KR101995722B1 - 광고립 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 광고립 장치에 대한 것이다. 본 출원에서는, 정방향으로의 투과율이 높고, 광고립도가 우수한 광고립 장치가 제공된다. 이러한 광고립 장치는, 예를 들면, 광통신이나 레이저 광학 분야, 보안, 사생활 보호 분야, 디스플레이의 휘도 향상 또는 은폐 엄폐용 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다.

Description

광고립 장치{Optical isolating device}
본 출원은 2016년 10월 13일자 제출된 대한민국 특허출원 제10-2016-0132843호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 출원은 광고립 장치에 대한 것이다.
광고립 장치는, 정방향에서의 광 투과율이 역방향에서의 광 투과율에 비하여 높은 장치이고, 광 다이오드(optical diode)라고도 불린다. 광고립 장치는, 광통신이나 레이저 광학 분야에서 불필요한 반사광을 막는 것에 사용될 수 있고, 그 외에도 건물이나 자동차 유리에 적용되어 보안이나 사생활 보호 등에 사용될 수도 있다. 광고립 장치는 또한 다양한 디스플레이에서의 휘도 향상 또는 은폐 엄폐용 군용 제품 등 용도에도 적용될 수 있다.
광고립 장치로는, 패러데이 효과를 이용한 패러데이 광 고립 장치가 있다. 패러데이 광고립 장치의 원리가 도 1에 나타나 있다. 도 1과 같이 패러데이 광고립 장치는, 제 1 반사형 편광기(101), 패러데이 회전자(102) 및 제 2 반사형 편광기(103)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 반사형 편광기(101, 103)의 흡수축은 서로 45도를 이루도록 배치되어 있다. 제 1 반사형 편광기를 통과하여 선편광된 입사광을 패러데이 회전자는 45도 회전시키고, 이에 따라 제 2 반사형 편광기를 투과하게 된다(Forward direction). 반대로 제 2 반사형 편광기를 투과한 선편광된 광은 패러데이 회전자에 의해 동일하게 45도 회전하게 되면, 제 1 반사형 편광기의 흡수축과 평행한 선편광이 되기 때문에 제 1 반사형 편광기를 투과할 수 없다(Backward direction).
패러데이 광고립 장치는, 구동을 위해 매우 큰 외부 자기장이 필요하고, 고가의 재료가 적용되어야 하기 때문에 대면적화 등이 곤란하다.
본 출원은 광 고립 장치에 대한 것이다.
용어 광고립 장치는, 어느 한 방향으로 입사된 광의 투과율이 그 반대 방향으로 입사된 광의 투과율에 비하여 상대적으로 크게 되도록 구성된 장치를 의미할 수 있다. 광고립 장치에서 입사된 광의 투과율이 큰 방향은 정 방향(Forward direction)으로 호칭될 수 있고, 그 반대 방향은 역 방향(Backward direction)으로 호칭될 수 있다. 상기에서 정방향과 역방향은 서로 대략 160도 내지 200도 정도의 각도를 이룰 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에서 상기 정방향은 후술하는 광고립 소자에서 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면으로 향하는 방향일 수 있고, 이러한 방향은 제 1 방향이라고도 호칭될 수 있다. 또한, 상기 역방향은 후술하는 광고립 소자에서 제 1 홀로그래픽 소자의 출광면에서 입광면으로 향하는 방향일 수 있고, 이러한 방향은 제 2 방향이라고도 호칭될 수 있다.
본 명세서에서 용어 투과율, 위상차값, 반사율 및 굴절률 등의 광학적 물성의 기준 파장은 광고립 장치를 사용하여 고립하고자 하는 광에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 파장은 상기 고립하고자 하는 광의 파장일 수 있다. 예를 들어, 광고립 장치를 가시광 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우에 상기 투과율 등의 기준 파장은, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm의 범위 내의 어느 한 파장 또는 약 550 nm 파장의 광을 기준으로 한 수치이며, 적외선 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우에 상기 투과율 등은 1,000 nm의 파장의 광을 기준으로 정해질 수 있고, 자외선 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우에는 상기 투과율 등은 250 nm의 파장의 광을 기준으로 정해질 수 있다.
광고립 장치에서 정방향으로 입사된 광의 투과율과 역방향으로 입사된 광의 투과율의 비율은, 하기 수식 1에 따른 고립도(IR, isolation ratio)에 의할 때, 약 3 dB 이상일 수 있다. 상기 고립도는 다른 예시에서 약 3.5 dB 이상일 수 있다. 상기 고립도는, 그 수치가 높을수록 우수한 광고립 효과를 나타내는 점을 보여주기 때문에 그 상한은 특별히 제한되지 않는다. 일 예시에서 상기 고립도는 약 10 dB 이하, 약 9.5 dB 이하, 약 9 dB 이하, 약 8.5 dB 이하, 약 8 dB 이하, 약 7.5 dB 이하, 약 7 dB 이하, 약 6.5 dB 이하, 약 6 dB 이하, 약 5.5 dB 이하 또는 약 5 dB 이하 정도일 수 있다.
[수식 1]
IR = 10 × n × log(F/B)
수식 1에서 IR은 고립도이고, n은 광고립 장치 내에 포함되는 후술하는 광고립 소자의 개수이며, F는 정방향으로 광고립 장치로 입사된 광의 투과율이고, B는 역방향으로 광고립 장치로 입사된 광의 투과율이다.
광고립 장치의 정방향으로 입사된 광의 투과율은 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45% 이상, 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 약 65% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상, 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상일 수 있다. 상기 정방향 투과율의 상한은 약 100%일 수 있다. 또한, 광고립 장치의 역방향으로 입사된 광의 투과율은, 약 50% 미만, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하, 약 15% 이하, 약 10% 이하 또는 약 5% 이하일 수 있다. 상기 역방향 투과율의 하한은 약 0% 정도일 수 있다.
또한, 상기 광고립 장치를 정방향으로 투과한 광은 후술하는 직교 모드쌍의 편광 중에서 어느 하나의 편광만을 실질적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광고립 장치를 투과한 광의 90% 이상 또는 95% 이상은 상기 1종의 편광일 수 있다. 이상적으로는 상기 소자를 투과한 광의 100%가 오로지 상기 1종의 편광일 수 있다.
광고립 장치는 적어도 하나 이상의 광고립 소자를 포함할 수 있다. 용어 광고립 소자는, 광고립 장치를 형성하는 단위 소자이고, 단독으로 광고립 기능을 가진다. 따라서, 광고립 소자도 정방향으로 입사된 광의 투과율이 역방향으로 입사된 광의 투과율에 비하여 상대적으로 크게 되도록 구성되어 있고, 이 때 고립도, 정방향 투과율 및 역방향 투과율의 범위는 상기 광고립 장치에서 언급한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 광고립 소자는, 적어도 제 1 및 제 2 홀로그래픽 소자, 리타더 및 반사형 편광기를 포함할 수 있다. 상기 홀로그래픽 소자, 리타더 및 반사형 편광기는 각각 입광면과 출광면을 가질 수 있다. 상기에서 각 소자는, 제 1 홀로그래픽 소자, 제 2 홀로그래픽 소자, 리타더 및 반사형 편광기의 순서로 포함될 수 있다. 즉, 제 1 홀로그래픽 소자의 출광면과 제 2 홀로그래픽 소자의 입광면, 제 2 홀로그래픽 소자의 출광면과 리타더의 입광면, 그리고 리타더의 출광면과 반사형 편광기의 입광면이 서로 대향할 수 있다.
본 출원에서 용어 입사각은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 입광면의 법선을 기준으로 측정된 각도이고, 상기 법선을 기준으로 시계 방향으로 측정된 각도는 양수로 반시계 방향으로 측정된 각도는 음수로 표시한다. 또한, 본 출원에서 용어 출사각은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 출광면의 법선을 기준으로 측정된 각도이고, 상기 법선을 기준으로 시계 방향으로 측정된 각도는 양수로 반시계 방향으로 측정된 각도는 음수로 표시한다.
상기에서 제 1 홀로그래픽 소자는 제 1 각도인 입사각으로 입사된 광을 제 2 각도인 출사각으로 출사시킬 수 있는 소자일 수 있다. 상기에서 제 1 및 제 2 각도는 서로 다른 각도일 수 있다. 상기에서 제 1 각도는 -90도 초과이면서 90도 미만인 각도일 수 있다. 상기 제 1 각도는 -80도 이상, -70도 이상, -60도 이상, -50도 이상, -40도 이상, -30도 이상, -20도 이상, -10도 이상 또는 -5도 이상 일 수 있으며, 상기 제 1 각도는 80도 이하, 70도 이하, 60도 이하, 50도 이하, 40도 이하, 30도 이하, 20도 이하, 10도 이하 또는 5도 이하 일 수 있으며, 실질적으로 0도일 수 있다.
상기에서 제 2 각도는, 0도 초과이면서 90도 미만일 수 있다. 상기 제 2 각도는 다른 예시에서 5도 이상, 10 도 이상, 15 도 이상, 20 도 이상 또는 25 도 이상이거나, 혹은 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 45도 이하, 40도 이하 또는 35도 이하일 수 있다. 상기 제 2 각도는 실질적으로 약 30도일 수 있다. 다른 예시에서 상기 제 2 각도는, -90도 초과이면서 0도 미만일 수 있다. 상기 제 2 각도는 다른 예시에서 -5도 이하, -10도 이하, -15도 이하, -20도 이하 또는 -25도 이하이거나, 혹은 -85도 이상, -80도 이상, -75도 이상, -70도 이상, -65도 이상, -60도 이상, -55도 이상, -50도 이상, -45도 이상, -40도 이상 또는 -35도 이상일 수 있다. 상기 제 2 각도는 실질적으로 약 -30도일 수 있다.
한편, 상기 제 2 홀로그래픽 소자는, 입광면 또는 출광면에 제 3 각도의 입사각으로 입사된 입사광은 투과시키고, 제 4 각도의 입사각으로 입광면 또는 출광면에 입사된 입사광은 해당 입사광의 방향과 평행한 방향으로 반사시킬 수 있는 광학 소자일 수 있다.
상기에서 제 3 각도와 제 4 각도는 서로 다른 각도이다.
하나의 예시에서 제 3 및 제 4 각도는, 각각 0도 초과이면서 90도 미만일 수 있다. 상기 제 3 및 제 4 각도는, 다른 예시에서 각각 5도 이상, 10 도 이상, 15 도 이상, 20 도 이상 또는 25 도 이상이거나, 혹은 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 45도 이하, 40도 이하 또는 35도 이하일 수 있다. 상기 제 2 각도는 실질적으로 약 30도일 수 있다. 다른 예시에서 상기 제 3 및 제 4 각도는, 각각 -90도 초과이면서 0도 미만일 수 있다. 상기 제 3 및 제 4 각도는 다른 예시에서 각각 -5도 이하, -10도 이하, -15도 이하, -20도 이하 또는 -25도 이하이거나, 혹은 -85도 이상, -80도 이상, -75도 이상, -70도 이상, -65도 이상, -60도 이상, -55도 이상, -50도 이상, -45도 이상, -40도 이상 또는 -35도 이상일 수 있다. 상기 제 3 및 제 4 각도는 실질적으로 약 -30도일 수 있다.
이와 같은 상태에서 상기 제 1 및 제 2 홀로그래픽 소자는, 상기 제 2 각도와 상기 제 3 각도의 차이의 절대값이 0도 내지 10도의 범위 내가 되도록 배치될 수 있다. 상기 차이의 절대값은 다른 예시에서 9도 이하, 8도 이하, 7도 이하, 6도 이하, 5도 이하, 4도 이하, 3도 이하, 2도 이하 또는 1도 이하일 수 있다. 즉, 상기 제 2 및 3 각도는, 서로 실질적으로 동일한 각도일 수 있다.
또한, 상기 제 3 각도와 상기 제 4 각도의 합계의 절대값이 0도 내지 10도의 범위 내가 되도록 배치될 수 있다. 상기 합계의 절대값은 다른 예시에서 9도 이하, 8도 이하, 7도 이하, 6도 이하, 5도 이하, 4도 이하, 3도 이하, 2도 이하 또는 1도 이하일 수 있다. 즉, 상기 제 3 및 4 각도는, 서로 부호가 반대이면서 수치는 실질적으로 동일한 각도일 수 있다.
리타더는 상기 제 1 홀로그래픽 소자를 거쳐 제 2 홀로그래픽 소자를 투과한 광이 입사될 수 있는 위치에 존재할 수 있다. 리타더로는 λ/2판 또는 λ/4판이 적용될 수 있다. 용어 λ/2판은, 소위 HWP(Half Wave Plate)로 호칭되는 리타더로서 선형 편광이 입사되면, 그 선형 편광의 편광 방향을 대략 90도 회전시킬 수 있는 소자이고, 용어 λ/4판은, 소위 QWP(Quarter Wave Plate)로 호칭되는 리타더로서 선형 편광과 원편광을 상호 변환시킬 수 있는 소자이다. λ/2판 또는 λ/4판으로 작용할 수 있는 리타더는 이 분야에서 다양하게 공지되어 있다. 예를 들면, 상기 리타더는, 고분자 연신 필름 또는 액정 고분자 필름일 수 있다. 고분자 연신 필름으로는, 예를 들면, 아크릴 필름, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다. 상기와 같은 필름을 이 분야에서 공지된 방식에 의해 적절하게 연신함으로써 상기 리타더를 형성할 수 있다. 또한, 상기에서 액정 고분자 필름으로는, 네마틱 액정 또는 디스코틱 액정 등과 같은 공지의 액정 필름을 배향 및 중합시킨 필름이 예시될 수 있다.
이 분야에서 λ/2판 또는 λ/4판으로 작용할 수 있는 리타더는 공지이며, 본 출원에서는 이러한 필름이 제한 없이 사용될 수 있다.
반사형 편광기는 상기 리타더를 투과한 광이 입사될 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 반사형 편광기는, 직교 모드쌍의 편광 중 어느 하나의 편광은 투과시키고, 다른 편광은 반사시키는 반사형 편광기다. 이러한 반사형 편광기로는, 소위 선격자 반사형 편광기(WGP, Wire Grid Polarizer), 이중 휘도 향상 필름(DBEF, Dual Brightness Enhancement Film) 또는 콜레스테릭 액정(CLC, Choresteric Liquid Crystal) 필름 등이 있다. 예를 들면, 선격자 반사형 편광기의 격자의 사이즈 내지는 피치, 이중 휘도 향상 필름의 적층 구조, 콜레스테릭 액정 필름 내의 액정의 피치 내지는 회전 방향 등의 제어를 통해 목적하는 파장 범위의 광을 직교 모드쌍으로 분할할 수 있다. 본 출원에서 적용할 수 있는 반사형 편광기의 종류는 상기에 제한되지 않고, 입사광을 직교 모드쌍의 편광으로 분할할 수 있는 것으로 공지된 모든 반사형 편광기가 적용될 수 있다.
한편, 상기에서 직교 모드쌍은, 서로 편광 방향이 수직인 2개의 선편광 또는 서로 회전 방향이 역방향인 2개의 원편광을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 용어 수직, 수평, 평행 또는 직교는 오차를 감안한 실질적인 수직, 수평, 평행 또는 직교를 의미하고, 예를 들면, ±10도 이내, ±8도 이내, ±6도 이내, ±4도 이내, ±2도 이내, ±1도 이내 또는 ±0.5도 이내의 오차가 존재할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 원편광은, 소위 타원편광도 포함하는 개념이다. 본 출원에서는 구분의 편의를 위하여 상기 직교 모드쌍의 편광 중에서 어느 하나의 편광은 제 1 편광으로 호칭하고, 다른 하나의 편광은 제 2 편광으로 호칭할 수 있다.
상기와 같은 반사형 편광기는 상기 리타더를 투과한 광이 제 5 각도인 입사각으로 상기 반사형 편광기로 입사되도록 위치할 수 있다. 따라서, 상기 반사형 편광기로 입사된 직교 모드쌍의 제 1 및 제 2 편광 중에서 어느 하나의 편광은 상기 반사형 편광기를 투과하고, 다른 편광은 상기 제 5 각도와 부호는 다르고, 수치는 동일한 각도로 반사된다.
이러한 반사형 편광기에서 상기 제 5 각도와 제 3 각도의 차이의 절대값은 0도 내지 10도의 범위 내일 수 있다. 상기 차이의 절대값은 다른 예시에서 약 9도 이하, 8도 이하, 7도 이하, 6도 이하, 5도 이하, 4도 이하, 3도 이하, 2도 이하 또는 1도 이하이거나, 실질적으로 0도일 수 있다. 즉, 상기 제 5 각도와 제 3 각도는 실질적으로 동일 각도일 수 있다.
상기와 같은 구성의 소자의 원리를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 출원의 일 태양에 따른 광고립 소자를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도면의 편광 변환 소자는 상기 제 1 홀로그래픽 소자(100), 제 2 홀로그래픽 소자(200), 리타더(300) 및 반사형 편광기(400)를 포함하고, 도면에서 광의 진행 경로는 화살표로 표시되어 있다. 도면에서 리타더(300)로는, λ/4판이 사용되고, 입사광(L1)은 서로 직교하는 편광 방향을 가지는 2종의 선편광으로 이루어지며 제 1 홀로그래픽 소자(100)의 입광면에 수직으로 입사하는 것을 가정한다.
도면과 같이, 입사광(L1)은 제 1 홀로그래픽 소자(100)에 제 1 각도(약 0도)로 입사한다. 이와 같이 입사된 입사광(L1)은 제 1 홀로그래픽 소자에 의해 굴절되어 제 2 각도(도면에서는 약 30도인 것으로 가정)로 출사된다. 상기 출사된 광은 L2로 표시되어 있다. 출사된 광(L2)은 이 상태에서는 아직 비편광 상태이다. 따라서 상기 광(L2)은, 리타더(300)를 그대로 투과하여 반사형 편광기(400)로 입사된다. 반사형 편광기(400)로 입사된 광(L2)은 여전히 비편광 상태인데, 이 광(L2)이 반사형 편광기(400)로 입사되면, 상기 비편광 상태의 광 중에서 제 1 편광(P)은, 반사형 편광기(400)를 투과하게 되고, 제 2 편광(S)은, 반사된다. 이 때 반사되는 각도는, 상기 반사형 편광기(400)로의 입사각, 즉 상기 제 5 각도와 수치는 실질적으로 동일하지만, 부호는 반대이다.
그런데, 상기 제 5 각도와 제 3 각도는 실질적으로 동일한 각도이고, 상기 제 3 각도와 제 4 각도는 수치는 실질적으로 동일하되, 부호가 반대인 각도이기 때문에, 반사형 편광기(400)에 의해 반사된 제 2 편광(S)은, 리타더(300)를 거쳐서 제 2 홀로그래픽 소자(200)의 출광면에 상기 제 4 각도로 입사되게 된다. 따라서, 제 2 편광(S)은 다시 상기 제 2 홀로그래픽 소자(200)에 의해서 반사된다. 그런데, 상기 제 2 편광(S)은 상기 과정에서 리타더(300)를 두 번 거치기 때문에, 상기 리타더(300)에 의한 위상 지연치는 실질적으로 λ/2이 되고, 따라서 제 2 홀로그래픽 소자(200)에 의해 반사되어 리타더(300)를 거쳐 반사형 편광기(400)로 입사되는 광은 제 1 편광(P) 상태가 된다. 따라서, 상기 제 1 편광(P)이 상기 반사형 편광기(400)를 투과할 수 있다.
상기와 같은 원리에 의해 이론적으로 광고립 소자에 정방향(제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면으로 향하는 방향)으로 입사된 광은 제 1 편광(P) 상태로 거의 100% 투과되지만, 역방향(제 1 홀로그래픽 소자의 출광면에서 입광면으로 향하는 방향)으로 입사된 광은, 우선 반사형 편광기(400)를 먼저 만나게 되어서 적어도 50%가 반사된다.
이와 같은 원리에 의해서 정방향으로의 투과율이 역방향으로의 투과율보다 큰 광고립 소자가 구현될 수 있다.
상기와 같은 광고립 소자는 추가적인 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 광고립 소자는, 상기 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면을 향하는 방향을 따라서 반사형 편광기를 투과한 광의 광의 경로를 제어하기 위한 프리즘 또는 반사판을 추가로 포함할 수 있다. 즉, 도 2로부터 확인되는 바와 같이, 반사형 편광기(400)를 투과한 광은, 서로 동일 종류의 편광인 제 1 편광(P)이나 그 진행 방향이 다를 수 있다. 따라서, 상기 진행 방향을 일치시키기 위해, 적절한 위치에 상기 프리즘 또는 반사판이 배치될 수 있다.
상기 광고립 장치는, 또한 상기 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면을 향하는 방향을 따라서 반사형 편광기를 투과한 광이 입사할 수 있는 위치에 위상지연판을 추가로 포함할 수 있다.
상기에서 위상지연판은, 전술한 리타더와 동일 개념의 광학 소자이나, 본 출원에서는 상기 기언급된 리타더와의 구분을 위해 위상지연판으로 호칭한다. 상기 위상지연판은, 정방향으로 진행하는 광이 상기 반사형 편광기를 투과한 후에 입사하는 위치에 위치할 수 있다. 이와 같은 위상지연판은, 정방향으로 일단 광고립 소자를 투과한 광이 반사 등에 의해 다시 광고립 소자를 향해서 진행하여 발생할 수 있는 문제를 해소할 수 있다. 즉, 상기 위상지연판의 존재로 인하여 반사된 광은 반사형 편광기의 반사축과 평행한 선편광으로 변환될 것이고, 그에 따라 상기 반사형 편광기에 의해 다시 반사될 수 있다.
이러한 경우에 상기 위상지연판으로는, 전술한 λ/4판이 사용될 수 있다. 상기 λ/4판의 구체적인 종류는 전술한 바와 같다.
이 경우 상기 위상지연판은, 그 광축(ex. 지상축)이 상기 흡수형 반사형 편광기의 투과축과 약 40도 내지 50도의 범위 내, 예를 들면 약 45도 또는 130도 내지 140도의 범위 내, 예를 들면, 약 135도의 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
상기 광고립 소자는, 전술한 편광 변환 소자에 포함될 수 있는 것 외에 필요한 경우 추가적으로 광의 경로를 제어할 수 있는 프리즘 또는 반사판과 같은 광경로 제어기를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 광고립 소자는, 필요한 경우에 상기 이외에 추가적인 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광고립 소자는, 하기 루버 플레이트와 같은 광학 요소를 포함할 수 있다.
이러한 루버 플레이트 등은, 예를 들면, 정방향으로 진행하는 광이 최종적으로 출사되는 측, 예를 들면 전술한 반사형 편광기 또는 위상지연판의 후방에 존재할 수 있다.
광고립 장치는, 상기와 같은 광고립 소자를 1개 또는 2개 이상 포함될 수 있다. 광고립 소자가 2개 이상 포함되는 경우에 각 광고립 소자는, 정방향을 따라서 어느 하나의 광고립 소자를 투과한 광이 다른 광고립 소자의 편광 변환 소자측으로 입사할 수 있도록 배치될 수 있다. 이와 같이 복수개의 광고립 소자를 적용함으로써 광고립도를 보다 향상할 수 있다. 예를 들어 도 3을 참조하면, 이론적으로 정방향으로 복수의 광고립 소자들을 투과하는 광은 손실 없이 계속 투과되지만, 역방향으로 투과하는 광의 경우, 1/2의 지수배로 계속적으로 감소한다. 따라서, 광고립 소자의 수를 제어함으로써, 광고립도를 극대화할 수 있다.
본 출원에서는, 정방향으로의 투과율이 높고, 광고립도가 우수한 광고립 장치가 제공된다. 이러한 광고립 장치는, 예를 들면, 광통신이나 레이저 광학 분야, 보안, 사생활 보호 분야, 디스플레이의 휘도 향상 또는 은폐 엄폐용 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다.
도 1은 패러데이 광고립 장치를 모식적으로 보여주는 도면이다.
도 2는, 본 출원의 광고립 소자의 모식도이다.
도 3은, 복수의 광고립 소자가 포함되는 경우를 모식적으로 보여주는 도면이다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
실시예 1.
도 2에 나타난 바와 같은 구조의 소자를 제작한 후에 Coherent社의 Genesis MX SLM 레이저를 해당 소자에 입사(10mW 출력)시켜서 소자를 테스트하였다. 소자 제작에 사용된 홀로그래픽 광학 소자(도 2의 100, 200)로는, 모두 공지의 방식으로 제작된 소자를 사용하였다. 즉, 상기 홀로그래픽 광학 소자는, 두께가 약 5μm 내지 30μm 정도인 포토폴리머에 광원으로 532nm의 파장을 가진 Coherent社의 Genesis MX SLM 레이저를 사용한 간섭계에서 200mW 정도의 레이저 출력으로 제작하였다. 상기 포토폴리머의 노광 전 굴절률은 약 1.5 정도이고, 노광 후 간섭 무늬의 굴절률 차이는 약 0.03 정도였다.
도 2의 소자에서 리타더(300)로는, 입사광에 대해서 λ/4의 위상 지연 특성을 보이는, λ/4판을 사용하였고, 반사형 편광기(400)로는, WGP(Wire Grid Polarizer)를 사용하였다.
상기와 같은 형태의 소자에 도 2에 나타난 것과 같이 광(L1)을 조사한 결과(정방향 조사) 얻어진 정방향 투과율(T1)과 반대 방향으로 광을 투과시켜 확인한 역방향 투과율(T2)의 비율(T1/T2)은, 약 2.6 정도였고, 정방향으로 투과한 광 중에서 제 1 편광의 비율은 약 94.1%였다.
또한, 상기 소자에 대해서 확인한 고립도(IR)는 약 4.1dB였다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 광고립 소자를 포함하는 광고립 장치이고,
    상기 광고립 소자는, 각각 입광면과 출광면을 포함하는 제 1 홀로그래픽 소자, 제 2 홀로그래픽 소자, 리타더 및 반사형 편광기를 상기 순서로 포함하며,
    상기 제 1 홀로그래픽 소자는, 입광면에 -90도 초과이면서 90도 미만의 범위 내인 제 1 각도의 입사각으로 입사된 입사광을 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도의 출사각으로 출사시킬 수 있는 광학 소자이고,
    상기 제 2 홀로그래픽 소자는, 입광면 또는 출광면에 제 3 각도의 입사각으로 입사된 입사광은 투과시키고, 상기 제 3 각도와는 다른 제 4 각도의 입사각으로 입광면 또는 출광면에 입사된 입사광은 해당 입사광의 방향과 평행한 방향으로 반사시킬 수 있는 광학 소자이며,
    상기 제 2 내지 제 4 각도는 각각 0도 초과이면서 90도 미만의 범위이거나, -90도 초과이면서 0도 미만의 범위 내이고,
    상기 제 2 각도와 상기 제 3 각도의 차이의 절대값은 0도 내지 10도의 범위 내이고,
    상기 제 3 각도와 제 4 각도의 합계의 절대값은 0도 내지 10도의 범위 내인 광고립 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 하기 수식 1로 규정되는 고립도(IR)가 3 dB 이상인 광고립 장치:
    [수식 1]
    IR = 10 × n × log(F/B)
    수식 1에서 IR은 고립도이고, n은 광고립 장치 내에 포함되는 광고립 소자의 개수이며, F는 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면을 향하는 방향으로 광고립 장치로 입사된 광의 투과율이고, B는 상기 제 1 홀로그래픽 소자의 출광면에서 입광면을 향하는 방향으로 광고립 장치로 입사된 광의 투과율이다.
  3. 제 1 항에 있어서, 리타더가 λ/4판인 광고립 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 반사형 편광기가 선격자 편광기, 이중 휘도 향상 필름 또는 콜레스테릭 액정 필름인 광고립 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 반사형 편광기는 리타더를 투과한 광이 제 5 각도인 입사각으로 상기 반사형 편광기로 입사되도록 위치하고, 상기 제 5 각도와 제 3 각도의 차이의 절대값은 0도 내지 10도의 범위 내인 광고립 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면을 향하는 방향을 따라서 반사형 편광기를 투과한 광의 광의 경로를 제어하기 위한 프리즘 또는 반사판을 추가로 포함하는 광고립 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 홀로그래픽 소자의 입광면에서 출광면을 향하는 방향을 따라서 반사형 편광기를 투과한 광이 입사할 수 있는 위치에 위상지연판을 추가로 포함하는 광고립 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 위상지연판은, 그 지상축이 반사형 편광기의 투과축과 40도 내지 50도의 범위 내의 어느 한 각도 또는 130도 내지 140도의 범위 내의 어느 한 각도를 이루도록 배치되어 있는 광고립 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 위상지연판은, λ/2판 및 λ/4판을 포함하는 광고립 장치.
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