本發(fā)明涉及一種光學部件及其制造方法、以及窗材及建材。
背景技術:
近年來,為了降低空調負載,廣泛使用遮蔽陽光的窗用膜(例如參照專利文獻1)。作為所述遮蔽陽光的窗用膜,有吸收陽光的膜及反射陽光的膜。
所述反射陽光的膜已知有使用光學多層膜、含金屬膜、透明導電性膜等作為反射層的技術(例如參照專利文獻2~5)。然而,通常由于所述反射層設置在平面上的玻璃,因此只能使入射的太陽光正反射。因此,從上空照射并被正反射的光到達室外的其他建筑物或地面,且被吸收而轉變?yōu)闊幔怪車臍鉁厣仙?。由此,存在如下問題:在將此種反射層貼附于整個窗戶的建筑物的周邊會引起局部性的溫度上升,從而在城市中熱島增加,僅反射光的照射面的草坪不生長等。
為了抑制因所述正反射所導致的熱島的增加,提出了向正反射以外的方向定向反射陽光的技術。例如,作為提高向上空的反射的方法,提出了使用光學折射率膜的槽面形狀的反射構造(例如參照專利文獻6~8)。
然而,在如上所述的方案中,由于具有復雜的構造而存在耐久性不充分的問題。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公報第05/087680號說明書
專利文獻2:日本專利特開平04-357025號公報
專利文獻3:日本專利特開平07-315874號公報
專利文獻4:日本專利特開2012-47812號公報
專利文獻5:日本專利特開2008-180770號公報
專利文獻6:日本專利特開2010-160467號公報
專利文獻7:日本專利特開2012-3024號公報
專利文獻8:日本專利特開2011-175249號公報
技術實現(xiàn)要素:
[發(fā)明要解決的問題]
本發(fā)明的課題在于解決以往的所述各種問題而達成以下目的。即,本發(fā)明的目的在于提供一種即便具有復雜的構造而耐久性仍優(yōu)異的光學部件及其制造方法、以及具有所述光學部件的窗材及建材。
[解決問題的技術手段]
作為解決所述問題的方法為如以下所述。即,
<1>一種光學部件,其特征在于具有:
第1光學層,具有凸形狀;及
反射層,形成在所述第1光學層的所述凸形狀上,且反射至少包含紅外光的光;
所述反射層至少具有金屬層,
所述凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz(nm)為所述金屬層的平均厚度(nm)的3.0倍以下,
所述金屬層的平均厚度為40nm以下。
<2>根據(jù)所述<1>所記載的光學部件,其特征在于:第1光學層的凸形狀由多個結構體的一維排列及二維排列中的任一個形成,所述結構體為棱鏡形狀、透鏡形狀、半球狀、及隅角棱鏡狀中的任一個。
<3>根據(jù)所述<1>至<2>中的任一項所記載的光學部件,其特征在于:第1光學層由熱塑性樹脂、活性能量線硬化性樹脂、及熱硬化性樹脂中的任一個形成。
<4>根據(jù)所述<1>至<3>中的任一項所記載的光學部件,其特征在于:第1光學層的凸形狀是包含相對于與形成有凸形狀的面為相反側的面傾斜45°以上的斜面的形狀。
<5>根據(jù)所述<1>至<4>中任一項所記載的光學部件,其特征在于:第1光學層的凸形狀的間距為20μm~150μm。
<6>一種窗材,其特征在于具有根據(jù)所述<1>至<5>中任一項所記載的光學部件。
<7>一種建材,其特征在于:具有采集陽光的采光部,且
所述采光部具有根據(jù)所述<1>至<5>中任一項所記載的光學部件。
<8>一種光學部件的制造方法,其特征在于:其是制造根據(jù)所述<1>至<5>中任一項所記載的光學部件的光學部件的制造方法,且包括:
第1光學層形成步驟,使用具有凹形狀的轉印母盤而形成具有凸形狀的第1光學層;及
反射層形成步驟,在所述第1光學層的所述凸形狀上形成至少具有金屬層且反射至少包含紅外光的光的反射層。
[發(fā)明的效果]
根據(jù)本發(fā)明,可解決以往的所述各種問題而達成所述目的,可提供一種即便具有復雜的構造而耐久性仍優(yōu)異的光學部件及其制造方法、以及具有所述光學部件的窗材及建材。
附圖說明
圖1A是表示形成在第1光學層的結構體的形狀例的立體圖。
圖1B是表示形成在第1光學層的結構體的主軸的傾斜方向的剖面圖。
圖2A是表示形成在第1光學層的結構體的形狀例的立體圖。
圖2B是表示形成在第1光學層的結構體的形狀例的立體圖。
圖2C是表示形成在第1光學層的結構體的形狀例的立體圖。
圖3是用來說明光學部件的功能的一例的剖面圖。
圖4是用來說明光學部件的功能的一例的剖面圖。
圖5是用來說明光學部件的功能的一例的剖面圖。
圖6是用來說明光學部件的功能的一例的剖面圖。
圖7A是表示柱狀結構體的棱線與入射光及反射光的關系的剖面圖。
圖7B是表示柱狀結構體的棱線與入射光及反射光的關系的平面圖。
圖8是表示相對于光學部件入射的入射光與由光學部件反射的反射光的關系的立體圖。
圖9是用來說明貼附于窗材的光學部件的反射功能的示意圖。
圖10是表示本發(fā)明的建材的一構成例的立體圖。
圖11A是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖11B是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖11C是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖11D是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖11E是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖11F是用來對本發(fā)明的光學部件的制造方法的一例進行說明的步驟圖。
圖12是表示本發(fā)明的光學部件的制造裝置的一構成例的概略圖。
圖13是表示本發(fā)明的光學部件的制造裝置的一構成例的概略圖。
圖14是表示本發(fā)明的第1實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖15A是表示本發(fā)明的第2實施方式的光學部件的結構體的一構成例的俯視圖。
圖15B是沿圖15A所示的光學部件的B-B線的剖面圖。
圖15C是沿圖15A所示的光學部件的C-C線的剖面圖。
圖16A是表示本發(fā)明的第2實施方式的光學部件的結構體的一構成例的俯視圖。
圖16B是沿圖16A所示的光學部件的B-B線的剖面圖。
圖16C是沿圖16A所示的光學部件的C-C線的剖面圖。
圖17A是表示本發(fā)明的第2實施方式的光學部件的結構體的一構成例的俯視圖。
圖17B是沿圖17A所示的光學部件的B-B線的剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明的第3實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖19是表示本發(fā)明的第4實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖20是表示本發(fā)明的第4實施方式的光學部件的結構體的一構成例的立體圖。
圖21是表示本發(fā)明的第5實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖22A是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖22B是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖22C是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖23是表示本發(fā)明的第7實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖24A是表示本發(fā)明的第8實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖24B是表示本發(fā)明的第8實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖25是表示本發(fā)明的第9實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖26是表示本發(fā)明的第9實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖27是表示本發(fā)明的第10實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖28是表示本發(fā)明的第11實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。
圖29A是表示實施例1的附鎳磷鍍層的SUS(Steel Use Stainless,不銹鋼)制模具所具有的成形面的形狀的剖面圖。
圖29B是表示實施例1的附鎳磷鍍層的SUS制模具所具有的成形面的形狀的剖面圖。
具體實施方式
(光學部件)
本發(fā)明的光學部件是具有第1光學層及反射層而成,且進而視需要具有其他層而成。
<第1光學層>
所述第1光學層具有凸形狀且相對于可見光透明。
于此,所述凸形狀是指連續(xù)地或非連續(xù)地形成有突出部的形狀。而且,如果改變觀察方式,則所述連續(xù)地或非連續(xù)地形成有突出部的形狀也可以說為連續(xù)地或非連續(xù)地形成有凹陷部的形狀。所述連續(xù)地或非連續(xù)地形成有凹陷部的形狀可稱為凹形狀。因此,在本發(fā)明中,凸形狀與凹形狀為相同含義。
作為所述第1光學層的材料,例如可列舉熱塑性樹脂、活性能量線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等樹脂。
作為所述第1光學層,只要為用來支撐所述反射層的支撐體,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇。
所述第1光學層的凸形狀優(yōu)選為包含相對于與形成有凸形狀的面為相反側的面傾斜45°以上的斜面的形狀。通過設為這種形狀,入射光大致以1次反射便返回至上空,因此即使所述反射層的反射率并不那么高,也可有效率地向上空方向反射入射光,并且可減少所述反射層的光吸收。
所述第1光學層的凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz為所述金屬層的平均厚度的3.0倍以下。
于此,所謂最大高度粗糙度Rz是指由JIS B 0601 2001所規(guī)定的Rz?;鶞书L度優(yōu)選1μm~3μm。
作為所述第1光學層的凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz的測定方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉原予力顯微鏡(AFM,AtomicForceMicroscope)的觀察、透過型電子顯微鏡(TEM,TransmissionElectronMicroscope)的觀察等。此外,無論是使用AFM還是使用TEM,所獲得的結果大致一致。
作為所述第1光學層的凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz的控制方法,例如可列舉使用表面粗糙度經(jīng)控制的形狀轉印用母盤制作第1光學層的凸形狀的方法等。作為控制所述形狀轉印用母盤的表面粗糙度的方法,例如可列舉如下方法等:對SUS輥等母盤基材實施沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍覆,并對該沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍覆面進行超精密切削;使用磨損不同的任意車刀(切削工具)對已被鍍覆的SUS輥等母盤基材進行切削加工。
就對光學部件或窗材等賦予設計性的觀點來說,所述第1光學層也可在無損相對于可見光的透明性的范圍內具有吸收可見區(qū)域的特定波長的光的特性。
設計性的賦予、即吸收可見區(qū)域的特定波長的光的特性,例如可通過使所述第1光學層中含有顏料來進行。
所述顏料優(yōu)選分散于所述樹脂中。
作為分散于所述樹脂中的顏料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉無機系顏料、有機系顏料等,特別優(yōu)選顏料本身的耐候性高的無機系顏料。
作為所述無機系顏料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉:鋯石灰(摻雜Co、Ni的ZrSiO4)、鐠黃(摻雜Pr的ZrSiO4)、鉻鈦黃(摻雜Cr、Sb的TiO2或摻雜Cr、W的TiO2)、鉻綠(Cr2O3等)、孔雀藍((CoZn)O(AlCr)2O3)、維多利亞綠((Al、Cr)2O3)、普魯士藍(CoO-Al2O3-SiO2)、釩鋯藍(摻雜V的ZrSiO4)、鉻錫紅(摻雜Cr的CaO-SnO2-SiO2)、陶紅(摻雜Mn的Al2O3)、鐵鋯紅(摻雜Fe的ZrSiO4)等。
作為所述有機系顏料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉偶氮系顏料、酞菁系顏料等。
作為所述第1光學層的凸形狀的間距,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選300μm以下,更優(yōu)選200μm以下,特別優(yōu)選20μm~150μm。如果所述第1光學層的凸形狀的間距小于20μm,則有母盤加工用車刀磨損而使傾斜面變得粗糙,或因光學衍射而導致外觀劣化的情況。另外,如果所述第1光學層的凸形狀的間距超過150μm,則深度也隨之變大,因此有光學部件變厚而無法彎曲的情況。
作為所述第1光學層的凸形狀的間距的測定方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉利用光學顯微鏡進行的觀察、SEM的剖面觀察等。
于此,所述所謂第1光學層的凸形狀的間距是指圖1A所示的P。即所述第1光學層的凸形狀的一山形狀的一端與另一端的距離。其中,在凸形狀包含多個間距的情況下,設為其平均值。
作為所述第1光學層的形狀,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉膜狀、片狀、板狀、塊狀等。就可將光學部件容易地貼合于窗材的觀點來說,第1光學層優(yōu)選為膜狀、片狀。
所述第1光學層的凸形狀由多個結構體的一維排列及二維排列中的任一個形成。作為所述結構體,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉棱鏡形狀、透鏡形狀、半球狀、隅角棱鏡狀等。
另外,如圖1A所示,也可將結構體11的形狀設為相對于與光學部件的入射面S1垂直的垂線l1為非對稱的形狀。該情況下,結構體的主軸lm以垂線l1為基準向結構體11的排列方向a傾斜。于此,所謂結構體的主軸lm是指通過結構體11剖面的底邊的中點與結構體11的頂點的直線。于在相對于地面垂直地配置的窗材貼附光學部件的情況下,優(yōu)選如圖1B所示,結構體11的主軸lm以垂線l1為基準向窗材的下方(地面?zhèn)?傾斜。其原因在于,一般來說經(jīng)由窗流入熱較多時為午后時段,多數(shù)情況下太陽的高度高于45°,因此通過采用像圖1A那樣的形狀,可將這些從高角度入射的光有效率地向上方反射。圖1A及圖1B中表示將棱鏡形狀的結構體11設為相對于垂線l1非對稱的形狀的示例。此外,也可將棱鏡形狀以外的結構體11設為相對于垂線l1非對稱的形狀。例如,也可將隅角棱鏡體設為相對于垂線l1非對稱的形狀。
另外,結構體11的形狀可單獨使用1種,也可并用2種以上。在將多種形狀的結構體設置在表面的情況下,也可周期性地重復包含多種形狀的結構體的特定圖案。另外,根據(jù)所需特性,也可隨機(非周期性)地形成多種結構體。
圖2A~圖2C是表示第1光學層所含有的結構體的形狀例的立體圖。結構體11是單向延伸的柱狀凸部,該柱狀結構體11朝向單向一維排列。由于反射層成膜于該結構體上,因此所述反射層的形狀具有與結構體11的表面形狀相同的形狀。
此外,在圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、及圖2C中,符號3為反射層,符號4為第1光學層,符號5為第2光學層。以下,本說明書的各圖中,對相同部件等標示相同符號。
<反射層>
所述反射層至少具有金屬層,優(yōu)選具有高折射率層,進而視需要具有其他層。
所述反射層形成在所述第1光學層的凸形狀上。
所述反射層反射至少包含紅外光的光。
作為所述反射層的平均厚度,并沒有特別限制,可根據(jù)目的選擇,優(yōu)選20μm以下,更優(yōu)選5μm以下,特別優(yōu)選1μm以下。如果所述反射層的平均厚度超過20μm,則有透過光折射的光路變長,透過畫面看上去變形的傾向。
《金屬層》
作為所述金屬層的材質,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉金屬單體、合金等。
作為所述金屬單體,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉Au、Ag、Cu、Al、Ni、Cr、Ti、Pd、Co、Si、Ta、W、Mo、Ge等。
作為所述合金,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選Ag系、Cu系、Al系、Si系或Ge系材料,更優(yōu)選AlCu、AlTi、AlCr、AlCo、AlNdCu、AlMgSi、AgPdCu、AgPdTi、AgCuTi、AgPdCa、AgPdMg、AgPdFe。另外,為了抑制所述金屬層的腐蝕,優(yōu)選對所述金屬層添加Ti、Nd等材料。尤其是使用Ag作為所述金屬層的材料的情況下,優(yōu)選添加Ti、Nd。
作為所述金屬層的平均厚度,為40nm以下,優(yōu)選5nm~30nm,更優(yōu)選7nm~20nm。
所述凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz(nm)為所述金屬層的平均厚度(nm)的3.0倍以下,優(yōu)選2.0倍以下,更優(yōu)選1.0倍以下。
在所述反射層是交替層積高折射率層與金屬層而成,且具有多個金屬層的情況下,所述凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz(nm)為最薄金屬層的平均厚度(nm)的3.0倍以下。
作為所述金屬層的平均厚度的測定方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉利用透過型電子顯微鏡(TEM,Transmission Electron Microscope)觀察所進行的測定等。在凸形狀的傾斜最平緩的部分的中央,進行TEM觀察,在可清楚地觀察到所述金屬層的部分,測定3處其寬度成為最小的部分的厚度,以將這些厚度進行平均所得的值作為平均厚度。
作為所述金屬層的形成方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉濺鍍法、蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)法、浸漬涂布法、狹縫涂布法、濕式涂布法、噴霧涂布法等。
所述金屬層優(yōu)選均勻地形成。于此,所謂均勻是指可觀察到的金屬層的最大寬度不超過金屬層的平均厚度的3倍,所謂不均勻是指可觀察到的金屬層的最大寬度為金屬層的平均厚度的3.0倍以上。
當可觀察到的金屬層的最大寬度為金屬層的平均厚度的3.0倍以上(不均勻)時,光學部件的耐久性不充分??烧J為此是因在金屬層不均勻的情況下表面積增加、水分及其他物質容易進入等而導致劣化的進展加快。
通過將所述凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz(nm)設為所述金屬層的平均厚度(nm)的3.0倍以下,而形成均勻的金屬層。
《高折射率層》
所述高折射率層是在可見區(qū)域折射率高而作為抗反射層發(fā)揮功能的層。作為所述高折射率層的材質,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉金屬氧化物、金屬氮化物等。作為所述金屬氧化物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉氧化鈮、氧化鉭、氧化鈦等。作為所述金屬氮化物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉氮化硅、氮化鋁、氮化鈦等。
于此所謂高折射率是指例如折射率為1.7以上。
作為所述高折射率層的平均厚度,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選10nm~300nm,更優(yōu)選15nm~200nm,特別優(yōu)選20nm~150nm。
作為所述高折射率層的平均厚度的測定方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉AFM的觀察、TEM的觀察等。
作為所述高折射率層的形成方法,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉濺鍍法、蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、浸漬涂布法、狹縫涂布法、濕式涂布法、噴霧涂布法等。
<其他層>
作為所述其他層,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉第2光學層、功能層等。
《第2光學層》
所述第2光學層例如具有像填補所述第1光學層的凸形狀那樣的凹形狀。
所述第2光學層是用來提高透過圖像清晰度或總光線透過率并且保護所述反射層的層。作為所述第2光學層的材料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉聚碳酸酯等熱塑性樹脂、丙烯酸等活性能量線硬化性樹脂等樹脂。另外,也可設為將所述第2光學層作為粘結層,經(jīng)由該粘結層將光學部件貼合于窗材的構成。作為所述粘結層的材料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉感壓性粘附劑(PSA,Pressure Sensitive Adhesive)、紫外線硬化樹脂等。
就對光學部件或窗材等賦予設計性的觀點來說,所述第2光學層也可在無損相對于可見光的透明性的范圍內具有吸收可見區(qū)域的特定波長的光的特性。
設計性的賦予、即吸收可見區(qū)域的特定波長的光的特性,例如可通過使所述第2光學層中含有顏料來進行。
所述顏料優(yōu)選分散于所述樹脂中。
作為分散于所述樹脂中的顏料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉所述第1光學層的說明中所例示的所述顏料等。
作為所述第1光學層與所述第2光學層的折射率差,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選0.010以下,更優(yōu)選0.008以下,特別優(yōu)選0.005以下。如果所述折射率差超過0.010,則有透過畫面看上去模糊的傾向。如果所述折射率差為超過0.008且0.010以下的范圍,則雖然也依存于外部的亮度,但日常生活并沒有問題。如果所述折射率差為超過0.005且0.008以下的范圍,則僅能注意到像光源那樣非常亮的物體的衍射圖案,但可清晰地看到外部的景色。如果所述折射率差為0.005以下,則幾乎注意不到衍射圖案。所述第1光學層及所述第2光學層中成為與窗材等貼合的側的光學層也可以粘附劑為主成分。通過設為這種構成,可利用以粘附材為主成分的光學層將光學部件貼合于窗材等。
所述第1光學層與所述第2光學層優(yōu)選折射率等光學特性相同。更具體來說,所述第1光學層與所述第2光學層優(yōu)選包含在可見區(qū)域具有透明性的相同材料。通過由相同材料構成所述第1光學層與所述第2光學層,兩者的折射率變得相同,因此可提高可見光的透明性。但是,即使以相同材料作為出發(fā)點,也存在因成膜步驟中的硬化條件等而導致最終生成的膜的折射率不同的情況,因此必須注意。相對于此,如果由不同材料構成所述第1光學層與所述第2光學層,則兩者的折射率不同,因此光以所述反射層為分界而折射,有透過畫面模糊的傾向。尤其存在如下問題:如果觀察靠近遠處的電燈等點光源的物體,則明顯地觀察到衍射圖案。
所述第1光學層與所述第2光學層優(yōu)選在可見區(qū)域具有透明性。于此,透明性的定義有兩種含義,光吸收少及沒有光散射。一般來說在稱為透明的情況下有時僅指前者,但本發(fā)明中優(yōu)選具有兩者。目前利用的回復反射體是為了視認道路標識或夜間作業(yè)者的衣服等的顯示反射光,因此例如即使具有散射性,只要與基底反射體密接,也可視認該反射光。例如與如下情況為同一原理:即使為了賦予防眩性而對圖像顯示裝置的前面進行具有散射性的防眩處理,也可視認圖像。然而,本發(fā)明的光學部件之特征在于使定向反射的特定波長以外的光透過,由于粘結于主要使該透過波長透過的透過體而觀察該透過光,因此必要條件為沒有光散射。但是,根據(jù)其用途,可故意地僅使所述第2光學層具有散射性。
《功能層》
作為所述功能層,只要為以通過外部刺激而使反射性能等可逆性地變化的變色材料為主成分者,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇。
作為所述變色材料,只要為通過熱、光、侵入分子等外部刺激使構造可逆性地變化的材料,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉光致變色材料、熱變色材料、電致變色材料等。
作為所述功能層的配置位置,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇。
所述光學部件具有透明性。作為所述透明性,優(yōu)選具有下述透過圖像清晰度的范圍的透明性。
所述光學部件優(yōu)選經(jīng)由粘附劑等貼合于主要相對于所透過的特定波長以外的光具有透過性的剛體(例如窗材)而使用。作為所述窗材,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉高層建筑物或住宅等的建筑用窗材、車輛用窗材等。在將所述光學部件應用于所述建筑用窗材的情況下,尤其優(yōu)選將所述光學部件應用于配置為朝向東~南~西之間的任一朝向(例如朝向東南~西南)的所述窗材。其原因在于,通過應用于這種位置的所述窗材,可更有效地反射熱射線。所述光學部件不僅可用于單層窗玻璃,而且也可用于復層玻璃等特殊玻璃。另外,所述窗材并不限定于包含玻璃的窗材,也可使用包含具有透明性的高分子材料的窗材。如果第1光學層及第2光學層在可見區(qū)域具有透明性,則在將所述光學部件貼合于窗玻璃等所述窗材的情況下,可使可見光透過,確保利用太陽光的采光。另外,作為貼合面,不僅可用于玻璃的外表面,而且也可用于內表面。在這樣用于內表面的情況下,必須以定向反射方向成為目標方向的方式,配合結構體的凹凸的正、背及面內方向而貼合。
就可將光學部件容易地貼合于窗材的觀點來說,所述光學部件優(yōu)選具有可撓性。作為所述光學部件的形狀,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉膜狀、片狀、板狀、塊狀等,但并不特別限定于這些形狀。
另外,所述光學部件可與其他熱射線截止膜一并使用,例如也可在空氣與第1光學層的界面設置光吸收涂膜。另外,所述光學部件也可與硬涂層、紫外線截止層、表面抗反射層等一并使用。在并用這些功能層的情況下,優(yōu)選將這些功能層設置在光學部件與空氣之間的界面。但是,關于所述紫外線截止層,必須配置在比光學部件靠太陽側,因此尤其是在用作內貼于室內外的窗玻璃面的用途的情況下,宜在該窗玻璃面與光學部件之間設置紫外線截止層。該情況下,也可預先在窗玻璃面與光學部件之間的粘附層中混練紫外線吸收劑。
另外,根據(jù)所述光學部件的用途,也可對所述光學部件實施著色而賦予設計性。在這樣賦予設計性的情況下,優(yōu)選設為在無損透明性的范圍內光學層僅吸收特定波段的光的構成。
<光學部件的功能>
圖3、圖4是用來說明光學部件的功能的一例的剖面圖。于此,作為示例,以結構體的形狀為傾斜角45°的棱鏡形狀的情況為例進行說明。
如圖3所示,入射至該光學部件1的太陽光中向上空反射的光L1的一部分向與入射方向為相同程度的上空方向進行定向反射,相對于此,沒有向上空反射的光L2透過光學部件1。
另外,如圖4所示,入射至光學部件1且由反射層3的反射膜面反射的光以對應于入射角度的比率分離為向上空反射的光L1與沒有向上空反射的光L2。然后,沒有向上空反射的光L2在第2光學層5與空氣的界面全反射后,最終向與入射方向不同的方向反射。
如果將光的入射角度設為α、將第1光學層4的折射率設為n、將反射層的反射率設為R,則向上空反射的光L1相對于全部入射成分的比率x由以下式(1)表示。
x=(sin(45-α′)+cos(45-α′)/tan(45+α′))/(sin(45-α′)+cos(45-α′))×R2...(1)
其中,α′=sin-1(sinα/n)
如果沒有向上空反射的光L2的比率變多,則入射光向上空反射的比率減少。為了提高向上空反射的比率,有效的是研究反射層3的形狀、即第1光學層4的結構體的形狀。例如,為了提高向上空反射的比率,結構體11的形狀優(yōu)選設為圖2C所示的圓柱形狀、或圖1A及圖1B所示的非對稱形狀。通過設為這種形狀,即使不能向與入射光完全相同的方向反射光,也可在建筑用窗材等中,增加使從上方向入射的光向上方向反射的比率。關于圖2C、圖1A及圖1B所示的兩種形狀,如圖5及圖6所示,利用反射層3的入射光的反射次數(shù)為1次即可,因此可使最終的反射成分多于如圖3所示的2次反射的形狀。例如,在利用2次反射的情況下,如果將反射層相對于某波長的反射率設為80%,則上空反射率成為64%,如果1次反射即可,則上空反射率成為80%。
圖7A及圖7B表示柱狀結構體的棱線l3與入射光L及向上空反射的光L1的關系。光學部件優(yōu)選使以入射角(θ、φ)入射至入射面S1的入射光L中向上空反射的光L1選擇性地向(θo、-φ)的方向(0°<θo<90°)進行定向反射,相對于此,使沒有向上空反射的光L2透過。其原因在于,通過滿足這種關系,可使特定波段的光向上空方向反射。其中,θ:相對于入射面S1的垂線l1與入射光L或向上空反射的光L1所成的角。φ:在入射面S1內和柱狀結構體的棱線l3正交的直線l2與將入射光L或向上空反射的光L1投影于入射面S1的成分所成的角。此外,將以垂線l1為基準順時針旋轉的角度θ設為“+θ”,將逆時針旋轉的角度θ設為“+θ”。將以直線l2為基準順時針旋轉的角度φ設為“+φ”,將逆時針旋轉的角度φ設為“-φ”。
圖8是表示相對于光學部件1入射的入射光與由光學部件反射的反射光的關系的立體圖。光學部件具有入射光L所入射的入射面S1。光學部件1是使以入射角(θ、φ)入射至入射面S1的入射光L中向上空反射的光L1選擇性地向正反射(-θ、φ+180°)以外的方向進行定向反射,相對于此,使沒有向上空反射的光L2透過。另外,光學部件1相對于所述特定波段以外的光具有透明性。作為透明性,優(yōu)選具有下述透過圖像清晰度的范圍的透明性。其中,θ:相對于入射面S1的垂線l1與入射光L或向上空反射的光L1所成的角。φ:入射面S1內的特定直線l2與將入射光L或向上空反射的光L1投影于入射面S1的成分所成的角。于此,所謂入射面內的特定直線l2,是指將入射角(θ、φ)固定,以相對于光學部件的入射面S1的垂線l1為軸使光學部件旋轉時,向φ方向的反射強度成為最大的軸(參照圖1A~圖1B、圖2A~圖2C)。其中,在反射強度成為最大的軸(方向)具有多個的情況下,選擇其中一個作為直線l2。此外,將以垂線l1為基準順時針旋轉的角度θ設為“+θ”,將逆時針旋轉的角度θ設為“-θ”。將以直線l2為基準順時針旋轉的角度φ設為“+φ”,將逆時針旋轉的角度φ設為“-φ”。
選擇性地定向反射的特定波段的光、及透過的特定光根據(jù)光學部件的用途而不同。例如,在對窗材應用光學部件的情況下,優(yōu)選選擇性地定向反射的特定波段的光至少包含近紅外光,透過的特定波段的光為可見光。具體來說,選擇性地定向反射的特定波段的光優(yōu)選主要為波長頻帶400nm~2,100nm的可見光及近紅外光,更優(yōu)選780nm~2,100nm的近紅外線。通過反射近紅外線,在將光學部件貼合于玻璃窗等的窗材的情況下,可抑制建筑物內的溫度上升。因此,可減輕冷卻負載,實現(xiàn)節(jié)能化。于此,所謂定向反射意味著向正反射以外的某特定方向的反射光強度強于正反射光強度,且充分強于不具有定向性的漫反射強度。于此,所謂反射表示特定波長頻帶、例如近紅外區(qū)域的反射率優(yōu)選30%以上,更優(yōu)選50%以上,進而優(yōu)選80%以上。所謂透過表示特定波長頻帶、例如可見光區(qū)域的透過率優(yōu)選15%以上,更優(yōu)選50%以上,進而優(yōu)選70%以上。
所述光學部件優(yōu)選定向反射方向φo為-90°以上且90°以下。其原因在于,在將所述光學部件貼于窗材的情況下,可使從上空入射的光中特定波段的光向上空方向返回。在周邊沒有高建筑物的情況下,該范圍的光學部件有用。另外,所述光學部件優(yōu)選定向反射方向為(θ、-φ)附近。所謂附近優(yōu)選距(θ、-φ)為5度以內,更優(yōu)選3度以內,特別優(yōu)選2度以內。其原因在于,通過設為該范圍,在將光學部件貼于窗材的情況下,使從以相同程度的高度并排林立的建筑物的上空入射的光中特定波段的光高效率地返回至其他建筑物的上空。為了實現(xiàn)這種定向反射,優(yōu)選使用例如球面、雙曲面的一部分、三角錐、四角錐、圓錐等三維結構體作為所述結構體。
從(θ、φ)方向(-90°<0<90°)入射的光可基于結構體的形狀而向(θo、φo)方向(0°<θo<90°、-90°<φo<90°)反射?;蛘?,優(yōu)選單向延伸的柱狀體。從(θ、φ)方向(-90°<θ<90°)入射的光可基于柱狀體的傾斜角向(θo、-φ)方向(0°<θo<90°)反射。
作為所述光學部件的特定波長體的光的定向反射,優(yōu)選回復反射附近方向(即,相對于以入射角(θ、φ)入射至入射面S1的光的特定波長體的光的反射方向為(θ、φ)附近)。其原因在于,在將光學部件貼于窗材的情況下,可使從上空入射的光中特定波段的光返回至上空。于此,所謂附近優(yōu)選5度以內,更優(yōu)選3度以內,特別優(yōu)選2度以內。其原因在于,通過設為所述范圍,在將光學部件貼于窗材的情況下,可使從上空入射的光中特定波段的光高效率地返回至上空。另外,在像紅外線傳感器或紅外線攝像那樣紅外光照射部與受光部鄰接的情況下,回復反射方向變得與入射方向不同,但在像本發(fā)明那樣無需從特定方向進行感測的情況下,嚴格來說無需設為相同方向。
關于所述光學部件的相對于具有透過性的波段的圖像清晰度,作為使用0.5mm的光梳時的值,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選50以上,更優(yōu)選60以上,特別優(yōu)選75以上。如果所述圖像清晰度的值小于50,則有透過畫面看上去模糊的傾向。如果所述圖像清晰度的值為50以上且小于60,則雖然也依存于外部的亮度,但日常生活并沒有問題。如果所述圖像清晰度的值為60以上且小于75,則會僅注意到像光源那樣非常亮的物體的衍射圖案,但可清晰地看到外部的景色。只要所述圖像清晰度的值為75以上,則幾乎看不到衍射圖案。作為進而使用0.125mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm的光梳測定的圖像清晰度的合計值,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選230以上,更優(yōu)選270以上,特別優(yōu)選350以上。如果所述圖像清晰度的合計值小于230,則有透過畫面看上去模糊的傾向。如果所述圖像清晰度的合計值為230以上且小于270,則雖然也依存于外部的亮度,但日常生活并沒有問題。如果所述圖像清晰度的合計值為270以上且小于350,則會僅注意到像光源那樣非常亮的物體的衍射圖案,但可清晰地看到外部的景色。只要所述圖像清晰度的合計值為350以上,則幾乎看不到衍射圖案。于此,所述圖像清晰度的值是使用斯加試驗機制ICM-1T依據(jù)JIS K7105而測定的值。但是,在想要透過的波長與D65光源波長不同的情況下,優(yōu)選使用想要透過的波長的濾光片進行校正后測定。
作為所述光學部件相對于具有透過性的波段的霧度,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選6%以下,更優(yōu)選4%以下,特別優(yōu)選2%以下。其原因在于,如果所述霧度超過6%,則透過光被散射,看上去模糊。于此,霧度是使用村上色彩制造HM-150,利用JIS K7136所規(guī)定的測定方法進行測定。但是,在想要透過的波長與D65光源波長不同的情況下,優(yōu)選在使用想要透過的波長的濾光片進行校正后測定。
所述光學部件的入射面S1、優(yōu)選入射面S1及出射面S2優(yōu)選具有不使所述圖像清晰度降低的程度的平滑性。具體來說,作為入射面S1及出射面S2的算術平均粗糙度Ra,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選0.08μm以下,更優(yōu)選0.06μm以下,特別優(yōu)選0.04μm以下。此外,所述算術平均粗糙度Ra是測定入射面的表面粗糙度,從二維剖面曲線獲取粗糙度曲線,作為粗糙度參數(shù)而算出的。此外,測定條件依據(jù)JIS B0601:2001。以下表示測定裝置及測定條件。
測定裝置:全自動微細形狀測定機(Surfcorder ET4000A,小坂研究所股份有限公司制造)
λc=0.8mm,評價長度4mm,截止值×5倍
數(shù)據(jù)取樣間隔0.5μm
所述光學部件的透過色優(yōu)選盡可能地接近于中性,即使具有著色也賦予清爽印象的藍、藍綠、綠色等淺色調。就獲得這種色調的觀點來說,作為從入射面S1入射,透過光學層及反射層,從出射面S2出射的透過光及反射光的色度座標x、y,例如相對于D65光源的照射,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選0.20<x<0.35且0.20<y<0.40,更優(yōu)選0.25<x<0.32且0.25<y<0.37,特別優(yōu)選0.30<x<0.32且0.30<y<0.35。進而,為了使色調不帶紅色,優(yōu)選y>x-0.02,更優(yōu)選y>x。另外,如果反射色調因入射角度而變化,則例如在應用于建筑物的窗的情況下,色調因場所而異,當行走時顏色看上去會發(fā)生變化,因此不優(yōu)選。就抑制這種色調的變化的觀點來說,作為以0°以上且60°以下的入射角度θ從入射面S1或出射面S2入射,并由第1光學層、第2光學層及反射層反射的正反射光的色座標x的差的絕對值、及色座標y的差的絕對值,在光學部件的兩主面中的任一面,均沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選0.05以下,更優(yōu)選0.03以下,特別優(yōu)選0.01以下。這種相對于反射光的色座標x、y相關的數(shù)值范圍的限定宜在入射面S1及出射面S2這兩個面均滿足。
(窗材)
本發(fā)明的窗材的特征在于具有本發(fā)明的所述光學部件。
作為所述窗材,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉高層建筑物或住宅等的建筑用窗材、車輛用等的窗材等。在將光學部件應用于所述建筑用窗材的情況下,特別優(yōu)選將所述光學部件應用于配置為朝向東~南~西之間的任一朝向(例如朝向東南~西南)的窗材。其原因在于,通過應用于這種位置的窗材,可更有效地反射熱射線。
圖9表示以光學部件1的入射面內的第1光學層的凸形狀的棱線方向DR與建筑物的高度方向DH大致正交的方式將光學部件1貼合于窗材10的建筑物500的一例。在這樣將光學部件1貼合于窗材10的情況下,可有效地表現(xiàn)出光學部件1的反射功能。因此,可使從上方向入射至窗材10的光的大部分向上方向反射。即,可提高窗材10的上方反射率。
(建材)
本發(fā)明的建材的特征在于:具有采集陽光的采光部,且所述采光部具有本發(fā)明的所述光學部件。
作為所述建材,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉玻璃窗、拉門、百葉窗等。
所述所謂采光部,例如在建材為玻璃窗的情況下是指從玻璃窗去除窗框部分后的玻璃部分。
圖10是表示建材的一構成例的立體圖。如圖10所示,建材401具有在其采光部404具備光學部件402的構成。具體來說,建材401具備光學部件402及設置在光學部件402的周緣部的框材403。光學部件402由框材403固定,視需要可將框材403分解而卸除光學部件402。作為建材401,例如可列舉拉門,但本技術并不限定于該例,可應用于具有采光部的各種建材。
(光學部件的制造方法)
本發(fā)明的光學部件的制造方法至少包括第1光學層形成步驟及反射層形成步驟,進而視需要包括其他步驟。
<第1光學層形成步驟>
在所述第1光學層形成步驟中,只要為使用具有凹形狀的轉印母盤形成具有凸形狀的第1光學層的步驟,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇。
在所述第1光學層形成步驟中,使用所述具有凹形狀的轉印母盤(以下也稱為“形狀轉印用母盤”、“模具”)形成所述具有凸形狀的所述第1光學層時,通過控制所述具有凹形狀的轉印母盤的表面粗糙度,可控制所述凸形狀的粗糙度(例如最大高度粗糙度Rz)。在本發(fā)明中,所述凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz為所述金屬層的平均厚度的3.0倍以下,該條件例如可通過控制所述具有凹形狀的轉印母盤的表面粗糙度來達成。
作為控制所述具有凹形狀的轉印母盤的表面粗糙度的方法,例如可列舉:對SUS輥等母盤基材實施沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍覆,并對該沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍覆面進行超精密切削的方法;使用磨損不同的任意車刀(切削工具)對已被鍍覆的SUS輥等母盤基材進行切削加工的方法等。
<反射層形成步驟>
作為所述反射層形成步驟,只要為在所述第1光學層上形成反射層的步驟,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇。
<第2光學層形成步驟>
作為所述第2光學層形成步驟,只要為在所述反射層上形成第2光學層的步驟,則沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉在所述反射層上涂布活性能量線硬化性樹脂并進行硬化的步驟等。
說明所述光學部件的制造方法的另一例。
在SUS輥等母盤基材上成膜沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍層,通過使用車刀(切削工具)的切削加工、超精密切削加工、激光加工等對鍍覆面進行切削,準備具有與結構體相同的凸形狀、或其反轉形狀的形狀轉印用母盤(以下也稱為“模具”)。
接著,例如使用熔融擠出法、轉印法等將所述模具的凸形狀轉印至膜狀或片狀的樹脂材料。作為所述轉印法,可列舉:在模具中流入活性能量線硬化性樹脂組合物,并照射活性能量線使其硬化的方法;或對樹脂施加熱或壓力而轉印形狀的方法等。由此,如圖11A所示,形成在一主面具有結構體11的第1光學層4。
接著,如圖11B所示,在該第1光學層4的一主面上形成反射層3。作為反射層3的金屬層的形成方法,例如可列舉濺鍍法、蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、浸漬涂布法、狹縫涂布法、濕式涂布法、噴霧涂布法等。作為反射層3的高折射率層的形成方法,例如可列舉濺鍍法、蒸鍍法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、浸漬涂布法、狹縫涂布法、濕式涂布法、噴霧涂布法等。
接著,如圖11C所示,在反射層3的上部配置基材5a而形成夾持部。
接著,如圖11D所示,將作為活性能量線硬化性樹脂的樹脂5b′供給至所述夾持部。
接著,如圖11E所示,從基材5a上,通過光源23對樹脂5b′照射UV光而使樹脂5b′硬化。
由此,如圖11F所示,在反射層3上形成表面平滑的第2光學層5。
通過以上,獲得設置有所需形狀的反射層3的光學部件。
說明所述光學部件的制造方法的另一例。
在SUS輥等母盤基材上成膜沒有微細孔或微細孔小的均質的鎳磷鍍層,通過使用車刀(切削工具)的切削加工、超精密切削加工、激光加工等對鍍覆面進行切削,準備具有與結構體相同的凸形狀或其反轉形狀的模具。
接著,例如使用熔融擠出法、轉印法等將所述模具的凸形狀轉印至膜狀或片狀的樹脂材料。作為所述轉印法,可列舉:在模具中流入活性能量線硬化性樹脂組合物,并照射活性能量線使其硬化的方法;或對樹脂施加熱或壓力而轉印形狀的方法等。由此,形成在一主面具有凸形狀的結構體的第1光學層。
使用圖12所示的制造裝置,以如下方式制作附反射層的第1光學層。
圖12所示的制造裝置為濺鍍用制造裝置,具有卷出輥101、支撐輥102、卷取輥103、及濺鍍靶104。
在使長條的第1光學層4一邊密接于卷出輥101一邊送出至支撐輥102并密接于支撐輥102的狀態(tài)下,使用濺鍍靶104進行濺鍍,在第1光學層4的凸形狀(結構體)上形成高折射率層。經(jīng)由支撐輥102將形成有高折射率層的第1光學層4搬送至卷取輥103并進行卷取。
進而,利用同樣的方法,通過交替層積金屬層與高折射率層而在第1光學層4上形成反射層3。
繼而,使用圖13所示的制造裝置,以如下方式制作光學部件1。
首先,對該制造裝置的構成進行說明。該制造裝置具備卷出輥51、卷出輥52、卷取輥53、層壓輥54、55、導輥56~60、涂布裝置61及照射裝置62。
在卷出輥51及卷出輥52分別以卷狀卷繞帶狀的基材5a及帶狀的附反射層的第1光學層9,且以可利用導輥56、57等連續(xù)地送出基材5a及附反射層的第1光學層9的方式配置。圖中的箭頭表示搬送基材5a及附反射層的第1光學層9的方向。附反射層的第1光學層9是在凸形狀(結構體)上形成有反射層的第1光學層。
卷取輥53以可卷取由該制造裝置制作的帶狀光學部件1的方式配置。層壓輥54、55以可夾持從卷出輥52送出的附反射層的第1光學層9與從卷出輥51送出的基材5a的方式配置。導輥56~60以可搬送帶狀的附反射層的第1光學層9、帶狀的基材5a、及帶狀的光學部件1的方式配置在該制造裝置內的搬送路徑。作為層壓輥54、55及導輥56~60的材質,并沒有特別限定,可根據(jù)所需的輥特性適當選擇不銹鋼等金屬、橡膠、硅酮等而使用。
涂布裝置61例如可使用具備涂布機等涂布機構的裝置。作為涂布機,例如可考慮所要涂布的樹脂組合物的物性等而適當使用凹版、線棒、狹縫等的涂布機。照射裝置62例如為照射電子束、紫外線、可見光線、γ射線等活性能量線的照射裝置。
繼而,對使用該制造裝置的光學部件的制造方法進行說明。
首先,從卷出輥51送出基材5a。送出的基材5a經(jīng)由導輥56通過涂布裝置61的下方。接著,在通過涂布裝置61的下方的基材5a上,利用涂布裝置61涂布活性能量線硬化性樹脂。接著,將涂布了活性能量線硬化性樹脂的基材5a朝向層壓輥搬送。另一方面,從卷出輥52送出附反射層的第1光學層9,經(jīng)由導輥57朝向層壓輥54、55搬送。
接著,以不在基材5a與附反射層的第1光學層9之間進入氣泡的方式,利用層壓輥54、55夾合搬入的基材5a與附反射層的第1光學層9,對基材5a層壓附反射層的第1光學層9。接著,使由附反射層的第1光學層9層壓的基材5a一邊沿著層壓輥55的外周面一邊搬送,并且利用照射裝置62從基材5a側對活性能量線硬化性樹脂照射活性能量線,使活性能量線硬化性樹脂硬化。由此,基材5a與附反射層的第1光學層9經(jīng)由作為活性能量線硬化性樹脂的硬化物的樹脂層(以下稱為樹脂層5b)而貼合,制作目標的光學部件1。接著,經(jīng)由導輥58、59、60將所制作的帶狀光學部件1搬送至卷取輥53,利用卷取輥53卷取光學部件1。
以下,對所述光學部件的制造方法中說明的基材、樹脂層進行詳細說明。
《基材》
作為基材4a的形狀,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉膜狀、片狀、板狀、塊狀等。作為基材4a的材料,例如可使用公知的高分子材料。作為所述公知的高分子材料,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉:三乙酰纖維素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳族聚酰胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、二乙酰纖維素、聚氯乙烯、丙烯酸系樹脂(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、環(huán)氧樹脂、脲樹脂、氨基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂等。作為基材4a及基材5a的平均厚度,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,就生產(chǎn)性的觀點來說優(yōu)選38μm~100μm。作為基材4a或基材5a,優(yōu)選具有活性能量線透過性。其原因在于,由此,對于介置于基材4a或基材5a與反射層3之間的活性能量線硬化性樹脂,可從基材4a或基材5a側照射活性能量線,使活性能量線硬化性樹脂硬化。
《樹脂層》
樹脂層4b及樹脂層5b例如具有透明性。樹脂層4b例如通過在基材4a與反射層3之間使樹脂組合物硬化而獲得。樹脂層5b例如通過在基材5a與反射層3之間使樹脂組合物硬化而獲得。作為所述樹脂組合物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,就制造的容易性的觀點來說,可優(yōu)選列舉利用光或電子束等而硬化的活性能量線硬化性樹脂、利用熱而硬化的熱硬化型樹脂等。作為活性能量線硬化性樹脂,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選利用光而硬化的感光性樹脂組合物,進而優(yōu)選利用紫外線而硬化的紫外線硬化型樹脂組合物。
所述樹脂組合物就提高樹脂層4b或樹脂層5b與反射層3的密接性的觀點來說,優(yōu)選還包含含有磷酸的化合物、含有琥珀酸的化合物、含有丁內酯的化合物。作為所述含有磷酸的化合物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選含有磷酸的(甲基)丙烯酸酯,更優(yōu)選在官能基具有磷酸的(甲基)丙烯酸系單體或低聚物。作為所述含有琥珀酸的化合物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選含有琥珀酸的(甲基)丙烯酸酯,更優(yōu)選在官能基具有琥珀酸的(甲基)丙烯酸系單體、低聚物。作為所述含有丁內酯的化合物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選含有丁內酯的(甲基)丙烯酸酯、在官能基具有丁內酯的(甲基)丙烯酸系單體或低聚物。優(yōu)選樹脂層4b及樹脂層5b中的至少一個包含極性高的官能基,且該官能基的含量在樹脂層4b與樹脂層5b中不同。優(yōu)選樹脂層4b與樹脂層5b這兩者包含含有磷酸的化合物,且樹脂層4b與樹脂層5b中的所述磷酸的含量不同。所述磷酸的含量在樹脂層4b與樹脂層5b中,優(yōu)選2倍以上不同,更優(yōu)選5倍以上不同,特別優(yōu)選10倍以上不同。
在樹脂層4b及樹脂層5b中的至少一個包含含有磷酸的化合物的情況下,優(yōu)選反射層3在與包含含有磷酸的化合物的樹脂層4b或樹脂層5b接觸的面含有氧化物或氮化物、氮氧化物。作為反射層3,特別優(yōu)選在與包含含有磷酸的化合物的樹脂層4b或樹脂層5b接觸的面具有含有鋅的氧化物的薄膜。
作為所述紫外線硬化型樹脂組合物的成分,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉(甲基)丙烯酸酯、光聚合起始劑等。另外,所述紫外線硬化型樹脂組合物也可視需要還含有光穩(wěn)定劑、阻燃劑、均化劑及抗氧化劑等。
作為所述(甲基)丙烯酸酯,優(yōu)選使用具有2個以上(甲基)丙烯?;膯误w及/或低聚物。作為該單體及/或低聚物,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉(甲基)丙烯酸氨基甲酸酯、環(huán)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、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯等。于此,所謂(甲基)丙烯酰基是指丙烯?;凹谆;械娜我粋€。于此,所謂低聚物是指分子量500以上且60,000以下的分子。
作為所述光聚合起始劑,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉二苯甲酮衍生物、苯乙酮衍生物、蒽醌衍生物等。這些化合物可單獨使用1種,也可并用2種以上。作為所述聚合起始劑的調配量,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選在固形物成分中為0.1質量%以上且10質量%以下。如果所述調配量小于0.1質量%,則光硬化性降低,實質上不適于工業(yè)生產(chǎn)。另一方面,如果所述調配量超過10質量%,則在照射光量小的情況下,有涂膜殘留臭氣的傾向。于此,所謂固形物成分是指構成硬化后的硬涂層12的所有成分。具體來說,例如將丙烯酸酯及光聚合起始劑等稱為固形物成分。
作為用于樹脂層4b的樹脂,優(yōu)選像即使在形成反射層3時的制程溫度下也不會變形,不會產(chǎn)生龜裂的樹脂。如果玻璃轉移溫度低,則在設置后,高溫時會發(fā)生變形,或在形成反射層3時樹脂形狀會發(fā)生變化,因此不優(yōu)選,如果玻璃轉移溫度高,則容易產(chǎn)生龜裂或界面剝離,不優(yōu)選。具體來說,玻璃轉移溫度優(yōu)選60℃以上且150℃以下,更優(yōu)選80℃以上且130℃以下。
作為所述樹脂,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選可通過能量線照射或熱等轉印構造的樹脂,更優(yōu)選乙烯基系樹脂、環(huán)氧系樹脂、熱塑性樹脂等。
也可添加低聚物以使硬化收縮少。作為硬化劑,也可含有聚異氰酸酯等。另外,考慮到與基材的密接性,也可添加含羥基的乙烯基系單體、含羧基的乙烯基系單體、含磷酸基的乙烯基系單體、多元醇類、羧酸、偶聯(lián)劑(硅烷、鋁、鈦等)或各種螯合劑等。
作為所述乙烯基系樹脂,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選丙烯酸(甲基)系樹脂。作為所述丙烯酸(甲基)系樹脂,可優(yōu)選列舉含羥基的乙烯基系單體,作為其具體例,以(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸3-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸4-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯、反丁烯二酸二-2-羥基乙酯或反丁烯二酸單-2-羥基乙基-單丁酯為代表,可列舉:聚乙二醇或聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯或這些與ε-己內酯的加成物、像“PLACCELFM或FA單體”[Daicel化學工業(yè)股份有限公司制造的己內酯加成單體的商品名]那樣的各種α/β-乙烯性不飽和羧酸的羥基烷基酯類等。
作為所述含羧基的乙烯基系單體,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉:像(甲基)丙烯酸、丁烯酸、順丁烯二酸、反丁烯二酸、衣康酸或檸康酸那樣的各種不飽和單-或二羧酸類或像反丁烯二酸單乙酯、順丁烯二酸單丁酯那樣的二羧酸單酯類、或所述含羥基的(甲基)丙烯酸酯類與像琥珀酸、順丁烯二酸、鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、苯三羧酸、苯四羧酸、“腐植酸”、四氯鄰苯二甲酸那樣的各種聚羧酸的酸酐的加成物等。
作為所述含磷酸基的乙烯基系單體,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉:二烷基[(甲基)丙烯酰氧基烷基]磷酸酯類或(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性磷酸酯類、二烷基[(甲基)丙烯酰氧基烷基]亞磷酸酯類或(甲基)丙烯酰氧基烷基酸性亞磷酸酯類等。
作為所述多元醇類,例如可使用像乙二醇、丙二醇、甘油、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、季戊四醇或山梨糖醇那樣的各種多元醇類的1種或2種以上。另外,雖然不是醇,但可代替醇而使用像“Cardura E”[荷蘭Shell公司制造的脂肪酸的縮水甘油酯的商品名]那樣的各種脂肪酸縮水甘油酯類等。
作為所述羧酸,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉:像苯甲酸、對第三丁基苯甲酸、鄰苯二甲酸(酐)、六氫鄰苯二甲酸(酐)、四氫鄰苯二甲酸(酐)、四氯鄰苯二甲酸(酐)、六氯鄰苯二甲酸(酐)、四溴鄰苯二甲酸(酐)、偏苯三甲酸、“雙環(huán)庚烯二甲酸”[日立化成工業(yè)股份有限公司制品;“雙環(huán)庚烯二甲酸”為該公司的注冊商標]、琥珀酸(酐)、順丁烯二酸(酐)、反丁烯二酸、衣康酸(酐)、己二酸、癸二酸或草酸等的各種羧酸類等。這些單體可單獨使用1種,也可使2種以上進行共聚。
作為可進行共聚的單體,可列舉:苯乙烯、乙烯基甲苯、對甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、異丙基苯乙烯或對第三丁基苯乙烯等苯乙烯系單體;
像(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異(i)丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸第二丁酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯或(甲基)丙烯酸月桂酯、“Acryester SL”[Mitsubishi Rayon股份有限公司制造的C12-/C13甲基丙烯酸酯混合物的商品名]、(甲基)丙烯酸硬脂酯那樣的(甲基)丙烯酸烷基酯類;像(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸4-第三丁基環(huán)己酯或(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、(甲基)丙烯酸芐酯那樣的在側鏈不含官能基的(甲基)丙烯酸酯類;及像二(甲基)丙烯酸乙烯酯那樣的二官能性乙烯基系單體類;
像(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯或(甲基)丙烯酸甲氧基丁酯那樣的各種(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯類;
像順丁烯二酸二甲酯、順丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二(正丁基)酯、反丁烯二酸二(異丁基)酯或衣康酸二丁酯那樣的以順丁烯二酸、反丁烯二酸或衣康酸為代表的各種二羧酸類與一元醇類的二酯類;
像乙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯或“Veova”[荷蘭Shell公司制造的支鏈狀(分枝狀)脂肪族單羧酸類的乙烯酯的商品名]、(甲基)丙烯腈那樣的各種乙烯酯類;
像(甲基)丙烯酸N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯等那樣的(甲基)丙烯酸N,N-烷基氨基烷基酯類;或像(甲基)丙烯酰胺、N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺的丁醚、二甲基氨基丙基丙烯酰胺等那樣的含酰胺鍵的乙烯基系單體等含氮乙烯基系單體類等。
這些可根據(jù)高折射率層、金屬層的性質而任意地調整量。
基材4a或基材5a優(yōu)選水蒸氣透過率低于樹脂層4b或樹脂層5b。例如,在由像丙烯酸氨基甲酸酯那樣的活性能量線硬化性樹脂形成樹脂層4b的情況下,優(yōu)選由水蒸氣透過率低于樹脂層4b且具有活性能量線透過性的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等樹脂形成基材4a。由此,可減少水分從入射面S1或出射面S2向反射層3的擴散,抑制反射層3中所含的金屬等的劣化。因此,可提高光學部件1的耐久性。厚度75μm的PET的水蒸氣透過率為10g/m2/day(40℃,90%RH)左右。
以下,一邊使用圖一邊例示本發(fā)明的第1~11的實施方式。
<第1實施方式>
圖14是表示本發(fā)明的第1實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。如圖14所示,光學部件1具有光學層及形成在該光學層的內部的反射層。光學部件1具有太陽光等光所入射的入射面S1、及從該入射面S1入射的光中透過第1光學層4的光所出射的出射面S2。
圖14中表示第2光學層4以粘附劑作為主成分,利用第2光學層4將光學部件貼合于窗材等的示例。此外,在設為這種構成的情況下,粘附劑的折射率差優(yōu)選為所述范圍內。
第1光學層5與第2光學層4優(yōu)選折射率等光學特性相同。更具體來說,第1光學層5與第2光學層4優(yōu)選包含在可見區(qū)域具有透明性的相同材料。通過由相同材料構成第1光學層5與第2光學層4,兩者的折射率變得相同,因此可提高可見光的透明性。但是,即使以相同材料作為出發(fā)點,也存在因成膜步驟中的硬化條件等而導致最終生成的膜的折射率不同的情況,因此必須注意。相對于此,如果由不同材料構成第1光學層5與第2光學層4,則兩者的折射率不同,因此以反射層為分界而產(chǎn)生光折射,有透過畫面模糊的傾向。尤其存在如下問題:如果觀察靠近遠處的電燈等點光源的物體,則明顯地觀察到衍射圖案。
第1光學層5與第2光學層4優(yōu)選在可見區(qū)域具有透明性。于此,所謂透明性是指沒有光的吸收及沒有光的散射。一般來說在稱為透明的情況下有時僅指前者,但本發(fā)明中必須具有兩者。目前利用的回復反射體是為了視認道路標識或夜間作業(yè)者的衣服等的顯示反射光,因此例如即使具有散射性,只要與基底反射體密接,也可視認該反射光。例如與如下情況為同一原理:即使為了賦予防眩性而對圖像顯示裝置的前面進行具有散射性的防眩處理,也可視認圖像。然而,本發(fā)明的光學部件的特征在于使定向反射的特定波長以外的光透過的方面,由于粘結于主要使該透過波長透過的透過體而觀察該透過光,因此不存在光的散射為必要條件。但是,根據(jù)其用途,可故意僅使第2光學層具有散射性。
光學部件優(yōu)選經(jīng)由粘附劑等貼合于主要對透過的特定波長以外的光具有透過性的剛體、例如貼合于窗材而使用。作為窗材,可列舉高層建筑物或住宅等的建筑用窗材、車輛用窗材等。在將光學部件應用于建筑用窗材的情況下,特別優(yōu)選將光學部件應用于配置為朝向東~南~西之間的任一朝向(例如朝向東南~西南)的窗材。其原因在于,通過應用于這種位置的窗材,可更有效地反射熱射線。光學部件不僅可用于單層窗玻璃,而且也可用于復層玻璃等特殊的玻璃。另外,窗材并不限定于包含玻璃的窗材,也可使用包含具有透明性的高分子材料的窗材。所述第1及光學層及所述第2光學層優(yōu)選在可見區(qū)域具有透明性。其原因在于,通過這樣具有透明性,在將所述光學部件貼合于窗玻璃等窗材的情況下,可使可見光透過,確保利用太陽光的采光。另外,作為貼合面,不僅可用于玻璃的外表面,也可用于內表面。在這樣用于內表面的情況下,必須以定向反射方向成為目標方向的方式,配合結構體的凹凸的正、背及面內方向而貼合。
光學部件就可將所述光學部件容易地貼合于窗材的觀點來說,優(yōu)選具有可撓性。作為所述光學部件的形狀,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉膜狀、片狀、板狀、塊狀等,但并不特別限定于這些形狀。
另外,所述光學部件可與其他熱射線截止膜一并使用,例如也可在空氣與光學層的界面設置光吸收涂膜。另外,光學部件也可與硬涂層、紫外線截止層、表面抗反射層等一并使用。在并用這些功能層的情況下,優(yōu)選將這些功能層設置在光學部件與空氣之間的界面。但是,關于所述紫外線截止層,必須配置在比光學部件靠太陽側,因此尤其是用作內貼于室內外的窗玻璃面的用途的情況下,宜在該窗玻璃面與光學部件之間設置紫外線截止層。該情況下,也可預先在窗玻璃面與光學部件之間的粘附層中混練紫外線吸收劑。
另外,也可根據(jù)光學部件的用途,對光學部件實施著色,賦予設計性。在這樣賦予設計性的情況下,優(yōu)選設為在無損透明性的范圍光學層僅吸收特定波段的光的構成。
<第2實施方式>
圖15~圖17是表示本發(fā)明的第2實施方式的光學部件的結構體的構成例的剖面圖。第2實施方式于在第1光學層4的一主面二維排列結構體的方面不同于第1實施方式。
在第1光學層4的一主面二維地排列著結構體11。該排列優(yōu)選最致密填充狀態(tài)下的排列。例如,在第1光學層4的一主面,通過以最致密填充狀態(tài)二維排列結構體11而形成正方致密陣列、三角形致密陣列、六方致密陣列等致密陣列。正方致密陣列是將具有正方形狀的底面的結構體11排列成正方致密狀的陣列。三角形致密陣列是將具有三角形狀的底面的結構體11排列成六方致密狀的陣列。六方致密陣列是將具有六邊形狀的底面的結構體11排列成六方致密狀的陣列。
結構體11例如為隅角棱鏡狀、半球狀、半橢圓球狀、棱鏡狀、自由曲面狀、多邊形狀、圓錐形狀、多角錐狀、圓錐臺形狀、拋物面狀等的凸部。作為結構體11的底面形狀,例如可列舉圓形狀、橢圓形狀、或三角形狀、四邊形狀、六邊形狀、八邊形狀等多邊形狀等。此外,圖15中表示以最致密填充狀態(tài)二維排列具有四邊形狀的底面的結構體11的正方致密陣列的示例。另外,圖16中表示以最致密填充狀態(tài)二維排列具有六邊形狀的底面的結構體的三角形致密陣列的示例。另外,圖17中表示以最致密填充狀態(tài)二維排列具有三角形底面的結構體11的六方致密陣列的示例。另外,結構體11的間距P1、P2優(yōu)選根據(jù)所需的光學特性而適當選擇。另外,在相對于與光學部件的入射面垂直的垂線使結構體11的主軸傾斜的情況下,優(yōu)選在結構體11的二維排列中的至少一個排列方向上使結構體11的主軸傾斜。在將光學部件貼于相對于地面垂直地配置的窗材的情況下,優(yōu)選結構體11的主軸以垂線為基準而向窗材的下方(地面?zhèn)?傾斜。
<第3實施方式>
圖18是表示本發(fā)明的第3實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。如圖18所示,第3實施方式在代替結構體11而具有珠粒31的方面不同于第1實施方式。
在基材4c的一主面,以珠粒31的一部分從該一主面突出的方式將珠粒31埋入,由基材4c與珠粒31形成第1光學層4。
在第1光學層4的一主面依序層積著焦點層32、反射層3、第2光學層5。珠粒31例如具有球狀。珠粒31優(yōu)選具有透明性。珠粒31以例如玻璃等無機材料、或高分子樹脂等有機材料作為主成分。
<第4實施方式>
圖19是表示本發(fā)明的第4實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。第4實施方式于在第1光學層4與第2光學層5之間具備相對于光的入射面而傾斜的多個反射層3,且相互平行地排列這些反射層3的方面不同于第1實施方式。
圖20是表示本發(fā)明的第4實施方式的光學部件的結構體的一構成例的立體圖。結構體11是單向延伸的三角柱狀的凸部,該柱狀的結構體11朝向單向一維排列。與結構體11的延伸方向垂直的剖面例如具有直角三角形狀。在結構體11的銳角側的傾斜面上,通過例如蒸鍍法、濺鍍法等具有定向性的薄膜形成法而形成反射層。
根據(jù)第4實施方式,將多個反射層平行地排列在光學部件內。由此,可使所述反射層的反射次數(shù)相比于形成隅角棱鏡形狀或棱鏡形狀的結構體的情況減少。因此,可提高反射率,且減少由所述反射層所致的光的吸收。
<第5實施方式>
圖21是表示本發(fā)明的第5實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。如圖21所示,第5實施方式于在光學部件1的入射面上還具有表現(xiàn)清洗效果的自清洗效果層6的方面不同于第1實施方式。自清洗效果層6例如含有光催化劑。作為光催化劑,例如可使用TiO2。
如上所述,光學部件的特征在于選擇性地定向反射特定波段的光的方面。于在室外或污垢多的房間等使用光學部件時,因附著于表面的污垢而導致光散射從而失去定向反射特性,因此優(yōu)選表面始終為光學上透明。因此,優(yōu)選表面的撥水性或親水性等優(yōu)異,且表面自動地表現(xiàn)清洗效果。
根據(jù)第5實施方式,由于在光學部件的入射面上形成有自清洗效果層6,因此可對入射面賦予撥水性或親水性等。因此,可抑制污垢等附著于入射面,從而可抑制定向反射特性的降低。
<第6實施方式>
第6實施方式在相對于定向反射特定波長的光而使特定波長以外的光散射的方面不同于第1實施方式。光學部件1具備使入射光散射的光散射體。該散射體例如設置在第1光學層4或第2光學層5的表面、第1光學層5或光學層4的內部、及反射層3與第1光學層4或第2光學層5之間中的至少一個部位。光散射體優(yōu)選設置在反射層3與第2光學層4之間、第2光學層5的內部、及第2光學層5的表面中的至少一部位。在將光學部件1貼合于窗材等支撐體的情況下,可應用于室內側及室外側中的任一者。在將光學部件1貼合于室外側的情況下,優(yōu)選僅在反射層3與窗材等支撐體之間設置使特定波長以外的光散射的光散射體。其原因在于,在將光學部件1貼合于窗材等支撐體的情況下,如果在反射層3與入射面之間存在光散射體,則會失去定向反射特性。另外,在將光學部件1貼合于室內側的情況下,優(yōu)選在該光學部件1的與貼合面為相反側的出射面與反射層3之間設置光散射體。
圖22A是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的第1構成例的剖面圖。如圖22A所示,第2光學層5包含樹脂與微粒子12。微粒子12具有與作為第2光學層5的主構成材料的樹脂不同的折射率。作為微粒子12,例如可使用有機微粒子及無機微粒子中的至少1種。另外,作為微粒子12,也可使用中空微粒子。作為微粒子12,例如可列舉二氧化硅、氧化鋁等無機微粒子、苯乙烯、丙烯酸或它們的共聚物等有機微粒子,特別優(yōu)選二氧化硅微粒子。
圖22B是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的第2構成例的剖面圖。如圖22B所示,光學部件1在第2光學層5的表面還具備光擴散層7。光擴散層7例如包含樹脂與微粒子。作為所述微粒子,可使用與第1構成例相同的微粒子。
圖22C是表示本發(fā)明的第6實施方式的光學部件的第3構成例的剖面圖。如圖22C所示,光學部件1在反射層3與第2光學層5之間還具備光擴散層7。光擴散層7例如包含樹脂與微粒子。作為所述微粒子,可使用與第1構成例相同的微粒子。
根據(jù)第6實施方式,可定向反射紅外線等特定波段的光,使可見光等特定波長對以外的光散射。因此,可使光學部件1模糊而對光學部件1賦予設計性。
<第7實施方式>
圖23是表示本發(fā)明的第7實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。第7實施方式于在作為第1光學層的窗材41上直接形成反射層3的方面不同于第1實施方式。
窗材41在其一主面具有結構體42。在形成有該結構體42的一主面上依序層積反射層3、第2光學層43。作為結構體42的形狀,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉使第1實施方式中的結構體11的凹凸反轉的形狀等。第2光學層43是用來提高透過圖像清晰度或總光線透過率并且保護反射層3。第2光學層43是使以例如熱塑性樹脂或活性能量線硬化性樹脂為主成分的樹脂硬化而成。
<第8實施方式>
圖24A、圖24B是表示本發(fā)明的第8實施方式的光學部件1的第1構成例的剖面圖。圖25A、圖25B是表示本發(fā)明的第8實施方式的光學部件1的第2構成例的剖面圖。第8實施方式在第1光學層4及第2光學層5中的至少一個具有雙層構造的方面不同于第1實施方式。圖24A、圖24B中表示成為外部光的入射面S1側的第1光學層4具有雙層構造的示例。圖25A、圖25B中表示成為外部光的入射面S1側的第1光學層4與成為外部光的出射面S2側的第2光學層5這兩者具有雙層構造的示例。如圖24A、圖24B所示,第1光學層4的雙層構造例如包括成為表面?zhèn)鹊钠交幕?a與形成在該基材4a與反射層3之間的樹脂層4b。如圖25A、圖25B所示,第2光學層5的雙層構造例如包括成為表面?zhèn)鹊钠交幕?a與形成在該基材5a與反射層3之間的樹脂層5b。
光學部件1例如經(jīng)由接合層8而貼合于作為被粘結體的窗材10的室內側或室外側。作為接合層8,例如可使用以粘結劑作為主成分的粘結層、或以粘附劑作為主成分的粘附層。在接合層8為粘附層的情況下,如圖24B、圖25B所示,作為光學部件1,例如優(yōu)選還具有形成在該光學部件1的入射面S1或出射面S2的接合層8(粘附層)及形成在該粘附層上的剝離層81。其原因在于,通過設為這種構成,僅將剝離層81剝離便可經(jīng)由接合層8(粘附層)而將光學部件1容易地貼合于窗材10等被粘結體。
就提高光學部件1與接合層8的粘結性的觀點來說,優(yōu)選在光學部件1與接合層8之間還形成底涂層。另外,同樣地,就提高光學部件1與接合層8的粘結性的觀點來說,優(yōu)選對光學部件1的形成接合層8的入射面S1或出射面S2實施公知的物理預處理。作為公知的物理預處理,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,例如可列舉等離子體處理、電暈處理等。
<第9實施方式>
圖25是表示本發(fā)明的第9實施方式的光學部件的第1構成例的剖面圖。圖26是表示本發(fā)明的第9實施方式的光學部件的第2構成例的剖面圖。第9實施方式于在貼合于窗材10等被粘結體的入射面S1或出射面S2上、或該面與反射層3之間還具有阻障層71的方面不同于第8實施方式。圖25中表示光學部件1在貼合于窗材10等被粘結體的入射面S1上還具有阻障層71的示例。圖28中表示光學部件1在成為貼合窗材10等被粘結體的一側的基材4a與樹脂層4b之間還具有阻障層71的示例。
作為阻障層71的材料,例如可使用包含氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiOx)、及氧化鋯中的至少1種的無機氧化物、包含聚偏氯乙烯(PVDC)、聚氟化乙烯樹脂及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的部分水解物(EVOH)中的至少1種的樹脂材料等。另外,作為阻障層71的材料,例如也可使用包含SiN、ZnS-SiO2、AlN、Al2O3、SiO2-Cr2O3-ZrO2的復合氧化物(SCZ)、包含SiO2-In2O3-ZrO2的復合氧化物(SIZ)、包含TiO2及Nb2O5中的至少1種的電介質材料。
如上所述,于光學部件1在入射面S1或出射面S2還具有阻障層71的情況下,優(yōu)選形成有阻障層71的第1光學層4或第2光學層5具有以下關系。即,優(yōu)選使形成有阻障層71的基材4a或基材5a的水蒸氣透過率低于樹脂層4b或樹脂層5b的水蒸氣透過率。其原因在于,由此,可進一步減少水分從光學部件1的入射面S1或出射面S2向反射層3的擴散。
在第9實施方式中,光學部件1在入射面S1或出射面S2還具有阻障層71,因此可減少水分從入射面S1或出射面S2向反射層3的擴散,抑制反射層3中所含的金屬等的劣化。因此,可提高光學部件1的耐久性。
<第10實施方式>
圖27是表示本發(fā)明的第10實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。第10實施方式在還具有形成在光學部件1的入射面S1及出射面S2中的至少一個的硬涂層72的方面不同于第8實施方式。此外,圖27表示在光學部件1的出射面S2形成有硬涂層72的示例。
就耐擦傷性的觀點來說,硬涂層72的鉛筆硬度優(yōu)選2H以上,更優(yōu)選3H以上。硬涂層72是在光學部件1的入射面S1及出射面S2中的至少一個涂布樹脂組合物并使之硬化而獲得。作為該樹脂組合物,例如可列舉日本專利特公昭50-28092號公報、日本專利特公昭50-28446號公報、日本專利特公昭51-24368號公報、日本專利特開昭52-112698號公報、日本專利特公昭57-2735號公報、日本專利特開2001-301095號公報所公開的樹脂組合物,具體來說,例如可列舉甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等有機硅烷系熱硬化型樹脂、醚化羥甲基三聚氰胺等三聚氰胺系熱硬化樹脂、多元醇丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸氨基甲酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯系紫外線硬化樹脂等。
就對硬涂層72賦予防污性的觀點來說,所述樹脂組合物優(yōu)選還含有防污劑。作為所述防污劑,并沒有特別限制,可根據(jù)目的適當選擇,優(yōu)選使用具有1個以上(甲基)丙烯酸基、乙烯基、或環(huán)氧基的硅酮低聚物及/或含氟低聚物。所述硅酮低聚物及/或氟低聚物的調配量優(yōu)選為固形物成分的0.01質量%以上且5質量%以下。如果所述調配量小于0.01質量%,則有防污功能不充分的傾向。另一方面,如果所述調配量超過5質量%,則有涂膜硬度降低的傾向。作為所述防污劑,例如優(yōu)選使用DIC股份有限公司制造的RS-602、RS-751-K、Sartomer公司制造的CN4000、大金工業(yè)股份有限公司制造的OPTOOLDAC-HP、信越化學工業(yè)股份有限公司制造的X-22-164E、Chisso股份有限公司制造的FM-7725、Daicel-Cytec股份有限公司制造的EBECRYL350、Degussa公司制造的TEGORad2700等。被賦予防污性的硬涂層72的純粹接觸角優(yōu)選70°以上,更優(yōu)選90°以上。所述樹脂組合物也可視需要還含有光穩(wěn)定劑、阻燃劑及抗氧化劑等添加劑。
根據(jù)第10實施方式,在光學部件1的入射面S1及出射面S2中的至少一個形成硬涂層72,因此可對光學部件1賦予耐擦傷性。例如在將光學部件1貼合于窗內側的情況下,也可在人觸膜光學部件1的表面、或清潔光學部件1的表面時抑制產(chǎn)生損傷。另外,在將光學部件1貼合于窗外側的情況下,也可同樣地抑制產(chǎn)生損傷。
<第11實施方式>
圖28是表示本發(fā)明的第11實施方式的光學部件的一構成例的剖面圖。第11實施方式于在硬涂層72上還具有防污層74的方面不同于第10實施方式。另外,就提高硬涂層72與防污層74之間的密接性的觀點來說,優(yōu)選在硬涂層72與防污層74之間還具有偶聯(lián)劑層(底涂層)73。
第11實施方式中,光學部件1在硬涂層72上還具備防污層74,因此可對光學部件1賦予防污性。
[實施例]
以下說明本發(fā)明的實施例,但本發(fā)明并不受這些實施例任何限定。
(實施例1)
通過在SUS輥上成膜沒有微細孔的均質的鎳磷鍍層,并對鍍覆面進行超精密切削而獲得形狀轉印用母盤。在清洗所述形狀轉印用母盤后,使用熱硬化性樹脂進行形狀轉印,獲得具有凸形狀的第1光學層。
接著,在第1光學層的被賦予凸形狀的面上,利用真空濺鍍法依序成膜構造A[GZO(摻雜鎵的氧化鋅,35nm)/AgNdCu(10nm)/GZO(70nm)/AgNdCu(10nm)/GZO(35nm)],沿與45°傾斜面垂直的方向交替層積GZO(35nm)/AgNdCu(10nm)/GZO(70nm)/AgNdCu(10nm)/GZO(35nm)而形成反射層。此外,作為銀合金層的AgNdCu層(金屬層)的成膜是使用含有Ag/Nd/Cu=99.0at%/0.4at%/0.6at%的組成的合金靶。GZO層(高折射率層)的成膜是使用具有Ga2O3/ZnO=1at%/99at%的組成的陶瓷靶。高折射率層是使用輥,在利用所述輥支撐作為基材的PET膜的成膜面的背面?zhèn)鹊臓顟B(tài)下成膜。通過以上獲得附反射層的第1光學層。
接著,利用紫外線硬化性樹脂包埋反射層而獲得光學部件。
<凸形狀的粗糙度的評價>
使用原子力顯微鏡(AFM,AtomicForceMicroscope)(NanoScopeIV,日本Veeco公司制造),測定第1光學層的凸形狀的粗糙度(算術平均粗糙度Ra及最大高度粗糙度Rz)。此外,測定試樣使用在所述光學部件的制作中形成反射層之前的第1光學層。將結果示于表1。
此外,凸形狀的粗糙度也可通過觀察光學部件的TEM剖面而求出。而且,通過觀察TEM剖面而算出的凸形狀的Rz及Ra的值與通過AFM求出的凸形狀的Rz及Ra的值成為大致一致的結果。
<可見光線透過率的測定>
光學部件的可見光透過率是使用紫外可見分光裝置(V-560,JASCO公司制造)進行測定。通過該測定,獲得表示波長與透過率的函數(shù)的函數(shù)τ[λ]。將τ代入JIS A 5759所規(guī)定的可見光線透過率的計算式,算出可見光透過率。將測定條件示于以下。但是,在JIS A 5759中是以貼附于玻璃而透過的方式規(guī)定,但如果進行高溫高濕試驗,則有粘附劑與玻璃變色的情況,因此使用將這些去除后的光學部件進行試驗及測定。
測定模式:%T
回應:Medium
頻帶寬度:5.0nm
掃描速度:200nm
起始波長:380nm
結束波長:780nm
數(shù)據(jù)取入間隔:1.0nm
縱軸標度:自動
重復次數(shù):1次
對保存前期及在70℃90%RH下保存100小時或500小時后的光學部件進行所述測定。
將保存前(初期特性)的可見光透過率示于表1。此外,將可見光線透過率為15%以上的光學部件設為合格,將小于15%的光學部件設為不合格。
關于保存后特性,按照以下的評價基準進行評價。將結果示于表1。
[保存后特性的評價]
○:與初期(保存前)的光學部件相比,可見光線透過率的變化小于5%
△:與初期(保存前)的光學部件相比,可見光線透過率的變化為5%以上且小于10%
×:與初期(保存前)的光學部件相比,可見光線透過率的變化為10%以上
(實施例2)
在實施例1中,將形狀轉印用母盤變更為在SUS輥上成膜沒有微細孔的均質的鎳磷鍍層并使用具有1μm磨損的切削用車刀對鍍覆面進行切削加工而獲得的形狀轉印用母盤,除此以外,以與實施例1同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(實施例3)
在實施例1中,將形狀轉印用母盤變更為通過在SUS輥上成膜具有直徑50nm以下的微細孔的鎳磷鍍層并對鍍覆面進行超精密切削而獲得的形狀轉印用母盤,除此以外,以與實施例1同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(實施例4)
在實施例1中,將形狀轉印用母盤變更為通過在SUS輥上成膜具有直徑100nm以下的微細孔的鎳磷鍍層并對鍍覆面進行超精密切削而獲得的形狀轉印用母盤,且將反射層變更為僅由平均厚度20nm的AgNdCu層(金屬層)所構成的單層的反射層,除此以外,以與實施例1同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(實施例5)
在實施例4中,將AgNdCu層(金屬層)的平均厚度變更為40nm,除此以外,以與實施例4同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(比較例1)
在實施例1中,將形狀轉印用母盤變更為通過在SUS輥上成膜具有直徑100nm以下的微細孔的鎳磷鍍層并對鍍覆面進行超精密切削而獲得的形狀轉印用母盤,除此以外,以與實施例1同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(比較例2)
在實施例1中,將形狀轉印用母盤變更為通過對附Cu鍍層的SUS輥進行超精密切削后進行Cr鍍覆而獲得的形狀轉印用母盤,除此以外,以與實施例1同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(比較例3)
在實施例3中,將反射層的平均厚度變更為7nm,除此以外,以與實施例3同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
(比較例4)
在實施例4中,將反射層的平均厚度變更為50nm,除此以外,以與實施例4同樣的方式制作光學部件。另外,進行與實施例1同樣的評價。將其結果示于表1。
[表1]
可知,本發(fā)明的光學部件在凸形狀的傾斜面的最大高度粗糙度Rz(nm)為金屬層的平均厚度(nm)的3.0倍以下時,可抑制可見光線透過率的變化量,耐久性優(yōu)異。另外,如果金屬層的平均厚度超過40nm,則初期的可見光線透過率降低為低于15%的程度。
[工業(yè)上的可利用性]
本發(fā)明的光學部件由于耐久性優(yōu)異,因此可適宜地用作對窗玻璃施工的熱射線反射光學部件。
[符號的說明]
1:光學部件
3:反射層
4:第1光學層
4a:基材
4b:樹脂層
4c:基材
5:第2光學層
5a:基材
5b:樹脂層
5b′:樹脂
6:自清洗硬化層
7:光散射層
8:接合層
9:附反射層的第1光學層
10:窗材
11:結構體
12:微粒子
23:光源
31:珠粒
32:焦點層
41:窗材
42:結構體
43:第2光學層
51:卷出輥
52:卷出輥
53:卷取輥
54:層壓輥
55:層壓輥
56:導輥
57:導輥
58:導輥
59:導輥
60:導輥
61:涂布裝置
62:照射裝置
71:阻障層
72:硬涂層
73:偶聯(lián)劑層
74:防污層
81:剝離層
101:卷出輥
102:支撐輥
103:卷取輥
104:濺鍍靶
401:建材
402:光學部件
403:框材
404:采光部
500:建筑物
600:建筑物
S:入射光
S1:入射面
S2:出射面
L:入射光
L1:向上空反射的光
L2:沒有向上空反射的光