Inorganic polarizers: 기술 및 메커니즘

편광이란 무엇인가?

LCD 및 프로젝터와 같은 장치에 사용되는 주요 광학 구성 요소 중 하나는 편광판입니다. Dexerials는 2008년 내열성과 내구성이 뛰어난 무기 편광판을 처음 출시한 이래로 광학 부품을 개발해 왔습니다. 이 기사에서는 편광판의 주요 기능과 시간 경과에 따른 개선 사항에 대해 다룹니다.

먼저 편광이 무엇인지 알아보겠습니다. 빛은 파동이 진행하는 방향으로 진행하는 전자기파의 한 종류입니다. 햇빛, 달빛, 형광등과 같은 자연광은 수직파, 수평파, 그리고 대각선파가 무작위로 섞인 것입니다. 반면 편광은 파동이 특정 방향으로 진동하는 빛을 말합니다.

편광판은 무작위로 진동하는 빛으로부터 인위적으로 편광된 빛을 생성하도록 설계된 광학 부품입니다. 기판 위에 필터를 설치하고 특정 방향으로 진동하는 빛만 통과시킴으로써 자연광에서 편광된 빛을 추출할 수 있습니다. 아래는 편광판에 의해 수직 성분이 제거되고 수평 성분만 남아 편광되지 않은 자연광의 다이어그램입니다.

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프로젝터에 사용되는 편광판의 요구 사항

편광판은 기본적으로 LCD와 프로젝터 모두에서 동일한 작업을 수행하지만 프로젝터에 사용되는 편광판에는 필요한 기능이 다릅니다. 여기에서는 프로젝터에 사용되는 Dexerials 무기 편광판의 특징과 기능에 대해 설명합니다.

높은 투과율: 첫 번째 요건은 특정 광파를 투과할 수 있어야 한다는 것입니다. 편광판을 통과하지 못한 빛은 흡수되어 열로 변환됩니다. 프로젝터에 사용되는 레이저 광은 LCD 백라이트보다 에너지 준위가 높습니다. 따라서 더 많은 에너지가 열로 변환되므로 일정 수준의 내열성이 필요합니다. 빛 사용을 최적화하면 프로젝터의 전력 소비를 절감하는 데에도 도움이 됩니다.

낮은 반사율: 편광판에서 빛이 반사될 때 "미광"이라는 현상이 발생합니다. 이는 하우징 내부에서 여러 방향으로 산란되는 빛입니다. 미광이 다른 광학 부품에 입사하면 "고스팅" 또는 "이중상"이라는 현상이 발생하여 이미지가 두 번 투사됩니다. 이러한 이유로 편광판은 낮은 반사율을 가져야 합니다.

아래 그래프는 Dexerials의 무기 편광판(녹색 선) 대 파장(가로축)의 투과율과 반사율을 나타냅니다. 투과율은 목표 방향으로 투과되는 빛의 비율을 나타내고, 흡광도는 원치 않는 빛이 편광판을 통해 투과되는 속도를 나타냅니다. 그래프는 약 550nm의 파장에서 투과율이 90% 이상이고 흡광도는 0에 가깝다는 것을 보여줍니다. 이는 편광판이 "원하는" 빛의 통과를 방해하지 않으면서 "원치 않는" 빛을 단단히 차단한다는 것을 나타냅니다. 또한, 투과축과 흡수축의 반사율이 너무 높을 경우, 위와 같이 미광이 발생할 수 있습니다.

내열성:앞서 언급했듯이 편광판을 통과하지 않는 빛은 편광판에 흡수되어 열로 변환됩니다.  현저하게 높은 휘도를 가진 최신 프로젝터는 250 - 300°C의 온도에 도달할 수 있습니다. 이러한 이유로 편광판은 이러한 고온을 견딜 수 있을 만큼 내열성이 있어야 합니다. 시장의 요구에 부응하기 위해 덱세리얼즈는 내열성을 개선한 무기 편광판을 라인업으로 개발해 왔습니다. 다음 사진은 표준 제품과 내열성이 높은 제품을 비교한 것입니다.

아래 그래프는 덱세리얼즈 편광판을 300°C에서 3,000시간 동안 내열 시험을 실시했을 때 흡수축 반사율 변화를 보여줍니다. 내열 제품의 반사율 변화는 표준 제품보다 시간 경과에 따른 변화가 적습니다.

내습성:P rojectors는 실내 및 실외 모두에서 다양한 환경에서 널리 사용됩니다. 습도가 높은 장소에서는 결로가 발생할 수 있으며, 이는 무기 편광판에 사용되는 금속 재료를 부식시킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 Dexerials의 무기 편광판에 방습 보호 필름을 도포하고 있습니다.

높은 명암비: 명암비를 증가시킴으로써 영사기의 이미지 질은 개량될 수 있습니다. 편광판은 특정 유형의 빛이 통과하는 속도를 높이고 다른 원치 않는 유형의 빛의 투과를 방지하기 때문에 이를 지원할 수 있습니다. 아래 그래프는 가로축에서 "wanted" light의 투과율과 수직 축에서 "unwanted" light의 투과율을 보여줍니다. 파란색 선은 기존 편광판을 나타내고 녹색 선은 Dexerials가 개발한 무기 편광판을 나타냅니다. Dexerials의 무기 편광판은 기존 편광판보다 높은 명암비를 얻을 수 있습니다.

Dexerials 편광판의 지속적인 혁신

위의 명암비는 요즘 프로젝터의 화질을 나타내는 직접적인 지표이지만, 약 10년 전까지만 해도 투과율이 약 88%인 무기 편광판이 표준이었습니다. Dexerials는 대체 기판 재료를 적용하고 새로운 편광판 구조를 개발하여 편광자를 지속적으로 개선해 왔습니다. 레이저 광 프로젝터에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 덱세리얼즈는 광범위한 무기 편광판 라인업을 공급하여 고객의 광범위한 요구에 부응하기 위해 노력할 것입니다.