KR102070577B1

KR102070577B1 - 광고립 소자

Info

Publication number: KR102070577B1
Application number: KR1020180126142A
Authority: KR
Inventors: 한상철; 박성민; 김병묵
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2020-03-02
Also published as: JP2021500608A; EP3693770A1; CN111213077A; CN111213077B; JP6840899B2; EP3693770A4; KR20190044578A; US11086052B2; EP3693770B1; WO2019078695A1; US20200386922A1

Abstract

본 출원은, 광고립 소자에 대한 것이다. 본 출원의 광고립 소자는 정 방향 투과율이 우수하고, 별도의 외력이 요구되지 않을 수 있다. 이러한 광고립 소자는, 예를 들면, 광통신이나 레이저 광학 분야, 보안, 사생활 보호 분야, 디스플레이의 휘도 향상 또는 군사용 은폐 엄폐 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다.

Description

광고립 소자{OPTICAL ISOLATING DEVICE}

본 출원은, 2017년 10월 20일에 대한민국 특허청에 제출된 특허출원 제10-2017-0136743호의 출원일의 이익을 주장하고, 그 내용 전부는 본 출원에 포함된다.

본 출원은 광고립 소자에 대한 것이다.

광고립 장치는, 정 방향에서의 광 투과율이 역 방향에서의 광 투과율에 비하여 높은 장치이고, 광 다이오드(optical diode)라고도 불린다. 광고립 장치는, 광통신이나 레이저 광학 분야에서 불필요한 반사광을 막는 것에 사용될 수 있다. 또한, 광고립 장치는 건물 또는 자동차 유리에 적용되어 보안이나 사생활 보호 등에 사용될 수도 있다. 광고립 장치는 또한 다양한 디스플레이에서의 휘도 향상용으로 적용될 수 있고, 은폐 엄폐용 군용 제품 등에도 적용될 수 있다.

광고립 장치로는, 패러데이 광고립 장치가 알려져 있다. 패러데이 광고립 장치는, 각각의 흡수축이 서로 45 도를 이루도록 배치된 제1 및 제2 편광자와, 이들 사이에 배치된 패러데이 회전자를 포함한다. 제1 편광자를 통과하여 선편광된 입사광을 패러데이 회전자는 45 도 회전시키고, 회전된 광은 제2 편광자를 투과하게 된다(Forward direction). 반대로 제2 편광자를 투과한 선편광된 광은 패러데이 회전자에 의해 45 도 회전하게 되면, 제1 편광자의 흡수축과 평행하게 되기 때문에, 제1 편광자를 투과할 수 없다(Backward direction).

패러데이 광고립 장치는, 구동을 위해 매우 큰 외부 자기장이 필요하고, 고가의 재료가 적용되어야 하기 때문에 대면적화 등이 곤란하고, 이론적으로 정 방향(forward direction)으로 최대 50% 까지만 입사광을 투과시킬 수 있다.

본 출원은 정 방향 투과율이 높고, 구동을 위해 외부 자기장이 요구되지 않으며, 저비용으로도 제조될 수있고, 대면적화가 가능한 광고립 소자를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 출원에서, 용어 「광고립 소자」는, 어느 한 방향의 입사광의 투과율이 그와는 다른 방향의 입사광의 투과율 보다 크게 되도록 구성된 소자를 의미할 수 있다. 광고립 소자에서, 입사광의 투과율이 큰 방향은 정 방향(Forward direction)으로 호칭될 수 있고, 작은 방향은 역 방향(Backward direction)으로 호칭될 수 있다. 상기에서, 정 방향과 역 방향은 서로 약 160 도 내지 약 200 도 정도의 각도를 이룰 수 있다. 상기 각도는, 예를 들어, 약 165 도 이상, 170 도 이상, 175 도 이상일 수 있고, 약 195 도 이하, 약 190 도 이하, 약 185 도 이하일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 후술하는 입광면은 상기 정 방향으로 진행하는 광이 입사되는 면을 의미할 수 있다. 그리고, 후술하는 출광면은 상기 역 방향으로 진행하는 광이 입사되는 면을 의미할 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, 광고립 장치를 가시광 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우, 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 수치이다. 다른 예시에서, 적외선 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우, 상기 투과율 등의 기준 파장은, 예를 들면, 1000 nm의 파장의 광을 기준으로 정해질 수 있다. 또 다른 예시에서, 자외선 영역의 광을 고립시키고자 하는 경우, 상기 투과율 등의 기준 파장은, 예를 들면, 250 nm의 파장을 기준으로 정해질 수 있다.

본 출원에서 용어 「입사각」은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 입광면 또는 출광면의 법선을 기준으로 측정된 각도 중 절대값이 작은 각도이다. 또한, 본 출원에서 용어 「출사각」은, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 입광면 또는 출광면의 법선을 기준으로 측정된 각도 중 절대값이 작은 각도이다. 상기에서, 법선을 기준으로 시계 방향으로 측정된 각도는 양수로 표시될 수 있고, 반시계 방향으로 측정된 각도는 음수로 표시될 수 있다.

본 출원에서, 각도를 나타내는 값은 오차 범위를 고려한 값일 수 있다. 각도를 나타내는 값은 예를 들어, 수직, 평행, 입사각, 출사각 및/또는 경사각 등을 의미할 수 있고, 상기 오차 범위는 ±10 도 이내, ±9 도 이내, ±8 도 이내, ±7 도 이내, ±6 도 이내, ±5 도 이내, ±4 도 이내, ±3 도 이내, ±2 도 이내, 또는 ±1 도 이내일 수 있다.

본 출원은 광고립 소자에 관한다. 본 출원의 광고립 소자는 제1 광로 변경 소자, 광 제어 필름 및 제2 광로 변경 소자를 순차적으로 포함할 수 있다. 제1 및 제2 광로 변경 소자와 광 제어 필름은 각각 입광면과 출광면을 포함할 수 있다. 제1 광로 변경 소자의 출광면과 광 제어 필름의 입광면, 광 제어 필름의 출광면과 제2 광로 변경 소자의 입광면, 그리고 광 제어 필름의 출광면과 제2 광로 변경 소자의 입광면은 대향할 수 있다. 본 출원에서, 어떤 한 면과 다른 한 면이 대향한다는 것은, 양 면이 서로 마주 보는 형태로 위치한 형태를 의미할 수 있다.

본 출원에서, 용어 「입광면」 및 「출광면」에 대한 설명은 전술한 바와 같다.

본 명세서에서, 용어 「광로 변경 소자」는 입사광을 굴절, 반사 또는 회절시켜서, 입사광의 진행 경로를 변경할 수 있는 소자를 의미할 수 있다. 또한, 용어 「광 제어 필름」은 소정의 각도의 입사광 만을 투과시키고, 이와는 다른 각도의 입사광은 흡수 또는 반사함으로써 차단할 수 있는 필름을 의미할 수 있다.

제1 광로 변경 소자는, 제1 각도의 입사각으로 입사된 광을 제2 각도의 출사각으로 출사시킬 수 있도록 구성된 소자일 수 있다. 상기 제1 각도 및 상기 제2 각도는 서로 다른 각도일 수 있다. 상기 제1 각도는 -90 도 초과이면서 90 도 미만일 수 있다. 상기 제1 각도는, 다른 예시에서, -80 도 이상, -70 도 이상, -60 도 이상, -50 도 이상, -40 도 이상, -30 도 이상, -20 도 이상, -10 도 이상 또는 -5 도 이상 일 수 있고, 80 도 이하, 70 도 이하, 60 도 이하, 50 도 이하, 40 도 이하, 30 도 이하, 20 도 이하, 10 도 이하 또는 5 도 이하 일 수 있으며, 약 0 도일 수 있다.

상기 제2 각도는, 0 도 초과이면서 90 도 미만일 수 있다. 상기 제2 각도는, 다른 예시에서, 5 도 이상, 10 도 이상, 15 도 이상, 20 도 이상 또는 25 도 이상일 수 있고, 85 도 이하, 80 도 이하, 75 도 이하, 70 도 이하, 65 도 이하, 60 도 이하, 55 도 이하, 50 도 이하, 45 도 이하, 40 도 이하 또는 35 도 이하일 수 있으며, 약 30 도일 수도 있다.

상기 제2 각도는, 다른 예시에서, -90 도 초과이면서 0 도 미만일 수 있다. 제2 각도는, 다른 예시에서, -5 도 이하, -10 도 이하, -15 도 이하, -20 도 이하 또는 -25 도 이하일 수 있고, -85 도 이상, -80 도 이상, -75 도 이상, -70 도 이상, -65 도 이상, -60 도 이상, -55 도 이상, -50 도 이상, -45 도 이상, -40 도 이상 또는 -35 도 이상일 수 있으며, 약 -30 도일 수 있다.

광 제어 필름은, 입광면 또는 출광면에 상기 제2 각도의 입사각으로 입사된 광은 투과시키고, 입광면 또는 출광면에 제3 각도의 입사각으로 입사된 광은 흡수 또는 반사시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 광 제어 필름은 상기 제3 각도로 입사된 광을 차단시킬 수 있다. 상기 제2 각도와 상기 제3 각도는 서로 다른 각도일 수 있으며, 상기 제2 각도는 전술한 바와 같을 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제3 각도는, 0 도 초과이면서 90 도 미만일 수 있다. 상기 제3 각도는, 다른 예시에서 5 도 이상, 10 도 이상, 15 도 이상, 20 도 이상 또는 25 도 이상일 수 있고, 85 도 이하, 80 도 이하, 75 도 이하, 70 도 이하, 65 도 이하, 60 도 이하, 55 도 이하, 50 도 이하, 45 도 이하, 40 도 이하 또는 35 도 이하일 수 있고, 약 30도일 수도 있다. 또 다른 예시에서, 상기 제3 각도는, -90 도 초과이면서 0 도 미만일 수 있다. 제3 각도는, 다른 예시에서 -5 도 이하, -10 도 이하, -15 도 이하, -20 도 이하 또는 -25 도 이하일 수 있고, -85 도 이상, -80 도 이상, -75 도 이상, -70 도 이상, -65 도 이상, -60 도 이상, -55 도 이상, -50 도 이상, -45 도 이상, -40 도 이상 또는 -35 도 이상일 수 있고, 약 -30 도일 수도 있다.

하나의 예시에서, 제2 광로 변경 소자는 입광면에 상기 제2 각도의 입사각으로 입사된 광을 제4 각도로 출사시킬 수 있고, 출광면에 상기 제4 각도로 입사된 광을 상기 제2 각도 또는 상기 제3 각도로 분할하여 출사시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

상기에서 제2 광로 변경 소자의 출광면에 상기 제4 각도의 입사각으로 입사되는 광의 광량 대비, 제2 광로 변경 소자에서 상기 제2 각도의 출사각으로 출사되는 광의 광량은 95 % 이하일 수 있다. 상기 비율은, 다른 예시에서, 약 90 % 이하, 약 85 % 이하, 약 80 % 이하, 약 75 % 이하, 약 70 % 이하, 약 65 % 이하, 약 60 % 이하, 또는 약 55 % 이하일 수 있지만, 이제 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 비율의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 0 % 초과, 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 % 이상일 수 있다.

상기에서, 제2 광로 변경 소자의 출광면에 상기 제4 각도의 입사각으로 입사되는 광의 광량 대비, 제2 광로 변경 소자에서 상기 제3 각도의 출사각으로 출사되는 광의 광량은 5 % 이상일 수 있다. 상기 비율은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 약 10 % 이상, 약 15 % 이상, 약 20 % 이상, 약 25 % 이상, 약 30 % 이상, 약 35 % 이상, 약 40 % 이상, 또는 약 45 % 이상일 수 있다. 또한, 상기 비율의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 100 % 미만, 약 95 % 이하, 약 90 % 이하, 약 85 % 이하, 약 80 % 이하, 약 75 % 이하, 약 70 % 이하, 약 65 % 이하, 약 60 % 이하, 또는 약 55 % 이하일 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 제4 각도는 -80 도 이상, -70 도 이상, -60 도 이상, -50 도 이상, -40 도 이상, -30 도 이상, -20 도 이상, -10 도 이상 또는 -5 도 이상 일 수 있고, 80 도 이하, 70 도 이하, 60 도 이하, 50 도 이하, 40 도 이하, 30 도 이하, 20 도 이하, 10 도 이하 또는 5 도 이하 일 수 있으며, 약 0 도일 수 있다.

광고립 소자는, 상기 제1 각도와 상기 제4 각도의 차이의 절대값이 0 도 내지 10 도의 범위 내가 되도록 구성될 수 있다. 상기 값은, 다른 예시에서, 9 도 이하, 8 도 이하, 7 도 이하, 6 도 이하, 5 도 이하, 4 도 이하, 3 도 이하, 2 도 이하 또는 1 도 이하일 수 있다. 따라서, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는, 실질적으로 서로 동일할 수 있다.

광고립 소자는, 상기 제2 각도와 상기 제3 각도의 합계의 절대값이 0 도 내지 10 도의 범위 내가 되도록 구성될 수 있다. 상기 값은, 다른 예시에서, 9 도 이하, 8 도 이하, 7 도 이하, 6 도 이하, 5 도 이하, 4 도 이하, 3 도 이하, 2 도 이하 또는 1 도 이하일 수 있다. 따라서, 상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는, 서로 부호가 반대이면서, 그 수치는 실질적으로 서로 동일할 수 있다.

입사광 또는 출사광이 상기한 제1 각도 내지 제4 각도를 만족할 수 있도록 구성함으로써, 입광면으로 입사된 광의 투과율(정 방향 투과율)이 출광면으로 입사된 광의 투과율(역 방향 투과율) 보다 높은 광고립 소자를 구현할 수 있다. 즉, 양 방향으로 입사되는 광의 투과율이 비대칭인 광학 소자를 구현할 수 있다.

하나의 예시에서, 제1 광로 변경 소자는 프리즘 필름 또는 반사형 경사 루버 필름일 수 있다.

본 출원에서, 용어 「프리즘」은 입사된 광을 굴절 및/또는 분산시킬 때 사용되는, 다면체의 광학 소자를 의미할 수 있고, 구체적으로 입사된 광을 굴절시키거나 반사하는 투명한 고체 재료로 형성되고, 투명하며, 다면체인 광학 소자를 의미할 수 있다. 프리즘 필름은, 복수의 프리즘이 규칙적 또는 불규칙적으로 배치되어 있는 필름을 의미할 수 있다. 프리즘의 형상은, 광로 변경 소자의 입광면 또는 출광면으로 입사하는 광의 경로를 변경할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 프리즘으로는, 프리즘의 능선에 직교하는 단면의 형상이 삼각형인 프리즘이 적용될 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 프리즘 필름은 굴절률이 1.1 내지 2.0일 수 있다. 상기 굴절률은 다른 예시에서, 1.2 이상, 1.25 이상, 1,3 이상, 1.35 이상 또는 1.4 이상일 수 있고, 1.9 이하, 1.85 이하, 1.8 이하, 1.75 이하, 또는 1.7 이하일 수 있다. 상기 굴절률은 또 다른 예시에서, 1.41 이상, 1.42 이상, 1.43 이상, 1.44 이상 또는 1.45 이상일 수 있으며, 각각 1.70 이하, 1.69 이하, 1.68 이하, 1.67 이하, 1.66이하 또는 1.65 이하일 수 있다. 또한, 상기 굴절률의 측정 방법은 공지이고, 이의 기준 파장은 전술한 바와 같다. 하나의 예시에서, 굴절률은 메트리콘(Metricon)사의 프리즘 커플러를 사용하여 633 ㎚의 파장에서 측정된 값일 수 있다. 또한, 프리즘 필름의 굴절률은 이의 두께에 따라 적절한 범위에서 조절될 수 있다.

하나의 예시에서, 제1 광로 변경 소자로 프리즘 필름이 적용될 때, 상기 프리즘 필름은 삼각형 프리즘 필름, 구체적으로 부등변 삼각형 프리즘 필름일 수 있다.

본 출원에서, 용어 「삼각형 프리즘」은, 프리즘의 능선에 직교하는 단면의 형상이 삼각형인 프리즘을 의미할 수 있고, 구체적으로 프리즘의 능선에 직교하는 단면의 형상이 하나의 밑변과 두개의 빗변을 가지는 삼각형인 프리즘을 의미할 수 있다. 또한, 부등변 삼각형 프리즘은, 삼각형인 프리즘의 능선에 직교하는 단면의 세 변 중 적어도 두 변의 길이가 상이한 삼각형인 프리즘을 의미할 수 있다. 일 예시에서, 삼각형 프리즘 필름은 두 빗변이 형성하는 꼭지점이 프리즘 필름의 입광면을 향하는 것일 수도 있고, 또는 프리즘 필름의 출광면을 향하는 것일 수도 있다.

제1 광로 변경 소자로 적용될 수 있는 부등변 삼각형 프리즘 필름은, 삼각형의 밑변과 어느 하나의 빗변이 직교하는 부등변 삼각형 프리즘 필름일 수 있다. 삼각형의 밑변과 어느 하나의 빗변이 직교한다는 것은, 밑변과 빗변이 형성하는 각도가 약 90 도인 것을 의미할 수 있으며, 상기 각도는 전술한 오차 범위를 고려한 각도일 수 있다.

다른 예시에서, 제1 광로 변경 소자에 포함되는 부등변 삼각형 프리즘의 꼭지각은 15 도 내지 75 도의 범위 내일 수 있다.

본 출원에서, 용어 「꼭지각」은 삼각형의 밑변을 제외한, 두 빗변이 형성하는 각을 의미할 수 있다. 상기 꼭지각은, 다른 예시에서, 15.0 도 이상, 15.1 도 이상, 15.2 도 이상, 15.3 도 이상, 15.4 도 이상 또는 15.5 도 이상일 수 있고, 74.9 도 이하, 74.8 도 이하, 74.7 도 이하, 74.6 도 이하 또는 74.5 도 이하일 수 있다. 상기한 부등변 삼각형 프리즘을 포함하는 프리즘 필름을 제1 광로 변경 소자로 적용함으로써, 입광면에 상기 제1 각도의 입사각으로 입사된 광을 상기 제2 각도로 출사시킬 수 있고, 출광면에 상기 제2 각도로 입사된 광을 상기 제1 각도로 출사시킬 수 있다.

본 출원에서, 용어 「루버 필름」은 광 투과부와 광을 차폐하는 루버를 포함하는 필름을 의미할 수 있으며, 다수의 미세 루버(louver)가 광 투과부 내에서 일정한 간격으로 패턴화되어 있는 구조를 가지는 필름을 의미할 수 있다. 루버 필름 내부에 형성된 다수의 미세 루버는, 루버 필름에 입사된 광이 소정 범위의 각도를 가지는 광으로 출사되거나, 루버 필름 내에서 흡수 또는 차단되도록 할 수 있다.

본 출원의 반사형 경사 루버 필름은, 반사형 루버 및 광 투과부를 포함할 수 있다. 또한, 반사형 경사 루버 필름은 반사형 루버가 광 투과부 내에서 일정한 간격으로 패턴화되어 있는 구조를 가지는 필름을 의미할 수 있다. 구체적으로, 반사형 경사 루버 필름은 광 투과부 내에 반사형 루버가 소정의 경사각을 가지도록 배치되어 있을 수 있다. 예를 들어, 반사형 경사 루버 필름에서는 광 투과부 내에 복수의 반사형 루버가 제2 각도의 경사각을 가지도록 배치되어 있을 수 있다.

다른 예시에서, 광 제어 필름은 흡수형 경사 루버 필름일 수 있다. 구체적으로, 흡수형 경사 루버 필름은 광 투과부 내에 흡수형 루버가 소정의 경사각을 가지도록 배치되어 있으며, 흡수형 루버는 소정 범위의 각도로 입사하는 광 만을 투과시키고, 그 외의 각도로 입사하는 광을 흡수하는 루버일 수 있다. 더 구체적으로, 흡수형 경사 루버 필름은, 입광면 또는 출광면에 상기 제2 각도로 입사한 광만을 투과시킬 수 있고, 이외의 각도, 예를 들어, 상기 제3 각도로 입사한 광은 흡수 또는 반사하여, 차단할 수 있다.

광 제어 필름으로 흡수형 경사 루버 필름을 적용함으로써, 역 방향으로 입사하는 광의 투과율을 감소시킬 수 있다.

흡수형 경사 루버 필름은 복수의 흡수형 루버가 제2 각도의 경사각으로 형성되어 있을 수 있다. 본 출원에서, 용어 「경사각」은, 루버 필름의 입광면 또는 출광면의 법선과 루버가 이루는 각도 중 절대값이 작은 각도를 의미할 수 있고, 법선을 기준으로 시계 방향으로 측정된 각도는 양수로 반시계 방향으로 측정된 각도는 음수로 표시된다. 즉, 광 제어 필름에 적용되는 흡수형 경사 루버 필름은 복수의 흡수형 루버가 상기 제2 각도로 입사되는 광과 평행한 방향으로 형성되어 있을 수 있다. 또한, 흡수형 루버가 제2 각도로 입사되는 광과 평행한 방향으로 형성되어 있다는 것은, 제2 각도로 입사하는 광을 투과시킬 수 있도록 형성되어 있는 것을 의미할 수 있다. 또한, 어느 두 방향이 평행하다는 것은 기하학적으로 완전히 평행한 경우뿐만 아니라, 상기한 오차 범위 내의 각도로 교차할 수 있는 경우까지 포함할 수 있다.

흡수형 루버의 경사각이 상기 제2 각도로 입사되는 광과 평행한 방향으로 형성되어 있는 경우, 제1 광로 변경 소자로부터 출사되어 광 제어 필름으로 입사되는 상기 제2 각도의 광을 투과시킬 수 있고, 제2 광로 변경 소자로부터 출사되어 광 제어 필름으로 입사되는 상기 제2 각도의 광은 투과시키면서, 동시에 상기 제3 각도의 광은 흡수 또는 반사하여 차단시킬 수 있다.

본 출원에 적용되는 루버 필름을 구성하는 재료의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 광 투과부로는 높은 광 투과율을 가지는 것으로 알려진 중합체가 적용될 수 있다. 이와 같은 중합체로는, 열가소성 수지, 열경화성 수지, UV 광선 등의 열처리 또는 광조사 등으로 경화 가능한 경화성 수지 등이 적용될 수 있다. 이러한 수지의 예로는, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 수지; 폴리스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 아크릴 수지, 폴리카르보네이트 수지 등을 들 수 있다. 또한, 광을 차폐하는 루버로는 광을 흡수하거나 반사하는 광 차폐 재료가 적용될 수 있다.

구체적으로, 흡수형 루버 필름은 광을 흡수하는 재료가 적용된 루버를 포함할 수 있다. 또한, 반사형 루버 필름은 광을 반사하는 재료가 적용된 루버를 포함할 수 있다. 광을 흡수하는 재료의 예로는, 카본 블랙 등의 흑색 또는 회색 안료 또는 염료 등의 어두운 색상의 안료 또는 염료, 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 전술한 광 투과부에 적용될 수 있는 중합체 등을 들 수 있다. 또한, 광을 반사하는 재료의 예로는, 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 크롬(Cr) 등의 금속, 또는 상기 금속의 산화물 등을 들 수 있다.

하나의 예시에서, 제2 광로 변경 소자는 프리즘 필름일 수 있다.

또한, 제2 광로 변경 소자로 프리즘 필름이 적용될 때, 상기 프리즘 필름은 굴절률이 1.1 내지 2.0일 수 있다. 상기 굴절률은 다른 예시에서, 1.2 이상, 1.25 이상, 1,3 이상, 1.35 이상 또는 1.4 이상일 수 있고, 1.9 이하, 1.85 이하, 1.8 이하, 1.75 이하, 또는 1.7 이하일 수 있다. 상기 굴절률은 또 다른 예시에서, 1.41 이상, 1.42 이상, 1.43 이상, 1.44 이상 또는 1.45 이상일 수 있으며, 각각 1.70 이하, 1.69 이하, 1.68 이하, 1.67 이하, 1.66이하 또는 1.65 이하일 수 있다. 또한, 상기 굴절률의 측정 방법, 기준 파장은 전술한 바와 같고, 프리즘 필름의 굴절률은 이의 두께에 따라 적절한 범위에서 조절될 수 있다. 또한, 제1 광로 변경 소자에 포함되는 프리즘 필름의 굴절률과 제2 광로 변경 소자에 포함되는 프리즘 필름의 굴절률은 같을 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.

다른 예시에서, 제2 광로 변경 소자로는 이등변 삼각형 프리즘 필름 또는 부등변 삼각형 프리즘 필름이 적용될 수 있고, 구체적으로 이등변 삼각형 프리즘 필름이 적용될 수 있다.

본 출원에서, 용어 「이등변 삼각형」은 두 변이 동일하거나, 다소 차이가 있더라도 실질적으로 동일한 길이를 가지는 삼각형을 의미할 수 있다. 이등변 삼각형이 실질적으로 동일한 길이를 가진다는 것은 오차 범위를 포함하는 것을 의미하며, 예를 들어 두 변의 길이의 차이가 한 변의 길이의 5% 이내인 경우를 의미할 수 있다. 제2 광로 변경 소자로 이등변 삼각형 프리즘을 적용함으로써, 역 방향으로 입사되는 상기 제4 각도의 광의 일부를 상기 제2 각도로 분할하여 출사시킬 수 있고, 상기 제4 각도의 광의 나머지 일부를 전술한 상기 제3 각도로 출사시킬 수 있다. 상기 제3 각도로 출사되는 광은, 광 제어 필름에 의해 흡수되거나 차단될 수 있다.

하나의 예시에서, 제2 광로 변경 소자로 적용되는 삼각형 프리즘 필름에서, 이등변 삼각형 프리즘 또는 부등변 삼각형 프리즘의 꼭지각은 15도 내지 75도의 범위 내일 수 있다. 상기 꼭지각은 제2 광로 변경 소자에 포함되는 삼각형 프리즘에서, 프리즘의 능선에 직교하는 단면의 두 빗변이 형성하는 각도를 의미할 수 있다. 상기 각도는, 예를 들어, 15.0도 이상, 15.1도 이상, 15.2도 이상, 15.3도 이상, 15.4도 이상 또는 15.5도 이상일 수 있고, 75.0도 이하, 75.9도 이하, 75.8도 이하, 75.7도 이하, 75.6도 이하 또는 75.5도 이하일 수 있다.

다른 예시에서, 본 출원의 광고립 소자는 마이크로 루버 필름을 추가로 포함할 수 있다. 마이크로 루버 필름 또한, 상기한 광로 변경 소자 등과 마찬가지로 입광면 및 출광면을 포함할 수 있다. 또한, 마이크로 루버 필름으로서, 광 제어 필름에 적용되는 흡수형 경사 루버 필름이 적용될 수도 있다. 상기한 마이크로 루버 필름이 추가로 포함되고, 광 제어 필름으로서 상기한 흡수형 경사 루버 필름이 적용되는 경우, 광 제어 필름에 적용되는 경사 루버 필름을 제1 마이크로 루버 필름으로 지칭할 수 있고, 추가로 포함되는 마이크로 루버 필름을 제2 마이크로 루버 필름으로 지칭할 수 있다.

제2 마이크로 루버 필름이 적용되는 경우, 제2 마이크로 필름은 이의 입광면이 제2 광로 변경 소자의 출광면에 대향하도록 위치하고 있을 수 있다.

제2 마이크로 루버 필름은 광 투과부 내에서, 복수의 루버가 상기 제4 각도의 경사각으로 형성되어 있을 수 있다. 즉, 제2 마이크로 루버 필름에서는, 복수의 루버가, 입광면 또는 출광면에 상기 제4 각도로 입사되는 광과 평행한 방향으로 형성되어 있을 수 있다. 이에 따라, 제2 마이크로 루버 필름의 입광면 또는 출광면에 상기 제4 각도로 입사하는 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제4 각도로 입사되는 광과 평행한 방향은 오차 범위를 포함하는 방향을 의미하며, 예를 들어 제4 각도±2도의 각도의 범위 내일 수 있다. 또한, 제2 마이크로 필름은 상기 제4 각도의 입사각으로 입사되는 광만을 투과시킬 수 있고, 상기 제4 각도와는 다른 각도로 입사되는 광은 흡수 또는 반사하여 차단시킬 수 있다. 제2 마이크로 루버 필름이 상기 제4 각도로 입사되는 광만을 투과시킴으로써, 본 출원의 광고립 소자를 정 방향으로 투과하여 출사되는 광(예를 들어, 제4 각도를 가지는 광)과는 다른 광각을 가지는 광이 출사되지 않도록 할 수 있고, 상기 광고립 소자를 역 방향으로 투과할 수 있는 광이 소정의 각도(예를 들어, 제4 각도) 만을 가지도록 할 수 있다.

하나의 예시에서, 광 제어 필름의 두께는 1 ㎛ 내지 400 ㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는, 예를 들어, 1 ㎛ 이상, 2 ㎛ 이상, 3 ㎛ 이상, 4 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 7 ㎛ 이상 또는 8 ㎛ 이상일 수 있고, 400 ㎛ 이하, 390 ㎛ 이하, 380 ㎛ 이하, 370 ㎛ 이하, 360 ㎛ 이하 또는 350 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

다른 예시에서, 제1 광로 변경 소자 및는 제2 광로 변경 소자의 두께는 각각 독립적으로 5㎛ 내지 500㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는, 예를 들면, 5 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 7 ㎛ 이상 또는 8 ㎛ 이상일 수 있고, 500 ㎛ 이하, 490 ㎛ 이하, 480 ㎛ 이하, 470 ㎛ 이하, 460 ㎛ 이하, 450 ㎛ 이하, 440 ㎛ 이하, 430 ㎛ 이하, 420 ㎛ 이하, 410 ㎛ 이하 또는 400 ㎛ 이하일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

광고립 소자는 정 방향 투과율이 50 % 이상일 수 있다. 상기 값은, 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 정 방향 투과율의 상한은 약 100%일 수 있다.

또한, 광고립 소자는 역 방향 투과율이 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 역 방향 투과율의 하한은 약 0% 정도일 수 있다.

본 출원에서, 어떤 부재의 「투과율」은 소정의 파장을 가지는 광을 그 부재에 조사하였을 때, 조사된 광량 대비 그 부재를 투과한 광의 광량을 %로 나타낸 것을 의미한다. 따라서, 상기 광고립 소자의 정 방향 투과율은 제1 광로 변경 소자의 입광면에 입사된 입사광의 광량 대비, 제2 광로 변경 소자로부터 출사된 출사광의 광량의 비를 의미할 수 있다. 또한, 광고립 소자의 역 방향 투과율은 제2 광로 변경 소자의 출광면에 입사된 입사광의 광량 대비, 제1 광로 변경 소자로부터 출사된 출사광의 광량의 비를 의미할 수 있다.

본 출원은, 또한 광고립 장치에 관한 것이다. 본 출원의 광고립 장치는 전술한 광고립 소자를 적어도 하나 포함할 수 있다.

본 출원에서, 용어 「광고립 장치」는, 광고립 소자를 포함하고, 광고립 기능을 가지는 장치를 의미한다. 따라서, 광고립 장치 또한, 정 방향으로 입사된 광의 투과율이 역 방향으로 입사된 광의 투과율 보다 크게 되도록 구성되어 있다. 광고립 장치에 있어서, 고립도, 정 방향 투과율 및 역 방향 투과율의 범위에 관한 내용은 상기 광고립 소자에서 언급한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.

광고립 장치는, 전술한 광고립 소자를 1개 또는 2개 이상 포함될 수 있다. 광고립 장치에 광고립 소자가 2개 이상 포함되는 경우, 각 광고립 소자는, 정 방향을 따라서 어느 하나의 광고립 소자를 투과한 광이 다른 광고립 소자의 제1 광로 변경 소자 측으로 입사할 수 있도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광고립 장치가 정 방향으로 위치하는 제1 광고립 소자 및 제2 광고립 소자를 포함하는 경우, 제1 광고립 소자에서 제2 광로 변경 소자의 출광면과, 제2 광고립 소자에서 제1 광로 변경 소자의 입광면이 대향하도록 위치할 수 있다. 이와 같이, 광고립 장치가 복수의 광고립 소자를 포함함으로써, 광고립도를 보다 향상시킬 수 있다.

본 출원에서, 광고립도(isolation ratio) 는, 역 방향의 투과율에 대비 정 방향의 투과율이 얼마나 증가하였는지를 나타내는 것으로서, 이는 하기 식 1과 같이 정의되고, 그 값이 클수록 광고립 성능이 우수한 것을 의미할 수 있다:

[식 1]

IR = 10 Х log(F/B)

식 1에서, IR은 광고립 소자의 광고립도, F는 광고립 소자의 정 방향 투과율, B는 광고립 소자의 역방향 투과율을 의미한다.

복수의 광고립 소자들을 정 방향으로 투과하는 광은 광량의 손실 없이 계속 투과되지만, 역 방향으로 투과하는 광의 경우, 그 광량이 지수 함수적으로, 예를 들어 (0.5)ⁿ배(여기서, n은 광고립 소자의 개수를 의미한다)로 감소한다. 따라서, 적용된 광고립 소자의 개수가 늘어날수록, 광고립 장치의 광고립도는 지수함수적으로 증가할 수 있다.

광고립 장치의 정 방향으로 입사된 광의 투과율(F)은 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 정 방향 투과율의 상한은 약 100%일 수 있다. 또한, 광고립 장치의 역 방향으로 입사된 광의 투과율(B)은, 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 역 방향 투과율의 하한은 약 0% 정도일 수 있다.

상기와 같은 광고립 장치는 추가적인 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 광고립 장치는, 전술한 광고립 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 장치는, 필요한 경우에 상기 이외에 추가적인 광학 요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광고립 장치는, 루버 플레이트와 같은 광학 요소를 포함할 수 있다. 이러한 루버 플레이트 등은, 예를 들면, 정 방향으로 진행하는 광이 최종적으로 출사되는 측, 예를 들면 전술한 제2 광로 변경 소자의 출광면에 구비될 수 있다.

본 출원에서는, 정 방향으로의 투과율이 높은 광고립 장치가 제공된다. 이러한 광고립 장치는, 예를 들면, 광통신이나 레이저 광학 분야, 보안, 사생활 보호 분야, 디스플레이의 휘도 향상 또는 군사용 은폐 엄폐 등의 다양한 용도에 적용될 수 있다

또한, 본 출원의 광고립 소자는, 별도의 외력의 인가 없이도 광고립 기능이 구동될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 출원에 따른 광고립 소자의 구조를 나타내는 개략도이다.

이하, 실시예를 통하여 본 출원의 광고립 소자를 상세히 설명한다. 그러나, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예

본 실시예의 광고립 소자는 도 1에 나타난 바와 같은 구조의 소자를 모델링하고, 소정의 소프트웨어를 사용하여 그 성능을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션은 Synopsys 사의 광선 추적 시뮬레이션 소프트웨어 LightTools를 사용하여 진행하였다. 도 1에 나타난 바와 같이, 광고립 소자(1)로 제1 광로 변경 소자(10), 광 제어 필름(20) 및 제2 광로 변경 소자(30)가 순차적으로 적층된 구조를 모델링하였다.

제1 광로 변경 소자(10)로는 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 수지(550 nm 파장 광에 대한 굴절률: 약 1.65)가 적용된 꼭지각이 60 도인 부등변 삼각형 프리즘 어레이(array)로 구성되어 있는 필름 형태의 소자이다.

또한, 광 제어 필름(20)은 복수의 흡수층 루버가 약 33.5 도의 경사각으로 배치되어 있는 흡수형 루버 필름이다.

제2 광로 변경 소자(30)는 우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 수지(550 nm 파장 광에 대한 굴절률: 약 1.65)가 적용되고, 꼭지각이 약 58 도인 이등변 삼각형 프리즘 어레이로 구성되어 있는 필름 형태이다.

제1 광로 변경 소자(10), 광 제어 필름(20) 및 제2 광로 변경 소자(30) 각각의 두께를 약 200 ㎛로 설정하였고, 이들이 라미네이션을 통해 하나의 필름 형태로 제작된 모습을 컴퓨터 모델링하였다. 그 후, 정 방향 및 역 방향의 투과율(F 및 B)를 시뮬레이션 소프트웨어를 통하여 산출하였다. 상기와 같은 형태의 광고립 소자에 550 nm의 파장을 가지는 광을 정 방향으로 조사한 결과 얻어진 정 방향 투과율(F)는 약 84%였으며, 역 방향으로 조사한 결과 얻어진 역 방향 투과율(B)은 약 42%였다. 또한 상기 식 1에 따른 고립도(IR)는 약 3 이었다.

1: 광고립 소자
10: 제1 광로 변경 소자
20: 광 제어 필름
30: 제2 광로 변경 소자

Claims

각각 입광면과 출광면을 포함하는 제1 광로 변경 소자, 광 제어 필름 및 제2 광로 변경 소자를 상기 순서로 포함하고,
제1 광로 변경 소자는, 입광면에 -90 도 초과이면서 90 도 미만의 범위 내인 제1 각도의 입사각으로 입사된 광을 상기 제1 각도와는 다른 제2 각도의 출사각으로 출사시킬 수 있고, 출광면에 상기 제2 각도의 입사각으로 입사된 광을 상기 제1 각도의 출사각으로 출사시키는 소자이며,
광 제어 필름은, 입광면 또는 출광면에 상기 제2 각도의 입사각으로 입사된 광은 투과시키고, 상기 제2 각도와는 다른 제3 각도의 입사각으로 입광면 또는 출광면에 입사된 광은 흡수 또는 반사시키는 소자이며,
제2 광로 변경 소자는 입광면에 상기 제2 각도의 입사각으로 입사된 광을 제4 각도의 출사각으로 출사시킬 수 있고, 출광면에 상기 제4 각도의 입사각으로 입사된 광을 상기 제2 각도 또는 상기 제3 각도의 출사각으로 분할하여 출사시키는 소자이며,
상기 제2 각도 및 상기 제3 각도는 각각 0 도 초과이면서 90 도 미만의 범위이거나, -90 도 초과이면서 0 도 미만의 범위 내이고,
상기 제4 각도는 -90 도 초과이면서 90 도 미만의 범위 내이며,
상기 제1 각도와 상기 제4 각도의 차이의 절대값은 0 도 내지 10 도의 범위 내이고,
상기 제2 각도와 상기 제3 각도의 합계의 절대값은 0 도 내지 10 도의 범위 내이며,
상기 제1 광로 변경 소자는 프리즘 필름이고,
상기 광 제어 필름은 흡수형 경사 루버 필름이며,
상기 제2 광로 변경 소자는 프리즘 필름인 광고립 소자.
삭제
제1 항에 있어서, 제1 광로 변경 소자의 굴절률은 1.40 내지 1.70의 범위 내인 광고립 소자.
제1 항에 있어서, 제1 광로 변경 소자는 부등변 삼각형 프리즘 필름인 광고립 소자.
제4 항에 있어서, 부등변 삼각형의 꼭지각은 15 도 내지 75 도의 범위 내인 광고립 소자.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 광 제어 필름은 복수의 흡수형 루버가 상기 제2 각도의 경사각으로 형성되어 있는 광고립 소자.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 제2 광로 변경 소자의 굴절률은 1.40 내지 1.70의 범위 내인 광고립 소자.
제1 항에 있어서, 상기 제2 광로 변경 소자는 이등변 삼각형 프리즘 필름 또는 부등변 삼각형 프리즘 필름인 광고립 소자.
제10 항에 있어서, 이등변 삼각형 또는 부등변 삼각형의 꼭지각은 15 도 내지 75 도의 범위 내인 광고립 소자.
제1 항에 있어서, 마이크로 루버 필름을 추가로 포함하고, 마이크로 루버 필름은 입광면이 제2 광로 변경 소자의 출광면에 대향하도록 위치하고 있는 광고립 소자.
제12 항에 있어서, 마이크로 루버 필름은 복수의 흡수형 루버가 상기 제4 각도의 경사각으로 형성되어 있는 광고립 소자.
제1 항에 있어서, 정 방향 투과율이 50 % 이상인 광고립 소자.
제1 항의 광고립 소자를 적어도 하나 포함하는 광고립 장치.