KR102485161B1 - 방향성 확산 반사를 제공하는 투명 층으로 제조된 층상형 요소 - Google Patents

방향성 확산 반사를 제공하는 투명 층으로 제조된 층상형 요소 Download PDF

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Abstract

투명 층으로 제조된 이러한 층상형 요소(1)가: 실질적으로 동일한 굴절률을 가지고 매끄러운 외부 주 표면(2A, 4A)을 각각 가지는 2개의 투명 외부 층; 및 외부 층들 사이에 삽입된 중앙 층으로서, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 적어도 하나의 투명 층을 포함하는, 중앙 층을 포함한다. 층상형 요소(1)의 2개의 인접 층 사이의 모든 접촉 표면으로서, 그 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 2개의 층이 상이한 굴절률의 2개의 투명 층인, 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행하며, 외부 층의 적어도 하나의 측면 상의 층상형 요소(1)의 확산 광 반사가 거울형 반사의 방향과 상이한 방향으로 적어도 하나의 최대치를 갖는다. 또한, 층상형 요소(1)의 면적이 동일한 크기의 복수의 픽셀로 분할되고, 각각의 픽셀은 500 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 가지며, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포 ftot(θx, θy)와 상관계수(#)을 갖는 기울기 분포 fpix(θx, θy)를 가지며, N개의 픽셀에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수 r(fpix, ftot)의 평균이 0.8 이상이 되도록 층상형 요소가 구성된다.

Description

방향성 확산 반사를 제공하는 투명 층으로 제조된 층상형 요소
본 발명의 기술 분야는, 확산 반사 특성을 갖는 투명 층상형 요소를 포함하는 투명 글레이징의 기술 분야이다. 그러한 투명 글레이징은 투영 스크린으로서의 역할을 할 수 있고, 특히 건축 분야에서 또는 운송 분야에서, 예를 들어 항공기, 기차, 또는 모터 차량(자동차, 트럭 등)용 글레이징에서, 그리고 특히 윈드실드, 측면 창, 또는 글레이징형 지붕에서 이용될 수 있다.
알려진 글레이징은, 글레이징 상에 입사되는 복사선의 거울형(specular) 투과 및 거울형 반사를 야기하는 표준 투명 글레이징, 및 글레이징 상으로 입사되는 복사선의 확산 투과 및 확산 반사를 야기하는 반투명 글레이징을 포함한다.
일반적으로, 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 복수의 방향으로 반사될 때, 글레이징에 의한 반사가 확산으로 지칭된다. 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 입사각과 동일한 반사각으로 반사될 때, 글레이징에 의한 반사가 거울형으로 지칭된다. 유사하게, 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 입사각과 동일한 투과각으로 투과될 때, 글레이징을 통한 투과가 거울형으로 지칭된다.
전방 투영 스크린은 2개의 주 표면 또는 면, 즉 광원과 동일한 공간 영역 내에 배치되고 광원으로부터 오는 화상이 투영되는 제1 면, 및 제1 면 상으로 투영된 화상이 투명성(transparency)에 의해서 잠재적으로 나타나는 대향되는 제2 면을 포함한다.
후방 투영 스크린은, 전술한 전방 투영 스크린의 특성과 동일한 특성을 갖는 제1 면 및 대향되는 제2 면을 갖는다. 대조적으로, 사용자 및 광원이 동일한 공간 영역 내에 위치되지 않고 스크린의 양 측면 상에 위치된다는 사실에서, 후방 투영 스크린은 전방 투영 스크린과 상이하다. 후방 투영은 투영기(projector)를 글레이징의 뒤쪽에 배치하는 것을 의미한다.
이하에서, 달리 표시되지 않은 경우에, "투영"이라는 용어는 전방 투영 및 후방 투영 모두를 나타내기 위해서 일반적인 방식으로 사용된다.
표준 투명 글레이징을 투영 스크린으로서 이용하는 것은 생각할 수 없다. 구체적으로, 이러한 글레이징은 확산 반사 특성을 가지지 않고, 그에 따라 이들은 화상이 그 면 중 임의의 하나 상에 형성될 수 있게 허용하지 않으며 거울 방식으로 명확한 반사를 생성한다.
글레이징을 통한 깨끗한 시야를 유지하면서, 글레이징이 투영 스크린으로서 이용될 수 있게 하는 부가적인 특성을 표준 투명 글레이징에 제공하기 위한 많은 시도가 있어 왔다.
WO 2013/175129 A1은, 글레이징의 투명성을 유지하면서, 큰 관찰각으로, 화상이 투영될 수 있게 하는 확산 반사 특성을 갖는 투명 층상형 요소를 포함하는 글레이징을 설명한다. 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선이 층상형 요소에 의해서 확산 반사되고 거울형으로 투과된다.
문헌 WO 2013/175129 A1에 따라 층상형 요소 상으로 입사되는 주어진 복사선에서, 관찰자의 관찰각이 거울형 반사의 각도로부터 멀어질수록, 관찰자를 위한 투영된 화상의 밝기가 감소된다. 그에 따라, 관찰자를 위한 최적의 관찰각은 거울형 반사에 상응하는 각도이다. 그러나, 층상형 요소의 매끄러운 외부 표면 상으로 입사되는 임의의 복사선은 전체가 투과되지 않고, 그에 따라 관찰자를 눈부시게 하는 거울형 반사를 또한 야기한다. 이러한 효과가 도 1에 개략적으로 도시되어 있고: 투영기(P)는 방향(Ri)으로 입사 복사선을 방출한다. 입사 복사선의 제1 부분이 층상형 요소(1')의 매끄러운 외부 표면(2'A)을 투과하고, 이어서 층상형 요소(도 1에 미도시)의 중앙 층에 의해서 복수의 방향(Rd')으로 확산 반사된다. 입사 복사선의 제2 부분은, 방향(Rs)으로, 거울 방식으로, 매끄러운 외부 표면(2'A)에 의해서 거울형 반사된다. 복수의 방향(Rd')이 거울형 반사 방향(Rs)의 중심에 위치되고; 투영된 화상을 관찰하도록 이상적으로 배치된 관찰자의 관찰각(αv')은 거울형 반사의 각도(αs)와 동일하고, 그에 따라 그렇게 배치된 관찰자는 바람직하지 못한 반사에 의해서 불편해지기 쉽다.
이러한 효과를 최소화하는 하나의 방식은, 밝기가 각도에 따라 가능한 한 변경되지 않게 하는 것이고, 이는 확산 반사를 위한 가능한 한 가장 큰 개구각(angular aperture)을 획득하고자 하는 이유를 설명한다. 그러나, 주어진 투영기 밝기에서 확산 반사의 개구각을 증가시키는 것은, 주어진 양의 광이 큰 각도에 걸쳐 분포된다는 것을 의미하고, 그에 따라 스크린으로서 사용되는 글레이징의 각각의 지점에서의 밝기가 감소된다는 것을 의미한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 반사방지 층을 침착시킬 수 있으나, 거울형 반사를 완전히 방지하지는 못한다.
이러한 단점은, 특히, 글레이징을 통한 깨끗한 시야를 방해하지 않으면서, 양호한 화상, 강한 밝기 및 관찰자 눈부심의 제한된 위험으로 화상이 투영될 수 있게 하는 투명 층상형 요소 및 투명 글레이징을 제공함으로써, 본 발명이 치유하고자 하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명의 하나의 대상은 투명 층상형 요소이고, 이는:
- 실질적으로 동일한 굴절률을 가지고 매끄러운 외부 주 표면을 각각 가지는 2개의 투명 외부 층, 및
- 외부 층들 사이의 중간의 중앙 층을 포함하고, 중앙 층은 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 적어도 하나의 투명 층을 포함하고,
층상형 요소의 2개의 인접 층 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링된(textured)이고 서로 평행하며, 층상형 요소의 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 2개의 층이 상이한 굴절률의 2개의 투명 층이며, 외부 층 중 적어도 하나의 측면 상의 층상형 요소의 확산 광 반사가 거울형 반사의 방향과 상이한 방향으로 적어도 하나의 최대치를 가지고, 층상형 요소의 표면이 동일한 크기의 복수의 픽셀로 분할되고, 각각의 픽셀은 500 ㎛ 이하, 그리고 바람직하게 200 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 가지며, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는, 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포 ftot(θx, θy) 와 상관계수(r)를 갖는 기울기 분포 fpix(θx, θy)를 가지며, N개의 픽셀의 샘플에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수(r)(fpix, ftot)의 평균이 0.8 이상이 되도록 층상형 요소가 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라, 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 확산 광 반사(RLdiff)의 각도 변동은, 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 BRDF(양방향 반사도 분포 함수)를 측정함으로써 유리하게 결정된다. 알려진 바와 같이, BRDF는, 입사 방향(θ, φ)의 함수로서, 방향(θ', φ')을 따른 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 반사의 복사휘도(radiance)와, 시준된 광원으로부터 기원할 때의 복사조도(irradiance) 사이의 비율이고:
Figure 112019088541752-pct00001
이는 또한 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112019088541752-pct00002
본 발명의 맥락에서, BRDF는 STIL로부터의 REFLET-90 또는 REFLET-180 시스템과 같은 고니오 광도계(goniophotometer)를 이용하여 측정된다.
본 발명에 의해서, 층상형 요소의 확산 반사는, 거울형 반사의 방향과 상이한 적어도 하나의 우선적 방향을 중심으로 하는 복수의 반사 방향에 의해서 규정된다. 따라서, 관찰자를 위한 그러한 또는 각각의 최적의 관찰 각도 즉, 관찰자가 최대 밝기로 투영 화상을 관찰할 수 있게 하는 관찰각이 거울형 반사의 방향과 분리된다. 눈부심을 유발하는 거울형 반사의 위험이 그에 따라 감소되거나 심지어 방지된다. 투명 층상형 요소의 투과에서의 투명성과 조합된, 이러한 방향성 확산 반사는 양호한 밝기의 투영 화상이 얻어질 수 있게 한다. 유리하게, 관찰각이 작은 상황에서, 본 발명에 따라, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면에 적합한 텍스쳐를 선택함으로써, 층상형 요소에 의해서 확산 반사된 복사선을 우선 방향으로 집중시킬 수 있다.
또한, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐가 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포와 큰 상관계수를 갖는 기울기 분포를 갖는다는 사실은, 각각의 픽셀이 전체 접촉 표면의 텍스쳐, 즉 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 충분히 나타내도록 보장하고, 그에 따라 층상형 요소 또는 층상형 요소를 포함하는 글레이징이 투영 스크린으로서 사용될 때, 만족스러운 해상도를 보장한다.
방향성 확산 반사를 제공하는, 본 발명에 따른 층상형 요소의 경우에 충분한 해상도의 필요성이 특히 크다는 것을 주목할 수 있을 것이고, 해상도가 충분하지 않은 것과 같이, 층상형 요소 또는 층상형 요소를 포함하는 글레이징의 표면은 우선 관찰각에 상응하는 하나 이상의 우선 방향으로 복사선을 균일하게 재지향시키지 않을 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 층상형 요소는, 축(Ox)이 관찰자에 대해서 수평 방향이고 축(Oy)이 수직 방향인 좌표계(O, x, y, z)의 평면(Oxy)에 실질적으로 평행하게 놓인 상태로 관찰자에 의해서 사용되도록 의도되며, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는 방정식 z = f(x, y)이고, 접촉 표면의 좌표(X0, Y0)의 각각의 지점에서, 제1 방향 기울기(θx ) 및 제2 방향 기울기(θy)를 가지고, 층상형 요소의 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 상이한 굴절률의 2개의 투명 층이며, 그에 따라:
Figure 112019088541752-pct00003
및
Figure 112019088541752-pct00004
이고, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)의 축(Oθx, Oθy) 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않으며, 여기에서 0은 기울기(0, 0)의 쌍에 상응하고, 또는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)를 45°만큼 회전시킴으로써 얻어지는 제2 직교 좌표계(O, θx', θy')의 적어도 하나의 축(Oθx', Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는다. 본 발명의 맥락에서, 이하가 구분된다:
- 한편으로, 금속 층, 그 굴절률의 값은 중요하지 않고, 그리고
- 다른 한편으로, 투명 층, 유전체 층, 특히 외부 층의 굴절률에 대한 그 굴절률의 차이가 고려된다.
"유전체 재료" 또는 "유전체 층"은 낮은 전기 전도도의 즉, 100 S/m 미만의 전기 전도도의 재료 또는 층을 의미한다.
외부 층의 여러 구성 층들 모두가 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 투명한, 특히 유전체 재료로 제조되기만 한다면, 층상형 요소의 각각의 외부 층이 층의 적층체(stack)에 의해서 형성될 수 있다.
층상형 요소의 중앙 층은, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 투명한, 특히 유전체 층인 단일 층에 의해서 형성될 수 있다. 변형예로서, 층상형 요소의 중앙 층은, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 적어도 하나의 투명한, 특히 유전체 층을 포함하는 층의 적층체에 의해서 형성될 수 있다.
유리하게, 층상형 요소의 확산-반사 및 거울형-투과 특성을 획득하기 위해서, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행하며, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이다.
층상형 요소의 각각의 측면 상의 확산 반사는, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 각각의 접촉 표면이 텍스쳐링되고, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이라는 사실에 기인한다. 따라서, 양 측면 상에서 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선이 그러한 접촉 표면에 도달할 때, 복사선은 금속 층에 의해서 반사되거나, 접촉 표면이 텍스쳐링됨에 따라, 2개의 투명 층 사이의 굴절률의 차이로 인해서, 반사가 확산된다.
층상형 요소를 통한 거울형 투과는, 그 부분에 대해서, 2개의 외부 층이 매끄러운 외부 주 표면을 가지고 굴절률이 실질적으로 동일한 굴절률로 만들어진다는 사실에 기인하고, 그리고 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행하며, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이라는 사실에 기인한다.
본 발명의 맥락에서, 2개의 투명한, 특히 유전체 재료는 동일한 굴절률을 실질적으로 가지거나, 550 nm에서의 그 굴절률들 사이의 차이의 절대값이 0.15 이하일 때, 실질적으로 동일한 굴절률들을 갖는다. 바람직하게, 층상형 요소의 2개의 외부 층을 제조하는 재료의 550 nm에서의 굴절률들 사이의 차이의 절대값은 0.05 미만, 그리고 더 바람직하게 0.015 미만이다. 본 발명의 맥락에서, 550 nm에서의 그 굴절률들 사이의 차이의 절대값이 엄격하게 0.15 초과일 때, 2개의 투명한, 특히 유전체 층들은 상이한 굴절률들을 갖는다.
이러한 설명의 나머지에서, 하나가 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층인, 2개의 인접한 층들 사이에, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층인 2개의 인접한 층들 사이에 위치된 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기를 참조한다. 층상형 요소의 모든 텍스쳐링된 접촉 표면이 서로 평행하기만 하다면, 하나의 텍스쳐링된 프로파일 및 하나의 기울기 분포가 이러한 모든 텍스쳐링된 접촉 표면에 대해서 유효하다.
본 발명의 맥락에서, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포가 이하의 단계를 실행함으로써 결정된다:
- 샘플링 간격이 1　㎛　x　1　㎛인, 1 mm x 1 mm 면적에서의, STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계(profilometer)를 이용하여, 텍스쳐링된 접촉 표면 중 하나의(하나의 표면의 측정으로 충분한데, 이는 그러한 것이 모든 텍스쳐링된 접촉 표면을 나타내기 때문이다) 텍스쳐의, 예를 들어 중앙 층의 표면의 프로파일 z　= f(x, y)을 측정하는 단계;
- 표면의 각각의 지점에 대해서 제1 및 제2 방향성 기울기
Figure 112019088541752-pct00005
및
Figure 112019088541752-pct00006
를 계산하는 단계로서, 여기에서
Figure 112019088541752-pct00007
및
Figure 112019088541752-pct00008
는 소벨 필터(Sobel filter)로 계산된 부분적 고도 미분치(altitude derivatives)인, 단계.
STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계를 이용하여 실행되는 텍스쳐 프로파일 측정에서, 측정 조건은 다음과 같다. 측정 헤드는 이하의 특성: 0.42의 개구수(numerical aperture); 25°의 최대 측정 각도; 0.04 미크론의 Z 해상도; 4.5 미크론의 측방향 해상도를 갖는 "확대렌즈(magnifier)"와 연관된 색수차 렌즈(chromatic lens)로 구성된다. 텍스쳐 프로파일은 (마이크로-조도를 필터링하는) 19 미크론의 컷-오프(cut-off) 길이를 갖는 저역 가우스 필터로 추출된다.
본 특허 출원에서, 기준이 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포에 대해서 주어지며, 층상형 요소의 확산 반사의 각도 분포에 대한 상응 기준을 구축할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 구체적으로 설명하면, 국소적으로, 광의 국소적인 기울기와 반사 방향 사이의 연계성이 있다.
특히, (생략 기호 즉, "'"가 없는) 도 1의 표기를 이용하면, 층상형 요소의 외부 층의 외부 주 표면(2A)에 대한 수직 입사에서의 광선이, 이하의 관계식에 의해서 주어진 각도(αv)로, 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기(θ)의 면체(facet)로부터 반사된다:
Figure 112019088541752-pct00009
즉,
Figure 112019088541752-pct00010
. 유사하게, 층상형 요소의 외부 층의 외부 주 표면(2A) 상에서 (거울형 반사의 각도에 반대되는) 각도(-αs )로 입사되는 광선은, 이하의 관계식에 의해서 주어지는 각도(αv)로, 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기(θ)의 면체로부터 반사된다:
Figure 112019088541752-pct00011
및
Figure 112019088541752-pct00012
, 즉
Figure 112019088541752-pct00013
. 층상형 요소의 외부 층과 공기 사이의 계면에서 내부 전반사가 없기만 하다면, 즉 (상황에 따라) 2θ 또는 α's+2θ가 arcsin(1/n2) 미만으로 유지되기만 한다면, 이러한 방정식이 참(true)이라는 것을 주목하여야 할 것이다.
텍스쳐링된 표면은 확산 반사가 하나의 기울기의 하나의 면체로 구성되지 않고 상이한 기울기의 복수의 면체로 구성되게 하며, 그에 따라 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍은, 전술한 식에서 θ를 θx 또는 θy로 대체함으로써 얻어진 반사 각도(αvx, αvy)의 쌍과 연관된다. 이어서, 방향(αvx, αvy)으로 반사된 광의 비율은 기울기(θx, θy)의 비율과 관련된다. 그에 따라 확산 반사의 각도 분포는, 적절한 식을 이용하여, 축(Oθx, Oθy)을 축(Oαvx, Oαvy)으로 변환하는 것에 의해서 획득된다. 예를 들어, 층상형 요소에 대면되어 위치되고 n2 = 1.51인 투영기의 경우에, 축(Oθx, Oθy)의 5, 10, 15°의 눈금(graduation)이 축(Oαvx, Oαvy)에 대한 15.2, 31.1 및 49°의 눈금이 될 것이고, 이는 양 방향으로 비선형적으로 분포를 확장시키는 효과를 갖는다. 그러나, 비록 확장이 비선형적이지만, 기울기 분포에 대한 기준과 확산 반사의 각도 분포에 대한 상응하는 기준 사이의 통과(passage)가 여전히 유효한데, 이는, 한편으로, (θx, θy)와 (αvx, αvy) 사이의 관계가 작은 각도에서 선형화될 수 있고, 다른 한편으로, (θx, θy)로부터 (αvx, αvy)로의 통과가 증가 함수이고, 그에 따라, 적은 비율이 약간 수정되는 경우에도, 분포의 전체적인 양태가 수정되지 않기(유사한 상대적인 위치에서, 분포 내의 동일한 수의 피크) 때문이다. 투영기가 층상형 요소에 대면되어 위치되지 않는 경우(0이 아닌 입사)에, O에서의 피크가 거울형 반사의 방향으로 천이(shift)된다는 것을 주목할 수 있을 것이다.
본 발명의 맥락에서, 이하의 규정이 사용된다:
- 투명 요소는, 적어도 요소의 목표 적용예를 위해서 유용한 파장 도메인(domain) 내에서, 복사선이 통과 투과되는 요소이다. 예로서, 요소가 건축물 또는 차량 글레이징으로서 이용될 때, 이는 적어도 가시광선 파장 도메인 내에서 투명하다.
- 투명 글레이징은 유기질 또는 무기질, 강성 투명 기재이다.
- 매끄러운 표면은, 복사선이 표면 불규칙부에 의해서 일탈되지 않도록, 표면 상에 입사되는 복사선의 파장보다 작은 크기의 표면 불규칙부를 갖는 표면이다. 이어서, 입사 복사선은 표면에 의해서 거울형으로 반사되고 투과된다.
- 텍스쳐링된 표면은, 표면 상으로 입사된 복사선의 파장보다 큰 스케일에서 변경되는 표면 특성을 갖는 표면이다. 이어서, 입사 복사선은 표면에 의해서 확산적으로 반사되고 투과된다.
투명 층상형 요소는, 그 외부 층 중 어느 하나의 측면으로부터, 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선의 거울형 투과 및 확산 반사가 얻어질 수 있게 한다. 투명 층상형 요소의 중앙 층은 확산 반사를 촉진하고, 이는 투명 층상형 요소, 그리고 이를 포함하는 투명 글레이징의 측면 중 어느 하나 상으로의 화상의 직접적인 투영을 허용하고, 화상은 중앙 층 상에 형성된다.
본 발명의 일 양태에 따라, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하는 직교 좌표계의 축 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 갖지 않는다.
일 실시예에서, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 하나의 피크를 갖는다.
다른 실시예에서, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 적어도 2개의 피크를 갖는다.
하나의 특정 실시예에 따라, 이어서, 기울기 분포의 모든 피크가 O을 중심으로 하는 직교 좌표계의 단일 축을 따라 정렬될 수 있다. 변형예로서, 기울기 분포는, O을 중심으로 하는 직교 좌표계의 축 중 하나에 대해서 서로 대칭적인 2개의 피크를 가질 수 있다.
하나의 특징에 따라, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포가, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 그리고 축(Oθx)을 따른 피크의 폭과 축(Oθy)을 따른 피크의 폭 사이의 비율인 종횡비가 1이 아닌, 적어도 하나의 피크를 갖는다. 1이 아닌 종횡비 값의 선택은 2개의 방향(Ox 또는 Oy) 중 하나를 따른 더 큰 관찰 각도 범위를 획득할 수 있게 하고, 이는, 예를 들어, 관찰할 수 있는 능력이 방향 중 하나로 제한되는 환경 내로 층상형 요소가 통합될 때, 유용할 수 있다.
바람직하게, 층상형 요소는, N개의 픽셀의 샘플에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수((r)(fpix, ftot))의 평균이 0.9 이상이 되게 한다.
바람직하게, 각각의 픽셀은 150 ㎛ 이하, 그리고 더 바람직하게 100 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 갖는다.
각각의 샘플 내의 픽셀의 수(N)는 바람직하게 N ≥ 3이 되게 한다. 각각의 샘플의 픽셀은 바람직하게 무작위로 선택된다. 유리하게, N개의 픽셀의 샘플이 N+2개의 픽셀로부터 선택되고, 가장 큰 상관계수를 갖는 픽셀 및 가장 작은 상관계수를 갖는 픽셀이 제거된다.
투명 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면들의 평행 관계(parallelism)는, 그 또는 그 자체와 성질이 상이한 또는 그 또는 그 자체와 굴절률이 상이한, 금속 또는 비금속의, 층으로 측면이 처리된(flanked) 중앙 층에서 또는 그 각각의 층에서, 층의 두께가 인접 층과의 접촉 표면에 대해서 수직으로 균일하다는 것을 암시한다. 이러한 두께 균일성은 텍스쳐의 전체 범위에 걸쳐 전반적일 수 있거나, 텍스쳐의 단편 내에서 국소적일 수 있다. 특히, 텍스쳐가 기울기 변동을 가질 때, 2개의 연속적인 텍스쳐링된 접촉 표면 사이의 두께가, 텍스쳐의 기울기에 따라, 단편들 사이에서 다를 수 있으나, 텍스쳐링된 접촉 표면들은 항상 서로 평행하게 유지된다. 이러한 경우는 특히 음극 스퍼터링에 의해서, 특히 자기장 보조형 음극 스퍼터링(마그네트론 음극 스퍼터링)에 의해서 침착된 층에서 발생되는데, 이는 텍스쳐의 기울기가 증가됨에 따라 층의 두께가 감소되기 때문이다. 따라서, 국소적으로, 주어진 기울기를 갖는 텍스쳐의 각각의 단편에서, 층의 두께는 일정하게 유지되나, 층의 두께는 제1 기울기를 갖는 텍스쳐의 제1 단편과 제1 기울기와 다른 제2 기울기를 갖는 텍스쳐의 제2 단편 사이에서 다르다.
유리하게, 투명 층상형 요소의 내부에서 텍스쳐링된 접촉 표면들의 평행 관계를 획득하기 위해서, 중앙 층의 그러한 또는 각각의 구성 층은 음극 스퍼터링에 의해서 침착된 층이다. 구체적으로, 음극 스퍼터링, 특히 자기장에 의해서 보조되는 음극 스퍼터링(마그네트론 음극 스퍼터링)은, 층을 경계짓는 표면들이 서로 평행하도록 보장하며, 증발 또는 화학기상증착(CVD), 또는 심지어 졸-겔 프로세스와 같은 다른 침착 기술의 경우에는 그렇지 않다. 층상형 요소의 내부 내의 텍스쳐링된 접촉 표면들의 평행 관계는 요소를 통한 거울형 투과의 획득에 있어서 필수적이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 투명 층상형 요소의 중앙 층은 Si3N4, SnO2, ZnO, AlN, NbO, NbN, TiO2와 같은, 외부 층의 굴절률과 상이한, 큰 굴절률의 유전체 재료로 제조된, 또는 SiO2, Al2O3, MgF2, AlF3와 같은, 외부 층의 굴절률과 상이한 작은 굴절률을 갖는 유전체 재료로 제조된 적어도 하나의 얇은 층을 포함한다. 중앙 층은 또한 적어도 하나의 얇은 금속 층, 특히 은, 금, 티타늄, 니오븀, 규소, 알루미늄, 니켈-크롬(NiCr) 합금, 스테인리스 강, 또는 그 합금의 얇은 층을 포함할 수 있다. 본 발명의 맥락에서, 얇은 층은 1 미크론 미만의 두께의 층이다.
유리하게, 부가적인 특성, 예를 들어 태양-제어 및/또는 저-방사 특성과 같은 열적 특성을 투명 층상형 요소에 제공하도록, 중앙 층의 화학적 조성이 조정될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 중앙 층은, 교번적인, "n" 금속 기능성 층, 특히 은 또는 은을 포함하는 금속 합금을 기초로 하는 기능성 층, 및 n ≥ 1으로서, 기능성 층의 반사를 제어하기 위한 "(n +1)" 코팅을 포함하는 얇은 층의 적층체이고, 각각의 금속 기능성 층은 제어 반사를 위해서 2개의 코팅 사이에 배치된다.
알려진 바와 같이, 하나 이상의 기능성 금속 층을 포함하는 그러한 적층체는 태양 복사선의 도메인 내에서 및/또는 장-파장 적외선의 도메인 내에서 반사 특성을 갖는다. 그러한 적층체에서, 하나 이상의 금속 기능성 층은 본질적으로 열적 성능 레벨을 결정하는 반면, 그러한 층을 측면 처리하는, 반사를 제어하기 위한 코팅은 간섭적으로 광학적 외관을 변화시킨다. 구체적으로, 비록 금속 기능성 층은 기하형태적 두께가 각각의 금속 기능성 층에서 약 10 nm로 얇은 경우에도 희망 열적 성능 레벨이 얻어질 수 있게 하면서도, 가시광선 파장 도메인 내의 복사선의 통과를 강력하게 억제한다. 따라서, 가시광선 도메인 내에서 광의 양호한 투과를 달성하고자 하는 경우에, 반사를 제어하기 위한 코팅은 각각의 금속 기능성 층의 양 측면 상에서 필수적이다. 실제로, 얇은 금속 층 및 반사를 제어하기 위한 코팅을 포함하는, 중앙 층의 전체적인 적층체는 광학적으로 최적화된 것이다. 유리하게, 광학적 최적화는 층상형 요소 또는 글레이징의 전체적인 적층체, 즉 중앙 층의 양 측면 상에 배치된 외부 층 및 임의의 부가적인 층을 포함하는 적층체 상에서 실시될 수 있다.
이어서, 획득된 투명 층상형 요소는 광학적 특성, 즉 층상형 요소 상에 입사되는 복사선의 거울형 투과 및 확산 반사의 특성, 그리고 열적 특성, 즉 태양-제어 및/또는 저-방사 특성을 조합한다. 그러한 투명 층상형 요소는, 특히 차량 또는 건물을 위한, 태양 보호 및/또는 단열 글레이징에서 이용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 2개의 층 중 하나가 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층인, 2개의 인접 층들 사이의 각각의 접촉 표면의 텍스쳐는, 접촉 표면의 전반적 평면에 대해서 함몰된 또는 돌출된 복수의 특징부에 의해서 형성된다. 본 발명의 맥락에서, 각각의 접촉 표면의 텍스쳐의 평균평방근 기울기(Rdq)는 명확하게 0.2°보다 크다. 바람직하게, 각각의 접촉 표면의 텍스쳐의 평균평방근 기울기(Rdq)는 0.5°내지 30°, 바람직하게 2°내지 20°, 그리고 더 바람직하게 2°내지 10°이다. 본 특허출원의 맥락에서, 표면의 평균평방근 기울기(Rdq)는, 예를 들어, 표준 ISO 4287에서 규정된, 그리고 샘플링 간격이 1　㎛　x　1　㎛인, 1 mm x 1 mm 면적에서의, STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계를 이용하여 측정된 바와 같다.
STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계를 이용하여 실행되는 조도 측정에서, 측정 조건은 다음과 같다. 측정 헤드는 이하의 특성: 0.42의 개구수; 25°의 최대 측정 각도; 0.04 미크론의 Z 해상도; 4.5 미크론의 측방향 해상도를 갖는 "확대렌즈"와 연관된 색수차 렌즈로 구성된다. 조도 매개변수, 즉 평균평방근 기울기(Rdq)는, (마이크로-조도를 필터링하는) 19 미크론의 컷-오프 길이를 갖는 저역 가우스 필터 및 (파동을 필터링하는) 1 mm의 컷-오프 길이를 갖는 고역 가우스 필터로 추출된다.
본 발명의 일 실시예에서, 투명 층상형 요소의 2개의 외부 층 중 하나는, 주 표면이 텍스쳐링된, 특히 유리로 제조된 또는 중합체 유기 재료로 제조된, 가요성 또는 강성 기재를 포함하는 텍스쳐링된 외부 층이다. 기재의 주 표면의 하나는 임의의 알려진 텍스쳐링 프로세스에 의해서, 예를 들어 변형될 수 있는 온도까지 미리 가열된 기재의 표면을 엠보싱 가공하는 것에 의해서, 특히 기재 상에 형성하고자 하는 텍스쳐에 대해서 상보적인 텍스쳐를 표면 상에서 가지는 롤러에 의한 롤링에 의해서, 또는 심지어, 바람직하게 컴퓨터적으로 생성된 텍스쳐를 기초로 하는, 3D 인쇄에 의해서 텍스쳐링될 수 있다.
광물 유리로 제조된 텍스쳐링된 기재에 의해서 형성된 텍스쳐링된 외부 층의 경우에, 유리는 바람직하게 소다-라임-실리카 유리이나, 변형예에 따라, 이는 보로실리케이트 유리, 알루미노-보로실리케이트 유리 등일 수 있다.
중합체 유기 재료로 제조된 텍스쳐링된 기재에 의해서 형성된 텍스쳐링된 외부 층의 경우에, 적합한 재료의 예는, 특히 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN); 폴리 아크릴 레이트, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA); 폴리카보네이트; 폴리우레탄; 폴리아미드; 폴리이미드; 플루오로중합체, 예를 들어 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE) 및 플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체(FEP); 광경화성 및/또는 광중합성 수지, 예를 들어 티올-엔, 폴리우레탄, 우레탄-아크릴레이트, 폴리에스테르-아크릴레이트 수지; 및 폴리티오우레탄을 포함한다. 이러하 중합체는 일반적으로 1.30 내지 1.70의 550 nm에서의 굴절률 범위를 갖는다. 그러나, 이러한 중합체 중 특정 중합체, 그리고 폴리티오우레탄과 같은 황-함유 중합체가 큰 그리고 가능하게는 1.74 정도로 큰 550 nm에서의 굴절률을 가질 수 있다는 것에 주목할 가치가 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 투명 층상형 요소의 2개의 외부 층 중 하나가 성형 가능 층에 의해서 형성된 텍스쳐링된 외부 층이고, 그러한 층의 주 표면이 텍스쳐링되고, 그러한 층은, 다른 주 표면을 통해서, 가요성 또는 강성 기재에 부가된다. 이는 특히, 열성형성 층 또는 광경화성 및/또는 광중합성 재료로 제조된 층의 문제일 수 있다. 이러한 경우에, 성형성 층의 주 표면 중 하나를 텍스쳐링하는데 매우 적합한 하나의 프로세스는 특히 엠보싱 가공이다. 바람직하게, 광경화성 및/또는 광중합성 재료는 상온에서 액체이고, 조사되고(irradiated) 광경화 및/또는 광중합되었을 때, 기포 또는 임의의 다른 불규칙부가 없는 투명 고체를 초래한다. 이는 특히, 접착제, 글루(glue) 또는 표면 코팅으로서 일반적으로 이용되는 것과 같은 수지의 문제일 수 있다. 이러한 수지는 일반적으로 에폭시, 에폭시실란, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산 또는 메타크릴산 유형의 단량체/공중합체/프리폴리머를 기초로 한다. 예를 들어, 티올-엔, 폴리우레탄, 우레탄-아크릴레이트 및 폴리에스테르-아크릴레이트 수지를 언급할 수 있다. 수지 대신, 이는 광경화성 수성 겔, 예를 들어 폴리아크릴아미드 겔의 문제일 수 있다.
투명 층상형 요소의 2개의 외부 층 중 하나가 텍스쳐링된 외부 층일 때, 그 하나의 주 표면이 텍스쳐링되고 그 다른 주 표면은 매끄러우며, 중앙 층이 유리하게 이하에 의해서 형성된다:
- 금속 재료로 제조된 또는 텍스쳐링된 외부 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 투명한, 특히 유전성의 층으로 제조된 단일 층으로서, 그러한 층은 텍스쳐링된 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에 등각적으로(conformally) 침착되는, 단일 층,
- 또는, 금속 재료로 제조된 또는 텍스쳐링된 외부 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 투명한, 특히 유전성의 층으로 제조된 적어도 하나의 층을 포함하는, 층의 적층체로서, 그러한 층은 텍스쳐링된 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에 등각적으로 연속적으로 침착되는, 층의 적층체.
본 발명에 따라, 침착 이후에, 중앙 층의 그러한 또는 각각의 층의 표면이 텍스쳐링되고 텍스쳐링된 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면에 평행한 경우에, 텍스쳐링된 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상의, 중앙 층의 침착, 또는 중앙 층의 층들의 연속적인 침착이 등각적으로 실행되는 것으로 간주된다. 하나의 유리한 특징에 따라, 텍스쳐링된 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에서의, 중앙 층의 등각적 침착, 또는 중앙 층의 층들의 연속적인 등각적 침착이 음극 스퍼터링, 특히 자기장의 보조를 받는 음극 스퍼터링(마그네트론 음극 스퍼터링)에 의해서 달성된다. 특히 금속 층의 침착을 위해서, 증발 기술과 같은 다른 침착 기술이 또한 생각될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 투명 층상형 요소의 다른 외부 층, 즉 텍스쳐링된 외부 층과 관련하여 중앙 층의 다른 측면 상에 위치되는 외부 층은, 초기에 성형 동작에 적합한 점성의 액체 또는 페이스트 상태에 있는 동안, 텍스쳐링된 외부 층에 반대되는 중앙 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에 침착된, 텍스쳐링된 외부 층의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률의 응결성(settable) 재료의 층을 포함한다.
초기에 점성의, 액체 또는 페이스트 상태의 침착된 층은 특히 투명 층상형 요소의 표면을 평탄화하기 위한 층일 수 있다. 변형예로서, 초기에 점성의, 액체 또는 페이스트 상태의 침착된 층은, 한편으로, 중앙 층을 구비하는 텍스쳐링된 외부 층과, 다른 한편으로, 반대측-기재 사이의 결합을 보장하는 층일 수 있다.
초기에 점성의, 액체 또는 페이스트 상태의 침착된 층은 광경화성 및/또는 광중합성 재료의 층일 수 있다. 바람직하게, 광경화성 및/또는 광중합성 재료는 상온에서 액체이고, 조사되고 광경화 및/또는 광중합되었을 때, 기포 또는 임의의 다른 불규칙부가 없는 투명 고체를 초래하다. 이는 특히, 접착제, 글루 또는 표면 코팅으로서 일반적으로 이용되는 것과 같은 수지의 문제일 수 있다. 이러한 수지는 일반적으로 에폭시, 에폭시실란, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴산 또는 메타크릴산 유형의 단량체/공중합체/프리폴리머를 기초로 한다. 예를 들어, 티올-엔, 폴리우레탄, 우레탄-아크릴레이트 및 폴리에스테르-아크릴레이트 수지를 언급할 수 있다. 수지 대신, 이는 광경화성 수성 겔, 예를 들어 폴리아크릴아미드 겔의 문제일 수 있다.
변형예로서, 초기에 점성의, 액체 또는 페이스트 상태의 침착된 층은, 졸-겔 프로세스에 의해서 침착된 층, 특히 하이브리드 유기/무기 실리카-계 매트릭스를 포함하는 졸-겔 층일 수 있다. 그러한 졸-겔 층이 특히 유리한데, 이는 텍스쳐링된 외부 층의 굴절률에 가능한 한 합치시키기 위해서, 그 굴절률의 값을 정밀하게 조정할 수 있기 때문이다. 본 발명에 따라, 투명 층상형 요소의 2개의 외부 층들 사이의 굴절률 차이는, 제조에 사용된 유전체 재료의 550 nm에서의 굴절률들 사이의 차이의 절대값에 상응한다. 굴절률 차이가 작을수록, 층상형 요소를 통한 시야가 더 깨끗해진다. 특히, 우수한 시야는 0.050 이하, 바람직하게 0.030 이하, 그리고 보다 더 양호하게 0.015 이하의 굴절률 차이에서 획득된다.
본 발명의 일 양태에 따라, 투명 층상형 요소의 2개의 외부 층 중 적어도 하나는 중합체 재료, 특히 열성형성 또는 감압성 중합체 재료를 기초로 하는 중간층 시트, 즉 라미네이트형 글레이징(laminated glazing) 내에서 중간층으로서 이용되는 유형의 시트이다. 이는, 특히, 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 기초로 하는 적어도 하나의 시트의 문제일 수 있다. 중합체 재료를 기초로 하는 이러한 층은, 부가적인 층을 통해서, 기재 상으로, 예를 들어 깨끗하거나 매우-깨끗한 유리 기재 상으로 라미네이트되거나 캘린더-롤링될 수 있는 라미네이션 중간층의 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 투명 층상형 요소가 가요성 필름일 수 있다. 그러한 가요성 필름은 유리하게, 그 외부 주 표면 중 하나 상에서, 필름의 접착 결합을 위해서 제거되도록 의도된 보호 스트립으로 덮인 접착 층을 구비한다. 이어서, 가요성 필름 형태의 층상형 요소는 기존 표면, 예를 들어 투명 글레이징의 표면에 접착 결합에 의해서 부가될 수 있고, 그에 따라, 글레이징을 통한 거울형 투과의 특성을 유지하면서, 이러한 표면에 확산 반사 특성을 제공할 수 있다. 가요성 필름 형태의 투명 층상형 요소가 부가되는 글레이징이 평면형 또는 곡선형 글레이징일 수 있다.
본 발명의 다른 대상은 전술한 바와 같은 투명 층상형 요소를 포함하는 투명 글레이징이다. 본 발명은 보다 특히, 전술한 바와 같은 투명 층상형 요소를 포함하는 투명 투영 스크린에 관한 것이다.
일 실시예에서, 투명 투영 스크린 또는 글레이징은, 바람직하게 이하로부터 선택된, 투명 층상형 요소에 대항하여(against) 배치되는 적어도 하나의 부가적인 층을 더 포함한다:
- 2개의 매끄러운 주 표면을 포함하는 중합체, 유리, 또는 세라믹으로부터 선택된 투명 기재,
- 성형 동작에 적합한, 초기에 점성의, 액체 또는 페이스트 상태의 응결성 재료 특히 졸-겔 층,
- 중합체-계 중간층 시트, 특히 열성형성 또는 감압성 중간층 시트.
유리하게, 층상형 요소를 포함하는 투명 투영 스크린 또는 글레이징은, 공기와, 글레이징의 외부 주 표면을 형성하는 층을 제조하는데 사용되는 재료 사이의 계면에서 적어도 하나의 반사 방지 코팅을 포함하고, 그러한 표면은 화상을 글레이징 상으로 투영하는 동안 투영기에 대향되도록 의도된다. 반사 방지 코팅의 부가는, 투명 층상형 요소의 내부 내의 다수의 반사가 감소될 수 있게 하고, 그에 따라 투영 화상의 품질이 개선될 수 있게 한다.
투명 투영 스크린 또는 글레이징의 외부 주 표면 중 적어도 하나 상에 제공된 반사 방지 코팅은, 공기와 외부 주 표면을 형성하는 층 사이의 계면에서의 복사선의 반사가 감소될 수 있게 하는 임의의 유형일 수 있다. 이는, 특히, 공기의 굴절률과, 외부 주 표면을 형성하는 층, 예를 들어 진공 기술에 의해서 외부 주 표면을 형성하는 층의 표면 상에 침착된 층 또는 졸-겔 유형의 다공성 층, 또는 심지어, 외부 주 표면을 형성하는 층이 유리로 제조되는 경우에, 산 에칭 처리에 의해서 이러한 유리 층으로부터 제거된 피상적 부분의 굴절률 사이의 굴절률을 갖는 층의 문제일 수 있다. 변형예로서, 반사방지 코팅은, 공기와 외부 주 표면을 형성하는 층 사이의 계면에서 간섭 필터의 역할을 하는, 교번적인 더 작고 더 큰 굴절률들을 갖는 얇은 층의 적층체에 의해서, 또는, 공기의 굴절률과 외부 주 표면을 형성하는 층의 굴절률 사이의, 연속적인 또는 단차형의 굴절률 구배를 갖는 얇은 층의 적층체에 의해서 형성될 수 있다.
투명 층상형 요소의 그리고 투명 투영 스크린 또는 글레이징의 매끄러운 외부 주 표면이 평면형 또는 곡선형일 수 있다. 특히, 투명 층상형 요소는, 예를 들어 건물 또는 차량을 위해서, 특히 모터 차량에서, 곡선형 글레이징으로 이용될 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따라, 예를 들어, 유령 화상(ghost image)을 방지하기 위해서, 헤드-업 디스플레이(HUD)를 또한 포함하는 장치에서의 이용을 위해서 의도된 쐐기-형상의 층상형 요소의 경우에, 투명 층상형 요소의 매끄러운 외부 주 표면들이 서로 평행하지 않을 수 있다. 다른 적용예에서, 층상형 요소의 매끄러운 외부 주 표면들이 바람직하게 서로 평행하고, 이는, 층상형 요소를 통과하는 복사선의 빛 소산을 제한하는데 기여하고, 그에 따라 층상형 요소를 통한 시야의 깨끗함을 개선하는데 기여한다.
본 발명의 특징 및 장점은, 단지 예로서 주어지고 첨부 도면을 참조한, 본 발명에 따른 층상형 요소의 그리고 투명 투영 스크린 또는 글레이징의 복수의 실시예에 관한 이하의 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 층상형 요소 상에 입사되는 복사선의 확산 및 거울형 반사를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 층상형 요소의 개략적 횡단면이며, 투영기의 위치가 또한 이러한 도면에 도시되어 있다.
도 2a는, 제1 대안예에 따른, 도 2의 층상형 요소의 상세 부분의 확대도이다.
도 2b는, 제2 대안예에 따른, 도 2의 층상형 요소의 상세 부분의 확대도이다.
도 3은, 글레이징의 제1 구조적 변형예에 대한, 도 2의 층상형 요소를 포함하는 글레이징 및 투영기를 포함하는, 투영 시스템의 개략적 횡단면이다.
도 4는, 글레이징의 제2 구조적 변형예에 대한, 도 2의 층상형 요소를 포함하는 글레이징 및 투영기를 포함하는, 도 3과 유사한 투영 시스템의 횡단면이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형이다.
도 5b는 도 5a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형이다.
도 6b는 도 6a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형이다.
도 7b는 도 7a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 층상형 요소 상에 입사되는 복사선의 확산 및 거울형 반사를 도시하는 개략도이다.
달리 구체적으로 기술되지 않는 한, 여러 도면에서 보여지는 주어진 요소에 단일 참조부호가 주어졌다. 도면의 명료함을 위해서, 여러 층의 상대적인 두께는 도 2 내지 도 4에서 엄격하게 관련되지 않았다. 또한, 중앙 층의 그러한 또는 각각의 구성 층의 두께의 가능한 변동을, 텍스쳐의 기울기의 함수로서, 이러한 도면에 도시하지 않았으며, 이러한 두께의 가능한 변동이, 텍스쳐링된 접촉 표면의 평행 관계에 영향을 미치지 않는다는 것이 이해될 것이다. 구체적으로, 텍스쳐의 각각의 주어진 기울기에서, 텍스쳐링된 접촉 표면들은 서로 평행하다. 또한, 접촉 표면이 도 2 내지 도 4에서 개략적으로만 도시되어 있다는 것이 주목될 것이고, 그 텍스쳐가 본 발명의 기울기-분포 기준과 관련된다는 것이 이해될 것이다.
종래 기술에 따른 층상형 요소 상에 입사되는 복사선의 확산 및 거울형 반사를 개략적으로 도시하는 도 1이 앞서 설명되었다.
도 2a 및 도 2b는, 실질적으로 동일한 굴절률(n2, n4)을 갖는 투명 유전체 재료로 제조된 2개의 외부 층(2 및 4)을 포함하는, 본 발명에 따른 층상형 요소(1)를 도시한다. 외부 층(2 또는 4)은, 층상형 요소의 외부를 향해서 각각 지향된, 매끄러운 주 표면(2A 및 4A), 및 층상형 요소의 내부를 향해서 각각 지향된, 텍스쳐링된 주 표면(2B 및 4B)을 갖는다.
내부 표면(2B 및 4B)의 텍스쳐들은 서로 상보적이다. 텍스쳐링된 표면들(2B 및 4B)은, 그 텍스쳐들이 서로 엄격하게 평행한 구성으로, 서로 대면되어 배치된다. 층상형 요소(1)는 또한, 텍스쳐링된 표면들(2B 및 4B) 사이의 중간에 있고 그들과 접촉되는, 중앙 층(3)을 포함한다.
도 2a는, 중앙 층(3)이, 외부 층(2 및 4)의 굴절률과 상이한 굴절률(n3)의, 금속 또는 유전체인, 투명 재료로 제조된 단일 층인, 변형 실시예를 도시한다. 도 2b는, 중앙 층(3)이 복수의 층(31, 32, ..., 3k)으로 이루어진 투명 적층체에 의해서 형성되는 변형 실시예를 도시하고, 여기에서 층(31 내지 3k) 중 적어도 하나가 금속 층,또는 외부 층(2 및 4)의 굴절률과 상이한 굴절률의 유전체 층이다. 바람직하게, 적층체의 단부에 위치되는, 적어도, 2개의 층(31 및 3k)의 각각이 금속 층 또는 외부 층(2 및 4)의 굴절률과 상이한 굴절률(n31 또는 n3k)의 유전체 층이다.
도 2a 및 2b에서, 외부 층(2)과 중앙 층(3) 사이의 접촉 표면은 S0로 표시되었고, 중앙 층(3)과 외부 층(4) 사이의 접촉 표면은 S1으로 표시되었다. 또한, 도 2b에서, 중앙 층(3)의 내부 접촉 표면이, 표면(S0)에 가장 가까운 접촉 표면으로부터 시작하여 연속적으로 S2 내지 Sk로 표시되었다.
도 2a의 변형예에서, 서로 평행한 텍스쳐링된 표면들(2B 및 4B) 사이에서 접촉된 중앙 층(3)의 배열로 인해서, 외부 층(2)과 중앙 층(3) 사이의 접촉 표면(S0)이 텍스쳐링되고, 중앙 층(3)과 외부 층(4) 사이의 접촉 표면(S1)에 평행하다. 다시 말해서, 중앙 층(3)은, 접촉 표면(S0 및 S1)에 수직으로 측정할 때, 균일한 두께(e3)를 갖는 텍스쳐링된 층이다.
도 2b의 변형예에서, 중앙 층(3)의 구성 적층체의 2개의 인접 층들 사이의 각각의 접촉 표면(S2, …, Sk)이 텍스쳐링되고 외부 층(2, 4)과 중앙 층(3) 사이의 접촉 표면(S0 및 S1)에 엄격하게 평행하다. 따라서, 상이한 유전체 또는 금속 성질을 갖는 또는 상이한 굴절률의 유전체 재료들로 제조된 층상형 요소(1)의 인접 층들 사이의 모든 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)이 텍스쳐링되고 서로 평행하다. 특히, 중앙 층(3)의 구성 적층체의 각각의 층(31, 32, …, 3k)은, 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)에 수직으로 측정할 때, 균일한 두께(e31, e32, …, e3k)를 갖는다.
본 발명의 일 양태에 따라, 중앙 층(3)의 그러한 또는 각각의 구성 층의 두께(e3 또는 e31, e32, …, e3k)는 층상형 요소(1)의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1 또는 S0, S1, …, Sk)의 특징부의 평균 높이보다 얇다. 이러한 조건이 중요한데, 이는 그러한 조건이, 중앙 층(3)의 층 내로의 복사선의 진입 계면 및 이러한 층으로부터의 복사선의 진출 계면이 평행할 가능성을 높이고, 그에 따라 층상형 요소(1)를 통해서 거울형으로 투과되는 복사선의 백분률을 증가시키기 때문이다. 여러 층을 보다 용이하게 볼 수 있게 하기 위해서, 이러한 조건은 도면과 엄격하게 관련되지 않았다. 실제로, 중앙 층(3)이 얇은 층 또는 얇은 층의 적층체일 때, 중앙 층(3)의 각각의 층의 두께(e3 또는 e31, e32, …, e3k)는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 특징부의 평균 높이의 약 1/10이거나 그 미만이다.
도 3 및 도 4의 각각은, 투영기(P), 및 도 2의 층상형 요소(1)를 포함하는 글레이징(10)을 포함하는 투영 시스템의 개략적 횡단면이다. 도 3 및 도 4는, 비제한적인 예로서, 글레이징(10)을 위한 2개의 가능한 구조를 도시한다.
도 3에 도시된 제1의 예시적인 글레이징(10)에서, 제1 외부 층(2)은 깨끗한 또는 매우-깨끗한 유리로 제조된 텍스쳐링된 기재이고, 제2 외부 층(4)은, 기재(2)와 실질적으로 동일한 굴절률을 가지고 중앙 층(3)의 텍스쳐링된 표면의 텍스쳐에 일치되는 (예를 들어, PVB로 제조된) 중간층 시트에 의해서 형성된다. 중간층 시트(4)는, 그 외부 표면(4A)을 통해서, 부가적인 층을 형성하는, 깨끗한 또는 매우-깨끗한 유리로 제조된, 예를 들어 Saint-Gobain Glass가 판매하는 유리 SGG Planilux로 제조된 평면형 기재(6) 상으로 캘린더-롤링된다. 또한, 글레이징(10)은, 글레이징(10) 상으로의 화상의 투영 중에 투영기(P)에 대해서 대향되도록 의도된, 반사 방지 코팅(7)을 평면형 기재(6)의 외부 주 표면 상에서 포함한다. 반사 방지 코팅(7)의 존재는, 층상형 요소(1)의 내부 내의 다수의 반사가 감소될 수 있게 하고, 그에 따라 투영 화상의 품질이 개선될 수 있게 한다.
도 4에 도시된 제2의 예시적인 글레이징(10)에서, 제1 외부 층(2)은 텍스쳐링된 유리 기재가 아니고, 중간층 시트(4)와 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 (예를 들어, PVB로 제조된) 중간층 시트이다. 이러한 제2 예에서, 중앙 층(3)은 가요성 필름(31), 예를 들어 두께가 약 50 내지 250 ㎛인 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)의 필름을 포함하고, 그 위에는, 유전체 재료로 제조된 또는 금속 재료로 제조된 얇은 층(32), 예를 들어 두께가 약 50 내지 75 nm인 TiO2의 얇은 층이 침착되었다. 가요성 필름(31) 및 얇은 층(32)으로 구성된 조립체에 주름형 또는 아코디언 형상이 제공되고, 그에 따라 텍스쳐링된 중앙 층(3)을 생성하며, 이는 이어서 중간층 시트(2 및 4) 사이에 개재되고, 그에 따라 층들(2, 31, 32 및 4) 사이의 접촉 표면이 서로 평행하게 유지된다. 중간층 시트(2, 4)의 각각은, 그 외부 표면(2A, 4A)을 통해서, 깨끗한 또는 매우-깨끗한 유리로 제조된, 예를 들어 Saint-Gobain Glass가 판매하는 유리 SGG Planilux로 제조된 평면형 기재(5 또는 6) 상으로 캘린더-롤링되고, 그러한 기재는 부가적인 층을 형성한다. 또한, 도 3의 예에서와 같이, 글레이징(10)은, 글레이징(10) 상으로의 화상의 투영 중에 투영기(P)에 대해서 대향되도록 의도된, 반사 방지 코팅(7)을 평면형 기재(6)의 외부 주 표면 상에서 포함한다.
층상형 요소(1) 또는 이를 포함하는 글레이징은 투영 스크린으로서 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 층상형 요소(1)의 제1 및 제2 외부 층(2, 4) 그리고 중앙 층(3)은 좌표계(O, x, y, z)의 평면(Oxy)에 평행하게 놓이고, 축(Ox)은 관찰자에 대해서 수평 방향이고 축(Oy)은 수직 방향이다. 도 2의 예에서, 관찰자는, 층상형 요소(1)의 이러한 매끄러운 주 표면(2A)에 대면되는, 투영기(P)의 측면 상에 위치된다.
층상형 요소(1)의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐는 방정식 z = f(x, y)이고, 그에 따라, 접촉 표면의 좌표의 각각의 지점(X0, Y0)에서, 제1 방향 기울기(θx) 및 제2 방향 기울기(θy)를 가지며, 그에 따라
Figure 112019088541752-pct00014
및
Figure 112019088541752-pct00015
가 된다..
본 발명에 따라, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)의 축(Oθx, Oθy) 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않으며, 여기에서 0은 기울기(0, 0)의 쌍에 상응하고, 또는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)를 45°만큼 회전시킴으로써 얻어지는 제2 직교 좌표계(O, θx', θy')의 축(Oθx', Oθy') 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 텍스쳐의 기울기 분포의 복수의 예가 이하에서 설명된다.
각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 본 발명에 따른 텍스쳐는 유리하게, 2개의 외부 층(2 및 4) 중의 제1 외부 층의 주 표면을 텍스쳐링하는 것에 의해서, 바람직하게 컴퓨터 생성된 텍스쳐를 기초로, 특히 엠보싱 가공 또는 3D 인쇄하는 것에 의해서, 그리고 중앙 층(3)을 제1 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에 등각적으로 침착시키는 것에 의해서 획득된다. 침착 이후에, 중앙 층(3)의 상단 표면이 텍스쳐링되고 제1 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면에 평행한 경우에, 중앙 층(3)은 제1 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에 등각적으로 침착되는 것으로 간주된다. 제1 외부 층의 텍스쳐링된 주 표면 상에서의, 중앙 층(3)의 등각적 침착, 또는 중앙 층(3)의 적층체의 구성 층의 등각적 침착이 바람직하게 음극 스퍼터링, 특히 자기장의 보조를 받는 음극 스퍼터링에 의해서 달성된다.
2개의 외부 층(2 및 4) 중 제2 외부 층은, 제1 외부 층에 대향되는 중앙 층(3)의 텍스쳐링된 주 표면 상에서, 제1 외부 층과 실질적으로 동일한 굴절률을 가지며 초기에 성형 동작에 적합한 점성 상태인 층을 침착함으로써 형성된다. 따라서, 제2 외부 층은, 예를 들어, 초기에 유체 형태의 광경화성 및/또는 광중합성 재료의 층을 침착하는 것, 이어서 이러한 층을 조사하는 것을 포함하는 프로세스에 의해서, 또는 졸-겔 프로세스에 의해서 형성될 수 있다. 변형예로서, 제2 외부 층은, 제1 외부 층에 대향하는 중앙 층(3)의 텍스쳐링된 주 표면에 대항하여, 제1 외부 층과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 중합체 재료를 기초로 하는 층을 배치하는 것, 이어서, 중합체 재료를 압축하는 것 및/또는 적어도 그 유리 전이 온도까지 가열하는 것에 의해서, 중합체 재료를 기초로 하는 이러한 층을 중앙 층(3)의 텍스쳐링된 주 표면에 대항하여 형성하는 것에 의해서 형성될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 층상형 요소(1)의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형을 도시한다. 도 5b는 도 5a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제1 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx)을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지나, 축(Oθy, Oθx' 및 Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성은 가지지 않는다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 층상형 요소(1)의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형을 도시한다. 도 6b는 도 6a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제2 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx')을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지나, 축(Oθx, Oθy 및 Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성은 가지지 않는다.
도 7a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 층상형 요소(1)의 텍스쳐링된 접촉 표면의 지형을 도시한다. 도 7b는 도 7a의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제3 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx, Oθy, Oθx' 및 Oθy') 중 임의의 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는다.
도 5b, 도 6b 및 도 7b에서 명확하게 확인될 수 있는 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 실시예에서, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소(1)의 텍스쳐링된 접촉 표면의 각각의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하지 않는 하나의 피크를 갖는다. O을 중심으로 하지 않는 이러한 피크는, 거울형 반사의 방향과 상이한, 층상형 요소(1) 상에 입사되는 복사선의 거울형 반사의 우선적인 방향에 상응한다. 따라서, 층상형 요소(1) 상으로 또는 이를 포함하는 글레이징(10) 상으로 투영되는 화상을 관찰하기 위한 우선적 관찰 방향이 있고, 이러한 우선적 관찰 각도는 거울형 반사의 각도와 상이하다. 따라서, 우선적인 관찰 각도로 배치된 관찰자는, 강한 밝기로, 그리고 층상형 요소(1) 또는 글레이징(10)의 매끄러운 외부 표면으로부터의 거울형 반사에 의한 눈부심 또는 불편함이 없이, 투영된 화상을 관찰할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제4 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx 및 Oθy)을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지나, 축(Oθx' 및 Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성은 가지지 않는다. 또한, 도 8에서 각각의 피크의 타원형 형상에 의해서 도시된 바와 같이, 피크의 폭은 비대칭적이고 축(Oθy)을 따라서 보다 축(Oθx)을 따라서 더 넓으며, 이는, 축(Oy)을 따라서 보다 축(Ox)을 따라서 더 큰 관찰자를 위한 관찰 각도 범위를 나타낸다. 실제로, 기울기 분포의 각각의 피크에 대해서 종횡비가 규정되고, 종횡비는, 축(Oθx)을 따른 폭 및 축(Oθy)을 따른 폭 중에서, 가장 넓은 피크 대 축(Oθx)을 따른 폭 및 축(Oθy)을 따른 폭 중에서, 가장 좁은 피크의 비율이다. 유리하게, 방향(Ox 또는 Oy) 중 하나에서 더 큰 관찰 각도 범위를 가지고자 할 때, 예를 들어 이러한 2개의 방향 중 하나를 따라 스크린 관찰 능력이 제한되는 환경 내로 통합되는 스크린을 층상형 요소가 형성할 때, 적어도 하나의 피크에 대해서 1이 아닌 종횡비를 위한 값을 선택할 수 있다. 유리하게, 종횡비는 1 내지 20이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제5 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx' 및 Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지나, 축(Oθx 및 Oθy)을 중심으로 하는 축방향 대칭성은 가지지 않는다.
도 10는 본 발명의 제6 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제6 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθx, Oθx', Oθy 및 Oθy') 중 임의의 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 제7 실시예에서, 기울기 분포는 축(Oθy)을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지나, 축(Oθx, Oθx' 및 Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성은 가지지 않는다.
도 8 내지 도 11에서 명확하게 확인될 수 있는 바와 같이, 제4, 제5, 제6 및 제7 실시예에서, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소(1)의 텍스쳐링된 접촉 표면의 각각의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하지 않는 2개의 피크를 갖는다. O을 중심으로 하지 않는 이러한 2개의 피크는, 서로 상이하고 거울형 반사의 방향과 상이한, 층상형 요소(1) 상에 입사되는 복사선의 거울형 반사의 2개의 우선적인 방향에 상응한다. 따라서, 층상형 요소(1) 상으로 또는 이를 포함하는 글레이징(10) 상으로 투영되는 화상을 관찰하기 위한 2개의 우선적 관찰 방향이 있고, 이러한 2개의 우선적 관찰 각도의 각각은 거울형 반사의 각도와 상이하다. 따라서, 이러한 2개의 우선적인 관찰 각도 중 어느 하나로 배치된 관찰자는, 강한 밝기로, 그리고 층상형 요소(1) 또는 글레이징(10)의 매끄러운 외부 표면으로부터의 거울형 반사에 의한 눈부심의 어떠한 위험도 없이, 투영된 화상을 본다.
본 발명에 따른 층상형 요소에 대한 (도면에 도시되지 않은) 다른 실시예, 특히 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 각각의 텍스쳐의 기울기 분포가 O을 중심으로 하지 않는 피크의 수(n)를 가지며, 여기에서 n ≥ 3이며, 이는 층상형 요소 상에 입사되는 복사선의 거울형 반사의 n개의 우선적인 방향에 상응하며, 그 각각의 방향들은 서로 상이하고 거울형 반사의 방향과 상이한 실시예를 또한 생각할 수 있다. 이어서, 층상형 요소 또는 이를 포함하는 글레이징 상으로 투영된 화상을 관찰하기 위한 n개의 우선적인 관찰 각도가 있다. O을 중심으로 하지 않는 피크의 수는 각각의 피크의 밝기에 영향을 미치고, 그러한 밝기는 피크의 수가 증가됨에 따라 감소된다. 그에 따라, 또한 이용되는 투영기의 빛의 파워에 따라, 스크린-형성 층상형 요소에서 요구되는 관찰 각도의 수와 각각의 관찰 각도에서의 밝기 사이에서 절충점을 찾는다.
실제로, 도 5b, 도 6b, 도 7b 그리고 도 8 내지 도 11에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전술한 실시예 중 임의의 실시예에 따른 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포가, 기울기(0, 0)의 쌍에 상응하는, O을 중심으로 하는 피크를 또한 갖는다는 것을 주목할 수 있을 것이다. 구체적으로, 예를 들어, 컴퓨터로 생성된 "완벽한" 텍스쳐를 기초로 하는 유리 또는 중합체 재료의 엠보싱 가공에 의해서 얻어진 실제 텍스쳐링된 특징부는 일반적으로, 완벽하게 날카롭지 않고 약간 둥글어진 융기부 및 극값(extremum)을 갖는다.
도 12는 본 발명에 따른 층상형 요소(1) 상에 입사되는 복사선(Ri)의 확산 및 거울형 반사를 개략적으로 도시한다. 입사 복사선의 제1 부분이 매끄러운 외부 표면(2A)을 투과하고, 이어서 중앙 층(3)(도 12에 미도시)에 의해서 복수의 방향(Rd)으로 확산 반사된다. 입사 복사선의 제2 부분은, 방향(Rs)으로, 거울 방식으로, 매끄러운 외부 표면(2A)에 의해서 거울형으로 반사된다. 복수의 방향(Rd)이 거울형 반사의 방향(Rs)을 중심으로 하지 않음에 따라, 투영 화상을 관찰하기 위한 확산 반사의 복수의 방향(Rd)에 대해서 이상적으로 배치된 관찰자의 관찰 각도(αv)는 거울형 반사의 각도(αs)와 상이하다. 그렇게 배치되는 관찰자는, 그에 따라, 매끄러운 외부 표면(2A)으로부터의 바람직하지 못한 거울형 반사에 의한 눈부심 또는 불편함을 겪지 않는다.
이제, 층상형 요소(1)의 매끄러운 외부 표면(2A)이 주어진 크기의 복수의 픽셀로 분할되는 것, 그리고 각각의 픽셀이 픽셀과 수직인 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면 상으로 직각으로 투영되는 것을 고려한다.
그에 따라, 각각의 접촉 표면의 텍스쳐가 그러한 픽셀에 대해서 규정된다. 픽셀은 전형적으로 직사각형 형상이다. 각각의 픽셀 내의 각각의 접촉 표면의 텍스쳐는, 전체 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포
Figure 112019088541752-pct00016
와 특정 상관계수(r)를 갖는 기울기 분포
Figure 112019088541752-pct00017
를 갖는다. 상관계수(r)는 이하의 관계식에 의해서 규정된다.
Figure 112019088541752-pct00018
여기에서
Figure 112019088541752-pct00019
는 전체 기울기에 걸친 함수
Figure 112019088541752-pct00020
의 평균이고,
Figure 112019088541752-pct00021
는 전체 기울기에 걸친 함수
Figure 112019088541752-pct00022
의 평균이다.
유리하게, 본 발명에 따라, 각각의 픽셀은 500 ㎛ 이하, 그리고 바람직하게 200 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 갖는 직사각형이고, N 개의 픽셀의 샘플에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수(r)의 평균은 0.8 이상 그리고 바람직하게 0.9 이상이다. 그에 따라, 각각의 픽셀은 전체 접촉 표면의 텍스쳐, 즉 층상형 요소의 텍스쳐링된 접촉 표면의 각각의 텍스쳐의 기울기 분포를 충분히 나타내고, 그에 따라, 특히 층상형 요소 또는 이를 포함하는 글레이징이 투영 스크린으로서 사용될 때, 충분한 해상도를 보장한다. 방향성 확산 반사를 제공하는 층상형 요소의 경우에 충분한 해상도의 필요성이 특히 큰데, 이는, 해상도가 충분하지 않은 경우에, 층상형 요소 또는 이를 포함하는 글레이징의 표면이 우선적인 관찰각에 상응하는 하나 이상의 우선 방향으로 복사선을 균일하게 재지향시키지 않을 것이기 때문이다.
각각의 샘플 내의 픽셀의 수(N)는 바람직하게 N ≥ 3이 되게 한다. 각각의 샘플의 픽셀은 바람직하게 무작위로 선택된다. 또한, 바람직하게, N개의 픽셀의 샘플이 N+2개의 픽셀로부터 선택되고, 가장 큰 상관계수를 갖는 픽셀 및 가장 작은 상관계수를 갖는 픽셀이 제거된다.

Claims (15)

  1. 투명 층상형 요소(1)이며:
    - 실질적으로 동일한 굴절률(n2, n4)을 가지고 매끄러운 외부 주 표면(2A, 4A)을 각각 가지는 2개의 투명 외부 층(2, 4), 및
    - 외부 층들(2, 4) 사이의 중간의 중앙 층(3)으로서, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률(n3)의 적어도 하나의 투명 층을 포함하는, 중앙 층(3)을 포함하고,
    층상형 요소(1)의 2개의 인접 층 사이의 모든 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)으로서, 그 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 2개의 층이 상이한 굴절률의 2개의 투명 층인, 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행한, 투명 층상형 요소에 있어서,
    층상형 요소(1)의 하나의 측면 상으로 입사되는 복사선(Ri)에서, 층상형 요소(1)의 확산 광 반사가 거울형 반사의 방향(Rs)과 상이한 방향으로 적어도 하나의 최대치를 가지며,
    층상형 요소(1)의 표면이 동일한 크기의 복수의 픽셀로 분할되고, 각각의 픽셀은 500 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 가지며, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는, 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포 ftot(θx, θy)와 상관계수(r)를 갖는 기울기 분포 fpix(θx, θy)를 가지며, N개의 픽셀에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수 r(fpix, ftot)의 평균이 0.8 이상이 되도록 층상형 요소가 구성되는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    층상형 요소(1)가, 축(Ox)이 관찰자에 대해서 수평 방향이고 축(Oy)이 수직 방향인 좌표계(O, x, y, z)의 평면(Oxy)에 실질적으로 평행하게 놓인 상태로 관찰자에 의해서 사용되도록 의도되며,
    층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐는 방정식 z = f(x, y)이고, 접촉 표면의 좌표(X0, Y0)의 각각의 지점에서, 제1 방향 기울기(θx) 및 제2 방향 기울기(θy)를 가지고, 층상형 요소의 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 2개의 층이 상이한 굴절률의 2개의 투명 층이며, 그에 따라:
    Figure 112019088541752-pct00023
    및
    Figure 112019088541752-pct00024
    이고,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포는, 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)의 축(Oθx, Oθy) 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않으며, 여기에서 0은 기울기(0, 0)의 쌍에 상응하고, 또는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)를 45°만큼 회전시킴으로써 얻어지는 제2 직교 좌표계(O, θx', θy')의 적어도 하나의 축(Oθx', Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  3. 제2항에 있어서,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포가, O를 중심으로 하는 직교 좌표계의 축 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 갖지 않는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포가, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 하나의 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포가, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 적어도 2개의 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포의 모든 피크가, O을 중심으로 하는 직교 좌표계의 단일 축을 따라서 정렬되는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  7. 제5항에 있어서,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포가, O를 중심으로 하는 직교 좌표계의 축 중 하나에 대해서 서로 대칭적인 2개의 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면(S0, S1, …, Sk)의 텍스쳐의 기울기 분포가, O을 중심으로 하는 잠재적인 피크를 제외하고, O을 중심으로 하지 않는 그리고 축(Oθx)을 따른 피크의 폭과 축(Oθy)을 따른 피크의 폭 사이의 비율인 종횡비가 1이 아닌, 적어도 하나의 피크를 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    샘플의 각각의 픽셀의 상관계수 r(fpix, ftot)의 평균이 0.9 이상인 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 픽셀이 150 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    N개의 픽셀의 샘플이 N+2개의 픽셀로부터 선택되고, 가장 큰 상관계수를 갖는 픽셀 및 가장 작은 상관계수를 갖는 픽셀이 제거되는 것을 특징으로 하는, 투명 층상형 요소.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    층상형 요소(1)가 가요성 필름인 것을 특징으로 하는 투명 층상형 요소.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 층상형 요소(1)를 포함하는, 투명 글레이징(10).
  14. 제13항에 있어서,
    층상형 요소에 대항하여 배치되는 적어도 하나의 부가적인 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 글레이징.
  15. 제13항에 있어서,
    공기와, 글레이징의 외부 주 표면을 형성하는 층을 제조하는데 사용되는 재료 사이의 계면에서 적어도 하나의 반사 방지 코팅(7)을 포함하고, 상기 표면은 화상을 글레이징 상으로 투영하는 동안 투영기에 대해서 대향되도록 의도되는 것을 특징으로 하는, 투명 글레이징.
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