光重新定向构造制造技术

本发明专利技术公开了光控构造，其包括具有第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面的光学基板。第一主表面为具有不对称结构的微结构化表面。所述不对称结构形成多个多面折射棱镜的有序排列，其中所述多面折射棱镜的横截面具有4个或更多个侧边。光控构造可以被采用到光学制品如窗中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及光学构造，特别是用于重新定向光的构造。
技术介绍
多种方法能用来减少建筑物中的能量消耗。在所述方法当中，被考虑且应用的方法是更有效地利用阳光以在建筑物内部提供照明。一种用于在如办公室等建筑物的内部供应光的技术是对进来的阳光进行重新定向。因为阳光以朝下的角度进入窗，所以许多这种光并非可用于照明房间。然而，如果可以使进来的朝下光线重新定向为朝上，使得它们照到顶篷，则光可以更有效地用于照亮房间。
技术实现思路
本专利技术公开了用于将如阳光等光重新定向在可用方向上的技术和制品。包括光控构造及其制备方法、以及由这些构造制得的制品。本专利技术公开了包括光学基板的光控构造，所述光学基板具有第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面，其中所述第一主表面包括具有不对称结构的微结构化表面，其中所述不对称结构包括有序排列的多个多面折射棱镜，其中每个多面折射棱镜的横截面包括4个侧边(侧面A、B、C和D)，使得所述多面折射棱镜的侧面A平行于且邻接所述光学基板的所述第一主表面；所述多面折射棱镜的侧面B接合至侧面A，并且设计为对在垂直于侧面A的水平线上方以15-80°角度入射到所述光学基板的所述第二主表面上的光线产生全内反射；所述多面折射棱镜的侧面C与侧面A接合；并且所述多面折射棱镜的侧面D连接至侧面C和侧面B，并且设计成将自侧面B反射的光线基本上重新定向在远离侧面B并且朝向侧面C和/或D的方向上。本专利技术还公开了包括第一窗用基板、附接到所述基板的光控构造和第二窗用基板的制品，所述光控构造包括具有第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面的光学膜，其中所述第一主表面包括具有不对称结构的微结构化表面，所述不对称结构包括有序排列的多个多面折射棱镜，并且第二窗用基板结合至光学膜的结构化第一主表面的基本上所有的结构。附图说明图I示出本专利技术的光重新定向构造的横截面视图。图2示出本专利技术的光重新定向构造的横截面视图。图3示出本专利技术的光重新定向构造的横截面视图。图4示出本专利技术的光重新定向构造的顶视图。图5示出本专利技术的光重新定向构造的顶视图。图6示出本专利技术的光重新定向构造的顶视图。图7示出本专利技术的光重新定向构造的顶视图。具体实施例方式窗和类似构造用来为建筑物中的房间、走廊等提供自然阳光。然而，自然阳光落到窗上的角度使得通常光不能穿入房间或走廊深处。另外，由于进来的光可能会在靠近窗处具有令人不悦的强度，可能导致靠近窗坐着的用户关闭百叶窗、盲板或者窗帘，因而消除该潜在的房间照明来源。因此，期望提供可以将阳光从正常入射角度重新定向至朝向房间或 走廊的顶篷方向的构造。因此，希望对窗进行构建，所述窗具有构建到其中的重新定向阳光的特征。仍然需要可以构建到基板如窗之中并且在有用方向上如朝向房间的顶篷重新定向光、特别是阳光从而为房间提供照明的光控构造，如膜或玻璃面板。由于许多窗包括至少2层窗用基板如玻璃，因而可以在窗用基板之间层合光控膜。膜的使用允许通过简单的层合步骤将光重新定向功能构建到窗中，而无需蚀刻或以其他方式永久性地物理改变窗基板。另外，光控膜可以起到另外的功能，例如耐粉碎性和红外反射。作为另外一种选择，可以将光控特征直接构建到一个或多个窗用基板中，而无需使用另外的膜层。光重新定向构造包括光学基板，所述光学基板包括第一主表面和第二主表面，在所述第一主表面上具有微结构化表面。微结构形成多个不对称的多面折射棱镜的有序排列。在一些实施例中，光学基板包括光学膜，在其他实施例中，光学基板包括窗用基板如玻璃。可以制得光学构造，其包括层合在两个窗用基板之间的光重新定向膜，或者在所述光学构造中光重新定向窗用基板与第二窗用基板层合。如本文所用的术语“光学基板”是指至少视觉上透明的、可以是视觉上澄清的并且还可以产生另外的光学效果的基板。光学基板的例子包括光学膜和窗用基板例如玻璃板。如本文所用的术语“光学膜”是指至少视觉上透明的、可以是视觉上澄清的并且还可以产生另外的光学效果的膜。另外的光学效果的例子包括例如光漫射、光偏振或者某些波长的光的反射。如本文所用的术语“视觉上透明的”是指膜或构造对于人类肉眼来说看起来是透明的。如本文所用的术语“视觉上澄清的”是指膜或制品在可见光光谱(约400纳米至约700纳米)的至少一部分中具有高的光透射率并显示出低雾度。视觉上澄清的材料在400至700nm波长范围内往往具有至少约90%的光透射率和低于约2%的雾度。光透射率和雾度二者可用例如ASTM-D 1003-95方法测定。如本文用来描述多个结构的术语“有序排列”是指结构的规则、重复图案。如本文所用的术语“点”、“侧”和“交叉”具有其典型的几何含义。如本文所用的术语“纵横比”在指代附接到基板的结构时，是指基板上方结构的最大高度与附接到基板或者作为基板的一部分的结构的基部的比率。如本文所用的术语“粘合剂”是指可用于将两个粘附体粘附在一起的聚合物组合物。粘合剂的例子有热活化粘合剂和压敏粘合剂。热活化粘合剂在室温下是不粘的，但是在升高的温度下变粘并且能够粘结到基板上。这些粘合剂通常具有高于室温的玻璃化转变温度(Tg)或熔点(Tm)。当温度升高超过Tg或Tm时，储能模量通常降低并且粘合剂变得发粘。本领域普通技术人员熟知的是，压敏粘合剂组合物在室温下具有包括以下的性质(1)有力且持久的粘性，(2)在不超过指压下的粘附性，(3)固定到粘附体上的足够的能力，以及(4)可从粘附体上干净地移除的足够的内聚强度。已被发现能很好地用作压敏粘合剂的材料是被设计并配制成显示出必需的粘弹特性从而导致粘性、剥离粘合力和剪切保持力的所需平衡的聚合物。得到性质的适当平衡并不是一个简单的过程。光学基板可以是光学膜或窗用基板。窗用基板的例子包括，例如玻璃板、聚烯烃板、聚酰亚胺板、聚碳酸酯板和聚丙烯酸酯板。以下涉及光学膜的使用的说明也适用于窗用基板的使用。在一些实施例中，光学基板为光学膜。光学膜可以是任何在光谱的可见光区域中具有高的光透明度的合适膜。光学膜可以是单层膜或多层膜构造。光学膜具有第一主表面和第二主表面。第一主表面包括微结构化表面。该微结构化表面包括有序排列的多个不对 称的多面折射棱镜。期望的是，棱镜为不对称的，使得进来的入射太阳光(从上方进入并且与垂直于基板的方向成15-80°的角度入射到膜上)被重新定向为朝上朝向房间的顶篷，而从下方进来的光不会重新定向为朝下。具有对称结构的人工制品使得朝下导向的光可被观察者看到，这是不可取的。所述多个不对称的多面折射棱镜被设计成将进来的太阳光有效地重新定向为朝着房间的顶篷，所述房间包括具有导光膜的窗或其他孔隙。典型地，不对称的多面折射棱镜包括3个或更多个侧面，更典型地为4个或更多个侧面。所述棱镜可以被视作产生于光学膜表面的凸起的有序阵列。通常，这些凸起的纵横比为I或更大，也就是说，凸起的高度至少与凸起在基部处的宽度一样大。在一些实施例中，凸起的高度为至少50微米。在一些实施例中，凸起的高度不超过250微米。这意味着不对称结构通常自光学基板的第一主表面凸出50微米至250微米。例如，在图I中示出了用来设计多面折射棱镜以实现这种光的重新定向的准则。图I示出导光构造100，其包括光学基板10和单个棱镜11的横截面。棱镜11具有4个侧面与光学基板10相邻的侧面A、与侧面A接合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.17 US 61/287,3601.一种光控构造，所述光控构造包括 光学基板，所述光学基板具有第一主表面和与所述第一主表面相背的第二主表面，其中所述第一主表面包括具有不对称结构的微结构化表面，其中所述不对称结构包括有序排列的多个多面折射棱镜，其中每个所述多面折射棱镜的横截面包括至少4个侧边(侧面A、B、C和D)，使得每个所述多面折射棱镜的侧面A平行于且邻接所述光学基板的所述第一主表面；每个所述多面折射棱镜的侧面B接合至侧面A，并且设计为对在垂直于侧面A的水平线上方以15-80°角度入射到所述光学基板的所述第二主表面上的光线产生全内反射；每个所述多面折射棱镜的侧面C与侧面A接合；并且每个所述多面折射棱镜的侧面D连接至侧面C和侧面B，并且设计成将自侧面B反射的光线基本上重新定向在离开侧面B并且朝向侧面C和/或D的方向上。2.根据权利要求I所述的光控构造，其中侧面B与侧面A在交叉点处形成小于90°的 角度。3.根据权利要求I所述的光控构造，其中侧面C与侧面A在交叉点处形成小于或等于90°的角度。4.根据权利要求I所述的光控构造，其中侧面D包括一系列侧面，所述一系列侧面中的至少一个是弯曲的，或者侧面C和D —起形成单个曲面。5.根据权利要求I所述的光控构造，其中侧面C或D或者C和D—起包括一系列侧面，其中所述一系列侧面包括结构化表面，其中所述结构化表面上的结构的各个尺寸小于侧面A的尺寸。6.根据权利要求4所述的光控构造，其中侧面D包括侧面D1，所述侧面D1与侧面B接合以形成点。7.根据权利要求4所述的光控构造，其中侧面D包括侧面D2,所述侧面D2提供结合表面。8.根据权利要求I所述的光控构造，其中所述不对称结构具有大于I的纵横比。9.根据权利要求I所述的光控构造，其中所述不对称结构自所述光学基板的所述第一主表面凸出50微米至250微米。10.根据权利要求I所述的光控构造，其中所述不对称结构包含热塑性或热固性材料。11.根据权利要求I所述的光控构造，其中所述光学基板包括光学膜。12.根据权利要求11所述的光控构造，其中所述光学膜包括多层光学膜。13.根据权利要求I所述的光控构造，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉古纳特·帕蒂亚，查尔斯·A·马蒂拉，马克·K·内斯特加德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：