JP2010526220A - 光拡散用格子 - Google Patents

Abstract

本発明は、透明な基材に関連し、該基材は、基材の表面に、少なくとも２００個のエレメントのラインからなる格子を含み、上記エレメントは、上記エレメントの屈折率とは異なる屈折率のドメインによって分離される。隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、上記格子の１つの端部から別の端部の間で非単調な方法で変化し、この結果、５０個の連続する上記エレメントのグループにとって、上記グループ内の隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、上記グループ内の隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄの平均値ｄｍよりも、少なくとも一旦は大きくなりおよび少なくとも一旦は小さくなり、上記ｄｍは、７５ｎｍおよび２００μｍの間に存在する。上記基材は、昼光照明の適用において、直視方向の光には透明で、かつ虹色を発生させずに散乱させるように光を屈折させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部から到来する光を内部の要求される方向に、一般に天井の方向に方向変換させることができる要素（element）を備える建物用ガラス取付け材（glazing）の分野に関連する。このタイプのガラス取付け材は、可視の太陽光を屈折させて、一般に「昼光照明」用として適用される。

このタイプのガラス取付け材は、外光を内部で一層効率的に使用して人工の照明を節減することができる理由から、一般にエネルギー節減に貢献するものとして考えられる。

米国特許第５００９４８４号の明細書は、レリーフ（relief）内の平行線からなる回折格子を含むガラス取付け材（glazing）の内容を示唆する。上記明細書は、格子が、色分離を生じさせる光回折を通常導くことを示唆する。この分離効果は、必ずしも必要ではない。この分離現象の範囲を制限するために、上記明細書は、３原色を垂直方向に並置し、しかも、現れる３原色の光線が、天井で再度混合されて無色の照射範囲を再生するように並置することを推奨する（図３参照）。連続する３つの格子は、異なる周期性を有し、この周期は、単調な方法で、かつ正確なオーダーに従って変化する。また、上記明細書は、連続する３つの格子を、単一の格子に置き換えることが可能であり、単一格子の周期性は、単一格子の一方の端部から別端まで単調な方法で変化することを示唆する。本願が示唆する解決方法は、虹色の形成を防ぐだけではなく、ある範囲内で有効となるものである。更に、本明細書において、解決のエレメントは、傾斜し、可能な限り変化し、かつ変化可能な深さを有することで、この深さが、広い領域で低コストでの工業上の生産を非常に難しくしている。

本発明は、表面格子に関連し、この格子は、光の種々の色からの明らかな分離を制限し、入射光と実質的に同一となる配色（一般に天井での配色）を持つ照明を導くようにして、屈折光による明らかな虹色が顕著にならないようにする。故に、入射光が、裸眼に対して無色のとき、出現する光も無色となる。屈折光は、格子の一次（一般に、格子は一次）において、また無色であることが要求される。何故なら、屈折光は、種々の分離された照明帯域を生成（光が天井に投影されたとき、天井で生成）する一方で、この照明帯域のいくつかは、思慮深く配置されないので、更には不快になる可能性があるからである。

本発明において、透明基材の表面上で、当該表面と平行に、少なくとも２つの屈折率Ｒ１およびＲ２が交互となる格子が生成され、該格子は、屈折率Ｒ２の線形の基本的ドメインによって分離される屈折率Ｒ１の線形の基本的エレメントと、屈折率Ｒ２の線形の基本的ドメインとによって交互となっており、基本的ドメインおよび基本的エレメントは、幾何学的に相互に補完される。上記基本的ドメインおよび上記基本的エレメントは、互いに適合しているので幾何学的に補完される。その理由は、複数の屈折率Ｒ２のドメインが、各エレメント間に存在する空間のすべてを満たすので、屈折率Ｒ１のエレメントを幾何学的に規定するだけで充分になるからである。エレメントの幾何学的内容は、重心、基材に平行な面内での幅Ｌ、隣接エレメント間での重心の相互距離ｄ、およびエレメントの深さｐによって規定される。

本発明の基材は、透明にすることができ、透明とは、対象物を、散乱または歪めること無く、観測者のどの視野角からも基材を介して鮮明に見ることができることを意味する。エレメントの幅は、実質的に格子に沿ってすべて一定のとき、直接視の透明性は、良好である。故に、本発明のラインの格子は、光を方向変換させる拡散効果を有している。格子を有する透明な基材は、好ましい方向（格子の一次）に、例えば天井の方向に入射光の一部を方向変換させる。同時に、入射光の残りを、屈折をさせないで通過させることができる（０次の格子）。本発明による透明な基材は、方向変換した光が、顕著に見えるような虹色を含まないように方向変換させる光拡散用格子を含む。一次内の透過光（方向変換の光）は、一方向に発生せず、角度のある広い範囲において発生する。これに反して、エレメントの幅Ｌが、実質的に一定のとき、方向変換されない光は、拡散されない。故に、０次内の透過光は、入射光線と同一の方向にて発生する。本発明の基材は、透明であり、観測者の直接視内において非拡散となる。

入射角度は何度であれ、光の一部分は、方向変換（すなわち屈折）される。格子は、屈折する光を分散させる。光の入射角度が、基材の垂直面および光の方向の間の角度（図２に示す角度θに対応）で規定されるとき、方向変換の光は、特に３０度を超える入射角度の光にとって、全透過光（基材を通過する光）の１０％から５０％になる。故に、本発明は、太陽光線が、１年の間で少なくとも部分的に水平方向に３０度以上の入射角を形成できるように地球上の緯度内に位置するプリズム内のガラス取り付け材（垂直に取り付け）の装備にとって、一層有用である。

本発明による２０個のエレメントのグループを表面に備える透明基材の断面を示す図である。 本発明による基材３を通過する太陽光への効果を示す図である。 図２のデバイスにおける光の出現する角度に対する透過率の割合を示す図である。 本発明によるブロックを示す図である。

本発明により、隣接するエレメントの重力の中心間の距離ｄは、前記格子の１つの端部から別の端部の間で非単調な方法で変化する。用語「非単調」は、上記距離が、格子が１つの端部から別の端部まで進行するにつれて、単純に増加または減少することでないことを意味する。むしろ、上記距離ｄは、格子の１つの端部から別の端部まで通過するにつれて、より大きい値から、より小さい値へと交互に変化する。

従って、本発明は、すべての第１として、直視方向に透過できる基材について述べる。上記基材は、上記基材の表面に、少なくとも２００個のエレメントのラインからなる格子を含み、上記エレメントは、上記エレメントの屈折率とは異なる屈折率のドメインによって分離されている。隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、上記格子の１つの端部から別の端部の間で非単調な方法で変化し、この結果、５０個の連続する上記エレメントのどのグループにとっても、また、２０個の連続する上記エレメントのどのグループにとっても上記グループ内の隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、前記グループ内の隣接する上記エレメントの重力の中心間の距離ｄの平均値ｄｍよりも、少なくとも一旦は大きくなりおよび少なくとも一旦は小さくなり、上記ｄｍは、７５ｎｍおよび２００μｍの間に存在する。故に、格子上で選択される、５０個の連続エレメントまたは２０個の連続エレメントのグループが何であれ、距離ｄは、このグループ内では一定でないことに気付くことができる。

好ましいことに、本発明による格子において、並置された同一のエレメントは、３個から１５個のエレメントのブロックを形成し、また好ましくは３個から７個のエレメントのブロックを形成する。従って、ブロックは、エレメント間の同一距離、すなわち重心から重心までの同一距離によって特徴付けられる。ブロックを内側から開始して、エレメント間の距離が変化したとき、この距離の変化はブロックが分離されるときである。１つのブロックから別のブロックに直接通過することは可能であり、そのため、２つのブロックの接続部分にあるエレメントは、２つのブロックの部分を形成する。しかし、２つのブロック間の距離は、両方のブロックの互いのブロック内でのエレメント間の距離とは、また異なる可能性がある。この場合、２つのブロックに同時に属するエレメントは存在しない。好ましいことに、格子のエレメントの少なくとも８０％、更に９０％は、ブロックの部分を形成する。ブロックは、最小３個のエレメントと、最小３個のエレメント間での２つの同一間隔とを含む。ｎ個のエレメントのブロックは、ｎ−１個の間隔を含む。格子のエレメントの少なくとも８０％は、３個から１５個のエレメントからなるブロックの部分を形成するとき、このことは、格子内のあちこちに置かれた１５個のエレメント以上の孤立したブロックが可能であることを意味する。１５個のエレメント以上の孤立したブロックは、２０個以上のエレメントを含むとき、このことは、５０個の連続エレメントのグループにとって、概念の互換性があることになり、グループ内の隣接するエレメントの重力の中心間の距離ｄは、グループ内の隣接するエレメントの重力の中心間の距離ｄの平均値ｄｍよりも、少なくとも一旦大きくなり、および少なくとも一旦小さくなる。

好ましいブロックの概念を考慮することで、格子の構造は、好ましく局部的に組織化される。この局部的な組織化の効果、および特に幅Ｌが一定である特徴の効果は、直視において拡散すること無く透明になることである。透明な基材は、基材での吸収特性が従来のガラス取付材の特性に近い基材として規定され、この基材を通して見る物体は、鮮明に見えるようになる。

格子は、一般に１００,０００個以上のエレメントを含み、更に一般には１,０００,０００個以上のエレメントを合計として含む。

連続エレメントのグループ（５０個、または好ましくは２０個）において、隣接するエレメント間の平均距離ｄｍは、グループの隣接エレメントの重力の中心間ｄの距離の合計と、グループの隣接エレメントの重力の中心間の距離の数との比から規定される。

連続エレメントの５０個若しくは好ましくは２０個の１つのグループ、または、連続エレメントの５０個のいずれかのグループ若しくは好ましくは２０個のいずれかのグループ内において、ｄの変動は、一旦はｄｍより上を通過し、および一旦はｄｍより下を通過するときよりも大きくなることがある。実際、グループの１つの端部から別の端部に通過するとき、ｄは、グループ内の距離の平均距離ｄｍよりも、少なくとも２回は大きくなり、および少なくとも２回は小さくなることができ、ｄがｄｍより大きくなる上記２回の箇所は、ｄがｄｍより小さくなる箇所で一旦離れ、およびｄがｄｍより小さくなる上記２回の箇所は、ｄがｄｍより大きくなる箇所で一旦離れる。この交互の発生回数は、さらに増やすことが可能である。

連続エレメントの５０個のグループまたは好ましくは２０個のグループにおいて、ｄは、グループのｄｍ周辺で変動し、少なくとも値ｙまでｄｍから少なくとも２回は離れる。すなわちｄは、少なくとも一旦はｄｍ＋ｙより上になり、および少なくとも一旦はｄｍ−ｙより下になるように変動する。上記値ｙは、屈折させるのに望ましい周波数に依存する。値ｙは、一般に少なくとも５％ｄｍであり、より一般には、ｙは、少なくとも１０％ｄｍであると言うことができる。

値ｄは、ｄｍ周辺で変化し、一般にはｄｍ＋ｘおよびｄｍ−ｘの範囲内に留まり、この値ｘは、屈折させるのに望ましい周波数に依存する。ｘは、一般に高々５０％ｄｍであり、より一般には、ｘは、高々２０％ｄｍである。

格子の連続エレメントの５０個または好ましくは２０個のグループが、何であれ、グループのための値ｄｍは、屈折させるのに望ましい周波数のオーダーの値を有する。

光の放射線は、実質的に以下の波長を有している。
紫外線：１５０ｎｍ〜４００ｎｍ
可視線：４００ｎｍ〜８００ｎｍ
赤外線：８００ｎｍ〜１００μｍ

５０個または好ましくは２０個の連続するエレメントのグループが何であろうと、ｄ_mの値は、屈折が要求される波長の１/２倍から２倍の間で選択される。従って、値ｄ_mは、常に７５ｎｍから２００μｍまでの間に存在する。一般に、５０個または好ましくは２０個の連続するエレメントのグループが何であろうと、ｄ_mは、１００ｎｍから２０μｍまでの間に存在する。

可視光が屈折を要求されるとき、ｄ_mは、好ましくは２００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲内で選択され、さらに好ましくは３００ｎｍから５００ｎｍまでの範囲内で選択される。可視光を屈折させるために、ｄ_mは、好ましくは２００ｎｍを超えるかまたは等しく、更には３００ｎｍを超えるかまたは等しくすることである。可視光を屈折させるために、ｄ_mは、好ましくは６００ｎｍに未満かまたは等しく、更には５００ｎｍに未満かまたは等しく、一層好ましいことには４５０ｎｍに未満かまたは等しくすることである。ｄ_mが、余りにも高いとき、特に５００ｎｍを超えるとき、非屈折の透過光は、強度が弱くなり、加えて、格子の高次元が現れると、この出現により、あらゆる箇所で屈折光の強度が弱くなることを意味する。

エレメントが、傾斜することを除外しているわけではないが、エレメントは、一般に非傾斜（当業者は「ブレーズド（blazed）」と呼ぶ）であって、換言すると、エレメントは、基材に垂直な直線に対して対称で、エレメントの重心を通過する。

ＤＭが、すべての格子（エレメントが５０個または２０個だけに限定されない）の値ｄの平均値を表すとき、例えば、格子の１つの端部から別の端部に通過するとき、ｄの変動は、値ＤＭ周辺の正弦波形を追従するように決定することができる。しかし、この変動は、不規則にすることができる。この場合、ＤＭ周辺の値ｄの分布を表現する曲線は、ガウス曲線のタイプとなる。この場合、格子に周期性は無くなる。値ＤＭは、屈折が要求される波長の１/２倍から２倍の間で選択される。従って、値ＤＭは、常に７５ｎｍから２００μｍまでの間に存在し、また一般に、１００ｎｍから２０μｍまでの間に存在する。図に示したように、エレメントは、好ましくはブロック内にグループ化される。

Ｌは、好ましくは全部の格子にとって、一定または実質的に一定である。しかし、Ｌは、平均値Ｌｍの周辺で変化することができ、この変化は、好ましくはＬｍの５０％未満である。故に、幅Ｌの変化は、０.５Ｌｍおよび１.５Ｌｍの間で変化することができる。格子内でＬが変化すればする程に、直視方向の透過性（後述）の損失が大きくなる。一般に、エレメントの幅Ｌｍは、０.１ＤＭから０.９ＤＭまで拡がる範囲内で選択され、更に好ましくは０.４ＤＭから０.６ＤＭまで拡がる範囲内で選択される。エレメントの幅Ｌは、重心の領域内での幅として規定される。エレメントは、一般に平行六面体である。実際、この世に完全と言うことは無いので、上記平行六面体は、多少丸いコーナー（凹面および凸面）を有する可能性がある。

一般に、エレメントの深さは、すべての格子にとって一定である。一般に、エレメントでの幅Ｌの深さに対する比は、０.２から５までの範囲内にあって、また好ましくは０.４から２までの範囲内にある。一般に、エレメントでの幅Ｌの深さに対する比は、すべての格子にとって一定である。

１つの直線が、エレメントの重力の中心を通過しながら、基材に平行して追従するとき、この直線は、エレメントの屈折率Ｒ１、およびエレメント間のドメインの屈折率Ｒ２を連続して通過することになる。具体的には、エレメントを、ガラスにすることができ、ドメインを、空気にすることができる。この場合、ガラス内の突起部分が、ガラス基材の表面上にあるエレメントとして製作される。空気が、エレメントと、自然に構成されたドメインとの間の空間を満たすことになる。このとき、屈折率Ｒ１は、ガラスの屈折率で、例えば１.５であり、屈折率Ｒ２は、空気の屈折率で、すなわち１である。この実施例において、エレメントは、基材の表面にあるレリーフ内に製作される。しかし、エレメントからドメインへの通過は、レリーフ内の部分に相当しない屈折率での変化に対応させることが可能である。実際には、屈折率の変化は、表面での接触が滑らかな方法で、１つ材質を別の材質内に瓦状に重ねるようにして２つの異なる材質から構成することができる。このような交互になる材質を製作することは、具体的には、イオン交換技術、または光屈折効果および電気光学効果をベースとした技術によって可能である。

同一の格子内で、全てのエレメントは、一般に同一の屈折率を有し、全てのドメインは、一般に同一の屈折率を有する。エレメントおよびドメインの屈折率は、１から２.２までに拡大させることができる。一般に、エレメントは、１.１から１.８までの範囲内の屈折率を有することができる。一般に、ドメインは、１から１.５までの範囲内の屈折率を有することができる。

上記２つの屈折率（エレメントおよびドメインの屈折率）の相違は、一般に０.０２から１.５までの間にすることができる。

一般に、ドメインが空気のとき、エレメントは、ドメインの屈折率よりも大きい屈折率を有することになる。

ガラス取付け材は、本質的に建物に取り付けるものなので、ガラス取付け材を構成する材料（基材、および可能な限り基材に付加できる部品）は、要求の透明性を満足する範囲内で選択される。

本発明による格子は、具体的には昼光照明の応用に役立つものである。この場合、一般に格子は、ガラス取付け材の垂直方向の品目の上に配置され、この結果、エレメントのラインは、水平方向になる。エレメントのラインが斜めになることを排除する必要はない。格子は、一般にガラス取付け材の少なくとも１０ｃｍの高さを占め、更に一般には、ガラス取付け材の少なくとも２０ｃｍの高さを占め、更に一般には、ガラス取付け材の全体幅をも占める。

本発明による格子は、一般に次の技術によって製作される。すなわち、エンボス加工、フォトリソグラフィー、輸送（transfer）、イオン交換、光屈折効果または電気光学効果によって製作される。

第１の方法は、ガラスから製作される特定なものとして、透明シート（基材）に付加したゾルゲル層またはポリマーをエンボス加工することを含む。エンボス加工は、構造化用エレメントとの接触によって生成される塑性変形または粘塑性変形のことであり、この構造化用エレメントとは、例えばローラーであって、ローラーには圧力がいっせいに加わる。使用可能なゾルゲル層とは、一般に鉱物酸化物の先駆物質の液体層であって、Ｓ_iＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔ_iＯ₂等であり、例えばこれらを水とアルコールとの混合液内で溶解させる。上記ゾルゲル層を、補助的加熱手段を使用するかまたは不使用しないで、乾燥により硬化させる。Ｓ_iＯ₂の先駆物質は、言及すれば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）またはメチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＯＳ）から製作することができる。有機機能グループは、上記先駆物質に含むことができ、さらに最終的にシリカを得ることができる。一例として、フルオロシランは、疎水性コーティングを得るためのものとして欧州特許第７９９８７３号明細書内に記載されている。エンボス加工は、以下のポリマー層の上で実施することができる。
ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリスチレン、
ポリアクリル塩酸で、例えば、ポリメチル・メタクリレート、ポリアクリル酸ブチル、ポリメタクリル酸、ポリ（２−メタクリル酸ヒドロキシエチル）、およびそれらの共重合体、
ポリエポキシ（ｍｅｔｈ）アクリレート、
ポリウレタン（ｍｅｔｈ）アクリレート、
ポリイミドで、例えば、ポリメチルグルタルイミド（polymethylglutarimide）、
ポリビニル・エーテル、
ポリビスベンゾチクロブテネス（polybisbenzocyclobutenes）、他
上記を、単独またはいくつかの共重合体若しくは混合体として使用する。

いくつかのケースにおいて、エンボス加工に、エッチング加工が追従されることがある。エンボス加工されたゾルゲル層またはポリマー層は、最初に、レリーフ内の上記エレメントの深部で、下部にある透明シートの材質が再び現れるまでエッチングされ、次に上位部分がエッチングされ、上位部分がある限り徐々にエッチングされる。こうして、エッチング終了時に得られる多少の不規則な表面は、追加されるゾルゲル層またはポリマー層内で完全に成形することができる。または、上記表面は、部分的にゾルゲル層等で成形し、および部分的に透明シートで成形する、さもなければ、上記表面は、透明シートで全体を成形することもできる。エッチング加工の条件は、得られた表面が、本発明の装置内の規定を満たす寸法でレリーフ内にエレメントを有するように調整するべきである。

エッチング方法として、言及すれば以下についてすることができる。
化学的エッチングで、酸による部分的なエッチング、
反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）または反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）、
プラズマまたは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチング、

エンボス加工の方法は、比較的大きなエリアについて実施するのに短時間処理を可能にし、適切なコストでの実施を可能にする。

本発明による格子の製作において、別の実施可能な方法として、フォトリソグラフィーが含まれる。一般に、この方法は、最初に第１層を含む透明基材を提供することにあり、第１層内に、レリーフ内エレメントを形成することができる。この第１層は、エンボス加工における追加のゾルゲル層またはポリマー層に相当する。更に、第１層は、これと同一の性質、具体的にはシリカと同一の性質にすることができる。この方法の第２のステップにおいて、フォトレジストからなる第２層が配置される。第２層は、標的放射への露光によって、所定の場所において除去される。従って、マスクが、フォトレジストの未処理部分が除去された後に、エッチングされる第１層の上になされる。そして、エッチングは、エンボス加工の追加ステップとの関連で上記に述べた同様な方法で発生させることになる。感光性樹脂の残留物すべてを、除去することができる。

本発明による格子製作ための別の方法は、ナノ構造の層の移動を含む。第１の支持部分に付着した層が、本発明によるデバイスを構築するために、第２の支持部分に付着される。この層は、プラスチックまたは類似材料で製作することができる。

使用可能な別の方法は、イオン交換をベースとしており、例えば、無機ガラス内のＮａ⁺イオンをＡｇ⁺イオンで交換する。

最後になるが、光屈折効果を使用することも可能であり、光屈折効果において、変調された光が、物質（例えば、チタン酸バリウムの光屈折結晶）の屈折率での空間変調を誘導させることが可能である。また、磁界が、物質の屈折率に対して空間変調を誘導させる電気光学効果を使用することも可能である。

本発明による格子は、具体的には昼光照明の応用に役立つものである。この場合、一般に格子は、ガラス取付け材の垂直方向上に置かれ、この結果、エレメントのラインは、水平方向になる。格子は、一般にガラス取付け材の少なくとも１０ｃｍの高さを占め、更に一般には、ガラス取付け材の少なくとも２０ｃｍの高さを占め、更に一般には、ガラス取付け材の全体幅をも占め、かつガラス取付け材の上位部分を占める。

エレメントは、ガラス取付け材の表面上に配置することができ、ガラス取付け材の表面が入射光を受けるか、またはガラス取付け材の表面から光が現れる（ガラス表面を建物の内側に向けた場合）。

図１は、本発明による拡散格子を備えたセクション内の透明基材を示す。基材１は、その表面に、正方形断面の多数のエレメントｍ_iによる平行線を含む。そして、各エレメントは、図１の垂直方向に、直線であり、かつ平行である（ガラス取付け材を備えた窓が配置されるとき、この方向は、一般に水平になる）。従って、各エレメントは、平行六面体であり、図１は断面のみを表示している。全エレメントは、同一の形状を有するが、隣接するエレメント間との距離は、変化することができる。これらエレメントは、屈折率Ｒ１を有する。これらエレメントは、空気で分離されており、この空気は、当該エレメント間にドメインを構成する。これら空気のドメインは、屈折率Ｒ２を有し、この屈折率の値は、通常ほぼ１である。点線２は、全エレメントの重力の中心を通過している。また、この点線は、エレメントと空気のドメインとを交互に通過し、この線上で格子の１つの端部から別の端部を通過するとき、屈折率Ｒ１および屈折率Ｒ２を交互に通過することになる。エレメントの重心は、もちろん基材から突出した物質の重心であり、換言すれば、該物質は、ラインＡＡ’との関連で基材からの突起部分として生じており、物質の深さがエレメントの深さｐである。一例として、距離ｄ１を、エレメントｍ１およびｍ２間の距離として示す。２０個の連続エレメントのグループを示し、隣接するエレメント間（ｍ_iとｍ_i+1の間）の距離ｄ_iの中間値をｄ_mとして表す。２０個のエレメントのグループの上端部から離れ、別の同一グループの端部の方向に通過するとき、降下していくときには、最初のｄは、ｄ_m以下になり、次にｄはｄ_mを超え、そして再びｄ_m以下になり、再度ｄ_mを超える等のようになる。従って、隣接するエレメントにおける重力の中心間の距離は、ｄ_m周辺において変動する。

図２は、太陽光が基材３を通過するときの本発明による基材３の効果を示す。透明な基材３は、入射光の一部を、望ましい方向（図２の１次の光線５）に、例えば天井４の方向に方向変換させる。同時に、入射光の残り（図２の０次の光線６）を、屈折も散乱もさせないで通過させることができる。方向変換した光５は、拡散し、顕著に見えるような虹色を含んでいない。

図３は、図２のデバイスにおいて光の出現する角度の関数として通過光のパーセンテージを示している。１次内の透過は、θが−３５度の周辺の単一方向では発生しておらず、θが−４５度から−２０度に変化する広範囲の角度において発生している。それどころか、方向変換されないで透過した光（図２の光線６）は、拡散していない。

０次での透過は、θ＝４０度の角度だけで発生している。故に、本発明による格子を備える基材は、透明で、かつ観測者の直視方向において非拡散の性質となっている。

図４は、ブロックの概念を表す。ブロックＢ１は、２つの距離間隔で分離された３個のエレメントを含む。ブロックが、ブロックＢ１の内側から分離するとき、すなわち、ブロックは、エレメント間の距離が異なる（図では、より大きくなる）と同時に、分離することになる。ブロックＢ２は、ブロックＢ１と同一である。ブロックＢ３は、６個のエレメントと５つの距離間隔を含む。エレメントｍｘは、ブロックＢ２およびＢ３が共有している。

実施例１（比較用）
シリカの３６０ｎｍの薄い層を、サンゴバン・ガラス・フランス社（Saint-Gobain Glass France.）によって市場販売されている商品名「Planilux」のガラス取付け材の品目の上位部分を占める５０ｃｍにおいて、ソルゲル法によって配置する。当業者に既知の方法で、レリーフ内の線形エレメントの構造が、深さ３６０ｎｍおよび幅２００ｎｍになるように、エンボス加工で製作する。エレメントは、フィルムの面に対して垂直である。エレメントの重力の中心間の分離距離は、格子の１つの端部から他の端部まで通過（すなわち、格子を５０ｃｍに亘って移動）するとき、３００ｎｍから５００ｎｍまでに徐々に移行する。ガラス取付け材は、外部壁の窓として配置される。ガラス取付け材は、外部から入射してきた光を天井の方向に方向変換させるが、虹色が見られる。

実施例２
実施手順は、実施例１と同一にしたが、ただし、重力の中心間の分離距離は、格子の５０ｃｍにおいてランダムな方法で３００ｎｍから５０００ｎｍまでの間で変化させた。虹色を示すものは観測されなかった。

Claims (25)

1. 直視において透明であり、光を拡散させながら前記光を屈折させる基材であって、
   前記基材の表面に、少なくとも２００個のエレメントのラインからなる格子であって、前記エレメントは、前記エレメントの屈折率とは異なる屈折率のドメインによって分離されている、格子を含み、
   隣接する前記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、前記格子の１つの端部から別の端部の間で非単調な方法で変化し、この結果、５０個の連続する前記エレメントのグループにとって、前記グループ内の隣接する前記エレメントの重力の中心間の距離ｄは、前記グループ内の隣接する前記エレメントの重力の中心間の距離ｄの平均値ｄｍよりも、少なくとも一旦は大きくなりおよび少なくとも一旦は小さくなり、前記ｄｍは、７５ｎｍおよび２００μｍの間に存在することを特徴とする、基材。
2. 前記５０個の連続エレメントのグループにとって、前記距離ｄは、少なくとも一旦はｄｍ＋ｙより上になり、および少なくとも一旦はｄｍ−ｙより下になることで、前記グループ内の距離ｄの平均距離ｄｍから外れ、前記ｙは、少なくとも５％ｄｍであることを特徴とする、請求項１に記載の基材。
3. 前記ｙは、少なくとも１０％ｄｍであることを特徴とする請求項２に記載の基材。
4. 前記５０個の連続エレメントのグループにとって、ｄは、ｄｍ＋ｘおよびｄｍ−ｘの範囲内に留まり、ｘは、高々５０％ｄｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基材。
5. ２０個の連続エレメントのグループにとって、前記グループ内の隣接するエレメントの重心の中心間の距離ｄは、前記グループ内の隣接するエレメントの重心の中心間の距離ｄの平均距離ｄｍよりも、少なくとも１旦は大きくなりおよび少なくとも１旦は小さくなり、前記ｄｍは、７５ｎｍおよび２００μｍの間に存在することを特徴とする、請求項１に記載の基材。
6. 前記２０個の連続エレメントのグループにとって、前記距離ｄは、少なくとも一旦はｄｍ＋ｙより上になり、および少なくとも一旦はｄｍ−ｙより下になることで、前記グループ内の距離ｄの平均距離ｄｍから外れ、前記ｙは、少なくとも５％ｄｍであることを特徴とする、請求項５に記載の基材。
7. 前記ｙは、少なくとも１０％ｄｍであることを特徴とする請求項６に記載の基材。
8. 前記２０個の連続エレメントのグループにとって、ｄは、ｄｍ＋ｘおよびｄｍ−ｘの範囲内に留まり、ｘは、高々５０％ｄｍであることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の基材。
9. ＤＭが、前記格子のすべてにとって、隣接するエレメントの重力の中心間の距離ｄの平均値を表すとき、エレメントの平均幅Ｌは、０.１ＤＭから０.９ＤＭまで拡がることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の基材。
10. 前記格子の前記エレメントのすべてが、０.５Ｌｍから１.５Ｌｍまでの間の幅を有することを特徴とする、請求項９に記載の基材。
11. 前記格子の前記エレメントの少なくとも８０％は、ブロックを形成し、各ブロックは、一定のエレメント間隔で、３個から１５個の並置された同一エレメントを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の基材。
12. 前記格子の前記エレメントの少なくとも９０％は、ブロックを形成し、各ブロックは、一定のエレメント間隔で、３個から１５個の並置された同一エレメントを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の基材。
13. 各ブロックは、一定のエレメント間隔で、３個から７個の並置された同一エレメントを含むことを特徴とする、請求項１１および１２に記載の基材。
14. 前記エレメントでの幅Ｌの深さに対する比が、０.２から５まで広がることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の基材。
15. 前記エレメントでの幅Ｌの深さに対する比が、０.４から２まで広がることを特徴とする請求項１４に記載の基材。
16. 前記エレメントおよび前記ドメインの屈折率が、１から２.２までの範囲内で選択される請求項１〜１５のいずれか１項に記載の基材。
17. 前記ｄｍが、５００ｎｍより小さいことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の基材。
18. 前記ｄｍが、４５０ｎｍより小さいかまたは等しいことを特徴とする請求項１７に記載の基材。
19. 前記ｄｍが、２００ｎｍより大きいかまたは等しいことを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の基材。
20. 前記ｄｍが、３００ｎｍより大きいかまたは等しいことを特徴とする請求項１９に記載の基材。
21. ３０度より大きい入射角度を有する可視光を、透過光の１０％から５０％を屈折および拡散させ、非屈折の光は、拡散させないことを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の基材。
22. 請求項１〜２１のいずれか１項に記載の基材を有する窓。
23. 前記窓が、垂直に置かれ、太陽光にさらされる請求項２２に記載の窓を有する建物。
24. 建物を、１年の間で少なくとも部分的に、太陽光線が水平方向に３０度以上の入射角を形成できる地球上の緯度内に置くことを特徴とする請求項２３に記載の建物。
25. 太陽光を天井に方向変換するために、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の基材を使用する方法。

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