새 구조의 액정 엑스선 감지기

노봉규,Rho, Bong-Gyu 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.4

새 구조의 액정 엑스선 감지기를 만들었다. 이것은 액정판을 만들고 유리판을 얇게 식각한 다음, 그 유리판 위에 반사막과 광전도층을 연속하여 입힌 구조이다. 새 구조의 액정엑스선 감지기는 공정의 안정성, 대면적화, 감도 등에서 이미 상품화된 엑스선 감지기와도 충분히 경쟁할 수 있으며, 따라서 성공적으로 상용화 할 수 있음을 확인했다. We developed a new x-ray image sensor utilizing a reflection-mode liquid crystal panel as its sensitive element, and tested its functionality by using it to obtain an x-ray image of a printed circuit board. In the liquid crystal x-ray image sensors hitherto reported, the liquid crystal layer is in direct contact with the photoconductive film which is deposited on a glass substrate. In the fabrication of the new x-ray image sensor, a liquid crystal panel is fabricated in the first step by using a pair of glass plates of a few centimeters thicknrss. Then one of the glass substrates is ground until its thickness is reduced to about $60\;{\mu}m$. After polishing the glass plate, dielectric films for high reflectance at 630 nm, a film of amorphous selenium for photoconduction, and a transparent conductive film for electrode are deposited in sequence. The new x-ray image sensor has several merits: primarily, fabrication of a large area sensor is more easily compared with the old fashioned x-ray image sensors. Since the reflection type liquid crystal panel has a very steep response curve, the new x-ray sensor has much more sensitivity to x-rays compared with the conventional x-ray area sensor, and the radiation dosage can be reduced down to less then 20%. By combining the new x-ray sensor with CCD camera technology, real-time x-ray images can be easily captured. We report the structure, fabrication process and characteristics of the new x-ray image sensor.

Development of X-ray Detector using Liquid Crystal with Front Light

노봉규(Bong Gyu Rho),백삼학(Sam Hak Baek),강석준(Seok Jun Kang),이종모(Jong Mo Lee),배병성(Byung Seong Bae) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.6

액정을 이용하는 X-선 검출기에서 전면광원을 적용하는 액정 X선 검출기를 제안하였고 X선 영상을 찍어 작동을 확인하였다. 제안한 방식은 빛을 이용하므로 트랜지스터를 이용하는 방식에 비해 잡음이 적고 제작 비용을 낮출 수 있다. 액정을 이용하는 검출기는 광도전층을 이용하여 입사 X선을 액정의 분자 배열변화로 유도하고 액정을 통과하는 빛의 변화량을 읽도록 한다. X선을 조사하고 잰 빛의 투과율과 이것에 대응되는 기준투과율 곡선의 전압으로부터 X선 조사량을 교정(Calibration)하는 과정을 정립하였다. 비정질셀레늄을 광도전층으로 적용하였으며 200℃ 이상의 고온 처리가 필요한 배향막 공정 대신 패럴린 배향막을 사용하는 공정을 확립하였다. 제안된 액정 X선 검출기의 경우, 방사선량을 획기적으로 줄일 수 있다는 것을 시뮬레이션으로 보였다. 제안된 방식의 X-선 검출기를 제작하고 액정 바이어스 전압을 조절하며 X-선라인 영상을 비교하였으며 고정 바이어스에서 시간에 따른 이미지 변화를 관찰하였다. 영상사진으로 10 lines/mm의 선패턴을 구별할 수 있었다. 이러한 실험을 바탕으로 검출 패널의 위상이 3π 정도인 17인치 시제품에 적용하여 저선량 액정 X선 검출기의 상용화를 추진할 예정이다. The X-ray detector by liquid crystal with front light was proposed and verified by a X-ray image. The proposed detector utilizes the visible light instead of the electric signal by transistor. Therefore, it shows low noise and can be fabricated at low cost. The liquid crystal detector uses the orientation change of the liquid crystal molecule by conductivity change of the photoconductive layer. We can get the X-ray image from the transmitted light through the liquid crystal. The X-ray dose was calibrated from the measured transmittance of the visible light after comparison to the reference transmittance curve of the liquid crystal. The amorphous Se was used for photo con ducting layer and parylene was used for the liquid crystal alignment instead of the conventional alignment layer which needs high-temperature process over 200 ℃. The proposed X-ray detector can decrease the X-ray dose by high sensitivity which was verified by simulation. After the fabrication of the X-ray detector, the X-ray image was obtained as a function of the bias voltage to the liquid crystal. 10 lines/mm resolution was obtained from the line pattern and we will apply it to the 17inch diagonal liquid crystal X-ray detector with 3π retardation.

액정셀의 광학적 동특성 분석을 위한 실시간 측광식 편광계측기 : 제작과 성능시험

양병관,노봉규,박찬,김진승,김재기,Yang, Byeong-Kwan,Rho, Bong-Gyu,Park, Chan,Kim, Jin-Seung,Kim, Jae-Ki 한국광학회 1997 한국광학회지 Vol.8 No.6

액정표시소자(LCD:Liquid Crystal Display Device)의 핵심부분인 액정셀의 광학적 동특성을 잴 수 있는 진폭분할방식의 측광식 편광계측기를 만들었다. 이 장치는 편광상태를 결정할 빛살을 비편광빛살분할기를 써서 밝기가 거의 같은 세 줄기의 빛살로 나누고, 나누어진 각각의 빛살을 편광빛살분할기 또는 사반파장판과 편광빛살분할기를 써서 직교하는 두 편광성분으로 나눈 다음, 각 성분의 밝기를 6개의 광다이오드를 써서 잰다. 이렇게 얻은 6개의 광신호의 비를 바탕으로 들어오는 빛살의 편광상태를 결정한다. 이 장치의 시간분해능은 80.mu.s, 정확도는 뽀앙카레 공(Poincare sphere)표현에서 나타낼 때 .+-.0.3.deg.이다. LCD에 쓰이는 전형적인 네마틱 액정의 반응시간은 수십 ms이므로 이 장치를 쓰면 액정셀의 광학적 동특성을 분석할 수 있다. A division-of-amplitude type photopolarimeter has been constructed for the analysis of the dynamic optical characteristics of liquid crystal panels, one of the essential components of liquid crystal displays. In this instrument an incoming light ray, whose state of polarization is to be determined, is divided into three rays of nearly same intensities and of identical polarization state by using NPBS'(non-polarizing beam splitters). Each of the three rays is further divided into two components of orthogonal polarization states by using a PBS(polarizing cube beamsplitter) or by using a combination of a quater wave plate followed by a PBS. The intensity of each ray is measured by using a photodiode to produce a set of six photo-signals, which in turn are converted into four Stokes parameters describing the state of polarization of the incoming ray. Performance test of the insrument shows that its time resolution is 80 $mutextrm{s}$, accuracy $\pm$0.3 degrees when the state of polarization of the incoming ray is representated on the Poincare sphere.

액정셀의 선경사각과 액정층의 두께를 함께 재는 개선된 결정회전법

손공숙,박찬,박희갑,김진승,노봉규,이형종,김재기,Son, Gong-Sook,Park, Chan,Park, Hee-Gap,Kim, Jin-Seung,Rho, Bong-Gyu,Lee, Hyong-Jong,Kim, Jae-Ki 한국광학회 1996 한국광학회지 Vol.7 No.3

액정셀에서 액정분자의 선경사각과 액정층의 두께를 함께 결정하며 측정범위와 정밀도를 높이는 개선된 결정회전법을 고안하고 그 타당성을 실험으로 확인하였다. 이 방법은 종래의 입사각에 따른 편광투과율의 변화를 재는 대신, 직교하는 두 선편광이 액정셀을 지나올 때의 위상차를 재고 그 결과를 바탕으로 액정층의 두께와 선경사각을 결정한다. 아울러 굴절율이 유리기판과 비슷한 액체가 채원진 액체통에 액정셀을 넣고 실험하여 유리판 표면에서의 빛의 반사를 줄이고 액정층에서의 굴절각의 범위를 늘려서 측정의 정밀도를 높였다. 이 방법을 쓰면 액정층의 두께가 10.mu.m보다 적거나 선경사각이 10.deg. 이상인 액정셀에 대해서도 선경사각과 액정층의 두께를 동시에 잴 수 있다. An improved crystal rotation method with increased accuracy and range is proposed and experimentally verified for simultaneous measurement of molecular tilt angle and thickness of LC (liquid crystal) layer of an LC cell. The improvement is brought about by direct determination of difference between phases instead of intensities of two components of orthogonal linear polarization of the light passing through an LC cell filled with uniformly oriented molecules. By comparing the experimental data with theoretical result the thickness and pretilt angle are determined more precisely. Further improvement is brought about by use of a liquid gate filled with an index matching liquid in which the LC cell is immersed. Because of the index matching liquid reflection of light at the surfaces of an LC cell almost completely disappears and the range of angle of refraction in the LC layer increases significantly, which gives rise to increased signal to noise ration as well as decreased statistical error. With this improvement precise measurement for either very thin (<10 ${\mu}{\textrm}{m}$) and/or higher pretilt angle($\geq$10$^{\circ}$) LC cells become possible.

베레만의 4×4행렬방식을 이용한 액정표시소자의 편광투과특성 분석

양병관(Byeong Kwan Yang),김규석(Gyu Seok Kim),노봉규(Bong Gyu Rho),김진승(Jin Seung Kim),박희갑(Hee Gap Park),박찬(Chan Park),이형종(Hyong Jong Lee),김재기(Jae Ki Kim) 한국광학회 1997 한국광학회지 Vol.8 No.3

베레만의 4×4행렬방정식을 써서 액정판의 편광투과특성을 분석하는 프로그램을 개발하고, 이를 써서 액정셀과 편광판의 편광투과특성을 살펴보았다. 개발된 프로그램을 써서 정상백색 모우드의 꼬인 네마틱(TN : Twisted Nematic) 액정셀에서 시야각에 따른 명암대비의 변화를 보여주는 등고선을 그려내어 그 특성을 예측할 수 있었다. 또한 편광판의 투과특성은 입사각이 커짐에 따라 투과된 빛의 편광타원의 주축이 투과축 방향에서 벗어나며 타원도가 커지는 것이 밝혀졌는데, 이 결과는 액정표시소자의 명암대비가 액정판만이 아니라 편광판의 특성에 의해서도 제한될 수 있음으로 시사한다. A source code is developed on the basis of Berreman's 4×4 matrix formalism for the analysis of polarization transmission characteristics of twisted nematic liquid crystal display devices. By using the program, the polarization transmission characteristics of liquid crystal cells and polarizers are analyzed. For a normally white twisted nematic liquid crystal cell, we obtained a family of iso-contrast contours which helps to understand the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device by using the cell. The program also help us to understand the variation of the degree of polarization as well as the deviation of the state of polarization of the light transmitted through the polarizer commonly used in the LCD according to the change in incidence angle. This result suggests the contrast of the images appearing on the LCD can be limited by the characteristics of the polarizer in addition to the liquid crystal cell.

액정셀의 전기광학적 편광투과특성을 이용한 액정표시소자의 최적설계 : Ⅰ. 단색광의 경우 Ⅰ. Monochromatic Case

노봉규,김규석,김진승 全北大學校 基礎科學硏究所 1994 基礎科學 Vol.17 No.-

액정층을 지나는 빛의 편광상태의 변화를 뽀앙카레공에서의 회전변환으로 나타내어, 액정층에 걸어준 전압에 대한 회전변환의 회전각과 회전축의 변화를 쟀다. 이로부터 액정셀에 걸린 전압이 비선택전압에서 선택전압으로 바뀔 때의 회전변환의 회전각이 180˚에 가장 가까운 구동전압을 결정하고, 이 전압으로 액정셀을 구동할 때 화면의 콘트라스트 및 투과율이 최대가 되는 평광판과 검광판의 투과축의 방향을 회전변환의 일반적인 특성을 써서 결정하고, 실험적으로 확인하였다. The electro-optic polarization transmission characteristics of a liquid crystal (LC) cell is represented by a rotational transformation on the Poincare sphere, and its characteristic parameters, the angle and the axis of the rotation, are experimentally determined with respect to the voltage applied to the LC cell. From the experimental data obtained, we determine driving voltage for the LC cell give the rotation angle near 180˚ of the rotation for the change of the state of the LC cell from non-select to select state, which is a necessary condition for the realization of maximally bright images. The directions of the transmission axes of the polarizer and the analyzer which form a liquid crystal display panel together with the LC cell, are determined from the general characteristics of the rotational transformation of the LC cell.

유니타리 존즈행렬의 기하학적 해석과 벡터표현

노봉규,김진승 全北大學校 基礎科學硏究所 1994 基礎科學 Vol.17 No.-

투명한 비등방성 매질의 편광투과특성을 나타내는 유니타리 존즈행렬과 뽀앙카레공의 표면에서의 회전변환이 일대일 대응되는 것을 보여주는 공식을 끌어내었다. 이 공식들을 쓰면 유니타리 존즈행렬의 세 매개변수로부터 이에 대응되는 회전변환의 벡터표현으로부터 이에 대응되는 유니타리 존즈행렬의 매개변수를 결정할 수 있다. 빛이 투명한 비등방성 선형매질을 지날 때 편광상태의 변화를 살펴보려면 먼저 매질전체의 편광투과특성을 나타내는 존즈행렬을 계산하고, 이로부터 뽀앙카레공에서의 회전변환을 결정하여 뽀앙카레공 위의 점들이 어떻게 회전이동하는가 보면 된다. We derive a set of formulae which show one-to-one correspondence between the the unitary Jones matrices of transparent anisotropic media and the rotational transformations on the Poincare sphere. By using the formulae one can determine the vectorial representation of the rotational transformation on the Poincare sphere which specifies the direction of the axis and the angle of the rotation in terms of the three parameters specific to the corresponding unitary Jones matrix, and conversely the the three parameters of the unitary Jones matrix in terms of the vectorial representation of the corresponding rotational transformation on the Poincare sphere. To understand the polarization transmission characteristics of an optical system consisting of transparent linear anisotropic media, start with the Jones calculus to get the unitary Jones matrix for the whole system and then convert it to a rotational transformation on the Poincare sphere, from which we can intuitively understand the effect of the optical system on the polarization state of the light passing through the system.

액정표시소자에서 화면의 명암대비와 밝기를 극대화하는 기본조건 : Ⅰ. 단색광의 경우 Ⅰ. Monochromatic Case

김규석,노봉규,김진승 全北大學校 基礎科學硏究所 1994 基礎科學 Vol.17 No.-

빛이 액정셀을 지날 때의 편광상태의 변화를 뽀앙카레공에서의 회전변환으로 나타내면, 액정표시소자의 화면의 밝기와 명암대비는 이 회전변환의 특성(회전각과 회전축의 방향)의 함수로 나타낼 수 있다. 이로부터 액정 화면의 밝기와 명암대비를 동시에 극대화 하기위한 필요조건은 액정셀에 걸린 전압이 비선택전압에서 선택전압으로 바뀔 때의 회전변환의 회전각이 180˚임을 보였다. The contrast and the brightness of a liquid crystal display panel are expressed in terms of the characteristic parameters of the rotational transformation on the Poincare sphere of the liquid crystal (LC) cell, which is the geometric representation of the electro-optic polarization transmission characteristics of the cell. From these, we show that the contrast and the brightness of the displayed images can be maximized when the rotation angle becomes 180˚ for the rotational transformation corresponding to the change of the state of the LC cell from non-select to select state.