CN106094074B - 光转向膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光转向膜及其制备方法。该光转向膜，包括第一透光基材层以及设置于第一透光基材层上的棱镜层，棱镜层的远离第一透光基材层的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：贴合层，设置于棱镜层的远离第一基材层的部分表面上，且贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05；第二透光基材层，设置于贴合层的远离棱镜层的表面上。通过棱镜层并入射进贴合层的光线，其在贴合层表面与间隙的界面折射角度能够≥1°，从而使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率。

Description

光转向膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光转向膜及其制备方法。

背景技术

现有技术中通常在建筑物内部如玻璃上设置各种功能层来减少建筑物中的能量消耗，从而有效地利用阳光以在建筑物内部提供照明。一种用于在如办公室等建筑物的内部供应光的技术是通过设置转向膜以对进来的阳光进行偏转。然而，由于阳光以朝下的角度进入窗，所以许多这种光并非可用于照明房间，从而导致通过光转向膜的光线利用率较差。

现有的光转向膜中的棱镜结构直接面向空气，其折射率差最大，偏折角度最大，但是这会造成窗子玻璃看起来雾化，这是因为透过窗子直接入射到人眼的光线变少。

并且，设置时是将转向膜的基材一面贴在窗子玻璃上，从而转向膜的棱镜结构直接暴露在空气中，从而容易造成污染。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光转向膜及其制备方法，以解决现有技术中通过光转向膜的光线的利用率差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光转向膜，包括第一透光基材层以及设置于第一透光基材层上的棱镜层，棱镜层的远离第一透光基材层的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：贴合层，设置于棱镜层的远离第一透光基材层的部分表面上，且贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05；第二透光基材层，设置于贴合层的远离棱镜层的表面上。

进一步地，贴合层与棱镜层的折射率差值在0.3～0.5之间。

进一步地，贴合层的靠近棱镜层的一侧表面为平面。

进一步地，形成贴合层的材料包括UV固化树脂。

进一步地，光转向膜还包括设置于第二透光基材层的远离贴合层一侧表面的胶粘层。

进一步地，形成第一透光基材层的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步地，形成第二透光基材层的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。

进一步地，形成棱镜层的材料包括UV固化树脂，优选UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种。

进一步地，光转向膜还包括设置于第一透光基材层的远离棱镜层一侧的硬化涂层或防指纹涂层。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的光转向膜的制备方法，制备方法包括以下步骤：在第一透光基材层的表面上设置棱镜层，棱镜层的远离第一透光基材层的一侧表面具有棱镜结构，且棱镜结构具有凹陷部；在第二透光基材层的表面上设置贴合层，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05；将贴合层的远离第二透光基材层的一侧表面设置于棱镜层的具有棱镜结构的一侧，使贴合层与棱镜层之间形成设置于凹陷部中的间隙。

应用本发明的技术方案，提供了一种包括第一透光基材层以及设置于第一透光基材层上的棱镜层的光转向膜，且棱镜层的远离第一透光基材层的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，由于该光转向膜还包括第二透光基材层和贴合层，贴合层设置于棱镜层的远离第一透光基材层的部分表面上，且贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05，第二透光基材层设置于贴合层的远离棱镜层的表面上，从而依据snell定律，通过棱镜层并入射进贴合层的光线，其在贴合层表面与间隙的界面折射角度能够≥1°，从而使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，从而提高了光转向膜的整体透过率；由于上述贴合层设置于棱镜层的部分表面，从而能够对棱镜层的棱镜结构起到保护作用，降低了空气中杂质对棱镜结构的污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种光转向膜的剖面示意图；

图2示出了本发明实施方式所提供的一种包括硬化涂层的光转向膜的剖面示意图；

图3示出了本发明实施方式所提供的一种包括防指纹涂层的光转向膜的剖面示意图；

图4示出了光源中的光线经过光转向膜进行偏折的结果示意图；

图5示出了经过本发明对比例1中光转向膜的光线的角度分布示意图；以及

图6示出了经过本发明实施例4中光转向膜的光线的角度分布示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、光转向膜；2、光源；10、第一透光基材层；20、棱镜层；30、贴合层；40、第二透光基材层；50、硬化涂层；60、防指纹涂层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

由背景技术可知，现有技术中用于在如办公室等建筑物的内部供应光的技术是通过设置转向膜以对进来的阳光进行偏转，然而，由于阳光以朝下的角度进入窗，所以许多这种光并非可用于照明房间，从而导致通过光转向膜的光线利用率较差。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提供了一种光转向膜，如图1至3所示，包括第一透光基材层10以及设置于第一透光基材层10上的棱镜层20，棱镜层20的远离第一透光基材层10的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：贴合层30，设置于棱镜层20的远离第一透光基材层10的部分表面上，且贴合层30与棱镜层20之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层30的折射率小于棱镜层20的折射率，且棱镜层20与贴合层30的折射率差值≥0.05第二透光基材层40，设置于贴合层30的远离棱镜层20的表面上。

该光转向膜中由于贴合层设置于棱镜层的远离第一透光基材层的部分表面上，且贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05，第二透光基材层设置于贴合层的远离棱镜层的表面上，从而依据snell定律，通过棱镜层并入射进贴合层的光线，其在贴合层表面与间隙的界面折射角度能够≥1°，从而使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，从而提高了光转向膜的整体透过率，由于上述贴合层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

在本发明上述光转向膜中，为了使第一透光基材层10和第二透光基材层40具有较大的强度和较高的柔韧性，优选地，形成上述第一透光基材层10和第二透光基材层40的材料为聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。但并不局限于上述优选的材料，本领域技术人员可以根据实际需求对第一透光基材层10和第二透光基材层40的材料进行选取。

在本发明上述光转向膜中，优选地，贴合层30与棱镜层20的折射率差值在0.3～0.5之间。当贴合层30与棱镜层20的折射率差值的绝对值大于0.5时，会导致入射进贴合层30的出射光的偏折角度太大，从而使向上偏转的光线过多，将上述光转向膜设置于玻璃上后，会导致透过窗户直接入射到人眼的光线变少，从而使玻璃产生雾化现象，人眼无法看清玻璃之后的景象；并且，当贴合层30与棱镜层20的折射率差值的绝对值大于0.3时，依据snell定律，通过棱镜层20并入射进贴合层30的光线，其在贴合层30表面与间隙的界面折射角度能够≥5°，因此，通过将贴合层30与棱镜层20的折射率差限定在上述优选的参数范围内，不仅能够使入射进贴合层30的光线具有较大但合理的偏折角度，从而进一步提高了通过光转向膜的入射光的利用率，还能够有效地避免光转向膜设置于玻璃上而产生的雾化现象，从而使设置有光转向膜的玻璃具有较高的人眼可视度。

在本发明上述光转向膜中，为了提高入射光的透过率和汇聚效果，优选地，形成棱镜层20的材料为UV固化树脂，优选UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种。并且，为了保证棱镜层20与贴合层30的折射率差，形成贴合层30的材料可以为UV固化树脂，但并不局限于上述优选的材料，本领域技术人员可以根据形成棱镜层20的材料的折射率对贴合层30的材料进行选取。

在本发明上述光转向膜中，优选地，贴合层30的靠近棱镜层20的一侧表面为平面。通过使贴合层30的靠近棱镜层20的一侧表面为平面，使得棱镜结构的凹陷部构成贴合层30与棱镜层20之间的间隙，上述结构仅通过将设置有棱镜层20的第一透光基材层10与设置有贴合层30的第二透光基材层40贴合即能够实现，从而提供了一种制备工艺简单的光转向膜。

在本发明上述光转向膜中，优选地，第二透光基材层40的折射率小于贴合层30的折射率。通过使第二透光基材层40的折射率小于贴合层30的折射率，能够使棱镜层20、贴合层30和第二透光基材层40形成折射率逐渐递减的膜系，从而使来自贴合层30的出射光在透过第二透光基材层40时能够保持其偏折角度不变或进一步增大，避免了第二透光基材层40对来自出光转向膜的出射光偏折角度的影响。

优选地，光转向膜还包括设置于第二透光基材层40的远离贴合层30一侧表面的胶粘层。通过在第二透光基材层40的表面设置胶粘层以实现与外部对象的黏贴，当外部对象为玻璃时，通过将上述设置有胶粘层的第二透光基材层40一侧粘附于玻璃上，使光转向膜的第一透光基材层10暴露于空气中，从而通过第一透光基材层10实现了对棱镜层20中棱镜结构的保护，进而避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。优选地，形成上述胶粘层的材料为压敏胶，更优选为PSA压敏胶。

在本发明上述光转向膜中，优选地，光转向膜还包括设置于第一透光基材层10的远离棱镜层20一侧的硬化涂层50，其结构如图2所示。上述硬化涂层50用于提高光转向膜的表面硬度,从而提高光转向膜的抗刮伤能力，形成上述硬化涂层50的材料可以选自抗眩AG硬化树脂。或者，优选地，光转向膜还包括设置于第一透光基材层10的远离棱镜层20一侧的防指纹涂层60，其结构如图3所示。上述防指纹涂层60用于提高光转向膜的抗指纹刮伤能力，形成该防指纹涂层60的材料可以选自抗指纹AF硬化树脂。

根据本申请的另一个方面，提供了一种制备上述光转向膜的膜制备方法，制备方法包括以下步骤：在第一透光基材层的表面上设置棱镜层，棱镜层的远离第一透光基材层的一侧表面具有棱镜结构，且棱镜结构具有凹陷部；在第二透光基材层的表面上设置贴合层，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值≥0.05；将贴合层的远离第二透光基材层的一侧表面设置于棱镜层的具有棱镜结构的一侧，使贴合层与棱镜层之间形成设置于凹陷部中的间隙。

上述制备方法中由于在第二透光基材层的靠近棱镜层的一侧表面形成有贴合层，且贴合层与棱镜层的折射率差≥0.05，从而依据snell定律，通过棱镜层并入射进贴合层的光线，其在贴合层表面与间隙的界面折射角度能够≥1°，从而使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，从而提高了光转向膜的整体透过率，由于上述贴合层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

优选地，上述在第二透光基材层的表面上设置贴合层的步骤中，第二透光基材层的折射率小于贴合层的折射率的步骤。并且，优选地，上述制备方法还可以包括在第一透光基材层的远离棱镜层的一侧表面用镜面或雾面模具涂布第三UV固化树脂，并利用紫外光照射以形成硬化涂层或防指纹涂层的步骤。

下面将结合实施例和对比例进一步说明本申请提供的光转向膜。

实施例1

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透光基材层、棱镜层、贴合层和第二透光基材层，棱镜结构具有凹陷部，贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值为0.05。

其中，形成第一透光基材层和第二透光基材层的材料均为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率1.55的UV固化树脂，形成贴合层的材料为折射率1.5的UV固化树脂。

实施例2

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透光基材层、棱镜层、贴合层、第二透光基材层和胶粘层，棱镜结构具有凹陷部，贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值为0.05。

其中，形成第一透光基材层和第二透光基材层的材料均为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率1.55的UV固化树脂，形成贴合层的材料为折射率1.5的UV固化树脂，形成胶粘层的材料为折射率1.5的UV固化压敏胶(型号为PSA0322，厂家为康得新)。

实施例3

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透光基材层、棱镜层、贴合层、第二透光基材层和胶粘层，棱镜结构具有凹陷部，贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值为0.5。

其中，形成第一透光基材层和第二透光基材层的材料均为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率2.0的UV固化树脂，形成贴合层的材料为折射率1.5的UV固化树脂，形成胶粘层的材料为折射率1.5的UV固化压敏胶(型号为PSA0322，厂家为康得新)。

实施例4

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透光基材层、棱镜层、贴合层、第二透光基材层和胶粘层，棱镜结构具有凹陷部，贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值为0.3。

其中，形成第一透光基材层和第二透光基材层的材料均为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率1.8的UV固化树脂，形成贴合层的材料为折射率1.5的UV固化树脂，形成胶粘层的材料为折射率1.5的UV固化压敏胶(型号为PSA0322，厂家为康得新)。

实施例5

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的防指纹涂层、第一透光基材层、棱镜层、贴合层、第二透光基材层和胶粘层，棱镜结构具有凹陷部，贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，贴合层的折射率小于棱镜层的折射率，且棱镜层与贴合层的折射率差值为0.4。

其中，形成防指纹涂层的材料为抗指纹AF折射率1.5的硬化树脂，形成第一透光基材层和第二透光基材层的材料均为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率1.9的UV固化树脂，形成贴合层的材料为折射率1.5的UV固化树脂，形成胶粘层的材料为折射率1.5的UV固化压敏胶(型号为PSA0322，厂家为康得新)。

对比例1

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的透光基材层和棱镜层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成透光基材层的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为折射率1.5的UV固化树脂。

对上述实施例1至5和对比例1中的光转向膜进行光学模拟：首先，建立光学模型，并在光转向膜1后面设置光源2，光源2为近似90°的朗伯分布，如图4所示；然后，在光转向膜前设置半球型接收面，光源发出的光线经过实施例1至5和对比例1中的光转向膜后，光线进行重新分配，原来集中于中央的光能会分配到大视角处，利用半球型接收面测量光线的发散角度，测试结果如下表所示。

从上述测试结果可以看出，经过对比例1中光转向膜的光线其半视角仅为±26°，如图5所示，图中纵坐标的单位为nits；经过实施例1至5中光转向膜的光线其半视角增大，最大可以达到±55°，其中，经过本发明实施例4中光转向膜的光线的角度分布示意图如图6所示，图中纵坐标的单位为nits。可见，本发明实施例1至5中的光转向膜能够有效地提高入射光的利用率。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；

2、由于上述贴合层设置于棱镜层的部分表面，从而对棱镜层的棱镜结构能够起到保护作用，降低了空气中杂质对棱镜结构的污染；

3、通过将贴合层与棱镜层的折射率差限定在0.3～0.5之间，不仅能够使来自贴合层的出射光具有较大但合理的偏折角度，从而进一步提高了通过光转向膜的入射光的利用率，还能够有效地避免光转向膜设置于玻璃上而产生的雾化现象，从而使设置有光转向膜的玻璃具有较高的人眼可视度；

4、由于贴合层与棱镜层之间具有设置于凹陷部中的间隙，从而提高了光转向膜的整体透过率；

5、通过在第二透光基材层上设置胶粘层并将第二透光基材层设置于玻璃上，从而通过第一透光基材层对棱镜层的棱镜结构进行保护，进而避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光转向膜，包括第一透光基材层(10)以及设置于所述第一透光基材层(10)上的棱镜层(20)，所述棱镜层(20)的远离所述第一透光基材层(10)的一侧表面具有棱镜结构，所述棱镜结构具有凹陷部，其特征在于，所述光转向膜还包括：

贴合层(30)，设置于所述棱镜层(20)的远离所述第一透光基材层(10)的部分表面上，且所述贴合层(30)与所述棱镜层(20)之间具有设置于所述凹陷部中的间隙，所述贴合层(30)的折射率小于所述棱镜层(20)的折射率，且所述棱镜层(20)与所述贴合层(30)的折射率差值≥0.05；

第二透光基材层(40)，设置于所述贴合层(30)的远离所述棱镜层(20)的表面上。

2.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，所述贴合层(30)与所述棱镜层(20)的折射率差值在0.3～0.5之间。

3.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，所述贴合层(30)的靠近所述棱镜层(20)的一侧表面为平面。

4.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，形成所述贴合层(30)的材料为UV固化树脂。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，所述光转向膜还包括设置于所述第二透光基材层(40)的远离所述贴合层(30)一侧表面的胶粘层。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，形成所述第一透光基材层(10)的材料为聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，形成所述第二透光基材层(40)的材料为聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，形成所述棱镜层(20)的材料为UV固化树脂。

9.根据权利要求8所述的光转向膜，其特征在于，所述UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，所述光转向膜还包括设置于所述第一透光基材层(10)的远离所述棱镜层(20)一侧的硬化涂层(50)或防指纹涂层(60)。

11.一种权利要求1至10中任一项所述的光转向膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

在第一透光基材层(10)的表面上设置棱镜层(20)，所述棱镜层(20)的远离所述第一透光基材层(10)的一侧表面具有棱镜结构，且所述棱镜结构具有凹陷部；

在所述第二透光基材层(40)的表面上设置贴合层(30)，所述贴合层(30)的折射率小于所述棱镜层(20)的折射率，且所述棱镜层(20)与所述贴合层(30)的折射率差值≥0.05；

将所述贴合层(30)的远离所述第二透光基材层(40)的一侧表面设置于所述棱镜层(20)的具有所述棱镜结构的一侧，使所述贴合层(30)与所述棱镜层(20)之间形成设置于所述凹陷部中的间隙。