JP5508946B2 - 光学体、窓材、建具、日射遮蔽装置、および建築物 - Google Patents
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Description
本発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
凹凸面を有する第1の光学層と、
凹凸面上に形成された波長選択反射層と、
凹凸面を埋めるように波長選択反射層上に形成された第2の光学層と
を備え、
波長選択反射層が、特定波長帯の光を選択的に指向反射するのに対して、特定波長帯以外の光を透過するものであり、
凹凸面は、一次元配列された複数の三角柱状体により構成され、
三角柱状体は、頂角αおよび傾斜角βを有し、該頂角αおよび傾斜角βが以下の式(1)、または(2)を満たしている光学体である。
−3.6α+396≦β≦80 (85≦α≦90) ・・・(1)
α−30≦β≦−α+170 (90≦α≦100) ・・・(2)
凹凸面を有する第1の光学層と、
凹凸面上に形成された波長選択反射層と、
凹凸面を埋めるように波長選択反射層上に形成された第2の光学層と
を備え、
波長選択反射層が、特定波長帯の光を選択的に指向反射するのに対して、特定波長帯以外の光を透過するものであり、
凹凸面は、一次元配列された複数の三角柱状体により構成され、
三角柱状体は、頂角αおよび傾斜角βを有し、該頂角αおよび傾斜角βが以下の式(3)、または(4)を満たしている光学体である。
30≦β≦α−50 (80≦α≦90) ・・・(3)
30≦β≦−α+130 (90≦α≦100) ・・・(4)
1.第1の実施形態(非対称な三角柱状体を1次元配列した光学フィルムの例)
2.第2の実施形態(光散乱体をさらに備えた光学フィルムの例)
3.第3の実施形態(自己洗浄効果層をさらに備えた光学フィルムの例)
4.第4の実施形態(ブラインド装置に光学フィルムを適用した例)
5.第5の実施形態(ロールスクリーン装置に光学フィルムを適用した例)
6.第6の実施形態(建具に光学フィルムを適用した例)
[光学フィルムの構成]
図1Aは、第1の実施形態に係る光学フィルムの一構成例を示す断面図である。図1Bは、第1の実施形態に係る光学フィルムを被着体に貼り合わせた例を示す断面図である。光学体としての光学フィルム1は、いわゆる指向反射性能を有する光学フィルムである。図1Aに示すように、この光学フィルム1は、凹凸形状の界面を内部に有する光学層2と、この光学層2の界面に設けられた波長選択反射層3とを備える。光学層2は、凹凸形状の第1の面を有する第1の光学層4と、凹凸形状の第2の面を有する第2の光学層5とを備える。光学層内部の界面は、対向配置された凹凸形状の第1の面と第2の面とにより形成されている。具体的には、光学フィルム1は、凹凸面を有する第1の光学層4と、第1の光学層4の凹凸面上に形成された波長選択反射層3と、波長選択反射層3が形成された凹凸面を埋めるように、波長選択反射層3上に形成された第2の光学層5とを備える。光学フィルム1は、太陽光などの光が入射する入射面S1と、この入射面S1より入射した光のうち、光学フィルム1を透過した光が出射される出射面S2とを有する。光学フィルム1は、内壁部材、外壁部材、窓材、壁材などに適用して好適なものである。また、光学フィルム1は、ブラインド装置のスラット(日射遮蔽部材)、およびロールスクリーン装置のスクリーン(日射遮蔽部材)として用いても好適なものである。さらに、光学フィルム1は、障子などの建具(内装部材または外装部材)の採光部に設けられる光学体として用いても好適なものである。
測定装置:全自動微細形状測定機 サーフコーダーET4000A(株式会社小坂研究所)
λc=0.8mm、評価長さ4mm、カットオフ×5倍
データサンプリング間隔0.5μm
第1の光学層4は、例えば、波長選択反射層3を支持し、かつ保護するためのものである。第1の光学層4は、光学フィルム1に可撓性を付与する観点から、例えば、樹脂を主成分とする層からなる。第1の光学層4の両主面のうち、例えば、一方の面は平滑面であり、他方の面は凹凸面(第1の面)である。波長選択反射層3は該凹凸面上に形成される。
−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)
波長選択反射層3は、例えば、入射角(θ、φ)で入射面に入射した光のうち、特定波長帯の光を指向反射するのに対して、特定波長帯以外の光を透過するものである。波長選択反射層3は、例えば、積層膜、透明導電層、または機能層である。また、積層膜、透明導電層、および機能層を2以上組み合わせて波長選択反射層3としてもよい。波長選択反射層3の平均層厚は、好ましくは20μm、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは1μm以下である。波長選択反射層3の平均層厚が20μmを超えると、透過光が屈折する光路が長くなり、透過像が歪んで見える傾向がある。反射層の形成方法としては、例えば、スパッタ法、蒸着法、ディップコーティング法、ダイコーティング法などを用いることができる。
(積層膜)
積層膜は、例えば、屈折率の異なる低屈折率層および高屈折率層を交互に積層してなる積層膜である。または、積層膜は、例えば、赤外領域において反射率の高い金属層と、可視領域において屈折率が高く反射防止層として機能する高屈折率層とを交互に積層してなる積層膜である。高屈折率層としては、光学透明層、または透明導電層を用いることができる。
透明導電層は、可視領域において透明性を有する導電性材料を主成分とする透明導電層である。透明導電層は、例えば、酸化錫、酸化亜鉛、カーボンナノチューブ含有体、インジウムドープ酸化錫、インジウムドープ酸化亜鉛、アンチモンドープ酸化錫などの透明導電物質を主成分とする。もしくはこれらのナノ粒子や金属などの導電性を持つ材料のナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤーを樹脂中に高濃度に分散させた層を用いても良い。
機能層は、外部刺激により反射性能などが可逆的に変化するクロミック材料を主成分とする。クロミック材料は、例えば、熱、光、侵入分子などの外部刺激により構造を可逆的に変化させる材料である。クロミック材料としては、例えば、フォトクロミック材料、サーモクロミック材料、ガスクロミック材料、エレクトロクロミック材料を用いることができる。
図5A、図5Bは、光学フィルムの機能の一例を説明するための断面図である。図5Aに示すように、この光学フィルム1に入射した太陽光のうち近赤外線L1の一部は、入射した方向と同程度の上空方向に指向反射されるのに対して、可視光L2は光学フィルム1を透過する。
図30は、第1の実施形態に係る光学フィルムの全体形状の一例を示す斜視図である。図30に示すように、光学フィルム1は、全体として帯状または矩形状の形状を有していることが好ましい。このような形状とすることで、光学フィルム1をロール・ツー・ロール工程により容易に作製することができる。また、ロール状などに光学フィルム1を巻回することで、取り扱いを容易とすることができる。以下では、帯状または矩形状を有する光学フィルム1の長手方向を長手方向DL、短手方向(幅方向ともいう。)を短手方向DWと称する。また、第1の光学層4に形成された三角柱状体4cの稜線lrの方向を稜線方向DRと称する。
図31A、図31Bは、本発明の第1の実施形態に係る光学フィルムの貼り合わせ方法の一例を説明するための略線図である。ビルディングなどの近年の高層建築物に設けられた窓材10は、横幅に比べて縦幅の方が大きい矩形状のものが一般的である。したがって、以下では、このような形状を有する窓材10に対して光学フィルム1を貼り合わせる例について説明する。
図32A、図32Bは、貼り合わせ方向による光学フィルム1の反射機能の相違を説明するための略線図である。
図7は、第1の実施形態に係る光学フィルムを製造するための製造装置の一構成例を示す概略図である。図7に示すように、この製造装置は、ラミネートロール41、42、ガイドロール43、塗布装置45、および照射装置46を備える。
以下、図7〜図10を参照して、第1の実施形態に係る光学フィルムの製造方法の一例について説明する。なお、以下に示す製造プロセスの一部または全部は、生産性を考慮して、ロール・ツー・ロールにより行われることが好ましい。但し、金型の作製工程は除くものとする。
素ガラス:32℃
熱線反射平板構造のガラス:34℃
熱線再帰性反射構造のガラス:35℃
第1の実施形態に係る光学フィルムを貼ったガラス:34.5℃
(但し、温度は、熱平衡到達後の平均温度である。)
この例に示すように、コーナーキューブ型再帰反射構造を有するガラスでは、素ガラスおよび熱線反射平板構造のガラスに比して温度が上昇する傾向がある。これに対して、第1の実施形態に係る光学フィルムを貼ったガラスでは、コーナーキューブ型再帰反射構造を有するガラスに比して温度が低下する傾向がある。
以下、上記実施形態の変形例について説明する。
図11Aは、第1の実施形態の第1の変形例を示す断面図である。図11Aに示すように、この第1の変形例に係る光学フィルム1は、凹凸形状の入射面S1を有している。入射面S1の凹凸形状は、例えば、第1の光学層4の凹凸形状に倣うように形成されており、両形状の凸部の頂部と凹部の最下部との位置が一致している。入射面S1の凹凸形状は、第1の光学層4の凹凸形状よりもなだらかであることが好ましい。
図11Bは、第1の実施形態の第2の変形例を示す断面図である。図11Bに示すように、この第2の変形例に係る光学フィルム1では、波長選択反射層3が形成された第1の光学層4の凹凸面のうちの凸形状頂部の位置が、第1の光学層4の入射面S1とほぼ同一の高さとなるように形成されている。
第2の実施形態は、特定波長の光を指向反射するのに対して、特定波長以外の光を散乱させる点において、第1の実施形態とは異なっている。光学フィルム1は、入射光を散乱する光散乱体を備えている。この散乱体は、例えば、光学層2の表面、光学層2の内部、および波長選択反射層3と光学層2との間のうち、少なくとも1箇所に設けられている。光散乱体は、好ましくは、波長選択反射層3と第1の光学層4との間、第1の光学層4の内部、および第1の光学層4の表面のうちの少なくとも一箇所に設けられている。光学フィルム1を窓材などの支持体に貼り合わせる場合、室内側および室外側のどちらにも適用可能である。光学フィルム1を室外側に対して貼り合わせる場合、波長選択反射層3と窓材などの支持体との間にのみ、特定波長以外の光を散乱させる光散乱体を設けることが好ましい。波長選択反射層3と入射面との間に光散乱体が存在すると、指向反射特性が失われてしまうからである。また、室内側に光学フィルム1を貼り合せる場合には、その貼り合わせ面とは反対側の出射面と、波長選択反射層3との間に光散乱体を設けることが好ましい。
図13は、第3の実施形態に係る光学フィルムの一構成例を示す断面図である。第3の実施形態は、光学フィルム1の入射面S1および出射面S2のうち、被着体に貼り合わされる面とは反対側の露出面上に、洗浄効果を発現する自己洗浄効果層51をさらに備えている点において、第1の実施形態とは異なっている。自己洗浄効果層51は、例えば、光触媒を含んでいる。光触媒としては、例えば、TiO2を用いることができる。
上述の第1の実施形態では、本発明を窓材などに適用する場合を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、窓材以外の内装部材や外装部材などに適用することが可能である。また、本発明は壁や屋根などのように固定された不動の内装部材および外装部材のみならず、季節や時間変動などに起因する太陽光の光量変化に応じて、太陽光の透過量および/または反射量を内装部材または外装部材を動かして調整し、屋内などの空間に取り入れ可能な装置にも適用可能である。第4の実施形態では、このような装置の一例として、複数の日射遮蔽部材からなる日射遮蔽部材群の角度を変更することにより、日射遮蔽部材群による入射光線の遮蔽量を調整可能な日射遮蔽装置(ブラインド装置)について説明する。
第5の実施形態では、日射遮蔽部材を巻き取る、または巻き出すことで、日射遮蔽部材による入射光線の遮蔽量を調整可能な日射遮蔽装置の一例であるロールスクリーン装置について説明する。
第6の実施形態では、指向反射性能を有する光学体に採光部を備える建具(内装部材または外装部材)に対して本発明を適用した例について説明する。
以下の試験例および実施例において、上方反射率は以下の式により定義される。
上方反射率Ru=[(上方向の反射光パワーの総計)/(入射光パワーの総計)]×100
但し、入射光のパワー=(上方向の反射光のパワー)+(下方向の反射光のパワー)
上方向:反射角(θ,φ)=(90,φ)〜(10°,φ)
下方向:反射角(θ,φ)=(−90°,φ)〜(10°,φ)
但し、θ=10°の方向は、上方向に含むものとする。
また、上方面Sp1に形成される全反射層または波長選択反射層の膜厚(図4B中、第1の膜厚d1)を上方傾斜面の膜厚d1、下方面Sp2に形成される全反射層または波長選択反射層の膜厚(図4B中、第2の膜厚d2)を下方傾斜面の膜厚d2と称する。
図19Aは、プリズムパターン1の形状を示す断面図である。プリズムパターン1は、以下に示す設定条件にて非対称な三角柱状体を最稠密充填して形成されるパターンである。
ピッチ:100μm
頂角α:90°
傾斜角β:75°
対称性:無し
図19Bは、プリズムパターン2の形状を示す断面図である。プリズムパターン2は、以下に示す設定条件にて非対称な三角柱状体を最稠密充填して形成されるパターンである。
ピッチ:100μm
頂角α:90°
傾斜角β:35°
対称性:無し
図19Cは、プリズムパターン3の形状を示す断面図である。プリズムパターン3は、以下に示す設定条件にて非対称な三角柱状体を最稠密充填して形成されるパターンである。
ピッチ:100μm
頂角α:90°
傾斜角β:45°
対称性:有り
波長選択反射層は、波長帯域780〜2100nmの赤外光のみを反射し、上記以外の波長帯域の光を透過する反射層である。
全反射層は、波長帯域によらず、入射光を全て(100%)反射する反射層である。
1.頂角α、傾斜角β−上方反射率の関係
2.入射角度−上方反射率の関係
3.入射角度、反射角度−上方反射率の関係
3−1.シミュレーションによる計算
3−2.実サンプルによる測定
4.傾斜角度−波長選択反射層の膜厚の関係
5.波長−上方反射率の関係
6.入射角度−上方反射率の関係
7.波長、入射角−上方反射率の関係
(試験例1)
ORA社(Optical Research Associates)製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、非対称な三角柱状体が最稠密充填された指向反射面を設定した。以下に、指向反射面の設定条件を示す。
ピッチ:100μm
頂角α:20〜160°
傾斜角β:10〜80°
反射層の種類:波長選択反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
頂角αおよび傾斜角βが、以下の式(1)〜(4)のいずれか1つを満たしている場合に、上方反射率80%以上を確保できることがわかる。
−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)
(試験例2)
ORA社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、以下に示す設定条件を有する指向反射面を設定した。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン1
反射層の種類:波長選択反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例2と同様にして、上方反射率を求めた。その結果を図21Bに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン2
反射層の種類:波長選択反射層
膜厚:一上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例2と同様にして、上方反射率を求めた。その結果を図21Cに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン3
反射層の種類:波長選択反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
試験例2〜4では、全て同様に、入射角度0°〜約20°の範囲内において、入射角度の増加に伴って上方反射率が急激に増加し、入射角度約20°〜約70°の範囲内において、入射角度の増加に伴って上方反射率が徐々に低下する傾向がある。
しかし、試験例2では、入射角度約20°〜約70°の範囲内における上方反射率の低下の度合いが小さく抑えられているのに対して、試験例4では、入射角度約20°〜約70°の範囲内において上方反射率が著しく低下する傾向がある。また、試験例3では、入射角度40°付近にて上方反射率が急激に低下する傾向がある。
<3−1.シミュレーションによる計算>
(試験例5)
ORA社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、以下に示す設定条件を有する指向反射面を設定した。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン1
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例5と同様にして、上方反射率を求めた。その結果を図22Bに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン2
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例5と同様にして、上方反射率を求めた。その結果を図22Cに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン3
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
試験例5〜7では、上方向に再帰反射しているが、非対称な三角柱状体により指向反射面が形成されている試験例5、6では、対称な三角柱状体により指向反射面が形成されている試験例7に比して再帰反射の割合を高くできる。
対称な三角柱状体により指向反射面が形成されている試験例7では、非対称な三角柱状体により指向反射面が形成されている試験例5、6に比して下方向の反射率が高くなってしまう。
(実施例1)
まず、バイトによる切削加工により、図19Aに示す三角柱状体を反転した形状の2次元溝形状をNi−P製金型に付与した。次に、このNi−P製金型に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合樹脂(日本化薬社製、商品名DPHA)を塗布し、さらにその上に厚み75μmのPETフィルム(東洋紡製、A4300)を載置した。次に、PETフィルム側からUV光を混合樹脂に対して照射し、混合樹脂を硬化させた。
バイトによる切削加工により、図19Bに示す三角柱状体を反転した形状の2次元溝形状をNi−P製金型に付与する以外は実施例1と同様にして光学フィルムを得た。
ラムダビジョン製分光GONIOフォトメーターにより、入射角度15°、30°、45°、60°、75°のそれぞれに対して、反射分布を測定した。その結果を図23B、図24Bに示す。なお、図23A、図24Aには、実施例1、2の指向反射面と同一の設定条件にてシミュレーションにより求めた計算結果(試験例5、6の計算結果)を示す。
(実施例3)
まず、バイトによる切削加工により、図19Aに示す三角柱状体を反転した形状の2次元溝形状をNi−P製金型に付与した。次に、このNi−P製金型に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートとの混合樹脂(日本化薬社製、商品名DPHA)を塗布し、さらにその上に厚み75μmのPETフィルム(東洋紡製、A4300)を載置した。次に、PETフィルム側からUV光を混合樹脂に対して照射し、混合樹脂を硬化させた。
1層目:GAZO層
2層目:AgNdCu層
3層目:GAZO層
4層目:AgNdCu層
5層目:GAZO層
バイトによる切削加工により、図19Bに示す三角柱状体を反転した形状の2次元溝形状をNi−P製金型に付与する以外は実施例1と同様にして光学フィルムを得た。
バイトによる切削加工により、図19Cに示す三角柱状体を反転した形状の2次元溝形状をNi−P製金型に付与する以外は実施例1と同様にして光学フィルムを得た。
まず、バイトによる切削加工により、図25A〜図25Cに示すコーナーキューブをNi−P製金型に付与した。次に、このNi−P製金型に、ウレタンアクリレート(東亞合成製、アロニックス、硬化後屈折率1.533)を塗布し、さらにその上に厚み75μmのPETフィルム(東洋紡製、A4300)を設置し、PETフィルム側からUV光を照射して樹脂を硬化させた。
図26Aは、実施例3、4、比較例1における波長選択反射層の各層の平均膜厚の測定方法を説明するための模式図である。
実施例3、4、比較例1における波長選択反射層の各層の平均膜厚は、以下のようにして測定した。まず、FIB(Focused Ion Beam)により光学フィルムを三角柱状体の稜線に垂直な方向にカットして断面を形成した。次に、TEM(Transmission Electron Microscope)を用いて、断面の三角形状を形成する2辺の中心位置においてn2方向の各層の膜厚t2を測定した。この測定を光学フィルムの任意の10箇所で繰り返し行い、その測定値を単純に平均(算術平均)して平均膜厚を求めた。このように膜厚の測定位置を規定するのは、三角柱状体上に形成された波長選択反射層の膜厚を測定すると、図26Aに示すように、その膜厚は三角柱状体を形成する斜面上の位置により異なるからである。なお、図26A中、n1方向、n2方向は以下の方向を示す。
n1方向:PETフィルムに付与された三角柱状体の傾斜面に対して垂直な方向
n2方向:PETフィルムの主面に対して垂直な方向(PETフィルムの厚さ方向)
比較例2における波長選択反射層の各層の平均膜厚は、以下のようにして測定した。まず、FIBにより光学フィルムを、コーナーキューブを形成する辺を含むようにカットして断面を形成した。次に、TEMを用いて、コーナーキューブを形成する三角形の垂線の中心位置におけるn2方向の平均膜厚t2を測定した。この測定を光学フィルムの任意の10箇所で繰り返し行い、その測定値を単純に平均(算術平均)して平均膜厚を求めた。ここで、三角形の垂線とは、三角錐の錐面を形成する三角形の頂点から対辺(三角錐の底辺)に下した垂線を意味する。このように膜厚の測定位置を規定するのは、コーナーキューブ上に形成された波長選択反射層の膜厚を測定すると、図26Bに示すように、その膜厚はコーナーキューブを形成する三角形上の位置により異なるからである。なお、図26B中、n1方向、n2方向は以下の方向を示す。
n1方向:PETフィルムに付与されたコーナーキューブの傾斜面に対して垂直な方向
n2方向:PETフィルムの主面に対して垂直な方向(PETフィルムの厚さ方向)
非対称な三角柱状体により指向反射面が形成される実施例3、4では、上方反射面Sp1または下方反射面Sp2における波長選択反射層の平均膜厚を薄くすることができる。
これに対して、対称な三角柱状体により指向反射面が形成される比較例1では、上方反射面および下方反射面の両方の波長選択反射層の平均膜厚が厚くなる。また、コーナーキューブにより指向反射面が形成される比較例2では、コーナーキューブを形成する3つの三角形状の面における波長選択反射層の平均膜厚はいずれも厚くなる。
以上により、非対称な三角柱状体を用いて指向反射面を形成した場合には、対称な三角柱状体またはコーナーキューブを用いて指向反射面を形成した場合に比して、波長選択反射層の平均膜厚を全体として小さくすることができる。したがって、光学フィルムを低廉化することが可能となる。
(試験例8)
ORA社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、以下に示す設定条件を有する指向反射面を設定した。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン1
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例8と同様にして、各波長における上方反射率を求めた。その結果を図28Bに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン2
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
指向反射面の設定条件を以下のように変更する以外は試験例8と同様にして、各波長における上方反射率を求めた。その結果を図28Cに示す。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン3
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
三角柱状体により指向反射面が形成される試験例8〜10では、上方反射率に波長依存性があり、波長が約650nmを超えると、上方反射率が上昇する傾向にある。特に、試験例9において上方反射率の上方傾向が大きい。
入射角(θ0,φ)=(40°,0°)または(60°,0°)の方向から光を指向反射面に入射させる以外は試験例8と同様にして、各波長における上方反射率を求めた。その結果を図28Bに示す。
入射角(θ0,φ)=(40°,0°)では、入射角(θ0,φ)=(60°,0°)の場合に比して上方反射率が低くなる。すなわち、入射角θ0が小さい場合には、高波長帯域における上方反射率の上昇が小さくなる。
(試験例12)
ORA社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、以下に示す設定条件を有する指向反射面を設定した。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン2
反射層の種類:全反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
反射層の種類を波長選択反射層とする以外は試験例12と同様にして、上方反射率を求めた。その結果を図29Aに示す。
(試験例14)
ORA社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、以下のシミュレーションを行い、上方反射率を求めた。
まず、以下に示す設定条件を有する指向反射面を設定した。
プリズムパターンの種類:プリズムパターン2
反射層の種類:波長選択反射層
膜厚:上方傾斜面の膜厚d1および下方傾斜面d2の膜厚が一定
プリズムパターン1は、非対称性形状のため、2つの傾斜面の膜厚差が大きい。上方反射率が、プリズムパターン2に比して低下する傾向がある。反射層として全反射層を用いる場合には、プリズムパターンとしてプリズムパターン1を用いることが好ましい。
プリズムパターン1は、非対称性形状であるが、プリズムパターン1よりも2つの傾斜面の膜厚差が小さい。赤外領域(約1150nm以上)の反射率を50%以上にすることができる。
プリズムパターン3は、対称性形状のため、2つの傾斜面の膜厚差が無い。全反射層による反射性能が低く、波長選択反射層においても高い上方反射率を得ることができない。
2 光学層
3 波長選択反射層
4 第1の光学層
4a 第1の基材
5 第2の光学層
5a 第2の基材
6 貼合層
7 剥離層
8 ハードコート層
9 反射層付き光学層
S1 入射面
S2 出射面
Claims (22)
- 凹凸面を有する第1の光学層と、
上記凹凸面上に形成された波長選択反射層と、
上記凹凸面を埋めるように上記波長選択反射層上に形成された第2の光学層と
を備え、
上記波長選択反射層が、特定波長帯の光を選択的に指向反射するのに対して、上記特定波長帯以外の光を透過するものであり、
上記凹凸面は、一次元配列された複数の三角柱状体により構成され、
上記三角柱状体は、頂角αおよび傾斜角βを有し、該頂角αおよび傾斜角βが以下の式(1)、または(2)を満たしている光学体。
−3.6α+396≦β≦80 (85≦α≦90) ・・・(1)
α−30≦β≦−α+170 (90≦α≦100) ・・・(2) - 凹凸面を有する第1の光学層と、
上記凹凸面上に形成された波長選択反射層と、
上記凹凸面を埋めるように上記波長選択反射層上に形成された第2の光学層と
を備え、
上記波長選択反射層が、特定波長帯の光を選択的に指向反射するのに対して、上記特定波長帯以外の光を透過するものであり、
上記凹凸面は、一次元配列された複数の三角柱状体により構成され、
上記三角柱状体は、頂角αおよび傾斜角βを有し、該頂角αおよび傾斜角βが以下の式(3)、または(4)を満たしている光学体。
30≦β≦α−50 (80≦α≦90) ・・・(3)
30≦β≦−α+130 (90≦α≦100) ・・・(4) - 上記三角柱状体は、上記波長選択反射層が形成される第1の傾斜面および第2の傾斜面を有し、
上記第1の傾斜面および第2の傾斜面に形成された上記波長選択反射層の膜厚がほぼ同一である請求項1または2記載の光学体。 - 上記透過する波長の光に対する、JIS K−7105に準拠して測定した0.5mmの光学くしの透過像鮮明度が、50以上である請求項1または2記載の光学体。
- 上記透過する波長の光に対する、JIS K−7105に準拠して測定した0.125、0.5、1.0、2.0mmの光学くしの透過像鮮明度の合計値が、230以上である請求項1または2記載の光学体。
- 入射角(θ、φ)で入射面に入射した光のうち、特定波長帯の光を(θo、−φ)の方向(0°<θo<90°)に指向反射するのに対して、上記特定波長帯以外の光を透過する請求項1または2記載の光学体。
(但し、θ:上記入射面に対する垂線と、上記入射面に入射する入射光または上記入射面から出射される反射光とのなす角、φ:上記入射面内の特定の直線と、上記入射光または上記反射光を上記入射面に射影した成分とのなす角) - 上記波長選択反射層が、可視光領域において透明性を有する導電性材料を主成分とする透明導電膜、または外部刺激により反射性能が可逆的に変化するクロミック材料を主成分とする機能膜である請求項1または2記載の光学体。
- 上記構造体のピッチが、5μm以上5mm以下である請求項1または2記載の光学体。
- 上記第1の光学層と上記第2の光学層との屈折率差が、0.010以下である請求項1または2記載の光学体。
- 5°以上60°以下の入射角度で、光学体の両面のいずれか一方から入射し、上記光学体により反射された正反射光の色座標xの差の絶対値、および色座標yの差の絶対値が、上記両面のいずれにおいても、0.05以下である請求項1または2記載の光学体。
- 上記第1の光学層と上記第2の光学層とが、可視光領域において透明性を有する同一樹脂からなり、上記第2の光学層には添加剤が含まれている請求項1または2記載の光学体。
- 上記第1の光学層、および上記第2の光学層の少なくとも一方が、可視領域における特定の波長帯の光を吸収する請求項1または2記載の光学体。
- 上記第1の光学層と上記第2の光学層とにより光学層が形成され、
上記光学層の表面、上記光学層の内部、および上記波長選択反射層と上記光学層との間のうち、少なくとも1箇所に光散乱体をさらに備える請求項1または2記載の光学体。 - 上記光学体の上記入射面上に、撥水性または親水性を有する層をさらに備える請求項1または2記載の光学体。
- 上記特定波長帯の光を指向反射し、所定の空間に入り込むのを排除するのに対して、上記特定波長帯以外の光を透過して所定の空間に取り込む請求項1または2記載の光学体。
- 上記光学体は帯状または矩形状を有し、
上記光学体の長手方向と上記三角柱状体の稜線方向とが直交する関係にある請求項1または2記載の光学体。 - 請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学体を備える窓材。
- 上記光学体は、上記三角柱状体の稜線方向が建築物の高さ方向と略直交するように備えられている請求項17記載の窓材。
- 上記光学体が、各々の上記三角柱状体において、傾斜角βが頂角αよりも上方になるように備えられている請求項17記載の窓材。
- 請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学体を採光部に備える建具。
- 日射を遮蔽する1または複数の日射遮蔽部材を備え、
上記日射遮蔽部材が、請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学体を備える日射遮蔽装置。 - 請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学体を備えた建築物であって、
上記光学体が、各々の上記三角柱状体において、傾斜角βが頂角αよりも上方になるように備えられている建築物。
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