빛의 진동을 이해하는 핵심 - 편광, 복굴절, 위상차
편광 기술 시리즈 ① | 편광의 개념과 종류 및 산업별 응용 기술
 

편광은 현대 광학 기술과 디스플레이 산업의 핵심 요소입니다.

스마트폰 화면부터 ARVR 렌즈, 유리까지 다양한 산업 분야에서 활용되고 있지만 기술적 용어와 복잡한 개념으로 인해 접근하기 어려운 분야이기도 합니다.
이 용어집은 편광 기술을 처음 접하는 고객을 위해 쉽게 이해할 수 있도록 구성하였습니다. (원하는 용어를 [Ctrl + F]로 찾아보세요.)






✅ 편광의 개념과 종류 

1. 편광(偏光, Polarization) 이란? 

일반적인 빛은 모든 방향으로 진동합니다. 하지만 어떤 빛은 특정 방향으로만 진동하는데, 이것을 '편광'이라고 부릅니다. 빛의 전기장 또는 자기장이 특정 방향으로 정렬되어 진동하는 현상입니다. 일반적으로 비편광광(unpolarized light)은 모든 방향으로 진동하는 반면, 특정 조건에서 한 방향으로만 진동하는 빛을 편광이라고 합니다.

대표적인 실생활에서 우리는 편광(偏光, Polarization)을 만날 수 있습니다.
편광 선글라스인데요. 편광 선글라스를 통해 보는 세상은 눈부심이 줄어듭니다. 왜냐하면 수면에서 반사된 수평 편광된 빛을 차단하기 때문입니다.

2. 편광(偏光, Polarization)의 세 가지 형태

1) 직선 편광(直線偏光, Linear Polarization):
전기장이 한 방향으로만 진동하는 편광 형태. LCD 디스플레이, 편광 현미경 등에 활용됩니다.

2) 원 편광(圓偏光, Circular Polarization):
전기장이 원을 그리며 회전하는 형태. 3D 디스플레이, 광학 센서, 광통신 시스템에서 사용됩니다.

3) 타원 편광(楕圓偏光, Elliptical Polarization):
전기장이 타원 궤적을 따라 회전하는 형태로, 직선과 원편광의 중간 상태입니다.


 

3. 편광(偏光, Polarization) 유사 용어

• 비편광 vs 무편광 vs 랜덤 편광:
  일반적으로 비슷한 의미로 사용되지만, JIS 규격에 따르면 미세한 차이가 있습니다. 무편광은 다양한 편광이 섞인 상태, 랜덤 편광은 시간에 따라 편광 상태가 무작위로 변하는 상태를 의미합니다.

• P편광 vs S편광:
  P편광은 입사면과 평행한 진동(Parallel), S편광은 입사면에 수직인 진동(Senkrecht, 독일어로 '수직')을 의미합니다.
  
   

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✅ 편광 기술의 산업 적용 분야 

1. 스마트폰, HUD 유리기판 
스마트폰과 자동차의 HUD 유리기판에서는 직선 편광이 핵심적인 역할을 합니다.
편광자는 백라이트에서 나오는 자연광을 한 방향으로 정렬하고, 액정 층을 통해 신호를 조절하여 빛의 투과율을 결정하는데 이를 통해 디스플레이 품질 개선이 가능합니다. 

2. 질화갈륨 GaN 반도체 검사 (🔗 반도체 웨이퍼 측정 영상 바로가기 )
반도체 웨이퍼 표면의 미세 결함을 검사할 때 편광을 이용 편광된 빛을 이용하면 표면의 미세한 굴곡이나 결함에 의해 반사되는 빛의 변화가 더욱 뚜렷하게 나타납니다. 이를 통해 표면의 스크래치, 오염, 균열 등을 보다 정밀하게 감지할 수 있습니다. 

3. 렌즈 (스마트폰, ARVR, 글라스 등)
광학 렌즈에서 난반사를 줄이고 특정 파장의 빛을 선택적으로 조절하는 데 편광을 활용합니다. 
편광 필터를 사용하여 반사로 인한 이미지 품질 저하를 방지하고, 특정 편광 상태의 빛만을 통과시키는 방식으로 대비를 향상시킵니다. 
카메라 렌즈 및 ARVR 등 다양한 렌즈 분야에 적용됩니다. 

4. 유리, 투명 플라스틱 등의 응력 분석 
투명한 소재(유리, 플라스틱 등) 내부의 응력 분석에 편광을 활용합니다.
복굴절 현상을 이용하여 내부 응력의 크기와 방향을 시각적으로 분석할 수 있으며, 이는 제조 공정의 품질 관리 및 구조적 안정성을 평가하는 데 중요한 역할을 수행합니다. 

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✅ 편광 용어 정리 

편광도(Degree of Polarization, 偏光度)
빛이 특정한 편광 상태를 유지하는 정도를 나타내는 척도로, 0에서 1 사이의 값으로 표현됩니다.
1에 가까울수록 완전한 편광 상태이며, 이는 고해상도 광학 시스템에서 중요한 특성입니다.

복굴절체의 주축(Fast Axis & Slow Axis)
복굴절 물질에서 서로 다른 속도로 진행하는 두 개의 직교하는 편광축을 의미합니다. 이를 제어하여 특정한 위상차를 조절할 수 있습니다.

✅ 편광 측정 및 분석 기법 

편광 필터링(Polarization Filtering)
특정한 편광 방향의 빛만을 선택적으로 통과시키는 기술로, 고대비 영상 촬영, 편광 현미경 등에 활용됩니다.

편광 간섭계(Polarization Interferometry)
위상차를 정밀하게 측정하는 장비로, 정밀 광학 부품 검사 및 반도체 공정에서 활용됩니다.

광 편광 이미징(Polarization Imaging)
물질의 편광 특성을 분석하여 내부 구조나 응력 상태를 평가하는 기법입니다.
반도체 웨이퍼 검사, 렌즈 성능 평가, 투명 소재 응력 분석에 활용됩니다. 
 

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