[2017 기술기획세미나 4 회 ] HOLOGRAM APPLICATIONS 2016.11.17 미래기술연구소 www.ftrc.co.kr 김대현 leon553@empas.com Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 0
Contents Ⅰ. INTRODUCTION Ⅱ. HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Ⅲ. HOLOGRAM APPLICATIONS Ⅳ. New Technology ( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 1
Ⅰ INTRODUCTION Hologram and Holography? 1) Hologram = 전체 ( 완전한 ) 라는뜻의 Holos + 메시지 ( 영상 ) 라는뜻의 Gramme로만들어진합성어로완벽한실재감, 현실감, 몰입감제공 2) Holography : Hologram을제작하는기술 3) Hologram : 간섭성을가진 Laser(SLM Laser) 를이용하여홀로그램기록재료에참조광과물체광의간섭에의한간섭무늬를기록하고, 조명광의회절에의해생성되는영상 ( 홀로그램기록 ) ( 홀로그램재생 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 2
Ⅰ INTRODUCTION 물리량의임계치에서의모습 1) 광속에가까운속도로달리는물체는길이가수축하고, 시간이팽창한다. 2) 절대온도 0 도 K 에가까워지면, 모든기체의부피는 Zero 가되고, 저항이 Zero 가된다. 3) 가시광의파장 (400nm ~ 700nm) 에가까운간섭무늬 (Grating) 에서완벽한 3D 영상이보인다. ( 광속과길이수축 ) ( 저항 Zero) ( 홀로그램간섭무늬 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 3
Ⅰ INTRODUCTION 홀로그래피의융복합성 인쇄산업 / 서적, 포장지 광학홀로그래피, 홀로그래픽리소그래피를이용하여마스터를제작, 엠보싱홀로그램기법으로출판, 포장지, 전자제품외장등에적용가능 화학 IT 물리학 사진학 SW 제어 홀로그램 광학 3D SW 예술 고분자 기계공학 디자인 전자공학 회화조소 보안산업 / 신분증 에너지산업 / 태양광집광 건축산업 / BIPV, 채광 전자산업 / HUD,HMD 미래산업 / 필름디스플레이 방송산업 / TV, 모바일 엠보싱홀로그램기법으로지폐나보안용으로상용화되어사용중. 위변조가어려운여권등적용가능 홀로그래픽태양광집광모듈을이용하여태양전지개수를줄여태양광발전모듈의단가를낮출수있음 유리를사용하는건축에적외선차단과채광을증강시킬수있음 가격경쟁력확보를위해볼륨홀로그램에서릴리프형태의엠보싱홀로그램으로변환중이며, 국내에는홀로그램기법미적용상태 Rewritable 홀로그램기록재료를이용하여 1fps 로기록하는연구진행중. 24fps 가되면, 3D 동영상구현가능 기가코리아사업단을중심으로 ETRI, KETI, KIST, SDC 에서홀로그램 TV, 모바일폰개발을위한연구진행중 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 4
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Lithography 의종류 Holographic EUV E-Beam Ion-Beam 파장 405nm / 355nm 11~14nm 0.004nm 0.00005nm 축소배율 20x, 40x more 4~6x 4~5x 4~5x 노광방식반사축소반사축소투과축소투과축소 국가별유럽, 일본미국, 일본, 유럽일본, 미국유럽 -maskless - 광학기술의연장선 - 스티칭정확성필요 특징 -doe, hoe 제작가능 - 반사 reticle 사용 -Direct Writing? - 픽셀 under micro - 픽셀 50nm 이하가능 - 픽셀 50~70nm 동향 장비를이용한제품 상용화완료 가장활발, 거의모든칩 / 장비 Maker 일본중심으로연구중 Nikon 유럽일부만 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 5
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Grating 생성방법과 Lithography From Bernard KRESS, PhD, Google X Labs, 2012.05 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 6
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Micro Nano Structures 100-200 (3.5um pixel 초다시점 3D 영상기록 ) From Bernard KRESS, PhD, Google X Labs, 2012.05 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 7
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Maskless Lithography 의원리 ( DOE by one beam) ( HOE by two beam) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 8
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY DOE 와 HOE 의응용 From Bernard KRESS, PhD, Google X Labs, 2012.05 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 9
Ⅱ HOLOGRAPHIC LITHOGRAPHY Embossing Hologram 대량생산 1) 현재제품으로대량생산되는홀로그램 à 거의대부분이 Embossed Hologram 제품 2) 프리즘시트등디스플레이용백라이트제품으로사용 제작공정 1 3 마스터촬영 엠보싱가공 2 점, 접착가공 4 UV 마스터금속마스터 5 제품가공 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 10
Ⅲ Hologram Applications 포장및데코산업 ( Deco Packages) ( Deco Textile) ( Deco Glass) ( Deco Metal Plate) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 11
Ⅲ Hologram Applications 보안산업 / 지폐 ( 한국지폐 ) ( 일본지폐 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 12
Ⅲ Hologram Applications 에너지산업 / 태양광집광모듈 Wave Guiding ( 시판중인태양전지 ) ( Prism Solar 태양전지 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 13
Ⅲ Hologram Applications 에너지산업 / 태양광집광모듈 à 홀로그램은기록각도에의해홀로그램재생방향이결정됨 à 단색광의경우는왼쪽과같이단순하게진행됨 à 태양광의경우는오른쪽과같이파장 (color) 에따라분광되어나타남 à 파장이길수록많이꺽어져서빛이진행됨 Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 14
Ⅲ Hologram Applications 에너지산업 / 태양광집광모듈 1) 굴절율격자, 격자간격, 비스듬한격자일수록각도수용력극대화. 2) 편광격자를사용하는경우각도수용성이우수함. ( 기본구상 ) ( 주기 590nm, 깊이 0.4um 편광격자 ) From 1) Surface relief and polarization gratings for solar concentrators(2011) 2) Light-guide-based diffractive solar concentrators(2012) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 15
Ⅲ Hologram Applications 전자산업 / AR HMD DOE HOE Polarized Light Reflection Picture Maker VUSZIX Konica Minolta Sony LUMUS EPSON, Optovent, Morino, Google Merits Low Price Bright Image Thin Waveguide Large FOV* No Light Loss Weakness Small FOV* Productivity, Price Light Loss 70% Thick Waveguide *FOV : Field of View ( HOE Type) ( Reflection Type) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 16
Ⅲ Hologram Applications VUZIX AR HMD ( Vuzix Surface Relief Grating Technique) ( Vuzix Waveguide diffractive combiner) ( Vuzix Products) (Vuzix MR200AR ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 17
Ⅲ Hologram Applications Ultra-thin light guide plate ( 초박형도광판 ) 1) IT 기기에포함되는 BLU 를더욱얇게제작 (0.4 ~ 0.5mm) 2) 응용 : 경박단소를요구하는 IT 기기에적용. ( 초박형플레이트 ) ( 모바일장치의구성품 ) ( Pad 에적용된모습 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 18
Ⅲ Hologram Applications Micro Lens Array Optical Films 1) Array Lens Size : 20um, 30um, 50um, 100um... 2) 응용 : 백라이트모듈, CMOS 센서, 광커플러에대한 collimation 확산필름 ( Quadratic Array) ( Hexagonal Array) ( 완성된제품 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 19
Ⅲ Hologram Applications Micro-lenticular lens for 3D display 1) Lens Pitch : 40um, 60um, 100um, 250nm..., 액정의크기에따른맞춤제작 2) 응용 : 초다시점 3D 디스플레이다시점수준향상 ( 렌티큘라렌즈확대영상 ) ( 모니터에적용 ) ( 모바일폰에적용 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 20
Ⅳ New Technology Display & Broadcasting / Rewritable Recording Materials 1) 2010 년재기록속도 0.5fps, 고전압영상삭제처리필요. 2) 향후재기록재료는디스플레이장치 (TV) 대체가능. ( Arizona University, USA) ( Optical System, USA) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 21
Ⅳ New Technology Display & Broadcasting / Rewritable Recording Materials 1) 2012 년재기록속도 10fps, Heat 에의한영상삭제처리. 2) 향후재기록재료는디스플레이장치 (TV) 대체가능. [Properties of photochromic polymer] Light Heat ( Aoyama University, Japan) ( Optical System, Japan) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 22
Ⅳ New Technology Display & Broadcasting / 3D Display Device http://www.realviewimaging.com/ 출원번호 : 10-2011-7002157 등록번호 : 10-1595104 국제출원번호 : PCT/IL2009/000686 우선권주장 : 61/129,665(US) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 23
Ⅳ New Technology Display & Broadcasting / 3D Display Device [Solution] - 시야각 : SLM 픽셀크기 - CGH 생성속도 - BLU 크기 ( Seereal, Germany) ( Samsung, Korea) ( BLU HOE for Mobile Hologram) ( 목표 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 24
( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 IT 기기외장산업 ( LG 폰뒷면외장 ) ( 삼성폰뒷면외장 ) ( 외장 Master) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 25
( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 보안산업 / 신분증 ( 여권비교 ) CGH Laser/Led 재생 ( 투과형 ID 카드와보안 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 26
( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 건설산업 / BIPV ` ( BIPV, Building Integrated Photovoltaic System) ( 자연광채광필름 ) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 27
( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 군수산업 / 무기 (holosight) HOE Prism Hologram LED Collimating Lens ( http://www.eotechinc.com/holographic-weapon-sights) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 28
( 부록 ) 미래기술연구소개발아이템 자동차산업 / 램프 ( 홀로그램램프 ) ( AUDI OLED Rear LAMP) ( PCT/IB2009/050375, 2009 년, 필립스전자,) Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 29
평창올림픽전시아이디어 ( 제언 ) 평창전시용 ITEM / Holographic Studio 1) 평창동계올림픽중 Star Player 의전신 Mono Color Hologram 제작 (1m X 2m). 2) 이동식시스템으로촬영대상으로이동하여홀로그램제작과동시에명예의전당에전시. 1m 2m Copyright c 2016 by Future Technology Research Center Inc. 30
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