具体实施方式
将参照附图按照以下列出的顺序描述本发明的实施方式。
1.第一实施方式(表示具有带状或矩形形状的定向反射器的实例)
2.第二实施方式(表示定向反射器的横向与角锥图案的棱线方向彼此基本平行的实例)
3.第三实施方式(表示定向反射器包括光散射体的实例)
4.第四实施方式(表示反射层直接形成在窗构件的表面上的定向反射器的实例)
5.第五实施方式(表示自清洁效果层形成在定向反射器的暴露表面上的实例)
6.第六实施方式(表示反射表面暴露的实例)
7.第七实施方式(表示定向反射器应用于遮光装置的实例)
8.第八实施方式(表示定向反射器应用于卷帘装置的实例)
9.第九实施方式(表示定向反射器应用于建筑构件的实例)
10.第十实施方式(表示通过使用两个刀头形成槽的实例)
<1.第一实施方式>
[定向反射器的构造]
图1是示出了根据本发明第一实施方式的定向反射器的整体外观的透视图。图2A是示出了根据本发明第一实施方式的定向反射器的一个构造实例的截面图。图2B是示出了根据本发明第一实施方式的定向反射器贴附至被贴附体(贴附对象)的实例的截面图。如图1所示,定向反射器1具有带状形状,并被卷绕成辊状形式以提供所谓的贮料辊(stock roll)。在下面的描述中,带状定向反射器1的纵向(即,长度的方向)被称为“纵向DL”。
如图2A所示,例如,定向反射器1包括具有带状形状的光学层2、和在光学层2中形成的并具有角锥形状的反射层3。光学层2包括具有凹凸表面的第一光学层4,以及具有凹凸表面的第二光学层5。第一光学层4和第二光学层5的凹凸表面通过例如介于其间的反射层3彼此紧密接触。定向反射器1具有入射表面S1和出射表面S2,其中,诸如阳光的光入射在入射表面S1上,部分入射在入射表面S1上的光穿过定向反射器1从出射表面S2出射。定向反射器1被适当地应用于内壁构件、外壁构件、窗构件、墙壁材料等。此外,定向反射器1被适当地应用于遮光装置的板条(遮阳构件的一个实例)以及卷帘装置的帘(遮阳构件的另一实例)。此外,定向反射器1被适当地用作设置在构件(即,内部构件或外部构件)的照明部的光学体,诸如障子(即,纸做的和/或装玻璃的拉门)。
如果需要,定向反射器1还可以包括贴附层6。该贴附层6形成在定向反射器1的入射表面S1和出射表面S2中的要贴附至窗构件10的一个表面上。因此,定向反射器1在室内侧或室外侧贴附至作为被贴附体的窗构件10,其间介有该贴附层6。例如,贴附层6可以形成为包含粘附剂(例如,UV固化树脂或双液混合树脂)作为主要成分的粘附层(bonding layer),或者形成为包含粘着剂(例如,PSA(压敏粘着剂))作为主要成分的粘着层(adhesive layer)。当贴附层6为粘着层时,优选在贴附层6上进一步形成剥离层7。如图2B所示,通过设置的剥离层7,仅通过剥离该剥离层7,定向反射器1可容易地贴附至被贴附体(例如,窗构件10),其间介有贴附层6。
从改善定向反射器1与贴附层6之间的粘着性的角度来看,定向反射器1还可在定向反射器1与贴附层6之间包括底胶层(未示出)。此外,从改善定向反射器1与贴附层6之间的粘着性的角度来看,优选地,在其上形成定向反射器1的贴附层6的入射表面S1或出射表面S2上进行普通物理预处理。例如,普通物理预处理包括等离子体处理和电晕处理。
定向反射器1还可以在要粘附至被贴附体(例如窗构件10)的入射表面S1或出射表面S2上、或者在表面S1或S2与反射层3之间包括阻挡层(未示出)。通过设置的阻挡层,可减少从入射表面S1或出射表面S2到反射层3内的湿气扩散,并且可抑制包含在反射层3中的金属等的劣化。结果,可以改善定向反射器1的耐用性。
此外,从赋予定向反射器1的表面耐划伤性的角度来看,定向反射器1还可以包括硬涂层8。该硬涂层8优选形成在定向反射器1的入射表面S1和出射表面S2中与粘附至被贴附体(例如窗构件10)的表面相对的一个表面上。从提供例如防污特性的角度来看,还可以在定向反射器1的入射表面S1上形成疏水层或亲水层。例如,具有这种功能的层可以直接形成在光学层2上或者形成在诸如硬涂层8的各种功能层中的一个上。
从使定向反射器1能够容易地贴附至被贴附体(例如,窗构件10)的角度来看,定向反射器1优选具有柔性。此外,优选地,定向反射器1是具有柔性的光学膜。这种特性使得带状定向反射器1能够被卷绕成贮料辊,从而改善例如携带和处理定向反射器1的容易性。在本文中,术语“膜”被解释为包括片材。定向反射器1的形式不限于膜,还可以为板或块。
定向反射器1具有透明性。该透明性优选地满足稍后描述的透射图像清晰度的范围。第一光学层4与第二光学层5之间的折射率的差优选为0.010以下,更优选地为0.008以下,并且还更优选地为0.005以下。如果折射率的差大于0.010,则透射图像在外观上趋向于模糊。在折射率的差大于0.008且不大于0.010时,尽管取决于室外亮度,但在日常生活中不存在问题。在折射率的差大于0.005且不大于0.008时,尽管非常明亮物体(诸如光源)引起干扰的衍射图案,但仍可清晰地看见室外景象。当折射率的差为0.005以下时,衍射图案几乎不会干扰。第一光学层4和第二光学层5中的贴附至例如窗构件10的一侧上的那一个可以包含粘着剂作为主要成分。通过该特征,定向反射器1可通过使用包含粘着剂作为主要成分的第一光学层4或第二光学层5而贴附至例如窗构件10。在这种情况下,关于粘着剂的折射率的差优选在上述范围内。
第一光学层4和第二光学层5优选地具有相同的光学性质(诸如折射率)。更具体地,第一光学层4和第二光学层5优选由在可视区中具有透明性的相同材料(例如,相同的树脂材料)形成。通过使用相同的材料形成第一光学层4和第二光学层5,这两个光学层的折射率彼此相等,因此可改善可见光的透明性。然而,即使初始的材料相同,应注意以下要点:最终获得的层的折射率根据例如膜形成处理中的固化条件而彼此不同。另一方面,在第一光学层4和第二光学层5由不同材料形成时,由于两个光学层之间的折射率的不同,光在用作边界的反射层3中折射,透射图像趋向于模糊。特别地,存在在观察类似于点光源的物体(诸如远距离的电灯)时,显著地观察到衍射图案的趋势。
第一光学层4和第二光学层5优选在可视区内中具有透明性。在本文中,术语“透明性”被定义为具有两种含义,即,既不吸收光也不散射光。当通常使用术语“透明性”时,其通常指前者含义。然而,在根据第一实施方式的定向反射器1中,其优选具有两种含义中的透明性。当前使用的回射器(retroreflector)的目的在于回射器在视觉上确认从路标、夜间工作者的衣服等反射的光以提供显著的指示。因此,即使当回射器具有散射特性,如果回射器与底层的反射器紧密接触时,则也可在视觉上观察到从底层的反射器反射的光。这种现象基于与为了赋予防眩光性质,即使在图像显示设备的前表面上应用具有散射性质的防眩光处理,仍可在视觉上确认图像相同的原理。与此相反,根据第一实施方式的定向反射器1具有透射除具有特定波长的光之外的光的特性,并且其贴附至主要透射具有该透射波长的光的透射体,并且允许观察到透射光,因此,定向反射器1优选不散射光。然而,根据用途,可有意地向第二光学层5提供散射性质。
定向反射器1优选以将其贴附至例如窗构件10的刚性体(其间介有粘着剂)的方式来使用,该刚性体具有主要透射除在特定波长被定向反射的光之外的光的透射性质。例如,窗构件10包括用于高层建筑、住宅等的建筑窗构件和用于车辆的窗构件。当定向反射器1应用于建筑窗构件时,定向反射器1特别优选应用于被定向为面向从东到南并进一步到西的范围中的某个方向(例如,在从东南到西南的范围中的某个方向)的窗构件10。这是因为通过将定向反射器1应用于被定向为如上所述的窗构件10,可更有效地反射热射线。定向反射器1不仅可应用于单层窗玻璃,但也可应用于诸如多层玻璃的特殊玻璃。此外,窗构件10不限于玻璃形成的构件,其可以是由具有透明性的高分子材料形成的构件。光学层2优选在可视区中具有透明性。原因是由于光学层2在可视区中具有透明性,在定向反射器1贴附至窗构件10(例如窗玻璃)时,允许可见光穿过定向反射器1,并且可确保阳光照明。定向反射器1不仅可以贴附至玻璃板的内表面,还可以贴附至其外表面。
此外,定向反射器1可与另一热射线截止膜结合使用。例如,可以在空气和光学层2之间的界面处设置光吸收涂层。另外,定向反射器1也可与硬涂层、紫外线截止层、表面防反射层等结合使用防反射。当这些功能层中的一个或多个以结合的方式使用时,该功能层优选设置在定向反射器1与空气之间的界面处。然而,紫外线截止层与定向反射器1相比要更接近太阳侧来设置。因此,特别当定向反射器1贴附至具有朝向室内和室外的表面的窗玻璃的内表面时,期望紫外线截止层设置在窗玻璃内表面和定向反射器1之间。在这种情况下,紫外线吸收剂可被制成糊以混合至窗玻璃内表面和定向反射器1之间的贴附层中。
根据定向反射器1的用途,定向反射器1可着色以具有视觉上引人注目的设计。当视觉上引人注目的设计提供给定向反射器1时,优选形成第一光学层4和第二光学层5中的至少一个以主要吸收可视区内特定波长带中的光到不降低透明性的程度。
图3是示出了入射在定向反射器1上的入射光和被定向反射器1反射的反射光之间的关系的透视图。定向反射器1具有入射表面S1,光L入射至其上。当反射层3为波长选择性反射层时,优选的是,在以入射角(θ,φ)入射在入射表面S1的光L中,定向反射器1在除镜面反射方向(-θ,φ+180°)之外的方向上选择性地定向反射特定波长带中的光L1,同时透射除特定波长带之外的波长带中的光L2。此外,定向反射器1具有对除特定波长带之外的波长带中的光的透明性。该透明性优选落入稍后描述的透射图像清晰度的范围内。当反射层3为半透明层时,优选的是,在以入射角(θ,φ)入射在入射表面S1上的光L中,定向反射器1在除镜面反射方向(-θ,φ+180°)之外的方向上选择性地定向反射其部分光L1,同时透射剩余的光L2。在本文中,θ为入射表面S1的垂线l1与入射光L或反射光L1所形成的角度。此外,φ为入射表面S1中的特定直线l2与入射光L或反射光L1投影至入射表面S1所产生的分量所形成的角度。入射表面S1中的特定直线l2表示在入射角(θ,φ)保持固定时且定向反射器1围绕关于定向反射器1的入射表面S1的垂线l1所提供的轴旋转时,在φ方向上的反射强度被最大化的轴。当存在多个反射强度被最大化的轴(方向)时,选择这些轴线中的一个作为直线l2。此外,从作为参考的垂线l1顺时针旋转的角度θ被定义为“+θ”,从垂线l1逆时针旋转的角度θ被定义为“-θ”。从作为参考的直线l2顺时针旋转的角度φ被定义为“+φ”,从直线l2逆时针旋转的角度φ被定义为“-φ”。当反射层3为半透明层时,定向反射光优选为主要落入400nm以上2100nm以下的波长带中的光。
入射表面S1中的特定直线l2的方向基本平行于具有带状形状的定向反射器1的纵向。在本文中,“基本平行”的表述指入射表面S1中的特定直线l2与定向反射器1的纵向之间形成的角度为±10°以下,包括它们彼此完全平行并从而它们之间形成的角度为0°的情况。
被选择性地定向反射的特定波长带中的光以及被透射的特定光根据定向反射器1的用途而被设定得彼此不同。例如,当定向反射器1应用于窗构件10时,被选择性地定向反射的特定波长带中的光优选为近红外光,而被透射的其它波长带中的光优选为可见光。更具体地,被选择性地定向反射的特定波长带中的光优选为主要落入780nm至2100nm的波长带的近红外光。通过选择近红外光,当定向反射器1贴附至诸如窗玻璃的窗构件10时,可抑制建筑物中的温度升高。因此,可以减轻冷却负荷,并可节省能源。在本文中,“定向反射”的表述指在除镜面反射方向之外的特定方向上反射光,并且反射光的强度充分高于不具有定向性的漫反射光的强度。此外,“反射”的表述指特定波长带(例如,近红外区)中的反射率优选为30%以上,更优选为50%以上,还更优选为80%以上。“透射”的表述指特定波长带(例如,可视区)中的透射率优选为30%以上,更优选为50%以上,还更优选为70%以上。
定向反射入射光的方向φo优选在-90°至90°的范围内。原因是当定向反射器1贴附至窗构件10时,来自天空的光中的特定波长带中的光可以朝天空返回。当周围没有高层建筑物时,定向反射上述范围中的入射光的定向反射器1被有效使用。此外,定向反射方向优选在(θ,-φ)附近。“附近”的表述指定向反射的方向相对于(θ,-φ)的偏差优选为在5°以内,更优选在3°以内,还更优选在2°以内。原因是通过在如上所述设定特定波长带中的光的定向反射方向,当定向反射器1贴附至窗构件10时,来自具有基本相同高度并排矗立的建筑上方天空的光中特定波长带中的光可向相邻建筑上方的天空有效返回。为了实现这种定向反射,优选使用例如三维结构,该三维结构不仅可通过使用球表面或双曲表面的一部分形成,还可通过三棱锥、四棱锥或圆锥形成。可以根据三维结构的形状在(θo,φo)(0°<θo<90°,-90°<φo<90°)方向上反射在(θ,φ)方向(-90°<φ<90°)上入射的光。
在特定波长带中的光优选在回射方向附近的方向上定向反射。换句话说,在以入射角(θ,φ)入射在入射表面S1的入射光中,特定波长带中的光的反射方向优选在(θ,φ)附近。原因是当定向反射器1贴附至窗构件10时,来自天空的光中特定波长带中的光可向天空返回。在本文中,“附近”的表述指定向反射的方向偏差优选为在5°以内,更优选为在3°以内,还更优选为在2°以内。原因是通过如上所述设定特定波长带内中光的定向反射方向,当定向反射器1贴附至窗构件10时,来自天空的光中的特定波长带中的光可向天空返回。例如在红外线照射单元与光接收单元彼此相邻设置的红外传感器或红外摄像装置的情况下,回射方向要设置为等于入射方向。然而,如在本发明实施方式中,在特定方向上不执行传感,可将回射方向与入射方向设置为彼此不精确相同。
当反射层3为波长选择性反射层时,在使用0.5mm的光梳(opticalcomb)时,在透射性波长带中的透射图像清晰度的值优选为50以上,更优选为60以上,还更优选为75以上。当透射图像清晰度的值小于50时,透射图像在外观上趋向于模糊。当透射图像清晰度的值大于等于50且小于60时,尽管取决于室外亮度但在日常生活中不存在问题。当透射图像清晰度的值大于等于60且小于75时,尽管只有非常明亮的物体(诸如光源)产生干扰的衍射图案,但可以清楚地看见室外景象。当透射图像清晰度的值大于等于75时,衍射图案几乎不会干扰。此外,使用0.125mm、0.5mm、1.0mm以及2.0mm的光梳测量的透射图像清晰度的总值优选为230以上,更优选为270以上,还更优选为350以上。如果透射图像清晰度的总值小于230,则透射图像在外观上趋向于模糊。当透射图像清晰度的总值大于等于230且小于270时,尽管取决于室外亮度但在日常生活中不存在问题。当透射图像清晰度的总值大于等于270且小于350时,即使只有非常明亮的物体(诸如光源)产生干扰的衍射图案,但可以清楚地看见室外景象。当透射图像清晰度的总值大于等于350时,衍射图案几乎不会干扰。在本文中,根据JIS K7105使用Suga Test Instruments Co.,Ltd.制造的ICM-1T测量透射图像清晰度的值。在想要透射的波长不同于D65光源波长时,优选在使用具有要透射的波长的滤光器进行校正之后执行测量。
当反射层3为半透明层时,当使用0.5mm的光梳时,为D65光源测量的透射图像清晰度的值优选为30以上,更优选为50以上,还更优选为75以上。当透射图像清晰度的值小于30时,透射图像在外观上趋向于模糊。当透射图像清晰度的值大于等于30且小于50时,尽管取决于室外亮度但在日常生活中不存在问题。当透射图像清晰度的值大于等于50且小于75时,尽管只有非常明亮的物体(诸如光源)产生干扰的衍射图案,但可以清楚地看见室外景象。当透射图像清晰度的值大于等于75时,衍射图案几乎不会干扰。此外,使用0.125mm、0.5mm、1.0mm以及2.0mm的光梳测量的透射图像清晰度的总值优选为170以上,更优选为230以上,还更优选为350以上。如果透射图像清晰度的总值小于170,则透射图像在外观上趋向于模糊。当透射图像清晰度的总值大于等于170且小于230时,尽管取决于室外亮度但在日常生活中不存在问题。当透射图像清晰度的总值大于等于230且小于350时,尽管只有非常明亮的物体产生干扰的衍射图案,但可以清楚地看见室外景象。当透射图像清晰度的总值大于等于350时,衍射图案几乎不会干扰。在本文中,根据JIS K7105使用SugaTest Instruments Co.,Ltd.制造的ICM 1T测量透射图像清晰度的值。
透射波长带中产生的雾度(haze)优选为6%以下,更优选为4%以下,还更有选为2%以下。其原因是如果雾度大于6%,则透射光散射,景象模糊。在本文中,根据JIS K7136中规定的测量方法使用Murakami ColorResearch Laboratory Co.,Ltd.制造的HM-150测量雾度。当将要透射的波长不同于D65光源波长时,优选在使用具有将要透射的波长的滤光器进行校正之后执行测量。定向反射器1的入射表面S1具有不降低透射图像清晰度的水平的平滑度,优选地,入射表面S1和出射表面S2都具有上述平滑度。更具体地,入射表面S1和出射表面S2的算术平均粗糙度Ra优选为0.08μm以下,更优选为0.06μm以下,还更优选为0.04μm以下。注意,通过测量入射表面S1的粗糙度以及从二维断面曲线获得粗糙度曲线来获得算术平均粗糙度Ra作为粗糙度参数。测量条件遵照JIS B0601:2001。测量设备和测量条件具体如下:
测量设备:全自动微型形状测量仪器SURFCODER ET4000A(由Kosaka Laboratory Ltd.制造)。
λc=0.8mm,评价长度为4mm,截止(cutoff)×5倍,数据采样间隔为0.5μm。
通过定向反射器1的透射光优选尽可能接近中间色(neutral,非彩色)。即使当透射光着色,颜色也优选具有提供凉爽感觉的冷色调,例如蓝色、蓝绿色或绿色。从获得这种色调的角度看,例如,当对使用D65光源的照射进行测量时,在入射表面S1上入射、经过光学层2和反射层3之后从出射表面S2出射的透射光以及反射光的色度坐标x和y优选满足0.20<x<0.35且0.20<y<0.40,更优选为0.25<x<0.32且0.25<y<0.37,还更优选0.30<x<0.32且0.30<y<0.35。此外,从避免色调变得带红色的角度来看,色度坐标x和y优选满足y>x-0.02以及更优选y>x的关系。此外,因为当定向反射器应用于例如建筑物窗户时,色调随观看位置而不同,在走路时呈现的颜色变化,所以不希望反射色调随入射角变化。从抑制上述色调改变的角度来看,光优选以大于等于5°且小于等于60°的入射角θ在入射表面S1或出射表面S2上入射,被光学层2和反射层3反射的镜面反射光的色度坐标x之间的差的绝对值和色度坐标y之间的差的绝对值中的每一个在定向反射器1的这两个主表面的每个上均优选为0.05以下,更优选为0.03以下,还更优选为0.01以下。期望入射表面S1和出射表面S2均满足关于反射光的色度坐标x和y的数值范围的上述限制。
为了抑制镜面反射附近的颜色变化,期望定向反射器1不包括具有优选为5°以下或更优选为10°以下的倾斜角的平面。当反射层3覆盖有树脂时,当入射光从在从空气进入树脂时折射,因此接近镜面反射的颜色改变可以在较宽的入射角范围中被抑制。此外,当考虑在除镜面反射方向以外的其他方向上反射的光的颜色时,优选设置光学膜(定向反射器)1,使得定向反射光不向相关方向上传播。
下面将依次描述形成定向反射器1的第一光学层4、第二光学层5和反射层3。
(第一光学层)
第一光学层4是例如支撑反射层3的支撑体。此外,第一光学层4不仅用于改善透射图像清晰度和总的光透射率,还用于保护反射层3。从给予定向反射器1柔性的角度来看,第一光学层4优选为膜状,但第一光学层4的形式不限于特定的一种。优选地,第一光学层4的两个主表面中的一个为平滑表面,另一个为凹凸表面。
第一光学层4的凹凸表面由例如多个二维排列的结构4c形成。结构4c的节距(pitch)P优选为大于等于5μm且小于等于5mm,更优选为大于等于5μm且小于等于250μm,还更优选为大于等于20μm且小于等于200μm。如果结构4c的节距P小于5μm,则透射波长的光的部分可在某些情况下反射,因为从普通观点来看,难以获得结构4c的期望形状以及难以使波长反射层的波长选择特性灵敏。上述部分反射的发生具有产生衍射以及引起更高阶反射在视觉上被识别的趋势,从而使观看的人感觉透明性较差。另一方面,如果结构4c的节距P超出5mm,当考虑定向反射所需的结构4c的形状时,所需的膜的厚度增加并且柔性消失,从而导致难以将定向反射器1贴附至诸如窗构件10的刚性体。通过设置结构4c的节距P小于250μm,柔性增加至可以辊对辊的方式容易地制造定向反射器1而不需要分批制造的程度。当定向反射器1应用于诸如窗户的建筑物组件时,定向反射器1的长度大约若干米,辊对辊制造比分批制造更适合。通过设置结构4c的节距大于等于20μm且小于等于200μm,可进一步提高产量。
在第一光学层4的表面中形成的结构4c的形状不限于一种类型,并且可在第一光学层4的表面中形成多种形状的结构4c。当在第一光学层4的表面上形成多种形状的结构4c时,可循环重复包括多种形状的结构4c的预定图案。可选地,可以根据期望的特性随机(非循环地)形成多种形状的结构4c。
图4A是示出了第一光学层的凹凸表面的形状的一个实例的平面图,图4B是图4A中的第一光学层沿线IVB-IVB截取的截面图。第一光学层4的凹凸表面例如通过二维排列的每个均具有凹部的角锥形状的结构4c形成,相邻的结构4c的倾斜面彼此面向设置。结构4c的二维阵列优选为密集充填状态(close-packed state)下的二维阵列。原因是密集充填状态有效提高结构4c的充填率,并有效改善定向反射器1的定向反射效果。
图5是以放大比例示出了图4A中所示的第一光学层的凹凸表面的一部分的放大平面图。具有凹部形式的结构4c是具有角锥形状(下文中被简称为“角锥”)的结构,该角锥由三角形底面71和每个均具有三角形形状的三个倾斜面72来限定。棱线73a、73b以及73c由彼此相邻的结构4c的倾斜面形成。棱线73a、73b以及73c被形成为在第一光学层4的凹凸表面的三个方向(下文中称为“棱线方向”)a、b以及c上延伸。三个棱线方向a、b以及c中的一个棱线方向c基本平行于带状定向反射器1的纵向DL,即基本平行于定向反射器1的入射表面S1中的特定直线l2的方向。
在这里,术语“角锥形状”除包括精确的角锥形状之外,还包括近似的角锥形状。近似的角锥形状的实例包括:具有倾斜光轴的角锥形状、具有一个以上弯曲的倾斜面的角锥形状、角的角度偏离90°的角锥形状、在偏离6折对称的3个方向上具有一组槽的角锥形状、在特定两个方向上的槽比另一方向上的槽更深的角锥形状、沿特定一个方向上的槽比在另两个方向上的槽更深的角锥形状、在三个方向的槽在彼此不完全一致的点相交的角锥形状、在顶部具有曲率的角锥形状。具有一个以上弯曲的倾斜面的角锥的实例包括:构成角锥的三个表面均为曲面的角锥、构成角锥的三个表面中的一个或两个为曲面且剩余表面为平面的角锥。曲面的形状的实例包括诸如抛物面、双曲面、球面、或椭球面的曲面、以及自由形式表面。曲面可以为凹状或者凸状。此外,一个角锥可以包括凹状的和凸状的曲面。
例如,第一光学层4具有2层结构。更具体地,第一光学层4包括第一基材4a和第一树脂层4b,第一树脂层4b在第一基材4a与反射层3之间形成,并具有与反射层3紧密接触的凹凸表面。注意,第一光学层4的构造不限于2层结构,还可以为单层结构或3层以上的结构。
(基材)
例如,第一基材4a具有透明性。从给予定向反射器1柔性的角度来看,第一基材4a优选为膜状,但是第一基材4a的形式不限于特定的一种。第一基材4a可以通过使用例如普通的高分子材料形成。例如,普通的高分子材料包括:三乙酰纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚胺(PA)、芳香族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、丙烯酸树脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、尿素树脂、尿烷树脂或三聚氰胺树脂。然而,第一基材4a的材料不特别限于上述材料。从生产率的角度来看,第一基材4a和第二基材5a(稍后描述)中的每个的厚度优选为38μm至100μm,但不特别限于该范围。第一基材4a优选对能量射线透明。原因是当第一基材4a对能量射线透明时,介于第一基材4a与反射层3之间的能量射线固化树脂可以通过来自第一基材4a侧的能量射线照射能量射线固化树脂而固化。
(树脂层)
例如,第一树脂层4b具有透明性。例如,第一树脂层4b通过固化树脂成分而获得。从便于制造的角度来看,优选使用能够通过光或电子束的照射固化的能量射线固化树脂,或者能够通过热固化的热固性树脂作为树脂成分。作为能量射线固化树脂,通过能够使用光照射固化的光敏树脂成分是优选的,并且通过能够使用紫外线固化的紫外线固化树脂是最优选的。从改善在第一树脂层4b与反射层3之间的粘附的角度来看,树脂成分优选还包含含磷酸的化合物、含丁二酸的化合物、或者含丁内酯的化合物。例如,含磷酸的化合物可以是含磷酸的(甲基)丙烯酸酯,优选为含有磷酸作为官能团的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。例如,含丁二酸的化合物可以是含有丁二酸的(甲基)丙烯酸酯,优选为含有丁二酸作为官能团的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。例如,含丁内酯的化合物可以是含有丁内酯的(甲基)丙烯酸酯,优选为含有丁内酯作为官能团的(甲基)丙烯酸酯单体或低聚物。
例如,紫外线固化树脂成分含有(甲基)丙烯酸酯和光致聚合引发剂。如果需要,则紫外线固化树脂还可含有光稳定剂、阻燃剂、匀染剂和/或抗氧化剂。
作为丙烯酸酯,优选使用具有两个以上(甲基)丙烯酰基的单体和/或低聚物。例如,这种单体和/或低聚物包括尿烷(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯以及三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯。在本文中,术语“(甲基)丙烯酰基”指丙烯酰基或甲基丙烯酰基。在本文中使用的术语“低聚物”指具有大于等于500且小于等于60000的分子量的分子。
这里使用的光致聚合引发剂可以适当地从普通材料中选择。作为普通材料,例如,可以单独或以组合的方式使用苯甲酮衍生物、苯乙酮衍生物、以及蒽醌衍生物。混合的光致聚合引发剂的量优选在固体组分中按质量计为大于等于0.1%且小于等于10%。从实际的观点来看,如果混合的光致聚合引发剂的量按质量计为0.1%以下,则光固化能力减少至不适于工业生产的水平。另一方面,如果混合的光致聚合引发剂的量按质量计超出10%,则当用于照射的光的量小时,气味容易残留在形成的涂层中。在本文中,术语“固体组分”指构成固化后的第一树脂层4b的全部成分。更具体地,例如,丙烯酸酯和光致聚合引发剂包括在固体组分中。
优选地,这里使用的树脂甚至在形成电介质过程中的处理温度下也不会发生变形或断裂。如果玻璃转变温度太低,则由于安装后树脂可能在相对高的温度变形,或者树脂形状可能在电介质形成过程中改变而不能令人满意。如果玻璃转变温度太高,则由于断裂或界面剥离更易发生而不能令人满意。实际上,玻璃转化温度优选为大于等于60℃且小于等于150℃,更优选为大于等于80℃且小于等于130℃。
树脂优选具有能够通过能量射线照射或加热而将结构转印至树脂的特性。只要该树脂满足上述折射率的要求,可以使用包括乙烯基树脂、环氧树脂、以及热塑性树脂的任何类型的树脂。
树脂可以与低聚物混合以减小固化收缩。例如,该树脂还可以包括聚异氰酸酯作为固化剂。考虑到反射层3与第一树脂层4b(或稍后描述的第二树脂层5b)之间的粘附,该树脂还可以与具有羟基、羰(羧酸)基以及磷基的单体、多元醇化合物、诸如硅烷、铝和钛的偶联剂、以及各种螯合剂中的任何一种混合。
注意,根据例如包括在反射层3中的介电层或金属层可适当地调节上述聚合物等的含量。
(第二光学层)
第二光学层5覆盖或包埋其上形成有反射层3的第一光学层4的凹凸表面,从而不仅提高透射图像清晰度和总的光透射率,而且保护反射层3。从给予定向反射器1柔性的角度来看,优选地,第二光学层5优选为膜状,但第二光学层5的形式不限于特定的一种。优选地,第二光学层5的两个主表面中的一个为平滑表面,另一个为凹凸表面。第一光学层4的凹凸表面与第二光学层5的凹凸表面具有它们的凹部和凸部彼此相反的关系。
例如,第二光学层5的凹凸表面由多个二维排列的结构5c形成。例如,结构5c均是具有凹形的结构。第二光学层5中的结构5c的凹形通过反转第一光学层4中的结构4c的凸形而获得。
例如,第二光学层5具有2层结构。更具体地,第二光学层5包括第二基材5a和第二树脂层5b,第二树脂层5b形成在第二基材5a与反射层3之间并具有与反射层3紧密接触的凹凸表面。注意,第二光学层5的构造不限于2层结构,还可以为单层结构或3层以上的结构。
第二基材5a和第二树脂层5b可分别由与第一基材4a和第一树脂层4b相同的材料形成。
第一基材4a和第二基材5a分别优选具有比第一树脂层4b和第二树脂层5b低的水蒸气透过率。例如,当第一树脂层4b由能量射线固化树脂(例如聚氨酯丙烯酸酯)形成时,第一基材4a优选由例如具有低于第一树脂层4b的水蒸气透过率并对能量射线透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。这种特性可以抑制从入射表面S1或出射表面S2到反射层3的湿气扩散,并可抑制反射层3中含有的金属等的劣化。因此,可以改善定向反射器1的耐用性。注意,具有75μm厚度的PET的水蒸气透过率约为10g/m2/天(40℃和90%RH)。
优选地,第一树脂层4b和第二树脂层5b中的至少一个包括具有高极性的官能团,并且在第一树脂层4b与第二树脂层5b之间官能团的含量不同。优选地,第一树脂层4b和第二树脂层5b都包括含有磷酸的化合物,并且在第一树脂层4b与第二树脂层5b之间磷酸的含量不同。在第一树脂层4b和第二树脂层5b之间磷酸的含量不同,优选为2倍以上,更优选为5倍以上,还更优选为10倍以上。
当第一光学层4和第二光学层5中的至少一个含有磷酸化合物,反射层3优选在其与含有磷酸化合物的第一光学层4或第二光学层5接触的表面中包含氧化物、氮化物或氮氧化物。更优选地,反射层3在其与含有磷酸化合物的第一光学层4或第二光学层5接触的表面中具有含有氧化锌(ZnO)或氧化铌的层。一个原因在于改善相关光学层与反射层3(即,波长选择性反射层)之间的粘附。另一个原因在于当反射层3包含诸如银的金属时改善抗腐蚀效果。反射层3还可以包含诸如Al或Ga的掺杂物。原因在于当通过例如溅射形成金属氧化物层时改善膜的质量和平滑度。
从给予定向反射器1、窗构件10等具有视觉上引人注目的设计的角度来看,第一树脂层4b和第二树脂层5b中的至少一个优选具有吸收在可视区中的特定波长带中的光的特性。分散在树脂中的颜料可以是有机类颜料或无机类颜料。特别地,自身具有高耐候性的无机类颜料是优选的。例如,无机颜料包括锆石灰(Co、Ni掺杂的ZrSiO4)、镨黄(Pr掺杂的ZrSiO4)、铬钛黄(Cr、Sb掺杂的TiO2或Cr、W掺杂的TiO2)、铬绿(例如Cr2O3)、孔雀蓝((CoZn)O(AlCr)2O3)、维多利亚绿((Al,Cr)2O3)、深蓝(CoO·Al2O3·SiO2)、钒锌绿(V掺杂的ZrSiO4)、铬锡灰(Cr掺杂的CaO·SnO2·SiO2)、锰灰(Mn掺杂的Al2O3)、以及所罗门灰(Fe掺杂的ZrSiO4)。例如,有机颜料包括偶氮颜料和酞菁颜料。
(反射层)
例如,反射层3为用于定向反射以入射角(θ,φ)入射在入射表面S1的光中的特定波长带中的光,而同时透射除特定波长带之外的波长带中的剩余的光的波长选择性反射层,或者为用于定向反射以入射角(θ,φ)入射在入射表面S1的光的反射层,或者为轻微引起散射并具有允许相对侧可被视觉识别的透明性的半透明层。例如,波长选择性反射层为层压(层叠)膜、透明导电层、或功能层。可选地,波长选择性反射层可以通过使用两个以上的层压膜、透明导电层以及功能层以组合的方式形成。反射层3的平均厚度优选为20μm以下,更优选为5μm以下,还更优选为1μm以下。如果反射层3的平均厚度超出20μm,则折射透射光的光路的长度增加,透射图像在外观上趋向于扭曲。例如,反射层3可以通过溅射法、真空气相沉积法、浸渍涂覆法、模涂覆法而形成。
下面将依次描述层压膜、透明导电层、功能层和半透明层。
(层压膜)
例如,层压膜为通过交替层叠折射率彼此不同的低折射率层和高折射率层形成的层压膜。又例如,层压膜为通过交替层叠在红外区中具有高折射率的金属层、和在可视区中具有高折射率并用作防反射层的高折射率层形成的层压膜。光学透明层或透明导电层可以用作高折射率层。
例如,在红外区中具有高反射率的金属层含有Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo或Ge的单质,或含有选自这些元素中的两种以上的合金作为主要成分。考虑到这些材料的实用性,Ag类、Cu类、Al类、Si类或Ge类材料是优选的。当合金被用作金属层的材料时,例如,金属层优选含有(AlCu、AlTi、AlCr、AlCo、AlNdCu、AlMgSi、AgPdCu、AgPdTi、AgCuTi、AgPdCa、AgPdMg、AgPdFe、Ag、或SiB作为主要成分。为了阻止金属层的腐蚀,金属层优选与诸如Ti或Nd的附加材料混合。特别地,当Ag用作金属层的材料时,优选混合附加材料。
光学透明层为在可视区内具有高折射率并用作防反射层的光学透明层。光学透明层含有例如氧化铌、氧化钽或氧化钛的高介电材料作为主要成分。例如,透明导电层含有选自由氧化锌(ZnO)、镓(Ga)和铝(Al)掺杂的锌氧化物(GAZO)、铝(Al)掺杂的锌氧化物(AZO)和镓(Ga)掺杂的锌氧化物(GZO)构成的组中的至少一种。
包括在层压膜中的高折射率层的折射率优选为在大于等于1.7且小于等于2.6的范围中,更优选为大于等于1.8且小于等于2.6,还更优选为大于等于1.9且小于等于2.6。这是因为通过设置上述折射率,可通过具有不会发生断裂的薄膜实现可视区中的防反射。注意,折射率是在550nm的波长测量的。高折射率层为含有例如金属氧化物作为主要成分的层。从减少层中的应力和抑制断裂产生的角度来看,在某些情况下,优选使用除氧化锌以外的金属氧化物。在这种情况下,优选使用选自由铌氧化物(例如五氧化二铌)、钽氧化物(例如五氧化二钽)和钛氧化物构成的组中的至少一种。高折射率层的厚度优选为大于等于10nm且小于等于120nm,更优选为大于等于10nm且小于等于100nm,还更优选为大于等于10nm且小于等于80nm。如果该层厚度小于10nm,则高折射率层更易于反射可见光。另一方面,如果该层厚度超出120nm,则高折射率层更易于降低透射率并易于引起断裂。
层压膜不限于无机材料形成的薄膜,并且其可以通过层叠高分子材料形成的薄膜和含有分散在高分子材料中的微粒等的层而形成。为了防止当形成光学透明层时底层的氧化劣化,可以将由例如Ti形成的并具有几纳米厚度的薄缓冲层设置在要形成的光学透明层的界面。在本文中,术语“缓冲层”指在例如形成上层时自氧化以抑制底层金属层的氧化的层。
(透明导电层)
透明导电层包含在可视区中具有透明性的导电材料作为主要成分的层。更具体地,透明导电层包含透明导电材料,例如氧化锡、氧化锌、含碳纳米管的材料、铟掺杂的氧化锡、铟掺杂的氧化锌、以及锑掺杂的氧化锡作为主要成分。这里可选择使用的层可以包含以高密度分布在树脂中的上述材料的纳米微粒、或例如金属的导电材料的纳米微粒、纳米棒或纳米线。
(功能层)
功能层包含例如在外部刺激的作用下可逆地改变反射特性的变色材料作为主要成分。术语“变色材料”指在诸如热、光或侵入分子的外部刺激的作用下可逆改变其结构的材料。例如,这里可使用的变色材料包括光致变色材料、热致变色材料、气致变色材料、以及电致变色材料。
光致变色材料为通过光的作用可逆地改变其结构的材料。光致变色材料在光(例如紫外线)的照射下可以可逆地改变诸如反射率和颜色的各种物理特性。例如,诸如掺杂有Cr、Fe或Ni的TiO2、WO3、MoO3以及Nb2O5的过渡金属氧化物可以用作光致变色材料。此外,可以通过层叠光致变色材料层和与其具有不同折射率的层来提高波长选择性。
热致变色材料为通过热的作用可逆地改变其结构的材料。热致变色材料在热的作用下可以可逆地改变诸如反射率和颜色的各种物理特性。例如,VO2可以用作热致变色材料。为了控制过渡温度和过渡曲线,还可以添加诸如W、Mo以及F的其它元素。可选地,可以通过将含有诸如VO2的热致变色材料作为主要成分的薄膜介于均含有诸如TiO2或ITO的高折射率材料作为主要成分的防反射层之间而形成层压结构。
还可以使用诸如胆甾型液晶的光栅(photonic lattice)。胆甾型液晶可以根据层间隔选择性地反射某波长的光,其中层间隔随温度变化。因此,胆甾型液晶的诸如反射率和颜色的物理特性可以在加热时可逆地变化。此时,可以通过使用几个具有不同层间隔的胆甾型液晶加宽反射带。
电致变色材料为通过电的作用可逆地改变诸如反射率和颜色的各种物理特性的材料。例如,电致变色材料可以制备为例如在电压的作用下可逆地改变其结构的材料。更具体地,例如,使用掺杂或不掺杂质子改变其反射特性的反射光控制材料可以用作电致变色材料。术语“反射光控制材料”指在外部刺激的作用下能够选择性地控制其光学特性为透明状态、镜面状态以及这两者之间的中间状态中期望的一种的材料。例如,这里使用的反射光控制材料包括含有镁镍合金材料或钛镁合金材料作为主要成分的合金材料、WO3以及包含在微胶囊中的具有选择反射性的针状晶体的材料。
实际上,功能层可以通过例如在第二光学层5上连续层叠上述合金层、含有例如Pd的催化层、由例如Al形成的薄缓冲层、由例如Ta2O5形成的电解质层、由例如含有质子的WO3形成的离子存储层、以及透明导电层而构成。可选地,功能层可以通过例如在第二光学层5上连续层叠透明导电层、电解质层、由例如WO3形成的电致变色层和透明导电层而构成。在这种层压结构中,当电压施加在透明导电层和相对的电极之间时,包含在电解质层中的质子嵌入或脱嵌出合金层中。因此,合金层的透射率改变。为了提高波长选择性,电致变色材料优选与诸如TiO2或ITO的高折射率材料层压。作为另一可用层压结构,透明导电层、包括散布有微胶囊的光学透明层、以及透明电极可以层叠在第二光学层5上。在该结构中,当电压施加在两个透明电极之间时,可以获得微胶囊中的针状晶体定向一致的透射状态,以及当电压消失时,可以获得针状晶体任意定向的波长选择反射状态。
(半透明层)
半透明层为半透明反射层。例如,半透明反射层包括均含有半导体材料的薄金属层、薄金属氮化物层等。从防反射、色调控制、改善的化学润湿性以及相对于环境劣化的较高可靠性的角度来看,半透明反射层优选形成在包括例如氧化物层、氮化物层或氧氮化物层的层压结构中。
在可视区和红外区内具有高折射率的金属层可以由含有Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo或Ge的单质,或者含有选自这些元素中的两种以上的合金作为主要成分的材料形成。考虑到这些材料的实用性,Ag类、Cu类、Al类、Si类或Ge类材料是优选的。为了阻止金属层腐蚀,金属层优选与诸如Ti或Nd的附加材料混合。金属氮化物层可以由例如TiN、CrN或WN形成。
半透明层的厚度可被设定为例如2nm以上40nm以下的范围。然而,半透明层的厚度不限于该特定范围,因为只要半透明层在可视区和近红外区中具有半透明性,其可以具有任意期望的厚度。在本文中,术语“半透明性”指500nm以上至1000nm以下的波长的透射率为大于等于5%且小于等于70%,优选为大于等于10%且小于等于60%,还更优选为大于等于15%且小于等于55%。此外,术语“半透明层”指对于500nm以上至1000nm以下的波长具有大于等于5%且小于等于70%,优选为大于等于10%且小于等于60%,更优选为大于等于15%且小于等于55%的透射率的反射层。
[定向反射器的功能]
图6A和图6B均是说明定向反射器的功能的一个实例的截面图。如图6A所示,入射在定向反射器1的阳光的近红外线L1部分以与入射光的方向基本上相反的方向上定向地向天空反射。然而,可见光L2透射过定向反射器1。
此外,如图6B中所示,在定向反射器1上入射并在反射层3的反射表面上反射的光以根据入射角的比例而分成向天空反射的分量LA和不向天空反射的分量LB。不向天空反射的分量LB在第二光学层5和空气之间的界面处全反射,并然后最终在不同于入射方向的方向上反射。
随着不向天空反射的分量LB的比例增加,向天空反射的入射光的比例减小。为了增加向天空反射的入射光的比例,适当地设计反射层3的形状(即,第一光学层4的结构4c的形状)是有效的。
[辊形母盘的构造]
图7A是示出了辊形母盘43的整体外观的透视图,图7B是以放大比例示出了图7A中所示的区域R的放大平面图,以及图7C是沿图7B中的线VIIC-VIIC截取的截面图。辊形母盘43具有形成为凹凸表面的圆柱表面。通过将辊形母盘43的凹凸表面转印至例如膜,以形成第一光学层4的凹凸表面。辊形母盘43的凹凸表面通过设置多个均具有凸角锥形状的结构43a而形成。辊形母盘43的结构43a的凸形等价于通过反转第一光学层4的结构4c的凹形获得的形状。
凸部结构43a是具有由三角形底面81和每个均具有三角形形状的三个倾斜面82限定的角锥形状的结构。槽83a、83b以及83c由相邻的结构43a的倾斜面形成。槽83a、83b以及83c形成为在辊形母盘43的圆柱面中的三个方向(下文中也称为“槽方向”)a、b以及c上延伸。三个槽方向a、b以及c中的一个槽方向c基本平行于辊形母盘43的径向DR。通过使用辊形母盘43形成第一光学层4的凹凸表面,如图5所示,棱线73c可形成在基本平行于带状定向反射器1的纵向DL的方向上。
[加工装置]
图8是示出了用于制造辊形母盘的加工装置的一个构造实例的透视图。如图8所示,该加工装置包括基板91、支撑体92、第一滑动部93和第二滑动部94。支撑体92和第一滑动部93设置在基板91上。第二滑动部94设置在第一滑动部93上。
支撑体92支持工件100的一端,并可被驱动以围绕与被支撑的工件100的中心轴一致的旋转轴(C轴)旋转。工件100具有圆柱形,多个角锥(也称为“角锥回射元件”)形成在工件100的圆柱面中。将形成多个角锥的工件100可以由例如无氧铜、铝、黄铜或Ni-P镀膜形成。合成树脂也可以用于工件100。合成树脂材料的实例包括聚碳酸酯树脂和丙烯酸树脂。
用于导向第一滑动部93的第一导轨91R形成在基板91上。第一导轨91R具有直线形,并形成为平行于在支撑体92上支撑圆柱形工件100的C轴。在直线形第一导轨91R上,Z轴(滑动轴)被设置为平行于第一导轨91R延伸的方向。换句话说,设置在第一导轨91R上的Z轴与设置在圆柱形工件100上的C轴彼此平行。第一滑动部93通过第一导轨91R导向,从而可在基板91上沿Z轴方向(即,在平行于圆柱形工件100的旋转方向(C轴))移动。
在第一滑动部93上,用于导向第二滑动部94的直线形第二导轨93R形成为垂直于第一导轨91R延伸。在直线形第二导轨93R上,X轴(滑动轴)被设置为平行于第二导轨93R延伸的方向。换句话说,设置在第二导轨93R上的X轴正交于设置在第一导轨91R上的Z轴和设置在圆柱形工件100上的C轴。第二滑动部94通过第二导轨93R导向,从而可以在基板91上沿X轴方向(即,移动第二滑动部94靠近或远离工件100的方向)移动。
第二滑动部94包括用于支撑刀头(bite)96(即,切削工具)的刀头支撑体95。刀头支撑体95可以调整刀头96压住工件表面的角度。刀头96可以由例如单晶金刚石、多晶金刚石、或适用于刀头(切削工具)的各种合金中的一种制成。在这些实例中,单晶金刚石是特别优选的。原因是单晶金刚石的耐磨性和刀头的形状精确度极其好,并可高精度以期望的角度保持V形槽。
(工件)
图9A是示出了工件的整体外观的透视图,图9B是图9A中所示的工件的展开示图。如图9A所示,工件100具有直径为d的圆柱形,通过在工件100的圆柱面的切削区域R中形成多个V形槽83a、83b以及83c,角锥形状图案形成在工件100上。切削区域R的宽度对应于沿Z轴的移动量Dz。在本文中,沿Z轴的移动量Dz表示在切削工件100期间第一滑动部93在Z轴方向移动的量,即,刀头96在Z轴方向移动的量。C轴的移动量θ表示在切削期间当第一滑动部93移动经过与沿Z轴的移动量Dz对应的距离时工件100旋转的角度。注意,尽管图9仅示出了工件100的切削区域R,用于支撑工件的支撑区域(未示出)等也设置在其端部。
如图9B所示,工件100的展开示图表示具有纵向长度(π·d)×横向长度(沿Z轴的移动量Dz)大小的矩形。工件100的表面中的V形槽83a和83b关于工件100的旋转轴(C轴)的角度α和-α分别由以下公式(1a)和(1b)表示:
α=Tan-1(π·d·θ/Dz) ...(1a)
-α=-Tan-1(π·d·θ/Dz) ...(1b)
(其中,d:工件100的直径,Dz:在切削期间第一滑动部93沿Z轴方向移动的量,以及θ:在切削期间当第一滑动部93移动经过与沿Z轴的移动量Dz时工件100旋转的角度)。
当角度α在0°<α<90°范围中时形成的曲面与共享同一V形槽的底边的平面之间的偏差γ由以下公式(2)表示:
γ=p·tanα/(π·d) ...(2)
(其中,P:多个V形槽的节距)
图10是示出了V形槽的加工方向的示图。如图10所示,沿三个不同方向(即,方向a、方向b以及方向c)延伸的V形槽形成在工件表面上。更具体地,例如,沿角度α方向延伸的V形槽83a、沿角度-α方向延伸的V形槽83b、以及沿角度β方向延伸的V形槽83c形成在工件表面上。在本文中,围绕用作参考轴的工件100的旋转轴(C轴)顺时针旋转的角度α被表示为“+α(或α)”,与以上情况相反逆时针旋转的角度α被表示为“-α”。优选地,角度α在0°<α<90°范围中,角度-α在-90°<-α<0°范围中,角度β为90°。
形成在工件表面上的三种类型的V形槽的各角度(α,-α,β)更优选等于角度(30°,-30°,90°)。如上所述,V形槽83a、83b以及83c的角度(α,-α,β)表示V形槽83a、83b以及83c关于工件100的旋转轴(C轴)的角度。当V形槽83a的角度α在0°<α<90°范围中且V形槽83b的角度-α在-90°<-α<0°范围中时,V形槽83a和83b成螺旋状形成在工件表面中,这些V形槽的侧表面均形成为曲面。
角锥图案通过在三个方向(即,在方向a、方向b以及方向c)延伸的V形槽组(a1,a2,a3,...,b1,b2,b3,...以及c1,c2,c3,...)而形成。角锥图案由多个二维排列的角锥构成。优选地,构成一个角锥的三个反射侧面中的两个形成为曲面,剩余的反射侧面形成为平面。例如,由在方向a和方向b延伸的两组V形槽(a1,a2,a3,...以及b1,b2,b3,...)形成的角锥的表面C1至C4形成为曲面。此外,由在方向c延伸的一组V形槽(c1,c2,c3,...)形成的角锥的表面P1和P2形成为平面。因此,相邻的角锥的两个相对表面均为曲表面或均为平面。
[工件的加工方法]
下面将参照图11A至图11C描述根据本发明第一实施方式的工件的加工方法的一个实例。利用根据第一实施方式的工件的加工方法,通过利用具有预定开角的刀头96将构成角锥的三个表面中的两个加工为曲面,通过利用具有预定开角的刀头96将剩余的表面加工为平面。
首先,驱动第一滑动部93以将刀头96的尖端位置与工件100的切削区域R的一端对准。接下来,驱动第二滑动部94以通过一定力将刀头96压住切削区域R的一端,例如逆时针旋转工件100,从而开始加工在角度α(例如,角度30°)的方向上延伸的V形槽83a。接下来,在继续旋转工件100的同时,驱动第一滑动部93以将刀头96在Z轴方向移动。此时,工件100的旋转速度和第一滑动部93的移动速度彼此同步,使得以关于工件100的旋转轴(C轴)的角度α(例如,角度30°)形成V形槽83a。结果,刀头96在工件表面上描绘预定轨迹形成在角度α方向上延伸的V形槽83a。接下来,当刀头96到达切削区域R的另一端时,驱动第二滑动部94以将刀头96远离工件表面,从而停止V形槽83a的加工。
接下来,驱动第一滑动部93以将刀头96返回至工件100的切削区域R的一端,并将刀头96的尖端位置与从先前加工V形槽的位置在径向移动预定间距的位置对准。接下来,以与先前加工V形槽83a的方式相同的方式再次加工V形槽83a。通过重复上述加工,如图11A所示,在角度α方向延伸的多个V形槽83a彼此平行地形成在工件表面中。
接下来,除了在相反的方向上(例如,顺时针)旋转工件100之外,以与形成在角度α方向上延伸的V形槽83a时的方式相同的方式重复该切削。结果,在角度-α方向(例如,在-30°的方向)上延伸的多个V形槽83b彼此平行地形成在工件表面中。因此,如图11B所示,形成在角度α和角度-α两个方向上延伸的多个V形槽83a和83b。
接下来,驱动第一滑动部93以调整刀头96的尖端位置,使得在切削期间刀头96经过如上述已经形成的在两个方向上延伸的V形槽83a和83b之间的交点。接下来,驱动第二滑动部94以通过一定力将刀头96压住切削区域R的一端,并旋转工件100,从而开始加工V形槽83c。接下来,在继续旋转工件100的同时,第一滑动部93保持在Z轴的同一位置。结果,在角度β(例如,角度90°)方向(即,沿径向)上延伸的V形槽83c在工件表面中形成。在刀头96的尖端在Z轴方向从切削区域R的一端向另一端以预定间距移动时,重复上述切削。因此,如图11C所示,在角度β方向上延伸的多个V形槽83c彼此平行地形成在工件表面中。
因此,获得目标辊形母盘43。
[第一光学层的形成装置]
图12是示出了用于形成第一光学层的形成装置的一个构造实例的示意图。如图12所示,该形成装置包括挤压机41、T模(die)42、辊形母盘43、厚度调整辊44以及卷绕辊45。
挤压机41熔化从储料器(未示出)供给的树脂材料,并将熔化的树脂材料供给至T模42。T模42是具有直线(“-”形)开口的模,其吐出由挤压机41供给的树脂材料同时将其展开为要形成的膜的宽度。辊形母盘43将凹凸形状转印至从T模42吐出的膜。厚度调整辊44调整从T模42吐出的膜的厚度。卷绕辊45卷绕吐出为带状形式的第一光学层4。
[定向反射器的制造装置]
图13是示出了根据本发明第一实施方式用于制造定向反射器的制造装置的一个构造实例的示意图。如图13所示,制造装置包括基材供给辊51、光学层供给辊52、卷绕辊53、层压辊54和55、导向辊56至60、涂覆装置61和照射装置62。
基材供给辊51和光学层供给辊52分别保持基材5a以及贴附有反射层的带状光学层9,其中,带状基材5a和带状光学层9围绕基材供给辊51和光学层供给辊52卷绕成卷状形状。通过借助于导向辊56和57等,带状基材5a和贴附有反射层的光学层9可分别从辊51和52连续送出。图13中的箭头表示运送带状基材5a与贴附有反射层的光学层9的方向。贴附有反射层的光学层9是在其上形成了反射层3的第二光学层5。
卷绕辊53被设置为能够卷绕通过所示制造装置制造的带状定向反射器1。层压辊54和55被设置为能够以夹持的状态供给从光学层供给辊52送出的贴附有反射层的带状光学层9和从基材供给辊51送出的基材5a。导向辊56至60被设置为沿制造装置内的运送路径,使得可以如预期运送贴附有反射层的光学层9、带状基材5a和带状定向反射器1。层压辊54和55以及导向辊56至60的材料不限于特定的一种。可以根据期望的辊特性适当地选择性地使用诸如不锈钢的金属、橡胶、硅树脂等。
涂覆装置61可以准备为包括诸如涂覆机的涂覆单元的装置。考虑要涂覆的树脂成分的物理特性等,可适当地使用凹版印刷涂覆机、擦拭涂覆器(wiper)、压模涂覆器(die)、或其它普通涂覆器中的一种作为涂覆器(coater)。照射装置62是用于照射电离射线(例如电子射线、紫外线、可见光或γ射线)的装置。
[定向反射器的制造方法]
下面将参照图12至图16描述根据本发明第一实施方式的定向反射器的制造方法的一个实例。注意,考虑到生产率,除制造模具的步骤以外,以下描述的制造处理的部分或全部优选地通过辊对辊方式来执行。
首先,如图14A所示,通过例如刀头加工或激光加工形成具有与结构4c相反的形状的母盘21。母盘21优选准备为辊形母盘43。原因是辊形母盘43可以连续地以辊对辊的方式形成带状形式的第一光学层4。接下来,如图14B所示,通过使用例如熔体挤出处理或者转印处理将母盘21的凹凸形状转印至膜状的树脂材料。转印处理可以通过例如将能量射线固化树脂注入模具中并用能量射线辐照注入的树脂的方法、通过向树脂施加热和/或压力将形状转印至树脂的方法来实现。如图14C所示,通过上述步骤,第一光学层4形成为其一个主表面具有结构4c。
下面将详细描述通过使用图12所示的形成装置向树脂施加热和/或压力将形状转印的方法。首先,在熔化状态下从挤压机41挤出的树脂材料连续供给至T模42,膜状树脂材料连续从T模42排出。接下来,在辊形母盘43和厚度调整辊44之间夹持从T模42吐出的膜。结果,辊形母盘43的凹凸形状转印至该膜。
接下来,如图15A所示,反射层3形成在第一光学层4的凹凸表面上。结果,制造贴附有反射层的光学层9。例如,可以通过使用物理气相沉积法或化学气相沉积法中的至少一个来形成反射层3。具体地,优选使用溅射法。接下来,如图15B所示,如果需要,在反射层3上执行31所表示的退火法。
接下来,如图15C所示,将未固化状态的树脂22涂覆在反射层3上。例如,能量射线固化树脂或热固性树脂可用作树脂22。优选地,树脂22还包含交联剂。原因是在交联剂可使树脂耐热而不会显著改变室温下的贮存模量。能量射线固化树脂优选为紫外线固化树脂。接下来,如图16A所示,通过在树脂22上涂覆基材5a形成层压体。接下来,如图16B所示,例如通过能量射线32的照射或由32所示的热来固化树脂22。这时,如果需要,将如33所示的压力施加至层压体。能量射线可以是例如电子射线、紫外线、可见光或γ射线。从生产设备的角度来看,优选使用紫外线。优选地,考虑树脂的固化特性、抑制树脂和基材等的黄化,适当地选择累积照射量。结果,如图16C所示,在反射层3上形成第二光学层5,获得带状定向反射器。
下面将详细描述通过使用如图13所示的制造装置形成第二光学层5的方法。首先,从基材供给辊51送出基材5a,并将送出的基材5a通过导向辊56导向以在涂覆装置61的下面经过。接下来,将电离射线固化树脂通过涂覆装置61涂覆至在涂覆装置61下面经过的基材5a上。接下来,其上涂覆有电离射线固化树脂的基材5a朝向层压辊54和55运送。另一方面,贴附有反射层的光学层9从光学层供给辊52送出,并通过导向辊57朝向层压辊54和55运送。
接下来,如上所述所运送的基材5a和贴附有反射层的光学层9被夹持在层压辊54和55之间,使得不允许气泡进入基材5a和贴附有反射层的光学层9之间,从而将贴附有反射层的光学层9层压在基材5a上。接下来,包括层压的贴附有反射层的光学层9的基材5a沿层压辊55的外周表面运送的同时,照射装置62通过来自包括基材5a的一侧的电离射线照射电离射线固化树脂,从而固化电离射线固化树脂。结果,基材5a和贴附有反射层的光学层9用介于其间的电离射线固化树脂相互粘附,制造目标长度的定向反射器1。接下来,所制造的带状定向反射器1经过导向辊58、59和60运送至卷绕辊53,使得定向反射器通过卷绕辊53进行卷绕。结果,获得带状定向反射器1的卷绕形式的贮料辊。
[定向反射器的贴附方法]
图17A和图17B是说明根据本发明第一实施方式的定向反射器的贴附方法的一个实例的示图。近年来用在诸如高层建筑的高结构的窗构件10通常具有垂直尺寸大于水平尺寸的矩形形状。因此,结合定向反射器1贴附至具有矩形形状的窗构件10的实例进行以下描述。
首先,带状定向反射器1从卷绕的定向反射器1(在所谓的贮料辊的状态)送出,并切割为与定向反射器1将要贴附的窗构件10的形状对应的适当尺寸,从而获得具有矩形形状的定向反射器1。如图17A所示,矩形定向反射器1具有一对相对的长边La和一对相对的短边Lb。矩形定向反射器1的长边La基本平行于定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc。换句话说,矩形定向反射器1的纵向DL基本平行于定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc的方向。
接下来,将切削的定向反射器1的短边Lb与位于矩形窗构件10的上端的短边10a对齐。接下来,在从窗口件10的上端朝向下端的方向上将矩形定向反射器1逐步贴附至窗构件10,其间介有贴附层6。最后,将定向反射器1的另一个短边Lb与位于矩形窗构件10下端的的短边10b对齐。接下来,如果需要,例如挤压贴附至窗构件10的定向反射器1的表面,以除去在窗构件10和定向反射器1之间混入的气泡。结果,定向反射器1以定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc基本平行于建筑物(例如,高层建筑物)的高度方向DH的状态贴附至窗构件10。
[定向反射器的贴附方向]
图18A和图18B是说明定向反射器1的反射功能根据贴附方向而不同的示图。
图18A示出了定向反射器1贴附至窗构件10使得定向反射器1中的入射表面中的角锥的棱线lc基本平行于建筑物200的高度方向DH的建筑物200的实例。换而言之,图18A示出了定向反射器1根据上述定向反射器的贴附方法贴附至窗构件10的实例。当定向反射器1以这种方式贴附至窗构件10时,定向反射器1的反射功能可以有效地显示出来。因此,从上方入射在窗构件10上的大部分光可向上反射。因此,窗构件10的上方反射率可增加。
图18B示出了定向反射器1贴附至窗构件10使得定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc关于建筑物300的高度方向DH形成角度30°的建筑物300的实例。当定向反射器1以这种方式贴附至窗构件10时,定向反射器1的反射功能没有有效地显示出来。因此,从上方入射在窗构件10上的光向下反射的比例增加。因此,窗构件10的上方反射率减小。
如上所述,根据本发明的第一实施方式,在定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc的方向被设置为基本平行于带状或矩形定向反射器1的纵向DL。因此,通过将定向反射器1贴附至窗构件10使得带状定向反射器1或从前者切割的矩形定向反射器1基本平行于建筑物的高度方向DH,定向反射器1的反射功能可以有效地显示出来。因此,定向反射器1所贴附的窗构件10的上方反射率可增加。
当辊形母盘用作母盘时,可以以辊对辊的方式连续地制造定向反射器1。因此,可以以适用于大尺寸的被贴附体(例如,窗构件)的形式制造定向反射器1。另一方面,例如,根据批次(batch)的熔体-挤压方法在以适用于大尺寸的被贴附体(例如,窗构件)的形式制造定向反射器1中存在困难。
优选地,凹凸形状通过例如刀头加工或激光加工来无缝地形成在辊形母盘的圆柱面上。当通过使用这种类型的辊形母盘以辊对辊的方式连续地制造定向反射器1时,凹凸形状可以无缝地形成在第一光学层4或第二光学层5上。因此,可以以适用于大尺寸的被贴附体(例如,窗构件)的形式来制造定向反射器1。另一方面,当通过以平板绕辊的形式卷绕角锥母盘来制造辊形母盘时,接缝形成在第一光学层4或第二光学层5上的凹凸形状中。因此,难于以适用于大尺寸的被贴附体(例如,窗构件)的形式制造定向反射器1。
当通过利用根据第一实施方式的加工方法加工工件100来制造辊形母盘时,形成一个角锥的三个反射侧面中的两个为曲面,剩余的一个表面为平面。通过利用形成有这种类型的角锥的辊形母盘43制造定向反射器(回射器)1,可以获得光的入射角特性极好的定向反射器1。此外,可以获得具有带状形状的无缝定向反射器1。
<变形例>
下面将描述前述第一实施方式的变形例。
[第一变形例]
图19A是示出了本发明第一实施方式的定向反射器的第一变形例的截面图。如图19A所示,根据第一变形例的定向反射器1具有凹凸形状的入射表面S1。例如,形成该入射表面S1的凹凸形状和第一光学层4的凹凸形状,使得两个凹凸形状彼此对应,即,在入射表面S1和第一光学层4之间凸部的顶部位置和凹部的底部位置一致。入射表面S1的凹凸形状优选比第一光学层4的凹凸形状平缓。
[第二变形例]
图19B是示出了本发明第一实施方式的定向反射器的第二变形例的截面图。如图19B所示,形成根据第二变形例的定向反射器1,包括形成有反射层3的第一光学层4的凹凸表面中的凸部的顶部设置在与第一光学层4的入射表面S1基本相同的高度。
<2.第二实施方式>
[定向反射器的构造]
图20A是示出了第一光学层的凹凸表面的形状的一个实例的平面图,以及图20B是图20A中的第一光学层沿线XXB-XXB截取的截面图。图21是以放大比例示出了图20A中所示的第一光学层的凹凸表面的一部分的放大平面图。根据第二实施方式的定向反射器1与根据第一实施方式的定向反射器1不同,因为在第一光学层4的凹凸表面中,三个棱线方向a、b以及c中的一个棱线方向c基本平行于具有带状形状的定向反射器1的宽度方向(横向)DW。带状定向反射器1的宽度方向DW和长度方向DL彼此正交。
换句话说,入射表面中的角锥的棱线lc的方向基本平行于带状定向反射器1的宽度方向DW。在本文中,“基本平行”的表述指入射表面S1中的角锥的棱线lc的方向与定向反射器1的宽度方向之间形成的角度小于等于±10°,包括所形成的角度精确为0°的情况。定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc的方向基本平行于定向反射器1的凹凸表面中的三个棱线方向a、b以及c中的一个棱线方向c。
(工件)
图22A是示出了工件的整体外观的透视图,图22B是图22A中所示的工件的展开示图。如图22A和22B所示,在角度α方向上延伸的V形槽83a、在角度-α方向延伸的V形槽83b、以及沿角度β方向延伸的V形槽83c形成在工件表面中。优选地,角度α在0°<α<90°范围中,角度-α在-90°<-α<0°范围中,角度β为0°。形成在工件表面上的三种类型的V形槽83a、83b以及83c的各角度(α,-α,β)更优选等于角度(60°,-60°,0°)。
[工件的加工方法]
首先,以与第一实施方式相同的方式,在角度α(例如,角度60°)和角度-α(例如,角度-60°)的两个方向上延伸的多个V形槽83a和83b形成在工件表面内中。接下来,刀头96返回至工件100的切削区域R的一端,调节刀头96的尖端位置,使得在β方向延伸的V形槽83c经过分别在角度α和角度-α方向上延伸的V形槽83a和83b之间的交点。接下来,驱动第二滑动部94以通过一定力将刀头96压住切削区域R的一端,并向切削区域R的另一端移动刀头96。结果,在角度β(例如,角度0°)方向延伸的V形槽83c形成在工件表面中。在刀头96的尖端在工件100的径向以预定间距移动时,重复上述切削。因此,在角度β方向上延伸的多个V形槽83c形成在工件表面中。
因此,获得目标辊形母盘43。
[定向反射器的贴附方法]
图23A和图23B是说明根据本发明第二实施方式的定向反射器的贴附方法的一个实例的示图。
首先,带状定向反射器1从卷绕的定向反射器1(以所谓的贮料辊的形式)送出,并切割为与定向反射器1将要贴附的窗构件10的形状对应的适当尺寸,从而获得具有矩形形状的定向反射器1。如图23A所示,矩形定向反射器1具有一对相对的长边La和一对相对的短边Lb。矩形定向反射器1的短边Lb基本平行于定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc。换句话说,矩形定向反射器l的宽度方向DW基本平行于定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc。
接下来,将切削的定向反射器1的一个长边La与位于矩形窗构件10的上端的短边10a对齐。接下来,在从窗构件10a的上端向下端的方向上将矩形定向反射器1逐步贴附至窗构件10,其间介有贴附层6。接下来,如果需要,例如挤压贴附至窗构件10的定向反射器1的表面,以除去在窗构件10和定向反射器1之间混入的气泡。接下来,重复贴附新的定向反射器1的作业,以将其贴附至与如上所述已经贴附至窗构件10的定向反射器1相邻。结果,定向反射器1以每个定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc基本平行于建筑物(例如,高层建筑物)的高度方向DH的状态贴附至窗构件10。
<3.第三实施方式>
第三实施方式与第一实施方式的不同在于,特定波长的光定向反射,而除特定波长以外的波长的光被散射。根据第三实施方式的定向反射器1包括用于散射入射光的光散射体。例如,光散射体设置在光学层2的表面、光学层2的内部、以及反射层3与光学层2之间的位置中的至少一个。优选地,光散射体设置在反射层3与第一光学层4之间、第一光学层4的内部、第一光学层4的表面上的位置中的至少一个。当定向反射器1贴附至诸如窗构件的支撑体时,其可以贴附至支撑体的室内侧或室外侧。当定向反射器1贴附至支撑体的室外侧时,用于散射除特定波长以外的波长的光的光散射体仅设置在反射层3与诸如窗构件的支撑体之间。原因是如果光散射体存在于反射层3与入射表面之间,则当定向反射器1贴附至诸如窗构件的支撑体时失去定向反射特性。此外,当定向反射器1贴附至室内侧时,光散射体优选设置在反射层3与定向反射器1的贴附表面相对的侧上的出射表面之间。
图24A是示出了根据本发明第三实施方式的定向反射器的第一构造实例的截面图。如图24A所示,第一光学层4包括树脂和微粒11。微粒11具有与作为第一光学层4的主要成分材料的树脂不同的折射率。例如,有机微粒和无机微粒中的至少一种可以用作微粒11。微粒11可以是中空微粒。例如,微粒11包括由例如硅或铝形成的无机微粒、以及例如由苯乙烯、丙烯酸酯或它们的共聚物形成的有机微粒。然而,硅微粒是特别优选的。
图24B是示出了根据本发明第三实施方式的定向反射器的第二构造实例的截面图。如图24B所示,定向反射器1还在第一光学层4的表面上包括光漫射层12。例如,光漫射层12含有树脂和微粒。与上述第一实例中所使用的相同的材料可用作该微粒。
图24C是示出了根据本发明第三实施方式的定向反射器的第三构造实例的截面图。如图24C所示,定向反射器1在反射层3与第一光学层4之间还包括光漫射层12。例如,光漫射层12含有树脂和微粒。与上述第一实例中所使用的相同的材料可用作该微粒。
根据第三实施方式,可定向反射特定波长带中的光(例如,红外线)并且可散射除特定波长带以外的波长带中的光(例如,可见光)。因此,通过使定向反射器变得模糊,可以给予定向反射器1视觉上引人注目的设计。
<4.第四实施方式>
图25是示出了根据本发明第四实施方式的定向反射器的一个构造实例的截面图。第四实施方式中与第一实施方式中相同的组件由相同的参考标号表示,将省略这些组件的描述。第四实施方式与第一实施方式的不同在于,反射层3直接形成在窗构件101上。
窗构件101具有包括一对相对长边和一对相对短边的矩形形状。窗构件101以窗构件101的长边基本平行于建筑物的高度方向的状态设置在例如建筑物的墙壁表面上。此外,定向反射器1的入射表面中的角锥的棱线lc的方向基本平行于矩形窗构件101的长度方向。
窗构件101具有形成在其一个主表面上的多个结构102。反射层3和光学层103顺序形成在形成有多个结构102的一个主表面上。每个结构102可以具有与第一实施方式中结构4c相同的形状。光学层103不仅用于提高透射图像清晰度和总的光透射率,还用于保护反射层3。光学层103例如通过固化包含热塑性树脂或电离射线固化树脂作为主要成分的树脂而形成。
根据第四实施方式的定向反射器1可以提供与根据第一实施方式所获得的相同的优点。
<5.第五实施方式>
图26是示出了根据本发明第五实施方式的定向反射器的一个构造实例的截面图。第五实施方式与第一实施方式的不同在于,还包括在与定向反射器1的入射表面S1和出射表面S2中的、被贴附至被贴附体的一个相对的侧上的暴露表面上显现出自清洁效果的自清洁效果层110。例如,自清洁效果层110含有光催化剂。TiO2可用作光催化剂。
如上所述,定向反射器1的特征在于对入射光半透明。当定向反射器1用于室外或肮脏的房间时,例如,光由于附着于定向反射器1的表面的污垢和灰尘而散射,从而导致将失去透射性和反射性。因此,定向反射器1的表面优选在任何时候都维持光学透明性。换句话说,优选的是,定向反射器1的表面的疏水性或亲水性极好,其会自动表现出自清洁效果。
根据第五实施方式,由于定向反射器1包括自清洁效果层,可以给予入射表面疏水性或亲水性。因此,可抑制污垢和灰尘附着至入射表面,并且可阻止定向反射特性的劣化。
<6.第六实施方式>
图27A是示出了根据本发明第六实施方式的定向反射器的一个构造实例的截面图。在第六实施方式中与第一实施方式中相同的组件由相同的参考标号表示,这些组件的描述将省略。如图27A所示,根据第六实施方式的定向反射器1与根据第一实施方式的的定向反射器1的不同在于,在光学层2a中的凹凸表面不使用树脂材料覆盖或者包埋在树脂材料中,例如,在光学层2a的凹凸表面上形成的反射层3暴露。定向反射器1具有凹凸形状的入射表面S1、以及出射表面S2,其中,诸如阳光的光入射在入射表面S1上,入射在入射表面S1上的光中已经透过定向反射器1的光从出射表面S2出射。
如果需要,定向反射器1还在光学层2a的出射表面S2上包括基材2b。此外,如果需要,定向反射器1可以在光学层2a的出射表面S2上或在基材2b上包括贴附层6和剥离层7。光学层2a和基材2b可以由与上述第一实施方式中第一光学层4和基材4a可使用的材料相同的材料形成。
图27B是示出了根据本发明第六实施方式的定向反射器贴附至被贴附体的实例的截面图。如图27B所示,定向反射器1的出射表面S2贴附至被贴附体10c,其间介有贴附层6。被贴附体10c优选为窗构件、遮光帘、卷帘、折叠帘等。
根据第六实施方式,由于形成有反射层3的光学层2a的凹凸表面用作入射表面S1,部分入射光在入射表面S1散射,而未被散射的部分光经过定向反射器1。结果,可提供不透明、但通过入射光使观看者感受到光的亮度的定向反射器1。由于具有这种特性,根据第六实施方式的定向反射器1可以在需要保护隐私的情况下适当应用于内部构件、外部构件以及遮阳构件。更实用的适合应用的实例包括窗构件、遮光帘、卷帘、折叠帘等。
<7.第七实施方式>
尽管通过实例已经结合将本发明应用于窗构件等的实例描述了第一实施方式,但本发明的实施方式并不限于上述情况,并还可以应用于除窗构件以外的内部构件和外部构件。更具体地,本发明的实施方式不仅可以应用于固定设置的静止的内部和外部构件(例如,墙壁和屋顶),还可以应用于通过移动内部或外部构件使阳光进入例如室内空间以根据季节和时间的变化而引起的阳光强度的改变来调节阳光的透射量和/或反射量的装置。将结合作为这种装置的一个实例的遮阳装置(遮光装置)描述第七实施方式,该遮阳装置可以通过改变由多个遮阳构件构成的遮阳构件组的角度来调节遮阳构件组遮蔽入射光的程度。
图28是示出了根据本发明第七实施方式的遮光装置(blind device)的一个构造实例的透视图。如图28所示,作为遮阳装置的一个实例的遮光装置包括顶盒(head box)203、由多个板条(叶片)202a构成的板条组(遮阳构件组)202、以及底轨204。顶盒203设置在由多个板条202a构成的板条组202上方。阶梯绳索(ladder chord)206和升降绳索205从顶盒203向下延伸,底轨204悬挂在这些绳索的下端。用作遮阳构件的板条202a均形成为细长的矩形形状并由从顶盒203向下延伸的阶梯绳索206以悬挂状态的预定间隔支撑。此外,顶盒203包括诸如用于调节由多个板条202a构成的板条组202的角度的杆的操作构件(未示出)。
顶盒203用作驱动单元,用于例如通过根据诸如杆的操作构件的操作而旋转由多个板条202a构成的板条组202来调整进入室内空间中的光强度。顶盒203还用作根据例如升降操作绳索207的操作构件而适当地升降板条组202的驱动单元(升降单元)。
图29A是示出了板条的第一构造实例的截面图。如图29A所示,板条202a包括基材211和定向反射器1。优选地,定向反射器1设置在基材211的两个主表面中的一个上,该一个主表面设置在包括当板条组202处于闭合状态时入射外部光的入射表面的侧上(例如,在面向窗构件的侧上)。定向反射器1和基材211通过例如介于其间的贴附层彼此贴附。
基材211可以形成为例如片状、膜状或板状。基材211可以由例如玻璃、树脂、纸或布制成。考虑到使可见光进入预定室内空间的情况,例如,具有透明性的树脂优选用作基材211的材料。可以使用与通常用在普通卷帘中的玻璃、树脂、纸或布相同的材料。作为定向反射器1,可以单独使用或以组合的方式使用根据第一至第六实施方式的一种类型或两种以上类型的上述定向反射器1。
图29B是示出了板条的第二构造实例的截面图。如图29B所示,在第二实例中,定向反射器1用作板条202a。优选地,定向反射器1具有定向反射器1可以通过阶梯绳索206支撑的刚度并且可以在被支撑的状态下保持其形状。
图29C是当板条组在关闭状态时从包括入射外部光的入射表面的一侧观看的板条的平面图。如图29C所示,板条202a的宽度方向DW与角锥的棱线方向c基本一致。原因在于这种设置增加向上反射的效率。
<8.第八实施方式>
下面将结合作为遮阳装置的一个实例的卷帘装置描述第八实施方式,该卷帘装置能够通过卷起或卷开遮阳构件来调节遮阳构件遮蔽入射光的程度。
图30A是示出根据本发明第八实施方式的卷帘装置的一个构造实例的透视图。如图30A所示,作为遮阳装置的一个实例的卷帘装置301包括帘302、顶盒303以及轴心构件304。顶盒303可通过操作例如链条305的形式的操作构件升降帘302。顶盒303包括用于将帘302卷入顶盒303以及卷开帘302的卷轴,帘302的一端连接至卷轴。此外,轴心构件304连接至帘302的另一端。优选地,帘302具有柔性。帘302的形状不限于特定的一种,根据例如应用卷帘装置301的窗构件的形状优选选择。例如,选择矩形形状。
如图30A所示,帘302的卷起或卷开的方向DR与角锥的棱线方向c基本一致。原因在于这种设置增加向上反射的效率。
图30B是示出了图30A中的帘302的一个构造实例沿线XXXB-XXXB截取的截面图。如图30B所示,帘302包括基材311和定向反射器1,并且其优选具有柔性。定向反射器1优选设置在基材311的两个主表面中的一个上,该一个主表面设置在包括入射外部光的入射表面的侧上(例如,在面向窗构件的侧上)。定向反射器1和基材311通过例如介于其间的贴附层彼此贴附。注意,帘302的结构不限于所示实例,定向反射器1本身可以用作帘302。
基材311可以形成为例如片状、膜状或板状。基材311可以由例如玻璃、树脂、纸、或布制成。考虑到使可见光进入预定室内空间的情况,例如,具有透明性的树脂优选用作基材211的材料。可以使用与通常用在普通卷帘中的玻璃、树脂、纸或布相同的材料。作为定向反射器1,可以单独使用或以组合的方式使用根据第一至第六实施方式的一种类型或两种类型以上的上述定向反射器1。
<9.第九实施方式>
下面将结合本发明的一个应用实例描述第九实施方式,其中,建筑构件(内部或外部构件)包括设置有具有定向反射特性的光学体的采光部。
图31A是根据本发明第九实施方式的建筑构件的一个构造实例的透视图。如图31A所示,建筑构件401包括设置有光学体402的采光部404。更具体地,建筑构件401包括光学体402和设置在光学体402的外围部的框架构件403。光学体402由框架构件403固定地支撑,如果需要,以可以通过拆卸框架构件403移去光学体402的方式。这里可使用的建筑构件401的一个实例为障子(即,纸做的和/或装玻璃的拉门),但是本发明的应用不限于该实例。本发明的实施方式可以应用于设置有采光部的各种类型的建筑构件。
如图31A所示,光学体402的高度方向DH与角锥的棱线方向基本一致。原因在于这种设置增加向上反射的效率。
图31B是示出光学体402的一个构造实例的截面图。如图31B所示,光学体402包括基材411和定向反射器1。定向反射器1优选设置在基材411的两个主表面中的一个上,该一个主表面设置在包括入射外部光的入射表面的侧上(例如,在面向外部的侧上)。定向反射器1和基材411通过例如介于其间的贴附层彼此贴附。应注意,光学体402的结构不限于所示实例,定向反射器1本身可以用作光学体402。
基材411可以形成为均具有柔性的例如片、膜或板。基材411可以由例如玻璃、树脂、纸、或布制成。考虑到使可见光进入预定室内空间的情况,例如,具有透明性的树脂优选用作基材411的材料。可以使用与通常用在普通卷帘中的玻璃、树脂、纸或布相同的材料。作为定向反射器1,可以单独使用或以组合的方式使用根据第一至第六实施方式的一种类型或两种类型以上的上述定向反射器1。
<10.第十实施方式>
[加工装置]
图32是示出根据本发明第十实施方式的加工装置的一个构造实例的示意图。如图32所示,根据第十实施方式的加工装置与根据第一实施方式的加工装置不同,因为刀头支撑体95可以支持两个刀头96a和96b。刀头96a用于形成在角度α方向上延伸的V形槽,刀头96b用于形成在角度-α方向上延伸的V形槽。此外,通过适当调整刀头压住工件表面的角度,刀头96a和96b中的一个还可用于形成在角度β方向上延伸的V形槽。
[工件的加工方法]
通过由此构造的加工装置,下面将描述工件的加工方法的一个实例。首先,除了使用两个刀头96a和96b中的一个96a之外,以与第一实施方式中相同的方式,从工件100的切削区域R的一端形成在角度α(例如,角度30°)方向上延伸的V形槽。这时,例如,工件100逆时针旋转。
接下来,驱动第二滑动部94以通过一定力将刀头96b压住切削区域R的另一端,并旋转工件100以开始加工V形槽。更具体地,这时,工件100以与在角度α方向上延伸的V形槽形成时相同的方向(例如,逆时针方向)旋转。接下来,在连续旋转工件100的同时,驱动第一滑动部93使刀头96b在Z轴方向上移动。这时,工件100的旋转速度和第一滑动部93的移动速度彼此同步,使得切削的V形槽关于工件100的旋转轴(C轴)形成角度-α(例如,角度-30°)。结果,通过刀头96b在工件表面上描绘预定轨迹,在角度-α方向上延伸的V形槽形成。接下来,当刀头96b到达切削区域R的一端时,驱动第二滑动部94使刀头96b远离工件表面,从而停止加工V形槽。
接下来,在刀头96a和96b的尖端位置在工件100的切削区域R的两端的径向上以预定间距移动时,重复在角度α和角度-α方向上延伸的V形槽的上述切削。结果,在角度α和角度-α的两个方向上延伸的多个V形槽在工件表面中形成。
接下来,调整刀头96a和96b中的一个的尖端位置,并将其压住工件表面,以与第一实施方式中描述的相同方式重复地形成在角度β方向上延伸的V形槽。
因此,获得目标辊形母盘43。
通过根据第十实施方式的加工方法,由于在刀头96a和96b往复运动时可形成在角度α和角度-α的两个方向上延伸的V形槽,所以可以提高工件的加工效率。
[实施例]
下面将结合试验例详细描述本发明,但本发明的实施方式不限于以下试验例。
(试验例1)
图33是说明试验例1中的模拟条件的示图。
通过使用ORA(Optical Research Associates,光学研究协会)制造的照明设计分析软件Light Tools执行以下模拟来测量上方反射率。
首先,设置包括以密集充填状态形成的角锥图案的定向反射表面SCCP。
定向反射表面SCCP的设置条件如下:
角锥的节距:100μm
角锥的顶角:90°
接下来,假想的太阳光源(色温度6500K)被设置为光源P,从入射角(θ,φ)=(0°,0°)的方向照射光以入射在定向反射表面SCCP。角度θ在入射角(θ,φ)=(0°,0°)~(70°,0°)的范围中以10°为单位逐渐增加。
上方反射率由以下公式(1)定义:
上方反射率Rup=[(向上方向的反射光的能量的总计)/(入射光的能量的总计)]×100 ...(1)
其中,入射光的能量=(向上方向的反射光的能量)+(向下方向的反射光的能量)
向上方向:反射角(θ,φ)=(θ,270°)~(θ,90°)
向下方向:反射角(θ,φ)=(θ,90°)~(θ,270°)
φ=90°和270°的方向包括在向上方向中,以及
入射角θ:0°≤θ≤90°
图34是绘出了通过上述模拟获得的上方反射率的曲线图。在图34的曲线图中,横轴表示光的入射角θ,纵轴表示上方反射率。
从图34中看出,上方反射率趋向于如下所述随着入射角增加而改变。首先,在入射角θ=0°的情况下,即当光垂直入射在定向反射表面SCCP时,上方反射率约为80%。当入射角逐渐增大并且入射角达到θ=20°时,上方反射率变为100%。此外,当入射角θ大于等于20°时,上方反射率维持在100%。
(试验例2)
图35是说明试验例2中模拟条件的示图。
通过使用ORA(Optical Research Associates,光学研究协会)制造的照明设计分析软件Light Tools执行以下模拟来测量上方反射率。
首先,设置包括以密集充填状态形成的角锥图案的定向反射表面SCCP。
定向反射表面SCCP的设置条件如下:
角锥的节距:100μm
角锥的顶角:90°
然后,假想的太阳光源(色温度6500K)被设置为光源P。通过从入射角(θ,φ)=(30°,0°)的方向照射光以入射在定向反射表面SCCP上,以及通过顺时针旋转定向反射表面SCCP来测量上方反射率。定向反射表面SCCP围绕被设置为关于定向反射表面SCCP的垂线n的旋转轴来旋转。上方反射率由试验例1中的上述公式(1)定义。
(试验例3)
除了设定入射角(θ,φ)=(45°,0°)以外,通过将所有条件设置为与试验例2中的相同条件来测量上方反射率。
(试验例4)
除了设定入射角(θ,φ)=(60°,0°)以外,通过将所有条件设置为与试验例2中的相同条件来测量上方反射率。
图36是绘出了通过上述模拟获得的上方反射率的曲线图。从图36中看出,上方反射率趋向于如下所述根据定向反射器1的旋转而改变。
首先,当旋转角度α为0°时,定向反射器1的槽方向平行于入射角(θ,φ)中的φ方向,在入射角θ为30°、45°以及60°中任一个时,上方反射率为100%。该结果表示从上方以任意入射角θ进入的入射光返回至上方向。
接下来,当定向反射器1顺时针旋转时,随着旋转角度的增加,上方反射率逐渐减小。当旋转角度到达30°时,定向反射表面SCCP的槽方向垂直于入射角(θ,φ)中φ方向,上方反射率几乎取最小值。更具体地,在入射角θ=45°时上方反射率减少大约7%,在入射角θ=60°时上方反射率减少大约20%。该结果表示,在入射角θ=45°时,大约93%的入射光向上定向反射,大约7%的入射光向下反射而没有定向反射。此外,该结果还表示,在入射角θ=60°时,大约80%的入射光向上定向反射,大约20%的入射光向下反射而没有定向反射。
当定向反射表面SCCP进一步继续旋转时,上方反射率逐渐上升。当旋转角到达60°时,定向反射表面SCCP的槽方向变为平行于入射角(θ,φ)中的φ方向,在入射角θ为30°、45°以及60°中的任一个时,上方反射率再次达到100%。当定向反射表面SCCP进一步旋转时,当旋转角在从0向60°改变时,上方反射率循环重复与上述过程相同的趋势。
因此,可以理解,当定向反射表面SCCP的槽方向基本平行于入射角(θ,φ)中的φ方向时,定向反射表面SCCP的反射功能可以有效地显示出来。
(实例1)
首先,准备具有以下参数的辊型工件100:
切削区域R:1000mm
直径d:250mm
外圆周:π×250mm=785.398mm
接下来,将所准备的工件安装至如图8所示的加工装置。接下来,将具有70°32′尖端开角的刀头96与切削区域R的一端对齐之后,通过将工件的旋转速度与刀头的移动速度设置为彼此同步,在关于工件的C轴成角度30°的方向上延伸的V形槽形成。在辊型工件的径向以100μm的间距移动刀头的尖端位置期间,重复形成在角度30°的方向上延伸的V形槽的步骤。
接下来,除在相反方向旋转工件100之外,以与形成在角度30°的方向上延伸的V形槽的以上步骤相同的方式在工件100的表面中形成在角度-30°的方向上延伸的多个V形槽。结果,形成在角度30°和角度-30°的两个方向上延伸的多个V形槽。
接下来,在调整刀头位置后,通过一定力将刀头96压住切削区域R的一端并旋转工件100来重新开始切削V形槽。这时,将第一滑动部93保持在Z轴上的同一位置,同时继续旋转工件100。结果,通过刀头经过在这两个方向上延伸的V形槽之间的交点,在关于工件100的C轴的角度90°的方向(即,径向)上延伸的V形槽形成在工件表面中。通过在刀头96的尖端位置以预定间距移动期间,重复上述从切削区域R的一端向另一端切削在角度90°的方向上延伸的V形槽的步骤,在工件表面中形成均在角度β方向上延伸的多个V形槽。以这种方式,在工件表面上形成角锥图案。
因此,获得目标辊形母盘。
接下来,将如上所述制造的辊形母盘的角锥图案转印至通过熔体挤压形成的PET片上。结果,获得在其一个主表面中形成有角锥图案的第一光学层。
接下来,通过真空溅射法,由五氧化二铌膜和银层形成的交叠多层膜形成在包括形成有角锥图案的第一光学层的一个主表面上。接下来,将丙烯酸基紫外线固化树脂成分涂覆在该交叠多层膜上。在挤出气泡后,将PET膜置于紫外线固化树脂组成物上,然后利用UV光照射紫外线固化树脂组成物,从而在交叠多层膜上形成第二光学层。因此,获得目标光学膜。
(上方反射率的评价)
上方反射率由以下公式(1)定义:
上方反射率Rup=[(向上方向的反射光的能量的总计)/(入射光的能量的总计)]×100 ...(1)
其中,入射光的能量=(向上方向的反射光的能量)+(向下方向的反射光的能量)
向上方向:反射角(θ,φ)=(0°,270°)~(0°,90°)
向下方向:反射角(θ,φ)=(0°,90°)~(0°,270°)
φ=90°和270°的方向包括在向上方向中,以及
入射角θ:0°≤θ≤90°
如图37所示,上方反射率可以通过以下方法来测量:使用通过0.5°以下的平行度(parallelism)校准的卤素光源501,利用被半反射镜502反射之后的入射光照射样本503,并通过单色仪504测量从样本503反射的光。向上方向的反射光的能量和向下方向的反射光的能量可以如下测量:设置样本503垂直于入射光,并在样本503在样本平面内旋转整个360°(φm)期间,在0°至90°(θm)的范围内扫描单色仪504。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式和实例,但本发明并不限于上述实施方式和实例,本发明可基于本发明的技术构思进行各种更改。
例如,在前述实施方式和实例中所说明的结构、形状、材料、数值等仅用于解释性目的,还可以使用不同的结构、形状、材料、数值等。
此外,在不背离本发明的范围的前提下,可以选择性地彼此组合上述实施方式中的结构。
尽管已经通过实例结合手动操作遮光装置和卷帘装置的情况描述了前述实施方式,但是可以电动操作遮光装置和卷帘装置。
尽管已经通过实例结合光学膜贴附至诸如窗构件的被贴附体的情况描述了前述实施方式,但是诸如窗构件的被贴附体可以构造为光学膜的第一光学层或第二光学层本身。这种变形例可以预先赋予诸如窗构件的被贴附体定向反射功能。
尽管已经通过实例结合将本发明应用于诸如窗构件、建筑构件、遮光装置的板条、和卷帘装置的帘的内部或外部构件的情况描述了前述实施方式,但是本发明的应用实例不限于所示的这些,除上述所描述的这些以外的其他内部或外部构件也包括在应用目标中。
根据本发明实施方式的光学体可应用的内部或外部构件的实例包括由光学体本身此形成的内部或外部构件、以及定向反射器所贴附的透明基材所形成的内部或外部构件。通过在室内靠近窗户处安装这种内部或外部构件,可向室外只定向反射例如红外光,并使例如可见光进入室内。因此,即使在安装了内部或外部构件时,也不减少室内空间内的必要照明。此外,由于内部或外部构件几乎不会向室内侧产生散射反射,因此可以抑制环境温度升高。此外,根据诸如控制可见性和/或增加强度的期望目的,该光学体可以应用于除透明基材以外的其他贴附目标构件(被贴附体)。
尽管已经通过实例结合将本发明应用于遮光装置和卷帘装置的情况描述了前述实施方式,但本发明的应用实例不限于所示的这些,安装在室内或室外的各种遮阳装置也可以包括在应用目标中。
尽管已经通过实例结合将本发明应用于通过卷起或卷开遮阳装置可以调节遮阳装置遮蔽入射光的程度的遮阳装置(例如,卷帘装置)的情况描述了前述实施方式,但本发明的应用实例不限于所示的这一个。例如,本发明的实施方式可应用于通过折叠或打开遮阳装置可以调节遮阳装置遮蔽入射光的程度的遮阳装置。这种遮阳装置的一个实例是通过以蛇腹状折叠或打开作为遮阳构件的帘可调节遮阳构件遮蔽入射光的程度的折叠帘装置。
尽管已经通过实例结合将本发明应用于水平型遮光装置(Venetian型遮光装置)的情况描述了前述实施方式,但垂直型遮光装置也可以包括在应用目标中。
本申请包含于2010年3月2日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-045779中所公开的主题,其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解,根据设计需求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和变形,均应包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。