KR101755685B1 - 광학 적층체 및 피팅 - Google Patents

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Abstract

광학 적층체는 제1 투과성 기재, 제2 투과성 기재, 및 구조화된 층을 포함한다. 상기 제2 투과성 기재는 상기 제1 투과성 기재와 대향한다. 상기 구조화된 층은 상기 제1 투과성 기재와 상기 제2 투과성 기재 사이에 배치되고, 상기 제2 투과성 기재를 투과한 광을 부분적으로 지향 반사시키도록 구성된다.

Description

광학 적층체 및 피팅{OPTICAL LAMINATED PRODUCT AND FITTING}
본 발명은 각각이, 예를 들면, 적외선(infrared light)을 선택적으로 반사시켜, 가시광선(visible light)을 투과시키는 광학 적층체 및 피팅(fitting)에 관한 것이다.
최근, 고층 건물, 및 주택 등의 건축용 윈도우 글라스, 및 차량용 글라스에 태양광을 부분적으로 흡수 또는 반사시키도록 구성된 층을 설치하는 경우가 증가하고 있다. 이러한 구조는 지구 온난화의 방지를 위한 에너지 효율 대책의 하나로 제공된 것으로, 예를 들면, 태양으로부터 창을 통해 들어오는 근적외선에 의한 실내 온도의 상승을 억제함으로써 냉난방 장치의 부하를 경감할 수 있다.
가시광선 영역의 광 투과성을 유지하면서 근적외선을 필터하도록 구성된 구조의 일 예로서, 근적외선 영역에서 높은 반사율을 갖는 층을 적층형 윈도우 글라스(laminated window glass)에 설치하는 구조가 알려져 있다. 예를 들면, 일본 특허출원 공개 제2008-37667호에는 적외선 반사막을 외측 글라스판과 내측 글라스판 사이에 끼우고 무기질 재료로 이루어진 고굴절율 피막과 무기질 재료로 이루어진 저굴절율 피막의 적층형 구조를 갖는 적층형 윈도우 글라스가 개시되어 있다.
그러나, 일본 특허출원 공개 제2008-37667호에 개시된 구조는 반사층이 평면 윈도우 글라스에 설치되기 때문에 단지 태양으로부터 들어오는 광을 정반사만 수행할 수 있다. 따라서, 상공으로부터의 광을 정반사한 후, 그 반사광은 다른 건물과 지면에 흡수되고 열로 변환되어 주변 온도의 상승을 야기시킨다.
전술한 사정을 감안하여, 근적외선을 필터하여 주변 온도의 상승을 억제시킬 수 있는 광학 적층체를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 투과성 기재, 제2 투과성 기재, 및 구조화된 층을 포함하는 광학 적층체가 제공된다.
상기 제2 투과성 기재는 상기 제1 투과성 기재와 대향한다.
상기 구조화된 층은 상기 제1 투과성 기재와 상기 제2 투과성 기재 사이에 배치된다. 상기 구조화된 층은 상기 제2 투과성 기재를 투과한 광을 부분적으로 지향 반사시키도록 구성된다.
상기 구조화된 층이 지향성 반사 구조를 갖고 있기 때문에, 예를 들면, 상기 광학 적층체는 제1 파장 대역과 제2 파장 대역에서 상이한 분광 특성을 갖고 있어 상기 제1 파장 대역의 광의 입사 방향으로 지향 반사시킨다. 따라서, 예를 들면, 적외선 대역을 상기 제1 파장 대역으로 규정한다면, 상기 광학 적층체는 입사광을 정반사시키도록 구성된 제품에 비해 주변 온도의 상승을 억제할 수 있다. 또한, 가시광 대역을 상기 제2 파장 대역으로 규정한다면, 주변 온도의 상승을 억제하면서 가시성이 우수한 채광을 확보하는 것이 가능하다. 예를 들면, 반(semi) 반사층을 갖춘 제품은 파장 선택성은 갖지 못하지만, 낮은 비용으로 지향성 반사층을 형성할 수 있다. 상기 구조화된 층은 두 장의 투과성 사이에 끼어있기 때문에, 상기 구조화된 층은 내구성 및 내후성(weather resistance)이 개선된다.
상기 구조화된 층은 투광체와 광학 기능층을 갖는다. 상기 광학 기능층은 입사광을 부분적으로 반사하도록 구성된 층이며, 예를 들면, 반투과층 또는 파장 선택 반사층이다. 상기 투광체는 지향 반사성의 오목부가 배열되는 제1 표면을 갖는다. 상기 광학 기능층은 상기 제1 표면에 형성되며, 상기 제1 파장 대역의 광을 반사하고, 상기 제2 파장 대역의 광은 투과시키도록 구성된다.
이러한 방식으로, 상기 구조화된 층은 상기 제1 및 제2 투과성 기재와 별도로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 구조화된 층은 용이하게 제작될 수 있다.
재귀 반사성의 오목부는 상기 제1 표면에 일차원적으로 배열된 프리즘 형상, 또는 원통형 렌즈 형상 등을 가질 수 있다. 상기 재귀 반사성의 오목부는 상기 제1 표면에 이차원적으로 배열된 각뿔 형상, 또는 곡면 형상 등을 가질 수 있다. 상기 투광체는, 예를 들면, 자외선 경화 수지로 이루어질 수 있고, 상기 오목부 및 상기 투광체는 동시에 형성될 수 있다.
광학 다층막은 금속 산화막과 같은 유전체, 및 금속을 구비할 수 있다. 상기 광학 다층막 각각의 재료, 두께, 및 적층수는 차단될 광의 파장 대역, 및 투과율(반사율) 등에 따라 임의로 설정된다.
상기 투광체는 상기 제1 표면의 대향 측면으로 규정된 제2 표면을 더 구비할 수 있다. 상기 광학 적층체는 상기 제2 표면을 상기 제1 투과성 기재에 접착시키도록 구성된 제1 투과성 접착층을 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 구조화된 층은 상기 제1 투과성 기재와 일체로 형성될 수 있다. 상기 제1 투과성 접착층은 열가소성 수지, 자외선 경화 수지, 또는 접착 테이프 등으로 이루어질 수 있다.
상기 광학 적층체는 상기 구조화된 층을 상기 제2 투과성 기재에 접착시키도록 구성된 제2 투과성 접착층을 더 구비할 수 있다.
따라서, 상기 구조화된 층은 상기 제2 투과성 기재와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 구조화된 층이 상기 제1 및 제2 투과성 기재 사이에 밀봉될 수 있기 때문에, 상기 구조화된 층의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 구성 대신에, 상기 광학 적층체는 상기 구조화된 층과 상기 제2 투과성 기재 사이에 밀봉된 불활성 가스층을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 예를 들면, 주변 온도를 상승시키지 않고 근적외선을 필터하고, 우수한 내구성을 갖도록 구성된 광학 적층체가 제공된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부의 도면에 예시된 다음과 같은 본 발명의 최선의 실시예의 상세한 설명에 비추어 보면 더욱 자명해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 적층체의 부분 개략 단면도이다.
도 2는 상기 광학 적층체의 투광체의 일 구성예를 보여주는 부분 사시도이다.
도 3은 상기 광학 적층체의 투광체의 다른 구성예를 보여주는 부분 사시도이다.
도 4는 상기 광학 적층체의 투광체의 또 다른 구성예를 보여주는 부분 평면도이다.
도 5는 상기 광학 적층체의 한가지 작용을 설명하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 적층체를 제조하는 방법을 설명하는 각 공정의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 적층체를 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다.
도 8은 상기 제조방법을 기반으로 하여 제조된 광학 적층체의 부분 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 적층체의 부분 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 적층체의 부분 개략 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 적층체의 부분 개략 단면도이다.
도 12는 상기 투광체를 제작하기 위한 금형의 일 구성예를 보여주는 요부의 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 변형예에 따른, 광학 적층체에 입사되는 입사광과 광학 적층체에 의해 반사된 반사광 사이의 관계를 보여주는 사시도이다.
도 14a는 본 발명의 변형예에 따른 광학 적층체의 일 구성예를 보여주는 단면도이다.
도 14b는 본 발명의 변형예에 따른 광학 적층체의 구조체의 일 구성예를 보여주는 사시도이다.
도 15a는 본 발명의 변형예에 따른 형상층에 형성된 구조체의 형상예를 보여주는 사시도이다.
도 15b는 본 발명의 변형예에 따른, 형상층에 형성된 구조체의 주축의 경사 방향을 보여주는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 변형예에 따른 광학 적층체의 구성예를 보여주는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 변형예에 따른 광학 적층체의 형상층의 구성예를 보여주는 사시도이다.
도 18a는 본 발명의 변형예에 따른, 광학 적층체의 형상층의 구성예를 보여주는 평면도이다.
도 18b는 변형예에 따른, 도 18a에 도시된 형상층의 B-B 선을 따르는 단면도이다.
도 18c는 변형예에 따른, 도 18a에 도시된 형상층의 C-C 선을 따르는 단면도이다.
도 19a는 변형예에 따른, 광학 적층체의 형상층의 구성예를 보여주는 평면도이다.
도 19b는 변형예에 따른, 도 19a에 도시된 형상층의 B-B 선을 따르는 단면도이다.
도 19c는 변형예에 따른, 도 19a에 도시된 형상층의 C-C 선을 따르는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 적용예에 따른 피팅의 구성예를 보여주는 사시도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 설명될 것이다.
<제1 실시예>
[광학 적층체의 구성]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 적층체를 보여주는 요부 단면도이다. 본 실시예에서, 광학 적층체(1)는 제1 투과성 기재(11), 제2 투과성 기재(12), 및 제1 투과성 기재(11) 및 제2 투과성 기재(12) 사이에 배치된 구조화된 층(20)을 갖는다. 광학 적층체(1)는 건물 또는 차량의 각 윈도우로서 사용된다. 덧붙여, 도면에서, 간략성을 기하기 위하여 각 부의 크기, 및 두께 등은 과장되어 묘사된다.
이하, 광학 적층체(1)의 각 부가 상세히 설명될 것이다.
[투과성 기재]
제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12)는 두께가, 예를 들면, 2.5 mm인 플로트 글라스(float glass)로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12)는 글라스 대신에 아크릴 플레이트 및 폴리카보네이트 플레이트와 같은 투광성 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 투과성 기재(11 및 12)의 두께는 각각의 특정값으로 제한되지 않으며, 예를 들면, 1 mm 내지 3 mm 사이에서 선택가능하다.
투과성 기재(11 및 12)에 사용되는 글라스 재료는 Si(실리콘), P(인), B(붕소), Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Nd(네오디뮴), Pb(납), Zn(아연), Cu(구리), Nb(니오브), Li(리튬), Fe(철), Sr(스트론튬), Ba(바륨), Ni(니켈), Ti(티타늄), In(인듐), K(칼륨), Na(나트륨), 또는 Al(알루미늄)과 같은 원소를 포함할 수 있다. 이들 원소는 상황이 요구하는 바에 따라 사용된다.
또한, 투과성 기재(11 및 12)의 표면에는 액정층이 도포될 수 있다. 투과성 기재(11 및 12) 사이의 갭에 액정 재료가 밀봉될 수 있다. 또한, 투과성 기재(11 및 12)에는 소위 (열에 의해 가역 변색되는) "열변색 재료(thermochromic material)", (전압 인가에 의해 가역 변색되는)" 전기변색 재료(electrochromic material)"와 같은 기능적 색소가 첨가될 수 있다.
[구조화된 층]
구조화된 층(20)은 투광체(21) 및 투광체(21)의 표면에 형성된 광학 기능층(22)을 갖는다.
(투광체)
도 2 내지 도 4는 각기 투광체(21)의 형태를 모식적으로 보여주는 요부의 사시도 또는 평면도이다. 투광체(21)는 광학 기능층(22)이 형성되는 표면과 동일한 표면에 다수의 오목부(211)가 형성된 구조면(21a)(제1 표면)을 갖는다. 투광체(21)의 구조면(21a)과는 반대측인 배면(2lb)(제2 표면)은 평탄면이다.
구조면(21a)을 형성하는 오목부(211)는 지향성 반사 구조를 갖는다. 본 실시예에서, 오목부(211)는 각기 저부에 정점(peak)을 갖는 구조체로 형성되어 있다. 오목부(211)는, 예를 들면, 각뿔 형상, 원추 형상, 각기둥 형상, 곡면 형상, 프리즘 형상, 원통 형상, 반구 형상, 및 코너 큐브(corner of a cube) 형상 등을 갖는다. 오목부(211)는 서로 형상 및 크기가 동일하다. 한편, 오목부(211)는 주기적으로 형상 및 크기가 변화될 수 있거나, 또는 영역마다 형상 또는 크기가 다르다.
도 2는 삼각 프리즘 형상(프리즘 형상)의 오목부(211)가 일차원 어레이로 배열된 구조면을 도시하는 부분 사시도이다. 도 3은 곡면 형상(원통형 렌즈 형상)의 오목부(211)가 일차원 어레이로 배열된 것을 도시하는 부분 사시도이다. 도 4는 삼각뿔 형상의 오목부(211)가 이차원 어레이로 배열된 구조면을 보여주는 부분 평면도이다. 오목부(211)의 피치(즉, 오목부(211)의 정점 간의 간격)는 특정값으로 제한되지 않으며, 예를 들면, 필요에 따라 수십 μm 내지 수백 μm의 사이에서 선택가능할 수 있다. 또한, 오목부(211)의 깊이는 특정값으로 제한되지 않으며, 예를 들면, 10 μm 내지 100μm 사이에서 선택가능할 수 있다. 오목부(211)의 종횡비(aspect ratio)(깊이 치수/평방 치수)는 특정값으로 제한되지 않으며, 예를 들면, 0.5 이상일 수 있다.
투광체(21)는 투광성 수지 재료, 이를 테면, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 및 에너지빔 경화형 수지(energy beam curable resin)로 형성된다. 투광체(21)는 광학 기능층(22)을 지지하는 지지 부재로서 기능하는 것으로 구성된다. 투광체(21)는 필름, 시트, 또는 플레이트로 형성되며, 그 각각의 두께는 사전 규정된다.
열가소성 수지의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴 폴리머; 폴리카보네이트; 초산 셀룰로스, 셀룰로스(아세테이트-코-부틸레이트), 및 초산 셀룰로스와 같은 셀룰로스 재료; 에폭시 수지; 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르; 폴리클로로 플루오로에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오로라이드와 같은 플루오로폴리머; 폴리카프로락탐, 폴리아미노 카프론산, 폴리(헥사메틸렌 디아민-코-아디핀산), 폴리(아미드-코-이미드), 및 폴리(에스테르-코-이미드)와 같은 폴리아미드; 폴리에테르케톤; 폴리에테르이미드; 폴리메틸펜텐 과 같은 폴리올레핀; 폴리페닐렌 에테르; 폴리페닐렌 설파이드; 폴리스티렌 및 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴), 폴리(스티렌-코-아크릴로니트릴-코-부타디엔)와 같은 폴리스티렌 공중합체; 폴리술폰; 실리콘 폴리아미드 및 실리콘 폴리카보네이트와 같은 실리콘 변성 폴리머(즉, 적은 중량%(10중량% 미만)의 실리콘을 함유하는 폴리머); 퍼플루오로폴리(에틸렌테레프탈레이트)와 같은 불소 변성 폴리머; 및 폴리에스테르 및 폴리카보네이트 브렌드, 및 플루오로폴리머 및 아크릴 폴리머 브렌드와 같은 상기 폴리머의 혼합물과 같은 재료들이 있다.
에너지빔 경화 수지는 전자선, 자외선, 및 가시광에 노출시킴으로써 라디칼 중합 기구에 의해 가교될 수 있는 반응성 수지계로 구분된다. 또한, 이들 재료에는 과산화 벤조일과 같은 열 개시제가 첨가될 수 있다. 이 경우, 이들 재료는 가열 수단에 의해 중합될 수 있다. 방사선 개시 양이온 중합 수지도 사용될 수 있다.
반응성 수지는 광개시제와, 아크릴레이트기를 갖는 적어도 하나의 화합물로 구성될 수 있다. 이와 같은 수지는 이관능 또는 다관능 화합물을 함유해서 노출에 의해 가교된 고분자 구조를 확실하게 형성하는 것이 바람직하다. 프리 라디칼 기구에 의해 중합될 수 있는 수지의 일부 예로는 에폭시 수지, 폴리에스테르, 폴리에테르 및 우레탄에서 유도된 아크릴계 수지, 에틸렌성 불포화 화합물, 적어도 하나의 펜던트(pendant) 아크릴레이트기를 갖는 아미노플라스트(aminoplast) 유도체, 적어도 하나의 펜던트 아크릴레이트기를 갖는 이소시아네이트 유도체, 아크릴레이트화 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지, 및 이들의 혼합물 및 조합이 있다. 여기서, "아크릴레이트" 라는 용어는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 둘 다의 의미로 사용된다.
예를 들면, 에틸렌성 불포화 수지로는 탄소 원자, 수소 원자 및 산소 원자, 및 선택적으로 질소, 유황 및 할로겐을 함유하는 모노머 및 폴리머 화합물의 양자가 있다. 산소 원자 또는 질소 원자, 또는 이들 두 원자는 일반적으로 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드, 및 우레아기로 존재한다. 각각의 에틸렌성 불포화 화합물은 바람직하게 분자량이 약 4,000 미만이며, 바람직하게 지방족 모노히드록시기 또는 지방족 폴리히드록시기 함유 화합물과, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레인산과 같은 불포화 카르본산과의 반응으로 만들어진 에스테르다. 또한, 아크릴기 또는 메타크릴기를 갖는 화합물의 특정예는 다음과 같지만, 에틸렌성 불포화 수지는 다음의 예로 제한되지 않는다.
(1) 일관능 화합물의 예로는 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 및 N, N-디메틸 아크릴레이트와 같은 재료가 있다.
(2) 이관능 화합물의 예로는 1, 4-부탄디올 디아크릴레이트 1, 6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 및 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트와 같은 재료가 있다.
(3) 다관능 화합물의 예로는 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타 에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타 에리트리톨 테트라아크릴레이트, 및 트리스(2-아크릴로일옥시에틸) 이소시아누레이트와 같은 재료가 있다. 다른 에틸렌성 불포화 화합물 및 수지의 대표적인 일부 예로는 스티렌, 디비닐벤젠, 비닐톨루엔, N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 디아릴프탈레이트 및 디아릴아디페이트와 같은 모노아릴, 폴리아릴, 및 폴리메타릴 에스테르, 및 N, N-디아릴 아디파미드와 같은 카르본산의 아미드가 있다. 아크릴 화합물과 배합될 수 있는 광중합 개시제의 예로는 다음과 같은 특정한 개시제, 이를 테면, 벤질, 메틸 o-벤조에이트, 벤조인, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 벤조페논/삼차 아민, 2, 2-디에톡시아세트페논과 같은 아세트페논, 벤질 메틸케탈, 1-히드록시시클로헥실 페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-벤질-2-N, N-디메틸아미노-1-(4-몰포리노페닐-1-부타논, 2, 4, 6-트리메틸벤조일디페닐-포스핀 옥시드, 및 2-메틸-1-4-(메틸티오)페닐-2-몰포리노-1-프로파논이 있다. 이들 화합물은 단독으로 또는 조합해서 사용될 수 있다.
양이온 중합성 재료에는 다음으로 제한되지 않지만 에폭시 및 비닐 에테르 관능기를 함유하는 재료가 있다. 이들 계는 트리아릴술포늄 및 디아릴요오드늄염 과 같은 오니움염 개시제에 의해 광개시된다.
투광체(21)용으로 바람직한 폴리머로는 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 및 다관능 아크릴레이트 또는 에폭시와 같은 가교된 아크릴레이트, 및 아크릴화 우레탄과 일관능 및 다관능 모노머의 배합물이 있다. 이들 폴리머는 열 안정성, 환경 안정성, 투명성, 성형 공구(forming tool) 또는 금형과의 박리성, 및 광학 기능층의 수용성 중 하나 이상의 측면에서 유용하다.
(광학 기능층)
광학 기능층(22)은 투광체(21)의 구조면(21a)에 형성된다. 광학 기능층(22)은 특정 파장 대역(제1 파장 대역)의 광을 반사하도록 구성되고, 상기 특정 파장 대역 이외(제2 파장 대역)의 광은 투과시키도록 구성된 광학 다층막을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 특정 파장 대역의 광은 근적외선을 포함하는 적외선 대역이며, 상기 특정 파장 대역 이외의 광은 가시광선 대역이다.
광학 기능층(22)은, 예를 들면, 제1 굴절율층(저굴절율층)과, 제1 굴절율층보다 높은 굴절율을 갖는 제2 굴절율층(고굴절율층)을 교대로 적층해서 만들어진 적층막으로 형성된다. 대안으로, 광학 기능층(22)은 적외선 영역에서 반사율이 높은 금속층과, 가시광선 영역에서 굴절율이 높고 반사 방지층으로서 기능하는 광학 투명층을 교대로 적층해서 이루어진 적층막으로 형성된다.
적외선 영역에서 반사율이 높은 금속층은 주로 Au, Ag, Cu, Al, Ni, Cr, Ti, Pd, Co, Si, Ta, W, Mo, 및 Ge와 같은 단일 원소, 또는 이들 단일 원소 중 2종 이상이 주성분인 합금으로 구성된다. 더욱 상세하게는, 금속층의 재료로는 AlCu, AlTi, AlCr, AlCo, AlNdCu, AlMgCu, AgPdCu, AgPdTi, AgCuTi, AgPdCa, AgPdMg, 및 AgPdFe와 같은 합금이 사용될 수 있다. 상기 광학 투명층은 산화 니오비움, 산화 탄탈륨, 또는 산화 티타늄과 같은 고유전체를 주성분으로 한다. 상기 투명 전도성 막은, 예를 들면, 산화 아연, 또는 인듐-도핑된 산화 주석 등을 주성분으로 이루어진다.
광학 기능층(22)은 무기 재료로 이루어진 박막의 다층막으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 광학 기능층(22)은 고분자 재료로 이루어진 박막, 또는 고분자 재료 중에 미립자 등을 분산시킨 층이 적층된 막으로 구성될 수 있다. 광학 기능층(22)은 두께가 특정한 값으로 제한되지 않으며, 특정 파장 대역의 광을 목적하는 효율을 갖는 반사율로 반사하는 필요하다. 예를 들면, 광학 기능층(22)의 형성 방법으로는 CVD(화학 기상 증착)법, 스퍼터링법 및 진공 증착법과 같은 건식법, 또는 딥 코팅법 및 다이 코팅법과 같은 습식법이 이용될 수 있다. 광학 기능층(22)은 투광체(21)의 구조면(21a) 위에 실질적으로 균일한 두께로 형성된다. 이 경우, 광학 기능층(22)의 투광체(21)와의 접착성을 향상시킬 목적으로, 구조면(21a)이 표면 처리될 수 있고, 또는 구조면(21a) 위에 수지막과 같은 접착층이 형성될 수 있다.
[중간층]
구조화된 층(20)은, 예를 들면, 열압착법에 의해 중간층(31 및 32)을 통해 제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12)에 접착된다. 중간층(31 및 32)은 투과성 열가소성 수지로 형성되고, 열압착시에 연화시켜 구조화된 층(20)에 접착한다. 더욱 상세하게는, 중간층(31)은 구조화된 층(20)의 배면(2lb)이 제1 투과성 기재(11)에 접착하도록 구성된 투과성 접착층으로서 구성된다. 중간층(32)은 구조화된 층(20)의 구조면(21a)이 제2 투과성 기재(12)에 접착하도록 구성된 투과성 접착층으로서 구성된다.
중간층(31 및 32)은 구조화된 층(20)의 투광체(21)보다 연화 온도(softening temperature)가 낮은 수지 재료로 이루어진다. 따라서, 열압착시에 투광체(21)의 구조면(21a)의 열변형을 방지할 수 있다. 열압착에 필요한 온도는 특정하게 제한되지 않지만, 본 실시예에서 열압착에 필요한 온도는 130℃ 내지 140℃ 범위 내에 있다. 따라서, 중간층(31 및 32)에는 130℃ 이하의 연화 온도를 갖는 수지 재료가 이용된다. 중간층(31 및 32)의 주 재료로는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 알코올(PVA), 또는 폴리비닐 부티랄(PVB) 등을 포함하는 코폴리머가 이용될 수 있다.
한편, 투광체(21)는 해당 연화 온도에서 연화되지 않는 수지 재료로 형성된다. 투광체 (21)는 140℃ 이상의 온도에서 연화되는 수지 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 투광체(21)의 연화 온도는 150℃ 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직한 값으로서, 투광체(21)의 연화 온도는 170℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 투광체(21)는 140℃의 온도 및 주파수 1 Hz에서 1.0×10-6 Pa 이상의 손실 탄성율을 갖는다. 투광체(21)의 저장 탄성율이 1.0×10-6Pa 미만인 경우, 열압착시에 구조면(21a)이 변형되고, 재귀 반사성(recursive reflection)이 저하될 우려가 있다.
중간층(31 및 32)은 각기 110℃에서 10000 Pa·s 이상의 용융 점도를 가지면서, 140℃에서 100000 Pa·s 이하의 용융 점도를 갖는다. 중간층(31 및 32)의 용융 점도가, 예를 들어, 110℃에서 10000 Pa·s 미만이면, 어떤 경우에 열압착시에 투과성 기재(11 및 12)에 대하여 구조화된 층(20)의 위치가 어긋나게 된다. 중간층(31 및 32)의 강도가 너무 약해지면, 광학 적층체(1)의 내관통성(resistance to penetration)이 저하되는 경우가 있다. 한편, 중간층(31 및 32)의 용융 점도가, 예를 들어, 140℃의 온도에서 100000 Pa·s를 넘으면, 중간층(31 및 32)을 안정적으로 형성하는 것이 어렵다. 또한, 중간층(31 및 32)이 극도의 경화에 의한 취성(embrittlement)으로 인해, 광학 적층체(1)의 내관통성이 저하되는 경우가 있다.
구조화된 층(20)과 제2 투과성 기재(12) 사이에 형성된 중간층(32)에 광학 기능층(22)으로 피복된 구조화된 층(20)의 구조면(21a)이 삽입된다. 따라서, 광학 적층체(1)을 투과하는 상(image)의 선명도를 확보하기 위해, 중간층(32)은 투광체(21)와 동일한 굴절율을 갖는 것이 바람직하다. 투광체(21)와 중간층(32) 간의 굴절율 차는, 예를 들면, 0.03 이하이다. 바람직한 값으로서, 투광체(21)와 중간층(32) 간의 굴절율 차는 0.01 이하이다. 또한, 광학 기능층(22)이 부식되지 않도록 하기 위해, 중간층(32)에 함유되는 수분량을 줄이는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중간층(32)의 수분량은 1 중량% 이하인 것이 바람직하다. 함유 수분량이 극단적으로 적어진 중간층(32)의 광학 기능층(22)과의 접착성 저하를 방지하기 위해, 중간층(32)에 점착부여제(tackifier)가 첨가될 수 있다.
[광학 적층체의 작용]
도 5는 광학 적층체(1)의 한가지 작용을 설명하는 모식도이다. 광학 적층체(1)에서, 제1 투광체(11)는 건물(차량) 내부에 배치되며, 반면 제2 투광체(12)는 건물(차량) 외부에 배치된다. 예를 들면, 광학 적층체(1)에는 태양광이 입사한다. 광학 적층체(1)에서, 제2 투과성 기재(12)를 투과한 태양광에 대해, 적외선 대역의 광 L1은 광학 기능층(22)으로 반사되며, 반면 가시광 대역의 광 L2는 광학 기능층(22)을 통하여 투과되어 제1 투과성 기재(11)를 통해 출사된다(output). 따라서, 광학 적층체(1)는 사용자가 광학 적층체(1)를 통해 건물(차량)의 윈도우 외부를 볼 수 있다는 면에서 가시성(visibility)을 확보하면서, 동시에 건물 또는 차량 내 주위 온도의 상승을 억제한다.
본 실시예의 광학 적층체(1)에서, 광학 기능층(22)은 재귀 반사 구조를 갖는 구조면(21a) 위에 형성되어 있기 때문에, 광학 기능층(22)은 적외선(열선) L1의 입사 방향으로 재귀 반사하도록 지향성을 갖는다. 따라서, 광학 적층체(1)는 입사광이 광학 기능층으로 정반사되는 것에 비해 건물 내 또는 차량 내 주위 온도의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예의 광학 적층체(1)에서, 제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12) 사이에 형성된 중간층(32)은 구조면(21a) 및 광학 기능층(22)을 밀봉하는 보호층으로서 기능한다. 따라서, 구조면(21a) 및 광학 기능층(22)은 손상 또는 오염으로부터 보호되어, 구조화된 층(20)의 내구성 및 내후성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따르면, 구조화된 층(20)과 두 개의 투과성 기재(11 및 12)가 적층 구조를 갖기 때문에, 광학 적층체(1)는 건물 또는 차량의 윈도우 재료에 일체로 부착될 수 있다.
[광학 적층체의 제조 방법]
다음에, 본 실시예의 광학 적층체(1)를 제조하는 방법이 설명될 것이다. 도 6 및 도 7은 광학 적층체(1)를 제조하는 방법을 설명하는 개략적인 공정도이다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 우선, 구조면(21a)을 갖는 투광체(21)를 형성한다. 투광체(21)를 형성하는 방법의 예로서, 구조면(21a)에 대응하는 요철 형상을 갖는 전사면(100a)이 형성된 금형(100)을 제작한다. 전사면(100a)에 특정 량의 자외선 경화 수지 12R을 도포한다(도 6a). 그 다음, 자외선 경화 수지 12R의 상면을 평탄화하기 위해, 자외선의 투과 특성을 갖는 투명한 수지 필름으로 이루어진 기재(41)를 전사면(100a) 위에 올려놓는다(도 6b). 기재(41)는 소정 두께를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 수지로 이루어진다. 그 다음, 자외선(UV) 광원(40)으로부터 기재(41)를 통해 자외선에 의해 자외선 경화 수지 12R를 경화하면, 전사면(100a)의 형상에 대응하는 구조면(21a)을 갖는 투광체(21)가 형성된다(도 6c). 그 다음, 투광체(21)를 금형(100)으로부터 박리하고, 구조면(21a)에 광학 기능층(22)을 형성하는 단계를 통해 구조화된 층(20)이 만들어진다.
다음에, 도 7에 도시된 바와 같이, 중간층(31)이 형성된 제1 투과성 기재(11)와, 중간층(32)이 형성된 제2 투과성 기재(12)를 준비한다. 특히, 중간층(31 및 32)을 형성하는 방법은 제한되지 않으며, 여러 가지 도포 기술 또는 접착 기술이 선택적으로 이용될 수 있다. 그 다음, 중간층(31 및 32)을 제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12) 내부에 배치하고, 구조화된 층(20)을 제1 및 제2 투과성 기재(11 및 12) 사이에 끼워 열 압착을 수행한다. 이러한 공정을 통해 도 8에 도시된 광학 적층체(2)가 형성된다.
광학 적층체(2)는 투광체(21)와 중간층(31) 사이에 기재(41)가 게재한다는 점에서 도 1에 도시된 광학 적층체(1)와 다르다. 따라서, 구조화된 층(20)의 형성 후, 기재(41)를 박리한 상태에서 투과성 기재(11 및 12)를 적층하는 단계를 통해 도 1에 도시된 광학 적층체(1)가 형성된다. 도 2에 도시된 광학 적층체(2)에 의하면, 기재(41)가 투광체(21)를 지지할 수 있기 때문에 투광체(21)의 제작 및 처리 동작이 용이하다. 따라서, 투과성 기재(11 및 12)와의 투광체(21)의 적층화도 안정적으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 기재(41)를 이용하여 구조화된 층(20)을 롤 방식으로 연속적으로 형성함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
투과성 기재(11 및 12)에 구조화된 층(20)을 압착하기 위한 열압착 기술에는, 핫 프레스(HP), 또는 열간 정수압 프레스(hot isostatic press: HIP) 등이 이용된다. 열압착의 조건은 임의로 설정할 수 있다. 예를 들면, 130℃ 내지 140℃의 온도에서 열합착에 필요한 압력은 1 MPa 내지 1.5 MPa의 범위 내에 있다. 또한, 이 열압착 공정을 진공하에서 수행함으로써 중간층(31 및 32)으로부터 수분을 효과적으로 제거할 수 있다. 더욱이, 수 kPa의 감압 분위기에서 예비 가열함으로써 중간층(31 및 32)의 탈기(degassing)를 촉진할 수 있다.
<제2 실시예>
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 적층체의 요부의 개략적인 단면도이다. 도 9에서, 실시예 1에 따른 광학 적층체와 대응하는 일부 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 제2 실시예에 따른 광학 적층체의 대응 부분에 대해서는 상세히 설명하지 않을 것이다.
본 실시예에서, 광학 적층체(3)는 제1 투과성 기재(11), 제2 투과성 기재(12), 및 제1 투과성 기재(11)와 제2 투과성 기재(12) 사이에 배치된 구조화된 층(20)을 갖는다. 구조화된 층(20)과 제1 투과성 기재(11) 사이에는 중간층(31)이 형성되어 있다. 구조화된 층(20)과 제2 투과성 기재(12) 사이에는 가스층(33)이 형성되어 있다. 또한, 제1 투과성 기재(11)와 제2 투과성 기재(12) 사이에는 가스층(33)을 밀봉하기 위한 밀봉 부재(34)가 배치되어 있다.
가스층(33)은 희귀 가스 또는 불활성 가스로 형성된다. 이하에서는, 희귀 가스 및 불활성 가스를 총괄하여 "불활성 가스" 라고 말한다. 예를 들면, 가스층(33)을 형성하는 불활성 가스로는 아르곤, 또는 질소 등이 이용된다. 가스층(33)의 불활성 가스의 압력은 제한되지 않으며, 예를 들면, 양압(positive in pressure)일 수 있다. 따라서, 가스층(33)으로의 외기(outer air)의 침입을 방지함으로써, 수증기로 인한 광학 기능층(22)의 부식 또는 열화를 막을 수 있으며, 환경적 압력에 의한 투과성 기재(12)의 손상을 막을 수 있다.
밀봉 부재(34)는 투과성 기재(11 및 12)를 따라서 원형 패턴(프레임 형상)으로 형성되어 있다. 밀봉부재(34)는 고무 및 엘라스토머(elastomer)와 같은 탄성체, 또는 접착제로 형성되어 있다. 투과성 기재(11 및 12)가 밀봉 부재(34)와 일체로 접합함과 동시에, 투과성 기재(11 및 12) 사이에 기밀 공간이 형성된다. 가스층(33)은 이 기밀 공간에 불활성 가스를 충전하는 단계를 통해 형성된다. 가스층(33)은 불활성 가스 내에 투과성 기재(11 및 12)를 형성함으로써 용이하게 형성된다. 또는, 투과성 기재(11 및 12)의 층들을 형성하고, 밀봉 부재(34)에 형성된 탈기공(outlet)을 통해 상기 기밀 공간의 공기를 배기한 후, 불활성 가스를 상기 탈기공을 통해 상기 기밀 공간에 도입함으로써 가스층(33)을 형성하는 것이 가능하다. 상기 탈기공은 기밀 공간에 불활성 가스를 충전한 후 밀봉된다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예의 광학 적층체(3)는 제1 실시예와 같은 유리한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 투과성 기재(11)와 구조화된 층(20)을 중간층(31)으로 접합하는 상기 구성 대신에, 이들 층 사이에 불활성 가스의 층을 형성하는 것도 가능하다.
<제3 실시예>
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 적층체의 요부의 개략적인 단면도이다. 도 10에서, 제1 실시예에 따른 광학 적층체와 대응하는 일부 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 제3 실시예에 따른 광학 적층체의 대응 부분에 대해서는 상세히 설명하지 않을 것이다.
본 실시예의 광학 적층체(4)는 제1 투과성 기재(11)가 제1 투과성 기재(11)의 내면으로 정의되고, 재귀 반사성 오목부들이 일차원 또는 이차원적으로 배열된 구조면(21a)을 갖는다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 본 실시예에서, 광학 기능층(22)은 상기 구조면(21a) 위에 형성된다. 더욱 상세하게는, 본 실시예에서, 광학 적층체(4)는 구조면(21a)과 광학 기능층(22)으로 구성된 구조화된 층(201)을 갖는다.
본 실시예의 광학 적층체(4)는 제1 실시예와 동일한 유리한 효과를 갖는다. 특히, 광학 적층체(4)가 제1 실시예의 투광체(21)를 필요로하지 않기 때문에, 광학 적층체(4)의 두께가 줄어들 수 있다.
<제4 실시예>
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 적층체의 요부의 개략적인 단면도이다. 도 11에서, 제1 실시예에 따른 광학 적층체와 대응하는 일부 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 제4 실시예에 따른 광학 적층체의 대응 부분에 대해서는 상세히 설명하지 않을 것이다.
제4 실시예에 따른 광학 적층체(5)는 구조화된 층의 구성은 제1 실시예에 따른 광학 적층체와 다르다. 본 실시예에서, 구조화된 층(202)은 재귀 반사성을 갖는 구조면(21a)을 구비한 제1 투광체(21), 구조면(21a) 위에 형성된 광학 기능층(22), 및 구조면(21a)과 광학 기능층(22)을 피복하는 제2 투광체(23)를 갖는다. 제2 투광체(23)는 제1 투광체(21)의 경우에서와 같이 자외선 경화 수지로 형성되고, 광학 기능층(22)을 삽입하는 보호층으로서 기능하도록 구성된다.
구조화된 층(202)은 제1 기재(41) 및 제2 기재(42)를 추가로 갖는다. 제1 및 제2기재(41 및 42)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 투명한 플라스틱 필름으로 이루어진다. 이들 기재(41 및 42)는 자외선 경화 수지로 투광체(21 및 23)를 형성할 때 이들 투광체를 지지하는 지지층으로서 기능하도록 구성되며, 롤투롤(roll to roll) 제조 방법에 의한 구조화된 층(202)의 연속 생산시에 제공된다. 기재(41 및 42)는 투광체(21 및 23)의 형성 후 투광체(21 및 23)로부터 박리될 수 있다. 또는, 도 11에 도시된 바와 같이, 기재(41 및 42)는 투광체(21 및 23)로부터 박리되지 않고 투광체(21, 23)와 함께 투과성 기재(11 및 12)에 적층될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시예의 광학 적층체(5)는 제1 실시예와 같은 유리한 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 투광체(21 및 23)는 동종의 수지로 만들어지므로, 투광체(21 및 23)의 굴절율 차는 실질적으로 제로가 된다. 따라서, 광학 적층체(5)는 광학 적층체(5)를 투과한 상의 선명도의 저하를 줄일 수 있다.
<제5 실시예>
본 실시예에서, 이하에서는 지향성 반사체로서 기능하도록 구성된 광학 적층체(1)에 대해 설명된다. 도 13은 광학 적층체(1)에 입사하는 입사광과, 광학 적층체(1)에 의해 반사된 광 간의 관계를 보여주는 사시도이다. 광학 적층체(1)는 광이 입사되는 평탄한 입사면 S1을 갖는다. 광학 적층체(1)는 입사각(θ, φ)으로 입사면 S1에 입사된 광 L 중에서, 특정 파장대의 광 L1을 정반사(-θ, φ+180°) 이외의 방향으로 선택적으로 반사하도록 구성되고, 특정 파장대의 광 이외의 광 L2은 투과하도록 구성된다. 광학 적층체(1)는 상기 특정 파장대 이외의 광에 대하여 투명성을 갖는다. 상기 투명성은 후술하는 투과상 선명도(sharpness of transmission image)의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 문자 "θ"는 입사면 S1에 대한 수선(垂線) l1과, 입사면 S1에 입사되는 입사광 L 또는 상기 입사면에서 반사되는 반사광 L1 사이의 각도를 나타낸다. 문자 "φ"는 입사면 S1 상의 특정 직선 l2와 입사광 L 또는 반사광 L1을 입사면 S1에 투영한 성분 사이의 각도를 나타낸다. 여기서, 입사면 상의 특정한 직선l2 는 입사각(θ, φ)을 고정하고, 광학 적층체(1)의 입사면 S1에 대한 수선 l1를 기준으로 광학 적층체(1)를 회전했을 때, "φ" 방향으로 반사된 광의 강도가 최대가 되는 축에 해당한다. 만일 강도가 최대가 되는 축(방향)이 둘 이상일 경우, 그 축들 중 하나를 직선 l2로서 선택한다. 또한, 수선 l1을 기준으로 시계 방향으로 회전한 각도 "θ"를 "+θ"라 표시하고, 반면 반시계 방향으로 회전한 각도 "θ"를 "-θ"라 표시한다. 직선 l2를 기준으로 해서 시계 방향으로 회전한 각도"φ'를 "+φ"라 표시하고, 반면 반시계 방향으로 회전한 각도 "φ"를 "-φ"라 표시한다.
여기서, 특정 방향으로 반사하는 특정 파장대의 광과 광학 적층체(1)를 투과하는 광은 광학 적층체(1)의 용도에 따라 다르다. 예를 들면, 광학 적층체(1)를 윈도우 재료에 적용할 경우, 특정 방향으로 반사하는 특정 파장대의 광은 근적외선이며, 광학 적층체(1)를 투과하는 특정 파장대의 광은 가시광선인 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 특정 방향으로 반사하는 특정 파장대의 광은 주로 780 nm 내지 2100 nm 대역의 근적외선인 것이 바람직하다. 광학 적층체(1)는 근적외선을 반사하도록 구성된 광학 적층체를 윈도우 글라스에 부착한다면 태양으로부터 들어와 윈도우를 투과하는 광 에너지에 의한 실내 온도의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 광학 적층체(1)는 냉난방 장치의 부하를 경감하고, 에너지 절약을 도모할 수 있다. 여기서, "지향성 반사"란 정반사(입사각과 반사각이 동등한 반사) 방향 이외의 어떤 특정한 방향으로 반사함과 동시에, 그 반사광 강도가 정반사광 강도보다 강하며, 지향성을 갖지 않는 반사 강도보다도 충분히 강한 반사를 지칭한다. 여기서, 광을 반사한다 란 특정 파장 대역, 예를 들면, 근적외선 영역에서의 반사율이 30% 이상인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 반사율은 50% 이상이다. 더 바람직한 값으로서, 반사율은 80% 이상이다. 광을 투과한다 란 특정 파장 대역, 예를 들면, 가시광선 영역에서의 투과율이 30% 이상인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 투과율은 50% 이상이다. 더 바람직한 값으로서, 투과율은 70% 이상이다.
지향성 반사의 방향φo는 -90°이상 90°이하인 것이 바람직하다. 이는 광학 적층체(1)를, 예를 들면, 윈도우 재료에 적용하여 사용할 경우, 상공으로부터 오는 광의 일부를 형성하는 특정 파장대의 광을 상공으로 되돌릴 수 있기 때문이다. 주변에 높은 건물이 없는 경우에는, 특정 광을 이러한 방향으로 반사하도록 구성된 광학 적층체(1)가 이용가능하다. 또한, 지향성 반사의 방향은 (θ, -φ) 각도 근방인 것이 바람직하다. 여기서, (θ, -φ) 각도 근방이란 (θ, φ)로부터의 편차가 5도 이하인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, (θ, φ)로부터의 편차는 3도 이하일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, (θ, φ)로부터의 편차는 2도 이하일 수 있다. 이 범위 내에서, 광학 적층체(1)를 윈도우 재료에 부착할 경우, 광학 적층체(1)는 비슷한 정도의 높이로 줄지어 서있는 건물의 상공으로부터 오는 광의 일부인 특정 파장대의 광을 줄지어 서있는 다른 건물의 상공으로 효율적으로 되돌릴 수 있다. 예를 들면, 구면 또는 쌍곡면의 일부, 삼각뿔, 사각추, 원추, 또는 다른 3차원 구조체를 이용하는 것이 바람직하다. (θ, φ)(-90°<φ <90°)의 각도로 광이 입사할 때, (θo, φo)(0°<θo <90°, - 90°<φo <90°)의 각도로 광을 반사시킬 수 있으며, 또는 일방향으로 연장하는 원기둥을 이용하는 것이 바람직하다. (θ, φ)(-90°<φ <90°)의 각도로 광이 입사할 때, (θo, -φ)(0°<θo <90°)의 각도로 광을 반사시킬 수 있다.
입사각(θ, φ)으로 입사면 S1에 입사된 광에 대한 특정 파장의 광의 지향성 반사는 재귀 반사 근방 또는 각도 (θ, φ) 근방인 것이 바람직하다. 광학 적층체(1)를 윈도우 재료에 적용할 경우, 광학 적층체(1)는 상공으로부터 오는 광 중에서 특정 파장대의 광을 상공으로 되돌릴 수 있다. 여기서, 각도 (θ, φ)로부터의 편차를 5도 이하로 하는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 각도 (θ, φ)로부터의 편차는 3도 이하일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, 각도 (θ, φ)로부터의 편차는 2도 이하일 수 있다. 상기 규정된 범위 내에서, 광학 적층체(1)는 상공으로부터 입사된 광의 일부인 특정 파장대의 광을 상공에 효율적으로 되돌릴 수 있다. 예를 들면, 적외선 송신기와 수광부가 적외선 센서 또는 적외선 영상 장치에서와 같이 인접하여 배치되어 있는 경우, 재귀 반사 근방 방향은 입사광의 방향과 동일하게 할 필요가 있다. 본 발명에서, 특정 방향에서 광을 센싱할 필요가 없는 경우, 재귀 반사 근방 방향은 입사광의 방향과 동일하게 할 필요는 없다.
0.5 mm의 광학 빗(optical comb)을 이용하여 광학 적층체를 투과한 광으로부터 측정한 파장 대역의 투과상의 선명도는 50 이상인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상의 선명도는 60 이상일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상의 선명도는 75 이상일 수 있다. 한편, 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상 선명도가 50 미만이면, 투과상이 흐리게 보이는 경향이 있다. 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상 선명도가 50 이상 60 미만이면, 선명도는 외부 밝기에 종속하지만 일상 생활에는 문제가 없다. 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상 선명도가 60 이상 75 미만이면, 사용자는 광원과 같이 상당히 밝은 물체에 따라 발생되는 회절 패턴이 걱정되지만, 윈도우 밖의 경치를 선명하게 볼 수 있다. 0.5 mm의 광학 빗을 이용한 투과상 선명도가 75 이상이면, 사용자는 회절 패턴을 거의 걱정하지 않아도 된다. 또한, 0.125 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm의 광학 빗을 이용하여 측정한 투과상 선명도의 합계는 230 이상인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 그 합계는 270 이상일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, 합계는 350 이상일 수 있다. 투과상 선명도의 합계가 230 미만이면, 투과상이 흐리게 보이는 경향이 있다. 한편, 합계가 230 이상 270 미만이면, 외부 밝기에 따라 다르겠지만 일상 생활에는 문제가 없다. 합계가 270 이상 350 미만이면, 사용자는 광원과 같이 상당히 밝은 물체에 따라 발생되는 회절 패턴이 마음에 걸리지만, 윈도우 밖의 경치를 선명하게 볼 수 있다. 합계가 350 이상이면, 사용자는 회절 패턴을 거의 걱정하지 않아도 된다. 여기서, 광학 빗을 이용한 투과상 선명도는 ICM-1T(슈가 테스트 인스트루먼트사(Suga Test Instruments Co., Ltd.) 제조)를 이용하고 일본 공업 규격 K-7105에 기반하여 측정된 것이다. 광학 적층체를 투과할 광의 파장이 광원 D65의 파장과 다른 경우, 광학 적층체를 투과할 광에 대응하는 필터를 통해 보정한 후 그 선명도를 측정하는 것이 바람직하다.
투명성을 갖는 파장대에 대한 헤이즈(haze)가 6% 이하인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 헤이즈는 4% 이하일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, 헤이즈는 2% 이하일 수 있다. 헤이즈값이 6%을 넘으면, 사용자는 투과광이 산란되어 창공이 흐리게 보인다. 여기서, 헤이즈값은 HM-150(무라카미 색상 연구소(MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY CO., Ltd.) 제조)을 이용하고 일본 공업 규격 K-7136에 규정된 측정 방법에 따라서 측정된 것이다. 광학 적층체를 투과할 광의 파장이 광원 D65의 파장과 다른 경우, 광학 적층체를 투과할 광에 대응하는 필터를 통해 보정한 후 헤이즈값을 측정하는 것이 바람직하다. 또한, 광학 적층체(1)의 입사면 S1, 또는 바람직하게는 입사면 S1 및 출사면 S2는 광학 빗을 이용한 투과상 선명도의 저하를 방지하기에 필요한 평활성을 갖는다. 구체적으로, 입사면 S1 및 출사면 S2의 산술평균 거칠기 Ra는 0.08 μm 이하인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값으로서, 산술 평균 거칠기 Ra는 0.06 μm 이하일 수 있다. 더 바람직한 값으로서, 산술 평균 거칠기 Ra는 0.04 μm 이하일 수 있다. 또한, 상기 산술 평균 거칠기 Ra는 입사면의 표면 거칠기를 측정하고, 2차원 단면 곡선으로부터 거칠기 곡선을 구하고, 거칠기 곡선으로부터 거칠기 파라미터를 계산하는 단계를 통해 계산된 것이다. 측정 조건은 일본 공업 규격 B0601:2001에 따른다. 측정 장치 및 측정 조건은 다음과 같다.
측정 장치:
전자동 미세 형상 측정기 서프코더(SURFCORDER) ET4000A(코사카 연구소(Kosaka Laboratory Ltd.) 제조)
측정 조건:
λc=0.8 mm
평가 길이 4 mm
컷오프(cutoff): ×5
데이터 샘플링 간격: 0.5 μm
광학 적층체(1)를 투과한 광의 색은 거의 중간색이고, 광학 적층체가 착색된(colored)된 것이라도, 광학 적층제(1)는 사용자에게 좋은 인상을 주는 청색, 청녹색, 및 녹색 등과 같은 엷은 색조가 바람직하다. 선호하는 색상의 생성에 관해서는, 예를 들면, 광학 적층체(1)가 광원 D65의 조사에 노출되면, 입사면 S1으로부터 입사되어, 구조화된 층(20)을 투과하고, 출사면 S2로부터 출사되는 광의 3원색 좌표 x, y는 0.20 <x <0.35, 및 0.20 <y <0.40 인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 범위는 0.25 <x <0.32, 및 0.25 <y <0.37 이다. 더 바람직한 범위는 0.30 <x <0.32 및 0.30 <y <0.35 이다. 색조가 연하게 붉은 광을 띠지 않고 선호하는 색상을 생성하는 것에 관해서는, y>x-0.02인 것이 바람직하다. 다른 바람직한 값은 y>x 이다. 또한, 예를 들면, 건물의 윈도우에 적용된 광학 적층체에 의해 반사된 색조가 입사 각도에 의해 변화되면, 광학 적층체는 장소에 따라 광 색조가 다르다고 사용자가 느끼거나, 사용자가 걸으면서 광학 적층체를 볼 경우 사용자는 광학 적층체의 색이 변화된 것으로 보이게 하므로 바람직하지 못하다. 따라서, 이러한 광학 적층체의 색조의 변화를 억제하는 관점에서 보면, 5°이상 60°이하의 각도 "θ"로 입사면 S1 또는 출사면 S2로부터 광이 입사되고, 구조화된 층(20)에 의해 정반사된 광의 색 좌표 "x"의 차의 절대치 및 색 좌표 "y"의 차이의 절대치는 광학 적층체(1)의 각 주면(principal surface)에 있어서 0.05 이하인 것이 바람직하며, 다른 바람직한 값은 0.03 이하이고, 더 바람직한 값은 0.01 이하이다. 이러한 반사광에 대한 색 좌표 "x" 및 "y"에 관한 수치 범위의 한계치는 입사면 S1 및 출사면 S2 각각마다 충족되는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예들이 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시예들로 제한되지 않는다.
광 투광체(21)를 형성하는 자외선 경화 수지의 종류와 적층 구조가 상이한 다수의 광학 적층체의 샘플을 제작하고, 그 다음 그들 샘플의 투과율의 시간적 변화를 측정했다.
광학 적층체의 샘플을 제작하기에 앞서, 도 12에 도시된 금형(80)은 NiP로 제작했고, 오목부들이 연속해서 배열된 구조면(80a)를 갖는다. CCP(corner cube prism, 코너 큐브 프리즘) 프리즘 형상 오목부는 각기 단면 이등변 삼각 형상을 가지며, 프리즘 형상 오목부의 폭(배열 피치)은 100 μm이고, 깊이는 47 μm이다. 또한, 광학 적층체의 샘플은 이하의 기본 조성을 갖는 다음과 같은 네 그룹의 자외선 경화 수지 "A", "B", "C", 및 "D"로 제작했다.
<수지 "A"의 기본 조성>
우레탄 아크릴레이트("ARONIX", 토아고세이사(Toagosei Co., Ltd.) 제조 (토아고세이사의 등록상표)): 97 중량%
광중합 개시제("IRGACURE 184", 니폰 카야쿠사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제조 (스위스국 시바 홀딩 인코포레이티드(Ciba Holding Inc.)의 등록상표)): 3 중량%
140℃의 온도에서 손실 탄성율: 1.3×105 Pa
굴절율: 1.533
<수지 "B"의 기본 조성>
우레탄 아크릴레이트("ARONIX", 토아고세이사(Toagosei Co., Ltd.) 제조 (상동)): 82 중량%
가교제("T2325", 도쿄 화학 산업 주식회사(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 제조): 15 중량%
광중합 개시제("IRGACURE 184", 니폰 카야쿠사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제조 (상동)): 3 중량%
140℃의 온도에서 손실 탄성율:1.0×106 Pa
굴절율: 1.529
<수지 "C"의 기본 조성>
우레탄 아크릴레이트("ARONIX", 토아고세이사(Toagosei Co., Ltd.) 제조 (상동)): 67 중량%
가교제("T2325", 도쿄 화학 산업 주식회사(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 제조 (상문)): 30 중량%
광중합 개시제("IRGACURE 184", 니폰 카야쿠사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제조 (상동)): 3 중량%
140℃의 온도에서 손실 탄성율: 2.1×106 Pa
굴절율: 1.529
<수지 "D"의 기본 조성>
우레탄 아크릴레이트("UF-8001G", 교이샤 화학 주식회사(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.) 제조): 30 중량%
트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트("LIGHT-ACRYLATE 3EG-A", 교이샤 화학 주식회사(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.) 제조): 30 중량%
벤질 메타크릴레이트("LIGHT-ESTER BZ", 교이샤 화학 주식회사(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.) 제조): 7 중량%
가교제("T2325", 도쿄 화학 산업 주식회사(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 제조): 30 중량%
광중합 개시제("IRGACURE 184", 니폰 카야쿠사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제조 (상동)): 3 중량%
140℃의 온도에서 손실 탄성율: 1.1×106 Pa
굴절율:1.486
상기 수지 "A", "B", "C", 및 "D"의 손실 탄성율은 아래와 같이 측정했다.
두께 100 μm이 되도록 경화시킨 수지 "A", "B", "C", 및 "D"를 폭 20 mm, 길이 40 mm로 자른다. 온도를 -50℃부터 150℃까지 매분 5℃로 상승시켜, 각 수지의 1 Hz에서 IT 케이소쿠 세이교사(Keisoku Seigyo Co., Ltd.)에서 제조한 동적 점탄성 측정 장치 "DVA-220"를 통해 동적 점탄성을 측정했다.
(실시예 1)
금형(80)의 구조면(80a)에 수지 "B"를 도포하고, 그런 다음 그 위에 마이크로미터 두께 75 μm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 간단히 "PET 필름"이라 지칭함)("A4300", 도요보 주식회사(Toyobo Co., Ltd.) 제조)를 형성했다. 다음에, PET 필름측에서 자외선을 이용하여 수지 "B"의 적층체를 경화시킨 후, 수지 "B"와 PET 필름의 적층체를 금형(80)으로부터 박리했다. 이러한 방식으로, 프리즘 형상의 오목부(도 2)가 배열된 구조면을 갖는 수지층(투광체(21))을 생성했다.
다음에, 얻어진 프리즘 형상의 구조면에 광학 기능층으로서 오산화디니오븀막(diniobium pentoxide film) 및 은막을 교대로 적층한 적층막을 스퍼터법에 의해 형성했다.
다음에, 광학 기능층 위에 수지 "B"를 도포한 후, 그 위에 PET필름("A4300", 도요보 주식회사(Toyobo Co., Ltd.) 제조)을 적층했다. 이 수지 "B"의 층을 자외선에 의해 경화시키는 단계를 통해 제2 투광체(21)(도 11)를 형성했다. 이러한 방식으로, 희망하는 지향성 반사체인 구조화된 층(도 11)을 생성했다.
다음에, 폴리비닐 부티랄(butyral) 수지(씨그마 알드리치 코퍼레이션(Sigma-Aldrich Corporation) 제조) 100 중량부에 대하여, 트리에틸렌 글리콜 디에틸렌부틸레이트(3GO, 씨그마 알드리치 코퍼레이션 제조) 40 중량부, 및 마그네슘의 초산 수용액(농도: 15 중량%, 씨그마 알드리치 코퍼레이션 제조) 0.3 중량부를 첨가한 후, 혼련기로 혼합하고, 압출기에 의해 시트지로 압출해서, 두 장의 두께 320μm의 적층 글라스용 중간막을 생성했다. 그 다음, 생성한 중간막 두 장을 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 및 두께 2.5mm) 두 장에 각각 쌓았다. 그 다음, 플로트 글라스 사이에 구조화된 층(202)을 끼운 다음, 고무 팩 내에 넣었다. 고무 팩 내를 2.6 kPa로 감압하고, 적층체를 압력 2.6 kPa로 20분 동안 탈기한 다음, 탈기한 적층체를 그대로 오븐에 옮기고, 100℃로 30분 동안 유지함으로써 적층체를 진공 프레스했다. 이러한 방식으로, 예비 압착된 적층체를 오토클레이브 속에서 온도 135℃, 압력 1.2 MPa으로 20분 동안 압착했다. 상기 공정을 통해 도 11에 도시된 광학 적층체 샘플을 제작했다.
다음에, 상기 광학 적층체 샘플의 가시광선(파장: 550 nm)의 투과율을 측정했다. 그리고 나서, 해당 광학 적층체 샘플에 대하여 히트 사이클 시험을 수행한 후, 다시 해당 샘플의 가시광선(파장 550 nm)의 투과율을 측정하고, 해당 샘플의 투과율의 변화를 평가했다. 이 투과율의 측정에는 JASCO 코퍼레이션(JASCO Corporation)에서 제조한 "V-7100"을 이용했다. 이 히트 사이클 시험에는 ESPEC 코퍼레이션(ESPEC Corp.)에서 제조한 "TSA-301L-W"를 이용했다. 시험 조건으로는, 해당 샘플을 -40℃의 온도에서 1시간 유지하는 단계와, 85℃의 온도에서 1시간 유지하는 단계를 포함하는 시퀀스를 300회 반복하였다. 그 시퀀스 후 해당 샘플을 상온에서 환경 시험기에서 꺼냈다. 이 시퀀스 동안 구조화된 층이 손상되는 경우, 구조화된 층의 투과율이 변화된다. 해당 샘플의 투과율의 변화에 기반한 간접 평가법에 의해 해당 샘플의 내구성을 평가했다.
(실시예 2)
수지 "B" 대신에 수지 "C"를 이용하여 광학 적층체를 제작한 것 이외는, 전술한 실시예 1과 같은 조건으로 광학 적층체 샘플을 제작하였다. 해당 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정하였고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
(실시예 3)
수지 "B" 대신에 수지 "A"를 이용하여 실시예 1과 같은 조건으로 구조화된 층을 제작했다. 이 구조화된 층을 두 장의 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 및 두께 2.5 mm) 사이에 각각의 스페이서(spacer)를 개재하여 끼운 후, 플로트 글라스 사이의 공기를 아르곤 가스로 치환하고, 플로트 글라스의 단부를 밀봉했다. 이와 같은 공정을 통해 제작한 광학 적층체 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정하였고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
(실시예 4)
광학 기능층으로서의 오산화디니오븀막 및 은막의 적층막 대신에, 반투과막을 증착법에 의해 알루미늄으로 형성한 것 이외는, 전술한 실시예 1과 같은 조건으로 광학 적층체 샘플을 제작했다. 이와 같은 공정을 통해 제작한 광학 적층체 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정하였고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
(실시예 5)
금형(80)의 구조면(80a)에 수지 "D"를 도포하고, 그 위에 마이크로미터 두께 75 μm의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 간단히 "PET 필름"이라 지칭함)("A4300", 도요보 주식회사(Toyobo Co., Ltd.) 제조)을 형성했다. 다음에, PET 필름을 통해 자외선을 조사함으로써 수지 "D"를 경화시킨 후, 수지 "D"와 PET 필름의 적층체를 금형(80)으로부터 박리했다. 이러한 방식으로, 프리즘 형상의 오목부(도 2)가 배열된 구조면을 갖는 수지층(투광체(21))을 형성했다.
다음에, 적층체의 프리즘 형상의 구조면에 광학 기능층으로서 오산화디니오븀막 및 은막을 교대로 적층한 다층막을 스퍼터법에 의해 형성했다. 이러한 방식으로, 목적으로 하는 지향성 반사체인 구조화된 층(도 9)을 형성했다.
실시예 1과 같은 조건에서 수지 "D"로부터 적층 글라스용 중간막을 형성했다. 이 중간막을 제1 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 두께 2.5 mm)의 일면에 적층하고, 그 위에 상기 구조화된 층을 올려놓았다. 그 다음, 상기 구조화된 층의 구조면과 대향하도록 제2 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 두께 2.5 mm)를 스페이서를 개재하여 제1 플로트 글라스에 적층했다. 이 적층체를 고무 팩 안에 넣고, 고무 팩 내를 2.6 kPa로 감압하여 20분 동안 탈기하고, 탈기한 적층체를 오븐에 넣고, 100℃의 온도에서 30분 동안 탈기한 적층체를 진공 프레스하고, 이렇게 하여 예비 압착된 적층 글라스를 오토클레이브 내에서 온도 135℃, 압력 1.2 MPa에서 20분 동안 압착하는 단계를 통해 광학 적층체 샘플을 제작했다. 그 후, 구조화된 층과 제2 플로트 글라스 사이의 갭을 아르곤 가스로 충전하고, 두 플로트 글라스의 단부를 밀봉하는 단계를 통해 도 9에 도시된 구조를 갖는 광학 적층체 샘플을 제작했다. 그리고 나서, 제작한 광학 적층체 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정하고 평가했다.
(비교예 1)
수지 "B" 대신에 수지 "A"를 이용하여 실시예 1과 같은 조건으로 구조화된 층을 형성했다. 형성한 구조화된 층을 접착막을 통해서 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 두께 2.5 mm)의 일면에 접착하여 광학 적층체 샘플을 제작했다. 얻어진 샘플에 대해서, 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율의 변화를 평가했다. 이러한 방식으로 제작한 광학 적층체 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정하였고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
(비교예 2)
비교예 1에서 형성한 구조화된 층을, 두 장의 플로트 글라스(세로 100 mm, 가로 100 mm, 두께 2.5 mm)사이에 스페이서를 개재하여 끼운 후, 내부의 대기를 치환하지 않고 플로트 글라스의 단부를 밀봉했다. 제작한 광학 적층체 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정했고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
(비교예 3)
수지 "B" 대신에 수지 "A"를 이용하여 실시예 1과 같은 조건으로 광학 적층체 샘플을 제작했다. 제작한 샘플에 대해서 상기 히트 사이클 시험 전후의 투과율 변화를 측정했고, 그런 다음 투과율 변화에 기반하여 해당 샘플을 평가했다.
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1 내지 비교예 3 각각에 있어서, 시험 전후의 투과율, 투과율 변화에 따른 평가를 표 1에 일괄 도시한다. 여기서, 그 평가에서 문자 "x"는 투과율 변화량이 2% 이상인 관련 예를 실패한 예로 평가하였음을 나타내고, 그리고 "o"는 투과율 변화량이 2% 미만인 관련 예를 성공한 예로 평가하였음을 나타낸다.
수지 구성
 투과율(%) 투과율 변화
 평가
시험전 시험후
비교예 1 A 53.2 49.3 -3.9 x
비교예 2 A 53.0 50.6 -2.4 x
비교예 3 A 53.1 48.3 -4.8 x
실시예 1 B 53.1 51.6 -1.5 o
실시예 2 C 53.1 51.6 -1.5 o
실시예 3 A 53.0 51.1 -1.9 o
실시예 4 B 53.3 51.5 -1.8 o
실시예 5 D 53.2 51.3 -1.9 o
표 1에서 보는 바와 같이, 비교예 1 내지 비교예 3의 각 샘플에 있어서, 히트 사이클 시험 후에 측정한 투과율은 히트 사이클 시험 전에 측정한 투과율과 비교하여 현저히 저하하였다. 그 이유는 다음과 같다. 비교예 1에 관해서, 구조화된 층의 구조면의 변형은 히트 사이클에 의한 것이다. 비교예 2에 관해서, 광학 기능층의 열화는 글라스 사이의 잔류 수증기의 영향에 의한 것이다. 비교예 3에 관해서, 구조면을 형성하는 수지 "A"의 손실 탄성율이 낮기 때문에, 열압착시에 구조면의 형상이 열화된다. 따라서, 이것이 각 샘플의 투과율의 저하를 초래한 것이라 생각된다.
한편, 실시예 1 내지 실시예 5에서, 히트 사이클 시험 후에 측정한 투과율은 히트 사이클 시험 전에 측정한 투과율과 비교하여 현저히 저하하지 않았다. 특히, 실시예 1 및 실시예 2에 관해서는, 구조면을 형성하는 수지 "B" 및 "C"의 각 손실 탄성율이 1.0×10-6 Pa 이상이었다. 따라서, 열압착시의 구조면의 변형이 억제된 것이라 생각된다. 실시예 3 및 실시예 5에 관해서는, 내부 대기를 아르곤 가스로 치환함으로써 잔류 수증기의 영향을 회피할 수 있었다고 생각된다. 실시예 4에 관해서는, 비록 비교예 1 내지 비교예 3과 같은 수지 "A"를 이용하여 해당 샘플을 제작했는데도 불구하고, 히트 사이클 시험 후에 측정한 투과율은 히트 사이클 시험 전에 측정한 투과율과 비교하여 현저히 저하하지 않았다. 광학 기능층 대신에 반투과막을 형성함으로써 해당 샘플의 투과율의 저하가 억제된 것으로 생각된다.
본 발명은 바람직한 실시예들에 대해서 설명되었지만, 본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않는다. 그리고 여러 가지 변경 및 그 변형이 본 명세서에 의해 커버되는 첨부의 특허청구범위의 범주 내에 속하는 한 그러한 변경 및 변형은 당업자에게 자명할 것이다.
예를 들면, 전술한 실시예에서, 광학 기능층(22)은 적외선 대역의 광을 반사하고, 가시광선 대역의 광을 투과시키도록 구성된다. 그러나, 광학 기능층(22)은 전술한 실시예들의 광학 기능층으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 가시광선 대역에서 광학 기능층에 의해 반사해야 할 광의 파장 대역과, 광학 적층체를 투과시켜야 할 광의 파장 대역을 설정할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체를 컬러 필터로서 기능하도록 할 수 있다.
전술한 실시예에서, 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체는 건축용 또는 차량용 윈도우 재료에 이용하는 예에 대해서 설명되었다. 또한, 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 투과시키도록 구성된 각종 광학 장치용의 윈도우 재료에도, 본 발명을 적용할 수 있다.
이하, 전술한 실시예들의 변형예가 설명될 것이다.
<변형예 1>
이하, 산란이 적으면서 원측(far side)을 볼 수 있는 가시성을 확보하는 투명성을 갖는 반투과층을 이용한 경우의 특정예가 설명될 것이다. 예를 들면, 반투과층은 단층 또는 다수의 금속층으로 이루어진다.
(1) AgTi 반사층: 8.5 nm(Ag/Ti=98.5/1.5 at%)를 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체의 구조화된 층 위에 형성했다.
(2) AgTi 반사층: 3.4 nm(Ag/Ti=98.5/1.5 at%)를 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체의 구조화된 층 위에 형성했다.
(3) AgNdCu 반사층: 14.5 nm(Ag/Nd/Cu=99.0/0.4/0.6 at%)를 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체의 구조화된 층 위에 형성했다.
또한, 반투과층을 형성하는 방법으로는, 예를 들면, 스퍼터법, 증착법, 딥 코팅법, 다이 코팅법이 이용될 수 있다.
<변형예 2>
도 14a는 본 발명의 변형예 2에 따른 광학 적층체의 일 구성예를 보여주는 단면도(투광체(21), 광학 기능층(22), 및 중간층(32)에 초점을 맞춘 단면도)이다. 변형예 2의 광학 적층체는 광의 입사면에 대하여 경사진 다수의 광학 기능층(22)을 투광체(21) 및 중간층(32) 사이에 형성한다. 광학 기능층들(22)은 서로 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 배열되어 있다. 본 예에서, 도 14a에 도시된 바와 같이, 투광체(21) 및 중간층(32)은 모두 투광성을 가지며, 중간층(32)을 투과한 특정 파장 대역의 광 L1은 광학 기능층(22)에 의해 지향 반사되고, 반면에 다른 파장 대역의 광 L2은 광학 기능층(22)을 투과한다. 여기서, 광 입사면은 투광체(21)의 측면으로 규정될 수 있다.
도 14b는 본 변형예에 따른 광학 적층체의 구조체의 일 구성예를 보여주는 사시도이다. 구조체들(11a)은 각각이 일 방향으로 연장하는 삼각기둥 형상의 볼록부이고, 그들 구조체는 다른 방향으로 배열되어 전체적으로 투광체(21)의 표면에 오목부를 형성한다. 구조체(11a)는 구조체들(11a)의 연장 방향에 수직인 단면에 직각 삼각 형상을 갖는다. 구조체(11a)의 예각의 경사면 위에는 기상 증착법, 및 스퍼터법 등에 의해 광학 기능층(22)이 형성된다.
본 변형예에서, 광학 기능층들(22)은 서로 평행하게 배열되어 있다. 광학 기능층(22)에 의한 반사 횟수는 코너 큐브 형상 또는 프리즘 형상의 구조체(11a)와 비해 저감할 수 있다. 따라서, 반사율을 향상시킬 수 있으면서 광학 기능층(22)에 의한 광의 흡수를 저감할 수 있다.
<변형예 3>
도 15a에 도시된 바와 같이, 구조체(11a)는 광 입사면 또는 광 출사면에 수직인 수선 l1에 대하여 비대칭인 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 구조체(11a)의 주축 lm이 수선 l1을 기준으로 구조체(11a)의 배열 방향으로 기울어지게 된다. 여기서, 구조체(11a)의 주축 lm이란 구조체(11a)의 정점과 구조체(11a) 단면의 바닥선의 중점을 통과하는 직선을 나타내는 것으로 의도한다. 광학 적층체(1)를 지면에 대하여 실질적으로 수직으로 배치된 윈도우 재료로서 사용할 경우, 도 15b에 도시된 바와 같이, 구조체(11a)의 주축 lm이 수선 l1을 기준으로 지면으로 기울어져 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 창문 재료를 통한 실내로의 열의 유입은 오후 이른 시간대에 최고조에 이르며, 오후 이른 시간대에 태양의 고도는 45°보다 높다. 따라서, 이와 같이 형성된 광학 적층체(1)는 높은 각도에서 입사되는 광을 효율적으로 상방으로 반사시킬 수 있다. 도 15에서는, 프리즘 형상의 구조체(11a)는 수선 l1에 대하여 비대칭적이다. 또한, 구조체(11a)에 대해서, 프리즘 이외의 형상은 수선 l1에 대하여 비대칭적일 수 있다. 예를 들면, 코너 큐브 형상은 수선 l1에 대하여 비대칭적일 수 있다.
구조체(11a)가 코너 큐브 형상이고 능선 R이 큰 경우, 구조체(11a)는 상방으로 기울어져 있는 것이 바람직하며, 하방 반사를 억제하는 면에서는, 구조체(11a)는 하방으로 기울어져 있는 것이 바람직하다. 태양광선은 경사져서 입사되어 광학 적층체(1)의 깊숙한 부분까지 도달하기 어렵다. 따라서, 광학 적층체(1)의 입사면의 형상이 특히 중요하게 된다. 특히, 능선 R이 큰 경우, 재귀 반사광이 감소된다. 따라서, 구조체들(11a)이 상방으로 기울어지면, 이 현상을 억제할 수 있다. 코너 큐브에서, 반사면에서 3회 반사함으로써 재귀 반사를 실현한다. 한편, 2회 반사된 광의 일부는 재귀 반사 이외의 방향으로 반사된다. 이와 같은 누설된 광은 코너 큐브를 지면 방향으로 기울게 함으로써 반사되어 상공 방향으로 되돌릴 수 있다. 또한, 이것은 형상이나 용도에 따라 어느 방향으로 기울일 수 있다.
<변형예 4>
본 예에서, 본 변형예에 따른 광학 적층체(1)는 광학 적층체(1)의 일 주면(one principal surface) 상에 자기 세정 효과를 갖는 자기 세정 효과층(도시되지 않음)을 추가로 구비하고 있다. 예를 들면, 자기 세정 효과층은 TiO2 와 같은 광촉매를 갖는다. 전술한 바와 같이, 광학 적층체(1)는 특정 파장대의 광을 부분적으로 반사하도록 구성된다. 광학 적층체(1)를 옥외나 오물이 많은 방에서 사용할 경우, 광학 적층체(1)의 표면에 있는 오물에 의해 광이 산란되어 부분 반사 특성(예를 들면, 지향성 반사 특성)이 열화된다. 따라서, 광학 적층체(1)의 표면이 항상 광학적으로 투과성이 있고, 광학 적층체(1)의 표면이 발수성이나 친수성 등이 우수하고 자동으로 자기 세정 효과를 발현하는 것이 바람직하다. 본 변형예에서, 광학 적층체(1)의 입사면에는 자기 세정 기능층이 형성되어 있으므로, 광학 적층체(1)의 입사면에는 자기 세정 기능, 및 친수 기능 등이 부여된다. 따라서, 광학 적층체(1)는 입사면에 오물이 부착되는 것을 방지하고, 부분 반사 특성(예를 들면, 지향성 반사 특성)의 열화를 방지할 수 있다.
<변형예 5>
본 변형예는 광학 적층체(6)가 특정 파장대의 광을 지향 반사시키고, 또한 특정 파장대의 광 이외의 광을 산란시킨도록 구성된다는 사실 측면에서 상기 변형 실시예와는 상이하다. 광학 적층체(6)는 입사광을 산란하도록 구성된 광 산란 부재를 구비한다. 예를 들면, 광 산란 부재는 적어도 투광체(21) 및 중간층(32)의 표면 또는 내부에, 또는 투광체(21) 또는 중간층(32) 및 광학 기능층(22) 사이에 설치되어 있다. 광학 적층체(6)를 윈도우 재료로서 적용할 경우, 입사면의 반대 측면에 광 산란체를 설치하는 것이 바람직한데, 그 이유는 광 산란체를 입사면과 같은 측면에 설치하면 지향성 반사 특성이 상실되기 때문이다.
도 16a는 본 변형예에 따른 광학 적층체(6)의 제1 구성예를 보여주는 단면도이다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 입사면과 반대측에 형성된 투광체(21)는 수지와 미립자(110)를 포함하고 있다. 미립자(110)는 투광체(21)의 주요 성분인 수지와는 다른 굴절율을 갖고 있다. 미립자(110)는, 예를 들면, 유기 미립자 및 무기미립자 둘 중 하나 또는 둘 다로 구성될 수 있다. 또한, 미립자(110)는 중공미립자로 이루어질 수 있으며, 또한 실리카, 또는 알루미늄 등으로 이루어진 무기 미립자, 스티렌, 아크릴, 또는 이들의 공중합체 등으로 이루어진 유기 미립자로 구성될 수 있다. 선택적으로, 미립자(110)는 실리카로 이루어진다.
도 16b 및 도 16C는 본 변형예에 따른 광학 적층체(6)의 제2 및 제3 구성예를 보여주는 단면도이다. 도 16b에 도시된 광학 적층체(6)는 투광체(21)의 배면에 광 확산층(7)을 추가로 구비한다. 한편, 도 16c에 도시된 광학 적층체(6)는 광학 기능층(22)과 투광체(21) 사이에 광 확산층(7)을 추가로 구비한다. 예를 들면, 광 확산층(7)은 전술한 수지와 미립자를 구비한다.
본 변형예에서, 적외선과 같은 특정 파장대의 광을 지향 반사하고, 가시광선과 같은 특정 파장대 이외의 광은 산란시킬 수 있다. 따라서, 광학 적층체(6)를 흐리게 하고, 이에 대해 의장성을 부여할 수 있다. 또한, 입사면이 투광체의 측면으로 규정된 경우, 중간층(32)에 전술한 광 확산층을 설치할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 광 확산층은 중간층(31), 중간층(32), 기재(11), 기재(12), 또는 이들 부재의 계면에 설치될 수 있다.
<변형예 6>
도 17 내지 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체의 구조체의 변형예를 보여주는 단면도이다.
본 변형예의 일 방식에서, 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 투광체(21)의 일 주면(one principal surface)에 직교 배열된 제1 기둥 형상의 구조체(기둥 형상 물체)(11c)가 형성된다. 더욱 상세하게는, 제1 방향으로 배열된 제1 구조체(11c)는 제1 방향과 직교인 제2 방향으로 배열된 제2 구조체(11c)의 측면을 관통하며, 반면에 제2 방향으로 배열된 제2 구조체(11c)는 제1 방향으로 배열된 제1 구조체(11c)의 측면을 관통한다. 기둥 형상의 구조체(11c)는, 예를 들면, 프리즘, 렌티큘라(lenticular), 또는 기둥 형상을 갖는 오목부 또는 볼록부이다.
예를 들면, 투광체(21)의 일 주면에 각기, 예를 들면, 구면 형상, 또는 코너 큐브 등의 형상을 갖는 구조체들(11c)을 2차원적으로 배열하여 정방 조밀 어레이, 델타 조밀 어레이, 및 육방 조밀 어레이와 같은 조밀 어레이를 형성할 수 있다. 정방 조밀 어레이는, 도 18a 내지 도 18c에 도시된 바와 같이, 각기 사각 형상(예를 들면 정방 형상)의 저면을 갖는 구조체들(11c)을 정방 조밀 구조 형상으로 배열시킨 것이다. 육방 조밀 어레이는, 도 19a 내지 도 19c에 도시된 바와 같이, 각기 육방 형상의 저면을 갖는 구조체들(11c)을 육방 조밀 구조 형상으로 배열시킨 것이다.
이하, 본 발명의 적용예들이 설명될 것이다.
<적용예 1>
비록 전술한 실시예에서 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체를 윈도우 재료 등에 적용한 경우를 예로서 설명했지만, 본 발명의 실시예에 따른 광학 적층체를 내장 부재, 또는 외장 부재 등과 조합해서 사용할 수 있다.
도 20은 본 적용예에 따른 피팅(내장 부재 또는 외장 부재)의 구성예를 보여주는 사시도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 피팅(401)은 채광부(404)에 광학 적층체(402)를 설치한 구성을 갖는다. 구체적으로, 피팅(401)은 광학 적층체(402)와 광학 적층체(402)의 주변부에 설치되는 프레임재(frame material)(403)를 구비한다. 광학 적층체(402)는 프레임재(403)를 통해 고정된다. 또한, 광학 적층체(402)는 필요에 따라 착탈가능하다. 피팅(401)은 각기 채광부를 갖는 여러 가지 피팅들에 적용가능할 수 있다. 광학 적층체(402)로는 전술한 실시예 또는 변형예에 따른 광학 적층체가 적용가능하다.
<적용예 2>
본 발명에 따른 광학 적층체는 적층 글라스로서 이용될 수 있다. 이 경우, 광학 기능층과 각 글라스 사이에는 중간층이 설치되어 있으며, 이 중간층은 열압착 등을 실시함으로써 접착층으로서 기능한다. 이러한 중간층은, 예를 들면, 폴리비닐 부티랄(PVB)로 이루어질 수 있다. 또한, 중간층은 적층 글라스가 파손된 경우를 대비하여 산란방지 기능도 갖추고 있는 것이 바람직하다. 이 적층 글라스는 차량용 윈도우로서 이용될 수 있다. 이 경우, 광학 기능층에 의해 열선을 반사할 수 있기 때문에, 차내 온도의 급격한 상승을 방지할 수 있다. 이 적층 글라스는 차량, 전철, 항공기, 및 선박과 같은 모든 수송 수단, 테마파크의 놀이기구에 널리 이용될 수 있고, 용도에 따라 만곡될 수 있다. 이 경우, 만곡된 광학체는 글라스의 만곡에 대하여 적응성을 갖추고 있어서 일정한 지향 반사성 및 투과성을 갖추고 있는 것이 바람직하다. 일반적으로, 적층 글라스는 어느 정도의 투명성을 가질 필요가 있다. 따라서, 중간층의 재질(예를 들면 수지)은 광학체의 수지와는 굴절율이 같거나 근사한 것이 바람직하다. 한편, 중간층을 구비하지 않고, 투광체에 포함되는 수지가 글라스와의 접착층을 겸하도록 할 수 있다. 이 경우, 그와 같이 수지로 이루어진 투광체의 형상이 열압착 단계 등에서 열화되지 않고 확실히 유지되도록 하는 수지를 선택적으로 채용하는 것이 바람직하다. 대향하는 두 개의 기재는 그 재료가 글라스로 제한되지 않으며, 이들 기재의 일측 또는 양측은 수지 필름, 시트, 또는 플레이트 등으로 이루어지며, 예를 들면, 경량이면서 견고하고 유연성을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재료 또는 강화 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 적층 글라스는 차량 용도로 제한되지 않는다.
또한, 전술한 실시 형태, 실시예, 변형예, 및 적용예는 발명으로서 조합될 수 있으며, 이러한 조합된 발명도 본 발명의 범주 내에 속한다.
본 발명은 2010년 3월 15일 일본 특허청에 출원한 일본 우선권 특허출원 제JP 2010-056934호에 개시된 것과 관련된 주제를 포함하며, 그 특허출원의 전체 내용은 참조문헌으로 인용된다.
당업자는 다양한 변형, 조합, 세부조합 및 변경이 첨부의 특허청구범위 또는 그 등가물의 범주 내에 속하는 한 이들이 디자인 요건 또는 다른 요인에 따라서 만들어질 수 있음을 알아야 한다.

Claims (21)

  1. 광학 적층체로서,
    제1 투과성 기재;
    상기 제1 투과성 기재와 대향하는 제2 투과성 기재;
    상기 제1 투과성 기재와 상기 제2 투과성 기재 사이에 배치되고, 상기 제2 투과성 기재를 투과한 광을 부분적으로 지향 반사시키도록 구성된 구조화된 층; 및
    투명한 수지 재료로 형성된 제1 중간층 및 제2 중간층
    을 포함하고,
    상기 구조화된 층은,
    지향 반사성의 오목부들이 배열되는 제1 표면을 갖고, 140 ℃ 에서의 손실 탄성률이 1.0 × 106 Pa 이상 2.1 × 106 Pa 이하인 투광체, 및
    상기 제1 표면에 형성되고, 상기 제2 투과성 기재를 투과한 상기 광 중 제1 파장 대역의 광을 반사하고 상기 제1 파장 대역과 다른 제2의 파장 대역의 광을 투과시키도록 구성된 광학 기능층을 갖고,
    상기 제1 중간층 및 상기 제2 중간층은 상기 투광체 보다 연화점이 낮고,
    상기 제1 중간층은, 상기 제1 투과성 기재와 상기 투광체의 평탄면 사이에 형성되고,
    상기 제2 중간층은, 상기 광학 기능층과 상기 제2 투과성 기재 사이에 형성되는, 광학 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조화된 층과 상기 제2 투과성 기재 사이에 밀봉된 불활성 가스층을 더 포함하는, 광학 적층체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 투과성 기재 및 상기 제2 투과성 기재는 각각 글라스 기판으로 이루어진, 광학 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역은 적외선 대역이며,
    상기 제2 파장 대역은 가시광선 대역인, 광학 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광학 적층체는 입사각(θ, φ)으로 입사면에 입사되는 광 중에서 상기 제1 파장 대역의 광을 정반사 각(-θ, φ+180°) 이외의 방향으로 선택적으로 지향 반사하도록 구성되며, 상기 제1 파장 대역과 다른 상기 제2 파장 대역의 광을 투과시키도록 구성되며,
    상기 θ는 상기 입사면에 대한 수선(垂線)과 상기 입사면에 입사되는 광 또는 상기 입사면으로부터 반사되는 광 사이의 각도이며,
    상기 φ는 상기 입사면 상의 특정 직선과 상기 입사광 또는 상기 반사광을 상기 입사면에 투영한 성분 사이의 각도인, 광학 적층체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 투과하는 파장의 광에 대한, JIS(Japanese Industrial Standards) K-7105에 따라 0.5 mm의 광학 빗(optical comb)을 이용하여 측정한 투과 영상 선명도 값이 50 이상인, 광학 적층체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 투과하는 파장의 광에 대한, JIS(Japanese Industrial Standards) K-7105에 따라 0.125 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 및 2.0 mm의 광학 빗을 이용하여 측정한 투과 영상 선명도의 합계값이 230 이상인, 광학 적층체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역의 광에 대한 지향 반사의 방향 각도 "φ"이 -90°이상, 90°이하인, 광학 적층체.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역의 광에 대한 지향 반사의 방향이 (θ, -φ)의 각도로부터 편차가 5 도 이하인, 광학 적층체.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역의 광에 대한 지향 반사의 방향이 (θ, φ)의 각도로부터 편차가 5 도 이하인, 광학 적층체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구조화된 층은 반투과층인, 광학 적층체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구조화된 층은 광의 입사면에 대해 경사진 다수의 구조화된 층을 포함하며,
    상기 다수의 구조화된 층은 서로 평행하게 배치되어 있는, 광학 적층체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 구조화된 층은 프리즘 형상, 원통 형상, 반구 형상, 및 코너 큐브 형상 중 하나를 갖는 구조체를 갖는, 광학 적층체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구조체는 1차원 또는 이차원 구조로 배열되어 있으며,
    상기 구조체의 주축이 상기 광학 적층체의 광의 입사면의 수선을 기준으로 상기 구조체의 배열 방향으로 기울어져 있는, 광학 적층체.
  15. 제1항에 있어서,
    5°이상 60°이하의 입사 각도로 상기 광학 적층체의 표면들 중 하나를 통해 입사되고, 상기 광학 적층체의 표면들 각각마다 상기 광학 적층체에 의해 정반사된 광의 색좌표 "x"의 차의 절대치, 및 색차표 "y"의 차의 절대치가 0.05 이하인, 광학 적층체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광학 적층체의 일 주면(principal surface) 위에 발수성 층 및 친수성 층 중 하나를 더 포함하는, 광학 적층체.
  17. 제1항에 따른 광학 적층체를 갖춘 채광(light entrance)부를 포함하는, 피팅.
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