(57)【要約】  本出願は、光アイソレーション素子に関する。本出願の光アイソレーション素子は、順方向透過率に優れ、別の外力が要求されない。このような光アイソレーション素子は、例えば、光通信やレーザー光学分野、保安、私生活保護分野、ディスプレイの輝度向上又は軍事用隠蔽掩蔽などの多様な用途に適用され得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ入光面と出光面を含む第１光路変更素子、光制御フィルム及び第２光路変更素子を上記順に含み、
前記第１光路変更素子は、入光面に−９０度超過〜９０度未満の範囲内である第１角度の入射角で入射された光を前記第１角度とは異なる第２角度の出射角で出射させ、出光面に前記第２角度の入射角で入射された光を前記第１角度の出射角で出射させる素子であり、
前記光制御フィルムは、入光面又は出光面に前記第２角度の入射角で入射された光は透過させ、前記第２角度とは異なる第３角度の入射角で入光面又は出光面に入射された光は吸収又は反射させる素子であり、
前記第２光路変更素子は、入光面に前記第２角度の入射角で入射された光を第４角度の出射角で出射させ、出光面に前記第４角度の入射角で入射された光を前記第２角度又は前記第３角度の出射角に分割して出射させる素子であり、
前記第２角度及び前記第３角度はそれぞれ、０度超過〜９０度未満の範囲内であるか、−９０度超過〜０度未満の範囲内であり、
前記第４角度は、−９０度超過〜９０度未満の範囲内であり、
前記第１角度と前記第４角度の差の絶対値は、０度〜１０度の範囲内であり、
前記第２角度と前記第３角度の合計の絶対値は、０度〜１０度の範囲内であることを特徴とする、光アイソレーション素子。
【請求項２】
第１光路変更素子は、プリズムフィルム又は反射型傾斜ルーバーフィルムであることを特徴とする、請求項１に記載の光アイソレーション素子。
【請求項３】
前記プリズムフィルムの屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲内であることを特徴とする、請求項２に記載の光アイソレーション素子。
【請求項４】
前記プリズムフィルムは、不等辺三角形プリズムフィルムであることを特徴とする、請求項２または３に記載の光アイソレーション素子。
【請求項５】
前記不等辺三角形の頂角は、１５度〜７５度の範囲内であることを特徴とする、請求項４に記載の光アイソレーション素子。
【請求項６】
前記光制御フィルムは、吸収型傾斜ルーバーフィルムであることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項７】
前記吸収型傾斜ルーバーフィルムは、複数の吸収型ルーバーが前記第２角度の傾斜角で形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の光アイソレーション素子。
【請求項８】
前記第２光路変更素子は、プリズムフィルムであることを特徴とする、請求項２〜７の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項９】
前記プリズムフィルムの屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲内であることを特徴とする、請求項８に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１０】
前記プリズムフィルムは、二等辺三角形プリズムフィルム又は不等辺三角形プリズムフィルムであることを特徴とする、請求項８または９に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１１】
前記二等辺三角形又は前記不等辺三角形の頂角は、１５度〜７５度の範囲内であることを特徴とする、請求項１０に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１２】
マイクロルーバーフィルムをさらに含み、前記マイクロルーバーフィルムは、入光面が前記第２光路変更素子の出光面に対向するように位置していることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１３】
前記マイクロルーバーフィルムは、複数の吸収型ルーバーが前記第４角度の傾斜角で形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１４】
順方向透過率が５０％以上であることを特徴とする、請求項１〜１３の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１５】
請求項１に記載の前記光アイソレーション素子を少なくとも一つ含むことを特徴とする、光アイソレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互引用
本出願は、２０１７年１０月２０日に提出された大韓民国特許出願第１０−２０１７−０１３６７４３号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として組み込まれる。
【０００２】
技術分野
本出願は、光アイソレーション素子に関する。
【背景技術】
【０００３】
光アイソレーション装置は、順方向での光透過率が逆方向での光透過率に比べて高い装置であって、光ダイオード（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれる。光アイソレーション装置は、光通信やレーザー光学分野で不必要な反射光を防ぐことに用いられ得る。また、光アイソレーション装置は、建物又は自動車のガラスに適用されて保安や私生活保護などに用いられてもよい。また、光アイソレーション装置は、多様なディスプレイでの輝度向上用に適用され得、隠蔽掩蔽用軍用製品などにも適用され得る。
【０００４】
光アイソレーション装置としては、ファラデー光アイソレーション装置が知られている。ファラデー光アイソレーション装置は、それぞれの吸収軸が互いに４５度を成すように配置された第１及び第２偏光子と、それらの間に配置されたファラデー回転子と、を含む。第１偏光子を通過して線偏光された入射光をファラデー回転子は４５度回転させ、回転された光は、第２偏光子を透過するようになる（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）。逆に、第２偏光子を透過した線偏光された光は、ファラデー回転子により４５度回転するようになると、第１偏光子の吸収軸と平行になるため、第１偏光子を透過することができない（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）。
【０００５】
ファラデー光アイソレーション装置は、駆動のために非常に大きい外部磁場が必要であり、高価の材料が適用されるため大面積化が困難であり、理論的に順方向（ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に最大５０％までのみ入射光を透過させ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願は、順方向透過率が高く、駆動のための外部磁場が要求されず、低コストでも製造ができ、大面積化が可能である光アイソレーション素子を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願で用語「光アイソレーション素子」は、いずれか一つの方向の入射光の透過率がそれとは異なる方向の入射光の透過率より大きくなるように構成された素子を意味し得る。光アイソレーション素子で、入射光の透過率が大きい方向は順方向（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれ得、小さい方向は逆方向（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれ得る。上記で順方向と逆方向は互いに約１６０度〜約２００度程度の角度を成すことができる。上記角度は、例えば、約１６５度以上、１７０度以上、１７５度以上であってもよく、約１９５度以下、約１９０度以下、約１８５度以下であってもよいが、これに制限されるものではない。また、後述する入光面は、上記順方向に進む光が入射される面を意味し得る。そして、後述する出光面は、上記逆方向に進む光が入射される面を意味し得る。
【０００８】
本明細書で用語「透過率」、「位相差値」、［反射率］及び「屈折率」などの光学的物性の基準波長は、光アイソレーション装置を用いてアイソレーションしようとする光によって決定され得る。例えば、光アイソレーション装置を用いて可視光領域の光をアイソレーションしようとする場合、前記透過率などの基準波長は、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内のいずれか一つの波長又は約５５０ｎｍ波長の光を基準とした数値である。他の例示として、赤外線領域の光をアイソレーションしようとする場合、前記透過率などの基準波長は、例えば、１０００ｎｍ波長の光を基準として決まることができる。また他の例示として、紫外線領域の光をアイソレーションしようとする場合、前記透過率などの基準波長は、例えば、２５０ｎｍの波長を基準として決まることができる。
【０００９】
本出願で用語「入射角」は、特に異に規定しない限り、入光面又は出光面の法線を基準として測定された角度のうち絶対値が小さい角度である。また、本出願で用語「出射角」は、特に異に規定しない限り、入光面又は出光面の法線を基準として測定された角度のうち絶対値が小さい角度である。上記で法線を基準として時計回りに測定された角度は陽数で表示され得、反時計回りに測定された角度は陰数で表示され得る。
【００１０】
本出願で、角度を示す値は、誤差範囲を考慮した値であってもよい。角度を示す値は、例えば、垂直、平行、入射角、出射角及び／又は傾斜角などを意味し得、前記誤差範囲は、±１０度以内、±９度以内、±８度以内、±７度以内、±６度以内、±５度以内、±４度以内、±３度以内、±２度以内又は±１度以内であってもよい。
【００１１】
本出願は、光アイソレーション素子に関する。本出願の光アイソレーション素子は、第１光路変更素子、光制御フィルム及び第２光路変更素子を順次的に含み得る。第１及び第２光路変更素子と光制御フィルムはそれぞれ、入光面と出光面を含み得る。第１光路変更素子の出光面と光制御フィルムの入光面、光制御フィルムの出光面と第２光路変更素子の入光面、そして、光制御フィルムの出光面と第２光路変更素子の入光面は対向し得る。本出願で、「いずれか一面と他の一面が対向する」とは、両面が互いに対向する形態で位置した形態を意味し得る。
【００１２】
本出願で用語「入光面」及び「出光面」に対する説明は上述した通りである。
【００１３】
本出願で用語「光路変更素子」は、入射光を屈折、反射又は回折させて入射光の進行経路を変更することができる素子を意味し得る。また、用語「光制御フィルム」は、所定角度の入射光のみを透過させ、それとは異なる角度の入射光は、吸収又は反射することで遮断できるフィルムを意味し得る。
【００１４】
第１光路変更素子は、第１角度の入射角で入射された光を第２角度の出射角で出射させるように構成された素子であってもよい。前記第１角度及び前記第２角度は、互いに異なる角度であってもよい。前記第１角度は、−９０度超過〜９０度未満であってもよい。前記第１角度は、他の例示として、−８０度以上、−７０度以上、−６０度以上、−５０度以上、−４０度以上、−３０度以上、−２０度以上、−１０度以上又は−５度以上であってもよく、８０度以下、７０度以下、６０度以下、５０度以下、４０度以下、３０度以下、２０度以下、１０度以下又は５度以下であってもよく、約０度であってもよい。
【００１５】
前記第２角度は、０度超過〜９０度未満であってもよい。前記第２角度は、他の例示として、５度以上、１０度以上、１５度以上、２０度以上又は２５度以上であってもよく、８５度以下、８０度以下、７５度以下、７０度以下、６５度以下、６０度以下、５５度以下、５０度以下、４５度以下、４０度以下又は３５度以下であってもよく、約３０度であってもよい。
【００１６】
前記第２角度は、他の例示として、−９０度超過〜０度未満であってもよい。第２角度は、他の例示として、−５度以下、−１０度以下、−１５度以下、−２０度以下又は−２５度以下であってもよく、−８５度以上、−８０度以上、−７５度以上、−７０度以上、−６５度以上、−６０度以上、−５５度以上、−５０度以上、−４５度以上、−４０度以上又は−３５度以上であってもよく、約−３０度であってもよい。
【００１７】
光制御フィルムは、入光面又は出光面に前記第２角度の入射角で入射された光は透過させ、入光面又は出光面に第３角度の入射角で入射された光は吸収又は反射させるように構成され得る。これによって、光制御フィルムは、前記第３角度で入射された光を遮断させ得る。前記第２角度と前記第３角度は、互いに異なる角度であってもよく、前記第２角度は、上述した通りであってもよい。
【００１８】
一つの例示として、前記第３角度は、０度超過〜９０度未満であってもよい。前記第３角度は、他の例示として、５度以上、１０度以上、１５度以上、２０度以上又は２５度以上であってもよく、８５度以下、８０度以下、７５度以下、７０度以下、６５度以下、６０度以下、５５度以下、５０度以下、４５度以下、４０度以下又は３５度以下であってもよく、約３０度であってもよい。また他の例示として、前記第３角度は、−９０度超過〜０度未満であってもよい。第３角度は、他の例示として、−５度以下、−１０度以下、−１５度以下、−２０度以下又は−２５度以下であってもよく、−８５度以上、−８０度以上、−７５度以上、−７０度以上、−６５度以上、−６０度以上、−５５度以上、−５０度以上、−４５度以上、−４０度以上又は−３５度以上であってもよく、約−３０度であってもよい。
【００１９】
一つの例示として、第２光路変更素子は、入光面に前記第２角度の入射角で入射された光を第４角度の出射角で出射し得、出光面に前記第４角度の入射角で入射された入射光を前記第２角度又は前記第３角度に分割して出射できるように構成され得る。
【００２０】
上記で第２光路変更素子の出光面に前記第４角度の入射角で入射される光の光量に対して、第２光路変更素子で前記第２角度の出射角で出射される光の光量は、９５％以下であってもよい。上記割合は、他の例示として、約９０％以下、約８５％以下、約８０％以下、約７５％以下、約７０％以下、約６５％以下、約６０％以下又は約５５％以下であってもよいが、これに特に限定されるものではない。上記割合の下限は特に制限されないが、例えば、０％超過、約５％以上、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上、約４５％以上であってもよい。
【００２１】
上記で第２光路変更素子の出光面に前記第４角度の入射角で入射される光の光量に対して、第２光路変更素子で前記第３角度の出射角で出射される光の光量は、５％以上であってもよい。上記割合は特に制限されるものではないが、例えば、約１０％以上、約１５％以上、約２０％以上、約２５％以上、約３０％以上、約３５％以上、約４０％以上又は約４５％以上であってもよい。また、上記割合の上限は特に制限されるものではないが、１００％未満、約９５％以下、約９０％以下、約８５％以下、約８０％以下、約７５％以下、約７０％以下、約６５％以下、約６０％以下又は約５５％以下であってもよい。
【００２２】
一つの例示として、前記第４角度は、−８０度以上、−７０度以上、−６０度以上、−５０度以上、−４０度以上、−３０度以上、−２０度以上、−１０度以上又は−５度以上であってもよく、８０度以下、７０度以下、６０度以下、５０度以下、４０度以下、３０度以下、２０度以下、１０度以下又は５度以下であってもよく、約０度であってもよい。
【００２３】
光アイソレーション素子は、前記第１角度と前記第４角度の差の絶対値が０度〜１０度の範囲内になるように構成され得る。上記値は、他の例示として、９度以下、８度以下、７度以下、６度以下、５度以下、４度以下、３度以下、２度以下又は１度以下であってもよい。したがって、前記第１角度及び前記第４角度は、実質的に互いに同一であり得る。
【００２４】
光アイソレーション素子は、前記第２角度と前記第３角度の合計の絶対値が０度〜１０度の範囲内になるように構成され得る。上記値は、他の例示として、９度以下、８度以下、７度以下、６度以下、５度以下、４度以下、３度以下、２度以下又は１度以下であってもよい。したがって、前記第２角度及び前記第３角度は、互いに符号が逆でありつつ、その数値は実質的に互いに同一であり得る。
【００２５】
入射光又は出射光が上述した第１角度〜第４角度を満足するように構成することで、入光面に入射された光の透過率（順方向透過率）が出光面に入射された光の透過率（逆方向透過率）より高い光アイソレーション素子を具現することができる。すなわち、両方向に入射される光の透過率が非対称である光学素子を具現することができる。
【００２６】
一つの例示として、第１光路変更素子は、プリズムフィルム又は反射型傾斜ルーバーフィルムであってもよい。
【００２７】
本出願で用語「プリズム」は、入射された光を屈折及び／又は分散させるときに用いられる多面体の光学素子を意味し得る。具体的に、プリズムは、入射された光を屈折させるか反射する透明な固体材料に形成され、透明であり、且つ多面体である光学素子を意味し得る。「プリズムフィルム」は、複数のプリズムが規則的又は不規則的に配置されているフィルムを意味し得る。プリズムの形状は、光路変更素子の入光面又は出光面に入射する光の経路を変更し得るものであれば、特に制限されない。例えば、プリズムとしては、プリズムの稜線に直交する断面の形状が三角形であるプリズムが適用され得る。
【００２８】
一つの例示として、前記プリズムフィルムは、屈折率が１．１〜２．０であってもよい。前記屈折率は、他の例示として、１．２以上、１．２５以上、１．３以上、１．３５以上又は１．４以上であってもよく、１．９以下、１．８５以下、１．８以下、１．７５以下又は１．７以下であってもよい。前記屈折率は、また他の例示として、１．４１以上、１．４２以上、１．４３以上、１．４４以上又は１．４５以上であってもよく、それぞれ１．７０以下、１．６９以下、１．６８以下、１．６７以下、１．６６以下又は１．６５以下であってもよい。また、前記屈折率の測定方法は、公知にされており、その基準波長は、上述した通りである。一つの例示として、屈折率は、メトリコン（Ｍｅｔｒｉｃｏｎ）社のプリズムカプラを用いて６３３ｎｍの波長で測定された値であってもよい。また、プリズムフィルムの屈折率は、その厚さに従って適切な範囲で調節され得る。
【００２９】
一つの例示として、第１光路変更素子にプリズムフィルムが適用されるとき、前記プリズムフィルムは、三角形プリズムフィルム、具体的に、不等辺三角形プリズムフィルムであってもよい。
【００３０】
本出願で用語「三角形プリズム」は、プリズムの稜線に直交する断面の形状が三角形であるプリズムを意味し得、具体的に、プリズムの稜線に直交する断面の形状が一つの底辺と二つの斜辺を有する三角形であるプリズムを意味し得る。また、不等辺三角形プリズムは、三角形であるプリズムの稜線に直交する断面の三つの辺のうち少なくとも二つの辺の長さが相異なっている三角形であるプリズムを意味し得る。一つの例示として、三角形プリズムフィルムは、二つの斜辺が形成する頂点がプリズムフィルムの入光面に向けるものであってもよく、又はプリズムフィルムの出光面に向けるものであってもよい。
【００３１】
第１光路変更素子に適用され得る不等辺三角形プリズムは、三角形の底辺といずれか一つの斜辺が直交する不等辺三角形プリズムフィルムであってもよい。「三角形の底辺といずれか一つの斜辺が直交する」とは、底辺と斜辺が形成する角度が約９０度であることを意味し得、上記角度は、上述した誤差範囲を考慮した角度であってもよい。
【００３２】
他の例示として、第１光路変更素子に含まれる不等辺三角形プリズムの頂角は、１５度〜７５度の範囲内であってもよい。
【００３３】
本出願で用語「頂角」は、三角形の底辺を除いた二つの斜辺が形成する角を意味し得る。前記頂角は、他の例示として、１５．０度以上、１５．１度以上、１５．２度以上、１５．３度以上、１５．４度以上又は１５．５度以上であってもよく、７４．９度以下、７４．８度以下、７４．７度以下、７４．６度以下又は７４．５度以下であってもよい。上記した不等辺三角形プリズムを含むプリズムフィルムを第１光路変更素子に適用することで、入光面に前記第１角度の入射角で入射された光を前記第２角度で出射し得、出光面に前記第２角度で入射された光を前記第１角度で出射し得る。
【００３４】
本出願で用語「ルーバーフィルム」は、光透過部と光を遮蔽するルーバーを含むフィルムを意味し得、多数の微細ルーバー（ｌｏｕｖｅｒ）が光透過部内で一定な間隔でパターン化されている構造を有するフィルムを意味し得る。ルーバーフィルムの内部に形成された多数の微細ルーバーは、ルーバーフィルムに入射された光が所定範囲の角度を有する光で出射されるか、ルーバーフィルム内で吸収又は遮断されるようにし得る。
【００３５】
本出願の反射型傾斜ルーバーフィルムは、反射型ルーバー及び光透過部を含み得る。また、反射型傾斜ルーバーフィルムは、反射型ルーバーが光透過部内で一定な間隔でパターン化されている構造を有するフィルムを意味し得る。具体的に、反射型傾斜ルーバーフィルムは、光透過部内に反射型ルーバーが所定の傾斜角を有するように配置されていてもよい。例えば、反射型傾斜ルーバーフィルムとしては、光透過部内に複数の反射型ルーバーが第２角度の傾斜角を有するように配置されていてもよい。
【００３６】
他の例示として、光制御フィルムは、吸収型傾斜ルーバーフィルムであってもよい。具体的に、吸収型傾斜ルーバーフィルムは、光透過部内に吸収型ルーバーが所定の傾斜角を有するように配置されており、吸収型ルーバーは、所定範囲の角度で入射する光のみを透過させ、その以外の角度で入射する光を吸収するルーバーであってもよい。より具体的に、吸収型傾斜ルーバーフィルムは、入光面又は出光面に前記第２角度で入射した光のみを透過させ得、第２角度以外の角度、例えば、前記第３角度で入射した光は吸収又は反射して遮断し得る。
【００３７】
光制御フィルムに吸収型傾斜ルーバーフィルムを適用することで、逆方向に入射する光の透過率を減少させ得る。
【００３８】
吸収型傾斜ルーバーフィルムは、複数の吸収型ルーバーが第２角度の傾斜角に形成されていてもよい。本出願で用語「傾斜角」は、ルーバーフィルムの入光面又は出光面の法線とルーバーが成す角度のうち絶対値が小さい角度を意味し得、法線を基準として時計回りに測定された角度は陽数で表示され、反時計回りに測定された角度は陰数で表示される。すなわち、光制御フィルムに適用される吸収型傾斜ルーバーフィルムは、複数の吸収型ルーバーが前記第２角度で入射される光と平行な方向に形成されていてもよい。また、「吸収型ルーバーが第２角度で入射される光と平行な方向に形成されている」とは、第２角度で入射する光を透過させるように形成されていることを意味し得る。また、「ある二つの方向が平行である」とは、幾何学的に完全に平行な場合だけではなく、上記した誤差範囲内の角度で交差できる場合まで含み得る。
【００３９】
吸収型ルーバーの傾斜角が前記第２角度で入射される光と平行な方向に形成されている場合、第１光路変更素子から出射されて光制御フィルムに入射される前記第２角度の光を透過させ得、第２光路変更素子から出射されて光制御フィルムに入射される前記第２角度の光は透過させると同時に前記第３角度の光は吸収又は反射して遮断させ得る。
【００４０】
本出願に適用されるルーバーフィルムを構成する材料の種類は、特に制限されるものではない。例えば、光透過部としては、高い光透過率を有すると知られた重合体が適用され得る。このような重合体としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ＵＶ光線などの熱処理又は光照射などにより硬化が可能である硬化性樹脂などが適用され得る。このような樹脂の例としては、セルロースアセテートブチレート、トリアセチルセルロースなどのセルロース樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂；ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。また、光を遮蔽するルーバーとしては、光を吸収するか反射する光遮蔽材料が適用され得る。
【００４１】
具体的に、吸収型ルーバーフィルムは、光を吸収する材料が適用されたルーバーを含み得る。また、反射型ルーバーフィルムは、光を反射する材料が適用されたルーバーを含み得る。光を吸収する材料の例としては、カーボンブラックなどの黒色又は灰色顔料又は染料などの暗い色相の顔料又は染料、又はこれらのうち少なくとも一つを含有する上述した光透過部に適用され得る重合体などが挙げられる。また、光を反射する材料の例としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及びクロム（Ｃｒ）などの金属又は上記金属の酸化物などが挙げられる。
【００４２】
一つの例示として、第２光路変更素子は、プリズムフィルムであってもよい。
【００４３】
また、第２光路変更素子としてプリズムフィルムが適用されるとき、前記プリズムフィルムは、屈折率が１．１〜２．０であってもよい。前記屈折率は、他の例示として例示として、１．２以上、１．２５以上、１．３以上、１．３５以上又は１．４以上であってもよく、１．９以下、１．８５以下、１．８以下、１．７５以下又は１．７以下であってもよい。前記屈折率は、また他の例示として、１．４１以上、１．４２以上、１．４３以上、１．４４以上又は１．４５以上であってもよく、それぞれ１．７０以下、１．６９以下、１．６８以下、１．６７以下、１．６６以下又は１．６５以下であってもよい。また、前記屈折率の測定方法、基準波長は、上述した通りであり、プリズムフィルムの屈折率は、その厚さに従って適切な範囲で調節され得る。また、第１光路変更素子に含まれるプリズムフィルムの屈折率と第２光路変更素子に含まれるプリズムフィルムの屈折率は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
【００４４】
他の例示として、第２光路変更素子としては、二等辺三角形プリズムフィルム又は不等辺三角形プリズムフィルムが適用され得、具体的に、二等辺三角形プリズムフィルムが適用され得る。
【００４５】
本出願で用語「二等辺三角形」は、二つの辺が同一であるか、多少の差があっても実質的に同一の長さを有する三角形を意味し得る。「二等辺三角形が実質的に同一の長さを有する」とは、誤差範囲を含むことを意味し、例えば、二つの辺の長さの差が一辺の長さの５％以内である場合を意味し得る。第２光路変更素子で二等辺三角形プリズムを適用することで、逆方向に入射される前記第４角度の光の一部を前記第２角度に分割して出射させ得、前記第４角度の光の残り一部を上述した前記第３角度で出射させ得る。前記第３角度で出射される光は、光制御フィルムにより吸収されるか遮断され得る。
【００４６】
一つの例示として、第２光路変更素子に適用される三角形プリズムフィルムにおいて、二等辺三角形プリズム又は不等辺三角形プリズムの頂角は、１５度〜７５度の範囲内であってもよい。前記頂角は、第２光路変更素子に含まれる三角形プリズムで、プリズムの稜線に直交する断面の二つの斜辺が形成する角度を意味し得る。前記角度は、例えば、１５．０度以上、１５．１度以上、１５．２度以上、１５．３度以上、１５．４度以上又は１５．５度以上であってもよく、７５．０度以下、７４．９度以下、７４．８度以下、７４．７度以下、７４．６度以下又は７５．５度以下であってもよい。
【００４７】
他の例示として、本出願の光アイソレーション素子は、マイクロルーバーフィルムをさらに含んでいてもよい。マイクロルーバーフィルムも上述した光路変更素子などと同様に入光面及び出光面を含み得る。また、マイクロルーバーフィルムとして、光制御フィルムに適用される吸収型傾斜ルーバーフィルムが適用されてもよい。上記のマイクロルーバーフィルムがさらに含まれ、光制御フィルムとして上記の吸収型傾斜ルーバーフィルムが適用される場合、光制御フィルムに適用される傾斜ルーバーフィルムを第１マイクロルーバーフィルムと指称し得、追加で含まれるマイクロルーバーフィルムを第２マイクロルーバーフィルムと指称し得る。
【００４８】
第２マイクロルーバーフィルムが適用される場合、第２マイクロフィルムは、その入光面が第２光路変更素子の出光面に対向するように位置していてもよい。
【００４９】
第２マイクロルーバーフィルムは、光透過部内で、複数のルーバーが前記第４角度の傾斜角に形成されていてもよい。すなわち、第２マイクロルーバーフィルムとしては、複数のルーバーが入光面又は出光面に前記第４角度で入射される光と平行な方向に形成されていてもよい。これによって、第２マイクロルーバーフィルムの入光面又は出光面に前記第４角度で入射する光を透過させ得る。前記第４角度で入射される光と平行な方向は、誤差範囲を含む方向を意味し、例えば、第４角度±２度の角度の範囲内であってもよい。また、第２マイクロフィルムは、前記第４角度の入射角で入射される光のみを透過させ得、前記第４角度とは異なる角度で入射される光は吸収又は反射して遮断させ得る。第２マイクロルーバーフィルムが前記第４角度で入射される光のみを透過させることで、本出願の光アイソレーション素子を順方向に透過して出射される光（例えば、第４角度を有する光）とは異なる光角を有する光が出射されないようにし得、前記光アイソレーション素子を逆方向に透過することができる光が所定の角度（例えば、第４角度）のみを有するようにし得る。
【００５０】
一つの例示として、光制御フィルムの厚さは、１μｍ〜４００μｍの範囲内であってもよい。前記厚さは、例えば、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上、６μｍ以上、７μｍ以上又は８μｍ以上であってもよく、４００μｍ以下、３９０μｍ以下、３８０μｍ以下、３７０μｍ以下、３６０μｍ以下又は３５０μｍ以下であってもよいが、これに制限されるものではない。
【００５１】
他の例示として、第１光路変更素子及び第２光路変更素子の厚さはそれぞれ、独立的に５μｍ〜５００μｍの範囲内であってもよい。前記厚さは、例えば、５μｍ以上、６μｍ以上、７μｍ以上又は８μｍ以上であってもよく、５００μｍ以下、４９０μｍ以下、４８０μｍ以下、４７０μｍ以下、４６０μｍ以下、４５０μｍ以下、４４０μｍ以下、４３０μｍ以下、４２０μｍ以下、４１０μｍ以下又は４００μｍ以下であってもよいが、これに制限されるものではない。
【００５２】
光アイソレーション素子は、順方向透過率が５０％以上であってもよい。上記値は、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上又は約９５％以上であってもよい。前記順方向透過率の上限は、約１００％であってもよい。
【００５３】
また、光アイソレーション素子は、逆方向透過率が約５０％未満、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下又は約５％以下であってもよい。前記逆方向透過率の下限は、約０％程度であってもよい。
【００５４】
本出願で、ある部材の「透過率」は、所定の波長を有する光をその部材に照射したとき、照射された光量に対してその部材を透過した光の光量を％で示したものを意味する。したがって、前記光アイソレーション素子の順方向透過率は、第１光路変更素子の入光面に入射された入射光の光量に対する第２光路変更素子から出射された出射光の光量の比を意味し得る。また、光アイソレーション素子の逆方向透過率は、第２光路変更素子の出光面に入射された入射光の光量に対する第１光路変更素子から出射された出射光の光量の比を意味し得る。
【００５５】
また、本出願は、光アイソレーション装置に関する。本出願の光アイソレーション装置は、少なくとも一つの前述した光アイソレーション素子を含んでいてもよい。
【００５６】
本出願で用語「光アイソレーション装置」は、光アイソレーション素子を含み、光アイソレーション機能を有する装置を意味する。したがって、光アイソレーション装置も順方向に入射された光の透過率が逆方向に入射された光の透過率より大きくなるように構成されている。光アイソレーション装置において、光アイソレーション率、順方向透過率及び逆方向透過率の範囲に関する内容は上記光アイソレーション素子で言及した内容が同一に適用され得る。
【００５７】
光アイソレーション装置は、上述した光アイソレーション素子を１個又は２個以上含んでいてもよい。光アイソレーション装置に光アイソレーション素子が２個以上含まれる場合、各光アイソレーション素子は、順方向に沿っていずれか一つの光アイソレーション素子を透過した光が他の光アイソレーション素子の第１光路変更素子側に入射できるように配置され得る。例えば、光アイソレーション装置が順方向に位置する第１光アイソレーション素子及び第２光アイソレーション素子を含む場合、第１光アイソレーション素子で第２光路変更素子の出光面と、第２光アイソレーション素子で第１光路変更素子の入光面と、が対向するように位置することができる。このように、光アイソレーション装置が複数の光アイソレーション素子を含むことで、光アイソレーション率を一層向上させ得る。
【００５８】
本出願で、光アイソレーション率（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）は、逆方向の透過率に対して順方向の透過率がどのくらい増加したかを示すもので、これは、下記式１のように定義され、その値が大きいほど光アイソレーション性能に優れることを意味し得る。
【式１】
【００５９】
ＩＲ  ＝  １０  Х  ｌｏｇ（Ｆ／Ｂ）
【００６０】
式１で、ＩＲは、光アイソレーション素子の光アイソレーション率を意味し、Ｆは、光アイソレーション素子の順方向透過率を意味し、Ｂは、光アイソレーション素子の逆方向透過率を意味する。
【００６１】
複数の光アイソレーション素子を順方向に透過する光は光量の損失なしに継続して透過されるが、逆方向に透過する光の場合、その光量が指数関数的に、例えば、（０．５）ｎ倍（ここで、ｎは、光アイソレーション素子の個数を意味する）で減少する。したがって、適用された光アイソレーション素子の個数が増加するほど光アイソレーション装置の光アイソレーション率は指数関数的に増加し得る。
【００６２】
光アイソレーション装置の順方向に入射された光の透過率（Ｆ）は、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上又は約９５％以上であってもよい。前記順方向透過率の上限は、約１００％であってもよい。また、光アイソレーション装置の逆方向に入射された光の透過率（Ｂ）は、約５０％未満、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下又は約５％以下であってもよい。前記逆方向透過率の下限は、約０％程度であってもよい。
【００６３】
上記のような光アイソレーション装置は、追加的な構成を含んでいてもよい。例えば、前記光アイソレーション装置は、上述した光アイソレーション素子に含まれ得るもの外に、必要な場合、追加的に光の経路を制御することができるプリズム又は反射板のような光経路制御器をさらに含んでいてもよい。また、光アイソレーション装置は、必要な場合に、上記以外に追加的な光学要素を含んでいてもよい。例えば、光アイソレーション装置は、ルーバープレートのような光学要素を含んでいてもよい。そのようなルーバープレートなどは、例えば、順方向に進む光が最終的に出射される側、例えば、上述した第２光路変更素子の出光面に備われ得る。
【発明の効果】
【００６４】
本出願では、順方向への透過率が高い光アイソレーション装置が提供される。このような光アイソレーション装置は、例えば、光通信やレーザー光学分野、保安、私生活保護分野、ディスプレイの輝度向上又は軍事用隠蔽掩蔽などの多様な用途に適用され得る。
【００６５】
また、本出願の光アイソレーション素子は、別途の外力の印加なしも光アイソレーション機能が駆動される利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
図１は、本出願による光アイソレーション素子の構造を示す概路図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下、実施例を通じて本出願の光アイソレーション素子を詳しく説明する。しかし、本出願の範囲が下記実施例によって制限されるものではない。
【００６８】
＜実施例＞
本実施例の光アイソレーション素子は、図１に示したような構造の素子をモデリングし、所定のソフトウェアを用いてその性能をシミュレーションした。シミュレーションは、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社の光線追跡シミュレーションソフトウェアのＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓを用いて進行した。図１示したように、光アイソレーション素子１として第１光路変更素子１０、光制御フィルム２０及び第２光路変更素子３０が順次に積層された構造をモデリングした。
【００６９】
第１光路変更素子１０としては、ウレタンアクリレート系ＵＶ硬化型樹脂（５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率：約１．６５）が適用された頂角が６０度である不等辺三角形プリズムアレイ（ａｒｒａｙ）で構成されているフィルム形態の素子である。
【００７０】
また、光制御フィルム２０は、複数の吸収層ルーバーが約３３．５度の傾斜角で配置されている吸収型ルーバーフィルムである。
【００７１】
第２光路変更素子３０は、ウレタンアクリレート系ＵＶ硬化型樹脂（５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率：約１．６５）が適用され、頂角が約５８度である二等辺三角形プリズムアレイで構成されているフィルム形態である。
【００７２】
第１光路変更素子１０、光制御フィルム２０及び第２光路変更素子３０のそれぞれの厚さを約２００μｍで設定し、これらがラミネーションを通じて一つのフィルム形状に製作された形態をコンピュータモデリングした。その後、順方向及び逆方向の透過率（Ｆ及びＢ）をシミュレーションソフトウェアを用いて算出した。上記のような形態の光アイソレーション素子に５５０ｎｍの波長を有する光を順方向に照射した結果得られた順方向透過率（Ｆ）は、約８４％であり、逆方向に照射した結果得られた逆方向透過率（Ｂ）は、約４２％であった。また、前記式１による孤立度（ＩＲ）は、約３であった。
【符号の説明】
【００７３】
１  光アイソレーション素子
１０  第１光路変更素子
２０  光制御フィルム
３０  第２光路変更素子
【図１】
2021500608.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月21日(2020.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ入光面と出光面を含む第１光路変更素子、光制御フィルム及び第２光路変更素子を上記順に含み、
前記第１光路変更素子は、入光面に−９０度超過〜９０度未満の範囲内である第１角度の入射角で入射された光を前記第１角度とは異なる第２角度の出射角で出射させ、出光面に前記第２角度の入射角で入射された光を前記第１角度の出射角で出射させる素子であり、
前記光制御フィルムは、入光面又は出光面に前記第２角度の入射角で入射された光は透過させ、前記第２角度とは異なる第３角度の入射角で入光面又は出光面に入射された光は吸収又は反射させる素子であり、
前記第２光路変更素子は、入光面に前記第２角度の入射角で入射された光を第４角度の出射角で出射させ、出光面に前記第４角度の入射角で入射された光を前記第２角度又は前記第３角度の出射角に分割して出射させる素子であり、
前記第２角度及び前記第３角度はそれぞれ、０度超過〜９０度未満の範囲内であるか、−９０度超過〜０度未満の範囲内であり、
前記第４角度は、−９０度超過〜９０度未満の範囲内であり、
前記第１角度と前記第４角度の差の絶対値は、０度〜１０度の範囲内であり、
前記第２角度と前記第３角度の合計の絶対値は、０度〜１０度の範囲内であり、
前記第１光路変更素子は、プリズムフィルムであり、
前記光制御フィルムは、吸収型傾斜ルーバーフィルムであり、
前記第２光路変更素子は、プリズムフィルムであることを特徴とする、光アイソレーション素子。
【請求項２】
前記第１光路変更素子の屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の光アイソレーション素子。
【請求項３】
前記第１光路変更素子は、不等辺三角形プリズムフィルムであることを特徴とする、請求項１または２に記載の光アイソレーション素子。
【請求項４】
前記不等辺三角形プリズムフィルムの不等辺三角形の頂角は、１５度〜７５度の範囲内であることを特徴とする、請求項３に記載の光アイソレーション素子。
【請求項５】
前記光制御フィルムは、複数の吸収型ルーバーが前記第２角度の傾斜角で形成されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項６】
前記第２光路変更素子の屈折率は、１．４０〜１．７０の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項７】
前記第２光路変更素子は、二等辺三角形プリズムフィルム又は不等辺三角形プリズムフィルムであることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項８】
前記二等辺三角形プリズムフィルムの二等辺三角形又は前記不等辺三角形プリズムフィルムの不等辺三角形の頂角は、１５度〜７５度の範囲内であることを特徴とする、請求項７に記載の光アイソレーション素子。
【請求項９】
マイクロルーバーフィルムをさらに含み、前記マイクロルーバーフィルムは、入光面が前記第２光路変更素子の出光面に対向するように位置していることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１０】
前記マイクロルーバーフィルムは、複数の吸収型ルーバーが前記第４角度の傾斜角で形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１１】
前記光アイソレーション素子の順方向透過率が５０％以上であることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の光アイソレーション素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載の前記光アイソレーション素子を少なくとも一つ含むことを特徴とする、光アイソレーション装置。
【国際調査報告】
2021500608.tif 000004
2021500608.tif 000005
2021500608.tif 000006
2021500608.tif 000007