[0001]【技术领域】
[0002][0001]본 발명의 기술 분야는, 확산 반사 특성을 갖는 투명 층상형 요소를 포함하는 투명 글레이징의 기술 분야이다. 그러한 투명 글레이징은 투영 스크린으로서의 역할을 할 수 있고, 특히 건축 분야에서 또는 운송 분야에서, 예를 들어 항공기, 기차, 또는 모터 차량(자동차, 트럭 등)용 글레이징에서, 그리고 특히 윈드실드, 측면 창, 또는 글레이징형 지붕에서 이용될 수 있다.
[0003]【背景技术】
[0004][0002]알려진 글레이징은, 글레이징 상에 입사되는 복사선의 거울형(specular) 투과 및 거울형 반사를 야기하는 표준 투명 글레이징, 및 글레이징 상으로 입사되는 복사선의 확산 투과 및 확산 반사를 야기하는 반투명 글레이징을 포함한다.
[0005][0003]일반적으로, 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 복수의 방향으로 반사될 때, 글레이징에 의한 반사가 확산으로 지칭된다. 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 입사각과 동일한 반사각으로 반사될 때, 글레이징에 의한 반사가 거울형으로 지칭된다. 유사하게, 주어진 입사각으로 글레이징 상으로 입사되는 복사선이 글레이징에 의해서 입사각과 동일한 투과각으로 투과될 때, 글레이징을 통한 투과가 거울형으로 지칭된다.
[0006][0004]전방 투영 스크린은 2개의 주 표면 또는 면, 즉 광원과 동일한 공간 영역 내에 배치되고 광원으로부터 오는 화상이 투영되는 제1 면, 및 제1 면 상으로 투영된 화상이 투명성(transparency)에 의해서 잠재적으로 나타나는 대향되는 제2 면을 포함한다.
[0007][0005]후방 투영 스크린은, 전술한 전방 투영 스크린의 특성과 동일한 특성을 갖는 제1 면 및 대향되는 제2 면을 갖는다. 대조적으로, 사용자 및 광원이 동일한 공간 영역 내에 위치되지 않고 스크린의 양 측면 상에 위치된다는 사실에서, 후방 투영 스크린은 전방 투영 스크린과 상이하다. 후방 투영은 투영기(projector)를 글레이징의 뒤쪽에 배치하는 것을 의미한다.
[0008][0006]이하에서, 달리 표시되지 않은 경우에, "투영"이라는 용어는 전방 투영 및 후방 투영 모두를 나타내기 위해서 일반적인 방식으로 사용된다.
[0009][0007]표준 투명 글레이징을 투영 스크린으로서 이용하는 것은 생각할 수 없다. 구체적으로, 이러한 글레이징은 확산 반사 특성을 가지지 않고, 그에 따라 이들은 화상이 그 면 중 임의의 하나 상에 형성될 수 있게 허용하지 않으며 거울 방식으로 명확한 반사를 생성한다.
[0010][0008]글레이징을 통한 깨끗한 시야를 유지하면서, 글레이징이 투영 스크린으로서 이용될 수 있게 하는 부가적인 특성을 표준 투명 글레이징에 제공하기 위한 많은 시도가 있어 왔다.
[0011][0009]WO 2013/175129 A1은, 글레이징의 투명성을 유지하면서, 큰 관찰각으로, 화상이 투영될 수 있게 하는 확산 반사 특성을 갖는 투명 층상형 요소를 포함하는 글레이징을 설명한다. 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선이 층상형 요소에 의해서 확산 반사되고 거울형으로 투과된다.
[0012][0010]문헌 WO 2013/175129 A1에 따라 층상형 요소 상으로 입사되는 주어진 복사선에서, 관찰자의 관찰각이 거울형 반사의 각도로부터 멀어질수록, 관찰자를 위한 투영된 화상의 밝기가 감소된다. 그에 따라, 관찰자를 위한 최적의 관찰각은 거울형 반사에 상응하는 각도이다. 그러나, 층상형 요소의 매끄러운 외부 표면 상으로 입사되는 임의의 복사선은 전체가 투과되지 않고, 그에 따라 관찰자를 눈부시게 하는 거울형 반사를 또한 야기한다. 이러한 효과가 도 1에 개략적으로 도시되어 있고: 투영기(P)는 방향(Ri)으로 입사 복사선을 방출한다. 입사 복사선의 제1 부분이 층상형 요소(1')의 매끄러운 외부 표면(2'A)을 투과하고, 이어서 층상형 요소(도 1에 미도시)의 중앙 층에 의해서 복수의 방향(Rd')으로 확산 반사된다. 입사 복사선의 제2 부분은, 방향(Rs)으로, 거울 방식으로, 매끄러운 외부 표면(2'A)에 의해서 거울형 반사된다. 복수의 방향(Rd')이 거울형 반사 방향(Rs)의 중심에 위치되고; 투영된 화상을 관찰하도록 이상적으로 배치된 관찰자의 관찰각(αv')은 거울형 반사의 각도(αs)와 동일하고, 그에 따라 그렇게 배치된 관찰자는 바람직하지 못한 반사에 의해서 불편해지기 쉽다.
[0013][0011]이러한 효과를 최소화하는 하나의 방식은, 밝기가 각도에 따라 가능한 한 변경되지 않게 하는 것이고, 이는 확산 반사를 위한 가능한 한 가장 큰 개구각(angular aperture)을 획득하고자 하는 이유를 설명한다. 그러나, 주어진 투영기 밝기에서 확산 반사의 개구각을 증가시키는 것은, 주어진 양의 광이 큰 각도에 걸쳐 분포된다는 것을 의미하고, 그에 따라 스크린으로서 사용되는 글레이징의 각각의 지점에서의 밝기가 감소된다는 것을 의미한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 반사방지 층을 침착시킬 수 있으나, 거울형 반사를 완전히 방지하지는 못한다.
[0014][0012]이러한 단점은, 특히, 글레이징을 통한 깨끗한 시야를 방해하지 않으면서, 양호한 화상, 강한 밝기 및 관찰자 눈부심의 제한된 위험으로 화상이 투영될 수 있게 하는 투명 층상형 요소 및 투명 글레이징을 제공함으로써, 본 발명이 치유하고자 하는 것이다.
[0015][0013]이를 위해서, 본 발명의 하나의 대상은 투명 층상형 요소이고, 이는:
[0016][0014]- 실질적으로 동일한 굴절률을 가지고 매끄러운 외부 주 표면을 각각 가지는 2개의 투명 외부 층, 및
[0017][0015]- 외부 층들 사이의 중간의 중앙 층을 포함하고, 중앙 층은 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 적어도 하나의 투명 층을 포함하고,
[0018][0016]층상형 요소의 2개의 인접 층 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링된(textured)이고 서로 평행하며, 층상형 요소의 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 2개의 층이 상이한 굴절률의 2개의 투명 층이며, 외부 층 중 적어도 하나의 측면 상의 층상형 요소의 확산 광 반사가 거울형 반사의 방향과 상이한 방향으로 적어도 하나의 최대치를 가지고, 층상형 요소의 표면이 동일한 크기의 복수의 픽셀로 분할되고, 각각의 픽셀은 500 ㎛ 이하, 그리고 바람직하게 200 ㎛ 이하의 길이의 적어도 하나의 측면을 가지며, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는, 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포 ftot(θx, θy) 와 상관계수(r)를 갖는 기울기 분포 fpix(θx, θy)를 가지며, N개의 픽셀의 샘플에서, 샘플의 각각의 픽셀의 상관계수(r)(fpix, ftot)의 평균이 0.8 이상이 되도록 층상형 요소가 구성되는 것을 특징으로 한다.
[0019][0017]본 발명에 따라, 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 확산 광 반사(RLdiff)의 각도 변동은, 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 BRDF(양방향 반사도 분포 함수)를 측정함으로써 유리하게 결정된다. 알려진 바와 같이, BRDF는, 입사 방향(θ, φ)의 함수로서, 방향(θ', φ')을 따른 외부 층의 측면 상의 층상형 요소의 반사의 복사휘도(radiance)와, 시준된 광원으로부터 기원할 때의 복사조도(irradiance) 사이의 비율이고:
[0020][0018]PCT00001.JPG
[0021][0019]이는 또한 다음과 같이 표현될 수 있다:
[0022][0020]PCT00002.JPG
[0023][0021]본 발명의 맥락에서, BRDF는 STIL로부터의 REFLET-90 또는 REFLET-180 시스템과 같은 고니오 광도계(goniophotometer)를 이용하여 측정된다.
[0024][0022]본 발명에 의해서, 층상형 요소의 확산 반사는, 거울형 반사의 방향과 상이한 적어도 하나의 우선적 방향을 중심으로 하는 복수의 반사 방향에 의해서 규정된다. 따라서, 관찰자를 위한 그러한 또는 각각의 최적의 관찰 각도 즉, 관찰자가 최대 밝기로 투영 화상을 관찰할 수 있게 하는 관찰각이 거울형 반사의 방향과 분리된다. 눈부심을 유발하는 거울형 반사의 위험이 그에 따라 감소되거나 심지어 방지된다. 투명 층상형 요소의 투과에서의 투명성과 조합된, 이러한 방향성 확산 반사는 양호한 밝기의 투영 화상이 얻어질 수 있게 한다. 유리하게, 관찰각이 작은 상황에서, 본 발명에 따라, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면에 적합한 텍스쳐를 선택함으로써, 층상형 요소에 의해서 확산 반사된 복사선을 우선 방향으로 집중시킬 수 있다.
[0025][0023]또한, 각각의 픽셀 내의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐가 전체 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포와 큰 상관계수를 갖는 기울기 분포를 갖는다는 사실은, 각각의 픽셀이 전체 접촉 표면의 텍스쳐, 즉 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포를 충분히 나타내도록 보장하고, 그에 따라 층상형 요소 또는 층상형 요소를 포함하는 글레이징이 투영 스크린으로서 사용될 때, 만족스러운 해상도를 보장한다.
[0026][0024]방향성 확산 반사를 제공하는, 본 발명에 따른 층상형 요소의 경우에 충분한 해상도의 필요성이 특히 크다는 것을 주목할 수 있을 것이고, 해상도가 충분하지 않은 것과 같이, 층상형 요소 또는 층상형 요소를 포함하는 글레이징의 표면은 우선 관찰각에 상응하는 하나 이상의 우선 방향으로 복사선을 균일하게 재지향시키지 않을 것이다.
[0027][0025]본 발명의 일 양태에 따라, 층상형 요소는, 축(Ox)이 관찰자에 대해서 수평 방향이고 축(Oy)이 수직 방향인 좌표계(O, x, y, z)의 평면(Oxy)에 실질적으로 평행하게 놓인 상태로 관찰자에 의해서 사용되도록 의도되며, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐는 방정식 z = f(x, y)이고, 접촉 표면의 좌표(X0, Y0)의 각각의 지점에서, 제1 방향 기울기(θx ) 및 제2 방향 기울기(θy)를 가지고, 층상형 요소의 2개의 층 중 하나가 금속 층이거나, 상이한 굴절률의 2개의 투명 층이며, 그에 따라:및 이고, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)의 축(Oθx, Oθy) 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않으며, 여기에서 0은 기울기(0, 0)의 쌍에 상응하고, 또는 제1 직교 좌표계(O, θx, θy)를 45°만큼 회전시킴으로써 얻어지는 제2 직교 좌표계(O, θx', θy')의 적어도 하나의 축(Oθx', Oθy')을 중심으로 하는 축방향 대칭성을 가지지 않는다.본 발명의 맥락에서, 이하가 구분된다:
[0028][0026]- 한편으로, 금속 층, 그 굴절률의 값은 중요하지 않고, 그리고
[0029][0027]- 다른 한편으로, 투명 층, 유전체 층, 특히 외부 층의 굴절률에 대한 그 굴절률의 차이가 고려된다.
[0030][0028]"유전체 재료" 또는 "유전체 층"은 낮은 전기 전도도의 즉, 100 S/m 미만의 전기 전도도의 재료 또는 층을 의미한다.
[0031][0029]외부 층의 여러 구성 층들 모두가 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 투명한, 특히 유전체 재료로 제조되기만 한다면, 층상형 요소의 각각의 외부 층이 층의 적층체(stack)에 의해서 형성될 수 있다.
[0032][0030]층상형 요소의 중앙 층은, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 투명한, 특히 유전체 층인 단일 층에 의해서 형성될 수 있다. 변형예로서, 층상형 요소의 중앙 층은, 외부 층 또는 금속 층의 굴절률과 상이한 굴절률의 적어도 하나의 투명한, 특히 유전체 층을 포함하는 층의 적층체에 의해서 형성될 수 있다.
[0033][0031]유리하게, 층상형 요소의 확산-반사 및 거울형-투과 특성을 획득하기 위해서, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행하며, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이다.
[0034][0032]층상형 요소의 각각의 측면 상의 확산 반사는, 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 각각의 접촉 표면이 텍스쳐링되고, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이라는 사실에 기인한다. 따라서, 양 측면 상에서 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선이 그러한 접촉 표면에 도달할 때, 복사선은 금속 층에 의해서 반사되거나, 접촉 표면이 텍스쳐링됨에 따라, 2개의 투명 층 사이의 굴절률의 차이로 인해서, 반사가 확산된다.
[0035][0033]층상형 요소를 통한 거울형 투과는, 그 부분에 대해서, 2개의 외부 층이 매끄러운 외부 주 표면을 가지고 굴절률이 실질적으로 동일한 굴절률로 만들어진다는 사실에 기인하고, 그리고 층상형 요소의 2개의 인접한 층들 사이의 모든 접촉 표면이 텍스쳐링되고 서로 평행하며, 그러한 2개의 층 중 하나는 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층이고, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층이라는 사실에 기인한다.
[0036][0034]본 발명의 맥락에서, 2개의 투명한, 특히 유전체 재료는 동일한 굴절률을 실질적으로 가지거나, 550 nm에서의 그 굴절률들 사이의 차이의 절대값이 0.15 이하일 때, 실질적으로 동일한 굴절률들을 갖는다. 바람직하게, 층상형 요소의 2개의 외부 층을 제조하는 재료의 550 nm에서의 굴절률들 사이의 차이의 절대값은 0.05 미만, 그리고 더 바람직하게 0.015 미만이다. 본 발명의 맥락에서, 550 nm에서의 그 굴절률들 사이의 차이의 절대값이 엄격하게 0.15 초과일 때, 2개의 투명한, 특히 유전체 층들은 상이한 굴절률들을 갖는다.
[0037][0035]이러한 설명의 나머지에서, 하나가 투명한, 특히 유전체 층이고 다른 하나는 금속 층인, 2개의 인접한 층들 사이에, 또는 굴절률이 상이한 2개의 투명한, 특히 유전체 층인 2개의 인접한 층들 사이에 위치된 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기를 참조한다. 층상형 요소의 모든 텍스쳐링된 접촉 표면이 서로 평행하기만 하다면, 하나의 텍스쳐링된 프로파일 및 하나의 기울기 분포가 이러한 모든 텍스쳐링된 접촉 표면에 대해서 유효하다.
[0038][0036]본 발명의 맥락에서, 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포가 이하의 단계를 실행함으로써 결정된다:
[0039][0037]- 샘플링 간격이 1 ㎛ x 1 ㎛인, 1 mm x 1 mm 면적에서의, STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계(profilometer)를 이용하여, 텍스쳐링된 접촉 표면 중 하나의(하나의 표면의 측정으로 충분한데, 이는 그러한 것이 모든 텍스쳐링된 접촉 표면을 나타내기 때문이다) 텍스쳐의, 예를 들어 중앙 층의 표면의 프로파일 z = f(x, y)을 측정하는 단계;
[0040][0038]- 표면의 각각의 지점에 대해서 제1 및 제2 방향성 기울기및 를 계산하는 단계로서, 여기에서 및 는 소벨 필터(Sobel filter)로 계산된 부분적 고도 미분치(altitude derivatives)인, 단계.
[0041][0039]STIL로부터의 MICROMESURE 2 조면계를 이용하여 실행되는 텍스쳐 프로파일 측정에서, 측정 조건은 다음과 같다. 측정 헤드는 이하의 특성: 0.42의 개구수(numerical aperture); 25°의 최대 측정 각도; 0.04 미크론의 Z 해상도; 4.5 미크론의 측방향 해상도를 갖는 "확대렌즈(magnifier)"와 연관된 색수차 렌즈(chromatic lens)로 구성된다. 텍스쳐 프로파일은 (마이크로-조도를 필터링하는) 19 미크론의 컷-오프(cut-off) 길이를 갖는 저역 가우스 필터로 추출된다.
[0042][0040]본 특허 출원에서, 기준이 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포에 대해서 주어지며, 층상형 요소의 확산 반사의 각도 분포에 대한 상응 기준을 구축할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 구체적으로 설명하면, 국소적으로, 광의 국소적인 기울기와 반사 방향 사이의 연계성이 있다.
[0043][0041]특히, (생략 기호 즉, "'"가 없는) 도 1의 표기를 이용하면, 층상형 요소의 외부 층의 외부 주 표면(2A)에 대한 수직 입사에서의 광선이, 이하의 관계식에 의해서 주어진 각도(αv)로, 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기(θ)의 면체(facet)로부터 반사된다: 즉, . 유사하게, 층상형 요소의 외부 층의 외부 주 표면(2A) 상에서 (거울형 반사의 각도에 반대되는) 각도(-αs )로 입사되는 광선은, 이하의 관계식에 의해서 주어지는 각도(αv)로, 텍스쳐링된 접촉 표면의 기울기(θ)의 면체로부터 반사된다: 및 , 즉 . 층상형 요소의 외부 층과 공기 사이의 계면에서 내부 전반사가 없기만 하다면, 즉 (상황에 따라) 2θ 또는 α's+2θ가 arcsin(1/n2) 미만으로 유지되기만 한다면, 이러한 방정식이 참(true)이라는 것을 주목하여야 할 것이다.
[0044][0042]텍스쳐링된 표면은 확산 반사가 하나의 기울기의 하나의 면체로 구성되지 않고 상이한 기울기의 복수의 면체로 구성되게 하며, 그에 따라 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍은, 전술한 식에서 θ를 θx 또는 θy로 대체함으로써 얻어진 반사 각도(αvx, αvy)의 쌍과 연관된다. 이어서, 방향(αvx, αvy)으로 반사된 광의 비율은 기울기(θx, θy)의 비율과 관련된다. 그에 따라 확산 반사의 각도 분포는, 적절한 식을 이용하여, 축(Oθx, Oθy)을 축(Oαvx, Oαvy)으로 변환하는 것에 의해서 획득된다. 예를 들어, 층상형 요소에 대면되어 위치되고 n2 = 1.51인 투영기의 경우에, 축(Oθx, Oθy)의 5, 10, 15°의 눈금(graduation)이 축(Oαvx, Oαvy)에 대한 15.2, 31.1 및 49°의 눈금이 될 것이고, 이는 양 방향으로 비선형적으로 분포를 확장시키는 효과를 갖는다. 그러나, 비록 확장이 비선형적이지만, 기울기 분포에 대한 기준과 확산 반사의 각도 분포에 대한 상응하는 기준 사이의 통과(passage)가 여전히 유효한데, 이는, 한편으로, (θx, θy)와 (αvx, αvy) 사이의 관계가 작은 각도에서 선형화될 수 있고, 다른 한편으로, (θx, θy)로부터 (αvx, αvy)로의 통과가 증가 함수이고, 그에 따라, 적은 비율이 약간 수정되는 경우에도, 분포의 전체적인 양태가 수정되지 않기(유사한 상대적인 위치에서, 분포 내의 동일한 수의 피크) 때문이다. 투영기가 층상형 요소에 대면되어 위치되지 않는 경우(0이 아닌 입사)에, O에서의 피크가 거울형 반사의 방향으로 천이(shift)된다는 것을 주목할 수 있을 것이다.
[0045][0043]본 발명의 맥락에서, 이하의 규정이 사용된다:
[0046][0044]- 투명 요소는, 적어도 요소의 목표 적용예를 위해서 유용한 파장 도메인(domain) 내에서, 복사선이 통과 투과되는 요소이다. 예로서, 요소가 건축물 또는 차량 글레이징으로서 이용될 때, 이는 적어도 가시광선 파장 도메인 내에서 투명하다.
[0047][0045]- 투명 글레이징은 유기질 또는 무기질, 강성 투명 기재이다.
[0048][0046]- 매끄러운 표면은, 복사선이 표면 불규칙부에 의해서 일탈되지 않도록, 표면 상에 입사되는 복사선의 파장보다 작은 크기의 표면 불규칙부를 갖는 표면이다. 이어서, 입사 복사선은 표면에 의해서 거울형으로 반사되고 투과된다.
[0049][0047]- 텍스쳐링된 표면은, 표면 상으로 입사된 복사선의 파장보다 큰 스케일에서 변경되는 표면 특성을 갖는 표면이다. 이어서, 입사 복사선은 표면에 의해서 확산적으로 반사되고 투과된다.
[0050][0048]투명 층상형 요소는, 그 외부 층 중 어느 하나의 측면으로부터, 층상형 요소 상으로 입사되는 복사선의 거울형 투과 및 확산 반사가 얻어질 수 있게 한다. 투명 층상형 요소의 중앙 층은 확산 반사를 촉진하고, 이는 투명 층상형 요소, 그리고 이를 포함하는 투명 글레이징의 측면 중 어느 하나 상으로의 화상의 직접적인 투영을 허용하고, 화상은 중앙 층 상에 형성된다.
[0051][0049]본 발명의 일 양태에 따라, 기울기(θx, θy)의 각각의 쌍의 주파수에 상응하는, 층상형 요소의 각각의 텍스쳐링된 접촉 표면의 텍스쳐의 기울기 분포는, O을 중심으로 하는 직교 좌표계의 축 중 적어도 하나를 중심으로 하는 축방향 대칭성을 갖지 않는다.
[0052][0050]일 실시
