KR20170071582A - 감소된 눈부심을 갖는 방-지향식 광 방향전환 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로 감소된 눈부심을 갖는 방-지향식 광 방향전환 필름의 제조에 유용한 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 광 관리 구조물에 관한 것이다.

Description

감소된 눈부심을 갖는 방-지향식 광 방향전환 필름{ROOM-FACING LIGHT REDIRECTING FILMS WITH REDUCED GLARE}

본 발명은 일반적으로 감소된 눈부심을 갖는 방-지향식 광 방향전환 필름(room-facing light redirecting film)의 제조에 유용한 미세구조화된 프리즘형 요소(microstructured prismatic element)들을 포함하는 광 관리 구조물(light management construction)에 관한 것이다.

건물의 에너지 소비를 줄이기 위해 다양한 접근법들이 사용된다. 그들 접근법 중에, 건물 내부에 조명을 제공하기 위한 태양광의 보다 효율적인 사용이 있다. 사무실, 주거용 건물 등과 같은 건물의 내부에 광을 제공하기 위한 하나의 기술은 입사 태양광의 방향전환이다. 태양광이 하향 각으로 창(window)에 들어가기 때문에, 이러한 광의 많은 양이 방을 조명함에 유용하지 않다. 그러나, 입사 하향 광선이 천장에 부딪치도록 상향으로 방향전환될 수 있다면, 방을 조명함에 있어서 광이 더 유용하게 이용될 수 있다.

일광 방향전환 필름(Daylight Redirection Film, DRF)은 입사 태양광을 상향으로 천장으로 방향전환시킴으로써 자연 채광(natural lighting)을 제공한다. 이는 인공 광의 필요성을 감소시킴으로써 상당한 에너지 절감으로 이어질 수 있다. 일광 방향전환 필름은 입사 태양광을 천장으로 반사시키는 선형 광학 미세구조체들로 이루어질 수 있다. DRF는 전형적으로 창(7')의 상부 채광창 섹션(clerestory section) 및 그 위에 설치된다. 전형적인 구성이 도 1에 도시되어 있는데, 여기서 창유리(window glazing)(110) 상의 DRF(101)가 태양광(120)을 편향된 광(124)으로서 상향으로 방향전환시킨다.

통상적으로 바닥에 닿을 태양광이, 일광 방향전환 필름을 포함하는 적합한 구조물을 사용함으로써, 자연 채광을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도 2는 창의 창유리에 적용된 일광 방향전환 필름(201)에 의해 바닥으로부터 천장으로 방향전환될 수 있는 광의 양의 일례를 도시한다. 도 2b에서의 화살표는 일광 방향전환 필름(201)에 의해 바닥으로부터 천장으로 방향전환된 광을 가리킨다.

건물(주거용 및 상업용)은 모든 소비된 에너지의 약 40%를 차지하고, 조명은 그러한 에너지의 약 30%에 해당한다. 인공 조명의 일부라도 자연 광으로 대체하는 것이 상당한 에너지 절감을 가져올 수 있다. 북미 조명 공학 협회(Illuminating Engineering Society, IES)는 일조 시스템(daylighting system)의 효과를 특징짓는 공간 일광 자율(spatial Daylight Autonomy) 또는 sDA로 명명되는 종합적 일광 조도 측정기준을 개발하였다. 미국 전역에 걸쳐 몇몇 국방부 장소들에서 수행된 광범위한 연구는 3M DRF의 설치가 sDA 값을 증가시키는 것을 보여주었다. 에너지 절감에 더하여, 일조는 증가된 작업자 생산성, 상승된 시험 점수, 및 개선된 분위기 및 에너지와 관련된 비금전적 편익(soft benefits)을 갖는다.

일광 방향전환 필름을 사용하기 위한 주요 동기들 중 하나가 에너지 절감이지만, 시각적 편안함이 고려될 필요가 있다. 본 발명자들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광의 대부분이 상향으로 지향되지만, 일부가 하향으로 진행하는 것(도시되지 않음)을 알게 되었다. 이러한 하향 광은 거주자에게 눈부심을 야기할 수 있다. 본 발명은 특히, 눈부심을 감소시키는, 광 방향전환 필름을 위한 미세구조화된 프리즘형 요소들의 신규한 설계를 교시한다.

본 발명은 일반적으로 감소된 눈부심을 갖는 방-지향식 광 방향전환 필름의 제조에 유용한 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 광 관리 구조물(light management construction)에 관한 것이다.

본 발명의 광 관리 구조물은 제1 주 표면(major surface) 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 광학 기재(optical substrate)를 포함한다. 방-지향식 구조물의 경우, 광학 기재의 제1 주 표면은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 미세구조화된 프리즘형 요소들은 본 발명자들이 낮은 태양 각도에서도 눈부심을 감소시킨다는 것을 밝혀낸 이중-피크(double-peak) 형상을 갖는다. 전형적으로, 미세구조화된 프리즘형 요소들은 적합한 기재 상의 정돈된 배열의 일부임과 동시에, 광 방향전환 필름을 형성한다. 몇몇 실시 형태에서, 복수의 미세구조화된 프리즘형 요소들의 정돈된 배열은 미세구조체들의 어레이를 형성할 수 있다. 어레이는 다양한 요소들을 가질 수 있다. 예를 들어, 어레이는 선형(즉, 일련의 평행선), 사인 곡선형(즉, 일련의 파형선), 랜덤, 또는 이들의 조합일 수 있다. 매우 다양한 어레이가 가능하지만, 어레이 요소들이 별개인 것, 즉, 어레이 요소들이 교차 또는 중첩하지 않는 것이 바람직하다.

본 출원에 개시된 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 필름 및 창이 또한 본 발명의 범주 내에 있다.

이러한 필름의 사용은, 예를 들어 (a) 창 기재를 에칭하거나 달리 영구적으로 물리적으로 수정할 필요 없이, 또는 (b) 유리 제조업자의 시설에서 광 방향전환 특성을 갖는 창 또는 창유리를 제조할 필요 없이 라미네이션 단계를 사용함으로써, 광 방향전환 기능이 기존 창 내에 내장되게 한다. 부가적으로, 광 관리 필름은 광 방향전환 필름의 기존 기재(들)와 함께 적합한 첨가제의 혼입 또는 추가 층의 신중한 선택에 의해, 예를 들어 내파손성(shatter resistance) 및 적외선 또는 자외선 반사 또는 흡수와 같은 추가 기능을 제공할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 광 관리 특징부가 하나 이상의 창유리 기재 내에 직접 내장되어, 추가 필름 층의 사용에 대한 필요성을 배제시킬 수 있다.

본 명세서에서 사용된 과학 용어 및 기술 용어 모두는 달리 명시되지 않는 한 당업계에서 통상적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본 명세서에 제공되는 정의는 본 출원에서 빈번하게 사용되는 소정 용어를 쉽게 이해하기 위함이고, 본 발명과 관련하여 이들 용어의 합리적인 해석을 배제하고자 하는 것은 아니다.

달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 특징부의 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는, 상세한 설명 및 청구범위의 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 상기 명세서 및 첨부된 청구범위에 기술된 수치적 파라미터는 본 명세서에 개시된 교시를 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 최소한으로, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 숫자의 관점에서 그리고 보통의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범주를 설명하는 수치적 범위 및 파라미터는 근사치이지만, 구체적인 예에 기술된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본질적으로 소정의 오차를 포함하는데, 이러한 오차는 그들의 각각의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 기인된 것이다.

종점에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하며 (예를 들어, 1 내지 5 범위는, 예를 들어 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4 및 5를 포함함), 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시 형태를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 그의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "접착제"는 2개의 구성요소(피착물)들을 함께 접착하는 데 유용한 중합체성 조성물을 지칭한다. 접착제의 예는 열 활성화(heat activated) 접착제 및 감압(pressure sensitive) 접착제이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "창 필름 접착제 층"은, 예를 들어 감압 접착제와 같은, 필름을 창 또는 창유리에 접합하기에 적합한 접착제를 포함하는 층을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "인접한"은, "인접한"이 나타나는 문맥에 의해 이해되는 바와 같이, 서로 근접해 있고 서로 접촉할 수 있거나 반드시 그러할 필요는 없을 수 있으며, 2개의 요소들을 분리하는 하나 이상의 층을 가질 수 있는, 필름 구조물 내의 층들과 같은 2개의 요소들의 상대적 위치를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "바로 인접한"은, "바로 인접한"이 나타나는 문맥에 의해 이해되는 바와 같이, 2개의 요소들을 분리하는 임의의 다른 층 없이 서로 바로 옆에 있는, 필름 구조물 내의 층들과 같은 2개의 요소들의 상대적 위치를 지칭한다.

용어 "구조물" 또는 "조립체"는 상이한 층들이 공압출되거나 라미네이팅되거나 서로 상하로 코팅되거나 이들의 임의의 조합일 수 있는 다층 필름을 지칭할 때 본 출원에서 상호교환가능하게 사용된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광 방향전환 층"은 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 층을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광 방향전환 필름"은 하나 이상의 광 방향전환 층, 및 선택적으로 다른 추가 층, 예를 들어 기재 또는 다른 기능 층을 포함하는 필름을 지칭한다.

광 방향전환은 일반적으로, 광원이 태양일 때 일광 방향전환, 태양광 방향전환 또는 햇빛 방향전환으로 불릴 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "필름"은 문맥에 따라, 단일 층 물품 또는 상이한 층들이 라미네이팅되거나 압출되거나 코팅되거나 이들의 임의의 조합일 수 있는 다층 구조물을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "미세구조화된 프리즘형 요소"는, 특징부들의 적어도 2개의 치수들이 미세한, 소정 각도 특성을 갖는 입력 광을 소정 각도 특성을 갖는 출력 광으로 방향전환시키는 가공된 광학 요소를 지칭한다. 소정 실시 형태에서, 미세구조화된 프리즘형 요소의 높이는 1000 미크론 미만이다. 미세구조화된 프리즘형 요소는 단일 피크 구조체, 다중피크 구조체, 예를 들어 이중 피크 구조체, 하나 이상의 만곡부를 포함하는 구조체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "확산제"는 물품을 통과하는 광의 각도 확산을 증가시키는, 동일 물품 내에 혼입되는 첨가제 또는 특징부를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광학 기재"는 적어도 광학적으로 투과성이고 광학적으로 투명할 수 있으며 또한 추가의 광학 효과를 생성할 수 있는 기재를 지칭한다. 광학 기재의 예는 광학 필름 및 창유리 기재, 예를 들어 유리 판, 폴리올레핀 판, 폴리이미드 판, 폴리카르보네이트 판, 폴리에스테르 판, 및 폴리아크릴레이트 판을 포함한다. 광학 필름의 사용과 관련되는 아래의 설명은 또한 창유리 기재의 사용에 적용된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광학 필름"은 적어도 광학적으로 투과성이고 광학적으로 투명할 수 있으며 또한 추가의 광학 효과를 생성할 수 있는 필름을 지칭한다. 추가적인 광학 효과의 예는, 예를 들어, 광 확산, 광 편광 또는 광의 소정 파장의 반사를 포함한다. 광학 필름은 스펙트럼의 가시 광 영역에서 높은 광학 투명도를 갖는 임의의 적합한 필름일 수 있다. 광학 필름은 단층 필름 또는 다층 필름 구조물일 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광학적으로 투명한"은 사람의 나안에 투명하게 보이는 필름 또는 구조물을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "광학적으로 투과성인"은 가시광 스펙트럼의 적어도 일부(약 400 나노미터 내지 약 700 나노미터)에 대해 높은 광 투과율을 갖고 낮은 탁도를 나타내는 필름 또는 물품을 지칭한다. 광학적으로 투명한 재료는 흔히, 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 광 투과율이 약 90% 이상이며, 탁도가 약 2% 미만이다. 광 투과율 및 탁도 둘 모두는, 예를 들어 ASTM-D 1003-95의 방법을 사용하여 측정될 수 있다.

복수의 구조체들을 기술하기 위하여 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "정돈된 배열(ordered arrangement)"은 구조체들의 규칙적인 반복 패턴을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "눈부심"은 수직으로 배향된 광학 개체(optical entity)(예를 들어, 광학 필름)로부터 수평 기준선에 대해 하향으로 0 내지 45도의 각도로 출사하는 광의 양을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "눈부심 비"는 본 개시에서 정의되는 바와 같은 "출력 광선의 총 에너지"에 대한 위에 정의된 바와 같은 "눈부심"의 비를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 미세구조화된 프리즘형 요소의 면과 관련한 용어 "실질적으로 곧은"은 대체로 곧지만 제조 공정에 의해 도입되는 부정확성으로 인해 직선으로부터 벗어날 수 있거나 방향전환된 광을 확산시키기 위해 의도적으로 작은 곡률(즉, 큰 반경)을 가질 수 있는 면을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "입사 광선"은 광학 개체에 부딪치는 광선속(bundle of rays)을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "내부 전반사"는 전파되는 (광을 포함한) 전자기파가 특정 임계각보다 큰 각도로 매질 경계에 충돌할 때, 파가 전적으로 반사되는 현상을 지칭한다. 내부 전반사가 발생하기 위해서는, 매질의 다른 측의 굴절률이 입사 매질의 굴절률보다 더 낮아야 한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "출력 광선"은 광학 개체를 통해 투과되어 광학 개체로부터 출사하는 광선을 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "입사각"은 경계에 수직한 기준면으로부터 측정되는 입사 광선의 각도를 지칭한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "출력 광선의 총 에너지"는 수직으로 배향된 광학 개체를 통해 투과되는 에너지의 양을 지칭하는데, 여기서 출력 광선은 수평 기준선에 대해 (-)90 내지 (+)90도의 각도로 출사하는 광선이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 재료 1의 굴절률("RI1")은 값 RI1이 재료 2의 굴절률("RI2")의 +/- 5% 내에 있는 경우에 RI2와 "정합된다"고 한다.

"방-지향" 및 "태양-지향"의 하기의 정의에 대해, 광 방향전환 층이 제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 것으로 그리고 광 방향전환 필름의 제1 주 표면이 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 것으로 가정된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광 방향전환 필름 또는 광 방향전환 필름을 포함하는 구조물과 관련한 용어 "방-지향"은 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 주 표면을 통과하기 전에 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하지 않는 광 방향전환 필름의 주 표면을 통과하는 필름 또는 구조물을 지칭한다. 가장 전형적인 구성에서, 광 방향전환 필름이 외부 창 상에 위치될 때(즉, 창이 건물의 외부를 향할 때), "방-지향" 구성에서의 미세구조화된 프리즘형 요소들은 방의 내부를 향해 배향된다. 그러나, 본 명세서에 정의된 바와 같은 용어 "방-지향"은 또한 건물의 외부를 향하는 것이 아니라 2개의 내부 영역들 사이에 있는 창유리 또는 다른 종류의 기재 상에 광 방향전환 필름이 있는 구성을 지칭할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 광 방향전환 필름 또는 광 방향전환 필름을 포함하는 구조물과 관련한 용어 "태양-지향"은 입사 광선이 다른 주 표면(미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하지 않는 주 표면)을 통과하기 전에 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 광 방향전환 필름의 주 표면을 통과하는 필름 또는 구조물을 지칭한다. 가장 전형적인 구성에서, 광 방향전환 필름이 외부 창 상에 위치될 때(즉, 창이 건물의 외부를 향할 때), "태양-지향" 구성에서의 미세구조화된 프리즘형 요소들은 태양을 향해 배향된다. 그러나, 본 명세서에 정의된 바와 같은 용어 "태양-지향"은 또한 건물의 외부를 향하는 것이 아니라 2개의 내부 영역들 사이에 있는 창유리 상에 광 방향전환 필름이 있는 구성을 지칭할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "가시 광"은 본 발명에서 400 nm 내지 700 nm이도록 취해지는 가시광 스펙트럼 내의 방사선을 지칭한다.

도 1은 광이 방-지향식 광 방향전환 층을 통과한 후에 광 방향전환을 보여주는, 광 방향전환 필름(light redirecting film, LRF)의 사용을 도시한 전형적인 구성의 도면.
도 2는 LRF의 사용에 의해 바닥으로부터 천장으로 방향전환될 수 있는 광의 양의 일례를 도시한 도면.
도 3은 창에서의 태양광 기둥(백색 막대)의 시각적 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소의 개략도.
도 5는 광 방향전환 필름에 대한 확산기 층의 영향을 도시한 도면.
도 6은 실시예 1에 기술된 바와 같은 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소의 일 실시 형태의 단면도.
도 7은 실시예 2에 기술된 바와 같은 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소의 다른 실시 형태의 단면도.
도 8은 실시예 3에 기술된 바와 같은 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소의 다른 실시 형태의 단면도.
도 9는 실시예 1의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터를 제시한 도면.
도 10은 실시예 2의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터를 제시한 도면.
도 11은 실시예 3의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터를 제시한 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태들에 대한 측정된 눈부심 데이터를 제시한 도면.
도 13은 일광 방향전환 필름을 생산하기 위한 하나의 예시적인 공정 구성의 사시도.
요소 번호
20 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하는 필름을 제조하기 위한 공정 장비
21 기재
22 기재의 공급 롤
23 롤러
24 공구의 성형 표면 상의 미세공구부(microtooling)
25 공구의 성형 표면
26 코팅 다이
27 공구
28 롤러
29 화학 방사선원
30 미세구조화된 복합재 보관 롤
31 미세구조화된 복합재
101 일광 방향전환 필름
110 창유리
120 태양광
122 광 방향전환 필름을 통과하지 않는 태양광
124 광 방향전환 필름에 의해 상향으로 편향된 태양광
201 창유리 상에 적용된 일광 방향전환 필름
401 광학 기재의 제1 주 표면
402 광학 기재의 제2 주 표면
403 광학 기재
404 기준 X-축
405 기준 Y-축
406 기준면
407 밸리(valley) 각도
408 광 입사각
410 미세구조화된 프리즘형 요소
412 태양광
하기 상세한 설명에서, 본 명세서에 기술된 첨부 도면을 참고로 한다. 소정의 경우, 도면은 예시로서 본 발명의 몇몇 특정한 실시 형태를 도시할 수 있다. 도면에 명료하게 도시된 것과 상이한 다른 실시 형태가 고려되고 이는 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 하기 상세한 설명은 제한의 의미로 취해지지 않아야 한다.

상업용 및 주거용 건물 내의 방, 복도 및 다른 영역에 자연 태양광을 제공하기 위해 창 및 유사한 구조물이 사용된다. 그러나, 자연 태양광이 창에 쏟아지는 각도는 전형적으로 광이 방 또는 복도 내로 멀리 침투할 수 없도록 한다. 또한, 입사 광은 창 근처에서 불쾌하게 강할 수 있기 때문에, 창 부근에 앉아 있는 사용자는 셔터, 블라인드 또는 커튼을 닫고 싶어질 것이며, 따라서 방 조명의 이러한 잠재적 광원을 제거할 수 있다. 따라서, 태양광을 수직 입사각으로부터 천장을 향하는 방향으로 방향전환시킬 수 있는 구조물이 바람직할 것이다.

본 발명자들은 현재 이용가능한 광 방향전환 필름들 중 많은 것이 태양광의 대부분을 상향으로 방향전환시키지만, 그들 필름 중 많은 것이 광의 일부가 하향으로 진행하게 한다는 것을 알게 되었다. 이러한 하향 광은 사용자에게 눈부심을 야기할 수 있다. 게다가, 미세구조화된 프리즘형 요소들이 전형적으로 선형이고 수평으로 배향되기 때문에, 입사 광선이 주로 수직 방향으로 굴절/반사된다. 태양광은 약 0.5도 확산을 갖고서 고도로 시준되고, 태양광 디스크(solar disk)로서 나타난다. 그러한 경우에, 광 방향전환 필름의 효과는 이러한 광을 수직으로 확산시켜 도 3에 도시된 것과 같은 태양광 기둥을 형성하는 것인데, 여기서 태양광 기둥은 백색 수직 띠(band)로서 나타난다. 하향으로 지향된 광의 전체 부분 및 태양광 기둥의 휘도 둘 모두가 눈부심의 원인이 되며, 이는 시각적 불편함을 야기한다. 태양광 기둥의 휘도는 그의 각도 확산에 의존한다. 본 발명의 미세구조화된 프리즘형 요소들은 광 방향전환 필름과 연관된 눈부심의 양을 감소시키도록 설계된다.

본 발명의 복수의 미세구조화된 프리즘형 요소들은 입사 태양광을 방의 천장을 향해 효과적으로 방향전환시키도록 설계된다. 광학 기재의 전체 표면이 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함할 수 있거나, 미세구조화된 프리즘형 요소들이 단지 광학 기재의 표면의 일부분 상에만 존재할 수 있다. 본 발명의 실시 형태들에서, 미세구조화된 프리즘형 요소들은 도 4에 예시된 바와 같이, 5개의 면들을 포함하고 이중 피크 형상을 갖는다. 미세구조화된 프리즘형 요소들은 광학 기재의 표면으로부터 생성된 돌출부들의 정돈된 어레이로 보일 수 있다.

소정 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물은,

제1 주 표면(401) 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면(402)을 갖는 광학 기재(403)를 포함하고;

기준면(406)이 광학 기재의 제1 및 제2 주 표면들에 평행하고 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에 있는 것으로 정의되며;

기준 x 축(404)이 기준면에 수직인 것으로 정의되고;

기준 y 축(405)이 기준면에 평행한 평면 내에 있고 기준 x 축에 수직인 것으로 정의되며;

기준 x 축과 기준 y 축은 광학 기재의 제1 주 표면 상에 있는, 원점으로 정의되는 위치에서 서로 교차하고;

광학 기재의 제1 주 표면은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소(410)를 포함하며;

기준 x 축의 양의 방향은 원점으로부터 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 향하는 방향으로 정의되고;

기준 y 축의 양의 방향은 기준 x 축의 양의 방향으로부터 반시계 방향으로 원점으로부터의 방향으로 정의되며;

미세구조화된 프리즘형 요소(410)의 단면이 5개의 실질적으로 곧은 면(면 A, B, C, D, 및 E)들을 갖는 이중 피크 형상을 구비하여,

미세구조화된 프리즘형 요소의 각각의 면이 제1 단부 및 제2 단부를 갖고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 A는 광학 기재의 제1 주 표면에 평행하고 제1 주 표면에 인접하며, 면 A의 제1 단부가 위치되는 원점으로부터 기준 y 축의 양의 방향으로 연장되고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 B의 제1 단부는 면 A의 제2 단부에 연결되고, 면 B의 제2 단부는 면 C의 제1 단부에 연결되며,

면 B는 면 A에 연결되는 점으로부터 기준 x 축의 양의 방향을 향해 연장되고,

면 B는 면 A와 면 B가 연결되는 점을 통과하는, 기준 x 축에 평행한 선과 각도 알파를 형성하며,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 C의 제2 단부는 면 D의 제1 단부에 연결되고,

면 C는 면 B와의 교점으로부터 시계 방향으로 연장되고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 D의 제2 단부는 면 E의 제1 단부에 연결되며,

면 C와 면 D는 면 C로부터 시계 방향으로 면 D를 향해 측정되는 밸리 각도(407)를 한정하고,

미세구조화된 프리즘형 요소(410)의 면 E의 제2 단부는 면 A의 제1 단부에 연결되고,

면 E는 면 A와 면 E가 연결되는 점을 통과하는 기준 x 축과 각도 베타를 형성하고,

밸리 각도는 10 내지 170도이며,

면 A로부터 미세구조화된 프리즘형 요소의 최고점까지의 최단 거리는 미세구조화된 프리즘형 요소의 높이를 정의하고,

면 A의 길이는 미세구조화된 프리즘형 요소의 피치(pitch)를 정의하며,

높이를 피치로 나눔으로써 정의되는 미세구조화된 프리즘형 요소의 종횡비(aspect ratio)는 1.55 이하이고,

면 B와 면 C가 연결되는 점과 교차하는 면 A의 법선과 면 C와 면 D가 연결되는 점과 교차하는 면 A의 법선 사이의 거리는 피크 간격(peak separation)을 정의하며,

피크 간격은 피치의 10%보다 크고;

입사 광선(412)이 광학 기재(403)의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 들어가기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면(402)을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정시에 65도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하며;

입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선(412)의 입사각(408)의 임의의 값에서 25% 미만이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 20 내지 60 미크론의 피치를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 피치는 35 내지 45 미크론, 또는 45 내지 55 미크론, 또는 약 40 미크론, 또는 약 50 미크론이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 100 미크론 미만의 높이를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 높이는 25 내지 100 미크론, 또는 30 내지 80 미크론, 또는 40 내지 70 미크론, 또는 50 내지 70 미크론이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 1.1 내지 1.5의 종횡비를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 종횡비는 1.2 내지 1.4, 또는 1.15 내지 1.25, 또는 1.25 내지 1.35, 또는 1.35 내지 1.45, 또는 1.45 내지 1.55, 또는 약 1.2, 또는 약 1.3, 또는 약 1.4, 또는 약 1.5이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 20도 내지 150도의 밸리 각도를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 밸리 각도는 40도 내지 90도이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 피치의 15%보다 큰 피크 간격을 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 피크 간격은 피치의 20%보다 크다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 3 내지 30도의 각도 알파를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 각도 알파는 5 내지 28도이다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 5 내지 15도의 각도 베타를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 각도 베타는 5 내지 10도, 또는 7 내지 10도, 또는 10도 이하, 또는 9도 이하, 또는 8도 이하, 또는 7도 이하, 또는 6도 이하이다.

소정 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물의 눈부심의 양은 낮아, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 18% 미만이다.

다른 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물의 눈부심의 양은 낮아, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 15% 미만이다.

다른 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물의 눈부심의 양은 낮아, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 13% 미만이다.

다른 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물의 눈부심의 양은 낮아, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 10% 미만이다.

몇몇 실시 형태에서, 입사 광선이 본 발명에 따른 광 관리 구조물의 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과하고 나서, 그들 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사할 때, 입사 광선의 각도가 68도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생한다.

몇몇 실시 형태에서, 입사 광선이 본 발명에 따른 광 관리 구조물의 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과하고 나서, 그들 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사할 때, 입사 광선의 각도가 70도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생한다.

몇몇 실시 형태에서, 입사 광선이 본 발명에 따른 광 관리 구조물의 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과하고 나서, 그들 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사할 때, 입사 광선의 각도가 75도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생한다.

몇몇 실시 형태에서, 입사 광선이 본 발명에 따른 광 관리 구조물의 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과하고 나서, 그들 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사할 때, 입사 광선의 각도가 80도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생한다.

몇몇 실시 형태에서, 입사 광선이 본 발명에 따른 광 관리 구조물의 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과하고 나서, 그들 입사 광선이 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사할 때, 입사 광선의 각도가 85도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 기준 x 축에 평행하고 면 A와 그의 중점에서 교차하는 축에 대해 대칭인 미세구조화된 프리즘형 요소를 갖는 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 20 내지 60 미크론의 피치를 갖는 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 30 내지 90 미크론의 높이를 갖는 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 1.5 미만의 종횡비를 갖는 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 30 내지 90도의 밸리 각도를 갖는 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 5 내지 12도의 각도 알파를 갖는 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서 미세구조화된 프리즘형 요소의 피크 및/또는 밸리는 모따기된다(chamfered).

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 미세구조화된 프리즘형 요소들 사이에 간극을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 간극은 피치의 작은 부분, 예를 들어 1 내지 2%이다. 몇몇 실시 형태에서, 간극은 매우 클 수 있는데, 예를 들어 광 관리 구조물을 통한 직접 관찰을 허용하기 위해 피치보다 훨씬 더 클 수 있다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.5이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 15 내지 25도이고,

각도 베타는 5 내지 15도이다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 55 미크론이며,

종횡비는 약 1.4이고,

밸리 각도는 약 72도이며,

각도 알파는 약 17도이고,

각도 베타는 약 10도이다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.5이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 5 내지 15도이고,

각도 베타는 5 내지 15도이다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 55 미크론이며,

종횡비는 약 1.4이고,

밸리 각도는 약 72도이며,

각도 알파는 약 10도이고,

각도 베타는 약 10도이다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.4이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 10 내지 25도이고,

각도 베타는 5 내지 16도이다.

소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는데, 여기서,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 52 미크론이며,

종횡비는 약 1.3이고,

밸리 각도는 약 74도이며,

각도 알파는 약 17도이고,

각도 베타는 약 12도이다.

광 방향전환 필름

전형적으로, 미세구조화된 프리즘형 요소들을 위한 기재로서 역할하는 광학 필름 또는 다층 광학 필름은 필름이 광학적으로 투명하게 하는 중합체 물질로부터 제조된다. 적합한 중합체 물질의 예는, 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 셀룰로오스 아세테이트, 에틸 셀룰로오스, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 실리콘, 및 이들의 조합물 및 블렌드를 포함한다. 광학 필름은 중합체물질 뿐만 아니라, 충전제, 안정제, 산화방지제, 가소제 등과 같은 다른 성분들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 필름은 UV 흡수제(UVA) 또는 장애 아민 광 안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)와 같은 안정제를 포함할 수 있다. 적합한 UVA는, 예를 들어, 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바(Ciba)로부터 티누빈(TINUVIN) P, 213, 234, 326, 327, 328, 405 및 571로서 입수가능한 화합물과 같은 벤조트라이아졸 UVA를 포함한다. 적합한 HALS는 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 123, 144, 및 292로 입수가능한 화합물을 포함한다.

광학 기재의 주 표면 상에 미세구조화된 프리즘형 요소들의 정돈된 배열을 포함하는 미세구조 층은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 전형적으로, 미세구조체 층은 열가소성 또는 열경화성 물질을 포함한다.

전술된 미세구조화 필름은 엠보싱, 압출, 캐스팅(casting) 및 경화, 압축 성형 및 사출 성형을 포함하는 다양한 방법을 사용하여 제조된다. 미세구조화된 필름을 형성하기에 적합한 엠보싱의 하나의 방법이 미국 특허 제6,322,236호에 기술되어 있는데, 이는 필름 상으로 미세구조화된 표면을 엠보싱하는 데 사용되는 패턴화된 롤을 형성하기 위한 다이아몬드 선삭(diamond turning) 기술을 포함한다. 복수의 비대칭 구조체들의 정돈된 배열을 갖는 전술된 구성물들을 형성하기 위해 유사한 방법이 사용될 수 있다.

반복 패턴을 갖는 미세구조화된 표면을 구비한 필름을 생성하기 위해 다른 접근법이 수행될 수 있다. 예를 들어, 필름은 특정 패턴을 상부에 갖는 주형을 사용하여 사출 성형될 수 있다. 생성된 사출 성형된 필름은 주형의 패턴의 상보형상인 표면을 갖는다. 다른 유사 접근법에서, 필름은 압축 성형될 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 미세구조화된 구조물은 캐스팅 및 경화로 불리는 접근법을 사용하여 제조된다. 캐스팅 및 경화에서, 미세구조화 공구가 가해지는 표면에 경화성 혼합물이 코팅되거나, 또는 혼합물이 미세구조화 공구 내로 코팅되고 코팅된 미세구조화 공구가 표면에 접촉된다. 이어서, 경화성 혼합물은 경화되고 공구는 제거되어 미세구조화된 표면을 제공한다. 적합한 미세구조화 공구의 예는 미세구조화된 주형 및 미세구조화된 라이너(liner)를 포함한다. 적합한 경화성 혼합물의 예는 폴리우레탄, 폴리에폭사이드, 폴리아크릴레이트, 실리콘 등을 제조하기 위해 사용되는 경화성 물질과 같은 열경화성 물질을 포함한다. 캐스트 및 경화 방법은 광학 필름 기재 또는 창유리 기재 상에 미세구조화된 표면을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

광 방향전환 필름을 포함하는 라미네이트

몇몇 실시 형태에서, 광학 필름은 창유리 또는 임의의 다른 적합한 기재에 라미네이팅될 수 있다. 전형적으로, 창유리 또는 기재와 접촉하여 배치될 광학 필름의 이러한 표면은 광 방향전환 필름을 창유리 또는 기재 표면에 부착시키는, 접착제 코팅과 같은 코팅을 포함한다. 적합한 접착제의 예는, 예를 들어, 열 활성화 접착제, 감압 접착제 또는 경화성 접착제를 포함한다. 적합한 광학적으로 투명한 경화성 접착제의 예는 미국 특허 제6,887,917호(양(Yang) 등)에 기재된 것들을 포함한다. 접착제의 특성에 따라, 접착제 코팅은 접착제 코팅에 부착된 이형 라이너를 구비하여, 표면에 너무 이르게 부착되는 것으로부터 그리고 접착제 표면에 부착될 수 있는 먼지 및 다른 부스러기로부터 접착제 코팅을 보호하도록 할 수 있다. 이형 라이너는 전형적으로 광 방향전환 라미네이트가 창유리 또는 기재에 부착될 때까지 제 위치에 유지된다. 전형적으로, 감압 접착제가 사용된다.

매우 다양한 감압 접착제 조성물이 적합하다. 몇몇 실시 형태에서, 감압 접착제는 광학적으로 투명하다. 감압 접착제 성분은 감압 접착제 특성을 갖는 임의의 물질일 수 있다. 또한, 감압 접착제 성분은 단일의 감압 접착제일 수 있거나, 또는 감압 접착제는 두개 이상의 감압 접착제의 조합일 수 있다.

적합한 감압 접착제는, 예를 들어, 천연 고무, 합성 고무, 스티렌 블록 공중합체, 폴리비닐 에테르, 폴리(메트)아크릴레이트(아크릴레이트 및 메타크릴레이트 둘 모두를 포함함), 폴리올레핀, 실리콘, 또는 폴리비닐 부티랄을 기반으로 하는 것들을 포함한다.

광학적으로 투명한 감압 접착제는 (메트)아크릴레이트계 감압 접착제일 수 있다. 유용한 알킬 (메트)아크릴레이트(즉, 아크릴산 알킬 에스테르 단량체)는, 알킬 기가 4 내지 14개, 특히 4 내지 12개의 탄소 원자들을 갖는 비-3차 알킬 알코올의 선형 또는 분지형 일작용성 불포화 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 포함한다. 폴리(메트)아크릴 감압 접착제는, 예를 들어, 아이소옥틸 아크릴레이트, 아이소노닐 아크릴레이트, 2-메틸-부틸 아크릴레이트, 2-에틸-n-헥실 아크릴레이트 및 n-부틸 아크릴레이트, 아이소부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-노닐 아크릴레이트, 아이소아밀 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트, 아이소데실 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 4-메틸-2-펜틸 아크릴레이트 및 도데실 아크릴레이트와 같은, 예를 들어, 적어도 하나의 알킬 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체; 및 예컨대 (메트)아크릴산, 비닐 아세테이트, N-비닐 피롤리돈, (메트)아크릴아미드, 비닐 에스테르, 푸마레이트, 스티렌 거대단량체, 알킬 말레에이트 및 알킬 푸마레이트(각각 말레산 및 푸마르산에 기반함)와 같은 적어도 하나의 선택적인 공단량체 성분, 또는 이들의 조합으로부터 유도된다.

몇몇 실시 형태에서, 폴리비닐 부티랄 또는 다른 열가소성 접착제, 또는 이들의 블렌드와 같은 열 활성화 접착제 층이 사용될 수 있다. 폴리비닐 부티랄 수지는 수지 100부당 약 20 내지 80 또는 아마도 약 25 내지 60부의 가소제를 포함할 수 있다. 적합한 가소제의 예는 다가 산 또는 다가 알코올의 에스테르를 포함한다. 적합한 가소제는 트라이에틸렌 글리콜 비스(2-에틸부티레이트), 트라이에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥사노에이트), 트라이에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 다이헥실 아디페이트, 다이옥틸 아디페이트, 헥실 사이클로헥실 아디페이트, 헵틸 및 노닐 아디페이트의 혼합물, 다이아이소노닐 아디페이트, 헵틸노닐 아디페이트, 다이부틸 세바케이트, 중합체 가소제, 예컨대 오일-개질된 세바식 알키드, 및 미국 특허 제3,841,890호에 개시된 것과 같은, 포스페이트와 아디페이트의 혼합물, 및 미국 특허 제4,144,217호에 개시된 것과 같은 아디페이트이다.

접착제 층은 가교결합될 수 있다. 접착제는 열, 수분 또는 방사선에 의해 가교결합되어, 접착제의 유동 능력을 변경시키는 공유 가교결합된 네트워크를 형성할 수 있다. 가교결합제는 모든 유형의 접착제 제형에 첨가될 수 있지만, 코팅 및 처리 조건에 따라, 경화는 열 또는 방사선 에너지에 의해, 또는 수분에 의해 활성화될 수 있다. 가교결합제 첨가가 바람직하지 않은 경우에는, 필요할 경우 접착제는 전자 빔에 노출되어 가교결합될 수 있다.

가교결합의 정도는 특정 성능 요건을 충족하도록 제어될 수 있다. 접착제는 선택적으로 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 중합의 방법, 코팅 방법, 최종 용도 등에 따라, 개시제, 충전제, 가소제, 점착부여제, 사슬 전달제, 발포제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 점도 향상제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제가 사용될 수 있다.

광학적으로 투명한 것에 더하여, 감압 접착제는 감압 접착제를 창과 같은 큰 기재에 대한 라미네이션에 적합하게 만드는 추가적인 특징을 가질 수 있다. 이들 추가적인 특징 중에는 일시적 분리가능성이 있다. 일시적으로 분리가능한 접착제는 상대적으로 낮은 초기 접착력을 가져, 기재로부터의 일시적 분리가능성 및 기재 상에서의 재부착가능성을 허용하고, 시간 경과에 따라 접착력이 증대되어 충분히 강한 결합을 형성하는 것들이다. 일시적으로 분리가능한 접착제의 예는, 예를 들어 미국 특허 제4,693,935호(마즈렉(Mazurek))에 기술되어 있다. 일시적으로 분리가능한 것에 대해 대안적으로 또는 이에 추가적으로, 감압 접착제층은 미세구조화된 표면을 포함할 수 있다. 이러한 미세구조화된 표면은 접착제가 기재에 라미네이팅될 때 공기 배출을 허용한다. 광학 응용의 경우, 전형적으로, 접착제는 기재의 표면을 습윤시키고 시간 경과에 따라 미세구조체들이 사라지게 하기에 충분한 정도로 유동하며, 따라서 접착제 층의 광학 특성에 영향을 주지 않을 것이다. 미세구조화된 접착제 표면은, 미세구조화된 표면을 갖는 이형 라이너와 같은 미세구조화 공구에 접착제 표면을 접촉시킴으로써 얻어질 수 있다.

감압 접착제는 본래 점착성일 수 있다. 필요한 경우, 점착부여제가 감압 접착제를 형성하도록 기본 재료에 첨가될 수 있다. 유용한 점착부여제는, 예를 들어, 로진 에스테르 수지, 방향족 탄화수소 수지, 지방족 탄화수소 수지, 및 테르펜 수지를 포함한다. 감압 접착제의 광학적 투명도를 감소시키지 않는다면, 예를 들어, 오일, 가소제, 산화방지제, 자외선(UV) 안정제, 수소화 부틸 고무, 안료, 경화제, 중합체 첨가제, 증점제, 사슬 전달제 및 다른 첨가제를 포함한 다른 물질이 특수 목적을 위해 첨가될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제는 UV 흡수제(UVA) 또는 장애 아민 광 안정제(HALS)를 함유할 수 있다. 적합한 UVA는, 예를 들어, 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 P, 213, 234, 326, 327, 328, 405 및 571로서 입수가능한 화합물과 같은 벤조트라이아졸 UVA를 포함한다. 적합한 HALS는 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 시바로부터 티누빈 123, 144, 및 292로 입수가능한 화합물을 포함한다.

본 명세서의 감압 접착제는, 예를 들어, 제어되는 광 투과율 및 탁도와 같은 바람직한 광학 특성을 나타낸다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제로 코팅된 기재는 기재 단독과 실질적으로 동일한 광 투과율을 가질 수 있다.

라미네이트를 사용한 추가 기능성

미세구조화된 표면을 위한 캐리어 및 지지 층인 것에 더하여, 광학 필름은 또한 광 방향전환 필름에 추가 기능성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광학 필름은 적외광을 반사시킬 수 있는 다층 필름일 수 있다. 이러한 방식으로, 광 방향전환 라미네이트는 또한 바람직한 가시광이 빌딩 안으로 들어오는 것을 허용하면서, 바람직하지 않은 적외광(열)은 빌딩 외부에서 유지하도록 도울 수 있다. 광학 필름으로서 유용한 적합한 다층 필름의 예는, 예를 들어, 미국 특허 제6,049,419호, 제5,223,465호, 제5,882,774호, 제6,049,419호, 제RE 34,605호, 제5,579,162호 및 제5,360,659호에 기재된 것들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 광학 필름은 교번하는 중합체 층들이 상호작용하여 적외광을 반사시키는 다층 필름이다. 일부 실시 형태에서, 중합체 층들 중에 적어도 하나는 복굴절성 중합체 층이다.

광학 필름은, 이미 기술된 접착제 코팅에 더하여 또는 이 대신에, 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함하지 않는 주 표면 상에 추가 코팅을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 주 표면은 눈부심-방지 코팅을 포함할 수 있다. 적합한 기술을 사용하여, 추가 층 또는 코팅이 미세구조화된 프리즘형 요소들이 위치되는 동일한 주 표면 상에서 광학 기재에 부가될 수 있다. 이러한 유형의 구조물은 2개의 별개의 판유리(pane)들 또는 창유리들이 사용되는 전술된 구조물들에 의해 제공되는 동일한 유형의 기능성을 갖는다.

부가적으로, 광학 필름은 전술된 광학적 특징들에 더하여 창유리 라미네이트에 추가의 유리한 구조적 특징들을 제공하도록 설계될 수 있다. 2개의 창유리 기재들 사이에 라미네이팅되는 필름의 존재는 전형적으로 창유리 라미네이트의 강도 및 내파손성을 개선한다. 그러한 특성은, 예를 들어, 광학 필름에 내파손성 또는 내인열성(tear resistant) 특징을 포함시킴으로써 향상될 수 있다. 그러한 특징은 광학 필름이 단일 필름 층이면 그러한 특징을 갖는 재료의 선택에 의해 또는 그러한 특징을 제공하기에 적절한 두께의 필름을 사용함으로써, 또는 광학 필름이 다층 필름이면 그러한 특징을 갖는 필름들을 통합시킴으로써 제공될 수 있다.

창 및 창유리 물품

몇몇 실시 형태에서, 본 발명의 광 관리 구조물은 광 방향전환 특성을 갖는 창 또는 창유리 물품과 같은 물품을 제공하기 위해 창유리 기재에 부착될 수 있다. 소정 실시 형태에서, 광 관리 구조물은 2개의 창유리 기재들 사이에 라미네이팅되는 필름이다. 창유리 기재는 내측 표면 및 외측 표면을 포함한다. 일 실시 형태에서, 광 관리 필름은 창유리 기재들의 2개의 내측 표면들 사이에 라미네이팅된다. 일 실시 형태에서, 창유리 기재는 적어도 광학적으로 투과성이고, 광학적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 다양한 상이한 유형들의 유리를 비롯한 다양한 상이한 재료들로부터, 또는 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리카르보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 중합체 재료로부터 실시예 또는 적합한 창유리 기재가 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 창유리 기재는 또한 추가 층 또는 처리를 포함할 수 있다. 추가 층의 예는, 예를 들어, 눈부심 감소, 착색, 내파손성 등을 제공하도록 설계된 필름의 추가 층을 포함한다. 창유리 기재 상에 존재할 수 있는 추가 처리의 예는, 예를 들어, 하드코트(hardcoat)와 같은 다양한 유형의 코팅, 및 장식용 에칭과 같은 에칭을 포함한다.

광 관리 구조물이 창유리 기재 상에 미세구조화된 표면을 포함하는 실시 형태에서, 미세구조화된 창유리 기재는 다층 창유리 물품 내에 통합될 수 있다. 그러한 물품은 미세구조화된 창유리 기재에 대한 하나 이상의 추가 창유리 기재의 라미네이션에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로, 미세구조화된 창유리 기재의 적어도 미세구조화된 표면이 추가 창유리 기재에 라미네이팅되지만, 추가 창유리 기재 및/또는 필름 층 또는 코팅과 같은 추가 층이 창유리 물품 내에 포함될 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 광 관리 필름은 필름을 제1 창유리 기재에 라미네이팅하기 위해 광학 필름의 적합한 표면 상에 접착제 층을 포함한다. 접착제 층은 이형 라이너에 의해 보호될 수 있다. 이형 라이너는 접착제 표면에 미세구조화를 부여하고 광 관리 필름이 기재에 라미네이팅됨에 따라 공기 배출을 허용하기 위해 미세구조화된 표면을 포함할 수 있다. 이러한 공기 배출은 라미네이션에 있어서 공기 기포의 제거를 돕는다.

전술된 바와 같이, 접착제는 또한 분리가능할 수 있고, 이는 상대적으로 낮은 초기 접착력을 가져, 기재로부터의 일시적 분리가능성 및 기재 상에서의 재부착가능성을 허용하고, 시간 경과에 따라 접착력이 증대되어 충분히 강한 결합을 형성하는 것들이다. 이는 기재의 큰 영역들이 라미네이팅될 때 특히 유용할 수 있다.

소정 실시 형태에서, 큰 표면의 기재에 대한 광 관리 필름과 같은 물품의 라미네이션은 때때로 "습식(wet)" 적용 공정으로 불리는 것에 의해 달성되었다. 습식 적용 공정은 액체, 전형적으로 물/계면활성제 용액을 대형 포맷 물품의 접착제 면 및 선택적으로 기재 표면 상으로 분무하는 것을 수반한다. 액체는 감압 접착제를 일시적으로 "점착성 해제(detackify)"시켜서, 설치자가 대형 포맷 물품을 취급하고, 활주시키고, 기재 표면 상의 원하는 위치로 재부착시킬 수 있다. 액체는 또한 대형 포맷 물품이 그 자체에 점착되거나 기재의 표면에 너무 빨리 접착되는 경우 설치자가 대형 포맷 물품을 떼어낼 수 있게 한다. 액체를 접착제에 적용하는 것은 또한 기재의 표면 상에서의 양호한 접착력 구축에 의해 매끄러우며 기포가 없는 외형을 제공함으로써 설치된 대형 포맷 물품의 외형을 개선시킬 수 있다.

습식 적용 공정이 많은 경우에서 성공적으로 사용되어 왔지만, 이는 많은 시간이 걸리고 지저분한 공정이다. 따라서, 소정 실시 형태에서, "건식(dry)" 적용 공정이 일반적으로 대형 포맷 그래픽 물품을 설치하는데 바람직할 수 있다. 자가 습윤성이며 제거가능한 접착제는 건식 설치 공정으로 적용될 수 있다. 물품은 자가 습윤성이므로 대형 기재에 쉽게 부착되며, 여전히 물품은 필요에 따라 쉽게 제거되고 재부착될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 접착제 층은 제1 창유리 기재의 내측 표면에 적용될 수 있다. 제1 창유리 기재 상의 접착제 층은 전술된 접착제로부터 선택될 수 있다. 접착제 층은 이형 라이너에 의해 보호될 수 있거나, 접착제 층은 광 관리 필름의 라미네이션 전에 제1 창유리 기재에 적용될 수 있다.

광 방향전환 필름과 확산기의 조합

일정 영역이 자연 일광을 사용하여 조명될 때 흔히 직면하게 되는 문제는 광을 어떻게 적절히 그리고 균일하게 확산시키는가이다. 예를 들어, 건물 내의 일정 영역이 조명되고 있는 경우에, 보통 그러한 영역의 일부가 다른 부분보다 덜 조명될 것이고, 또한 건물의 사용자가 광원으로부터의 눈부심에 의해 곤란을 겪는 몇몇 위치가 존재할 것이다. 눈부심을 감소시키기 위한 하나의 해법은 광경로(optical path)에 확산기 층을 도입하는 것이다. 확산기는 광 방향전환 필름을 통과한 후에 하향으로 진행하는 광으로 인해 형성되었을 수 있는 태양광 기둥(solar column)을 확산시키는 것을 돕는다. 게다가, 확산기 층은 도 5에 도시된 바와 같이 상향으로 지향된 광을 확산시킴으로써 보다 균일한 천장 조명을 제공한다.

다양한 확산기들이 개발되었고, 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 하기의 특허와 특허 출원은 다양한 유형의 확산기들을 기술한다: 2013년 12월 5일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이브리드 광 방향전환 및 광 확산 구조물(Hybrid Light Redirecting and Light Diffusing Constructions)"인 미국 특허 공개 제2014/0104689호(파디야쓰(Padiyath) 등); 2013년 12월 5일자로 출원된, 발명의 명칭이 "매립 확산기를 갖는 휘도 향상 필름(Brightness Enhancing Film with Embedded Diffuser)"인 PCT 출원 공개 WO 2014/093119호(보이드(Boyd) 등); 2001년 9월 11일자로 허여된, 발명의 명칭이 "광 확산 접착제(Light Diffusing Adhesive)"인 미국 특허 제6,288,172호(고에츠(Goetz) 등); 2013년 4월 12일자로 출원된, 발명의 명칭이 "실질적으로 비-이미지형성인 매립 확산기를 갖는 휘도 향상 필름(Brightness Enhancement Film with Substantially Non-imaging Embedded Diffuser)"인 PCT 출원 공개 WO 2013/158475호(보이드 등). 이 단락의 특허 및 특허 출원에 개시된 확산기들은 본 명세서에 참고로 포함된다. 일반적으로, 이 단락에 언급된 것을 포함한 임의의 확산기 또는 확산 층, 및 당업계에 알려진 다른 것들이 본 발명의 구조물에 사용될 수 있다. 소정 실시 형태에서, 이 단락의 참고 문헌에 개시된 확산기들 중 임의의 것이 조합되어 단일 구조물로서 또는 2-필름 해법에 사용될 수 있는데, 이때 광 방향전환 필름이 본 발명에 따른 미세구조화된 프리즘형 요소들을 포함한다.

확산기의 효과를 예시하기 위해 수행된 연구에서, 도 5a에 도시된, 단지 광 방향전환 필름만의 광 출력 분포가, 도 5b에 도시된 45도 조명 각도에서의 DRF/확산기 구조물(확산기 층 앞에 DRF)과 비교된다. 확산기 층은 상향 및 하향으로 지향된 광 둘 모두를 확산시킨다. 0도 앙각(elevation)에서의 수평 단면들이 도 5b에서 비교된다. 태양광 기둥의 휘도는 이들 피크의 폭과 높이에 비례한다. 확산기의 추가에 의해 약 2배만큼 피크의 폭이 증가하고 피크 높이가 감소한다. 확산기 층의 사용은 태양광 기둥의 가시성과 눈부심을 상당히 감소시킨다.

광 방향전환 필름과 확산기 층의 효과를 조합하기 위한 하나의 선택사양은 광 방향전환 필름을 창에 부착시키고 확산기를 추가된 판유리에 장착하는 것이다. 다른 실시 형태에서, 확산기 및 광 방향전환 필름 둘 모두가 단일 구조물로 라미네이팅되고, 이 단일 구조물이 이어서 필요에 따라 창유리 또는 다른 유형의 기재에 적용될 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 확산 특성은 광 방향전환 구조물의 일부로서 사용되는 접착제 내에, 또는 광 방향전환 구조물 내에 사용될 수 있는 광학 기재와 같은 기재들 중 임의의 것 내에 있을 수 있다. 소정 실시 형태에서, 선행 문장에서 언급된 요소들 중 임의의 것의 확산 특성은 표면 조도, 벌크 확산(bulk diffusion) 또는 매립 확산기를 도입함으로써 수정될 수 있다.

예시적인 실시 형태

1. 광 관리 구조물로서,

제1 주 표면 및 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 광학 기재를 포함하고;

기준면이 광학 기재의 제1 및 제2 주 표면들에 평행하고 제1 주 표면과 제2 주 표면 사이에 있는 것으로 정의되며;

기준 x 축이 기준면에 수직인 것으로 정의되고;

기준 y 축이 기준면에 평행한 평면 내에 있고 기준 x 축에 수직인 것으로 정의되며;

기준 x 축과 기준 y 축은 광학 기재의 제1 주 표면 상에 있는, 원점으로 정의되는 위치에서 서로 교차하고;

광학 기재의 제1 주 표면은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하며;

기준 x 축의 양의 방향은 원점으로부터 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 향하는 방향으로 정의되고;

기준 y 축의 양의 방향은 기준 x 축의 양의 방향으로부터 반시계 방향으로 원점으로부터의 방향으로 정의되며;

미세구조화된 프리즘형 요소의 단면이 5개의 실질적으로 곧은 면(면 A, B, C, D, 및 E)들을 갖는 이중 피크 형상을 구비하여,

미세구조화된 프리즘형 요소의 각각의 면이 제1 단부 및 제2 단부를 갖고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 A는 광학 기재의 제1 주 표면에 평행하고 제1 주 표면에 인접하며, 면 A의 제1 단부가 위치되는 원점으로부터 기준 y 축의 양의 방향으로 연장되고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 B의 제1 단부는 면 A의 제2 단부에 연결되고, 면 B의 제2 단부는 면 C의 제1 단부에 연결되며,

면 B는 면 A에 연결되는 점으로부터 기준 x 축의 양의 방향을 향해 연장되고,

면 B는 면 A와 면 B가 연결되는 점을 통과하는, 기준 x 축에 평행한 선과 각도 알파를 형성하며,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 C의 제2 단부는 면 D의 제1 단부에 연결되고,

면 C는 면 B와의 교점으로부터 시계 방향으로 연장되고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 D의 제2 단부는 면 E의 제1 단부에 연결되며,

면 C와 면 D는 면 C로부터 시계 방향으로 면 D를 향해 측정되는 밸리 각도를 한정하고,

미세구조화된 프리즘형 요소의 면 E의 제2 단부는 면 A의 제1 단부에 연결되고,

면 E는 면 A와 면 E가 연결되는 점을 통과하는 기준 x 축과 각도 베타를 형성하고,

밸리 각도는 10 내지 170도이며,

면 A로부터 미세구조화된 프리즘형 요소의 최고점까지의 최단 거리는 미세구조화된 프리즘형 요소의 높이를 정의하고,

면 A의 길이는 미세구조화된 프리즘형 요소의 피치를 정의하며,

높이를 피치로 나눔으로써 정의되는 미세구조화된 프리즘형 요소의 종횡비는 1.55 이하이고,

면 B와 면 C가 연결되는 점과 교차하는 면 A의 법선과 면 C와 면 D가 연결되는 점과 교차하는 면 A의 법선 사이의 거리는 피크 간격을 정의하며,

피크 간격은 피치의 10%보다 크고;

입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 들어가기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정시에 65도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하며;

입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 25% 미만인, 광 관리 구조물.

2. 실시 형태 1에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 20 내지 60 미크론인, 광 관리 구조물.

3. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 35 내지 45 미크론인, 광 관리 구조물.

4. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 45 내지 55 미크론인, 광 관리 구조물.

5. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 40 미크론인, 광 관리 구조물.

6. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 50 미크론인, 광 관리 구조물.

7. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 100 미크론 미만인, 광 관리 구조물.

8. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 25 내지 100 미크론인, 광 관리 구조물.

9. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 30 내지 80 미크론인, 광 관리 구조물.

10. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 40 내지 70 미크론인, 광 관리 구조물.

11. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 50 내지 70 미크론인, 광 관리 구조물.

12. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.0 내지 1.5인, 광 관리 구조물.

13. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.1 내지 1.4인, 광 관리 구조물.

14. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.15 내지 1.25인, 광 관리 구조물.

15. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.25 내지 1.35인, 광 관리 구조물.

16. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.35 내지 1.45인, 광 관리 구조물.

17. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.45 내지 1.55인, 광 관리 구조물.

18. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 약 1.2인, 광 관리 구조물.

19. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 약 1.3인, 광 관리 구조물.

20. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 약 1.4인, 광 관리 구조물.

21. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 약 1.5인, 광 관리 구조물.

22. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 밸리 각도는 20도 내지 150도인, 광 관리 구조물.

23. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 밸리 각도는 40도 내지 90도인, 광 관리 구조물.

24. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피크 간격은 피치의 15%보다 큰, 광 관리 구조물.

25. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피크 간격은 피치의 20%보다 큰, 광 관리 구조물.

26. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 알파는 3 내지 30도인, 광 관리 구조물.

27. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 알파는 5 내지 28도인, 광 관리 구조물.

28. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 5 내지 15도인, 광 관리 구조물.

29. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 5 내지 10도인, 광 관리 구조물.

30. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 7 내지 10도인, 광 관리 구조물.

31. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 10도 이하인, 광 관리 구조물.

32. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 9도 이하인, 광 관리 구조물.

33. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 8도 이하인, 광 관리 구조물.

34. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 7도 이하인, 광 관리 구조물.

35. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 베타는 6도 이하인, 광 관리 구조물.

36. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 20% 미만인, 광 관리 구조물.

37. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 18% 미만인, 광 관리 구조물.

38. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 15% 미만인, 광 관리 구조물.

39. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 13% 미만인, 광 관리 구조물.

40. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 출력 광선의 에너지를 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 10% 미만인, 광 관리 구조물.

41. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 68도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.

42. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 70도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.

43. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 75도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.

44. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 80도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.

45. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 입사 광선이 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 입사 광선이 광학 기재의 제2 표면을 통과할 때, 입사 광선의 각도가 85도 이하인 경우 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.

46. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 미세구조화된 프리즘형 요소는 기준 x 축에 평행하고 면 A와 그의 중점에서 교차하는 축에 대해 대칭인, 광 관리 구조물.

47. 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 피치는 20 내지 60 미크론인, 광 관리 구조물.

48. 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 높이는 30 내지 90 미크론인, 광 관리 구조물.

49. 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 종횡비는 1.5 미만인, 광 관리 구조물.

50. 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 밸리 각도는 30 내지 90도인, 광 관리 구조물.

51. 대칭 미세구조화된 프리즘형 요소를 포함하는 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 각도 알파는 5 내지 15도인, 광 관리 구조물.

52. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 미세구조화된 프리즘형 요소의 피크들 및/또는 밸리들은 모따기되는, 광 관리 구조물.

53. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 미세구조화된 프리즘형 요소들 사이에 간극이 있는, 광 관리 구조물.

54. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.5이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 15 내지 25도이고,

각도 베타는 5 내지 15도인, 광 관리 구조물.

55. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 55 미크론이며,

종횡비는 약 1.4이고,

밸리 각도는 약 72도이며,

각도 알파는 약 17도이고,

각도 베타는 약 10도인, 광 관리 구조물.

56. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 미세구조화된 프리즘형 요소는 대칭이며,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.5이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 5 내지 15도이고,

각도 베타는 5 내지 15도인, 광 관리 구조물.

57. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 미세구조화된 프리즘형 요소는 대칭이며,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 55 미크론이며,

종횡비는 약 1.4이고,

밸리 각도는 약 72도이며,

각도 알파는 약 10도이고,

각도 베타는 약 10도인, 광 관리 구조물.

58. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서,

피치는 35 내지 55 미크론이고,

높이는 45 내지 78 미크론이며,

종횡비는 1.2 내지 1.4이고,

밸리 각도는 60 내지 80도이며,

각도 알파는 10 내지 25도이고,

각도 베타는 5 내지 16도인, 광 관리 구조물.

59. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서,

피치는 약 40 미크론이고,

높이는 약 52 미크론이며,

종횡비는 약 1.3이고,

밸리 각도는 약 74도이며,

각도 알파는 약 17도이고,

각도 베타는 약 12도인, 광 관리 구조물.

60. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 광 관리 구조물은 확산기 층을 추가로 포함하는, 광 관리 구조물.

61. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 광학 기재는 확산기인, 광 관리 구조물.

62. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 광 관리 구조물은 광학 기재의 제2 주 표면에 인접한 창 필름 접착제 층을 추가로 포함하는, 광 관리 구조물.

63. 선행하는 실시 형태들 중 어느 한 실시 형태에 따른 광 관리 구조물로서, 광 관리 구조물은,

광학 기재의 제2 주 표면에 인접한 창 필름 접착제 층; 및

선택적으로 창 필름 접착제 층에 인접한 라이너를 추가로 포함하는, 광 관리 구조물.

실시예

이들 실시예는 단지 예시의 목적만을 위한 것이며 첨부된 청구범위의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 실시예 및 본 명세서의 나머지에서 모든 부, 백분율, 비 등은, 달리 언급되지 않는 한, 중량 기준이다.

실시예 1 : 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소 설계

이러한 설계로부터의 새로운 필름의 구조의 단면이 도 6에 도시되어 있다.

미세구조체의 피치는 50 um이고, 높이는 66 um이며, 종횡비는 대략 1.3이다. 밸리 각도는 약 74도이고, 각도 베타는 11.6도이다. 필름의 구조화된 면이 방을 향하도록 설계된다.

태양광이 필름을 통과한 후에, 광의 대부분이 천장을 향해 상향으로 방향전환된다. 급격히 하향으로 방향전환되는 일부 광이 존재하는데, 이는 눈부심을 야기하지 않는다. 0 내지 45도 하향으로 방향전환되는 잔여 광이 최소이다. 본 출원에서의 눈부심 정의를 사용하면, 눈부심 비(glare ratio)는 20% 미만이다. 이러한 각도 영역에서 광 세기가 매우 작기 때문에, 눈부심 문제는 광 확산기 필름을 적용함으로써 쉽게 해소될 수 있으며, 이는 또한 미세구조화된 광학 필름과 공통인 것처럼 태양광 기둥 문제를 해소한다.

실시예 2 : 방-지향식 미세구조화된 프리즘형 요소 설계

이러한 설계로부터의 새로운 필름의 구조의 단면이 도 7에 도시되어 있다.

미세구조체의 피치는 50 um이고, 높이는 68 um이며, 종횡비는 대략 1.4이다. 밸리 각도는 약 72도이고, 각도 베타는 10.5도이다. 이러한 필름은 방 지향 및 태양 지향 둘 모두에 사용될 수 있다.

태양광이 필름을 통과한 후에, 광의 대부분이 천장을 향해 상향으로 방향전환된다. 급격히 하향으로 방향전환되는 일부 광이 존재하는데, 이는 눈부심을 야기하지 않는다. 0 내지 45도 하향으로 방향전환되는 잔여 광이 최소이다. 본 출원에서의 눈부심 정의를 사용하면, 눈부심 비는 20% 미만이다. 이러한 각도 영역에서 광 세기가 매우 작기 때문에, 눈부심 문제는 광 확산기를 적용함으로써 쉽게 해소될 수 있으며, 이는 또한 미세구조화된 광학 필름과 공통인 것처럼 태양광 기둥 문제를 해소한다.

실시예 3 : 방-지향식 대칭 미세구조체 설계

이러한 설계로부터의 새로운 필름의 구조의 단면이 도 8에 도시되어 있다.

미세구조체의 피치는 40 um이고, 높이는 55 um이며, 종횡비는 대략 1.4이다. 밸리 각도는 약 72도이고, 각도 베타는 10도이다. 필름의 구조화된 면이 태양을 향하도록 설계된다. 이는 대칭 설계이다.

태양광이 필름을 통과한 후에, 광의 대부분이 천장을 향해 상향으로 방향전환된다. 급격히 하향으로 방향전환되는 일부 광이 존재하는데, 이는 눈부심을 야기하지 않는다. 0 내지 45도 하향으로 방향전환되는 잔여 광이 최소이다. 본 출원에서의 눈부심 정의를 사용하면, 눈부심 비는 25% 미만이다. 이러한 각도 영역에서 광 세기가 매우 작기 때문에, 눈부심 문제는 광 확산기를 적용함으로써 쉽게 해소될 수 있으며, 이는 또한 미세구조화된 광학 필름과 공통인 것처럼 태양광 기둥 문제를 해소한다.

눈부심 모델링 데이터

조명(입력) 각도의 함수로서 다양한 광 방향전환 구조체들의 광학 성능을 미국 애리조나주 투손 소재의 브레오 리서치 오거니제이션 인크.(Breault Research Organization, Inc.)로부터의 ASAP Pro 2014 V1 SP1 광학 모델링 소프트웨어를 사용하여 모델링하였으며, 이때 제어 기능과 입력 및 출력 파일들을 미국 일리노이주 섐페인 소재의 울프램 리서치 인크.(Wolfram Research, Inc.)로부터의 과학용 소프트웨어 매스매티카(Mathematica)를 통해 생성하였다.

각각의 광 방향전환 구조체 설계 후보 필름을 기부 필름 상에 형성되는 일련의 미세구조체(치형부)들로서 구성하였다. 모델링 목적을 위해, 미세구조체들을 리글리(Wrigley)로 명명되는 쓰리엠(3M) 등록상표 수지(proprietary resin)로 제조된 것으로 가정하였고, 기부를 PET로 제조된 것으로 가정하였다. 수지의 굴절률은 일반적으로 파장에 따라 상이하기 때문에, 모델을 레이트레싱(raytracing)하기 위해 일광 스펙트럼의 녹색 영역에서 532.5 나노미터의 단일 특정 대표 파장을 선택하였다. 그러한 파장에서, 치형부 수지는 굴절률이 1.51475였고, 기부의 굴절률은 1.66이었다. 각각의 치형부의 기부를 치형부들 사이에 간극 없이 40 미크론으로 고정시켰다. 20개의 치형부로 이루어진 설계가 레이트레이싱에 충분한 것으로 밝혀졌다. 기부 필름은 두께가 25 미크론이었다. 각각의 치형부는 기부 필름과 치형부 특징부의 저부 사이의 구조화되지 않은 수지 층을 특징으로 하였다. 이러한 구조화되지 않은 층은 "랜드(land)"로 불리고, 제조 공구가 기부 필름에 얼마나 가까이 접근하는지를 나타낸다. 이들 모델에서, 랜드를 2 미크론이 되도록 취하였다. 레이트레이싱의 몬테 카를로 통계적 방법(Monte Carlo statistical method)을 채용하였다. 수평선 위의 태양 고도에서 선택된 각도 확산 내의 입사 태양광을 나타내는 소스 파일(source file)을 미리 결정하였고, 소스 파일을 각각의 설계를 가지고 레이트레이싱하는 데 사용하였다. 각각의 소스 파일 내의 광선을 동일한 수평 좌표에서 시작하였지만, 하나의 치형부 피치의 수직 좌표 스팬(span)을 따라 공간적으로 무작위로 배치하였다. 광선을 필름에 수직인 평면 내에 있는 것으로 가정하였다. 모든 설계들은 동일한 소스 파일을 사용하였다. 총 태양 고도 확산은 수평 태양광 입사를 나타내는 0도로부터 수직 태양광 입사를 나타내는 90도까지였다. 90도의 총 각도 확산을 1도 증분으로 분할하여 총 90개의 소스 파일들을 생성하였다. 주어진 소스 파일은 레이트레이싱될 소스 광선들을 포함할 것이며, 이때 1000개의 광선들이 그러한 고도에 대한 각도 증분 내에, 이들 모델에서는 1도 확산 내에 무작위로 배향된다. 예를 들어, 제1 파일은 0 내지 1도 태양 고도의 각도 확산 내의 광선에 대한 것일 것이고, 제2 파일은 1도 내지 2도 태양 고도의 각도 확산 내의 광선에 대한 것일 것이며, 기타 등등하여 마지막으로 최종 소스 파일은 89도 내지 90도 태양 고도의 각도 확산 내의 광선에 대한 것일 것이다. 이어서, 각각의 각도 증분에 대해 한 번에 하나의 소스 파일로부터의 광선들을 필름 스팬의 중심 위에 위치시켰고, 필름의 2 미크론 앞에서부터 시작하여 레이트레이싱하였다. 각각의 광선은 일반적으로 재료들 사이의 각각의 계면에서 분할되며 부분적으로 투과되고 부분적으로 반사될 것이다. 이는 각각의 광선에 대해 그리고 또한 그 광선의 분할된 도터 광선(daughter ray) 각각에 대해 수회 발생할 수 있었다. 검출기를 검출기에 입사하는 모든 반사된 광선들의 광 세기와 방향을 기록하기 위해 소스 광선들의 2 미크론 앞에 위치시켰다. 다른 검출기를 모든 투과된 광선들에 대한 광 세기와 방향을 기록하기 위해 필름의 2 미크론 뒤에 위치시켰다. 검출기 광선 데이터를 1도 증분들 내로 저장하여, 투과된 광선 및 반사된 광선에 대한 검출기 데이터 분포를 나타내었다. 이러한 데이터로부터, 본 출원에 정의된 바와 같이, 눈부심을 결정하였고 조명 각도의 함수로서 플로팅하였다. 각각의 조명 각도에서 보다 낮은 눈부심 값이 요구된다.

도 6의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터가 도 9에 도시되어 있다. 도 7의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터가 도 10에 도시되어 있다. 도 8의 구조체에 대한 눈부심 모델링 데이터가 도 11에 도시되어 있다.

눈부심 측정 데이터

조명(입력) 각도의 함수로서 다양한 광 방향전환 구조체들의 광학 성능을 래디언트 지맥스(Radiant Zemax)로부터의 이미징 스피어(Imaging Sphere)(IS-SA-13-1)를 사용하여 측정하였다. 각각의 설계에 대해, 투과된 광의 각도 분포(BTDF-양방향 투과 분포 함수(Bidirectional Transmission Distribution Function))를 0도(정면) 내지 76도의 조명(고도) 각도에 대해 측정하였다. 눈부심(TSQuad2)은 0도 내지 45도 하향으로 투과된 광의 양으로 정의되고, 측정된 BTDF로부터 각각의 구조체와 조명(고도) 각도에 대해 결정되었다. 이들 측정의 결과가 도 12에 제시되어 있는데, 여기서 실시예 1과 동일한 각도를 갖지만 40 미크론의 피치를 갖는 구조체에 대한 측정된 눈부심 데이터가 1로 라벨링되어 있고, 실시예 4의 구조체에 대한 측정된 눈부심 데이터가 2로 라벨링되어 있으며, 실시예 3의 구조체에 대한 측정된 눈부심 데이터가 3으로 라벨링되어 있다. 각각의 조명 각도에서의 보다 높은 값은 보다 많은 눈부심을 가리킨다. 예를 들어, 12 내지 16도 조명 각도에서, 실시예 4의 구조체가 도 12에 도시된 모든 구조체들 중 최고 눈부심을 갖는 것으로 밝혀졌다.

미세구조체를 포함하는 필름의 제조

[표 1]

실시예 4 : DRF의 제조

포토머 6010, SR602, SR601, SR351과 이터머 210을 60/20/4/8/8의 중량비로 배합하여 경화성 수지를 생성하였다. 이르가큐어 TPO 및 다로큐르 1173을 수지 100부당 0.35 및 0.1부의 각자의 중량비로 첨가하였다. 기재는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 생산된 50 미크론 두께의 PET 필름이었다.

롤(22)로부터 기재(21)가 공급되는, 도 13에 개괄적으로 도시된 장비(20)를 사용하여 미세구조화된 프리즘형 요소들을 생성하였다. 경화성 수지를 호스를 통해 코팅 다이(26)에 공급하였고, 기재(21)의 상당 부분을 원통형 공구(27)와 접촉하기 전에 수지로 코팅하였다. 원통형 공구(27)는 설계가 40 미크론 피치와 55 미크론 높이를 갖는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 설계의 역상인 미세공구부(24)를 갖는 성형 표면(25)을 포함하였다. 미세공구부(24)를, 생성되는 미세구조체들이 기재의 기계 또는 웨브(web) 방향에 평행하도록, 성형 표면(25) 상에 배향시켰다. 성형 표면(25)을 온도 제어하였다. 공구(27)가 반시계 방향 방식으로 회전될 때, 2개의 롤러(23, 28)들이 9시 위치와 3시 위치에 위치된 상태에서, 코팅된 기재를 공구(27)의 하반부 주위로 통과시켰다. 수지 코팅된 기재(21)는 먼저, 9시 위치에 있는 롤러(23)에 의해 생성된 제1 닙(nip) 지점에서 공구(27)의 성형 표면(25)과 접촉하였다. 이 닙 지점에서 코팅 비드(coating bead)를 형성하여, 기재 상의 수지 코팅 내의 임의의 불규칙 부분들을 매끄럽게 하였다. 이어서, 성형 표면(25)이 5시 및 7시 위치들을 지나 회전될 때 수지를 조사하도록 위치되는 2개의 화학 방사선원(29)들에 노출시킴으로써 경화성 수지를 경화시켰다. 화학 방사선원은 미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 퓨전 유브이 시스템즈 인크.(Fusion UV Systems Inc.)로부터 입수가능한 모델 F600 퓨전 경화 시스템(Fusion curing system) 내의 D 램프에 의해 공급된 자외광이었다. 각각의 램프 행(row)은 성형 롤의 회전 방향에 수직하게 위치된 2개의 램프들을 포함하였다. 램프들과 성형 롤 사이의 거리를 성형 표면(25)이 램프들의 초점에 있도록 설정하였다. 둘 모두의 램프 행들을 240 W/㎠로 작동시켰다. 수지가 성형 표면(25)과 직접 접촉하는 동안에 경화를 수행하기 위해 방사선을 기재(21)를 통해 수지 내로 통과시켰다. 제품은 PET 기재, 및 구조체가 40 미크론 피치와 55 미크론 높이를 갖는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 구조체와 동일한 각도와 설계를 갖는 경화된 미세구조화된 수지를 포함하는 미세구조화된 복합재(31)였다. 미세구조화된 복합재(31)를, 이 복합재가 3시 위치의 롤러(28)에 의해 형성된 제2 닙 지점을 통과한 후에, 성형 표면(25)으로부터 취출하였다. 후속적으로, 일광 방향전환 미세구조화된 복합재를 롤(30) 상에 보관하였다.

다른 필름들을 상이한 미세구조체 설계들을 사용하여 유사한 방식으로 제조하였다.

Claims (15)

1. 광 관리 구조물(light management construction)로서,
   제1 주 표면(major surface) 및 상기 제1 주 표면의 반대편의 제2 주 표면을 갖는 광학 기재(optical substrate)를 포함하고;
   기준면이 상기 광학 기재의 제1 및 제2 주 표면들에 평행하고 상기 제1 주 표면과 상기 제2 주 표면 사이에 있는 것으로 정의되며;
   기준 x 축이 상기 기준면에 수직인 것으로 정의되고;
   기준 y 축이 상기 기준면에 평행한 평면 내에 있고 상기 기준 x 축에 수직인 것으로 정의되며;
   상기 기준 x 축과 상기 기준 y 축은 상기 광학 기재의 제1 주 표면 상에 있는, 원점으로 정의되는 위치에서 서로 교차하고;
   상기 광학 기재의 제1 주 표면은 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소(microstructured prismatic element)를 포함하며;
   상기 기준 x 축의 양의 방향은 상기 원점으로부터 상기 하나 이상의 미세구조화된 프리즘형 요소를 향하는 방향으로 정의되고;
   상기 기준 y 축의 양의 방향은 상기 기준 x 축의 양의 방향으로부터 반시계 방향으로 상기 원점으로부터의 방향으로 정의되며;
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 단면이 5개의 실질적으로 곧은 면(면 A, B, C, D, 및 E)들을 갖는 이중 피크 형상을 구비하여,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 각각의 면이 제1 단부 및 제2 단부를 갖고,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 면 A는 상기 광학 기재의 제1 주 표면에 평행하고 상기 제1 주 표면에 인접하며, 상기 면 A의 제1 단부가 위치되는 상기 원점으로부터 상기 기준 y 축의 양의 방향으로 연장되고,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 면 B의 제1 단부는 상기 면 A의 제2 단부에 연결되고, 상기 면 B의 제2 단부는 상기 면 C의 제1 단부에 연결되며,
   상기 면 B는 상기 면 A에 연결되는 점으로부터 상기 기준 x 축의 양의 방향을 향해 연장되고,
   상기 면 B는 상기 면 A와 상기 면 B가 연결되는 점을 통과하는, 상기 기준 x 축에 평행한 선과 각도 알파를 형성하며,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 면 C의 제2 단부는 상기 면 D의 제1 단부에 연결되고,
   상기 면 C는 상기 면 B와의 교점으로부터 시계 방향으로 연장되고,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 면 D의 제2 단부는 상기 면 E의 제1 단부에 연결되며,
   상기 면 C와 상기 면 D는 상기 면 C로부터 시계 방향으로 상기 면 D를 향해 측정되는 밸리(valley) 각도를 한정하고,
   상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 면 E의 제2 단부는 상기 면 A의 제1 단부에 연결되고,
   상기 면 E는 상기 면 A와 상기 면 E가 연결되는 점을 통과하는 상기 기준 x 축과 각도 베타를 형성하고,
   상기 밸리 각도는 10 내지 170도이며,
   상기 면 A로부터 상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 최고점까지의 최단 거리는 상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 높이를 정의하고,
   상기 면 A의 길이는 상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 피치(pitch)를 정의하며,
   상기 높이를 상기 피치로 나눔으로써 정의되는 상기 미세구조화된 프리즘형 요소의 종횡비(aspect ratio)는 1.55 이하이고,
   상기 면 B와 상기 면 C가 연결되는 점과 교차하는 상기 면 A의 법선과 상기 면 C와 상기 면 D가 연결되는 점과 교차하는 상기 면 A의 법선 사이의 거리는 피크 간격(peak separation)을 정의하며,
   상기 피크 간격은 상기 피치의 10%보다 크고;
   입사 광선이 상기 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 상기 미세구조화된 프리즘형 요소에 들어가기 전에 상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 상기 입사 광선의 각도가 상기 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정시에 65도 이하인 경우 상기 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 상기 면 E에서 발생하며;
   상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 상기 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 상기 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 상기 출력 광선의 에너지를 상기 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 상기 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 상기 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 25% 미만인, 광 관리 구조물.
2. 제1항에 있어서, 상기 피치는 20 내지 60 미크론인, 광 관리 구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 높이는 30 내지 80 미크론인, 광 관리 구조물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종횡비는 1.0 내지 1.5인, 광 관리 구조물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸리 각도는 40도 내지 90도인, 광 관리 구조물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피크 간격은 상기 피치의 20%보다 큰, 광 관리 구조물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도 알파는 5 내지 28도인, 광 관리 구조물.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각도 베타는 10도 이하인, 광 관리 구조물.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 입사 광선이 상기 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 상기 광 관리 구조물로부터 출력 광선으로서 출사하기 전에 상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 상기 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 0 내지 45도의 각도로 출사하는 상기 출력 광선의 에너지를 상기 출력 광선의 총 에너지로 나눈 것은 상기 기준 x 축에 평행한 선으로부터 시계 방향으로 측정되는 10 내지 65도의 상기 입사 광선의 입사각의 임의의 값에서 20% 미만인, 광 관리 구조물.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 입사 광선이 상기 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 상기 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 상기 입사 광선의 각도가 68도 이하인 경우 상기 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 상기 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 입사 광선이 상기 광학 기재의 제1 주 표면을 통과하여 상기 미세구조화된 프리즘형 요소에 입사하기 전에 상기 입사 광선이 상기 광학 기재의 제2 주 표면을 통과할 때, 상기 입사 광선의 각도가 75도 이하인 경우 상기 미세구조화된 프리즘형 요소 내에서의 내부 전반사가 상기 면 E에서 발생하는, 광 관리 구조물.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피치는 35 내지 55 미크론이고,
    상기 높이는 45 내지 78 미크론이며,
    상기 종횡비는 1.2 내지 1.5이고,
    상기 밸리 각도는 60 내지 80도이며,
    상기 각도 알파는 15 내지 25도이고,
    상기 각도 베타는 5 내지 15도인, 광 관리 구조물.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피치는 약 40 미크론이고,
    상기 높이는 약 55 미크론이며,
    상기 종횡비는 약 1.4이고,
    상기 밸리 각도는 약 72도이며,
    상기 각도 알파는 약 17도이고,
    상기 각도 베타는 약 10도인, 광 관리 구조물.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 관리 구조물은 확산기 층을 추가로 포함하는, 광 관리 구조물.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 관리 구조물은,
    상기 광학 기재의 제2 주 표면에 인접한 창(window) 필름 접착제 층; 및
    선택적으로 상기 창 필름 접착제 층에 인접한 라이너(liner)를 추가로 포함하는, 광 관리 구조물.

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