CN102472854A - 光学体、窗构件、建筑构件、日光遮蔽装置和建筑物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学体,其包括:第一光学层,具有凹凸表面;波长选择反射层,形成在凹凸表面上;以及第二光学层,形成在波长选择反射层上并且填补凹凸表面。波长选择反射层选择性地定向反射特定波长带的光,而透射特定波长带以外的光。凹凸表面由以一维方式排列的多个三棱柱构成,并且三棱柱具有顶角α和倾角β,顶角α和倾角β满足预定关系。
Description
技术领域
本发明涉及光学体、窗构件、建筑构件、日光遮蔽装置和建筑物。更具体地说,本发明涉及用于定向反射入射光的光学体。
背景技术
近年来,在用于高层的建筑物和房屋的建筑玻璃、车窗玻璃等上涂覆吸收或反射部分阳光的层的情况在增加。这种趋势代表关于阻止全球变暖的节能措施中的一种,并且其旨在减少随着从太阳输入、通过窗户进入屋内、并且使室内温度升高的光能的增加而增加的冷却设备的负载。随阳光输入的光能主要在380nm到780nm波长的可见光范围内和在780nm到2100nm波长的近红外范围内提供。由于在后者近红外范围内的光通过窗户的透射率与人眼的可视性无关,所以对于具有高透明性和高热遮蔽能力的窗户,近红外光的透射率是影响性能的重要因素。
作为阻挡近红外光同时保持在可见光范围内的透明性的方法,存在在窗玻璃上设置在近红外范围内具有高反射率的层的方法,以及在窗玻璃上设置在近红外范围内具有高吸收率的层的方法。
关于前一种方法,已经披露了将光学多层膜、含金属膜、透明导电膜等用作反射层的各种技术(例如参见国际公开第05/087680号)。然而,这些反射层被形成在平坦的窗玻璃上,并且它们仅可以镜面反射入射光。因此,来自天空和被镜面反射的光到达户外的其他建筑物或地面,在这些地方光被吸收并且转化成热量,从而使环境温度升高。因此,在其所有的窗户都涂覆有上述类型的反射层的建筑物的周围发生局部温度升高。在城市区域中,这种局部温度升高导致加剧热岛现象并且仅在反射光辐照的区域中绿草不能生长的问题。
关于后一种方法,披露了使用有机颜料层的各种技术(参见日本未审查专利申请公开第06-299139号、第09-316115号和第2001-89492号)。然而,当将颜料层粘附到窗玻璃时,窗表面处吸收的光被转换成热量并且部分热量作为辐射热而传导至室内。这产生的问题在于颜料层的遮蔽能力是不够的,并且由于热应力可能使玻璃开裂。此外,另一个问题在于颜料层具有差的耐候性,并且在用于难以频繁替换颜料层的高层建筑时是不方便的。
发明内容
技术问题
因此,本发明的目的是提供光学体、窗构件、建筑构件、日光遮蔽装置和建筑物,所述光学体选择性的定向反射特定波长带的光,而允许所述特定波长带以外的光从其通过。
技术方案
为了解决现有技术中的上述问题,发明人已经进行了彻底的研究。结果,发明人发明了一种光学体,其中在角锥棱镜(corner cube)上形成选择性反射特定波长带的光的波长选择反射层,并且入射光被所述波长选择反射层定向反射。
上面所述的光学体可通过波长选择反射层将入射光反射三次,而回射地(retro-reflectively)反射入射光。然而,由于反射次数多,波长选择反射层吸收的光量是平板吸收的光量的大约三倍并且产生的热量增加。因此,当上述的光学体被用作窗户膜时,人感觉窗户附近的空间中的空气热并且空调以更高的使用率工作,从而CO2排放量增加。
鉴于以上问题,发明人对可保持高的向上反射性能并且可将波长反射的次数减少至一次或两次的光学体进行了彻底的研究。结果,发明人发明了一种技术,将均具有满足预定关系的顶角α和底角β的多个三棱柱以一维方式排列以形成凹凸表面,并且在所述凹凸表面上形成波长选择反射层。
本发明在上述研究的基础上而做出。
为了解决上面的问题,第一发明提供了一种光学体,包括:
第一光学层,具有凹凸表面;
波长选择反射层,形成在凹凸表面上;以及
第二光学层,形成在波长选择反射层上并且填补凹凸表面,
其中,波长选择反射层选择性地定向反射特定波长带的光,而透射特定波长带以外的光,
凹凸表面由以一维方式排列的多个三棱柱构成,并且
三棱柱具有顶角α和倾角β,顶角α和倾角β满足以下给出的式(1)或(2):
-3.6α+396≤β≤80(85≤α≤90) ...(1)
α-30≤β≤-α+170(90≤α≤100) ...(2)
第二发明提供了一种光学体,包括:
第一光学层,具有凹凸表面;
波长选择反射层,形成在凹凸表面上;以及
第二光学层,形成在波长选择反射层上并且填补凹凸表面,
其中,波长选择反射层选择性地定向反射特定波长带的光,而透射特定波长带以外的光,
凹凸表面由以一维方式排列的多个三棱柱构成,并且
三棱柱具有顶角α和倾角β,顶角α和倾角β满足以下给出的式(3)或(4):
30≤β≤α-50(80≤α≤90) ...(3)
30≤β≤-α+130(90≤α≤100) ...(4)
在本发明的光学体中,通过以一维方式排列非对称的三棱柱形成凹凸表面,并且在凹凸表面上形成波长选择反射层。因此,当将本发明的光学体应用至诸如窗构件的被粘附体时,它可向上反射特定波长带的光,而透射特定波长带以外的光。此外,当将本发明的光学体应用至例如建筑物的窗构件时,它可定向反射特定波长带的光以防止其进入建筑物内的预定空间,而例如允许特定波长带以外的光进入预定空间。
此外,使用本发明的光学体,由于三棱柱的顶角α和倾角β满足预定关系,当本发明的光学体被应用至诸如窗构件的被粘附体时,可得到高的向上反射率。
有益效果
根据本发明,如上所述,在能够反射特定波长带的光而透射特定波长带以外的光的光学体中,可通过减少由于光吸收导致的热产生而实现安全性的提高和节能。此外,可得到高的向上反射率。
附图说明
图1A是示出了根据第一实施方式的光学膜的结构的一个实例的截面图。图1B是示出了将根据第一实施方式的光学膜粘附至被粘附体的实例的截面图。
图2是示出了在光学膜上入射的入射光和被光学膜反射的反射光之间的关系的透视图。
图3A是示出了在第一光学层中形成的三棱柱的形状的实例的透视图。图3B是示出了包括第一光学层的光学膜的结构的实例的截面图,在该第一光学层中形成在图3A中示出的三棱柱。
图4A是以放大尺度示出了在图3B中示出的光学膜的一部分的放大截面图。图4B是以放大尺度示出了在图3B中示出的波长选择反射层的放大截面图。
图5A和图5B都是用于说明根据第一实施方式的光学膜的功能的一个实例的截面图。
图6A是用于说明根据第一实施方式的光学膜的功能的一个实例的截面图。图6B是用于说明根据第一实施方式的光学膜的功能的一个实例的平面图。
图7是示出了用于制造根据第一实施方式的光学膜的制造装置的结构的一个实例的示意图。
图8A到图8C示出了用于说明制造根据第一实施方式的光学膜的方法的一个实例的步骤。
图9A到图9C示出了用于说明制造根据第一实施方式的光学膜的方法的一个实例的步骤。
图10A到图10C示出了用于说明制造根据第一实施方式的光学膜的方法的一个实例的步骤。
图11A是示出了第一实施方式的第一修改例的截面图。图11B是示出了第一实施方式的第二修改例的截面图。
图12A是示出了根据第二实施方式的光学膜的结构的第一实例的透视图。图12B是示出了根据第二实施方式的光学膜的结构的第二实例的透视图。图12C是示出了根据第二实施方式的光学膜的结构的第三实例的透视图。
图13是示出了根据第三实施方式的光学膜的结构的一个实例的截面图。
图14是示出了根据第四实施方式的百叶窗的结构的一个实例的透视图。
图15A是示出了板条(slat)的结构的第一实例的截面图。图15B是示出了板条的结构的第二实例的截面图。
图16A是示出了根据第七实施方式的卷帘装置的结构的一个实例的透视图。图16B是示出了帘的结构的一个实例的截面图。
图17A是示出了根据第八实施方式的建筑构件的结构的一个实例的透视图。图17B是示出了光学体的结构的一个实例的截面图。
图18是用于说明向上反射率的定义的示图。
图19A到图19C是用于说明设置用于模拟的条件的示图。
图20是示出了利用测试例1中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。
图21A是示出了利用测试例2中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。图21B是示出了利用测试例2中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。图21C是示出了利用测试例2中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。
图22A是示出了利用测试例5中的模拟的反射率的计算结果的示图。图22B是示出了利用测试例6中的模拟的反射率的计算结果的示图。图22C是示出了利用测试例7中的模拟的反射率的计算结果的示图。
图23A是示出了利用测试例5中的模拟的反射率的计算结果的示图。图23B是示出了实施例1中的光学膜的反射率的测量结果的示图。
图24A是示出了利用测试例6中的模拟的反射率的计算结果的示图。图24B是示出了实施例2中的光学膜的反射率的测量结果的示图。
图25A是示出了用于制作比较例2的光学膜的母版的角锥形的平面图。图25B和图25C都是示出了用于制作比较例2的光学膜的母版的角锥形的侧视图。
图26A是用于说明测量实施例3和4和比较例1中的波长选择反射层中各层的平均膜厚的方法的示图。图26B是用于说明测量比较例2中的波长选择反射层中各层的平均膜厚的方法的示图。
图27A示出了在实施例3和4和比较例1和2的每一个中的向上表面上形成的波长选择反射层中各层的平均膜厚。图27B示出了在实施例3和4和比较例1和2的每一个中的向下表面上形成的波长选择反射层中各层的平均膜厚。
图28A是示出了利用测试例8到10中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。图28B是示出了利用测试例11中模拟的向上反射率的计算结果的示图。
图29A是示出了利用测试例12和13中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。图29B是示出了利用测试例14中的模拟的向上反射率的计算结果的示图。
图30是示出了根据第一实施方式的光学膜的整体形状的一个实例的透视图。
图31A和图31B是用于说明粘附根据本发明的第一实施方式的光学膜的方式的一个实例的示图。
图32A和图32B是用于说明依赖于粘附方向的光学膜的反射功能的差别的示图。
具体实施方式
下面,将参照附图按照以下顺序描述本发明的实施方式。
1.第一实施方式(表示以一维方式排列非对称三棱柱的光学膜的实例)
2.第二实施方式(表示还包括光散射体的光学膜的实例)
3.第三实施方式(表示还包括自洁效果层的光学膜的实例)
4.第四实施方式(表示将光学膜应用至百叶窗的实例)
5.第五实施方式(表示将光学膜应用至卷帘装置的实例)
6.第六实施方式(表示将光学膜应用至建筑构件的实例)
<1.第一实施方式>
[光学膜的结构]
图1A是示出了根据第一实施方式的光学膜的结构的一个实例的截面图。图1B是示出了将根据第一实施方式的光学膜粘附至被粘附体的实例的截面图。作为光学体的光学膜1是具有所谓的定向反射特性的光学膜。如图1A中所示,光学膜1包括具有以凹凸形状形成的界面的光学层2,以及在光学层2中的界面处形成的波长选择反射层3。光学层2包括具有凹凸形状的第一表面的第一光学层4,以及具有凹凸形状的第二表面的第二光学层5。光学层中的界面由被配置成彼此相对、均具有凹凸形状的第一表面和第二表面形成。更具体地说,光学膜1包括具有凹凸表面的第一光学层4、形成在第一光学层4的凹凸表面上的波长选择反射层3、以及形成在波长选择反射层3上以填补(embed,包埋)形成有波长选择反射层3的凹凸表面的第二光学层5。光学膜1具有诸如阳光的光入射的入射表面S1,以及在入射表面S1上入射的光中已经通过光学膜1的部分出射的出射表面S2。光学膜1适合应用于内墙构件、外墙构件、窗构件、墙壁材料等。此外,光学膜1适合应用于百叶窗的板条(日光遮蔽构件)和卷帘装置的帘(日光遮蔽构件)。此外,光学膜1适合用作设置在建筑构件(即,内部构件或外部构件)的采光部(例如障子(即,纸制和/或安装玻璃的滑动门))中的光学体。
根据需要,光学膜1还可在光学层2的出射表面S2上包括第一基材4a。根据需要,所述光学膜1还可在光学层2的入射表面S1上包括第二基材5a。应当注意,当光学膜1包括第一基材4a和/或第二基材5a时,后面所述的诸如透明性和透射颜色的光学特征优选在光学膜1包括第一基材4a和/或第二基材5a的状态下满足。
根据需要,光学膜1还可包括粘附层6。粘附层6形成在光学膜1的入射表面S1和出射表面S2中将要被粘附至窗构件10的一个上。光学膜1通过设置在光学膜1和窗构件10之间的粘附层6而粘附至窗构件10(即,被粘附体)的室内侧或室外侧。粘附层6例如可形成为包含结合剂(例如UV固化树脂或二液混合树脂)作为主要成分的结合层,或形成为包含粘合剂(例如压敏粘合剂(PSA))作为主要成分的粘合层。当粘附层6是粘合层时,还优选在所述粘附层6上形成剥离层7。这样的配置使得光学膜1可仅通过将剥离层7剥离、利用设置在其间的粘附层6,而容易地粘附至被粘附体,例如,窗构件10。
为了增加第二基材5a与粘附层6和/或第二光学层5之间的粘附性,光学膜1还可包括在第二基材5a与粘附层6和/或第二光学层5之间的底层(未示出)。此外,为了增加上述位置处的粘附性,优选代替形成底层或除形成底层外,进行已知的物理预处理。已知的物理预处理包括,例如,等离子体处理或电晕处理。
光学膜1还可包括在入射表面S1和出射表面S2中粘附至被粘附体(例如窗构件10)的一个上或在该表面与波长选择反射层3之间的屏障层(未示出)。由于屏障层的存在,能够减少从入射表面S1或出射表面S2向波长选择反射层3的湿气扩散,并且能够抑制包含在波长选择反射层3中的金属等的劣化。从而,可提高光学膜1的耐用性。
为了赋予光学膜1的表面耐刮擦性等,光学膜1还可包括硬涂层8。硬涂层8优选形成在光学膜1的入射表面S1和出射表面S2中与粘附至被粘附体(例如窗构件10)的表面相反一侧的一个上。为了提供防污特性等,还可在光学膜1的入射表面S1或出射表面S2上形成疏水层或亲水层。具有该功能的层例如可在光学层2上直接形成或在诸如硬涂层8的各种功能层之一上形成。
为了能够将光学膜1容易地粘附至被粘附体(例如窗构件10),光学膜1优选具有柔性。本文中,膜被解释为包括片。换言之,光学膜1也包括光学片。
光学膜1优选具有透明性。透明性优选落入后面所述的透射图像清晰度的范围内。第一光学层4和第二光学层5之间的折射率的差优选在0.010以下,更优选在0.008以下,并且还更优选在0.005以下。当折射率的差超过0.010时,透射图像的看起来趋于模糊。当折射率的差在大于0.008并且不大于0.010的范围内时,尽管与室外的亮度有关,但用于日常生活中没有问题。当折射率的差大于0.005并且不大于0.008时,可以清晰地观看室外景象,但仅诸如光源的明亮物体产生令人不舒服的衍射图案。当折射率的差在0.005以下时,衍射图案几乎不会令人不舒服。第一光学层4和第二光学层5中要设置在粘附至例如窗构件10的一侧上的一个可包含粘合剂作为主要成分。该特征通过包含粘合剂作为主要成分的第一光学层4或第二光学层5,将光学膜1粘附至例如窗构件10。在该情况下,相对于粘合剂的折射率差优选落入上述范围内。
第一光学层4和第二光学层5优选具有相同的光学特性,如折射率。更具体地说,第一光学层4和第二光学层5优选由在可见光范围内具有透明性的相同的材料制成,如相同的树脂材料。通过使用相同的材料形成第一光学层4和第二光学层5,两个光学层的折射率彼此相等,因此可提高对可见光的透明性。然而,应该注意以下这点,即使当原材料是相同时,根据例如膜形成过程中的固化条件差异,最终形成的层的折射率可能彼此不同。另一方面,当第一光学层4和第二光学层5由不同的材料制成时,由于光学层4和5之间的折射率的差导致波长选择反射层3具有边界,因为在光在这样的波长选择反射层3处发生折射,所以透射图像趋于模糊。特别地,存在这样的趋势,即当在远处观察诸如灯的与点光源相似的物体时,显著观察到衍射图案。应注意,为了调节折射率的值,可在第一光学层4和/或第二光学层5中混合添加剂。
第一光学层4和第二光学层5优选在可见光范围内具有透明性。本文中,透明性被定义为具有两种含义,即,不吸收光和不散射光。当通常使用术语“透明性”时,一般只暗含前一种含义。然而,根据第一实施方式的光学膜1优选具有这两种含义的透明性。期望当前采用的回射器能够视觉确认从路标、夜间工作人员的衣服等反射的光以提供显著的指示。因此,即使回射器具有例如散射特性,如果回射器与下层反射器紧密接触,也可视觉观看到从下层反射器反射的光。该现象基于的原理例如与即使当为赋予防眩特性的目的将提供散射特性的防眩处理应用至图像显示装置的前表面时也能够视觉确认图像的原理相同。然而,根据第一实施方式的光学膜1优选不散射光,因为光学膜1的特征在于透射除定向反射的特定波长的光以外的光,并且光学膜1被粘附至主要透射透射波长的光的透射构件,因此能够观看到透射光。应注意,根据用途,可有意地为第二光学层5设置散射特性。
光学膜1优选以这种方式使用,即,通过例如介于窗构件10和光学膜1之间的粘合剂,将光学膜1粘附至主要对除特定波长以外的透射光具有透射性的刚性构件,例如窗构件10。窗构件10的实例包括用于高层建筑、房屋等的建筑窗构件,以及用于车辆的窗构件。当将光学膜1应用至建筑窗构件时,优选将其应用至定向为面向(具体地说)在从东到南并进一步到西的范围内(例如在从东南到西南的范围内)的一些方向的窗构件10。这是因为,通过将光学膜1应用至如上述定向的窗构件10,可更有效地反射热射线。光学膜1不仅可被应用至单层窗玻璃,还可用于特殊的玻璃,例如多层玻璃。此外,窗构件10不限于玻璃制成的构件,并且它可以是由具有透明性的高分子材料制成的构件。光学层2优选在可见光范围内具有透明性。其原因在于,通过在可见光范围内具有透明性的光学层2,当将光学膜1粘附至窗构件10(例如窗玻璃)时,允许可见光通过光学膜1并且可保证利用阳光的采光。光学膜1不仅可粘附至玻璃的内表面,还可以粘附至其外表面。
进一步,光学膜1可与附加的热射线阻挡膜结合使用。例如,可在空气和光学膜1之间的界面(即,在光学膜1的最外或最内表面上)处设置光吸收涂层。更进一步,光学膜1可与硬涂层、紫外线阻挡层、表面防反射层等结合使用。当这些功能层中的一个或多个以组合的方式使用时,优选将功能层设置在光学膜1和空气之间的界面处。然而,紫外线阻挡层要设置在比光学膜1更靠近太阳的一侧。因此,特别是当光学膜1被粘附在窗玻璃的室内表面时,期望将紫外线阻挡层设置在窗玻璃的室内表面和光学膜1之间。在该情况下,可将紫外线吸收剂添加至设置在窗玻璃的室内表面和光学膜1之间的粘附层。
此外,根据光学膜1的用法,光学膜1可被着色成具有视觉吸引力的设计。当将视觉吸引力的设计赋予所述光学膜1时,优选第一光学层4和第二光学层5中的至少一个以不减少透明性的程度来主要吸收在可见光范围内的特定波长带的光。
图2是示出了在光学膜上入射的入射光和被光学膜反射的反射光之间的关系的透视图。光学膜1具有光L入射的入射表面S1。优选光学膜1沿除镜面反射方向(-θ,φ+180°)之外的方向选择性地定向反射以入射角度(θ,φ)进入入射表面S1的光L中特定波长带的光L1,而透射特定波长带以外的光L2。此外,优选地,光学膜1对特定波长带以外的光具有透明性并且该透明性落入后面所述的透射图像清晰度的范围内。应注意,θ是由相对于入射表面S1的垂线11与入射光L或反射光L1形成的角度。此外,φ是由入射表面S1中的特定直线12与将入射光L或反射光L1投射到入射表面S1而产生的分量所形成的角度。本文中,入射表面中的特定直线12表示当光学膜1围绕由相对于光学膜1的入射表面S1的垂线11所提供的轴旋转、同时保持入射角(θ,φ)固定时,沿方向φ的反射强度最大的轴(参见图3)。当存在使反射强度最大化的多个轴(方向)时,将这些轴中的一条选择为直线12。此外,将从作为参照的垂线11开始顺时针旋转的角度θ定义成“+θ”,并且将从垂线11开始逆时针旋转的角度θ定义成“-θ”。将从作为参照垂线12开始顺时针旋转的角度φ定义成“+φ”,并且将从垂线12开始逆时针旋转的角度φ定义成“-φ”。
根据光学膜1的用途,不同地设定要选择性地定向反射的特定波长带的光和要透射的特定光。例如,当将光学膜1应用至窗构件10时,优选要选择性地定向反射的特定波长带的光是近红外光,而特定波长带以外的透射光是可见光。更详细的说,要选择性地定向反射的特定波长带的光优选是主要在780nm至2100nm的波长范围内的近红外光。当将光学体粘附至窗构件(例如窗玻璃)时,通过反射近红外光,可抑制建筑物内温度的升高。因此,可降低制冷负荷并且可实现节能。本文中,术语“定向反射”表示沿镜面反射方向以外的特定方向反射光并且反射光的强度充分大于没有方向性的漫反射光的强度。表述“反射”表示在特定波长带内(例如在近红外范围内)的反射率优选是30%以上,更优选50%以上,并更进一步优选80%以上。此外,表述“透射”表示在特定波长带内(例如在可见光范围内)的透射率优选是30%以上,更优选50%以上,并更进一步优选70%以上。
在光学膜1中,定向反射入射光的方向φo优选在-90°以上至+90°以下的范围内。原因在于,在该条件下,当将光学膜1粘附至窗构件10时,它可将来自空中的光中的特定波长带的光返回到空中。当周围不存在高层的建筑物时,定向反射上述范围内的入射光的光学膜1可被有效采用。此外,定向反射的方向优选在(θ,-φ)附近。表述“附近”表示沿定向反射的方向的偏离相对于(θ,-φ)优选在5度内,更优选在3度内,并且进一步优选在2度内。原因在于,通过设定如上所述的定向反射的方向,当将光学膜1粘附至窗构件10时,它可有效的将来自基本相同高度、并排耸立的建筑物上方的天空的光中特定波长带的光朝向其他建筑物上方的天空返回。为了实现这样的定向反射,优选通过以一维方式排列沿一个方向延伸的棱柱形成第一光学层4或第二光学层5的凹凸表面。沿方向(θ,φ)(-90°<φ<90°)进入的光可根据棱柱的倾角沿方向(θo,-φ)(0°<θo<90°)反射。
在光学膜1中,特定波长范围内的光优选沿着回射方向附近的方向定向反射。换言之,以入射角(θo,φ)在入射表面S1上入射的光中的特定波长范围内的光的反射的方向优选在(θo,φ)的附近。根据该条件,当将光学膜1粘附至窗构件10时,它可将来自天空的光中特定波长带的光返回到空中。在本文中,表述“附近”表示沿定向反射的方向的偏离优选在5度内,更优选在3度内,并且进一步更优选在2度内。原因在于,通过满足该范围,当将光学膜1粘附至窗构件10时,它可将来自天空的光中的特定波长带的光有效的返回向天空中。此外,例如在红外发光单元和光接收单元彼此相邻的红外传感器或红外摄像装置的情况下,将回射方向设置成与入射方向一致。然而,当没有如本发明中执行沿着特定方向的感测时,不要求回射的方向和入射方向精确地彼此一致。
在光学膜1中,当使用0.5mm的光梳时,在光学膜1具有透射性的波长带中的透射图像清晰度的值优选是50以上,更优选60以上,并进一步更优选70以上。当透射图像清晰度的值小于50时,透射图像看起来趋于模糊。当透射图像清晰度的值不小于50并小于60时,尽管与室外的亮度有关,但用于日常生活没有问题。当透射图像清晰度的值不小于60并小于75时,可以清晰地观看到室外的景物,但仅诸如光源的非常明亮的物体产生令人不舒服的衍射图案。当透射图像清晰度的值不小于75时,衍射图案几乎不会令人不舒服。此外,使用0.125mm、0.5mm、1.0mm和2.0mm的光梳测量的透射图像清晰度的总值优选是230以上,更优选270以上,并进一步更优选350以上。当透射图像清晰度的总值小于230时,透射图像看起来趋于模糊。当透射图像清晰度的总值不小于230并小于270时,尽管与室外的光强有关,但用于日常生活没有问题。当透射图像清晰度的总值不小于270并小于350时,可以清晰地观看到室外的景物,但仅诸如光源的非常明亮的物体产生令人不舒服的衍射图案。当透射图像清晰度的总值不小于350时,衍射图案几乎不会令人不舒服。本文中,通过使用Suga Test Instruments Co.,Ltd制造的ICM-1T根据JIS K7105测量透射图像清晰度的值。应注意,当要透射的波长与D65光源的波长不同时,优选在利用具有要透射的波长的滤光器校准后进行测量。
在光学膜1中,在光学膜1具有透射性的波长带中发生的混浊度(haze,雾度)优选为6%以下,更优选4%以下,更进一步优选2%以下。原因在于,如果混浊度超过6%,透射光被散射并且视觉模糊。本文中,通过使用Murakami Color Research Laboratory Co.,Ltd制造的HM-150根据JIS K7136规定的测量方法测量混浊度。应注意,当要透射的波长与D65光源的波长不同时,优选在利用具有要透射的波长的滤光器校准后进行测量。光学膜1的入射表面S1、优选入射表面S1和出射表面S2这两个表面具有不降低透射图像清晰度的水平的平滑度。更具体地说,入射表面S1和出射表面S2的算术平均粗糙度Ra优选为0.08μm以下,更优选0.06μm以下,更进一步优选0.04μm以下。应注意,通过测量入射表面的表面粗糙度和从二维剖面曲线得出的粗糙度曲线得到算术平均粗糙度Ra作为粗糙度参数。根据JIS B0601:2001设置测量条件。测量装置和测量条件如下;
测量装置:全自动微细形状测量机SURFCODER ET4000A(由KosakaLaboratory Ltd.生产),
λc=0.8mm,评价长度:4mm,截止(cuttoff):×5,以及数据采样间隔:0.5μm。
透射通过光学膜1的光优选尽可能接近中性(neutral)色。即使当透射光有颜色时,颜色优选具有提供冷感觉的淡色调,如蓝色、蓝绿色或绿色。为了得到这种色调,期望例如当使用D65光源照射进行测量时,在进入入射表面S1并且通过光学层2和波长选择反射层3后从出射表面S2输出的透射光以及反射光的色度坐标x和y分别满足优选0.20<x<0.35和0.20<y<0.40,更优选0.25<x<0.32和0.25<y<0.37,并且进一步更优选0.30<x<0.32和0.30<y<0.35的范围。此外,为了避免色调变红,期望色度坐标x和y满足优选y>x-0.02并且更优选y>x的关系。此外,不希望反射光的色调依赖于入射角而改变,因为当将光学膜应用至例如建筑物的窗时,色调根据观看位置而不同,并且显现的颜色随着走动而变化。为了抑制上述的反射光的色调变化,以5°以上且60°以下的入射角θ在入射表面S1或在出射表面S2上入射并且被光学膜1镜面反射的光的色度坐标x之间的差的绝对值和色度坐标y之间的差的绝对值,在光学膜1的两个主表面中的每一个处均优选为0.05以下,更优选0.03以下,并且更进一步0.01以下。期望对关于反射光的色度坐标的数值范围的上述限制对于入射表面S1和出射表面S2这两者都满足。
为了抑制镜面反射附近的颜色变化,优选光学膜1不包括具有优选5°以下并且更优选10°以下的倾角的平面。此外,当波长选择反射层3覆盖有树脂时,入射光在从空气进入树脂时被折射,因此可以在入射角的更宽范围上抑制镜面反射光附近的色调变化。此外,当沿着除镜面反射以外的一些方向反射的光的颜色导致问题时,优选将光学膜1配置为不沿着产生问题的方向定向反射光。
下面将按顺序描述构成光学膜1的第一光学层4、第二光学层5和波长选择反射层3。
(第一光学层和第二光学层)
第一光学层4例如用于支撑和保护波长选择反射层3。为了使光学膜1具有柔性,第一光学层4由例如包含树脂作为主要成分的层构成。例如,第一光学层4的两个主表面中的一个是平滑表面而另一个是凹凸表面(第一表面)。在凹凸表面上形成波长选择反射层3。
第二光学层5通过填补第一光学层4的形成有波长选择反射层3的第一表面(凹凸表面)而用于保护波长选择反射层3。为了使光学膜1具有柔性,第二光学层5由例如包含树脂作为主要成分的层构成。例如,第二光学层5的两个主表面中的一个是平滑表面而另一个是凹凸表面(第二表面)。第一光学层4的凹凸表面和第二光学层5的凹凸表面的凹凸关系是彼此相反的。
例如,通过以一维方式排列的多个非对称三棱柱4c形成第一光学层4的凹凸表面。例如,通过以一维方式排列的多个非对称三棱柱5c形成第二光学层5的凹凸表面。由于第一光学层4的三棱柱4c和第二光学层5的三棱柱5c的不同仅在于凹凸关系彼此相反,下文将仅对第一光学层4的三棱柱4c进行描述。
在光学膜1中,三棱柱4c的节距P优选不小于5μm并且不大于5mm,更优选不小于5μm并且不大于250μm,并且进一步更优选不小于5μm并且不大于200μm。如果三棱柱4c的节距P小于5μm,一般难以形成期望形状的三棱柱4c。此外,由于一般难以使波长选择反射层3的波长选择特征陡峭,波长选择反射层3会反射部分透射波长中的光。如果这种反射发生,则产生衍射并且还视觉观察到高阶反射,从而感觉透明性趋于变差。另一方面,如果三棱柱4c的节距超过5mm,考虑到定向反射所需的三棱柱4c的形状,增加了所需的膜厚并且光学膜1失去柔性。柔性的丧失导致将光学膜1粘附至刚性体(例如窗构件10)的困难。此外,通过将三棱柱4c的节距设置成小于250μm,柔性进一步增加至可通过辊对辊方式容易地制造光学膜1并且不需要批量生产的程度。当将根据本发明的光学元件应用至诸如窗户的建筑部件时,要求光学元件具有约几米的长度,并且辊对辊生产比批量生产更合适。此外,当将节距设置成不小于20μm并且不大于200μm时,可进一步增加产量。
此外,在第一光学层4的表面中形成的三棱柱4c的形状不限于一种,并且可在第一光学层4的表面中形成多种形状的三棱柱4c。当在第一光学层4的表面中形成具有多种形状的三棱柱4c时,可周期性地重复包括具有多种形状的三棱柱4c的预定图案。可选地,可根据需要的特性随机(非周期性地)形成多种三棱柱4c。
图3A是示出了在第一光学层中形成的三棱柱的形状的实例的透视图。图3B是示出了包括第一光学体的光学膜的结构的实例的截面图,在该第一光学层中形成在图3A中示出了的三棱柱。三棱柱4c是沿着一个方向延伸的非对称三棱柱的形式,并且这些三棱柱4c沿着一个方向、即以一维方式并排排列。通过具有这种形状的三棱柱4c,入射光可在被反射一次或两次后返回向天空中。因此,与使用入射光在被反射三次后返回至天空中的角锥棱镜的情况相比,可减少波长选择反射层3吸收的光量并且可抑制热产生。由于在三棱柱4c上形成波长选择反射层3,所以波长选择反射层3具有与三棱柱4c的表面形状相同的形状。
如图3A中所示,三棱柱4c均是相对于垂线11具有非对称形状的每三棱柱,该垂线11垂直于光学膜1的入射表面S1或出射表面S2。在这种情况下,三棱柱4c的主轴1m以三棱柱4c的排列方向a从作为参照的垂线11倾斜。在本文中,三棱柱4c的主轴1m表示通过三棱柱的截面的底边中点和三棱柱的顶点的直线。当将光学膜1粘附至基本垂直于地面的窗构件10时,三棱柱4c的主轴1m从作为参照的垂线11倾斜向窗构件10的上侧(天空侧)或下侧(地面侧)。在图3B所示的实例中,三棱柱4c的主轴1m从作为参照的垂线11倾斜向窗构件10的下侧(地面侧)。
图4A是以放大尺度示出了在图3B中示出的光学膜的一部分的放大截面图。图4B是以放大尺度示出了在图3B中示出的波长选择反射层的放大截面图。三棱柱4c具有第一斜面Sp1和第二斜面Sp2,它们均提供其上形成波长选择反射层3的三棱柱表面,即,膜形成表面。第一斜面Sp1成为当将光学膜1粘附至被粘附体(例如窗构件10)时位于上侧(天空侧)的表面,并且第二斜面Sp2成为当将光学膜1粘附至被粘附体(例如窗构件10)时位于下侧(地面侧)的表面。在下面的描述中,在第一斜面Sp1和第二斜面Sp2上形成的波长选择反射层3的膜厚分别被称为波长选择反射层3的第一膜厚d1和第二膜厚d2。
三棱柱4c具有由第一斜面Sp1与第二斜面Sp2形成的顶角α以及第一斜面Sp1相对于入射表面S1或出射表面S2的倾角β。当将光学膜1粘附至被粘附体(例如窗构件10)时,倾角β提供位于上侧(天空侧)的倾角。将光学膜1粘附至被粘附体(例如窗构件10或建筑物),在这种状态下,三棱柱4c的倾角β位于其顶角α的上方。三棱柱4c的顶角被圆化成具有曲率半径R。当如上所述三棱柱4c的顶角被圆化成具有曲率半径R时,顶角R被定义成在顶角被以曲率半径R弯曲前的位置处由顶角的两条边形成的开角。
顶角α和倾角β满足下面的式(1)到(4)中的任何一个。原因在于,通过满足这些式中的任何一个,可得到更高的向上反射率。
-3.6α+396≤β≤80(85≤α≤90) ...(1)
α-30≤β≤-α+170(90≤α≤100) ...(2)
30≤β≤α-50(80≤α≤90) ...(3)
30≤β≤-α+130(90≤α≤100) ...(4)
当顶角α和倾角β满足式(1)或(2)时,优选第一膜厚d1和第二膜厚d2基本相同。这是因为在这种条件下,可预期透射性能和反射性能的提高。在本文中,表达“膜厚基本相同”表示第二膜厚d2相对于第一膜厚d1的比例,即((d1/d2)×100)[%]为±10%以下。
当顶角α和倾角β满足式(3)或(4)时,第一膜厚d1和第二膜厚d2彼此不同。在这种情况下,如果一个斜面上的波长选择反射层3是薄的,则它不能反射光,而使光透射通过。因此,优选将波长选择反射层3的厚度设置为7nm以上。另一方面,如果波长选择反射层3的厚度超过14nm,则发生反射光的泛溢(flooding)。因此,优选将波长选择反射层3的厚度设置为14nm以下。换言之,两个膜厚之间的比例优选是200%以下。
第一光学层4优选包含例如表现出在100℃储能模量减小较少并且在25℃和100℃之间储能模量没有显著差异的类型的树脂作为主要成分。更详细地说,第一光学层4优选包含在25℃具有3×109Pa以下的储能模量并且在100℃具有3×107Pa以上的储能模量的树脂。应注意,第一光学层4优选由一种树脂制成,但可包含两种以上的树脂。此外,根据需要,第一光学层4可混有添加剂。
当如上所述第一光学层4包含例如表现出在100℃储能模量减小较少并且在25℃和100℃之间储能模量没有显著差异的类型的树脂作为主要成分时,即使当在形成第一光学层4的凹凸表面(第一表面)后进行施加热或热和压力这两者的条件下的处理时,第一光学层4也可基本保持根据设计的界面形状。另一方面,如果第一光学层4包含例如表现出在100℃储能模量减小较多并且在25℃和100℃之间储能模量有显著差异的类型的树脂作为主要成分时,界面形状从所设计的形状变形的程度为使得光学膜1会卷曲的较大的程度。
此处,施加热的条件下的处理不仅包括直接向光学膜1或其构成部分施加热的处理(诸如退火),还包括例如在薄膜的形成过程中和树脂组合物的固化过程中形成的膜的表面处的温度局部升高并且将热间接施加至光学膜1或其构成部分的处理,以及通过能量射线的照射使压模/模具的温度升高并将热间接施加至光学膜的处理。此外,如上所述限制储能模量的数值范围产生的效果不限于利用特定类型的树脂的情况,并且当使用热塑性树脂、热固性树脂和能量射线照射树脂时也可以类似地获得。
例如,第一光学层4的储能模量可如下确定。当第一光学层4的表面暴露时,第一光学层4的储能模量可通过使用微硬度计测量暴露表面的储能模量确定。此外,当在第一光学层4的表面上形成第一基材4a等时,可通过剥离第一基材4a等使第一光学层4的表面上露出、接着通过使用微硬度计测量暴露表面的储能模量来确定第一光学层4的储能模量。
可通过例如当使用热塑性树脂时例如调节侧链的长度和种类的方法,以及通过当使用热固性树脂或能量射线照射树脂调节例如交联点的数量和交联材料的分子结构的方法,来抑制高温时储能模量的减小。然而,优选树脂材料自身所需的特性不随着这样的结构改变而劣化。根据交联剂的类型,例如,大约室温下的储能模量增大的程度可以是使得膜变得易碎、或由于大的收缩而膜被弯曲或卷曲的程度。因此,优选根据需要的特性合理地选择交联剂的类型。
当第一光学层4包含结晶高分子材料作为主要成分时,它优选包含具有高于制造过程中的最高温度的玻璃化转变点并在制造过程中的最高温度下表现出储能模量减小较少的树脂作为主要成分。另一方面,如果使用具有在室温25℃以上到制造过程中的最高温度以下的范围内的玻璃化转变点并在制造过程中的最高温度下表现出储能模量减小较多的树脂,则在制造过程中对于保持根据设计的理想界面形状会出现困难。
当第一光学层4包含非晶高分子材料作为主要成分时,它优选包含具有高于制造过程中的最高温度的熔点并在制造过程中的最高温度下表现出储能模量减小较少的树脂作为主要成分。另一方面,如果使用具有在室温25℃以上到制造过程中的最高温度以下的范围内的熔点并在制造过程中的最高温度下表现出储能模量减小较多的树脂,则在制造过程中对于保持根据设计的理想界面形状会出现困难。
本文中,制造过程中的最大温度表示制造过程中第一光学层4的凹凸表面(第一表面)处的最大的温度。优选地,第二光学层5也满足上述储能模量的数值范围和上述玻璃化转变点的数值范围。
因此,第一光学层4和第二光学层5中的至少一个优选包含在25℃时具有3×109Pa以下的储能模量的树脂。原因在于,在这样的条件下,在室温25℃使光学膜1具有柔性并且可通过辊对辊处理来制造光学膜1。
在示例性的情况中,第一基材4a和第二基材5a具有透明性。为了使光学膜1具有柔性,各基材优选是膜形式,但基材的形式不特别限于膜。第一基材4a和第二基材5a均可使用例如已知的高分子材料形成。已知的高分子材料的实例包括三乙酰纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、双乙酰纤维素、聚氯乙烯、丙烯酸树脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、脲醛树脂、聚氨酯树脂和三聚氰胺树脂。然而,各基材的材料不限于上述的具体实例。从生产率的角度考虑,第一基材4a和第二基材5a中每一个的厚度均优选是38μm到100μm,但不限于该特定的范围。第一基材4a和第二基材5a优选对于能量射线是可透射的。原因在于,在这样的情况下,如后所述,通过使用来自包括第一基材4a或第二基材5a一侧的能量射线照射能量射线固化树脂,能够固化介于第一基材4a或第二基材5a与波长选择反射层3之间的能量射线固化树脂。
在示例性情况中,第一光学层4和第二光学层5具有透明性。第一光学层4和第二光学层5例如均通过固化树脂组合物得到。作为树脂组合物,从制造容易的角度考虑,优选使用能够通过使用光或电子束照射而固化的能量射线固化树脂,或能够通过施加热而固化的热固性树脂。作为能量射线固化树脂,优选使用能够通过光照射而固化的光敏树脂组合物,并最优选能够通过紫外线照射固化的紫外线固化树脂组合物。从增加第一基材4a或第二基材5a与波长选择反射层3之间的粘附性的角度考虑,树脂组合物还优选包括包含磷酸的化合物、包含琥珀酸的化合物和包含丁内酯的化合物。包含磷酸的化合物可以是例如包含磷酸的(甲基)丙烯酸酯,优选为官能团中具有磷酸的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。包含琥珀酸的化合物可以是例如包含琥珀酸的(甲基)丙烯酸酯,优选为官能团具有琥珀酸的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。包含丁内酯的化合物可以是例如包含丁内酯的(甲基)丙烯酸酯,优选为官能团具有丁内酯的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。
紫外线固化树脂组合物包含例如(甲基)丙烯酸酯和光聚合引发剂。此外,根据需要,紫外线固化树脂组合物还可包含光稳定剂、阻燃剂、匀染剂和/或抗氧化剂等。
作为丙烯酸酯,优选使用具有两种以上(甲基)丙烯酰基团的单体和/或低聚物。这样的单体和/或低聚物的实例包括尿烷(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯和三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯。本文中,(甲基)丙烯酰基团表示丙烯酰基团和甲基丙烯酰基团中的任一种。本文中,低聚物表示具有500以上至60000以下的分子量的分子。
此处使用的光聚合引发剂可合适地从公知材料中选择。作为公知材料的实例,苯甲酮衍生物、苯乙酮衍生物、蒽醌衍生物等可单独使用或组合使用。混合的光聚合引发剂的量优选是固体组分的0.1%(按质量计)以上且10%(按质量计)以下。如果混合的光聚合引发剂的量为0.1%(按质量计)以下,光固化能力被降低至从实用角度考虑不适于工业生产的程度。另一方面,如果混合的光聚合引发剂的量超过10%(按质量计),当用于照射的光量不充足时,气味会残留在涂覆膜中。本文中,固体含量表示在被固化后构成硬涂层12的所有成分。在实际中,例如,丙烯酸酯、光聚合引发剂等被称为固体组分。
优选地,树脂具有例如在使用能量射线照射或施加热时结构可转变成树脂的特性。可以使用任何类型的树脂,如乙烯类树脂、环氧类树脂、热塑性树脂等,只要所述树脂满足上面所述的折射率的要求。
可将低聚物添加至树脂以减少固化收缩。树脂还可包含例如聚异氰酸酯作为固化剂。此外,考虑到第一光学层4或第二光学层5与相邻层之间的粘附性,树脂还可混合有具有羟基、羧基和磷酸基一种或多种单体,多元醇,诸如羧酸、硅烷、铝和钛的偶联剂,以及各种螯合剂等。
树脂组合物还优选包含交联剂。特别地,优选使用环状交联剂作为交联剂。原因在于,通过使用交联剂,可以在不大幅改变室温下的储能模量的条件下,使得树脂耐热。如果室温下的储能模量大幅改变,光学膜1变得易碎并且在通过辊对辊处理制造光学膜1时产生困难。环状交联剂的实例包括二氧己环乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、乙撑氧改性的异氰脲酸二丙烯酸酯、乙撑氧改性的异氰脲酸三丙烯酸酯和己内酯改性的三(丙烯醛乙氧基)异氰脲酸酯。
优选地,第一基材4a或第二基材5a分别具有低于第一光学层4或第二光学层5的水蒸气渗透性。例如,当通过使用能量射线固化树脂(例如尿烷丙烯酸酯)形成第一光学层4时,优选通过使用具有的水蒸气渗透性低于第一光学层4的水蒸气渗透性并且对于能量射线是可透射的树脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))来形成第一基材4a。结果,可减少从入射表面S1或出射表面S2向波长选择反射层3的湿气扩散,并且可以抑制包含在波长选择反射层3中的金属等的劣化。因此,可提高光学膜1的耐用性。应注意,具有75μm厚度的PET的水蒸气渗透性为约10g/m2/天(40℃,90%RH)。
优选地,第一光学层4或第二光学层5中的至少一个包含具有高极性的官能团,并且这样的官能团的含量在第一光学层4和第二光学层5之间不同。更优选地,第一光学层4和第二光学层5都包含磷化合物(例如磷酸酯),并且磷化合物的含量在第一光学层4和第二光学层5之间不同。磷化合物在第一光学层4和第二光学层5之间的含量差优选是两倍以上,更优选五倍以上,并进一步更优选十倍以上。
当第一光学层4和第二光学层5中的至少一个包含磷化合物时,波长选择反射层3优选在其与包磷化合物的第一光学层4或第二光学层5邻接的表面中包含氧化物、氮化物或氮氧化物。尤其优选波长选择反射层3在其与包磷化合物的第一光学层4或第二光学层5邻接的表面中包括包含氧化锌(ZnO)或氧化铌的层。该特征是为了增加第一光学层4或第二光学层5与波长选择反射层3之间的粘性。另一个原因是当波长选择反射层3包含诸如Ag的金属时,增加了抗蚀效果。此外,波长选择反射层3可包含诸如Al或Ga的掺杂剂。这是因为,当例如通过溅射形成金属氧化物层时,该掺杂剂提高了膜质量和平滑性。
为了赋予光学膜1、窗构件10等视觉吸引的设计,第一光学层4和第二光学层5中的至少一个优选具有吸收在可见光范围内的特定波长带的光的特性。分散在树脂中的颜料可以是有机颜料或无机颜料。尤其是,优选自身具有高耐候性的无机颜料。无机颜料的实用实例包括锆石灰(Co和Ni掺杂的ZrSiO4)、镨黄(Pr掺杂是ZrSiO4)、铬钛黄(Cr和Sb掺杂的TiO2或Cr和W掺杂的TiO2)、铬绿(诸如Cr2O3)、孔雀蓝((CoZn)O(AlCr)2O3)、维多利亚绿((Al,Cr)2O3)、深蓝(CoO·Al2O3·SiO2)、钒锆蓝(V掺杂的ZrSiO4)、铬锡粉红(Cr掺杂的CaO·SnO2·SiO2)、锰粉红(Mn掺杂的Al2O3)和橙红(Fe掺杂的ZrSiO4)。有机颜料的实例包括偶氮类颜料和酞菁颜料。
(波长选择反射层)
例如,波长选择反射层3定向反射以入射角(θ,φ)进入入射表面的光中的特定波长带的光,而透射特定波长带以外的光。波长选择反射层3例如是、多层膜、透明导电层或功能层。此外,波长选择反射层3可以是多层膜、透明导电层或功能层中的两种以上的组合。波长选择反射层3的平均膜厚优选是20μm,更优选5μm以下,并且进一步更优选1μm以下。如果波长选择反射层3的平均膜厚超过20μm,则折射透射光的光路的长度增加,并且透射图像会看起来歪曲。反射层例如可以通过溅射、气相沉积、浸涂或压模涂覆形成。
下面将对多层膜、透明导电层和功能层逐一进行描述。
(多层膜)
多层膜例如是通过交替层叠彼此间折射率不同的低折射率层和高折射率层而形成的多层膜。作为选择,多层膜例如是通过交替层叠在红外范围内具有高反射率的金属层、以及在可见光范围内具有高折射率并用作防反射层的高折射率层而形成的多层膜。光学透明层或透明导电层可用作高折射率层。
在红外范围内具有高反射率的金属层包含例如Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo或Ge单体、或包含从这些元素中选择的两种以上的合金作为主要成分。在这些实例中,考虑到实用性,优选Ag、Cu、Al、Si或Ge类的材料。当将合金用作金属层的材料时,金属层优选包含例如AlCu、Alti、AlCr、AlCo、AlNdCu、AlMgSi、AgPdCu、AgPdTi、AgCuTi、AgPdCa、AgPdMg、AgPdFe、Ag、SiB作为主要成分。此外,为了防止金属层的腐蚀,优选将诸如Ti或Nd的其他材料添加至所述金属层。特别地,当将Ag用作金属层的材料时,优选添加上述材料。
光学透明层是在可见光范围内具有高折射率并用作防反射层的层。该光学透明层例如包含诸如氧化铌、氧化钽或氧化钛的高介电材料作为主要成分。该透明导电层包含例如ZnO类的氧化物或铟掺杂的氧化锡作为主要成分。应注意,ZnO类的氧化物例如可以是从包括氧化锌(ZnO)、镓(Ga)和铝(Al)掺杂的氧化锌(GAZO)、铝(Al)掺杂的氧化锌(AZO)、和镓(Ga)掺杂的氧化锌(GZO)的组中选择的至少一种。
包括在多层膜中的高折射率层的折射率优选在1.7以上至2.6以下的范围内。其更优选为1.8以上至2.6以下,更进一步优选1.9以上至2.6以下。原因在于,通过如上所述设置折射率,通过薄到不至于断裂的膜实现在可见光范围内的防反射性。在本文中,在550nm的波长测量折射率。高折射率层例如是包含金属氧化物作为主要成分的层。作为金属氧化物的实例,在一些情况下,为了减轻层中的应力和抑制断裂的发生,优选使用除氧化锌之外的金属氧化物。特别地,优选使用从包括氧化铌(例如五氧化铌)、氧化钽(例如五氧化二钽)和氧化钛的组中选择的至少一种。高折射率层的膜厚优选是10nm以上且120nm以下,更优选10nm以上且100nm以下,更进一步优选10nm以上且80nm以下。如果膜厚小于10nm,则高折射率层更倾向于反射可见光。另一方面,如果膜厚超过120nm,则高折射率层更倾向于减小透射率并产生断裂。
多层膜不限于无机材料制成的薄膜,并且它可以是通过层叠由高分子材料制成的薄膜、或包含分散在高分子材料中的微粒等的层形成。此外,当形成光学透明层时,为了防止下层中的金属的氧化劣化的目的,可在所形成的光学透明层和另一相邻层之间的界面处形成具有几纳米的厚度的并且例如由Ti制成的薄缓冲层。本文中,缓冲层表示当形成上层时自我氧化以防止例如作为下层的金属层的氧化的层。
(透明导电层)
透明导电层是包含在可见光范围内具有透明性的导电材料作为主要成分的层。透明导电层例如包含诸如氧化锡、氧化锌、包含碳纳米管的材料、铟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锌和锑掺杂的氧化锌的透明导电材料作为主要成分。可选地,透明导电层可被形成为含有以高密度分散在树脂中的上述材料的纳米颗粒、或导电材料(例如金属)的纳米颗粒、纳米棒或纳米线的层。
(功能层)
功能层包含反射性能例如根据外部刺激的施加而可逆地变化的变色材料(chromic material)作为主要成分。变色材料是根据外部刺激(如热、光或侵入分子)的施加而可逆地变化其结构的材料。此处可用的变色材料的实例包括光致变色材料、热致变色材料、气致变色材料和电致变色材料。
光致变色材料是通过光的作用可逆地变化其结构的材料。光致变色材料可根据光(例如紫外线)的照射,可逆地变化各种物理特性,如反射率和颜色。例如,诸如掺杂有Cr、Fe或Ni的TiO2、WO3、MoO3和Nb2O5的过渡金属氧化物可用作光致变色材料。此外,通过层叠光致变色材料的层和具有与该层不同的折射率的层可提高波长选择性。
热致变色材料是通过热的作用可逆地变化其结构的材料。热致变色材料可根据热的施加,可逆地变化各种物理特性,如反射率和颜色。例如,可将VO2用作热致变色材料。为了控制转移温度和转移曲线的目的,还可添加其他的元素,如W、Mo和F。此外,可通过在均包含高折射率材料(例如TiO2或ITO)作为主要成分的防反射层之间夹置包含热致变色材料(例如VO2)作为主要成分的薄膜形成多层结构。
可选地,诸如胆甾型液晶的光子晶格也可被用作热致变色材料。胆甾型液晶可选择性地反射对应于层间距离的波长的光,并且层间距离根据温度而改变。因此,胆甾型液晶的诸如反射率和颜色的物理特性可根据热的施加而可逆地变化。就此而言,通过使用几种具有不同层间距离的胆甾型液晶可加宽反射带。
电致变色材料是能够通过电的作用可逆地变化诸如反射率和颜色的各种物理特性的材料。电致变色材料可被提供为例如在施加电压时可逆地变化其结构的材料。更具体地说,例如可将通过掺杂或不掺杂质子而改变反射特性的反射光控制材料用作电致变色材料。反射光控制材料是能够根据外部刺激的施加选择性地将其光学特性控制成透过状态、反射镜状态、和/或在这两者之间的中间状态的材料。此处可用的反射光控制材料的实例包括包含镁镍合金材料或镁钛合金材料作为主要成分的合金材料、WO3、以及将具有选择性反射能力的针状晶体封装在微胶囊中的材料。
在实际中,例如,功能层可通过在第二光学层上层叠上述合金层、包含例如Pd的催化层、由例如Al制成的薄缓冲层、由例如Ta2O5制成的电解质层、包含质子的由例如WO3制成的离子存储层和透明导电层而构成。可选地,功能层例如可通过在第二光学层上层叠透明导电层、电解质层、由例如WO3制成的电致变色层和透明导电层而构成。在这样的结构中,当在透明导电层和对向电极之间施加电压时,包含在电解质层的质子被掺杂进合金层或从合金层去掺杂。结果,改变了合金层的透射率。此外,为了增加波长选择性,期望将电致变色材料与诸如TiO2或ITO的高折射率材料进行层叠。此外,作为另一种可用的结构,可在第二光学层上层叠透明导电层、在其中分散有微胶囊的光学透明层和透明电极。在这样的结构中,当在两个透明电极之间施加电压时,可得到在微胶囊中的针状晶体一致取向的透射状态,而当电压消除时,针状晶体随机取向,并且可得到波长选择性反射状态。
[光学膜的功能]
图5A和图5B各自是用于说明光学膜的功能的一个实例的截面图。如图5A所示,在进入光学膜1的阳光中,以基本与入射光的方向相反的关系将近红外线L1的一部分定向反射向天空中,而使可见光L2通过光学膜1。
此外,如图5B中所示,进入光学膜1的光并且被波长选择反射层3的反射层表面反射的光被分成根据入射角的比例的反射向天空中的成分LA和没有反射向天空中的成分LB。此外,没有被反射向天空中的成分LB在第二光学层4和空气之间的界面处被全反射接着最后沿着与入射方向不同的方向被反射。
图6示出了三棱柱4c的脊线13、入射光L和反射光L1之间的关系。优选地,在以入射角(θ,φ)进入入射表面S1的光L中,光学膜1沿方向(θ0,-φ)(0°<θ0<90°)选择性地定向反射特定波长带的光L1,而透射特定波长带以外的光L2。原因在于,通过满足上述关系,光学膜1可将特定波长带的光反射向天空。应注意,θ是通过相对于入射表面S1的垂线11与入射光L或反射光L1所形成的角度。此外,φ是由与三棱柱4c的脊线13正交的直线12和将入射光L或反射光L1投射到入射表面S1产生的分量而在入射表面S1中形成的角度。此外,将从作为参照的垂线11开始顺时针旋转的角度θ定义成“+θ”,并且将从垂线11开始逆时针旋转的角度θ定义成“-θ”。将从作为参照的直线12开始顺时针旋转的角度φ定义成“+φ”,并且将从直线12开始逆时针旋转的角度φ定义成“-φ”。
[光学膜的整体形状]
图30是示出了根据第一实施方式的光学膜的整体形状的一个实例的透视图。如图30所示,光学膜1优选整体具有带状或矩形。通过具有这种形状的光学膜1,光学膜1可通过辊对辊处理容易地制造。此外,通过将光学膜1卷绕成卷(辊)的形式,光学膜1可被更方便的取放。在下面的描述中,具有带状或矩形的光学膜1的长度方向被称为长度方向DL,并且其宽度(横向)方向被称为宽度方向DW。此外,在第一光学层4中形成的三棱柱4c的脊线lr的方向被称为脊线方向DR。
三棱柱4c优选形成在第一光学层4中以使得每个三棱柱4c的脊线lr平行于光学膜1的宽度方向DW。三棱柱4c的脊线方向DR和光学膜1的长度方向DL优选是正交关系。在这种条件下,仅通过以建筑物的高度方向和具有带状或矩形的光学膜1的长度方向DL是基本彼此平行的这种关系,将具有带状或矩形的光学膜1粘附至例如建筑物的窗构件,可以有效地实现光学膜1的反射功能。
[粘附光学膜的方法]
图31A和图31B是用于说明粘附根据本发明的第一实施方式的光学膜的方式的一个实例的示图。设置在近年来的诸如建筑物的高层结构中的窗构件10通常具有矩形,该矩形具有的竖直尺寸大于水平尺寸。因此,将结合光学膜1粘附至具有这样的一般形状的窗构件10的实例进行以下的描述。
首先,从卷绕的光学膜1的辊(即所谓的储存辊)拉出带状的光学膜1并且根据将要粘附光学膜1的窗构件10的形状适当地进行切割,从而得到具有矩形的光学膜1。如图31A所示,矩形光学膜1具有一对相对的长边La和一对相对的短边Lb。矩形光学膜1的长边La基本与光学膜1的入射表面中的三棱柱4c的脊线方向DR正交。换言之,矩形光学膜1的长度方向DL基本与光学膜1的入射表面中的三棱柱4c的脊线方向DR正交。
接着,切割后的光学膜1的一个短边Lb与位于矩形窗构件10的上端处的短边10a对准。接着,矩形光学膜1沿着从其上端向下端的方向而逐渐粘附至窗构件10,其间例如夹有粘附层6。从而,光学膜1的另一个短边Lb与位于矩形窗构件10的另一端处的短边10b对准。接着,根据需要,例如按压粘附至窗构件10的光学膜1的表面,而挤出留在窗构件10和光学膜1之间的气泡。结果,以光学膜1的入射表面中的三棱柱4c的脊线方向DR基本平行于建筑物(例如高层建筑物)的高度方向DH的状态将矩形光学膜1粘附至窗构件10。
[光学膜的粘附方向]
图32A和图32B是用于说明依赖于光学膜粘附方向的光学膜1的反射功能的差别的示图。
图32A示出了将光学膜1粘附至窗构件10使得光学膜1的入射表面中的三棱柱4c的脊线方向DR基本正交于建筑物的高度方向DH的建筑物500的实例。换言之,图32A示出了根据上面所述的粘附光学膜1的方法而将光学膜1粘附至窗构件10的情况。当如上所述将光学膜1粘附至窗构件10时,可有效地实现光学膜1的反射功能。因此,可以将更大量的从上方进入窗构件10的光反射至上方。因此,可以增大窗构件10的向上反射率。
图32B示出了将光学膜1粘附至窗构件10以使得光学膜1的入射表面中的三棱柱4c的脊线方向DR相对于建筑物的高度方向DH倾斜定向而不是与其正交的建筑物600的实例。当如上所述将光学膜1粘附至窗构件10时,不能有效地实现光学膜1的反射功能。因此,从上方进入窗构件10的光被反射向下方的比例增大。因此,降低了窗构件10的向上反射率。
[用于制造光学膜的装置]
图7是示出了用于制造根据第一实施方式的光学膜的装置的结构的一个实例的示意图。如图7所示,该制造装置包括层压辊41和42、导辊43、涂覆装置45和照射装置46。
层压辊41和42被设置成能够将粘附有反射层的光学层9和第二基材5a夹在其间。本文中,该粘附有反射层的光学层9是通过在第一光学层4的一个主表面上形成波长选择反射层3而得到的层。应注意,该粘附有反射层的光学层9还可包括设置在与形成有波长选择反射层3的第一光学层4的一个主表面的相对侧的第一光学层4的另一个主表面上的第一基材4a。在所示的实例中,在第一光学层4的一个主表面上形成波长选择反射层3,并且在第一光学层4的另一个主表面上形成第一基材4a。在制造装置内的传送路径上设置导辊43,从而能够传送具有带状的光学膜1。层压辊41和42和导辊43的材料不限于特定的种类。根据所需的辊的特性,可适当选择使用诸如不锈钢、橡胶、硅树脂等的金属。
涂覆装置45可配置成包括涂覆单元(例如涂覆器)的装置。作为涂覆器,考虑到要涂覆的树脂组合物的物理特性等,可适当选择使用普通的涂覆器,包括凹版涂覆器、拉丝锭和压模。照射装置46是用于发出电离射线,例如电子射线、红外线、可见光线或伽马射线的装置。在所示的实例中,将发射紫外线的UV灯用作照射装置46。
[制造光学膜的方法]
下面将参照图7到图10来描述制造根据第一实施方式的光学膜的方法的一个实例。注意,考虑到生产率,下面所述的制造过程的部分或全部除制造压模/模具的步骤以外。优选以辊对辊的方式进行。
首先,如图8A中所示,通过例如咬合加工或激光加工形成具有与三棱柱4c相同的凹凸形状的压模/模具,或具有与该压模/模具的凹凸形状相反的形状的压模/模具(复制品)。接着,如图8B中所示,通过使用熔挤处理或转印处理将压模/模具的凹凸形状转印至膜形式的树脂材料。例如,可通过将能量射线固化树脂注入模具中并使用能量射线照射所注入的树脂来固化树脂的方法、向树脂施加热或压力从而将形状转印至树脂的方法、或从辊提供树脂膜并在施加热的条件下将压模的形状转印至树脂膜的方法(称为层压转印处理)来实现转印处理。通过上面所述的步骤,如图8C中所示,形成在主表面上具有三棱柱4c的第一光学层4。
此外,如图8C中所示,可在第一基材4a上形成第一光学层4。该情况例如可通过从辊提供膜形式的第一基材4a、在第一基材上涂覆能量射线固化树脂、抵着压模压按树脂而将压模的形状转印至树脂、并且使用能量射线照射树脂而将其固化的处理来实现。优选地,树脂还包含交联剂。原因是交联剂使得在不将室温的储能模量改变成更大的程度的条件下,使树脂耐热。
接着,如图9A中所示,在第一光学层4的一个主表面上形成波长选择反射层3。例如,波长选择反射层3可通过溅射、蒸镀、CVD(化学气相沉积)、浸渍涂覆、压模涂覆、湿法涂覆或喷涂形成。优选地,根据三棱柱4c的形状等从这些薄膜形成方法可选地选择实际方法。接着,如图9B中所示,根据需要,使波长选择反射层3进行如31所表示的退火。退火的温度例如在100℃以上至250℃以下的范围内。
接着,如图9C中所示,未固化状态的树脂22被涂覆在波长选择反射层3上。例如,能量射线固化树脂或热固性树脂可被用作树脂22。此处使用的能量射线固化树脂优选是紫外线固化树脂。接着,如图10A中所示,通过在树脂22上放置第二基材5a而形成层压体。接着,如图10B中所示,通过施加例如能量射线32或热32来固化树脂22,同时向层压体施加压力33。此处可用的能量射线32的实例包括电子射线、紫外线、可见光线、伽马射线和电子射线。从生产设备的角度考虑,更优选紫外线。优选地,考虑到树脂的固化特性、树脂和、基材的黄化的抑制等,适当地选择积算照射量。施加至层压体的压力优选在0.01MPa以上至1MPa以下的范围内。如果施加的压力低于0.01MPa,可能在膜传送时发生问题。另一方面,如果施加的压力超过1MPa,则金属辊将被用作夹辊,并且施加的压力更易于波动,从而产生不满意的结果。通过上述步骤,如图10C中所示,在波长选择反射层3上形成第二光学层5,并且得到光学膜1。
下面将更详细地描述利用图7中所示的制造装置形成光学膜1的方法。首先,将第二基材5a从基材供应辊(未示出)引出,并将引出的第二基材5a通过涂覆装置45下方。接着,通过涂覆装置45将电离射线固化树脂44涂覆在正通过涂覆装置45下方的第二基材5a上。接着,将涂覆有电离射线固化树脂44的第二基材5a传送向层压辊41和42。另一方面,将粘附有反射层的光学层9从光学层供应辊(未示出)引出并传送向层压辊41和42。
接着,各自如上所述传送的第二基材5a和反射层粘附光学层9被夹在层压辊41和42之间,同时避免气泡留在第二基材5a和粘附有反射层的光学层9之间,从而粘附有反射层的光学层9被层压在第二基材5a上。接着,包括层压的粘附有反射层的光学层9的第二基材5a被沿着层压辊41的外圆周表面传送,同时照射装置46使用来自包括第二基材5a的一侧的电离射线照射电离射线固化树脂44,从而固化电离射线固化树脂44。结果,第二基材5a和粘附有反射层的光学层9通过夹在其间的电离射线固化树脂44彼此粘合,并且制造了具有长尺寸的目标光学膜1。接着,通过卷取辊(未示出)将所制造的带状光学膜1卷取。最终,得到带状光学膜1的卷绕形式的储存辊。
假设在上述形成第二光学层的处理中的处理温度是t℃,固化的第一光学层4优选在(t-20)℃具有3×107Pa以上的储能模量。本文中,处理温度t例如是层压辊41的加热温度。例如,第一光学层4以在第一基材4a上形成第一光学层4的状态传送,并且第一光学层4沿着层压辊41传送且第一基材4a夹在其间。因此,根据经验确定第一光学层4的实际温度是约(t-20)℃。因此,通过将第一光学层4的储能模量设置成在(t-20)℃具有3×107Pa以上,可防止光学层内界面的凹凸形状由于施加热或施加热和压力而导致变形。
此外,第一光学层4优选在25℃具有3×109Pa以下的储能模量。通过该特性,使光学膜1在室温时具有柔性。因此,例如,可使用辊对辊制造处理来制造光学膜1。
此外,考虑到用作光学层或基材的树脂的耐热性,处理温度t优选为200℃以下。然而,当使用具有更高耐热性的树脂时,将处理温度t设置成200℃以上。
根据第一实施方式,在能够反射特定波长带的光同时透射该特定波长带以外的光的光学膜1中,可以将波长选择反射层3的反射次数减少至一次或两次。结果,可减少通过波长选择反射层3的光吸收所导致的热产生,并且可实现安全性的提高和节能(例如CO2的排放量的减少)。
此外,由于以一维方式排列多个非对称三棱柱4c并且三棱柱4c的顶角α和倾角β被设置成满足上面的式(1)到(4)中的任意一个,可得到高的向上反射率。此外,与使用角锥棱镜而不是三棱柱4c的情况相比,可以减少小膜厚。结果,可以更低的成本制造光学膜1。
下面给出当将以下玻璃实际安装于窗户时玻璃的室内侧上的温度的实例;(1)光玻璃(即,没有粘附任何膜的状态下的玻璃),(2)具有热射线反射平板结构的玻璃,(3)具有角锥回射结构(热射线回射结构)的玻璃,以及(4)粘附有根据本发明的第一实施方式的光学膜的玻璃。
光玻璃:32℃
热射线反射平板结构的玻璃:34℃
热射线回射结构的玻璃:35℃
粘附了根据本发明的第一实施方式的光学膜的玻璃:34.5℃(应注意,温度是达到热平衡后的平均温度)
从上面的实例可看出,具有角锥回射结构的玻璃趋于具有比光玻璃和具有热射线反射平板结构的玻璃更高的温度。相反,粘附有根据本发明的第一实施方式的光学膜的玻璃趋于具有比具有角锥回射结构的玻璃更低的温度。
<修改例>
下面将描述上述实施方式的修改例。
[第一修改例]
图11A是示出了第一实施方式的第一修改例的截面图。如图11A中所示,根据第一修改例的光学膜1具有凹凸形状的入射表面S1。入射表面S1的凹凸形状被形成为跟随第一光学层4的凹凸形状,使得例如凸部的顶部的位置与凹部的底部的位置在两个凹凸形状之间对准。入射表面S1的凹凸形状优选比第一光学层4的更缓和。
[第二修改例]
图11B是示出了第一实施方式的第二修改例的截面图。如图11B中所示,根据第一修改例的光学膜1被形成为使得形成有波长选择反射层3的第一光学层4的凹凸表面中的凸部的顶部与第一光学层4的入射表面S1基本齐平。
<2.第二实施方式>
第二实施方式与第一实施方式的不同在于前者定向反射特定波长带的光而散射特定波长带以外的光。光学膜1包括用于散射入射光的光散射体。光散射体例如被设置在光学层2的表面上、光学层2的内部、以及波长选择反射层3与光学层2之间这些位置中的至少一处。优选地,光散射体被设置在波长选择反射层3与第一光学层4之间、第一光学层4的内部、以及在第一光学层4的表面上的位置中的至少一处。当将光学膜1粘附至诸如窗构件的支撑物时,它可被粘附至支撑物的室内侧或室外侧。当将光学膜1粘附至室外侧时,仅在波长选择反射层3和诸如窗构件的支撑物之间设置用于散射特定波长带以外的光的光散射体。原因在于,如果光散射体存在于波长选择反射层3和入射表面之间,损失了定向反射特性。此外,当将光学膜1粘附至室内侧时,优选将光散射体设置在光学膜1的与粘附表面相反一侧的出射表面与波长选择反射层3之间。
图12A是示出了根据第二实施方式的光学膜1的结构的第一实例的截面图。如图12A中所示,第一光学层4包括树脂和微粒11。微粒11具有与作为第一光学层4的主要组成材料的树脂不同的折射率。例如,有机微粒和无机微粒中的至少一种可被用作微粒11。然而,中空的微粒可被用作微粒11。微粒11的实例包括由例如硅石或氧化铝制成的无机微粒和由例如苯乙烯、丙烯酸酯(acryl)或这两种的共聚物制成的有机微粒。在这些实例中,硅石微粒是特别优选的。
图12B是示出了根据第二实施方式的光学膜的结构的第二实例的截面图。如图12B中所示,光学膜1还包括在第一光学层4的表面上的光扩散层12。光扩散层12例如包括树脂和微粒。微粒可由与上述第一实例中使用的这些相同的材料制成。
图12C是示出了根据第二实施方式的光学膜的结构的第三实例的截面图。如图12C中所示,光学膜1还包括在波长选择反射层3和第一光学层4之间的光扩散层12。光扩散层12例如包括树脂和微粒。微粒可由与上述第一实例中使用的这些相同的材料制成。
根据第二实施方式,能够定向反射特定波长带的光(例如红外线),并散射特定波长带以外的光(例如可见光)。因此,通过使光学膜1有阴影而使光学膜1具有视觉吸引设计。
<3.第三实施方式>
图13是示出了根据第三实施方式的光学膜的结构的一个实例的截面图。第三实施方式与第一实施方式的不同在于前者还包括起到自身清洁效果的自洁效果层51,该自洁效果层51在光学膜1的入射表面S1和出射表面S2中粘附至被粘附体的一个的相反侧的暴露面上。该自洁效果层51例如包括光催化剂。例如,可将TiO2用作光催化剂。
如上所述,光学膜1的特征在于对入射光是半透射的。当将光学膜1用于室外或脏的房间中时,例如,由于粘附在光学膜1的表面上的污垢或灰尘使得光被散射,由此损失了透射性和反射性。因此,光学膜1的表面优选在在任何时候都是光学透明的。所以,优选光学膜1的表面例如具有优秀的疏水或亲水性,并且表面可以自动实现自洁效果。
根据第三实施方式,由于光学膜1包括自洁效果层51,可使入射表面例如具有疏水或亲水性。因此,能够避免污垢和灰尘粘附至入射表面并抑制定向反射特性的劣化。
<4.第四实施方式>
尽管以实例的形式,结合将本发明应用至例如窗构件的情况描述了第一实施方式,但本发明的实施方式不限于上述实例并还可被应用至除窗构件以外的各种内部和外部构件等。此外,本发明不仅能够应用至固定安装的内部和外部构件,如墙壁和天花板,还可应用至能够根据由于季节更替和时间流逝等所导致的阳光量的改变、通过移动内部或外部构件来调节透射和/或反射的阳光量,并且将经调节的阳光量照进室内空间等的装置。在第四实施方式中,结合日光遮蔽装置(百叶窗)来描述这样的装置的一个实例,该日光遮蔽装置能够通过改变日光遮蔽构件组的角度,调节由多个日光遮蔽构件构成的组遮挡入射光的程度。
图14是示出了根据第四实施方式的百叶窗的结构的一个实例的透视图。如图14所示,用作日光遮蔽装置的百叶窗包括头箱203,由多个板条(叶片)202a构成的板条组(日光遮蔽构件组)202和下横档204。头箱203设置在由多个板条202a构成的板条组202上方。梯弦206和升降弦205从头箱203向下延伸,并且下横档204悬在这些弦的下端处。用作日光遮蔽构件的板条202a例如均以细长的矩形形成,并且以悬吊状态以预定间隔通过从头箱203向下延伸的梯弦206而悬吊。此外,头箱203设置有诸如杆的操作装置(未示出),用于调节由多个板条202a构成的板条组202的角度。
头箱203提供了用于根据诸如杆的操作装置的操作而旋转由多个板条202a构成的板条组202的驱动装置,从而例如调节照进室内空间的光量。此外,头箱203具有用于根据操作装置(例如升降操作弦207)的操作适当地升降板条组202的驱动装置(升降装置)的功能。
图15A是示出了板条的结构的第一实例的截面图。如图15A中所示,板条202包括基材211和光学膜1。优选将光学膜1设置在基材211的两个主表面中的这样一个表面上,该表面位于包括当板条组202处于关闭状态时外部光入射的入射表面的一侧(例如面向窗构件的一侧)。光学膜1和基材211通过粘附层(例如结合层或粘合层)彼此粘附。
基材211例如可以采用片、膜或板的形状。基材211例如可以由玻璃、树脂材料、纸或布制成。考虑到使可见光照进预定的室内空间的情况,例如,优选使用具有透明性的树脂材料。此处使用的玻璃、树脂材料、纸或布可与在普通卷帘中公知的相同。此处使用的光学膜1可以是根据上述第一至第三实施方式的光学膜1中的一种或者两种以上的组合。
图15B是示出了板条的结构的第二实例的截面图。在第二实例中,如图15B中所示,光学膜1被用作板条202a。优选地,光学膜1优选具有使得光学膜1可由梯弦206来支撑并可在支撑状态下保持其形状的刚度。
<5.第五实施方式>
下面将结合卷帘装置来描述第五实施方式,该卷帘装置即能够通过卷起或放开日光遮蔽构件来调节日光遮蔽构件阻挡入射光的程度的日光遮蔽装置的另一实例。
图16A是示出了根据第五实施方式的卷帘装置的结构的一个实例的透视图。如图16A中所示,用作日光遮蔽装置的卷帘装置301包括帘302、头箱303和芯构件304。头箱303可被构造为通过诸如链305的操作构件的操作来升降帘302。头箱303中包括用于卷起或放出帘302的卷绕轴,并且帘302的一端与连接至卷绕轴。此外,芯构件304连接至帘302的另一端。优选地,帘302具有柔性。帘302的形状不限于特定一种,并且优选根据例如应用卷帘装置301的窗构件的形状来选择。例如,将帘302的形状选择为矩形。
图16B是示出了帘302的结构的一个实例的截面图。如图16B中所示,帘302包括基材311和光学膜1。帘302优选具有柔性。优选将光学膜1设置在基材211的两个主表面中位于包括外部光入射的入射表面的一侧(例如面向窗构件的一侧)的一个上。光学膜1和基材311通过粘附层(例如结合层或粘合层)彼此粘附。应注意,帘302的结构不限于所示出的实例并且可将光学膜1用作帘302。
基材311可以采用例如片、膜或板的形状。基材311由例如玻璃、树脂材料、纸或布制成。考虑到使可见光照进预定的室内空间的情况,例如,优选使用具有透明性的材料。此处使用的玻璃、树脂材料、纸或布可与在普通卷帘中公知的相同。此处使用的光学膜1可以是根据上述第一至第三实施方式的光学膜1中的一种或者两种以上的组合。
<6.第六实施方式>
将结合本发明应用至建筑构件(例如内部或外部构件)的情况来描述第六实施方式,该建筑构件包括由具有定向反射特性的光学体设置的采光部。
图17A是示出了根据第六实施方式的建筑构件的结构的一个实例的透视图。如图24A中所示,建筑构件401包括设置在采光部404的光学体402。更具体地说,建筑构件401包括光学体402和设置在光学体402的周边部分的框架构件403。光学体402由框架构件403固定保持,但根据需要,可以通过拆去框架构件403而移除光学体402。尽管建筑构件401的一个实例是障子(即,纸制和/或安装玻璃的滑动门),但本发明不限于该实例并且本发明的实施方式可应用至包括采光部的各种类型的建筑构件。
图17B是示出了光学体的结构的一个实例的截面图。如图17B中所示,光学体402包括基材411和光学膜1。将光学膜1设置在基材411的两个主表面中位于包括外部光入射的入射表面的一侧(例如面向窗构件的一侧)的一个上。光学膜1和基材311通过粘附层(例如结合层或粘合层)彼此粘合。应注意,障子402的结构不限于所示出的实例并且光学膜1可被用作光学体402。
基材411是具有柔性的例如片、膜或板的形式。基材411由例如玻璃、树脂材料、纸或布制成。考虑到使可见光照进预定室内空间的情况,例如,优选使用具有透明性的树脂材料。此处使用的玻璃、树脂材料、纸或布可与在普通建筑构件中公知的光学体相同。此处使用的光学膜1可以是根据上述第一至第三实施方式的光学膜1中的一种或者两种以上的组合。
[实施例]
下面将结合测试例和实施例更详细的描述本发明,但本发明不限于下面的测试例和实施例。
图18是用于说明向上反射率的定义的示图。
在以下测试例和实施例中,向上反射率通过下式来定义:
向上反射率Ru=[(沿向上方向的反射光功率的总量)/(入射光功率的总量)]×100
其中,入射光功率=(沿向上方向的反射光功率)+(沿向下方向的反射光功率),
向上方向:反射角(θ,φ)=(90°,φ)到(10°,φ),
向下方向:反射角(θ,φ)=(-90°,φ)到(10°,φ),以及
θ=10°的方向包括在向上方向中。
在以下测试例和实施例中,假设状态为将光学膜粘附至被粘附体(例如窗构件),如图18中所示,形成三棱柱的两个表面中位于上侧的第一表面Sp1被称为上表面Sp1,并且位于下侧的第二表面Sp2被称为下表面Sp2。
此外,在上表面Sp1上形成的全反射层或波长选择反射层的膜厚(即,图4B中的第一膜厚d1)被称为上斜面上的膜厚d1,并且在下表面Sp2上形成的全反射层或波长选择反射层的膜厚(即,图4B中的第二膜厚d2)被称为下斜面上的膜厚d2。
在以下测试例和实施例中,棱柱样式1至3分别表示下面的样式。
(棱柱样式1)
图19A是示出了棱柱样式1的形状的截面图。棱柱样式1是在设定以下给出的条件下以最密集充填状态充填非对称三棱柱而形成的样式:
节距:100μm
顶角α:90°
倾角β:75°
对称性:非对称
(棱柱样式2)
图19B是示出了棱柱样式2的形状的截面图。棱柱样式2是在设定以下给出的条件下以最密集充填状态充填非对称三棱柱而形成的样式:
节距:100μm
顶角α:90°
倾角β:35°
对称性:非对称
(棱柱样式3)
图19C是示出了棱柱样式3的形状的截面图。棱柱样式3是在设定以下给出的条件下以最密集充填状态充填非对称三棱柱而形成的样式:
节距:100μm
顶角α:90°
倾角β:45°
对称性:对称
在以下测试例和实施例中,波长选择反射层和全反射层表示以下定义的反射层。
(波长选择反射层)
波长选择反射层是仅反射780nm到2100nm的波长带内的红外光,而透射该波长带以外的光的反射层。
(全反射层)
全反射层是不管波长带如何而反射所有(100%)入射光的反射层。
将按照以下顺序来描述测试例和实施例。
1.顶角α和倾角β对向上反射率的关系
2.入射角对向上反射率的关系
3.入射角和反射角对向上反射率的关系
3-1.通过模拟计算
3-2.通过实际样本测量
4.倾角对波长选择反射层的膜厚的关系
5.波长对向上反射率的关系
6.入射角对向上反射率的关系
7.波长和入射角对向上反射率的关系
<1.顶角α和倾角β对向上反射率的关系>
(测试例1)
通过使用由ORA(光学研究协会)制作的照明设计分析软件“光工具”(Light Tools)进行如下所述执行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置非对称三棱柱以最密集充填状态构成的定向反射表面。设置定向反射表面的条件如下:
节距:100μm
顶角α:20°至160°
倾角β:10°至80°
反射层的类型:波长选择反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且通过从入射角(θ0,φ)=(60°,0°)的方向在定向反射表面上入射的光来确定向上反射率。在图20中示出了结果。
图20是示出了使用测试例1中模拟的向上反射率的计算结果的示图。应注意,在图20中,表示α=90的直线上的标记“×”指示对应于在图19A到图19C中所示的棱柱样式1到3的顶角α和倾角β的各坐标。
从图20可了解到以下几点。
当顶角α和倾角β满足下式(1)到(4)中的任意一个时,可确保80%以上的向上反射率:
-3.6α+396≤β≤80(85≤α≤90) ...(1)
α-30≤β≤-α+170(90≤α≤100) ...(2)
30≤β≤α-50(80≤α≤90) ...(3)
30≤β≤-α+130(90≤α≤100) ...(4)
<2.入射角对向上反射率的关系>
(测试例2)
通过使用ORA制造的照明设计分析软件“光工具”进行如下所述进行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置具有如下给出的设定条件的定向反射表面:
棱柱样式的类型:棱柱样式1
反射层的类型:波长选择反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且当在(0°,0°)到(80°,0°)的范围内改变入射角(θ0,φ)时确定向上反射率。在图21A中示出了结果。
(测试例3)
通过与测试例2中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图21B中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式2
反射层的类型:波长选择反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
(测试例4)
通过与测试例2中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图21C中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式3
反射层的类型:波长选择反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
图21A到图21C是示出了使用测试例2、3和4中的模拟的向上反射率的各计算结果的示图。在图21A到图21C中,入射角60°的向上反射率对应于图20中标记“×”指示的一个相关坐标。
从图21A到图21C可以了解到下面几点。
所有的测试例2到4都表现出相似的趋势:在0°到约20°的入射角范围内,随着入射角增大,向上反射率急剧增大,并且在约20°到约70°的入射角范围内,随着入射角增大,向上反射率逐渐减小。
然而,存在这样的趋势:在测试例2中,在约20°到约70°的入射角范围内向上反射率的减小率保持为较小,而在测试例4中,在约20°到约70°的入射角范围内向上反射率显著地减小。此外,测试例3表现出这样的趋势:在40°入射角附近向上反射率急剧减小。
<3.入射角和反射角对向上反射率的关系>
<3-1.通过模拟计算>
(测试例5)
通过使用ORA制造的照明设计分析软件“光工具”进行如下所述进行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置具有如下设定条件的定向反射表面:
棱柱样式的类型:棱柱样式1
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且当在(0°,0°)到(80°,0°)的范围内改变入射角(θ0,φ)时确定向上反射率。在图22A中示出了结果。
(测试例6)
通过与测试实施例5中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图22B中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式2
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
(测试例7)
通过与测试实施例5中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图22C中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式3
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
从图22A到图22C可了解到下面几点。
在测试例5到7中,入射光向上回射。然而,与通过对称三棱柱形成定向反射表面的测试例7相比,在通过非对称三棱柱形成定向反射层的测试例5和6中回射的比例可增大。
与通过非对称三棱柱形成定向反射层的测试例5和6相比,在通过对称三棱柱形成定向反射表面的测试例7中向下反射率增大。
<3-2.通过实际样本测量>
(实施例1)
首先,使用刀具切割在Ni-P制成的压模中形成如图19A中所示的各自具有与三棱柱相反的二维形状的槽。接着,将二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯的混合树脂(由NIPPON KAYAKU Co.,Ltd.制造,商品名为DPHA)涂覆在Ni-P制压模上,并且将具有75μm厚度的PET膜(由Toyobo Co.,Ltd.制造的A4300)置于混合树脂上。接着,通过使用来自包括PET的一侧的UV光照射混合树脂而固化该混合树脂。
接着,从Ni-P制压模剥离树脂和PET膜的层压体,从而得到具有成形表面的树脂层(第一光学层),在该成形表面上以一维方式排列图19A中所示的多个三棱柱。接着,通过真空溅射在上述成形表面上以100nm的厚度形成用作全反射层的AlTi层(目标组成:Al/Ti=98.5at%/1.5at%)。
接着,再次将上述混合树脂涂覆在交替的多层膜上。在将PET置于混合树脂上并且清除气泡后,通过使用UV光照射混合树脂进行固化而在交替的多层膜上形成树脂层(第二光学层)。结果,得到作为目标定向反射器的光学膜。
(实施例2)
通过与实施例1相似的方式得到光学膜,但是通过刀具切割在Ni-P制压模上形成均具有与如图19B中所示的三棱柱相反的二维形状的槽。
(反射率分布)
通过Lambda Vision Inc.制造的分光GONIO光度计针对入射角15°、30°、45°、60°和75°各自测量反射率分布。在图23B和图24B中示出了结果。应注意,图23A和图24A示出了通过与在实施例1和2中的定向反射表面相同的设定条件下进行的模拟的计算结果(即,测试例5和6中的计算结果)。
如从图23A和图24A可见,通过使用实际样本得到的实施例1和2中的向上反射率的测量结果具有与通过模拟得到的测试例5和6中的计算结果相似的趋势。
<4.倾角对波长选择反射层的膜厚的关系>
(实施例3)
首先,使用刀具切割在Ni-P制成的压模中形成如图19A中所示的各自具有与三棱柱相反的二维形状的槽。接着,将二季戊四醇六丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯的混合树脂(由NIPPON KAYAKU Co.,Ltd.制造,商品名为DPHA)涂覆在Ni-P制压模上,并且将具有75μm厚度的PET膜(由Toyobo Co.,Ltd.制造的A4300)置于混合树脂上。接着,通过使用来自包括PET的一侧的UV光照射混合树脂而固化该混合树脂。
接着,从Ni-P制压模剥离树脂和PET膜的层压体,从而得到具有成形表面的树脂层(第一光学层),在该成形表面上以一维方式排列图19A中所示的多个三棱柱。接着,通过真空溅射在上述成形表面上形成由下面的层构成的多层膜。结果,得到作为目标定向反射器的光学膜。
第一层:GAZO层
第二层:AgNdCu层
第三层:GAZO层
第四层:AgNdCu层
第五层:GAZO层
(实施例4)
通过与实施例1相似的方式得到光学膜,但是通过刀具切割在Ni-P制压模上形成均具有与如图19B中所示的三棱柱相反的二维形状的槽。
(比较例1)
通过与实施例1相似的方式得到光学膜,但是通过刀具切割在Ni-P制压模上形成均具有与如图19C中所示的三棱柱相反的二维形状的槽。
(比较例2)
首先,如图25A到图25C中所示,通过刀具切割在Ni-P制压模上形成角锥棱镜。接着,在Ni-P制压模上涂覆尿烷丙烯酸酯(由TOAGOSEI CO.,LTD.制造的ARONIX,固化后折射率为1.533),并且将具有75μm厚度的PET膜(由Toyobo Co.,Ltd.制造的A4300)置于所涂覆的树脂上。使用来自包括PET膜的一侧的UV光照射该树脂而固化该树脂。
接着,从Ni-P制压模剥离树脂和PET膜的层压体,从而得到具有成形表面的树脂层(第一光学层),在该成形表面上二维排列多个角锥棱镜。接着,通过真空溅射在与实施例3相同的膜形成条件下在成形表面上形成多层膜。结果,得到了作为目标定向反射器的光学膜。
(测量膜厚的方法)
图26A是用于说明测量实施例3和4以及比较例1中的波长选择反射层中各层的平均膜厚的方法的示图。
实施例3和4和比较例1中的波长选择反射层中各层的平均膜厚如下测量。首先,通过利用FIB(聚焦离子束)沿垂直于三棱柱的脊线的方向进行切割光学膜以形成截面。接着,通过使用TEM(透射电子显微镜)在形成截面的三角形的两边的各自中点处测量各层沿方向n2的膜厚t2。在光学膜上的任意10个点处重复进行测量,并且将测量值进行简单平均(算数平均),从而得到平均膜厚。通过如上所述规定测量位置来测量膜厚的原因在于,当测量在三棱柱上形成的波长选择反射层的膜厚时,膜厚根据三棱柱的斜面上的位置而不同,如图26A中所示。应注意,在图26A中,n1和n2表示以下方向:
方向n1:与PET膜中形成的三棱柱的斜面垂直的方向
方向n2:与PET膜的主表面垂直的方向(即PET膜的厚度方向)
图26B是用于说明测量比较例2中的波长选择反射层中各层的平均膜厚的方法的示图。
比较例2中的波长选择反射层中各层的平均膜厚如下测量。首先,通过利用FIB沿着包括形成角锥棱镜的一条边的平面切割光学膜以形成截面。接着,通过使用TEM在相对于形成角锥棱镜的三角形的垂线的中点处测量各层沿方向n2的膜厚t2。在光学膜上的任意10个点处重复进行测量,并且将测量值进行简单平均(算数平均),从而得到平均膜厚。本文中,术语“相对于三角形的垂线”表示从形成三角锥的锥表面的三角形的顶点引至对边(即三角锥的底边)的垂线。通过如上所述规定测量位置来测量膜厚的原因在于,当测量在角锥棱镜上形成的波长选择反射层的膜厚时,膜厚根据形成角锥棱镜的三角形上的位置而不同,如图26B中所示。应注意,在图26B中,n1和n2表示以下方向:
方向n1:与PET膜中形成的角锥棱镜的斜面垂直的方向
方向n2:与PET膜的主表面垂直的方向(即PET膜的厚度方向)
图27A示出了在实施例3和4以及比较例1和2的每个中的上斜面Sp1(参见图18)上形成的波长选择反射层中各层的平均膜厚(上斜面上的膜厚d1)。图27B示出了在实施例3和4以及比较例1和2的每个中的下斜面Sp2(参见图18)上形成的波长选择反射层中各层的平均膜厚(下斜面上的膜厚d2)。
从图27A和图27B可以了解到以下几点。
在通过非对称三棱柱形成定向反射表面的实施例3和4中,可减小上反射层Sp1或下反射层Sp2上的波长选择反射层的平均膜厚。
另一方面,在通过对称三棱柱形成定向反射表面的比较例1中,上反射表面和下反射表面上的波长选择反射层的平均膜厚都增大。此外,在通过角锥棱镜形成定向反射层的比较例2中,在形成角锥棱镜的三个三角形表面的每个上波长选择反射层的平均膜厚都增大。
因此,当通过非对称三棱柱形成定向反射表面时,相比于当通过对称三棱柱或角锥棱镜形成定向反射表面时相比,可整体减小波长选择反射层的平均膜厚。因此,可以更低的成本制造光学膜。
<5.波长对向上反射率的关系>
(测试例8)
通过使用ORA制造的照明设计分析软件“光工具”进行如下所述进行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置具有以下设定条件的定向反射表面:
棱柱样式的类型:棱柱样式1
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且通过从入射角(θ0,φ)=(60°,0°)的方向在定向反射表面上入射的光来确定上述各波长范围的向上反射率。在图28A中示出了结果。
(测试例9)
通过与测试例8中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图28B中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式2
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
(测试例10)
通过与测试例8中相似的方式确定向上反射率,但是将定向反射表面的设定条件修改如下。在图28C中示出了结果。
棱柱样式的类型:棱柱样式3
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
从图28A到图28C可以了解到以下几点。
在通过三棱柱形成定向反射表面的测试例8到10中,向上反射率依赖于波长,并且当波长超过约650nm时,它趋于增大。特别地,测试例9中向上反射率的增大趋势明显更大。
(测试例11)
通过与测试例8相似的方式确定向上反射率,但是使光从(θ0,φ)=(40°,0°)或(60°,0°)的方向在定向反射表面上入射。在图28B中示出了结果。
从图28B中可以了解到以下几点。
在入射角(θ0,φ)=(40°,0°)的向上反射率低于在入射角(θ0,φ)=(60°,0°)的向上反射率。换言之,在较小的入射角θ0,较大波长带的向上反射率的升高减小。
<6.入射角对向上反射率的关系>
(测试例12)
通过使用ORA制造的照明设计分析软件“光工具”进行如下所述进行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置具有以下设定条件的定向反射表面:
棱柱样式的类型:棱柱样式2
反射层的类型:全反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且通过从入射角(θ0,φ)=(0°,0°)到(80°,0°)的范围内的方向在定向反射表面上入射的光来确定向上反射率。在图29A中示出了结果。
(测试例13)
通过与测试例12中相似的方式确定向上反射率,但是将反射层的类型修改为波长选择反射层。在图29A中示出了结果。
从图29A可见,在反射层是波长选择反射层和反射层是全反射层的情况之间存在向上反射率关于入射角的依赖性的相似趋势。换言之,无论使用何种反射层,向上反射率在入射角40°附近都趋于瞬变下降。
<7.波长和入射角对向上反射率的关系>
(测试例14)
通过使用ORA制造的照明设计分析软件“光工具”进行如下所述进行的模拟来确定向上反射率。
首先,设置具有以下设定条件的定向反射表面:
棱柱样式的类型:棱柱样式2
反射层的类型:波长选择反射层
膜厚:上斜面上的膜厚d1和下斜面上的膜厚d2恒定
接着,将假想的太阳光源(6500K的色温以及380nm到1200nm的波长)设置成光源P,并且通过从入射角(θ0,φ)=(0°,0°)到(80°,0°)的范围内的方向在定向反射表面上入射的光来确定向上反射率。在图29B中示出了结果。
如从图29B中可见,在1100nm到1200nm的波长带内,在入射角60°附近存在向上反射率的峰值。
通过综合考虑上述结果,关于棱柱样式1到3,可以了解以下几点。
由于具有非对称形状,棱柱样式1在两个斜面之间具有大的膜厚差异。向上反射率趋于小于通过棱镜2得到的向上反射率。当将全反射层用作反射层时,优选将棱柱样式1用作棱柱样式。
棱柱样式2也具有非对称形状,但它比棱柱样式1具有较小的两个斜面之间的膜厚差异。通过棱柱样式2得到的红外范围(不短于约1150nm)中的反射率可被增大至50%以上。
由于具有对称形状,棱柱样式3在两个斜面之间没有厚度差异。利用全反射层的反射性能低,并且通过波长选择反射层也不能得到高的向上反射率。
尽管已经详细的描述了本发明的实施方式,但本发明不限于上述实施方式并且可在本发明的技术构思的基础上进行各种修改。
例如,在前述实施方式中解释的结构、方法、形状、材料、数值等仅用于说明目的,并且根据需要也可使用不同的结构、方法、形状、材料、数值等。
此外,在不背离本发明的精神的情况下,上述实施方式中的结构可彼此组合。
此外,尽管以实例的形式,结合百叶窗和卷帘装置是手动操作的情况描述了前述实施方式,但百叶窗和卷帘装置也可以是电动操作的。
此外,尽管以实例的形式,结合将光学膜粘附至被粘附体(例如窗构件)的情况描述了前述实施方式。然而,诸如窗构件的被粘附体可构成为光学膜的第一光学层或第二光学层自身。该修改使得诸如窗构件的被粘附体预先具有定向反射功能。
此外,尽管以实例的形式,结合光学体是光学膜的情况描述了本发明的实施方式,但光学体的形状不限于膜,并且光学体可具有板状或块状的形状。
尽管以实例的形式,结合将本发明应用至内部或外部构件(例如窗构件、建筑构件、百叶窗的板条和卷帘装置的帘)的情况描述了前述实施方式,但本发明的实施方式不限于这些应用,并且还可应用至除上述这些之外的其他内部和外部构件。
可应用根据本发明的实施方式的光学体的内部或外部构件的实例包括由光学体自身形成的内部或外部构件,以及由粘附光学体的透明基材形成的内部或外部构件。通过将这样的内部或外部构件安装至靠近窗户的室内,例如能够只将红外线定向反射至室外并使可见光进到室内。因此,甚至当安装该内部或外部构件时,减少了室内照明的需要。此外,由于该内部或外部构件几乎不向室内侧散射反射,所以可抑制周围温度的升高。此外,可根据需要的目的,例如控制可见性和/或增加强度,而将光学体应用至除透明基材以外的其他粘附目标构件。
此外,尽管以实例的形式,结合将本发明应用至百叶窗和卷帘装置的情况描述了前述实施方式,但本发明的实施方式不限于这些应用,并且还可应用至安装在房间内或室内的各种日光遮蔽装置。
尽管以实例的形式,结合将本发明应用至能够通过卷起或放开日光遮蔽构件来调节日光遮蔽构件阻挡入射光的程度的日光遮蔽装置(例如,卷帘装置)的情况描述了前述实施方式,但本发明的实施方式不限于这些应用。例如,本发明的实施方式还可应用至可通过折叠日光遮蔽构件来调节日光遮蔽构件阻挡入射光的程度的日光遮蔽装置。该日光遮蔽装置的一个实例是可通过折叠波纹管(bellows)形式的作为日光遮蔽构件的帘来调节入射光的阻挡程度的褶皱帘装置。
此外,尽管以实例的形式,结合将本发明应用至水平型百叶窗(威尼斯式百叶窗(Venetian window blind))的情况描述了前述实施方式,但本发明的实施方式还可应用至竖直长型百叶窗(竖直百叶窗)。
参考标号的说明
1光学膜
2光学层
3波长选择反射层
4第一光学层
4a第一基材
5第二光学层
5a第二基材
6粘附层
7剥离层
8硬涂层
9粘附有反射层的光学层
S1入射表面
S2出射表面
Claims (22)
1.一种光学体,包括:
第一光学层,具有凹凸表面;
波长选择反射层,形成在所述凹凸表面上;以及
第二光学层,形成在所述波长选择反射层上,并且填补所述凹凸表面,
其中,所述波长选择反射层选择性地定向反射特定波长带的光,而透射所述特定波长带以外的光,
所述凹凸表面由以一维方式排列的多个三棱柱构成,并且
所述三棱柱具有顶角α和倾角β,所述顶角α和倾角β满足以下给出的式(1)或(2):
-3.6α+396≤β≤80(85≤α≤90) ...(1)
α-30≤β≤-α+170(90≤α≤100) ...(2)。
2.一种光学体,包括:
第一光学层,具有凹凸表面;
波长选择反射层,形成在所述凹凸表面上;以及
第二光学层,形成在所述波长选择反射层上并且填补所述凹凸表面,
其中,所述波长选择反射层选择性地定向反射特定波长带的光,而透射所述特定波长带以外的光,
所述凹凸表面由以一维方式排列的多个三棱柱构成,并且
所述三棱柱具有顶角α和倾角β,所述顶角α和倾角β满足以下给出的式(3)或(4):
30≤β≤α-50(80≤α≤90) ...(3)
30≤β≤-α+130(90≤α≤100) ...(4)。
3.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述三棱柱具有第一斜面和第二斜面,在所述第一斜面和所述第二斜面的每一个上都形成所述波长选择反射层,并且
在所述第一斜面和所述第二斜面上形成的所述波长选择反射层的膜厚基本相同。
4.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,对于透射波长的光,按照JIS K-7105通过使用0.5mm的光梳而测量出的透射图像清晰度为50以上。
5.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,对于透射波长的光,按照JIS K-7105通过使用0.125mm、0.5mm、1.0mm和2.0mm的光梳而测量出的透射图像清晰度的总值为230以上。
6.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述光学体沿方向(θ0,-φ)(0°<θ0<90°)定向反射以入射角(θ,φ)进入入射表面的光中所述特定波长带的光,而透射所述特定波长带以外的光,其中,θ为相对于所述入射表面的垂线与进入所述入射表面的入射光或从所述入射表面出射的反射光所形成的角度,以及φ为所述入射表面中的特定直线与将所述入射光或所述反射光投射到所述入射表面而产生的分量所形成的角度。
7.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述波长选择反射层是包含在可见光范围内具有透明性的导电材料作为主要成分的透明导电膜,或者是包含反射性能根据外部刺激的施加而可逆地改变的变色材料作为主要成分的功能膜。
8.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述三棱柱的节距是5μm以上并且5mm以下。
9.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述第一光学层和所述第二光学层之间的折射率的差为0.010以下。
10.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,以5°以上并且60°以下的入射角在所述光学体的两个表面中的一个上入射并且被所述光学体镜面反射的光的色度坐标x之间的差的绝对值和色度坐标y之间的差的绝对值对于所述两个表面中的每一个均为0.05以下。
11.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述第一光学层和所述第二光学层由在可见光范围内具有透明性的相同树脂制成,并且所述第二光学层包含添加剂。
12.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述第一光学层和所述第二光学层中的至少一个吸收可见光范围内的特定波长带的光。
13.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,通过所述第一光学层和所述第二光学层形成光学层,并且
所述光学层还包括在所述光学层的表面上、所述光学层的内部、以及所述波长选择反射层与所述光学层之间的这几个位置中的至少一处的光散射体。
14.根据权利要求1或2所述的光学体,还包括在所述光学体的入射表面上的疏水层或亲水层。
15.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述光学体定向反射所述特定波长带的光以防止所述特定波长带的光进入预定空间,而透射所述特定波长带以外的光而使所述特定波长带以外的光进入所述预定空间。
16.根据权利要求1或2所述的光学体,其中,所述光学体具有带状或矩形,并且
所述光学体的长度方向与所述三棱柱的脊线方向正交。
17.一种窗构件,包括根据权利要求1或2所述的光学体。
18.根据权利要求17所述的窗构件,其中,所述光学体被配置为所述三棱柱的脊线方向与建筑物的高度方向基本正交。
19.根据权利要求17所述的窗构件,其中,所述光学体被配置为在各个所述三棱柱中所述倾角β位于所述顶角α上方。
20.一种建筑构件,在所述建筑构件的采光部中包括根据权利要求1或2所述的光学体。
21.一种日光遮蔽装置,包括阻隔阳光的一个或多个日光遮蔽构件,
其中,所述日光遮蔽构件包括根据权利要求1或2所述的光学体。
22.一种建筑物,包括根据权利要求1或2所述的光学体,
其中,所述光学体被配置为在各个所述三棱柱中所述倾角β位于所述顶角α上方。
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