CN110268289A - 不对称透射膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及不对称透射膜，并且根据本发明的一个方面，提供了这样的不对称透射膜，其包括：主体，所述主体具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及透射率控制构件，所述透射率控制构件设置在所述主体中，以便不同地确定以由所述第一表面朝向所述第二表面的方向穿过的光的正向透射率和以由所述第二表面朝向所述第一表面的方向穿过的光的反向透射率。

Description

不对称透射膜
技术领域
本发明涉及具有不同的正向透射率和反向透射率的不对称透射膜。
本申请要求基于2017年2月10日提交的韩国专利申请第10-2017-0018632号的优先权权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
由于具有不同的正向透射率和反向透射率的常规不对称透射膜由利用衍射光栅、液晶等在特定波长、特定入射角和特定偏振下操作的膜构成，因此存在其功能对于多种波长、多种入射角和多种偏振而言显著劣化的问题。
此外，存在难以将常规不对称透射膜制造为大面积膜的问题。
为了使用实际用于自然光的不对称透射膜，必须克服上述问题。
发明内容
技术问题
本发明要解决的一个问题是提供在各种波长和各种入射角下具有不对称双向透射率的不对称透射膜。
此外，本发明要解决的另一个问题是提供无论入射光的偏振如何都具有不对称双向透射率的不对称透射膜。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了不对称透射膜，其包括：主体，所述主体具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；以及透射率控制构件，所述透射率控制构件设置在主体中，以便不同地确定以由第一表面朝向第二表面的方向穿过的光的正向透射率和以由第二表面朝向第一表面的方向穿过的光的反向透射率。
此外，透射率控制构件包括：设置成面向主体的第一表面的基部，由基部朝向主体的第二表面凸出地布置的第一弯曲表面部，和在第一弯曲表面部中朝向主体的第二表面凸出地布置的第二弯曲表面部，条件是所述第二弯曲表面部的半径和圆锥常数中的至少一者与第一弯曲表面部的不同。
此外，第一弯曲表面部和第二弯曲表面部在各自的外周表面上各自设置有反射层。
有益效果
如上所述，本发明的至少一个实施方案涉及的不对称透射膜具有以下效果。
形成反射表面的两个弯曲表面具有不同的弯曲表面特性(例如，半径、圆锥常数)，使得双向透射率可以在各种波长和各种入射角下具有不对称性，特别地，无论入射光的偏振如何，双向透射率都可以具有不对称性。
此外，通过沿预定方向布置透射率控制构件，易于制造大面积膜。
附图说明
图1a和图1b是示出本发明的一个实施方案涉及的不对称透射膜的视图。
图2a和图2b是示出构成图1a和1b中所示的不对称透射膜的透射率控制构件的视图。
图3和图4是用于说明透射率控制构件的一种操作状态(正向透射和反向透射)的视图。
图5是对正向透射率和反向透射率进行比较的图。
图6和图7是示出利用不对称透射膜的照度变化的计算结果。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的一个实施方案的不对称透射膜。
此外，无论附图标记如何，相同或相似的附图标记被给予相同或相应的组件，将省略其冗余说明，并且为了便于说明，可以将所示的每个组成构件的尺寸和形状放大或缩小。
图1a和图1b是示出本发明的一个实施方案涉及的不对称透射膜的视图，图2a和图2b是示出构成图1a和1b中所示的不对称透射膜的透射率控制构件的视图。
此外，图3和图4是用于说明透射率控制构件的一种操作状态(正向透射和反向透射)的视图，图5是对正向透射率和反向透射率进行比较的图。
参照图1a和图1b，本发明的一个实施方案涉及的不对称透射膜1包括主体10和透射率控制构件100。
主体10是光学膜的主体，其具有第一表面11和与第一表面11相对的第二表面12。此外，主体10由具有预定透射率并且能够透射各种波长和各种入射角的光的材料形成。主体10可以由树脂材料形成，并且例如，可以由诸如聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)的树脂形成。
透射率控制构件100设置在主体10中，并且多个透射率控制构件100沿着预定方向设置在主体10中。
此外，透射率控制构件100设置在主体10中，以便不同地确定以由第一表面11朝向第二表面12的方向穿过的光L的正向透射率(参见图3)和以由第二表面12朝向第一表面11的方向穿过的光L的反向透射率(参见图4)。
参见图2a和图2b，透射率控制构件100包括基部110、由基部110朝向第二表面12凸出地突出的第一突出部120、在第一突出部120中朝向第一表面11凹陷的凹陷部130、和由凹陷部朝向第二表面12凸出地突出的第二突出部130。此时，第一突出部120和第二突出部130可以由于凹陷部130而具有阶梯状结构，其中第一突出部120与第二突出部130相比可以更朝向主体10的第二表面突出。此时，透射率控制构件100的基部110、第一突出部120和第二突出部130可以由树脂材料形成，并且特别地，可以由与主体10相同的树脂材料形成。
此外，第二突出部130可以位于第一突出部120的中心区域中。特别地，基于第二突出部130，第一突出部120可以具有对称形状。此时，凸出地突出的第一突出部120的外周表面形成第一弯曲表面部121，凸出地突出的第二突出部130的外周表面形成第二弯曲表面部131。凹陷部140的两个侧壁(例如，构造为平坦表面)还构成连接第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131的连接部170。
此外，第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131可以形成为球面表面或者包括椭圆、抛物线和双曲线等的非球面表面。例如，第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131各自可以形成为非球面表面。此外，第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131可以具有不同的弯曲表面特性。具体地，在第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131中，半径和圆锥常数中的至少一者可以是不同的。
总之，透射率控制构件100包括设置成面向主体10的第一表面11的基部110；由基部110朝向主体的第二表面12凸出地布置的第一弯曲表面部121；以及在第一弯曲表面部121中朝向主体的第二表面12凸出地布置的第二弯曲表面部131，条件是所述第二弯曲表面部131的半径和圆锥常数中的至少一者与第一弯曲表面部121的不同。
此外，第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131在各自的外周表面上各自设置有反射层150、160。为了便于说明，设置在第一弯曲表面部121的表面上的反射层150可以称为第一反射层150，设置在第二弯曲表面部131的表面上的反射层160可以称为第二反射层160。反射层150、160可以由具有预定反射率的材料形成，特别是具有优异反射率的材料，例如金属材料，例如铝。此外，第一反射层150可以设置成包围第一弯曲表面部121的整个区域，或者可以设置成包围第一弯曲表面部121的一些区域。此外，第二反射层160可以设置成包围第二弯曲表面部131的整个区域，或者可以设置成包围第二弯曲表面部131的一些区域。
如上所述，透射率控制构件100包括连接第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131以具有阶梯差的连接部170。此时，连接部170未设置反射层。因此，在透射率控制构件100内部行进的光可以通过连接部170发射到外部，并且外部光可以通过连接部170入射到透射率控制构件100中。
特别地，第一弯曲表面部121与第二弯曲表面部131相比更朝向主体10的第二表面12突出。
在该结构中，参照图3，穿过基部110并由第一弯曲表面部121反射的光L的至少一部分穿过连接部170并且朝向第二弯曲表面部131行进。此后，光由第二弯曲表面部131反射并且朝向主体10的第二表面12行进。
具体地，入射在主体10的第一表面11上的光穿过透射率控制构件100的基部110并由第一弯曲表面部121朝向第二弯曲表面部131反射，然后由第二弯曲表面部131朝向主体10的第二表面12反射以穿过第二表面12。该方向的透射率称为正向透射率。
参照图4，穿过主体10的第二表面12并由第二弯曲表面部131反射的光L的至少一部分穿过连接部170并且朝向第一弯曲表面部121行进。此后，光由第一弯曲表面部121反射并且朝向主体10的第一表面11行进。
具体地，入射在主体10的第二表面12上的光穿过透射率控制构件100的第二弯曲表面部131并由第二弯曲表面部131朝向第一弯曲表面部121反射，然后由第一弯曲表面部121朝向主体的第一表面11反射以穿过第一表面11。该方向的透射率称为反向透射率。
此外，第二弯曲表面部131可以位于第一弯曲表面部121的中心区域中，并且第一弯曲表面部121可以基于第二弯曲表面部131是对称的。
另一方面，基部110可以形成为平坦表面，并且透射率控制构件100可以设置在主体10上，使得基部110与主体10的第一表面11平行。
此时，第一弯曲表面部121的反射面积可以大于第二弯曲表面部131的反射面积。因此，根据反射面积的差异，正向透射率可以与反向透射率具有差异。
具体地，根据反射面积的差异的正向透射率与反向透射率之间的差异如下表1所示。在下文中，面积比表示“第二弯曲表面部的反射面积：第一弯曲表面部的反射面积”。
[表1]
面积比 正向透射率 反向透射率
1∶9 81％ 18％
2∶8 73％ 27％
3∶7 64％ 31％
4∶6 55％ 32％
6∶4 37％ 31％
8∶2 18％ 25％
参照图5，当面积比为1∶9时，在预定的入射角范围内正向透射率大于反向透射率。当最大入射角为0°时，意味着光垂直地入射在第一表面上。此外，正向透射率与反向透射率之间的差异根据入射角而变化。
此外，在透射率控制构件100中，基部110、第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131由树脂材料形成，反射层150、160由金属材料形成。此外，主体10和透射率控制构件100可以由相同的树脂材料形成。
另一方面，第一弯曲表面部121还可以至少在一些区域中设置有用于吸收光的吸收层。例如，吸收层可以设置在与连接部170相邻的区域中。吸收层可以由具有优异吸收性的胶态悬浮体、金属或金属氧化物形成。因此，第一弯曲表面部121可以设置有第一反射层150，并且其至少一部分可以设置有吸收层。例如，吸收层形成在第一反射层150上，其中布置有吸收层的区域可以具有多层结构。
此外，主体10的第二表面12的至少一部分可以设置有吸收层。根据所需的光学特性(透射率等)，吸收层可以形成在第二表面的整个区域或一些区域中。
总之，本发明的一个实施方案涉及的不对称透射膜1可以通过改变第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131的弯曲表面特性(半径、圆锥常数等)或者改变反射面积之比来控制正向/反向透射率及其差异，并且可以进行各种应用。
例如，图6和图7是示出利用不对称透射膜的照度变化的计算结果。在图6中，透射率控制构件是一维结构，其中第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131在垂直于光透射方向的平面的一个方向上形成弯曲表面，在图7中，透射率控制构件是二维结构，其中第一弯曲表面部121和第二弯曲表面部131在垂直于光透射方向的平面的两个正交方向上形成弯曲表面。
参照图6，(a)示出了入射照度，并且(b)示出了出射照度，其中可以确认，出射照度与入射照度相比增加了9倍或更多。因此，根据本发明的不对称透射膜可以用作线束阵列发生器(line beam array generator)。
参照图7，(a)示出了入射照度，并且(b)示出了出射照度，其中可以确认，出射照度与入射照度相比增加了80倍或更多。因此，根据本发明的不对称透射膜可以用作束斑阵列发生器(beam spot array generator)。
此外，所述不对称透射膜可以用作投影仪、魔镜、角度滤波器等。
如上所述的本发明的优选实施方案是出于示例性目的而公开的，其中关于本发明的本领域普通技术人员可以在本发明的思想和范围内进行各种修改、改变和添加，并且这样的修改、改变和添加应被视为落入所附权利要求的范围内。
工业适用性
在本发明涉及的不对称透射膜中，双向透射率可以在各种波长和各种入射角下具有不对称性，并且特别地，无论入射光的偏振如何，双向透射率都可以具有不对称性。

Claims (20)

1.一种不对称透射膜，包括：
主体，所述主体具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；以及
透射率控制构件，所述透射率控制构件设置在所述主体中，以便不同地确定以由所述第一表面朝向所述第二表面的方向穿过的光的正向透射率和以由所述第二表面朝向所述第一表面的方向穿过的光的反向透射率，
其中所述透射率控制构件包括：设置成面向所述主体的所述第一表面的基部；由所述基部朝向所述主体的所述第二表面凸出地布置的第一弯曲表面部；和在所述第一弯曲表面部中朝向所述主体的所述第二表面凸出地布置的第二弯曲表面部，条件是所述第二弯曲表面部的半径和圆锥常数中的至少一者与所述第一弯曲表面部的不同，以及
所述第一弯曲表面部和所述第二弯曲表面部在各自的外周表面上各自设置有反射层。
2.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述透射率控制构件包括连接所述第一弯曲表面部和所述第二弯曲表面部以具有阶梯差的连接部，以及
所述连接部未设置反射层。
3.根据权利要求2所述的不对称透射膜，
其中所述第一弯曲表面部与所述第二弯曲表面部相比更朝向所述主体的所述第二表面突出。
4.根据权利要求3所述的不对称透射膜，
其中所述第二弯曲表面部位于所述第一弯曲表面部的中心区域中。
5.根据权利要求4所述的不对称透射膜，
其中所述第一弯曲表面部基于所述第二弯曲表面部是对称的。
6.根据权利要求3所述的不对称透射膜，
其中穿过所述基部并由所述第一弯曲表面部反射的光的至少一部分穿过所述连接部并且朝向所述第二弯曲表面部行进。
7.根据权利要求3所述的不对称透射膜，
其中穿过所述主体的所述第二表面并由所述第二弯曲表面部反射的光的至少一部分穿过所述连接部并且朝向所述第一弯曲表面部行进。
8.根据权利要求2所述的不对称透射膜，
其中入射在所述主体的所述第一表面上的光穿过所述透射率控制构件的所述基部并且由所述第一弯曲表面部朝向所述第二弯曲表面部反射，并且然后由所述第二弯曲表面部朝向所述主体的所述第二表面反射以穿过所述第二表面。
9.根据权利要求2所述的不对称透射膜，
其中入射在所述主体的所述第二表面上的光穿过所述透射率控制构件的所述第二弯曲表面部并且由所述第二弯曲表面部朝向所述第一弯曲表面部反射，并且然后由所述第一弯曲表面部朝向所述主体的所述第一表面反射以穿过所述第一表面。
10.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述第一弯曲表面部和所述第二弯曲表面部各自形成为非球面表面。
11.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述基部形成为平坦表面以及所述透射率控制构件设置成使得所述基部与所述主体的所述第一表面平行。
12.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述第一弯曲表面部的反射面积大于所述第二弯曲表面部的反射面积。
13.根据权利要求12所述的不对称透射膜，
其中在预定的入射角范围内，所述正向透射率大于所述反向透射率。
14.根据权利要求12所述的不对称透射膜，
其中所述正向透射率与所述反向透射率之间的差异根据入射角而变化。
15.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中在所述透射率控制构件中，所述基部、所述第一弯曲表面部和所述第二弯曲表面部由树脂材料形成，以及
所述反射层由金属材料形成。
16.根据权利要求15所述的不对称透射膜，
其中所述主体和所述透射率控制构件由相同的树脂材料形成。
17.根据权利要求2所述的不对称透射膜，
其中所述连接部形成为平坦表面。
18.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述第一弯曲表面部设置有吸收层。
19.根据权利要求18所述的不对称透射膜，
其中所述吸收层由胶态悬浮体、金属和金属氧化物形成。
20.根据权利要求1所述的不对称透射膜，
其中所述主体的所述第二表面的至少一部分设置有吸收层。
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