로를 만들고, 프로젝션의 화질을 떨어뜨리고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 근복적으로 해결하고자, 기존의 비선형 결정이 갖는 선폭의 이득범위를 준위상정합 방식을 도입하여 인위적으로 넓혀서 선폭이 넓으면서도 고효율을 발생시킬 수 있는 광소자를 개발하는 것을 목적으로 함.


□ 연구결과

단계별로 선폭이 넓은 녹색광원용 준위상정합 광소자 개발에 관한 연구를 아래와 같이 나누어 단계별로 진행하였다.

1. Tandem 구조를 갖는 준위상정합 광소자를 설계하고, 전산묘사를 통한 최대선폭 찾기
- 주기적/준주기적 분극반전된 리튬나이오베이트/리튬탄탈레이트 설계
- 확장된 선폭과 에너지 변환 효율관계를 찾아서 최상의 조건 찾기
- 텐덤 구조에 맞는 광리소그라피 공정설계 및 구현

2. 설계된 tandem-QPM 광소자 제작 및 녹색광원 발생실험 수행
- 디자인된 마스크를 이용하여 3인치 LN, LT-wafer에 패턴전사
- 정밀한 광리소그라피 공정을 이용하여 패턴된 chip 제작
- 패턴된 chip을 이용하여 상온에서 전기장 폴링을 이용한 광소자 제작
- 제작된 1차 광소자 광학적 연마 후 파장변환 실험수행

3. 최대선폭과 최고효율을 갖는 tandem-QPM 광소자 제작 및 녹색광 모듈화 수행
- 녹색광 선폭이 3nm 이상인 tandem-QPM 광소자 제작
- 녹색광 변환효율이 60% 이상인 선폭이 넓은 tandem-QPM 광소자 구현


□ 연구결과의 활용계획

디스플레이용 레이광원은 현재 주로 쓰이고 있는 LD, LED 광원의 수명이나, 비용측면에서 차세대 광원으로 주목을 받고 있다. 레이저가 광원으로 본격적으로 쓰이기 위해서는 가장 큰 장애인 speckle noise 문제가 해결되어야 한다. 본 연구를 통해서 이러한 문제를 기존의 접근방식인 디퓨저나, 편광을 회전하는 공학저인 방법을 쓰지 않고, 광을 발생시키는 광소자 자체를 선폭이 넓게 개발함으로써, 에너지절약은 물론이며, 지속적으로 성장하고 있는 전세계적인 디스플레이 산업에 근본적인 숙제를 해결하여, 색표현 범위를 한층 확장하는 기회를 제공하였으며, 이는 향후 지속적인 연구와 실용화 과정을 거쳐서 레이저 프로젹션 디스플레이 사업에 활용가능하다.

(출처:연구결과 요약문 p.5)

Abstract ▼

□ Purpose& contents

In this study, we would like to develop broadband green light source for laser projection display using tandem-QPM optical device. The tandem-QPM device will be produced both broadband spectrum and high conversion efficiency in green light.

The developed broadband g

□ Purpose& contents

In this study, we would like to develop broadband green light source for laser projection display using tandem-QPM optical device. The tandem-QPM device will be produced both broadband spectrum and high conversion efficiency in green light.

The developed broadband green light will be used for laser projection display (LPD) without speckle noise owing to the reduced coherence in light source itself. It was really big advantage in LPD application.


□ Result

There are tree steps in development as follow:

1. Find of maximum spectral bandwidth by simulation of Tandem Quasi-Phase Matching condition.
- Design of periodically poled structure using LiNbO3 crystal
- Find out maximum spectral bandwidth and conversion efficiency in PPLN.
- Applied the designed structures to fabricate tandem based on photo lithography

2. Fabrication and experiment work using the designed tandem-QPM optical device.
- Do mask patterning by photo lithography into 3-inch diameter wafer of LN and LT crystals
- Fabrication of sample chips by electrical poling method in room temperature.
- Experimental work in frequency conversion after optical polishing.

3. Fabrication of optical device and green laser module based on maximum spectral bandwidth and the highest conversion efficiency.
- Making the optical device with the spectral bandwidth of 3 nm in tandem-QPM
- Achievement of conversion efficiency of 60% in tandem-QPM optical device


□ Expected Contribution

In laser projection display (LPD) application laser light is pointed out as the next generation of light source instead of LED in terms of life-time and total cost. Although, the laser light is focused on the LPD application, there are couple of obstacles in real field. Among them the speckle noise issue is the main. To solve this problem recently several approaches are proposed. Here in this study, we are propose a spectral broadening to reduce the speckle noise in LPD. LPD has many advantages such as natural color presentation and wide color thous, the speckle free light source will be useful in laser display industry.

(출처:SUMMARY p.6)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 25
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 27
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 29
• 7. 참고문헌 ... 31
• 8. 연구성과 ... 32
• 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설.장비 현황 ... 45
• 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 45
• 11. 기타사항 ... 45
• 끝페이지 ... 45