JP3235338U - 晴天模倣照明システム用色彩拡散性多層フィルム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】照明システムにおいて晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造を提供する。【解決手段】少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルム層１０１、１０２を少なくとも散乱システム１０３で被覆し、それによって、第１の柔軟性基材層１０１、１０２および実質的に均一な厚さを有する散乱システム１０３の少なくとも１つの被覆層を有する多層フィルム構造１０１、１０２、１０３とする。散乱システム１０３は、衝突光の長波長成分に対して、衝突光の短波長成分を優先的に散乱させるべく構成された散乱エレメントの分散体を含み、これにより、レイリー的レジームにおける光散乱を行い、ここで、散乱エレメントは高分子透明マトリックスに分散している。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、一般に、照明システムに関し、特に、周囲空間の拡大された知覚／印象を光学的に提供するための、そして、特に、自然太陽光の発光を模倣するための、照明システムに関する。さらに、本開示は、一般的に、そのままこのような照明システムとして、又はそのような色彩拡散性パネルの一部として使用される、色彩特徴を有する多層構造に関する。

ＥＰ２３０４４７８Ａ１、ＥＰ２３０４４８０Ａ１、ＷＯ２０１４／０７６６５６Ａ１などの、出願人の幾つかの出願は、可視光を生成する光源、及び透過に使用されるナノ粒子を含むパネルを使用する、即ち、光源と照らされる領域がそのパネルの反対側に配置される、照明システムを開示している。

さらに、ＷＯ２０１５／１７２８２１及びＷＯ２０１６／１３４７３３などのその出願人の出願は、可視光を生成する光源、及び反射に使用されるナノ粒子を含む色彩ミラーパネル（chromatic mirror panel）構造を使用する照明システムを開示している。

それらの照明システムの動作中に、拡散性パネルは光源から光を受容し、いわゆるレイリー拡散体として透過作用する、すなわち、それは晴天条件における地球大気と同様に光線を拡散する。したがって、照明システムは相関色温度（ＣＣＴ）が低い指向性光を生成し、これは太陽光に対応し、照らされる物体の存在下で影を生成し、より大きなＣＣＴを有する光を拡散し、これは青空の光に対応するので、原理的に、青みを帯びた影を生成しうる。

一般に、レイリー的散乱によって光を拡散できるナノサイズの粒子を使用することによってレイリー拡散体を得ることが知られている。実施例によって、出願人の出願ＷＯ２０１７／０８５０７９は、ナノ粒子を含む層状パネル構造を記載している。ＷＯ２０１７／０８５０７９の層状パネル構造は２枚のカバーパネルでできており−その少なくとも１つはガラス板などの透明パネルである。ここで、２つのカバーパネルは、接着性の透明な高分子層によって、相互に、および、ナノ粒子ベースのレイリー的拡散性塗料が適用されている、少なくとも１つの内側面に結合されている。

既知の層状パネル構造がそのレイリー的拡散特性に関して非常に満足できる結果を提供しているとしても、出願人はそれらに欠点がないわけではないことを認識している。特に、得られるパネル構造は、輸送費と物流費が高いことにつながる非常にかさばる重い物体である。また、パネル構造は硬質であり、限られた種類の用途にしか使用できない。

さらに、上記の特許出願ＥＰ２３０４４７８Ａ１から、ナノ粒子を含む新しいペレットを製造するために、二軸スクリュー押出機を使用してＰＭＭＡペレットと少量のナノ粒子を一緒に混合することが知られている。次に、ナノコンポジットペレット材料は、成形されることで所望の通りに形づくられる。この技術によれば、軽量である点で層状パネル構造と区別できる押し出しパネルを得ることができるが、晴天の模倣に必要な効果を提供するためには適切でないことが明らかになった。

実際、押し出された高分子パネルは、ＰＭＭＡ内のナノ粒子分布の強い変動によって悪影響を受ける。ナノ粒子の分布が不均一であると、そのことによって、衝突光に照らされた場合に、パネルの色が不均一になる。しかしながら、空の色の均一性は、自然でリアルな模倣効果を提供するために最も重要な機能である。

したがって、本開示は、従来技術のシステムの１つまたは複数の態様を向上させるか、凌駕することを目的としている。

欧州特許公開第２３０４４７８号公報 欧州特許公開第２３０４４８０号公報 国際特許公開第２０１４／０７６６５６号公報 国際特許公開第２０１５／１７２８２１号公報 国際特許公開第２０１６／１３４７３３号公報 国際特許公開第２０１７／０８５０７９号公報 国際特許公開第２０１７／０８５０７９号公報

出願人は、より単純な実施とより高い取り扱い性を特徴とする色彩拡散性フィルムを得るための方法を発見する課題を検討し、同時に、晴天模倣効果を生成する照明システムにおいて近年使用されている色彩拡散性パネル構造の有効な代替手段、すなわち、空の色の均一性に匹敵する程度を提供できる色彩拡散性のフィルムを提供する。

上記の課題の範囲内で、出願人は、単独で使用されるか、積層によってカバーパネルに結合されるように構成された色彩拡散性フィルム構造などの独立した構造単位を提供し、そのことにより、色彩拡散性パネルを簡単かつ迅速に製造できるか、既存の標準パネルを色彩拡散性パネルに変換する可能性を提供する目的を検討した。

したがって、本発明の基礎となる技術的な課題は、レイリー的拡散特性を有する色彩拡散性フィルム構造を製造するプロセスを考案することにある。

したがって、本発明の第１の形態は、以下の工程を包含する、照明システムにおいて晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造を製造する方法に関する：
−少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルム層を少なくとも散乱システムで被覆する工程。それによって、第１の柔軟性基材層および実質的に均一な厚さを有する散乱システムの少なくとも１つの被覆層を有する多層フィルム構造を生成する。ここで、散乱システムは、衝突光の長波長成分に対して、衝突光の短波長成分を優先的に散乱させるべく構成された散乱エレメントの分散体を含む。これにより、レイリー的レジームにおける光散乱を行う。ここで、散乱エレメントは高分子透明マトリックスに分散しており、ここで、散乱システム被覆層の単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（メートルで与えられるＤ）に依存して、次の通り定義される範囲内にある。

又は次の通り定義される範囲内にあってもよい。

−散乱システムの層で被覆された少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルムを、散乱システムの層が柔軟性基材フィルムのペアの間に挟まれるように、第２の柔軟性基材フィルムと積層する；そして
−少なくとも第１及び第２の柔軟性基材層、及び第１及び第２の柔軟性基材層の間を結合し挟まれた柔軟性色彩拡散層を少なくとも含む色彩拡散性フィルム構造を得るように、多層フィルム構造を固化させる。ここで、柔軟性色彩拡散層は散乱システムの被覆層の固化によって得られる。

本明細書および添付の請求の範囲の範囲内においては、「固化」という用語を用いることで、液体および／または粘性の状態から、前の状態に対する分子の移動度が低下したことを特徴とする別の状態に移行するプロセスが意味される。最終的な状態は、固化の対象となる材料の化学的物理的特性に依存して、柔軟性のある構造または硬質の構造になりうる。

本明細書および添付の請求の範囲の範囲内において、「高分子透明マトリックス」という表現は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％の可視波長範囲の光透過率によって特徴付けられる高分子マトリックスを意味する。より一般的には、本明細書および添付の請求の範囲の範囲内において、「透明」という表現により、可視波長範囲における少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％の光透過率の特徴を指す。

ここで、ＡＳＴＭインターナショナル、Ｅ２８４−０９ａの標準外観用語で定義されているように、透過率は、一般に、所定の条件における入射光束に対する透過した光束の比率である。通常の透過率Ｔ（λ）は非拡散角、即ち、入射角における透過率である。本開示の文脈において、所定の波長および色彩拡散性層上の所定の位置について、通常の透過率は、主要な光線伝搬に対応する入射角を有する非偏光入射光を意図している。

出願人は、柔軟な基材に提供された層を使用してレイリー的散乱を行うことにより、非常に取り扱いやすい色彩拡散性フィルム構造であると同時に、レイリー的散乱特性の均一性の品質向上を取得できることに気付いた。

実際、押し出しとは異なり、散乱システムをフレキシブル基材に被覆することにより（ここで、上記散乱システムは高分子透明マトリックス内に均一に分散された散乱エレメントを含むが）散乱エレメントの均一な面積分布（areal distribution）を特徴とするフレキシブルフィルム構造が得られる。上記被覆工程により、被覆された層内の散乱エレメントの均一な空間分布と非常に均一な層の厚さとの両方を得ることができる。

さらに、上記固化工程により、均一な面積分布、特に非常に均一な層の厚さが長期間にわたって維持されることが確定される。これにより、厚さが不均一化するおそれなしに、積層によって多層構造をカバーシートに簡単に適用することができるという点で、その後のパネル製造が簡素化される。

さらに、このようにして得られた多層フィルム構造は軽量で柔軟性があり、リールに巻けることで、保管スペースと物流および輸送コストが最適化される。

特に、出願人が定義する、単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎにより、それぞれ透過または反射にて動作している照明システムにおいては、散乱の量は色効果が発生する範囲（レイリー的レジーム）であり、即ち、散乱効率は衝突光の波長に依存し、知覚できることが、示される。言い換えれば、出願人が定義する、単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎは、白色光が散乱システムに衝突した場合に青みがかった外観が生成されることと、２つの柔軟性基材層の間に挟まれた散乱システムの層が、２つの柔軟性基材層の全体（ｅｎｓｅｍｂｌｅ）のヘイズを実質的に変更しないか、またはわずかに変更するだけであることの両方を、示す。詳細には、上記で定義された散乱エレメントの個数Ｎを特徴とする散乱システムの層は、全体として１％未満のヘイズを持つ２つの柔軟な基材層の間に挿入された場合に、いずれにせよ４５％未満、好ましくは４０％未満のヘイズである多層フィルム構造を提供する。ヘイズ値は、標準ＡＳＴＭＤ１００３（手順Ａ）に従って決定される。

本発明の第２の側面は、以下のものを有する、照明システムにおいて晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造に関するものである。
−少なくとも１つの第１の及び少なくとも１つの第２の柔軟性基材層；及び
−少なくとも１つの第１の及び少なくとも１つの第２の柔軟性基材層に結合され、それらの間に挟まれた少なくとも１つの柔軟性色彩拡散層であって、該色彩拡散層は、衝突光の短波長成分を、衝突光の長波長成分に対して優先的に散乱させるように構成された散乱エレメントの分散体を含む固化された散乱システムを含み、それによってレイリー的レジームにおいて光散乱を行う層であり、ここで、散乱エレメントは高分子透明マトリックスに分散しており、ここで、散乱システム被覆層（１０３）の単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（メートルにて与えられるＤ）に依存して、次の通り定義される範囲にあるものである。

又は次の通り定義される範囲内にあってもよい。

本発明の変形例においては、色彩拡散性多層フィルム構造は、本発明の製造方法によって得られる。

有利には、本発明の色彩拡散性フィルム構造は、製造方法に関連して上記の技術的効果を達成する。

本発明の第３の形態は、本発明による色彩拡散性フィルム構造に結合された第１のパネルエレメントを含む色彩拡散性パネル構造に関する。

有利には、本発明の色彩拡散性パネル構造は、色彩拡散性フィルム構造に関連して上記の技術的効果を達成する。

本発明の第４の形態は、以下を含む照明システムに関連する。
−可視光線を生成するように構成された光源。
−光源によって照らされる、上述の色彩拡散性フィルム構造または色彩拡散性パネル構造であって、
光線の一部は色彩拡散性フィルムまたはパネル構造を本質的に散乱せずに通過することによって発光光線を形成し、光線の一部は色彩拡散性フィルムまたはパネル構造内の散乱エレメントによってレイリー的に散乱されるもの。

有利には、本発明の照明システムは、色彩拡散性フィルムおよびパネル構造に関連して上述の技術的効果を達成する。

上記形態の少なくとも１つの本発明は、以下の好ましい特徴の少なくとも１つを有していてよい。以下は、特定の実施の目的を満足させるために、特に必要に応じて互いに組み合わせてよい。

本発明の変形例において、レイリー的散乱は、例えば、少なくとも１５０ｎｍを超えて可視スペクトルに及ぶ波長スペクトルを有する光に関する。

本発明の変形例において、散乱システムの散乱エレメントは、透明である、および／または可視範囲の光を実質的に吸収せず、３５０ｎｍより小さい平均サイズ、好ましくは、粒子サイズ分布における３５０ｎｍ未満の粒子サイズにピークを有する有機及び／又は無機ナノ粒子を含む。

本発明のさらなる変形例において、散乱システムの散乱エレメントは、５ｎｍ〜３５０ｎｍの間、好ましくは１０ｎｍ〜２５０ｎｍの間、より好ましくは４０ｎｍ〜１８０ｎｍの間、さらにより好ましくは、６０ｎｍ〜１５０ｎｍの間を含む直径サイズを有する。

本発明のさらなる変形例において、散乱システムの散乱エレメントは屈折率ｎ_ｐを有し、散乱システムのマトリックスは屈折率ｎ_ｈを有し、ここで、粒子とホスト媒体との比率ｍ（つまり、ｍ＝ｎ_ｐ／ｎ_ｈ）は、０．５≦ｍ≦２．５の範囲、好ましくは０．７≦ｍ≦２．１の範囲、より好ましくは０．７≦ｍ≦１．９の範囲である。

有利には、出願人によって特定された散乱エレメントの特定のサイズは、屈折率不一致（および散乱エレメントの面密度（areal density））と一緒になって、レイリー的散乱現象の達成を可能にする。

本発明の一態様において、色彩拡散層の単位面積当たりのレイリー的散乱として作用する散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（Ｄの単位はメートルである。）に依存して、以下により定義される範囲内にある。

例えば、純粋な晴天の存在を模倣することを目的とする実施形態について、

例えば、

より特定には、

例えば、北欧の空を模倣することを目的とする実施形態について、

例えば、

より特定には、

有利には、出願人によって特定された単位面積当たりのレイリー的散乱として機能する散乱エレメントの個数Ｎにより、反射的に動作する照明システムにおいては、純粋な晴天と北欧の空をそれぞれ達成することができる。

代替的な実施形態においては、色彩拡散層の単位面積当たりのレイリー的散乱として作用する散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（Ｄの単位はメートルである。）に依存して、以下により定義される範囲内にある。

例えば、純粋な晴天の存在を模倣することを目的とする実施形態について、

例えば、

より特定には、

例えば、北欧の空を模倣することを目的とする実施形態について、

例えば、

より特定には、

有利には、出願人によって特定された単位面積当たりのレイリー的散乱として機能する散乱エレメントの個数Ｎにより、反射的に動作する照明システムにおいては、純粋な晴天と北欧の空をそれぞれ達成することができる。

本発明のさらなる変形例においては、散乱システムの散乱エレメントは、有機被覆で機能化された外側表面を有する無機ナノ粒子を含む。

本発明の変形例においては、無機ナノ粒子の外側表面を機能化するために使用される有機被覆は、界面活性剤分子である。

有利には、官能化された無機ナノ粒子は大きな集合体／凝集体の形成とナノ粒子の不均一な分布を防ぎ、それによって拡散層の散乱特性が改善される。

本発明の変形例においては、被覆工程は、スロットダイ被覆（例えば、押出被覆、カーテン被覆）、ローラー被覆、グラビア被覆、スプレー被覆、ナイフ被覆、計量ロッド（マイヤーバー）被覆などのロールツーロール被覆方法の間の少なくとも１つを含む。

選択された被覆技術はすべて、柔軟性基材フィルムの非常に均一な被覆層を生成するのに適している。したがって、選択されたすべての被覆技術により、非常に均一な厚さを有する拡散層を達成することが可能になる。

本発明の変形例においては、拡散層は５μｍ〜５００μｍの範囲内に含まれる厚さを有する。

有利には、選択された層の厚さにより、レイリー的散乱現象を達成するのに適した散乱エレメントの面密度を達成することが可能になる。

本発明の変形例においては、高分子透明マトリックスはプレポリマーまたは溶媒に溶解した高分子である。

本発明の変形例においては、高分子透明マトリックスは接着特性を有する材料であり、例えば、チオール−エン（thiol-ene）光学接着剤のような光学接着剤である。

本明細書および添付の請求の範囲の範囲内において、「材料／層の接着特性」または「接着性材料／層」という用語は、少なくとも０．０５Ｎ／ｃｍの基材への接着強度を生成することができる材料／層を意味する。

有利には、出願人によって特定された特定の高分子マトリックスは、接着特性及び高度の透明性の両方を達成し、その結果、拡散層は非常に高い光透過特性を実現する。

本発明の代替的な変形例によれば、高分子透明マトリックスは接着特性を有さず、被覆工程は、少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルムと散乱システムの層との間に、透明接着性材料の少なくとも１つの内側接着性層を堆積させることを含む。

好ましくは、内側接着性層の透明接着性材料は、例えば、チオール−エン光学接着剤のような光学高分子接着剤である。

本発明の変形例においては、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間の少なくとも１つのフィルムは、透明フィルム、反射フィルム、少なくとも部分的吸収性フィルム、および剥離可能フィルムから選択されるフィルムである。

本発明の変形例によれば、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間の少なくとも１つのフィルムは、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムまたはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムのような高分子フィルムである。

本明細書及び添付の請求の範囲の範囲内において、「透明高分子フィルム」という表現の高分子フィルムとは、可視波長範囲における光透過率が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％であることを特徴とするものを意味する。ここで、外観の標準用語、ＡＳＴＭインターナショナル、Ｅ２８４−０９ａで定義されているように、一般に、全透過率は、入射光束に対するすべての前方角にて透過した光束の比率である。

本明細書および添付の請求の範囲の範囲内において、「反射性高分子フィルム」という表現の高分子フィルムとは、可視波長範囲における光の全反射率が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％であることを特徴とするものを意味する。ここで、外観の標準用語、ＡＳＴＭインターナショナル、Ｅ２８４−０９ａで定義されているように、一般的に、全反射率は、測定平面で囲まれた半球内のすべての角度で反射された放射体または光束の入射光束に対する比率である。

本明細書及び添付の請求の範囲の範囲内において、「吸収性高分子フィルム」という表現の高分子フィルムとは、可視波長範囲における光の吸収率が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％であることを特徴とするものを意味する。ここで、外観の標準用語、ＡＳＴＭインターナショナル、Ｅ２８４−０９ａで定義されているように、一般に、吸収率は、入射光束に対する吸収された放射体または光束の比率である。

有利な態様において、被覆工程は、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間と散乱システムの層との間の透明接着性材料の２つの内側接着性層の堆積をそれぞれ構成している。

好ましくは、２つの内側接着性層の両層は、同じ第１または第２の柔軟性基板フィルムの上に被覆され、ここで、散乱システムの層は、堆積中に２つの内側接着性層の間に挟まれている。

有利には、スロットダイ被覆により、複数の層の同時堆積が可能にされ、それによって一度に複数の層の堆積が達成され、その結果、生産時間の最適化が実現される。

本発明の代替的な変形例によれば、２つの内側接着性層の第１の内側接着性層が第１の柔軟性基材フィルム上に被覆され、２つの内側接着性層の第２の内側接着性層が第２の柔軟性基材フィルムの上に被覆される。

本発明の変形例においては、被覆工程は、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間の少なくとも１つが２つの基材フィルムの間に散乱システムの層を伸ばすように、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間に散乱システムを落とすことを含み、それによって、両方の基材フィルムの被覆と積層を同時に行うことができる。

この特定の被覆方法により、その積層工程自体の間に、その厚さに関して非常に均一な拡散層の生成が好適に行われる。これにより、コンパクトなシステムにより、生産時間の最適化と製造方法の実施が可能になる。

本発明の変形例において、散乱システムはさらにミクロ粒子スペーサーエレメントを含む。

本発明のさらなる変形例において、ミクロ粒子スペーサーは、球状ミクロ粒子、棒状ミクロ粒子、円盤状ミクロ粒子、またはそれらの組み合わせである。

本発明のさらなる変形例において、ミクロ粒子スペーサーは、５〜５００μｍの範囲内に含まれるサイズを有する。

有利には、第２の基材フィルムを積層する場合、スペーサーエレメントにより、正確な層間の厚さを確定することが可能になる。実際、積層中に多層フィルム構造に圧力が加えられた場合に、スペーサーエレメントにより、例えば完全に均一でない圧力のために、層の厚さが不規則になることが防止される。

本発明の変形例においては、固化工程は拡散層の重合を含む。
本発明のさらなる変形例において、拡散層の重合は、ＵＶ硬化および／または温度硬化および／または電子線硬化によって行われる。

本発明の別の変形例においては、ＵＶ硬化は、好ましくは光重合中の温度を制御することによって、ＵＶ−可視範囲（１００ｎｍ〜６００ｎｍ）で発光する少なくとも１つの発光デバイスによって行われる。

本発明のさらなる変形例においては、ＵＶ硬化は、１〜６００ｍＷ／ｃｍ^２の範囲のＵＶ光強度で発光する少なくとも１つの発光デバイスによって行われる。

本発明の代替的な変形例において、温度硬化は、電気、マイクロ波、ＩＲ熱源、またはそれらの組み合わせによって行われる。

本発明の変形例においては、温度硬化は、室温〜８０℃の範囲の温度で行われる。

本発明の代替的な変形例においては、散乱システムは、既に重合された、溶媒に溶解された高分子を含み、固化工程は、溶媒の乾燥を含むものである。

本発明の変形例においては、色彩拡散性多層フィルム構造は、少なくとも１つの第１および／または少なくとも１つの第２の柔軟性基材フィルムおよび／または色彩拡散層に結合された少なくとも１つの追加層を含み、少なくとも１つの追加層は、以下の間から選択される：内側接着性層、外側接着性層、剥離可能層、ナノ粒子ベースのレイリー的拡散性被覆層、ミクロ粒子ベースの拡散被覆層、ナノ粒子ベースのレイリー的拡散とミクロ粒子ベースの拡散とを組み合わせた被覆層、反射防止被覆層および／またはミラー被覆層。

本発明のさらなる変形例においては、色彩拡散性多層フィルム構造は、第１および／または第２の柔軟性基板フィルムのうちの１つの外側表面に適用される外側透明接着性層を含む。

本発明の変形例においては、色彩拡散性パネル構造は第２のパネルエレメントを含み、色彩拡散性多層フィルム構造は、その第１及び第２のパネルエレメントの間に挟まれている。

この場合、有利には、多層フィルム構造は、色特性や光学特性を変化させる可能性がある、紫外線、ほこり、湿度などの大気中の物質から保護される。
さらに、結果として得られる層状パネル構造は、耐火性、耐衝撃性、耐引っかき性などの建築上の条件を満たすために十分な強度を有する。

本発明の変形例において、色彩拡散性パネル構造の第１のパネルエレメントは、ナノ粒子ベースのレイリー的拡散性被覆、ミクロ粒子ベースの拡散性被覆、ナノ粒子ベースのレイリー的拡散とミクロ粒子ベースの拡散とを組み合わせた被覆、反射防止被覆層、及びミラー被覆を備えている。

本発明のさらなる変形例において、反射被覆および／または反射防止被覆は、第１のパネルエレメントの外側表面に適用される。

添付の図面を参照して、本発明のさらなる特徴及び利点、及びその好ましい実施形態の数種類が、以下の詳細な説明に示される。

上記の説明によれば、各実施形態の幾つかの特徴は、それらの特定の組み合わせから具体的に得られる利点を達成するために、互いに制限なく、かつ独立して組み合わせることができる。

本発明による色彩拡散性フィルム構造を製造するための第１のプラントの概略図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を製造するための第２のプラントの概略図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を製造するための第３のプラントの概略図である。 本発明による、色彩拡散性フィルム構造の製造方法のフローチャートである。 本発明による色彩拡散性フィルム構造の１実施形態の概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造の別の実施形態の概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造の別の実施形態の概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造の別の実施形態の概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造の別の実施形態の概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を含む第１の拡散性パネルの概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を含む第２の拡散性パネルの概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を含む第３の拡散性パネルの概略断面図である。 本発明による色彩拡散性フィルム構造を含む第４の拡散性パネルの概略断面図である。 透過において色彩拡散性パネルを使用して太陽空を模倣した照明システムの概略図である。 反射において色彩拡散性パネルを使用して太陽空を模倣した照明システムの概略図である。

以下は、本開示の例示的な実施形態の詳細な説明である。図および以下の説明においては、同一の参照番号または記号を使用して、同じ機能を有する構成要素を示している。さらに、説明をわかりやすくするために、一部の参照がすべての図で繰り返されていない可能性がある。

本発明は、変形を受けることができ、または代替的な方法で実施できるが、図面には、以下で詳細に説明する数種類の実施形態が示されている。しかしながら、本発明を記載された特定の実施形態に限定する意図はないが、逆に、本発明は、請求の範囲に定義されている発明の保護範囲に該当するすべての変形または代替および同等の実施を網羅することを意図していることが理解される。

「例えば」、「など」、「または」のような表現は、明示的に異なって示されない限り、限定されない非排他的な代替例を示す。「含む」及び「有する」などの表現は、特に明記されていない限り、「含む、または有するが、これらに限定されない」という意味を持つ。

図１Ａに関連して、本発明による色彩拡散のための高分子多層フィルム構造の製造方法を行うためのプラントの第１の基本構成は、一般に１００で示される。

プラント１００は、被覆装置１０６が、複数の散乱エレメントがその中に分散された硬化性マトリックスを含む散乱システム１０３の層で第１の透明柔軟性基材フィルム１０１の被覆を行う被覆ステージ１１０を備える。ここで、散乱エレメントは、衝突光の長波長成分に対して衝突光の短波長成分を優先的に散乱させるように構成され、それにより、レイリー的散乱を実施する。

本明細書で使用される場合、「散乱エレメント」という表現は、光散乱を提供するのに適したナノ粒子の分散体を定義する。
さらに、本明細書で使用される場合、「ナノ粒子」という用語は、５〜３５０ｎｍの範囲の平均寸法を有する無機または有機粒子を定義する。

図１Ａの実施形態において、被覆装置１０６は、第１の基材フィルム１０１を、５〜５００μｍの範囲の厚さ及び高い均一性を有する層１０３で被覆するように構成されたスロットダイ被覆用の装置である。ローラー被覆、スプレー被覆、ナイフ被覆、または計量ロッド被覆などの他の被覆を実施する装置を使用することができる。一般に、任意の適切なロールツーロール被覆技術を使用することができる。

第１の１０１柔軟性基材フィルムは、好ましくは高分子フィルムであり、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムまたはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等である。

第１の１０１柔軟性基材フィルムは、第１の１０４巻き取りロールおよび加熱され得る複数のアイドルロールによってプラント１００に供給される。

被覆段階１１０の下流において、プラント１００は、硬化段階、好ましくはＵＶ硬化、温度硬化、電子線硬化またはそれらの組み合わせとして実施され得る固化段階１２０を含む。

本明細書に記載の説明的実施形態において、硬化段階１２０は、ＵＶ及び温度の硬化の組み合わせとして実施される。硬化段階１２０の実施例は、ＵＶ−可視範囲（１００ｎｍ〜６００ｎｍ）で発光する１つまたは複数のランプ１２１、及び光重合中の温度を制御するための加熱チャンバー１２２で構成される。加熱チャンバ１２２は、電気、マイクロ波、またはＩＲ熱源を備えていてよい。

硬化段階１２０の下流で、そのようにして得られた色彩拡散性多層フィルム構造１０は、例えば、切断段階、または多層フィルム構造１０が選択されたシートに積層される段階、または図１Ａの例示的な実施形態に示されるような巻き戻し段階１３０などのさらなる処理段階に供給できる。

図１Ｂに関連して、本発明による色彩拡散用の高分子層構造の製造方法を行うためのプラントの第２の基本構成は、一般に１００'で示される。

図１Ｂのプラント１００'は、被覆段階１１０の後に、被覆された第１の基材フィルム１０１、１０３が第２の１０２柔軟性基材フィルムと対向する構成にされる積層段階１１５が続くという点で、第１の基本構成のプラント１００とは異なる。

第２の１０２柔軟性基材フィルムは、第２の１０５巻き取りロールと、第１の被覆された基材フィルム１０１、１０３と第２の基材フィルム１０２の積層を行う複数のアイドルロールによってプラント１００に供給される。また、第２の１０２柔軟性基材フィルムに供給するアイドルロールは加熱してもよい。

詳細には、第１の被覆された基材フィルム１０１、１０３および第２の基材フィルム１０２は、２つの積層ロール１０８、１０９を介して対向するようにされる。積層ロール１０８、１０９は加熱ロールであってよく、および／または、第１の被覆された基材フィルム１０１、１０３と第２の基材フィルム１０２との間の均一な結合を確定するために、得られるフィルム構造に弱い圧力を加えることができる。したがって、２つの基材フィルム１０１、１０２の間に挟まれた散乱システム１０３の拡散層を含む多層フィルム構造、すなわち色彩拡散層１０３が生成される。

図１Ｃに関連して、本発明による色彩拡散用の高分子層構造の製造方法を行うためのプラントの第３の基本構成は、一般に１００''で示される。

図１Ｃのプラント１００''は、第１および第２の基本構成のプラント１００、１００'とは異なり、被覆および積層段階１１０、１１５は、散乱システム１０３の重力落下を行うための装置１０７を含む単一段階として行われる。落下装置１０７は、２つの積層ロール１０９、１０８の間に散乱システム１０３を落下させるように配置されており、それにより、第１の１０１及び第２の１０２柔軟性基材フィルムは、対向する構成になるように供給される。

２つの積層ロール１０８、１０９間に散乱システム１０３を重力落下させることで、一対の積層ロール１０８、１０９間の入口における散乱システム１０３の蓄積が行われる。

蓄積された散乱システム１０３の薄層は、２つのフィルム１０１、１０２自体の順方向フィードによって２つのフィルム１０１、１０２の間に伸ばされて、散乱システム１０３の層、即ち、色彩拡散層１０３が生成される。したがって、散乱システム１０３による被覆および２つのフィルム１０１、１０２の積層が同時に行われ、次の硬化段階１２０に供給される多層フィルム構造１０が生成される。

本発明に従って晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造１０の製造方法２００は、図２に概略的に示され、以下の工程を含む。

第１の工程２１０において、散乱システム１０３は、複数の散乱エレメントをプレポリマーまたは適切な溶媒に溶解させた高分子マトリックス内に分散させることにより調製される。ここで、重合の文脈において、「プレポリマー」という用語は、散乱エレメントのホスト材料として高分子を形成することができる任意の種類の高分子前駆体を指す。例えば、モノマー、オリゴマー、短鎖高分子、またはこれら３つの成分の混合物であってよい。本発明に適したプレポリマーは、優れた光学的透明性を有する高分子を形成できる前駆体である。それは、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性の樹脂から選択できる。適切なプレポリマーは、エステル、アルデヒド、フェノール、酸無水物、エポキシド、アクリレート、ビニル、アルケン、アルキン、スチレン、ハロゲン化物、アミド、アミン、アニリン、フェニレン、芳香族炭化水素、およびシロキサンに属する（ただしこれらに限定されない）。さらに、フッ素化高分子前駆体を使用して、多くの場合非粘着性を有するフルオロポリマー（ホモポリマーまたはコポリマー）を形成することができる。例えば、Ｎｏｒｌａｎｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｉｎｃ．のＮＯＡシリーズなどのチオール−エン光学接着剤、及びＣｒｏｄａ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｌｃ．又はＨｅｎｋｅｌ ＡＧ＆Ｃｏ． ＫＧａＡのＵＶ硬化性接着剤やシーラントなど、種々の市販の有用なプレポリマーが利用可能である。

散乱エレメントは、有機または無機ナノ粒子またはそれらの組み合わせを含む。ナノ粒子の材料は、透明であるか、および／または可視範囲の光を実質的に吸収しない１つまたは複数の材料を使用して作製することができる。有機性を有するナノ粒子の場合、本発明者らは高分子（架橋されてよい）に言及しているが、有機性を有するナノ粒子の場合、好ましくは、単相構造またはコア／シェル構造を有する金属酸化物（例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｂ２ＳｎＯ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＣｅＯ２、またはそれらの組み合わせ）に言及している。ナノ粒子の外側表面は、好ましくは、高分子マトリックス中での最適な相溶性および分散性を確実にするために、特定の有機被覆（界面活性剤分子）または分散剤で官能化されている。ナノ粒子がプレポリマーマトリックスとの相溶性に乏しい場合、大きな集合体／凝集体および不均一な分布が形成され得、そのことは、拡散層１０３の散乱特性、およびその結果として得られる実施形態の散乱特性に強く影響を与える可能性がある。

ナノ粒子は、単分散または多分散であってもよく、それらは球状であってもよく、またはそれ以外の形状であってもよい。いずれの場合においても、ナノ粒子の有効径ｄは、［５ｎｍ〜３５０ｎｍ］、例えば［１０ｎｍ〜２５０ｎｍ］、さらには［４０ｎｍ〜１８０ｎｍ］、または［６０ｎｍ〜１５０ｎｍ］の範囲内にあり、ここで、有効径ｄは、等価な球状粒子の直径、すなわち、前記ナノ粒子と同様の散乱特性を有する有効径の球状粒子の直径である。

分散方法において、磁気撹拌機および／またはスタティックミキサー、および／または、例えば、ソニケーター等の他の混合装置のような、低／高剪断混合装置を使用してよい。

マトリックスを調製するために使用されるプレポリマーまたは高分子材料は、それ自体が透明で光を吸収しない材料である。即ち、散乱エレメントを含まないマトリックスは透明で光を吸収しない。即ち、可視波長範囲におけるその吸収は無視できると考えてよい。

２つの材料（マトリックスと散乱エレメント）の屈折率は異なり、散乱エレメントの直径及び面密度（平方メートルあたりの個数）と組み合わされた屈折率のこの不一致が、レイリー的散乱現象の原因である。即ち、これらは、複合材料１０３の色彩拡散層における散乱現象の断面を定義するパラメータである。これらのパラメータの１つを増加させることにより、色彩パネルから散乱される衝突光の量が増加する。

散乱に際し、ナノ粒子は、光散乱が発生することを可能にするために、マトリックスｎ_ｈ（ホスト材料とも呼ばれる）の屈折率とは十分に異なる固有の屈折率（real refractive index）ｎ_ｐを有している。例えば、粒子とホスト媒体との比率ｍ（つまり、ｍ＝ｎ_ｐ／ｎ_ｈ）は、０．５≦ｍ≦２．５の範囲、好ましくは０．７≦ｍ≦２．１の範囲、より好ましくは０．７≦ｍ≦１．９の範囲である。

さらに、色彩効果は、単位面積当たりのナノ粒子の個数、並びに充填率ｆに基づき、所定の方向に伝播する衝突光に認められる。充填率ｆは、式ｆ＝４／３π（ｄ／２）^３ρ［ρ［ｍｅｔｅｒ^−３］は単位体積あたりの粒子数である］で与えられる。ｆを増大させると、拡散性層内のナノ粒子の分布が無作為性を失い、粒子の位置が相関する可能性がある。その結果、粒子分布によって散乱された光は、単一粒子の特性だけでなく、いわゆる構造因子にも依存する変調を経験する。一般に、高い充填率の影響は、散乱効率を大幅に低下させることである。さらに、特に小さい粒子サイズの場合、高い充填率は、波長および角度における散乱効率の依存性にも影響を与える。充填率をｆ≦０．４、例えばｆ≦０．１、又はｆ≦０．０１に調節することにより、これらの「密接充填」効果を回避することができる。

色彩効果は、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈに依存して、色彩拡散層１０３の単位面積当たりのナノ粒子個数Ｎにさらに基づいている。これにより、ｄ［メートル］は、球形粒子の場合は平均粒子径として定義され、非球形粒子の場合は、［T.C.GRENFELL, AND S.G.WARREN, "Representation of a non-spherical ice particle by a collection of independent spheres for scattering and absorption of radiation", Journal of Geophysical Research 104, D24, 31,697-31,709. (1999)］で定義されているように、体積面積等価な（volume-to-area equivalent）球形粒子の平均直径として定義される平均粒子サイズである。有効な粒子径は、ｎｍで指定された、メートルで示される。

透過モードにて使用されるある形態では、

（Ｄの単位はメートルである。）及び

、例えば、

である。

反射モードにて使用される他の形態では、

（Ｄの単位はメートルである。）及び

、例えば、

である。

散乱エレメントを高分子マトリックスに分散させる工程２１０は、散乱エレメントおよび高分子マトリックスの混合物に、数マイクロメートル（５μｍ〜５００μｍ）のサイズの球状エレメントなどのスペーサーエレメント１３の追加を含み得る。これにより、（大きな）μｍ粒子によって有効な層の厚さが確定される。

代替的に、スペーサーエレメント１３は、ロッド、ディスクの形状、または任意の他の適切な形態のμｍ粒子であり得る。

次の工程２２０において、少なくとも１つの柔軟性基材フィルム１０１、１０２は、散乱システム１０３、即ち、散乱エレメントを含む分散体の少なくとも薄い均一な層で被覆される。

散乱システム１０３が非接着性マトリックスから出発して製造されている場合、被覆工程は透明接着性材料の追加の内側層の被覆を含む（図示せず）。

したがって、多層フィルム構造１０１、１０３は、少なくとも第１の柔軟性基材層１０１と、衝突光のレイリー的散乱を提供する柔軟性色彩拡散層１０３と、要すれば内側接着性層とを含んで提供される。

次に、多層フィルム構造１０１、１０３は固化（工程２４０）に供される。実施例として、図１Ａ〜１Ｃのプラントにおいては、多層フィルム構造１０１、１０３は、構造１０１、１０３に適用される温度及びＵＶ放射の両方を制御することによって硬化される。硬化によって実行される固化工程２４０は、プレポリマーマトリックスの重合を開始および加速する。例えば、ＵＶ光強度は、１〜６００ｍＷ／ｃｍ^２の範囲、及び温度は室温〜８０°Ｃの範囲に設定される。

したがって、少なくとも、柔軟性高分子フィルムで作製された基材層１１、１６及び固化された拡散システム１０３で作製された色彩拡散層１２を有する色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'が得られる。

代替的な実施形態によれば、散乱システム１０３は、適切な溶媒に溶解された既に重合された高分子を含み、固化工程２４０は、溶媒を乾燥させることを含む。

要すれば、固化する前に、被覆された基材フィルム１０１、１０３は、第２の基材フィルム１０２と一緒に結合され（積層工程２３０）、これは、散乱システム１０３の層で被覆されてもよい（例えば、散乱システム１０３が重力落下装置１０７によって適用される場合）。この場合、固化２４０の後、２つの外側の柔軟性基材層１１および少なくとも１つの衝突光のレイリー的散乱を提供する柔軟性色彩拡散性中間層１２を有する多層フィルム構造１０''が得られる。

一対の積層ロール１０８、１０９が、積層中に多層フィルム構造１０１、１０３、１０２に圧力をかけるように構成されている場合、この工程２３０は拡散層１２の厚さの確定に寄与する。

それ以外の場合、拡散層１２の厚さは被覆工程２２０の間に設定され、特に被覆がスロットダイ被覆またはカーテン被覆又は第１の基材フィルム１０１上に複合材料１０３の均一層を正確に堆積できる同様の技術によって行われる。拡散層１２の厚さは、例えば５μｍ〜５００μｍの範囲で設定され、散乱エレメントの最終面密度（平方メートルあたりの個数）も確定される。

そのようにして得られた、複数の変形例の色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''が図３Ａ〜３Ｅに示されている。

図３Ａに示される第１の実施形態によれば、色彩拡散性多層フィルム構造１０は、柔軟性および透明性の高分子フィルムからなる基材層１１と、色彩拡散性及び接着性の柔軟性層１２とを含む。図３Ａのフィルム構造１０は、リールを形成するように巻くことができ、リールを巻き戻した後に、例えばパネルエレメント２１（図４Ａに示される）に直接結合させてよい。この場合、透明な基材層１１は、光の透過または反射を妨げることなく、例えば大気中の薬剤から拡散層１２を保護する。

図３Ｂに示される第２の実施形態によれば、色彩拡散性多層フィルム構造１０''は、高分子フィルムから作製された剥離可能層１６、及び色彩拡散性および接着性の層１２を含む。この場合、図３Ｂのフィルム構造１０はシート状に提供でき、剥離可能層１６を取り外した後、例えばパネルエレメント２１に接着できる。好ましくは、第２のパネルエレメント２１は、図４Ｂに示されるように、例えば大気中の薬剤から拡散層１２を挟んで保護するために、その上に積層される。

図３Ｃに示される第３の実施形態によれば、色彩拡散性多層フィルム構造１０'''は、柔軟性および透明性の高分子フィルムから作製された２つの外側基材層１１と、その間に挟まれた色彩拡散性および接着性の層１２を含む。この場合、図３Ｃのフィルム構造１０は、例えばパネルエレメント２１に接着するか、図４Ｃに示すように、透明接着性層２４を適用した後に２つのパネルエレメント２１の間に挟むことができる。

第４の実施形態（図示せず）によれば、色彩拡散性多層フィルム構造は、２つの外側層１１、１６と、その間に挟まれた色彩拡散性及び接着性の層１２とを含み、第１の外側層１１は柔軟性及び透明性の高分子フィルムであり、第２の外側層１６は剥離可能層である。

図３Ｄに示される第５の実施形態は、拡散層１２中に球状スペーサーエレメント１３が存在する点で図３Ｃの実施形態とは異なり、非常に均一な厚さを有する拡散層１２の生成が非常に単純化される。

図３Ｅに示される第６の実施形態によれば、色彩拡散性多層フィルム構造１０'''は、柔軟性及び透明性の高分子フィルムから作製される２つの外側基材層１１と、２つの内側透明接着性層１４の介在によってそれらの間に挟まれた色彩拡散性非接着性層１２とを含む。

さらに、図３Ｅの色彩拡散性多層フィルム構造１０'''は、図４Ｄに示されるように、例えばパネルエレメント２１への後続の適用を簡単にするために、要すれば、外側透明接着性層１５を備えている。図示されていないが、外側接着性層１５に加えて、その上に適用された剥離可能層１６も提供されてもよい。

内側１４および／または外側１５の層の透明接着性高分子は、ＰＶＢ、ＥＶＡ、チオール−エン光学接着剤または同様のものから選択されることが好ましい。

例１−ナノ粒子分散体およびプレポリマー散乱システムの調製

公称直径＜１００ｎｍにて市販されている酸化亜鉛のナノ粒子をエタノール（溶媒として）に重量％１：３の比率で混合した。酸化亜鉛粉末は、ステアリン酸（界面活性剤分子として）を酸化亜鉛−エタノール混合物に約５重量％の濃度で添加することによって官能化された。ステアリン酸を加えた混合物を３日間激しく攪拌した。

次に、得られたコロイド分散液を、所望の光学的効果に依存して、１〜１０重量％の範囲で濃度を変化させて、モノマー／プレポリマーマトリックスとして、生産者Ｎｏｒｌａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．のＮＯＡ６５（ノーランド光学接着剤）に加えた。

例２−図３Ｃの色彩拡散性多層フィルム構造の製造

得られた散乱システム１０３を、Ｖ＝０．５ｍ／ｍｉｎの速度で前進するＰＥＴ基材フィルム１０１上に厚さ６０μｍのプレポリマー／ナノ粒子混合物の層を高い均一性で被覆するように構成された被覆装置１０６に装填した。

被覆された基材フィルム１０１、１０３は、同じ速度で進行する第２のＰＥＴ基材フィルム１０２と積層された。

次に、挟まれたプレポリマー／ナノ粒子混合物を、３０°Ｃの制御温度で３６５ｎｍで約５ｍＷ／ｃｍ^２の強度で発光するＵＶランプ１２１を用いて光重合し、図３Ｃの色彩拡散性多層フィルム構造１０''を得た。

一実施形態によれば、図３Ａの多層フィルム構造１０は、最終適用（要すれば、工程２５０）に従って、選択されたパネルエレメント２１をカバーするために使用され、それにより、図４Ａに示される色彩拡散性パネル構造２０が得られる。

パネルエレメント２１は、必要とされる透過率を提供するように構成されている。即ち、ガラスシート又はＰＭＭＡシート（または別の高分子製のシート）などの透明パネルである。

図４Ｂは、図３Ｂの接着性色彩拡散性多層フィルム構造１０'が２枚のガラスパネル２１の間に層状になっている色彩拡散性層状パネル構造２０'を示している。図４Ｂのパネル構造においては、ガラスパネル２１は、その外側表面上に（要すれば）ミラー被覆２２をさらに備えている。

ミラー被覆２２は、高品質の表面色彩層状ミラーを得るために、層状パネル２１の外側表面に適用することができる。ミラーを製造する一般的な方法は、ガラス表面にアルミニウムや銀などの金属を堆積させることである。反射効率は堆積した材料に依存し、反射画像の品質はガラスの平坦度／粗さに依存する。

図４Ｃは、図３Ｃの接着性色彩拡散性多層フィルム構造１０''が２枚のガラスパネル２１の間に層状になっている層状色彩拡散性パネル構造２０''を示している。

例えば、厚さ３ｍｍのガラスパネル２１のペアと、図３Ｃの色彩拡散性多層フィルム構造１０''とを、ガラスパネル２１と多層構造１０''との間に市販のＥＶＡフィルム２４を介在させる従来の積層方法は、層を密接に接触させることから始まる。次に、そのアセンブリを、例えば、ビニール袋に入れ、バッグ内の空気を取り除くためにシステムに低真空を適用する。次に、真空パックしたバッグをオーブンに入れ、温度を８５°Ｃに上げる（例えば、上昇速度は３．５℃／分）。アセンブリは、その温度で約１０分間維持される。続いて第２の工程において、さらに温度を約１２５℃（上昇速度３．５℃／分）まで上昇させ、その温度で約３０分間維持する。次に、アセンブリを室温まで、例えば約２０分で冷却し、層状ガラスパネル構造２０をビニール袋から取り出す。

図４Ｄは、図３Ｅの色彩拡散性多層フィルム構造１０'''がガラスパネル２１に適用されおり、ガラスパネル２１は、その外側表面に反射防止被覆２３が施されている、色彩拡散性層状パネル２０'''を示す。反射防止被覆２３は、材料の通常の透過率を増加させることを可能にする表面処理である。この処理は、定義された波長範囲（本願についての可視範囲）で最適化する必要があり、反射防止被覆に面する材料の光学特性に強く依存する。可視スペクトルのガラスと空気の境界面に最適化された反射防止被覆により、図４Ｄに示すパネルは、透過率がより効率的になり、反射の場面の強度が低下する。

一般に、通常のフロートガラス、強化ガラス、表面エッチングガラスなどの異なるタイプのガラスパネル２１を使用することができる。さらに、ガラスパネル２１の外側表面は、微細構造を備えることができ、それによって、微細構造表面の背後の知覚された場面をぼかす効果を達成する。パネル構造２０の上の不要な構造、及びパネル構造２０に反射した画像はぼやけて見えるため、この特性が望ましい場合がある。したがって、輝度が鋭く変化する可能性は、微細構造ベースの表面によって平滑化され、それによって奥行き知覚が強化される。

本発明による色彩拡散性多層フィルム構造１０は、実施例として以下に説明するものとして、晴天模倣照明システムにおいて使用できる。

図５Ａに関連して、本発明の色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０''、１０'''を含むパネル構造２０に関する透過モードの照明システム４０が開示され、図５Ｂに関連して、色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''に関する反射モードの照明システム６０が開示されている。

図５Ａを参照すると、照明システム４０は、部屋３０の断面図として概略的に示されている。詳細には、照明システム４０は、ボックス４６に含まれた第１の光源４１を備え、発光立体角で発光して、メイン光線方向４３に沿って伝搬する光線４２を形成するように構成されている。さらに、第１の光源４１は、光スペクトルの可視領域、例えば４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長で発光する。

下部ユニット４４は、本発明による色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''に基づく拡散光発生器（即ち、色彩拡散性パネル構造２０、２０'、２０''、２０'''）を含む。これは、可視範囲の光を実質的に吸収せず、衝突光の長波長成分と比較して短波長をより効率的に拡散する、レイリー的拡散体として動作する。例えば可視範囲の光を実質的に吸収せず、波長４５０ｎｍ（青）の光を、６５０ｎｍ（赤）付近の波長範囲の光よりも、少なくとも１．２倍、少なくとも１．６倍等の例えば少なくとも１．４倍効率的に拡散するパネルである。ここで、拡散効率は、衝突光放射パワーに対する拡散光放射パワー間の比率によって与えられる。

色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''は、光源４１の入射光線４２を、次の４つの成分に分ける：
透過した光線によって形成され、大きな偏角を生成しない、たとえば、０．１°未満の偏角を生成する光線によって形成され、透過成分の光束は、拡散光発生器２０、２０'、２０''、２０'''に入射する光束全体の大きな画分である、透過した（方向付けされた非拡散）成分（光線４２Ａ）；
ライトウェル４５／部屋３０内に伝搬する散乱光によって形成される、前方拡散成分（光線の方向及び光線の方向と０．１°未満の角度で異なる方向を除く）；多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''へ入射した光束全体から生成された青空光画分に対応する前方拡散成分の光束である；
ボックス４６内に伝搬する散乱光によって形成される、後方拡散成分；後方拡散成分の光束は、一般に、青空光画分の範囲内であるが、好ましくはそれよりも小さい；及び
反射光によって形成され、ミラー角度の方向に沿ってボックス４６内に伝搬する、反射成分；反射成分の光束は、例えば、色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''への光線の入射角に依存する。

非常に大きな底部ユニットを必要とする代替の実施形態（図示せず）においては、底部ユニットは、まさに、本発明による色彩拡散性フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''によって形成され得る。したがって、下部ユニットは柔軟性であり、非常に軽量であり、専用の構造的支持構造を必要とせずに、大きな面積をカバーすることができる。

図５Ｂを参照して、光学装置の形態、ならびに本明細書で一般的に説明される発光システムの知覚形態が、反射照明システム６０について説明されている。

照明システム６０は、メインの光線方向６３（主光線軸とも呼ばれる）に沿って伝播する光線６２（図５Ｂでは破線６２'で区切られている）を形成するために、発光固体角で光を発光するように構成された、光源６１を再度有する。

照明システム６０は、光源６１から発せられる光を、照明される領域６７に結合する反射器ユニット６４をさらに含む。一般に、反射器ユニット６４は、反射面６８Ａおよび反射面６８Ａに積層された色彩拡散性多層フィルム構造１０、１０'、１０''、１０'''を提供する反射構造６８を有する。

反射面６８Ａは一般に、多層フィルム構造１０を通過した光を反射する任意のタイプの光作用インターフェースである。反射面６８Ａにより、反射面６８Ａに入射した光線６２の光は、色彩拡散性多層フィルム構造１０を再び通過するようにリダイレクトされ、その後、発光光線６２Ａ（図５Ｂでは破線６２Ａ'で区切られている）を形成する。

本発明の色彩拡散性多層フィルム構造１０によって達成された太陽空模倣現象を定量化するために、特定の波長での材料の通常の透過率特性Ｔ（λ）を考慮することができる。

晴天の模倣照明システムを得るためには、特定範囲の通常の透過率が必要である。第１の材料（マトリックス）及び第２の材料（ナノ粒子）はどちらも可視範囲ではほとんど吸収せず、通常透過されない光の部分は、レイリー的散乱モードにて完全に散乱されることに留意すべきである。図５Ａに記載されているような透過構成に関して、青色Ｔ［４５０ｎｍ］についての通常の透過率は、一般に、［０．０５〜０．９］の範囲内にあり得る。特に、数種類の実施形態においては、純粋な晴天を目的とする範囲は［０．３〜０．９］、例えば［０．３５〜０．８５］または［０．４〜０．８］である。北欧の空を目的とする実施形態においては、範囲は［０．０５〜０．３］、例えば［０．１〜０．３］または［０．１５〜０．３］である。

反射構成（図５Ｂ）においては、ナノ粒子が充填された散乱中間層が、衝突光によって２回横断することを考慮する（ミラーの存在のため）。外側表面のミラーリング前の色彩層状パネルの青色Ｔ［４５０ｎｍ］についての通常の透過率は、一般に［０．２〜０．９５］の範囲内であってよい。特に、純粋な晴天を目的とする数種類の実施形態においては、この範囲は、［０．５５〜０．９５］、例えば［０．６〜０．９２］または［０．６２〜０．９］などである。北欧の空を目的とする実施形態においては、この範囲は［０．２〜０．５５］、例えば［０．３〜０．５５］または［０．４〜０．５５］でありうる。純粋な晴天の透過率は北欧の空の透過率よりも高くなっている。例えば、同じ光源が純粋な晴天構成と北欧構成という、２つの色彩層状パネルに衝突することを考慮すると、２つの太陽空効果の色彩特性は相違するであろう。北欧構成の空は、純粋な晴天の空に比べて白っぽくなる。北欧構成の太陽は、純粋な晴天の太陽よりも黄色になる。

本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されているが、以下の請求項の範囲から逸脱することなく、改善および修正を組み込むことができる。

Claims (18)

1. 以下の工程を包含する、照明システム （４０、６０）において晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造（'、１０''、１０'''）の製造方法（２００）：
   −少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルム層（１０１、１０２）を少なくとも散乱システム（１０３）で被覆する工程（２２０）であって、
   それによって、第１の柔軟性基材層（１０１、１０２）および実質的に均一な厚さを有する散乱システム（１０３）の少なくとも１つの被覆層を有する多層フィルム構造（１０１、１０２、１０３）を生成し、ここで、散乱システム（１０３）は、衝突光の長波長成分に対して、衝突光の短波長成分を優先的に散乱させるべく構成された散乱エレメントの分散体を含み、これにより、レイリー的レジームにおける光散乱を行い、ここで、散乱エレメントは高分子透明マトリックスに分散しており、ここで、散乱システム被覆層（１０３）の単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（メートルにて与えられるＤ）に依存して、次の通り定義される範囲内
   

   

   又は次の通り定義される範囲内にある工程：
   

   

   −散乱システム（１０３）の層で被覆された少なくとも１つの第１の柔軟性基材フィルム（１０１、１０２）を、散乱システムの層（１０３）が柔軟性基材フィルムのペア（１０１、１０２）の間に挟まれるように、第２の柔軟性基材フィルム（１０２、１０１）と積層する工程（２３０）；及び
   −少なくとも第１及び第２の柔軟性基材層（１１、１６）、及び第１及び第２の柔軟性基材層 （１１、１６）の間を結合し挟まれ、そして散乱システム（１０３）の被覆層の固化によって得られる柔軟性色彩拡散層（１２）を少なくとも含む色彩拡散性フィルム構造（１０''、１０'''）を得るように、多層フィルム構造（１０１、１０２、１０３）を固化させる工程（２４０）。
2. 少なくとも１つの第１及び第２の柔軟性基材フィルム（１０２、１０１）の間のフィルムが透明であり、好ましくは高分子透明フィルムである請求項１に記載の方法（２００）。
3. 前記散乱システム（１０３）の散乱エレメントは、透明である、および／または可視範囲の光を実質的に吸収しない有機及び／又は無機ナノ粒子を含み、該散乱システム（１０３）の散乱エレメントは、３５０ｎｍより小さい平均サイズ、好ましくは、粒子サイズ分布における３５０ｎｍ未満の粒子サイズにピークを有する、請求項１又は２に記載の方法 （２００）。
4. 前記散乱システムの散乱エレメントは屈折率ｎ_ｐを有し、散乱システムのマトリックスは屈折率ｎｈを有し、ここで、粒子とホスト媒体との比率ｍ（つまり、ｍ＝ｎ_ｐ／ｎ_ｈ）は、０．５≦ｍ≦２．５の範囲、好ましくは０．７≦ｍ≦２．１の範囲、より好ましくは０．７≦ｍ≦１．９の範囲である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法（２００）。
5. 前記散乱システム（１０３）は、さらに、５〜５００μｍの範囲内に含まれるサイズのスペーサーエレメント（１３）を含有し、好ましくは、球状及び／又は棒状及び／又は円盤状のエレメントである、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
6. 前記高分子透明マトリックスは接着性材料であり、好ましくは、チオール−エン光学接着剤のような光学接着剤であり、プレポリマーまたは溶媒に溶解した高分子の形態である、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
7. 前記被覆工程（２２０）は、第１及び第２の柔軟性基材フィルムの間の少なくとも１つが２つの基材フィルム（１０１、１０２）の間に散乱システムの層 （１０３）を伸ばすように、第１及び第２の柔軟性基材フィルム（１０１、１０２）の間に散乱システムを落とすことを含み、それによって、該フィルム（１０１、１０２）の被覆と積層を同時に行う、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
8. 前記被覆工程（２２０）は、スロットダイ被覆、スプレー被覆、ナイフ被覆、ナイフ被覆、ローラー被覆、グラビア被覆又は計量ロッド（マイヤーバー）被覆などのロールツーロール被覆方法の間の少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法（２００）。
9. 前記被覆工程（２２０）は、少なくとも１つの散乱システム（１０３）の被覆層と少なくとも１つの第１及び第２の柔軟性基材フィルム（１０１、１０２）との間に、透明接着性材料の少なくとも１つの内側接着性層（１４）を堆積させることを含み、要すれば、該内側接着性層（１４）の透明接着性材料は、例えば、チオール−エン光学接着剤のような光学高分子接着剤である、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
10. 前記固化工程（２４０）は以下の工程を包含する、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）：
    高分子透明マトリックスの少なくとも一部がプレポリマーを含む場合は、例えば、ＵＶ硬化および／または温度硬化および／または電子線硬化により、透明マトリックスを重合させる工程；及び／又は
    高分子透明マトリックスの少なくとも一部が溶媒に溶解された高分子である場合は、溶媒を蒸発させることで高分子透明マトリックスを乾燥させる工程。
11. 前記散乱システム（１０３）の散乱エレメントは、有機被覆で機能化された外側表面を有する無機ナノ粒子を含み、要すれば、無機ナノ粒子の外側表面を機能化するために使用される有機被覆は、界面活性剤分子を含む、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
12. 前記柔軟性色彩拡散層（１２）は５μｍ〜５００μｍの範囲内に含まれる厚さを有する、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）。
13. 前記第１及び第２の柔軟性基材フィルム（１０１、１０２）の間の少なくとも１つの第２のフィルムが、以下のものから選択される、先行請求項のいずれか１項に記載の方法（２００）：
    −透明フィルム；
    −反射フィルム；
    −少なくとも部分的に吸収性フィルム；
    −剥離可能フィルム；
    −例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム又はポリエチレンナフタレートフィルムのような高分子フィルム。
14. 以下を有する、照明システムにおいて晴天模倣効果を生成するための色彩拡散性多層フィルム構造（１０''、１０'''）：
    少なくとも１つの第１の及び少なくとも１つの第２の柔軟性基材層（１１、１６）；及び
    少なくとも１つの第１の及び少なくとも１つの第２の柔軟性基材層（１１、１６）に結合され、それらの間に挟まれた少なくとも１つの柔軟性色彩拡散層（１２）であって、該色彩拡散層（１２）は、衝突光の短波長成分を、衝突光の長波長成分に対して優先的に散乱させるように構成された散乱エレメントの分散体を含む固化された散乱システムを含み、それによってレイリー的レジームにおいて光散乱を行う層であり、ここで、散乱エレメントは高分子透明マトリックスに分散しており、ここで、
    ここで、散乱システム被覆層（１０３）の単位面積当たりの散乱エレメントの個数Ｎは、有効粒子径Ｄ＝ｄｎ_ｈ（メートルにて与えられるＤ）に依存して、次の通り定義される範囲内
    

    

    又は次の通り定義される範囲内にある：
    

    
15. 以下の間の、少なくとも１つの第１の及び／又は少なくとも１つの第２の柔軟性基材フィルム（１１、１６）及び／又は色彩拡散層（１２）に結合された少なくとも１つの追加の層（１４、１５、１６、２２、２３）を更に有する、請求項１４に記載の構造（１０''、１０'''）：
    −内側接着性層（１４）；
    −外側接着性層（１５）；
    −剥離可能層（１６）；
    −ナノ粒子ベースのレイリー的拡散性被覆層；
    −ミクロ粒子ベースの拡散性被覆層；
    −ナノ粒子ベースのレイリー的拡散とミクロ粒子ベースの拡散とを組み合わせた被覆層；
    −反射防止被覆層；
    −ミラー被覆層。
16. 請求項１４または１５のいずれかによる色彩拡散性フィルム構造（１０''、１０'''）に結合された第１のパネルエレメント（２１）を含む、色彩拡散性パネル構造（２０、２０'、２０''、２０'''）。
17. その色彩拡散性多層フィルム構造（１０''、１０'''）が第１及び第２のパネルエレメント（２１）の間に挟まれている、第２のパネルエレメント（２１）を更に有する、請求項１６に記載の色彩拡散性パネル構造（２０、２０'、２０''、２０'''）。
18. 以下のものを有する、照明システム（４０、６０）：
    −可視光線を生成するように構成された光源（４１、６１）；
    光源（４１、６１）によって照らされる、請求項１４または１５による色彩拡散性フィルム構造（１０''、１０'''）又は請求項１６または１７による色彩拡散性パネル構造（２０、２０'、２０''、２０'''）、ここで
    光線の一部は、色彩拡散性フィルム構造（１０''、１０'''）または色彩拡散性パネル構造（２０、２０'、２０''）を、本質的に散乱されずに通過することにより、発光光線を形成し、光線の光の一部は、色彩拡散性フィルム構造（１０''、１０'''）または色彩拡散性パネル構造（２０、２０'、２０''）中の散乱エレメントによってレイリー的に散乱される。

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