KR20000016655A - 편광 패널 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

빛 편광 패널은 반투명 물질로 이루어진 다수의 층으로 이루어져 있다. 적어도 하나의 틈이 한 쌍의 인접한 층 사이에 형성되고, 적어도 하나의 층은 층을 이루고 있는 타원형 셀을 구비한 셀룰러 물질로 형성된 편광 층이다.

상기 편광 층은 먼저, 셀이 실질적으로 타원형이 되도록 열간 압연 캘린더링 과정에 의해 형성된다. 상기 물질에 인장을 가하고, 가열하여, 한쌍의 가열 적층 롤에 통과시킨다. 그 효과는 외부 표면에 유리 처리된 물질을 제작하는데 있다.

Description

편광 패널 및 그 제작 방법

빛 편광 현상은 잘 알려져 있다. 18세기 초, Christian Huggens는 방해석 결정으로 실험하여, 방해석 결정이 수평적으로 편광된 광자의 대부분을 흡수한다는 것을 성공적으로 밝혀냈다.

한편, 수평적 편광 광자가 방사된 빛의 약 50%에 이를 때, 상기와 같은 흡수에 의해 빛의 50% 정도가 손실되기 때문에, 선글래스 및 카메라 렌즈 방해석 결정의 선형 편광은 조명 기구에서 비실용적이다.

본 발명의 목적은 조명 구경에, 반사와 굴절의 조합에 의해 역류 편광을 일으키고 수직적으로 빛을 편광시키는 다층 렌즈 패널을 설치하여, 수평적으로 편광된 광자가 조명 기구를 벗어나지 않도록 하는데 있다.

18세기 중엽에, Dominique Arago는 적층된 유리판에 빛을 통과시키는 것을 구상해냈다. 상기 판의 굴절율(refractive indices)로 인해, 수직적으로 편광된 빛은 상이한 임계각을 향하는 제 일 판을 통해 수평적으로 편광된 광자를 더 많이 반사시키는 제 이 판으로 지나간다. 각 표면으로부터 반사된 빛이 그 구조 안에 모아진다고 가정해보자; 반사하는 뒷 표면에 의해 편광이 없어지고 재 통과를 위해 복구되었을 때, 최종 유리 판을 통해 방출된 빛은 매우 수직적으로 편평하게 편광된다.

미국 특허 2,402,176은 두꺼운 유리판과 비교했을 때, Arago 방식을 능가하는 몇가지 장점, 현저하게 감소된 빛 흡수로 특징지어지는, 서로 영구적으로 계면 접촉하는 15-30개의 플라스틱 박판으로 구성된 편광자를 기술하고 있다.

또한 미국 특허 2,983,178은 낮은 녹는점을 갖는 유리와 함께 2-20개의 유리 박편 층으로 이루어진 패널을 기술하고 있는데, 상기 패널은 가열되고, 상기 화합물에서 유리의 낮은 녹는점은, 유리 박편과 보유된 공기의 굴절율에 있어 두드러진 차이를 보이는 공기층을 형성하는 것으로써 구상되어 있다.

미국 특허 3,124,639에 의하면, 사출 성형된 박판에 있어서, 사출 성형기(extruder)의 동작이 판의 상부 및 하부 표면에서 플라스틱 폼(foam) 화합물의 원통형 공기 셀을 편평하게 한다는 것을 관찰했을 때, 상기 유리 화합물을 폴리스틸렌의 분출된 반투명 거품으로 대체하는 방법이 기술되어 있다. 편평해진 셀이 대강 배열되었을 때, 상기 셀은 탁월한 편광자로써 작동하고, 벽은 거의 빛 손실을 야기하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 하부 주행 판(base carrier sheet)의 평면과, 깨지기 쉬운 폼을 손상/오염되지 않게 보호하는 마주보는 플라스틱 셰드(shed)의 상층을 유지하기 위해 보호층이 필요하다.

상기 기술된 원리에 따라 지속적으로 패널을 제작하는 방법이 알려져 있다. 또한, 편광을 증가시키는 것이 아니라 빛을 더욱 효과적으로 분배하는 변형된 주행판이 알려져 있다.

마지막으로 언급된 패널은 몇가지 단점을 가지고 있다:

1. 비중 있고 상업적으로 성공했음에도 불구하고, 폼 제작의 일반적인 과정에서, 미국 특허 3,124,639에 기술된 바와 같이, 폼 물질로 얻어진 편광 정도는, 편평하고 층으로 이루어진 타원형 폼 셀 창조의 효율성에 국한되어 있다.

2. 발생되는 그밖의 변화(발생한다면)들도 미국 특허 3,772,128에 기술된 결합 공정에 제한되어있다. 추가적 물질 변화가 있고, 발명의 주요 목적은 열에 의해 세 물질을 결합시켜서, 접착 물질 비용을 절약하는데 있다. 세가지 물질을 하나의 복합 성분 패널로 결합시키면, 하나 이상의 연속된 층 사이의 추가적인 공기 틈이 굴절 성능을 향상시키는 틈새형 성분의 장점을 갖지 않게 된다.

3. 사출된 하부 층의 남은 열로 마주보는 층을 열-결합시키는 공정 단계는, 상기 층이 낮은 녹는 점을 가져야 하고 또한 매우 얇아야 하기 때문에, 층의 보호 효율성을 제한하게 된다. 결론적으로 상기 패널은 통과 중에 매우 손상되기 쉽다. 상기 패널은 아주 작은 손상이 일어났을 때 조차 보수될 수 없으며, 램프의 빛이 손상된 부분을 노출시킨다.

4. 적분 패널 방식에 따르면, 패널이 영국 및 그밖의 많은 국가의 건축 규정(Buildings Regulations)을 따라 제작될 수 있다. 이는 분광 판(prismatic sheet)의 표면에서 녹는 폼이 상기 건축 규정의 점화 테스트에서 예상되는 온도에서 녹기 때문이다.

본 발명에 따르면 빛 편광 패널은 반투명 물질로 이루어진 다수의 층으로 구성되어 있는데, 상기 한 쌍의 인접한 층 사이에 적어도 하나의 용액 용 틈이 형성되고, 상기 편광 층 중의 적어도 한 층은 층으로 이루어진 타원형 셀을 포함하는 셀룰러 물질이다.

또한 본 발명에 따르면, 타원형 셀을 포함하는 셀룰러 물질의 편광 층을 제작하는 방법은 열간 압연 캘린더링 공정(hot roll calendering process)을 포함하는데, 여기서 높은 압연 온도 및 증가된 물질 인장의 조합이, 셀 구조에 분명한 타원 모양으로 대개 1mm에서 0.8mm로 감소된 굵기로 판의 지속적인 롤을 만들고, 상기 판은 적층 롤에서 적당한 거리만큼 떨어져 위치한 디스펜서 롤에 순차적으로 공급되며, 상기 물질은 디스펜서 롤에서 적층 롤로 이동하는 동안, 물질의 한계점 바로 아래에서 제어된 인장 하에 가열되어 놓인다. 상기 적층 롤은 90도와 110도 사이에서 가열된다. 상기 롤 압착은 물질에 유리 처리 효과(glassification effect)를 가져온다.

본 발명은 다중 렌즈 간극 패널(multi-lens interstitial panel)에, 전형적으로 1:1.6 비율의 투명 렌즈와 렌즈 물질 사이의 공기 또는 가스의 굴절율에 있어 주요한 변화를 가했을 때, 투사각에 따라 반사하는 전자기적 광파를 굴절시키는 종래의 역류 편광 원리에 의해, 수직적으로 편평하게 빛을 편광시키는 매우 유용하고 효과적인 방법에 관한 것이다.

성분 패널 내의 물질 층은 동일한 또는 바람직하게는 상이한 굴절율을 가질 수 있다.

본 발명은 편광 패널 및 그 내부에 구비되는 편광 층 제작 방법에 관한 것이다.

본 발명은 다음의 도면을 참조하여 실시예에 의해 더 기술되어질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 패널의 바람직한 형태를 도시한 단면도이다.

도 2는 셀룰러 물질의 편광 층을 도시한 확대 단면도이다.

도 3은 광원에 따른 패널의 위치를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 복합 패널은 분광 PMMA 판(11), 이중 접착 폴리에스테르 판(12), 타원형 셀을 포함하며 이후에 "메타폼(metafoam)"이라 칭하는 편광 층(13), 공기 틈(14), 폴리에스테르 판(15), 공기 틈(16) 및 PMMA 카버 판(17)을 구비하고 있다. 상기 층들은 폼 개스킷(18)에 둘러싸여 있다.

도 2는 겹쳐진 타원형 셀 및 외부의 녹고 반사되는 표면(19)(20)으로 이루어진 메타폼 층(13)의 단면도를 도시하고 있다.

도 3은 태양 광선을 포함하는 형태나 전기 또는 가스 형일 수도 있는 광원(21)에 따른 패널을 상세히 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 분광 판(11)은 그 불규칙한 표면이 광원을 등지고 있지만, 똑같이 반대로 돌리는 것도 가능하다.

상기 하부 패널(11)은 무늬가 없거나 반투명한 마무리로 무늬가 있을 수 있다. 그러나 편평한 면을 갖는 잘 정제된 프리즘을 사용한 분광 설계가 빛을 더 잘 굴절시키고 편광 효과를 최적화 할 것이다.

아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 PVC와 같은 물질이 내부 빛 흩어짐을 최소화하고, 빛 전송 값을 가능한 높이기 위해 완전히 중합된다면 사용될 수 있지만, 상기 하부 판 물질은 선택적으로 분광 폴리메틸메탈크릴레이트(polymethylmethalcrylate, PMMA)로 이루어져 있다.

광파는 메타폼 층(13), 즉 높은 빛 전송 특성을 갖는 매우 효율적인 편광 셀룰러 물질을 교차한다. 상기 층은 반투명한 접착제 또는 압력 장착 층을 이용하여 상기 하부 판(11)에 적층된다.

메타폼은 유용한 두 단계 과정에 의해 다양한 특성을 가지고 제작될 수 있다. 원형에서 타원형으로의 셀 구조 형태의 변화에 바람직하게 대응할 매우 낮은 밀도의 밀폐된 셀 폴리에틸렌(상대적으로 두꺼운 셀룰러 물질)의 두 단계로 이루어진 변형이다.

제 일 단계는 높은 압연 온도 및 증가된 물질 인장의 조합이, 셀 구조에 분명한 타원형을 갖는 판의 지속적 롤을 형성하는 열간 압연 캘린더링 공정으로, 그 두께는 보통 1mm에서 0.8mm까지 감소된다. 상기 물질이 열가소성이기 때문에, 상기 셀 구조 형태는 공정 후에도 유지된다.

제 이 단계는 상기 타원형 셀 형태의 광학적 효율성을 더 향상시키고, 셀룰러 구조 내에서 내부 반사를 증가시키기 위해 양 패널 표면을 유리 처리(glassify)한다. 이 단계는 물질 두께를 0.8mm에서 0.6mm로 더 감소시킨다.

롤 받침대(roll gantry)가 상기 적층된 롤에서 적당한 거리에 위치한다. 상기 물질이 디스펜서 롤에서 적층롤로 이동하는 동안, 상기 물질은 그 한계점(break point) 바로 밑에서 주의깊게 조절된 인장에 의해 가열되어 놓여진다. 상기 적층된 롤은 90도에서 110도 사이에서 가열되는데, 더 높은 온도에서 최선의 결과가 얻어진다. 롤 압착은 유리 처리 효과를 가져오며, 상기 물질의 밀폐된 표면은 이제 현저하게 다른 외양과 감촉을 갖게 된다.

상기 메타폼 층에서 발생한 굴절된 빛은, 하나 이상의 공기 틈과 매우 높은 빛 전송 특성을 갖는 투명(clear) 물질로 이루어진 하나 이상의 층을 통과하여 더 굴절되거나, 밀폐된 패널 프레임 내에 설정된 반사 마무리 창 블레이드 (specular finish louvre blades)에 의해 반사된다. 상기와 같은 창에서의 반사율의 확산이 가능한 낮아지고, 바람직하게는 5% 이하인 것이 필수적이다.

상기 패널의 최종 표면은 바람직하게는 매우 높은 빛 전송 특성과 최소 빛 흩뿌림특성을 갖는 1mm에서 2mm 두께의 무늬없는 PMMA로 만들어진다. 대안적으로, 마주보는 층 물질은 일정한 소방 규칙을 만족시키는 PVC 또는 폴리카보네이트로 만들어질 수 있다. 모든 마주보는 물질은 긁힘이나 충격으로 인한 손상에 강한 저항력을 갖는다.

상기 패널 중 몇개의 층은 각 층의 외면 상의 접착 스페이서에 의해 분리된다. 상기 공기 또는 가스 틈의 깊이는 몇 가지 요소에 의해 결정될 수 있으나, 5 마이크론보다 작지 않아야 한다. 상기 접착 스페이서는 패널 내부를 먼지, 박테리아, 그밖의 오염 물질로부터 보호하기 위해 밀폐시키며, 또한 일반적으로, 프레임의 고정 장치가 패널 주변을 통과할 수 있기 때문에, 자체 밀봉 특성을 가질 필요가 있다.

상기 패널은 철, 알루미늄, PVC (또는 유사한 열가소성의) 사출 성형된 영역과 같은 적당한 물질로 프레임이 만들어져 있다 (도 7). 상기 프레임은 대개 연귀 이음(mitred)되어, 바늘 주사를 통해 제공된 아크릴 접착제에 의해 패널에 직접 밀착되어 있다.

상기 프레임은 다른 고정 장치의 스프링 클립을 수용하기 위한 힘과 크기를 가지고 있다. 또한 상기 프레임은 천장 격자에 맞도록 둘 또는 네 면에 주변 레일(peripheral rail)을 구비할 수 있다. 상기 확장 레일은 공기 조절 공기 흐름 통로의 설계에서 공기 조절 요소로 작동하도록 관통되어 있다.

상기 패널은 완전히 눈에 보이는 290에서 780Nm의 스펙트럼을 통해 편광된 빛을 전송시킨다. 이는, 긴 파동 길이 보다 짧은 파동 길이의 자외선이 더욱 쉽게 편광한다는 것이 잘 알려져 있는 바와 같이, 특히 390-430Nm 범위에서 중요하다. 결과적으로, 본 발명의 패널은, 자외선 빛의 대부분이 열 가소성 패널에 의해 차단된 종래의 발명에서 보다 훨씬 많은 편광을 일으킨다.

상기 밀폐된 패널 및 손상 방지 패널 표면은 또한, 세척 물질을 사용하여 일상적으로 닦을 수 있기 때문에, 저 유지 비용이라는 중요한 장점을 가지고 있다.

Claims (12)

1. 다수의 반투명 물질 층을 포함하며, 적어도 한 쌍의 인접한 층 사이에 용액 용 틈이 형성되고, 적어도 하나의 편광 층은 층을 이루고 있는 타원형 셀을 포함하는 셀룰러 물질로 이루어진 편광 패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각의 층이 간격 접착 폼 개스킷으로 밀폐된 편광 패널.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상부 및 하부 패널 표면 판은 긁힘, 물, 자외선 방사 및 세척 단계에 대해 내성이 있으며 자체 소화 특성을 구비하는 고 충격 물질로 이루어진 편광 패널.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 셀룰러 물질 층은 고 인장 캘린더링(high tension calendered)된 밀폐형 폴리에틸렌을 포함하는데, 상기 타원형 셀은 서로 층을 이루어 있고, 연장되어, 표면 셀을 녹이는 열 적층 과정에 의해 표면이 밀폐되어 있는 편광 패널.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   지향성 창(louver)이 밀폐된 패널에 둘러싸여 있는 편광 패널.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 패널의 모든 성분은 290mm에서 780mm의 주파수 범위에서 빛을 전송하는 편광 패널.
7. 높은 압연 온도 및 증가된 물질 인장의 조합이, 셀 구조에 분명한 타원 모양으로 대개 1mm에서 0.8mm로 감소된 굵기로 판의 지속적인 롤을 만들고, 상기 판은 적층 롤에서 적당한 거리만큼 떨어져 위치한 디스펜서 롤에 순차적으로 공급되며, 상기 물질은 디스펜서 롤에서 적층 롤로 이동하는 동안, 물질의 한계점 바로 아래에서 제어된 인장 하에 가열되어 놓이고, 상기 적층 롤은 90도와 110도 사이에서 가열되며, 상기 롤 압착은 물질에 유리 처리 효과를 생성시키는, 열간 압연 캘린더링 공정을 포함하는 타원형 셀로 이루어진 셀룰러 물질의 편광층 제작 방법.
8. 첨부된 도면에 도시되고 기술된 바와 같이 제작되어 배치되는 빛 편광 패널.
9. 상기 기술된 바와 같이 타원형 셀을 포함하는 셀룰러 물질의 편광 판 제작 방법.
10. 밀폐된 셀 물질의 판을 열간 압연 캘린더링하는 단계를 포함하며, 상기 판의 셀 구조는 타원형으로, 상기 처리된 판은 인장이 가해지고 가열되어, 가열된 적층 롤 사이의 판을 통과하는 셀룰러 물질의 편광 패널 제작 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 판에 인장을 가하는 단계는 상기 판의 한계점에 가까운 인장을 가하는 것을 포함하는 셀룰러 물질의 편광 층 제작 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 적층 롤은 90도와 100도 사이에서 가열되는 셀룰러 물질의 편광 층 제작 방법.