Determination of the Optic Axis Distribution of a Hybridly Aligned Discotic Material for Wide-view Films

류장위,김상열,김용기 한국물리학회 2010 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.57 No.2

We report the non-uniform distribution of discotic materials in a wide-view film for TN-LCD (twisted nematic liquid crystal displays). To find the optic axis distribution of the discotic materials, we used an improved 2 × 2 Jones matrix method and the modelling technique of ellipsometry. The wide-view film was shown to have discotic liquid crystals whose tilt angles varied exponentially from the in-plane direction to the out-of-plane direction.

분광타원법을 이용한 다층 유기 발광 박막의 복소굴절율 및 구조 분석

류장위,김상열,김동현,정혜인 한국고분자학회 2001 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 Vol.2001 No.4

액정 디스플레이 시야각 향상을 위한 복합판의 편광특성 분석

류장위,김상열,김용기,Ryu, Jang-Wi,Kim, Sang-Youl,Kim, Yong-Ki 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.4

액정 디스플레이에서 시야각 향상을 위해 사용하는 보상판과 편광판을 접합한 복합판의 광축 틀어짐 오차와 보상판의 $R_{in}$(in-plane retardation), $R_{th}$(out-of-plane retardation)를 동시에 결정하는 새로운 방법을 제시하였다. 보상판은 광축이 임의의 기울임각과 방위각을 갖는 o-판으로 하였으며, 확장된 존스 행렬법에 기반한 광학모델을 도입하여 복합판의 편광특성을 분석하였다. 입사각 0도와 50도에서 시료의 방위각을 360도 회전시키며 투과된 빛의 편광상태를 각각 계산한 후, 타원법의 모델링 분석기법을 적용하여 광축 틀어짐과 복합판의 기울임각과 방위각들을 역방계산하였다. 이 방법은 편광판과 보상판을 접합한 후에도 복합판의 성능평가를 할 수 있어 제조공정단계를 줄여 제조 원가를 절감하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. We suggest a new method to determine the off-alignment error of the composite film, together with in-plane($R_{in}$) and out-of-plane retardation($R_{th}$) of the compensation film, simultaneously. The composite film consists of a polarizing film and a compensation film for improvement of viewing angle of a liquid crystal display. We regarded the compensation film as o-plate with its optic axis along an arbitrary direction. By using an extended Jones matrix method, the polarization characteristics of the composite film are examined. The calculated Fourier constants, ($\alpha$, $\beta$) curves of the composite film as the azimuth angle is varied at the incident angles of $0^{\circ}$ and $50^{\circ}$, respectively, are used to determine the axis misalignment, the tilt angle and the azimuth angle of the compensation film by adopting the linear regressional analysis technique. Since this method can be applied for the inspection of the composite film even after laminating the polarizing film and the compensation film, it will be useful for simplifying the manufacturing process and reducing the production cost of liquid crystal display panels.

비균일 단축 이방성 매질을 투과하는 빛의 편광상태 변화 표현

류장위,김상열,김용기,Ryu, Jang-Wi,Kim, Sang-Youl,Kim, Yong-Ki 한국광학회 2010 한국광학회지 Vol.21 No.4

We suggest an effective expression of transmission coefficients between uniaxial anisotropic media. To study the transmission of oblique incident light by stratified anisotropic planar structures, we included an imaginary isotropic layer sandwiched between those anisotropic media, and then considered multiple reflection within the imaginary layer. The adequacy of this expression is confirmed by comparing the polarization analysis of light passing through the anisotropic medium and the multi.layered anisotropic media. 단축 이방성 매질에서 다른 단축 이방성 매질로 진행하는 빛의 유효투과계수 표현을 유도하였다. 두 이방성 매질 사이에 가상의 등방성 매질을 도입한 후, 가상의 등방성 매질 내의 다중반사 효과를 반영함으로써 두 단축 이방성 매질간의 경계면에서 유효 투과계수 표현을 제시하였다. 균일하지 않은 단축 이방성 매질을 얇고 균일한 단축 이방성 층들의 합으로 대치하여 각각의 두 경우에 대하여 투과하는 빛의 편광상태 변화를 계산한 후 비교함으로써 이 방법의 타당성을 확인하였다.

이방성 매질의 편광투과특성 분석을 위한 확장된 존스 행렬식의 개선

류장위,신유식,김상열,안성혁,김용기,Ryu, Jang-Wi,Shin, You-Sik,Kim, Sang-Youl,An, Sung-Hyuck,Kim, Yong-Ki 한국광학회 2008 한국광학회지 Vol.19 No.2

확장된 존스 행렬법을 응용하여 등방성 매질과 이방성 매질의 경계면에서 투과계수를 근사적인 방법을 사용하지 않고 정확히 계산하였다. 광학 이방성이 작은 경우($|n_e-n_o|\;{\ll}\;n_o,\;n_e$), 계산된 투과계수가 근사식에 의한 투과계수와 일치하는 것을 확인하였다. 정확한 투과계수 표현을 사용하여 임의의 편광상태로 입사한 빛이 단축이방성 a-판을 투과한 후의 편광상태를 임의의 입사각과 방위각에 대하여 계산하였다. 또한 광축이 수직으로 교차된 이상적인 두 o-타입 편광자에 편광되지 않은 빛이 투과한 경우 투과율을 임의의 입사각과 방위각에서 계산한 후, 기존의 근사식과 비교하였고, 완전하지 않은 두 편광자의 소광계수와 두께의 변화에 따른 투과율을 계산하여 실제의 편광자를 상정한 소광도를 평가하였다. 근사식이 적용되지 않는 이방성이 큰 이방성 매질을 통과한 후의 빛의 편광상태를 분석할 때 적용될 수 있도록 정확한 투과계수를 사용하는 방법을 제시함으로써 액정 디스플레이 분야 광소자의 편광 분석에 기여하고자 하였다. The exact transmission coefficients at the interface between a uniaxial anisotropic medium and an isotropic medium at? oblique incidence are derived by applying the extended Jones matrix method. When the birefringence of the uniaxial anisotropic medium is small ($|n_e-n_o|\;{\ll}\;n_o,\;n_e$), the exact transmission coefficients are compared with those by the conventional extended Jones matrix method by Yeh et al. They showed an excellent agreement with each other. In addition, using the exact transmission coefficients, we calculated the polarization characteristics of a light through a uniaxial medium to an incident light with arbitrary polarization state at? oblique incidence. We compared the transmittances of an unpolarized light through a pair of crossed o-type polarizers by two different methods and calculated the transmittance as the variation of the optical constants of the polarizers to evaluate of the extinction ratio. The polarization analysis method using the exact transmission coefficients can be applied to polarization characteristics of a light through a uniaxial medium with large birefringence as well as to liquid crystals and to optical anisotropic material.

투과형 타원법을 이용한 중첩된 광학이방성 막의 유효 광축 및 등가 리타데이션 해석

류장위,김상열,Ryu, Jang-Wi,Kim, Sang-Youl 한국광학회 2009 한국광학회지 Vol.20 No.5

두개 이상의 광학이방성 막이 중첩된 복합막의 편광특성을 분석하였다. 투과형 타원법에서 사용되는 타원상수의 표현을 이용하여 복합 위상지연막의 유효 광축과 등가 리타데이션을 결정하는 방법을 제시하였다. 막 평면 방향으로 광축은 나란하지만 위상지연의 정도가 균일하지 않은 불균일 위상지연판의 등가 리타데이션 및 유효 광축 방향을 나타내는 수학적 표현을 유도하였다. 또한 두개의 광학 이방성막이 광축이 나란하지 않게 중첩되어 있는 복합막의 등가 리타데이션 및 유효 광축 표현을 제시하고 입사광이 직선편광일 때 방위각 의존성 검토를 통해 이들을 실제로 적용할 때 마주치는 한계를 논의하였다. Polarization characteristics of a composite film composed of two optically anisotropic films are analyzed. The procedure to determine the effective optics axis and the equivalent retardation of the composite film is suggested in conjuction with the related ellipsometric expressions. The explicit expressions of the effective optic axis and the equivalent retardation of a non-uniform anisotropic film are derived when all optic axes are parallel. Those expressions of the composite film where optic axes of two constituting anisotropic films are not parallel are also derived. Dependence of those expressions on the polarization state of the incident light or the azimuth angle of the linearly polarized light and their limit when applied to practical use are discussed.

가변입사각 분광타원 법을 이용한 유기 발광 박막의 광학상수 및 두께 결정

김상열,류장위,김동현,정혜인 한국광학회 2001 한국광학회지 Vol.12 No.6

We determined the optical constants and thickness of organic electroluminescence thin films using variable angle spectroscopic ellipsometry. Using the measured transmittance spectra and the spectroscopic ellipsomeoy data of the organic films on glass substrates in the optically transparent region, we determined the effective thickness and the refractive indices of organic thin films. Then by applying a numerical inversion method to variable angle spectro-ellipsometry data, we determined the complex refractive index at each wavelength including the optically absorbing region, as well as the thickness and surface micro-roughness of the organic thin films. The calculated transmittance spectra showed a tight agreement with the measured ones, confining the validity of the present model analysis. 가변입사각 분광타원법(Variable Angle Spectroscopic Ellipsometry)을 사용하여 유기발광소자(OLED)의 발광층인 유기박막 의 광학상수와 두께를 결정하였다. 광투과영역에서 모델링분석으로 박막의 평균두께와 굴절률 분산식을 결정하고, 광흡수영역으로 확장하여 유기막의 다층구조, 각 층의 두께와 밀도 그리고 각 파장에서의 복소굴절률을 결정하였다. 분광광도계를 사용하여 구한 투과율 스펙트럼을 가변입사각 분광타원법을 사용하여 결정한 다층구조 및 복소굴절률로 계산한 투과율 스펙트럼과 비교하여 분석의 정확성을 확인하였다.