色度效应光反射单元制造技术

本发明专利技术涉及一种色度效应光反射单元(1；1a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】色度效应光反射单元


[0001]本专利技术大体涉及一种色度效应光反射单元，尤其涉及具有纳米结构反射表面的光反射单元，以便与入射光相互作用，从而在反射光中产生色度效应，并且因此向观察者提供其特定的视觉感知。具体地，本专利技术涉及一种尤其适用于建筑物内墙或外墙涂层结构的光反射单元。

技术介绍

[0002]在墙面涂层领域，已知使用各种类型和材料的面板结构具体取决于建筑物内部或外部要达到的特定美学效果或要实现的特定技术效果。例如，可以在建筑物内部或外部提供隔热板以改善能耗特征，提供光伏板以通过将太阳能转换为电能来回收能源，提供遮阳板以遮挡阳光等。此外，已知使用能够提供特定色度效应的色度面板和/或结构覆盖建筑物，例如，以便为建筑物立面提供特定美学特征。
[0003]通过使用同一申请人的申请号为PCT/EP2015/001454的国际专利申请中描述的类型的反射单元，在建筑物墙面涂层方面实现了备受赞赏的美学效果。这些反射单元包括至少一层载有纳米颗粒的材料，该至少一层材料覆盖在反射表面上，以便与入射光相互作用，从而再现天空和太阳的典型色度特征。具体地，入射光与载有纳米颗粒的材料相互作用会导致反射作用，该反射作用随着波长变化，呈现红色范围大于蓝色范围的规则光谱反射率(以下简称“规则反射率”)，反之呈现蓝色范围大于红色范围的漫射光谱反射率(以下简称“漫反射率”)。在本说明书和随后的权利要求书的上下文中，术语“规则反射率”和“漫反射率”是指E284标准中提供的与描述材料和光源外观的术语相关的定义(ASTM E284
‑r/>09a，《外观形状标准术语》，美国材料和试验协会，宾夕法尼亚州西康舍霍肯，2009年)。此外，术语“光谱”是指作为光波长函数评估的规则反射率和漫反射率。
[0004]从同一申请人的申请号为PCT/EP2016/066995的国际专利申请中可知另一种具有色度效应的立面涂层单元。该单元提供支撑结构和该支撑结构上形成的色度反射层。色度反射层包括具有与上述特征类似的特征的反射层和色度漫射层。否则，色度立面单元包括设置在色度漫射层中或上和/或反射层上的吸收介质，该吸收介质被配置为吸收红外波长的电磁辐射。
[0005]该反射作用以及尤其是对入射光波长的规则反射率和漫反射率的依赖性会产生在规则反射光束之外观察到的淡蓝色照射板。这种浅蓝色是通过漫反射或随后漫射的光形成在该板上的。相比之下，规则反射光的特征在于，其相关色温(CCT)低于入射光的CCT，因为红色区域波长的规则反射率大于蓝色区域的波长。
[0006]具体地，申请人发现，通过申请号为PCT/EP2015/001454和PCT/EP2016/066995的国际申请中描述的反射单元获得的美学效果的特征在于：规则反射光束，具有包括在色度平面CIE 1976u
’‑
v
’
的区域中的色度坐标，坐标为u'>0.210且v'>0.470，并且在该色度平面中所引用的普朗克曲线与照射反射单元的光源之间的最大笛卡尔距离小于0.1，其中该光源是标准照射器CIE E；以及
漫反射光束具有包括在色度平面的区域中的色度坐标，坐标为u'<0.210且v'<0.430。
[0007]实现已知类型的纳米颗粒反射单元需要以极其均匀的方式应用载有纳米颗粒的材料的涂层，以便保持照射单元的外观均匀性。例如，涂层厚度不均匀会导致反射单元在被照射时颜色不均匀。然而，沉积极其均匀的层需要使用昂贵的技术，大多数情况下会导致大量浪费。此外，在反射单元必须形成具有非平坦构象(例如，阶梯式、凹凸式、微结构或扁平式)的面板的情况下，获得厚度均匀性非常复杂。事实上，在折叠处，当由光源照射时，涂层会变厚和/或变薄，这会改变面板在该点处的外观。
[0008]因此，申请人强烈地意识到需要实现一种尤其适用于建筑物墙面涂层结构的色度效应光反射单元，该单元一方面可以使用简单且廉价的技术来制造，另一方面能够提供均匀的色度效应。
[0009]具体地，申请人已经确定需要实现尤其适用于建筑物立面涂层结构的色度效应光反射单元。在该目标的范围内，申请人已经认识到需要实现一种色度效应光反射单元，该单元能够保证均匀的色度效应，即使在表面构象在严格意义上并非平面的情况下也是如此。

技术实现思路

[0010]在第一方面，本专利技术涉及一种色度效应光反射单元。所述单元包括：反射层，具有至少一个反射表面；以及色度漫射层，具有靠近反射表面的第一表面和与第一表面相对且基本上平行的第二表面，被配置为由入射光照射。
[0011]有利地，色度漫射层包括具有第一折射率的第一材料制成的纳米柱或纳米孔结构，浸入具有第二折射率的第二材料中，第二折射率不同于第一折射率，其中第一材料和第二材料基本上不吸收或对波长包含在可见光谱中(换句话说，基本上在380nm≤λ≤740nm范围内)的电磁辐射透明。
[0012]根据本专利技术，在第一折射率与第二折射率之间选择的较高折射率与较低折射率之间的比率介于1.05和3之间。此外，纳米柱或纳米孔沿着与色度漫射层的第一表面和第二表面不平行的主方向发展。换言之，纳米柱或纳米孔不共面或与色度漫射层的表面不平行，即在表面之间延伸。
[0013]此外，纳米柱或纳米孔结构由多个几何参数表征，多个几何参数包括：柱直径或孔直径d
p
；沿着主发展方向的柱长度或孔长度l
p
；纳米柱或纳米孔的表面密度D
p
和/或结构的孔隙率P
p
；其中，柱直径或孔直径(d
p
)介于40nm和300nm之间，沿着主发展方向的长度(l
p
)介于300nm和40μm(300nm<l
p
<40μm)之间，并且纳米柱或纳米孔的表面密度(D
p
)与结构(30、70)的孔隙率(P
p
)之间的至少一个被配置为向单元提供在红色范围内的入射光的波长相对于在蓝色范围内的入射光的波长更高的规则反射率，并且提供在蓝色范围内的入射光的波长相对于在红色范围内的入射光的波长更高的漫反射率。
[0014]“红色范围”是指介于600nm和740nm之间的波长范围。
[0015]“蓝色范围”在广义上是指介于380nm和500nm之间的波长范围，因此也包括传统上从紫罗兰色到蓝绿色的波长。
[0016]有利地，当由准直入射光束照射时，纳米孔或纳米柱层使得能够获得与通过载有
申请号为PCT/EP2015/001454的国际专利申请中描述的类型的纳米颗粒的材料层获得的类似的色度效应，其中，准直光束是指具有主传播方向和围绕传播方向的角发散度的光束，角发散度小于45，优选地小于10，甚至更优选地小于2。此外，纳米孔或纳米柱层极其耐用，并且具有高度均匀性。具体地，使用本专利技术提供的方案，即使当光反射单元具有凹凸性时，也可以获得恒定厚度的色度漫射层。换言之，即使对于具有非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种色度效应光反射单元(1；1a
–
1g)，包括：反射层(10)，具有至少一个反射表面(11)；以及色度漫射层(20)，具有靠近所述反射表面(11)的第一表面(21)和与所述第一表面相对且基本上平行的第二表面(23)，被配置为由入射光照射；其中，所述色度漫射层(20)包括具有第一折射率(n1)的第一材料制成的纳米柱(70)或纳米孔(30)结构，浸入具有第二折射率(n2)的第二材料中，所述第二折射率(n2)不同于所述第一折射率(n1)，其中所述第一材料和所述第二材料基本上不吸收或对波长包含在可见光谱中的电磁辐射透明；其中，在所述第一折射率(n1)与所述第二折射率(n2)之间选择的较高折射率(n
M
)与较低折射率(n
m
)之间的比率(n
M
/n
m
)介于1.05和3之间；其中，所述纳米柱(71)或纳米孔(31)沿着与所述色度漫射层的所述第一表面(21)和所述第二表面(23)不平行的主方向发展，并且所述纳米柱(70)或纳米孔(30)结构由多个几何参数表征，所述多个几何参数包括：柱直径或孔直径(d
p
)；沿着所述主发展方向的柱长度或孔长度(l
p
)；以及纳米柱或纳米孔的表面密度(D
p
)和结构(30、70)的孔隙率(P
p
)；以及其中，所述柱直径或孔直径(d
p
)介于40nm和300nm之间，沿着所述主发展方向的所述长度(l
p
)介于0.3μm和40μm(0.3μm<l
p
<40μm)之间，并且所述纳米柱或纳米孔的表面密度(D
p
)与所述结构(30、70)的孔隙率(P
p
)之间的至少一个被配置为提供在红色范围内的入射光的波长相对于在蓝色范围内的入射光的波长更高的规则反射率，并且提供在蓝色范围内的入射光的波长相对于在红色范围内的入射光的波长更高的漫反射率。2.根据权利要求1所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，沿着所述纳米柱(71)或纳米孔(31)的所述主方向的所述发展由介于0.7和1之间，更优选在0.9至1之间的方向顺序参数表征，通过以下等式计算：其中，是横向于所述色度漫射层(20)的所述第一表面(21)和所述第二表面(23)的剖面中标识的所述主发展方向与可与所述剖面中的多个纳米柱或纳米孔中的每个纳米柱或纳米孔相关联的轴线之间的角度；和/或其中，所述纳米柱(71)或所述纳米孔(31)相对于所述色度漫射层(20)的所述第二表面(23)分布，所述分布划分为延伸小于100μm2、优选地小于10μm2、更优选地小于1μm2的相干区域，其中所述第二表面(23)的所述相干区域中的一个内的每个纳米柱(71)或纳米孔(31)与存在于同一相干区域中的相邻纳米柱(71)或相邻纳米孔(31)基本等距。3.根据权利要求1或2所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述直径(d
p
)介于70nm和200nm之间，优选地介于80nm和160nm之间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述纳米柱(71)或纳米孔(31)沿着所述主方向的所述长度介于500nm和20μm之间(500nm<l
p
<20μm)，优选地介于500nm和20μm之间(500nm<l
p
<20μm)。5.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述表面密度(D
p
)用于例
如限定孔间或柱间距离(Ip)小于所述直径(d
p
)的2.8倍，优选地小于所述直径(d
p
)的2.6倍，更优选地小于所述直径(d
p
)的2.4倍。6.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述结构(30、70)的孔隙率(P
p
)介于20％和80％之间，优选地介于25％和75％之间。7.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述直径(d
p
)大于第二直径阈值(d
p_threshold_2
)和/或所述长度(l
p
)大于第二长度阈值(l
p_threshold_2
)，以提供由所述单元(1；1a
–
1g)通过规则反射所反射的光通量在所述波长为λ
b
＝450nm和λ
r
＝630nm处的电磁辐射反射率的二向色性反射率(r＝R(λ
r
,θ)/R(λ
b
,θ))，随着入射到所述单元(1；1a
–
1g)上的对应光通量的入射角增大而增大，并且在以约10
°
的入射角入射到所述单元(1；1a
–
1g)上的光通量的情况下，表现出二向色性反射率值(r)的变化，所述变化高于由所述单元(1；1a
–
1g)通过规则反射所反射的光通量的二向色性反射率值(r)的5％，优选地10％，更优选地15％。8.根据权利要求7所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.7和1.9之间时，所述第二直径阈值(d
p_threshold_2
)介于40nm和100nm之间，优选地介于60nm和80nm之间，甚至更优选地等于约70nm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.7和1.9之间时，所述第二长度阈值(l
p_threshold_2
)介于300nm和2μm之间，优选地介于1μm和1.7μm之间，更优选地等于约1.4μm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.1和1.3之间时，所述直径阈值(d
p_threshold
)介于150nm和190nm之间，更优选地介于160nm和180nm之间，甚至更优选地等于约170nm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.1和1.3之间时，所述第二长度阈值(l
p_threshold_2
)介于4μm和8μm之间，优选地介于5μm和7μm之间，甚至更优选地等于约6μm。9.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述直径(d
p
)大于直径阈值(d
p_threshold
)和/或所述长度(l
p
)大于长度阈值(l
p_threshold
)，以提供由所述单元(1；1a
–
1g)通过规则反射所反射的光通量的相关色温的变异性，作为入射到所述单元(1；1a
–
1g)上的对应光通量的入射角的函数，波长介于380nm和740nm之间；其中由所述单元(1；1a
–
1g)通过规则反射所反射的光通量的所述相关色温随着所述入射角增大而减小；以及规则反射光束的多对色点之间的最大欧几里德距离(Δ
Rmax
(u
’
,v
’
))大于0.02，所述规则反射光束的多对色点属于所述规则反射光束的多个色点并以不同的入射角标识。10.根据权利要求9所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.7和1.9之间时，所述直径阈值(d
p_threshold
)介于50nm和120nm之间，优选地介于60nm和100nm之间，甚至更优选地等于约80nm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.7和1.9之间时，所述长度阈值(l
p_threshold
)介于800nm和5μm之间，优选地介于1μm和4μm之间，甚至更优
选地等于约3μm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.1和1.3之间时，所述直径阈值(d
p_threshold
)介于150nm和220nm之间，更优选地介于160nm和200nm之间，甚至更优选地等于约180nm；和/或当所述较高折射率(n
M
)与所述较低折射率(n
m
)之间的所述比率(n
M
/n
m
)介于1.1和1.3之间时，所述长度阈值(l
p_threshold
)介于6μm和12μm之间，更优选地介于8μm和10μm之间，甚至更优选地等于约9μm。11.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述第一材料是金属氧化物，优选地是氧化铝(铝氧化物)、氧化钛(二氧化钛)或氧化锌；和/或其中，所述第二材料是空气或选自聚合物、树脂、硅酮、不同氧化物，所述第二材料至少部分不吸收或至少对波长包含在所述可见光谱中的电磁辐射透明，并且所述电磁辐射具有第二折射率(n2)，所述第二折射率(n2)介于1.3和1.55之间，优选地介于1.49和1.52之间；和/或其中，所述第二材料是基于可溶性含氟聚合物的树脂，优选地是高碳氟化合物含量的聚氨酯树脂，更优选地是基于第二折射率(n2)介于1.45和1.50之间的可溶性含氟聚合物的树脂，甚至更优选地是基于第二折射率(n2)等于1.48的可溶性含氟聚合物的树脂。12.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述纳米柱或纳米孔(D
p
)的表面密度与所述结构(30、70)的孔隙率(P
p
)之间的至少一个被配置为提供在所述波长等于450nm处测量的规则反射率，所述规则反射率在0.05至0.95范围内，优选地在0.1至0.9范围内；和/或提供在所述波长等于630nm处测量的规则反射率，所述规则反射率至少是在所述波长等于450nm处测量的所述规则反射率的1.05倍，优选地1.2倍，甚至更优选地1.6倍。13.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，其中，所述纳米柱或纳米孔(D
p
)的表面密度与所述结构(30、70)的孔隙率(P
p
)之间的至少一个被配置为：产生规则反射光束，所述规则反射光束的相关色温比所述入射光的所述相关色温至少低10％，优选地至少低15％，更优选地至少低20％；和/或产生漫反射光束，所述漫反射光束的相关色温比所述入射光的所述相关色温至少高20％，优选地至少高30％，更优选地至少高50％。14.根据上述权利要求中任一项所述的单元(1；1a
–
1g)，包括设置在所述色度漫射层(20)的所述第二表面(23)上的涂层(90)，所述涂层(90)至少部分不吸收或...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：科勒克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：