KR101620945B1 - 광 확산 패턴 블록을 가진 서브 격자들을 구비하는 격자 - Google Patents

광 확산 패턴 블록을 가진 서브 격자들을 구비하는 격자 Download PDF

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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은, 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리된 패턴의 평행한 라인들로 된 격자를 그 표면에 가지며 상기 격자는 광을 확산시키고 적어도 4개의 서브 격자를 구비하는 투명한 기판으로서, 각 서브 격자는 폭(L)을 가진 동일한 패턴들의 복수의 블록을 포함하며, 각 블록은 2 내지 10개의 상기 패턴을 구비하며, 블록 내 이웃한 패턴의 무게 중심들은 일정한 주기(p)에 의해 분리되며, 이웃한 블록들 사이에 거리(Db)는 서브 격자의 하나의 에지에서부터 상기 서브 격자의 다른 에지로 지나갈 때 비-단조 방식으로 변하되, L에 0배 한 것보다 크고 L에 20배 한 것보다 작으며, 이 거리는 1.2Dbm보다 적어도 한번은 더 크며 0.7Dbm보다 적어도 한번은 더 작으며, 여기서 Dbm은 서브 격자의 블록들 사이의 거리의 산술 평균이며, 주기(p)는 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 지나갈 때 0.5pm 내지 1.5pm 범위에서 비-단조 방식으로 하나의 서브 격자로부터 다른 서브 격자로 변하며, pm 은 서브 격자의 주기(p) 특성의 산술 평균이며, 적어도 하나의 서브 격자는 1.2pm보다 큰 주기를 가지고 적어도 하나의 서브 격자는 0.8pm보다 더 작은 주기를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 기판에 관한 것이다. 본 기판은 빌딩의 윈도우에 장착될 수 있으며 태양광선을 천장으로 편향시키는 역할을 한다.

Description

광 확산 패턴 블록을 가진 서브 격자들을 구비하는 격자{ARRAY INCLUDING SUB-ARRAYS WITH LIGHT-SCATTERING PATTERN BLOCKS}
본 발명은 외부로부터 오는 광을 원하는 내부 방향으로, 일반적으로 천장으로 편향시킬 수 있는 소자를 구비하는 빌딩을 위한 글레이징 분야에 관한 것이다. 이러한 유형의 글레이징은 일반적으로 편향하기를 원하는 것이 가시광의 태양빛일 때 "일광 조명(daylighting)"이라고 언급된다.
이런 유형의 글레이징은 일반적으로 외부 광이 보다 효율적으로 실내에 사용되어 인공 조명을 절감할 수 있게 한다는 점에서 에너지 절감에 기여하는 것으로 생각된다.
US 5,009,484호는 상승된 평행한 라인들로 구성된 회절 격자를 그 표면에 구비하는 글레이징을 개시한다. 이 문헌은 격자가 통상적으로 광 회절을 유발하여 컬러의 분리를 초래하는 것을 개시한다. 이러한 효과는 반드시 요구되는 것은 아니다. 이러한 현상의 정도를 제한하기 위하여, 이 문헌은 3개의 삼원색 컬러 각각에 대해 수직으로 3개의 격자를 연속적으로 병렬 배치하고 이들 3개의 컬러에서 나오는 빔들이 천장에서 다시 한번 혼합되게 하여 컬러 없는 조명 영역을 재형성할 것을 권고한다(도 3 참조). 3개의 연속적인 격자들은 서로 다른 주기성을 가지고 있고 정확한 순서에 따라 단조 방식으로(in a monotonic manner) 변화한다. 이러한 문헌은 또한 이들 3개의 연속적인 격자들이 단 하나의 격자의 일 단부에서부터 다른 단부로 가면서 단조 방식으로 그 주기성이 변하는 단 하나의 격자에 의해 대체될 수 있는 것을 개시한다. 이 특허 문헌에서 교시하는 해법은 어느 정도 작은 범위까지는 효과적이지만 모든 무지개 빛의 형성을 방지하지는 못한다. 나아가, 이 문헌에 있는 확산 패턴들은 가능하게는 가변적으로 기울어져 있고 또 가변적인 깊이를 가지고 있으며, 이는 저 비용으로 대 영역에 걸쳐 산업적으로 이들 패턴을 생성하는 것을 매우 곤란하게 한다.
특허 출원 PCT/FR2008/050677호는 적어도 200개의 광 확산 패턴을 가진 라인의 격자들을 그 표면에 구비하며 상기 패턴은 이 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리되며, 이웃한 패턴의 무게 중심들 사이의 거리(d)는 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 가면서 비-단조 방식(in a non-monotonic manner)으로 변하며, 이에 따라 50개의 연속적인 패턴들로 된 임의의 그룹에서 상기 그룹의 이웃한 패턴의 무게 중심들 사이의 거리(d)가 상기 그룹의 이웃한 패턴의 무게 중심들 사이의 거리(d)의 평균 거리(dm)보다 적어도 한번은 더 크고 그리고 적어도 한번은 더 작으며, 여기서 dm은 75 nm 내지 200 μm 범위에 있는 투명한 기판을 교시한다. 이 기판은 일광 조명에 응용시에 직접 보기에 투명하고 거의 무지개빛 효과 없이 광을 확산시키면서 광을 편향시킨다.
특허 출원 PCT/FR2008/050678호는 패턴의 평행한 라인들로 된 적어도 10개의 병렬 배치된 서브 격자들을 구비하는 광 확산 조립체를 그 표면에 구비하며, 상기 패턴은 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리되고, 각 서브 격자는 주기(p)를 가지고 균일한 거리로 반복되는 적어도 20개의 연속적인 동일한 패턴을 구비하며, 상기 주기는 서브 격자의 조립체의 하나의 에지로부터 다른 에지로 단조 방식으로 변하는 투명한 기판을 교시한다. 이러한 기판은 일광 조명에 응용시에 무지개 빛이 거의 없이 광을 편향시킨다.
전술된 2개의 국제 출원들은 이 격자로 얻어지는 무지개빛 효과를 감소시킴으로써 이미 뛰어난 개선을 얻고 있지만, 본 출원은 (일반적으로 천장으로) 투사되는 광의 영역에서의 컬러의 외양, 즉 무지개빛의 더 추가적인 감소를 제공한다.
본 발명은 광의 여러 컬러들의 외견상 분리를 제한하고 (일반적으로 천장에 있는) 편향된 광의 명백한 외견상의 무지개빛 없이 입사하는 광과 실질적으로 동일한 컬러로 조명을 할 수 있는 표면 격자에 관한 것이다. 따라서, 입사하는 광이 나안(naked eye)에서 실질적으로 무색이라면, 여기서 나오는 광 또한 무색이다. 광이 단일 차수(single order)의 격자(일반적으로 차수 1의 격자)로 편향되는 것이 요구되는데 만약 그렇지 않으면 이것은 (광이 천장으로 투사되는 경우 천장으로) 여러 개의 분리된 조명 영역을 생성할 수 있고, 이들 중 일부는 현명하게 배치되지 않을 수 있고 나아가 이것은 매력적이지 않을 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 기판은 투명한데, 이는 관찰자에 대해 시야 각이 무엇이든지 이 기판을 통해 이 기판을 선명하게 보는 것을 가능하다는 것을 의미한다. 광의 일부는 기판에 의해 재조향된다(즉, 편향된다). 격자는 격자가 편향시키는 광을 확산시킨다. 광의 입사각이 기판에 수직한 선과 광의 방향 사이의 각도라고 한다면, 편향된 광은 특히 30°보다 더 큰 입사각을 가진 광에 대해 (기판을 투과한) 총 투과 광의 10 내지 50%이다. 따라서, 본 발명은 태양 광선이 1년 동안 적어도 부분적으로 수평선과 30°보다 더 큰 입사각을 형성할 수 있는 지구 위도에 위치된 구역에 장착된 글레이징(수직하게 배치된)에서 더 큰 유용성을 나타낸다.
본 발명에 따라, 패턴의 평행한 라인들로 된 서브 격자들을 구비하는 광을 확산시키는 격자가 투명한 기판의 표면 상에 상기 표면에 평행한 방향으로 형성되며, 상기 서브 격자들은 병렬 배치되는 방식으로 균일하게 또는 서로 인접하게 동일한 평면에 배치되고 이에 따라 격자의 패턴의 모든 라인들이 서로 평행하다.
본 발명에 따른 투명한 기판은 그 표면에 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리된 패턴의 평행한 라인들로 된 격자를 구비하며, 상기 격자는 광을 확산시키고 상기 격자는 적어도 4개의 서브 격자들을 구비하며, 각 서브 격자는 패턴의 평행한 라인을 구비하며, 상기 패턴은 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리되며, 상기 서브 격자 각각은 폭(L)을 가진 동일한 패턴의 복수의(적어도 2를 의미) 블록을 구비하며, 각 블록은 2 내지 10개의 상기 패턴을 구비하며, 블록 내에서 이웃한 패턴의 무게 중심들은 고려되는 서브 격자의 특성과 고려되는 블록에 대해 일정 주기(p)에 의해 분리된다. 이웃한 블록들 사이의 거리(Db)는 하나의 서브 격자의 하나의 에지로부터 동일한 서브 격자의 다른 에지로 지나갈 때 비-단조 방식으로 변하되 L에 0배 한 것보다 크고 L에 20배 한 것보다 더 작으며, 이에 따라 이 거리는 1.2Dbm 보다 적어도 한번은 더 크고 0.7Dbm 보다 적어도 한번은 더 작으며, 여기서 Dbm 은 서브 격자의 블록들 사이의 거리의 산술 평균이며, 주기(p)는 이 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 지나갈 때 하나의 서브 격자로부터 다른 서브 격자에 이르기까지 0.5pm 내지 1.5pm 범위에서 비-단조 방식으로 변하며, 여기서 pm은 서브 격자의 주기(p) 특성의 산술 평균이며, 이에 따라 적어도 하나의 서브 격자는 1.2pm보다 큰 주기를 가지게 되고 적어도 하나의 서브 격자는 0.8pm보다 작은 주기를 가지게 된다. 본 발명에 따른 서브 격자는 전술된 의미 내에 있는 블록들을 반드시 포함한다.
본 발명에 따른 격자가 그 에지들 중 하나로부터 다른 에지로 횡단되면, 블록을 가진 제 1 서브 격자는 (제 1 블록의 시작부에 또한 대응하는) 그 제 1 블록의 제 1 패턴의 시작부에서 시작하고 (마지막 블록의 종단부에 또한 대응하는) 그 마지막 블록의 마지막 패턴의 종단부에서 종료한다. 동일한 서브 격자의 2개의 블록들 사이의 블록에 속하지 않는 패턴을 가지는 것이 가능하다. 그러나, 서브 격자의 패턴의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 심지어 100%는 블록의 일부를 형성한다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 격자의 패턴의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 심지어 100%는 블록의 일부(그리고 이에 따라 또한 서브 격자의 일부)를 형성한다. 각 서브 격자는 적어도 4개의 블록, 바람직하게는 100 내지 5000개의 블록을 포함한다. 본 발명에 따라 격자의 각 서브 격자들 사이의 서브 격자에 속하지 않는 패턴을 가지는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명에 따라 격자의 패턴의 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%, 심지어 100%는 서브 격자의 일부를 형성한다. 서브 격자는 패턴 없는 영역에 의해 이격될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 격자에서, (블록에 속하거나 속하지 않는, 서브 격자에 속하거나 속하지 않는) 2개의 이웃한 패턴들은 이들 이웃 패턴들의 가장 넓은 패턴의 폭에 20배 한 것 미만만큼 그리고 5배 한 것 미만 만큼 (무게 중심에서 무게 중심까지) 분리된다.
본 발명에 따른 격자는 일반적으로 10개를 초과하는 서브 격자를 포함한다. 이 격자는 일반적으로 1000개 미만의 서브 격자를 포함한다.
격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로, 서브 격자의 주기(p) 특성은 단조 방식으로 변한다. 절대값으로, 이 주기(p)는 100 nm 내지 20 μm 범위에 있다. 이 주기는 0.5 pm 내지 1.5 pm 범위에서 영역 내에서 변하며, 여기서 pm은 서브 격자의 주기(p) 특성의 산술 평균이다. 이것은 비-단조 방식으로 변하되 적어도 하나의 서브 격자는 1.2pm 이상의 주기를 가지고 적어도 하나의 서브 격자는 0.8pm 미만의 주기를 가지게 한다. "비-단조 방식(non-monotonic)" 이라는 용어는 이 주기가 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 갈 때 점점 더 증가하거나 점점 더 감소하는 것을 의미한다. 이와 반대로 이 거리(p)는 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 지나갈 때 최대 값으로부터 최저 값으로 교번한다. 바람직하게는 서브 격자들의 25% 이상은 1.2pm 보다 큰 주기(p)를 가진다. 바람직하게는 서브 격자들의 25% 이상은 0.8pm 보다 작은 주기(p)를 가진다.
본 출원의 문맥 내에서, 확산(diffusion)이라는 개념은 편향된 광에 적용되며 모든 서브 격자들을 포함하는 전체 격자에 관한 것이다.
본 발명에 따라, 격자는 투명한 기판의 표면 위에 이 표면과 평행한 방향으로 형성되며, 굴절률(R1)의 기본 선형 패턴이 굴절률(R2)을 가진 선형의 기본 영역과 분리된 적어도 2개의 굴절률(R1, R2)의 교번을 포함하며, 상기 패턴과 영역들은 서로 기하학적으로 상보적이다. 이 패턴과 영역들은 이들이 서로 얽혀 있어 기하학적으로 상보적이다. 이것은 굴절률(R2)을 가진 영역이 패턴들 사이에 위치된 공간을 전부 채우기 때문에 굴절률(R1)을 가진 패턴의 기하학적 형상의 정의 자체만으로 그 이유가 충분하기 때문이다. 패턴의 기하학적 형상은 특히 기판에 평행한 폭(L)과, 이웃한 패턴의 무게 중심들 사이의 거리와, 그 깊이(h)에 의해 한정된다.
본 발명에 따라, 격자는 적어도 4개의 평행한 패턴을 가진 다수의 서브 격자를 포함한다(이 평행하다는 것은 하나의 서브 격자 내 패턴들에 적용되는 것이지만 또한 하나의 서브 격자로부터 다른 서브 격자에도 적용된다). 여러 서브 격자들은 여러 출현 복사선을 혼합하고 특정 컬러가 없이 중성 조명에 보다 성공적으로 도달하기 위해 주기성(periodicity)에 대해 분산되도록 격자 내에 배치된다.
이웃한 블록들 사이의 거리는 블록들 중 하나의 마지막 패턴과 다른 블록의 제 1 패턴 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해된다(도 3에 있는 Db 참조). 본 발명에 따라, 서브 격자 내에 있는 이웃한 블록들 사이의 거리는 L에 0배 한 것보다 크고 L에 20배 한 것 보다 작으면서 비-단조 방식으로 변하며, 여기서 L은 패턴의 블록의 폭이며, 이 거리는 1.2Dbm보다 적어도 한번은 더 크고 0.7Dbm보다 적어도 한번은 더 작으며, 여기서 Dbm은 서브 격자의 블록들 사이의 거리들의 산술 평균이다. 바람직하게는, 이웃한 블록들 사이의 거리의 25% 이상은 1.2Dbm보다 크다. 바람직하게는 이웃한 블록들 사이의 거리의 25% 이상은 0.7Dbm보다 작다.
서브 격자에서, 동일한 병렬 배치된 패턴들은 2 내지 10개의 패턴, 바람직하게는 2 내지 5개의 패턴의 블록을 형성한다. 블록은 하나의 무게 중심으로부터 다른 무게 중심으로 카운트하여 패턴들 사이의 거리가 동일한 것을 특징으로 한다. 블록으로부터 시작할 때, 패턴들 사이의 거리가 변하자마자, 이것은 블록을 벗어나는 때이다. 바람직하게는, 서브 격자의 적어도 80%, 심지어 적어도 90%, 심지어 100%는 블록의 일부를 형성한다. 블록은 이들 2개의 패턴들 사이의 간격과 최소 2개의 패턴을 포함한다. n개의 패턴의 블록은 n-1개의 간격을 포함한다. 서브 격자는 적어도 4개의 동일한 블록을 포함한다.
블록의 이러한 개념을 고려하면, 서브 격자의 구조는 논리적으로 구성된다고 말할 수 있다. 서브 격자에서 바람직하게는 전체 네트워크에서 특히 폭(L)이 일정한 특징과 이러한 논리 구성의 효과는 직접 보기에 확산 없이 투명하다. 투명한 기판은 물체가 흐리게 보이지 않는 기판이라고 정의된다.
본 발명에 따른 격자는 일반적으로 총 100,000개 이상의 패턴, 보다 일반적으로 1,000,000개 이상의 패턴을 포함한다.
서브 격자에서 이웃한 패턴들 사이의 거리는 편향시키기 원하는 복사선의 파장 정도이다.
광 복사선은 실질적으로 다음 파장을 가지는 것이라는 점이 주지되어야 한다:
자외선 : 150 내지 400 nm
가시광선 : 400 내지 800 nm
적외선 : 800 nm 내지 100 μm
본 발명에 따른 모든 격자에서, 이웃한 패턴들 사이의 거리("이웃한 패턴들의 무게 중심들 사이"에 해당하는 거리)는 일반적으로 75 nm 내지 200 μm 범위이고, 보다 바람직하게는 100 nm 내지 20 μm 범위이다.
편향시키기를 원하는 것이 가시광선이라면, pm 은 바람직하게는 200 내지 600nm 범위 내에서 선택되고 바람직하게는 300 내지 500nm 범위 내에서 선택된다. 가시광선을 편향시키기 위하여, pm 은 바람직하게는 200nm 이상이고 심지어 300nm 이상이다. 가시광선을 편향시키기 위하여, pm 은 바람직하게는 600nm 이하이고, 심지어 500nm 미만이고, 심지어 보다 바람직하게는 450nm 이하이다. pm 이 너무 높으면 특히 500nm 이상이면, 편향되지 않고 투과된 광은 강하지 않고, 나아가 격자의 더 높은 차수(higher orders)가 보이게 되며, 이는 광이 여러 곳에서 편향된 것을 의미한다.
패턴들이 기울어져 있는 것이 배제되지는 않으나, 패턴들은 일반적으로 기울어져 있지 않으며{이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자는 이를 블레이즈(blazed)라고 한다}, 즉 기판에 수직한 선에 대하여 대칭이고 패턴의 무게 중심을 통과한다.
패턴의 폭(L)은 그 무게 중심의 영역에서의 폭인 것으로 정의된다. 이 패턴들은 일반적으로 평행육면체이다. 실제로, 이 세계에서 완전한 것은 없으므로, 이들 평행육면체는 더 둥글거나 덜 둥근 코너들(오목과 볼록)을 가질 수 있다. 바람직하게는, L 은 모든 격자에 대해 일정하거나 실질적으로 일정하다. 그러나, L은 평균 값(Lm)(산술 평균)에 대해 변할 수 있으며, 이 편차는 Lm의 25% 미만이다. 폭(L)은 0.75Lm 내지 1.25Lm 사이에서 변할 수 있다. L이 격자 내에서 더 많이 변하면 변할수록, 직접 시야에서 투명도의 손실은 더 많아진다. 일반적으로, L은 주기(p)에 0.2배 한 것에서 주기(p)에 0.8배 한 것 사이에 있고, 바람직하게는 주기(p)에 0.4 배 한 것에서 주기(p)에 0.6배 한 것에 이른다.
일반적으로, 패턴의 깊이(h)는 모든 격자에 대해 일정하다. 일반적으로, 패턴의 폭(L)과 깊이(h) 사이의 비율은 0.2 내지 5, 바람직하게는 0.4 내지 2에 이르는 범위 내에서 선택된다. 일반적으로, 패턴의 폭(L)과 깊이(h) 사이의 비율은 모든 격자에 대해 일정하다.
기판에 평행한 라인이 패턴의 무게 중심들을 통과하여 나아가면, 패턴의 굴절률(R1)과 패턴들 사이의 영역의 굴절률(R2)이 연속적으로 지나간다. 특히, 패턴은 유리로 된 것일 수 있으며, 영역은 공기일 수 있다. 이것은 패턴이 유리 기판의 표면으로부터 유리 돌출부로 형성된 경우이다. 주위 공기는 패턴들 사이에 있고 영역들을 자연히 구성하는 공간을 채운다. 이 경우에, 굴절률(R1)은 유리의 굴절률, 예를 들어, 1.5이며, 굴절률(R2)은 공기의 굴절률, 즉 1이다. 이 경우에(유리/공기의 교번), 패턴은 기판의 표면에 요철(relief)로 형성된다. 그러나, 패턴으로부터 영역으로 통로는 요철 부분에 대응하지 않는 굴절률의 변형에 대응할 수 있다. 사실, 표면이 터치하기에 부드러운 2개의 서로 다른 얽혀있는 물질일 수 있다. 특히 광굴절 및 전기광학 효과에 기초하여 이온 교환 기술 또는 기술들에 의해 이러한 물질의 교번을 형성하는 것이 가능하다.
동일한 격자에 있는 모든 패턴들은 일반적으로 동일한 굴절률을 가지며 모든 영역은 일반적으로 동일한 굴절률을 가진다. 패턴과 영역의 굴절률은 1 내지 2.2에 이를 수 있다. 일반적으로, 패턴은 1.1 내지 1.8에 이르는 굴절률을 가질 수 있다. 일반적으로, 영역은 1 내지 1.5에 이르는 굴절률을 가질 수 있다.
2개의 굴절률(패턴의 굴절률과 영역의 굴절률) 사이의 차이는 일반적으로 0.02 내지 1.5 사이에 있을 수 있다.
일반적으로, 영역이 공기라면, 패턴은 영역의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가진다.
본질적으로 빌딩용 글레이징의 장착에 관한 한, 충분한 투명도를 가지는 상기 글레이징(기판, 아마도 상기 기판에 적용된 부분)을 구성하는 물질이 선택된다. 특히, 본 발명에 따른 격자는 직접 엠보싱에 의해 플라스틱 필름(PET, PMMA, polycarbonate) 상에 만들어질 수 있다. 예를 들어, 아크릴로 된 박막층이 또한 엠보싱되어 PET 필름에 적용될 수 있다. 이 필름은 이후 유리 기판에 부착되거나 또는 2개의 유리 시트들 사이에 삽입된다.
본 발명에 따른 글레이징은 특히 일광 조명에 적용된다. 이 경우에, 이것은 일반적으로 패턴의 라인들이 수평이 되도록 수직 글레이징에 배치된다. 격자는 일반적으로 글레이징의 전체 폭에 걸쳐, 일반적으로 글레이징의 상부 부분에서 일반적으로 글레이징의 적어도 10cm의 높이, 보다 일반적으로 글레이징의 적어도 20cm의 높이를 차지한다.
본 발명에 따른 글레이징은 일반적으로 다음 기술, 즉 엠보싱, 포토리소그래피, 전사(transfer), 이온 교환, 전기광학 효과의 광굴절 효과에 의해 형성될 수 있다.
제 1 방법은 특히 유리로 된 투명한 시트(기판)에 적용된 졸겔(sol-gel) 또는 폴리머 층의 엠보싱을 포함한다. 엠보싱은 예를 들어 롤러로 구성된 구조화된 요소와 접촉하며 동시에 압력을 가하면서 형성된 플라스틱 또는 점성 플라스틱의 변형이다. 사용될 수 있는 졸겔 층은 일반적으로 예를 들어 물-알코올의 혼합물에 용해된 SiO2, Al2O3, TiO2와 같은 무기 산화물의 전구체(precursor)의 액상 층들이다. 이들 층들은 보조 가열 수단을 가지거나 또는 이 보조 가열 수단 없이 건조하여 경화된다. SiO2 전구체, 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane)(TEOS) 또는 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane)(MTEOS)을 들 수 있다. 유기 기능기는 최종적으로 얻어진 실리카와 이들 전구체에 포함될 수 있다. 예로서, 플루오르화된 실란은 소수성 코팅을 얻기 위해 EP 799 873호에 기술되어 있다. 엠보싱은 또한,
폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET),
폴리스티렌(polystyrene),
폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리메타크릴산(polymethacrylic acid), 폴리 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(poly 2-hydroxyethylmethacrylate) 및 그 폴리머(polymers)와 같은 폴리아크릴레이트(polyacrylates),
폴리에폭시(메타)아크릴레이트(polyepoxy(meth)acrylates),
폴리우레탄(메타)아크릴레이트(polyurethane(meth)acrylates),
폴리에틸글루타르이미드(polyethylglutarimide)와 같은 폴리이미드(polyimides),
폴리에폭시실록산(polyepoxysiloxanes)과 같은 폴리실록산(polysiloxanes),
폴리비닐에테르(polyvinylethers),
폴리비스벤조사이클로부탄(polybisbenzocyclobutenes) 등을
이들 단독 또는 코폴리머로 또는 이들 중 수 개의 혼합물로 된 폴리머 층 위에 형성될 수 있다.
엠보싱은 일부 경우에는 에칭으로 이어질 수 있다. 엠보싱된 졸겔 또는 폴리머 층은 아래에 있는 투명한 시트의 물질이 다시 보일 때까지 공격할 수 있으며, 상기 요철 패턴의 깊은 부분에 먼저 그리고 이어서 그 상부 부분으로 점진적으로 진행한다. 따라서, 에칭의 종료시 얻어지는 더 많거나 또는 더 적은 불규칙한 면이 졸겔 또는 폴리머 층에 완전히 형성되거나 또는 부분적으로 그 내부에 형성되고 상기 투명한 시트에 부분적으로 또는 이 투명한 시트 내에 완전히 형성될 수 있다. 에칭 조건은 이 최종 면은 본 발명의 디바이스의 정의를 만족시키는 크기를 가지는 상승된 패턴을 가지도록 조절되어야 한다.
에칭 방법으로서,
특히 산에 의한 화학적 에칭,
반응 이온(빔) 에칭 = RI(B)E,
플라즈마 에칭(유도 결합 플라즈마 = ICP)
을 들 수 있다.
엠보싱 방법은 상대적으로 큰 영역이 적절한 비용으로 신속하게 처리될 수 있게 하는 것이라는 점이 주지되어야 한다.
본 발명에 따른 격자를 생성하기 위한 다른 가능한 방법은 포토리소그래피를 포함한다. 이러한 방법은 일반적으로 상기 요철 패턴이 형성될 수 있는 제 1 층을 가진 투명한 기판을 먼저 제공하는 것으로 이루어진다. 이 제 1 층은 엠보싱 방법의 적용된 졸겔 또는 폴리머 층과 동등하다. 이것은 특히 실리카로 만들어진 이것과 같은 특성으로 된 것일 수 있다. 이 방법의 제 2 단계로서 감광성 수지의 제 2 코팅이 증착된다. 이것은 타겟 복사선에 노출되어 한정된 위치에서 경화된다. 감광성 수지의 경화되지 않은 부분을 제거한 후 에칭될 제 1 층 위에 이런 방법으로 마스크가 생성된다. 에칭은 이후 엠보싱에 의한 방법의 대안에 관한 전술된 것과 동일한 방법으로 수행된다. 감광성 수지의 임의의 잔류물이 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 격자를 생성하기 위한 다른 방법은 나노구조화된 층(nanostructured layer)을 전사하는 것을 포함한다. 제 1 지지부에 부착된 층이 제 2 지지부에 부착하게 되어 본 발명에 따른 디바이스를 구성한다. 이 층은 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다.
사용될 수 있는 다른 방법은, 이온 교환 방법, 예를 들어, 무기 유리에서 Na+ 이온을 Ag+ 이온으로 교환하는 것에 있다.
마지막으로, 변조된 광이 물질(예를 들어, 바륨 티탄산염으로 된 광굴절성 결정)의 굴절률의 공간 변조를 유도하는 광굴절 효과가 사용될 수 있다. 또한 전기장이 물질의 굴절률의 공간 변조를 유도하는 전기광학 효과를 사용하는 것이 가능하다.
본 발명은 일반적으로 천장으로 투사되는 광의 영역에서의 컬러의 외양, 즉 무지개빛을 제거하는 등의 효과를 제공한다.
도 1은 빌딩의 윈도우에서 수직으로 장착될 수 있는 무기 유리로 만들어진 글레이징을 도시하는 도면.
도 2는 (기판에 그리고 패턴의 라인에 수직한 부분에 보이는) 기판(4)의 면 위에 패턴(3)과 동일한 4개의 패턴들의 블록을 도시하는 도면.
도 3은 기판의 표면 위에 2개의 서브 격자(SR1, SR2)들 사이의 전이 영역을 도시하는 도면.
도 1은 빌딩의 윈도우에서 수직으로 장착될 수 있는 무기 유리로 만들어진 글레이징을 도시한다. 글레이징의 상부 부분은 본 발명에 따른 12개의 서브 격자로 구성된 격자(2)를 구비한다. 서브 격자는 실제 표면 패턴을 나타내지 않는 여러 그래픽 텍스처(textures)에 의해 나타난다. 모든 서브 격자는 글레이징의 전체 폭을 가지며 그 사이즈는 높이에서 다르다. 서브 격자들은 격자의 에지(A)와 격자의 에지(A') 사이에 글레이징의 면이 동일한 평면에 있게 서로 병렬 배치된다는 것을 볼 수 있다. 이것은 글레이징 위에 서로에 대하여 서브 격자의 위치를 도시하기 위하여 순전히 정성적인 도해를 이루는 것이다.
도 2는 (기판에 그리고 패턴의 라인에 수직한 부분에 보이는) 기판(4)의 면 위에 패턴(3)과 동일한 4개의 패턴들의 블록을 도시한다. 패턴(3)의 무게 중심은 5에 있다. 이들 패턴들은 평행육면체 유형을 이루며 폭(L)과 깊이(h)를 가지고 있다. 블록 내 이웃한 패턴의 무게 중심들은 일정한 거리(p)만큼 분리된다. 이 블록은 6으로 표시된 폭을 가진다. 라인(BB')이 패턴의 무게 중심을 통과하여 기판에 평행하게 이어지면, 패턴의 굴절률(R1)과 패턴들 사이의 영역의 굴절률(R2)이 연속적으로 지나간다.
도 3은 기판의 표면 위에 2개의 서브 격자(SR1, SR2)들 사이의 전이 영역을 도시한다. 서브 격자(SR1)의 3개의 블록(8,9,10)은 사실 동일한 것으로 보인다. 한편, 이웃한 블록들 사이(그리고 이에 따라 이웃한 블록들의 무게 중심들 사이)의 거리는 변한다. 서브 격자(SR2)의 3개의 블록(11,12,13)은 서로 동일한 것으로 볼 수 있다. 여기서 또한, 이웃한 블록들의 무게 중심들 사이의 거리는 변한다. 이웃한 블록들 사이의 거리란 서브 격자(SR2)의 2개의 블록들에 대해 일례로 Db로 표시한 것인 것으로 이해된다.
2 : 격자 A, A' : 에지
3 : 패턴 4 : 기판
5 : 무게 중심 6 : 블록 폭
8, 9, 10, 11, 12, 13 : 블록 p : 거리
L : 폭 h : 깊이
SR1, SR2 : 서브 격자 Db : 거리

Claims (18)

  1. 패턴의 굴절률과 다른 굴절률을 가진 영역에 의해 분리된 패턴의 평행한 라인들로 된 격자를 그 표면에 가지며 상기 격자는 광을 확산시키고 적어도 4개의 서브 격자를 구비하는 투명한 기판으로서, 각 서브 격자는,
    폭(L)을 가진 동일한 패턴들의 복수의 블록을 포함하며, 각 블록은 2 내지 10개의 상기 패턴을 구비하며, 블록 내 이웃한 패턴의 무게 중심들은 일정한 주기(p)에 의해 분리되며, 이웃한 블록들 사이에 거리(Db)는 서브 격자의 하나의 에지에서부터 상기 서브 격자의 다른 에지로 지나갈 때 비-단조 방식으로 변하되, L에 0배 한 것보다 크고 L에 20배 한 것보다 작으며, 이 거리는 1.2Dbm보다 더 크며 0.7Dbm보다 더 작으며, 여기서 Dbm은 서브 격자의 블록들 사이의 거리의 산술 평균이며,
    주기(p)는 격자의 하나의 에지로부터 다른 에지로 지나갈 때 0.5pm 내지 1.5pm 범위에서 비-단조 방식으로 하나의 서브 격자로부터 다른 서브 격자로 변하며, pm 은 서브 격자의 주기(p)의 산술 평균이며, 하나 이상의 서브 격자는 1.2pm보다 큰 주기를 가지고 하나 이상의 서브 격자는 0.8pm보다 더 작은 주기를 가지고,
    격자의 패턴의 모든 라인은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  2. 제 1 항에 있어서, 서브 격자의 패턴의 적어도 80%는 블록의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 격자의 패턴의 적어도 80%는 블록의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 서브 격자는 적어도 4개의 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  5. 제 4 항에 있어서, 각 서브 격자는 100개 내지 5000개의 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자는 10 내지 1000개의 서브 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 서브 격자의 25% 이상은 1.2pm보다 작은 주기(p)를 가지고 상기 서브 격자의 25% 이상은 0.8pm 보다 작은 주기(p)를 가지는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 서브 격자 내 이웃한 블록들 사이의 거리의 25% 이상은 1.2Dbm보다 크고, 이웃한 블록들 사이의 거리의 25% 이상은 0.7Dbm 보다 작은 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 서브 격자 내에 있는 임의의 블록은 2 내지 10개의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 이웃한 패턴의 무게 중심들 사이의 거리는 100 nm 내지 20 μm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 모든 서브 격자에서 pm 은 300nm 내지 500nm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항의 기판을 포함하는 윈도우.
  13. 제 12 항에 따른 윈도우를 구비하며 상기 윈도우는 수직하고 태양광선에 노출되는 윈도우를 구비하는 빌딩.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 빌딩은 태양광선이 1년 동안 수평선과 30°보다 큰 입사각을 형성할 수 있는 지구 위도에 위치하는 것을 특징으로 하는 빌딩.
  15. 제 1 항에 있어서, 투명 기판은 태양광선을 천장으로 편향시키는 것을 특징으로 하는, 투명 기판.
  16. 제 1 항에 있어서, 서브 격자의 패턴의 적어도 90%는 블록의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 격자의 패턴의 적어도 90%는 블록의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 서브 격자 내에 있는 임의의 블록은 2 내지 5개의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 기판.
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