KR20230035069A - 조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재 - Google Patents

조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재 Download PDF

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KR20230035069A
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코조 나카무라
유펭 웽
타카히로 요시카와
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

조명 장치용 도광부재는 도광층으로서, 제 1 주면과, 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면과, 광원으로부터 출사된 광을 받는 수광측면을 갖는 도광층과, 도광층의 제 1 주면측에 배치되고, 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL1)을 갖는 제 1 저굴절률층(20A)과, 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층측 또는 제 1 저굴절률층과는 반대측으로 향하게 할 수 있는 배광 제어 구조(14A, 14B)를 갖고, 가시광 투과율이 60% 이상이며, 헤이즈값이 10% 미만이다.

Description

조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재
본 발명은 조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재에 관한 것으로, 특히, 시트상 또는 필름상의 투명한 조명 장치용 도광부재, 및 그것을 구비하는 조명 장치 및 건축부재에 관한 것이다. 또한, 건축부재는 외장용 및 내장용을 포함한다.
최근, LED 조명으로 대표되는 차세대 반도체 조명(Solid State Lighting:SSL)의 이용이 진행되어 있다. 예를 들면, 아키테인먼트 조명(Architainment Lighting)이라고 불리는, 예를 들면 건축부재와 조명 장치를 조합시킴으로써, 의장성 또는 오락성이 풍부한 조명이 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 판상의 투명기재의 단부에 광원을 갖고, 야간 등의 조명시에는 광원으로부터 출사되어 투명기재내를 도광한 광을 투명기재의 편면으로부터 출사하는 조명 장치로서 기능하고, 주간 등의 비조명시에는 투명창으로서 기능하는 편면 조명 겸용 창이 개시되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 편면 조명 겸용 창이라고 하는 조명 장치는 투명기재의 일방의 주면에 복수의 반사성 오목면(또는 볼록면)이 형성되어 있고, 투명기재내를 도광하고, 복수의 반사성 오목면(또는 볼록면)에 의해 반사된 광이 타방의 주면으로부터 출사된다.
이러한 복수의 반사성 오목면(또는 볼록면)은 오염이나 먼지가 부착되기 쉽거나, 또는 손상되기 쉽다. 또한, 복수의 반사성 오목면(또는 볼록면)에 의한 배광 제어(조명광의 배광 방향의 분포의 제어)가 어렵거나, 또는 가시광에 대한 투과율(이하, 「가시광 투과율」이라고 한다.)이 충분히 얻어지지 않고, 예를 들면, 불투명 유리상으로 백탁해서 보이는 등의 과제를 가질 수 있다.
한편, 특허문헌 2에는 광학매체층(예를 들면, 포스터, 반사형 디스플레이, 전자 페이퍼 등의 화상 표시물, 또는 투명창 또는 벽)과, 광학매체층에 광을 조사하는 투명 조명 장치를 갖는 광학 장치가 개시되어 있다. 투명 조명 장치는 도광층과, 도광층의 관찰자측에 배치된 저굴절률층과, 도광층과 광학매체층 사이에 형성된 광학기능층(저굴절률층, 또는 복수의 에어 캐비티를 갖는 층)을 갖는다. 특허문헌 2에 기재된 투명한 조명 장치는 최외면에 반사성 오목면(또는 볼록면)을 갖지 않는다. 또한, 관찰자측에 배치된 저굴절률층을 가지므로, 그 표면에 오염이 부착되어도, 그것으로부터 광이 누설되는 일이 없다. 또한, 특허문헌 3에는 도광층과, 저굴절률층과, 기재층을 포함하는 LED 조명 기구가 개시되어 있다. 특허문헌 3의 조명 기구의 표면에 오염이 부착되어도, 광의 도파효율은 저하되지 않는다.
또한, 특허문헌 4 및 5에는 복수의 에어 캐비티의 계면에 의한 전체 반사를 이용하는 배광구조가 개시되어 있다. 특허문헌 4 및 5에 개시되어 있는 배광구조를 사용하면, 배광 제어의 자유도 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
특허문헌 2∼5의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본 명세서에 원용한다.
국제공개 제 2019/102959호 국제공개 제 2019/182091호 국제공개 제 2019/146628호 국제공개 제 2011/124765호 국제공개 제 2019/087118호 일본 특허공개 2001-215312호 공보
종래의 투명한 조명 장치는 예를 들면, 창이나 벽에 사용할 수 있지만, 투과율이 낮거나 또는 백탁하는(헤이즈값이 크다) 등의 이유로부터 용도에 제한이 있었다. 종래 기술로서 도광판에 도트상의 패턴을 형성해서 광을 취출하는 방식을 들 수 있지만, 본 방식은 법선 방향에 대해서는 투명성이 충분하지 않다. 또한, 표면이 오염되기 쉽거나, 손상되기 쉽거나, 또는 오염이나 상처에 의한 광학특성의 변화가 크다고 하는 문제를 갖는 것도 있었다. 또한, 사용 환경에 따라서는 표면에 결로가 발생하고, 그 결과, 표면에 오염이 부착된다고 하는 문제가 생기는 일이 있었다. 특허문헌 6에는 광로 변환 사면을 구비하는 홈구조를 복수 갖는 층과 커버 필름과 방오층을 포함하는 광학 필름이 개시되어 있지만, 이것으로는 충분한 투명성은 확보할 수 없다.
본 발명은 종래의 투명한 조명 장치의 상기의 문제점 중 적어도 1개를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 예를 들면, 종래보다 투과율이 높고, 헤이즈값이 작은 조명 장치 및 조명 장치용 도광부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그러한 조명 장치를 구비하는 건축부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 이하의 항목에 기재된 해결 수단이 제공된다.
[항목 1]
도광층으로서, 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면과, 광원으로부터 출사된 광을 받는 수광측면을 갖는 도광층과,
상기 도광층의 상기 제 1 주면측에 배치되고, 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL1)을 갖는 제 1 저굴절률층과,
도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측 또는 상기 제 1 저굴절률층과는 반대측으로 향하게 할 수 있는 배광 제어 구조를 갖고,
가시광 투과율이 60% 이상이며, 헤이즈값이 10% 미만인 조명 장치용 도광부재.
[항목 2]
상기 배광 제어 구조는 상기 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측으로 향하게 하는 항목 1에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 3]
상기 배광 제어 구조는 상기 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측과는 반대측으로 향하게 하는 항목 1에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 4]
상기 제 1 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 배치되고, 경도가 연필경도(H) 이상의 제 1 하드 코트층을 더 갖는 항목 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 5]
상기 제 1 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 제 1 기재층을 갖고, 상기 제 1 하드 코트층은 상기 제 1 기재층의 상기 제 1 저굴절률층과는 반대측에 형성되어 있는 항목 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재. 상기 제 1 저굴절률층의 굴절률(nL1)은 예를 들면 1.05 이상 1.30 이하이다.
[항목 6]
상기 배광 제어 구조는 내부 전반사에 의해 광을 상기 제 1 저굴절률층측 또는 상기 제 1 저굴절률층측과는 반대측으로 향하게 하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간을 갖는 항목 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 7]
상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층 내에 형성되어 있는 제 1 배광 제어 구조를 포함하는 항목 6에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 8]
상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층과 상기 제 1 저굴절률층 사이에 형성된 제 1 방향 변환층에 형성되어 있는 제 2 배광 제어 구조를 포함하는 항목 6에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 9]
상기 도광층과 상기 제 1 방향 변환층 사이에 형성된 제 1 광결합층을 더 갖고, 상기 제 1 광결합층은 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC1)을 갖는 복수의 제 1 저굴절률 영역을 갖는 항목 8에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 10]
상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층의 상기 제 2 주면 상에 형성된 제 2 방향 변환층에 형성되어 있는 제 3 배광 제어 구조를 포함하는 항목 6에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 11]
상기 복수의 내부 공간은 상기 도광층을 상기 제 1 주면의 법선 방향에서 평면으로 봤을 때에 상기 도광층의 면적에 차지하는 상기 복수의 내부 공간의 면적의 비율이 30% 이하인 항목 6 내지 10 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 12]
상기 도광층의 상기 제 2 주면측에 배치되고, 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층을 더 갖는 항목 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 13]
상기 제 2 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 배치되고, 상기 도광층의 경도(HGP)보다 높은 경도(HH2)를 갖는 제 2 하드 코트층을 더 갖는 항목 12에 기재된 조명 장치용 도광부재. 상기 제 2 하드 코트층의 경도(HH2)는 예를 들면, 연필경도로 H 이상이다.
[항목 14]
상기 제 2 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 제 2 기재층을 갖고, 상기 제 2 하드 코트층은 상기 제 2 기재층의 상기 제 2 저굴절률층과는 반대측에 형성되어 있는 항목 13에 기재된 조명 장치용 도광부재.
상기 제 2 저굴절률층의 굴절률은 예를 들면, 1.05 이상 1.30 이하이다. 굴절률이 1.30 이하인 제 2 저굴절률층은 예를 들면, 다공질 재료를 사용해서 형성되므로, 그 경도(HL2)는 도광층의 경도(HGP)보다 낮아 무르다.
[항목 15]
상기 도광층과 상기 제 2 방향 변환층 사이에 형성된 제 2 광결합층을 더 갖고, 상기 제 2 광결합층은 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC2)을 갖는, 복수의 제 2 저굴절률 영역을 갖는 항목 10에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 16]
상기 제 1 하드 코트층의 헤이즈값은 상기 제 2 하드 코트층의 헤이즈값보다 큰 항목 4를 간접적으로 인용하는 항목 13 또는 14에 기재된 조명 장치용 도광부재. 상기 제 1 하드 코트층 및/또는 상기 제 2 하드 코트층은 예를 들면 입자를 포함한다.
[항목 17]
발수성 및/또는 발유성(또는 친수성)을 갖는 방오층을 상기 제 1 주면측 또는 상기 제 2 주면측의 최외층으로서 더 갖는 항목 1 내지 16 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 18]
상기 방오층의 상기 도광층측에 형성된 반사 방지층을 더 갖는 항목 17에 기재된 조명 장치용 도광부재.
[항목 19]
항목 1 내지 18 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재와,
상기 수광측면을 향해서 광을 출사하는 광원을 구비하는 조명 장치.
[항목 20]
항목 1 내지 18 중 어느 하나에 기재된 조명 장치용 도광부재를 구비하는 건축부재.
본 발명의 실시형태에 의하면, 종래보다 투과율이 높고, 헤이즈값이 작은 조명 장치가 제공된다. 또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 그러한 조명 장치를 구비하는 건축부재가 제공된다.
도 1a는 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(100A_L)의 모식적인 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(100B_L)의 모식적인 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(200A_L)의 모식적인 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(200B_L)의 모식적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(300A_L)의 모식적인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(100A)의 모식적인 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(100B)의 모식적인 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(200A)의 모식적인 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(200B)의 모식적인 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(210A)의 모식적인 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(210B)의 모식적인 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(220A)의 모식적인 단면도이다.
도 7b는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(220B)의 모식적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(100AD)의 모식적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(210AD)의 모식적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(200AD)의 모식적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재(220AD)의 모식적인 단면도이다.
도 12a는 실시예의 도광부재(200AD_a)의 모식적인 단면도이다.
도 12b는 실시예의 도광부재(200BD_a)의 모식적인 단면도이다.
도 13a는 실시예의 도광부재(220AD_a)의 모식적인 단면도이다.
도 13b는 실시예의 도광부재(220AD_b)의 모식적인 단면도이다.
도 13c는 실시예의 도광부재(220BD_b)의 모식적인 단면도이다.
도 14a는 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재가 갖는 방향 변환층을 구성하는 부형 필름(62)의 모식적인 평면도이다.
도 14b는 부형 필름(62)의 모식적인 단면도이다.
도 15는 부형 필름(62)의 오목부(64)를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 16은 저굴절률 영역(80a)의 분포를 설명하기 위한 모식적인 평면도이다.
도 17은 비교예의 도광부재(910A)의 모식적인 단면도이다.
도 18은 비교예의 도광부재(920A)의 모식적인 단면도이다.
도 19a는 비교예 3에 사용한 부형 필름(92)의 오목부(94)를 나타내는 모식적인 평면도이다.
도 19b는 비교예 3에 사용한 부형 필름(92)의 오목부(94)를 나타내는 모식적인 단면도이다.
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재를 설명한다. 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치용 도광부재, 조명 장치 및 건축부재는 이하에서 예시하는 것에 한정되지 않는다.
[조명 장치용 도광부재 및 조명 장치]
우선, 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치용 도광부재 및 조명 장치의 예를 도면을 참조해서 설명한다.
도 1a에 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(100A_L)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(100A_L)는 광원(LS)과, 광원(LS)으로부터 출사된 광을 받고, Y 방향으로 전파시키는 동시에 Z 방향으로 출사시키는 도광부재(100A)를 갖고 있다. 물론, 광의 전파 방향은 Y 방향으로부터 편차(분포)를 갖고, 광의 출사 방향도 Z 방향으로부터 편차(분포)를 갖고 있다. 도광부재(100A)는 60% 이상의 가시광 투과율을 갖고 있다. 여기에서는 파장이 380nm 이상 780nm 이하인 광을 가시광으로 한다.
도광부재(100A)가 갖는 도광층(10A)은 제 1 주면과, 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면과, 광원(LS)으로부터 출사된 광을 받는 수광측면을 갖고 있다. 도 1a에 있어서 상측의 주면이 제 1 주면이며, 하측이 제 2 주면이다. 광원(LS)은 예를 들면 LED 장치이며, 복수의 LED 장치를 배열해서 사용해도 좋다. 또한, 광원(LS)과 도광층(10A) 사이에 광원(LS)으로부터 출사된 광을 효율적으로 도광층(10A)으로 안내하기 위한 결합 광학계를 설치해도 좋다.
도광부재(100A)는 도광층(10A)의 제 1 주면측에 배치되고, 도광층(10A)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL1)을 갖는 제 1 저굴절률층(20A)과, 제 1 저굴절률층(20A)의 도광층(10A)과는 반대측에 배치되고, 연필경도가 H 이상인 제 1 하드 코트층(40A)을 갖고 있다.
도광층(10A)은 가시광에 대한 투과율이 높은 공지의 재료로 형성된다. 도광층(10A)은 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴계 수지, 폴리카보네이트(PC)계 수지, 시클로올레핀계 수지, 유리(예를 들면, 석영 유리, 무알칼리 유리, 붕소규산 유리)로 형성된다. 도광층(10A)의 굴절률(nGP)은 예를 들면, 1.40 이상 1.80 이하이다. 또한 굴절률은 특별히 언급하지 않는 한, 파장 550nm에 있어서 엘립소미터로 측정한 굴절률을 말한다. 도광층(10A)의 두께는 용도에 따라서 적당히 설정될 수 있다. 도광층(10A)의 두께는 예를 들면, 0.05mm 이상 50mm 이하이다.
제 1 저굴절률층(20A)의 굴절률(nL1)은 예를 들면 1.30 이하인 것이 바람직하고, 1.20 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.15 이하가 더욱 바람직하다. 제 1 저굴절률층(20A)은 고체인 것이 바람직하고, 굴절률은 예를 들면 1.05 이상인 것이 바람직하다. 도광층(10A)의 굴절률과 제 1 저굴절률층(20A)의 굴절률층의 차는 바람직하게는 0.20 이상이며, 보다 바람직하게는 0.23 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.25 이상이다. 굴절률이 1.30 이하인 제 1 저굴절률층(20A)은 예를 들면 다공질 재료를 사용해서 형성될 수 있다. 제 1 저굴절률층(20A)의 두께는 예를 들면, 0.3㎛ 이상 5㎛ 이하이다.
저굴절률층이 내부에 공극을 갖는 다공질 재료인 경우, 그 공극률은 바람직하게는 35체적% 이상이며, 보다 바람직하게는 38체적% 이상이며, 특히 바람직하게는 40체적% 이상이다. 이러한 범위이면, 굴절률이 특히 낮은 저굴절률층을 형성할 수 있다. 저굴절률층의 공극률의 상한은 예를 들면, 90체적% 이하이며, 바람직하게는 75체적% 이하이다. 이러한 범위이면, 강도가 우수한 저굴절률층을 형성할 수 있다. 공극률은 엘립소미터로 측정한 굴절률의 값으로부터 Lorentz-Lorenz's formula(로렌츠-로렌츠의 식)으로부터 산출된 값이다.
저굴절률층에 대해서는 예를 들면, 특허문헌 3에 개시된 공극을 갖는 저굴절률층을 사용할 수 있다. 특허문헌 3의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본원 명세서에 원용한다. 구체적으로는 공극을 갖는 저굴절률층은 실리카 입자, 미세구멍을 갖는 실리카 입자, 실리카 중공 나노 입자 등의 대략 구상 입자, 셀룰로오스 나노섬유, 알루미나 나노섬유, 실리카 나노섬유 등의 섬유상 입자, 벤토나이트로 구성되는 나노클레이 등의 평판상 입자 등을 포함한다. 하나의 실시형태에 있어서, 공극을 갖는 저굴절률층은 입자(예를 들면 미세 구멍 입자)끼리가 직접적으로 화학적으로 결합해서 구성되는 다공체이다. 또한, 공극을 갖는 저굴절률층을 구성하는 입자끼리는 그 적어도 일부가 소량(예를 들면, 입자의 질량 이하)의 바인더 1성분을 통해 결합하고 있어도 좋다. 저굴절률층의 공극률 및 굴절률은 상기 저굴절률층을 구성하는 입자의 입경, 입경분포 등에 의해 조정할 수 있다.
공극을 갖는 저굴절률층을 얻는 방법으로서는 예를 들면, 일본 특허공개 2010-189212호 공보, 일본 특허공개 2008-040171호 공보, 일본 특허공개 2006-011175호 공보, 국제공개 제 2004/113966호, 및 이들의 참고 문헌에 기재된 방법을 들 수 있다. 일본 특허공개 2010-189212호 공보, 일본 특허공개 2008-040171호 공보, 일본 특허공개 2006-011175호 공보, 국제공개 제 2004/113966호의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본 명세서에 원용한다.
공극을 갖는 저굴절률층으로서, 실리카 다공체를 적합하게 사용할 수 있다. 실리카 다공체는 예를 들면, 이하의 방법으로 제조된다. 규소 화합물; 가수분해성 실란류 및/또는 실세스키옥산, 및 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물의 적어도 어느 1개를 가수분해 및 중축합시키는 방법, 다공질 입자 및/또는 중공 미립자를 사용하는 방법, 및 스프링백 현상을 이용해서 에어로겔층을 생성하는 방법, 졸겔법에 의해 얻어진 겔상 규소 화합물을 분쇄하고, 얻어진 분쇄체인 미세 구멍 입자끼리를 촉매 등으로 화학적으로 결합시킨 분쇄 겔을 사용하는 방법, 등을 들 수 있다. 단, 저굴절률층은 실리카 다공체에 한정되지 않고, 제조 방법도 예시한 제조 방법에 한정되지 않고, 어떤 제조 방법에 의해 제조해도 좋다. 단, 다공질층은 실리카 다공체에 한정되지 않고, 제조 방법도 예시한 제조 방법에 한정되지 않고, 어떤 제조 방법에 의해 제조해도 좋다. 또한, 실세스키옥산은 (RSiO1.5, R은 탄화수소기)를 기본 구성단위로 하는 규소 화합물이며, SiO2를 기본 구성단위로 하는 실리카와는 엄밀하게는 다르지만, 실록산 결합으로 가교된 네트워크 구조를 갖는 점에서 실리카와 공통되어 있으므로, 여기에서는 실세스키옥산을 기본 구성단위로서 포함하는 다공체도 실리카 다공체 또는 실리카계 다공체라고 한다.
실리카 다공체는 서로 결합한 겔상 규소 화합물의 미세 구멍 입자로 구성될 수 있다. 겔상 규소 화합물의 미세 구멍 입자로서는 겔상 규소 화합물의 분쇄체를 들 수 있다. 실리카 다공체는 예를 들면, 겔상 규소 화합물의 분쇄체를 포함하는 도공액을 기재에 도공해서 형성될 수 있다. 겔상 규소 화합물의 분쇄체는 예를 들면, 촉매의 작용, 광조사, 가열 등에 의해 화학적으로 결합(예를 들면, 실록산 결합)할 수 있다.
제 1 저굴절률층(20A)이 있으면, 도광층(10A)과 제 1 저굴절률층(20A)의 계면은 도광층(10A) 내를 전파하는 광을 전체 반사할 수 있는 계면이 되고, 제 1 저굴절률층(20A) 상의 상태에 영향받지 않는다. 제 1 저굴절률층(20A)이 없고, 도광층(10A)의 표면이 노출되어 있으면, 도광층(10A)의 표면과 공기의 계면에서 전체 반사가 일어난다. 도광층(10A)의 표면이 오염되면, 오염이 부착된 표면의 부분에서는 전체 반사가 일어나지 않는 일이 있다. 그렇게 하면, 오염이 부착된 표면의 부분으로부터 광이 누설되는, 및/또는 도광층(10A) 내를 전파하는 광의 분포가 변화되는 등의 문제가 발생한다. 즉, 제 1 저굴절률층(20A)은 도광부재(100A)의 표면의 방오성을 향상시킬 수 있다. 이 효과는 제 1 저굴절률층(20A) 상에 제 1 하드 코트층(40A)을 형성해도 같다.
제 1 하드 코트층(40A)의 경도(HH1)는 예를 들면 연필경도로 H 이상인 것이 바람직하고, 2H 이상인 것이 더욱 바람직하고, 4H 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 제 1 하드 코트층(40A)의 경도(HH1)의 상한은 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 연필경도로 6H 이하이며, 보다 바람직하게는 5H 이하이다. 연필경도는 JIS K 5400의 「연필 경도 시험」에 준거한 방법으로 측정된다. 또한, 도광층(10A)의 경도(HGP)는 예를 들면, B이다. 제 1 하드 코트층(40A)의 두께는 바람직하게는 1㎛ 이상 30㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상 20㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상 15㎛ 이하이다. 제 1 하드 코트층(40A)의 두께가 이러한 범위이면, 양호한 내찰상성을 갖는다.
제 1 저굴절률층(20A)이 도광층(10A)의 경도(HGP)보다 높은 경도(HL1)를 갖고 있는 경우, 제 1 저굴절률층(20A)이 제 1 하드 코트층(40A)을 겸해도 좋다. 즉, 제 1 하드 코트층(40A)을 생략해도 좋다. 이 때, 제 1 저굴절률층(20A)의 경도(HL1)는 연필경도로 H 이상인 것이 바람직하고, 2H 이상인 것이 더욱 바람직하고, 4H 이상인 것이 보다 바람직하고, 상한은 특별히 한정은 없지만, 바람직하게는 6H 이하이며, 보다 바람직하게는 5H 이하이다.
제 1 하드 코트층(40A)은 상기와 같은 특성을 만족하는 한에 있어서, 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다. 제 1 하드 코트층(40A)은 예를 들면, 열경화성 수지 또는 전리 방사선(예를 들면, 가시광, 자외선) 경화성 수지의 경화층이다. 이러한 경화성 수지로서는 예를 들면, 우레탄(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 에폭시(메타)아크릴레이트 등의 아크릴레이트, 폴리실록산 등의 규소 수지, 불포화 폴리에스테르, 에폭시 수지를 들 수 있다. 제 1 하드 코트층(40A)은 예를 들면 용매와 경화형 화합물을 포함하는 재료를 대상 기재 표면에 도공하고, 또한 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 제 1 하드 코트층(40A)으로서 적합하게 사용되는 하드 코트층의 상세는, 예를 들면, 일본 특허공개 2011-237789호 공보에 기재되어 있다. 일본 특허공개 2011-237789호 공보의 개시 내용 전체를 본 명세서에 참조에 의해 원용한다.
도광부재(100A)는 도광층(10A) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)측으로 향하게 할 수 있는 배광 제어 구조를 갖고 있다. 배광 제어 구조는 내부 전반사에 의해 광을 제 1 저굴절률층(20A)측으로 향하게 하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간(14A)을 갖고 있다. 내부 공간(14A)을 광 캐비티라고 하는 일도 있다. 도광부재(100A)에 있어서는 복수의 내부 공간(14A)이 도광층(10A) 내에 형성되어 있다. 내부 공간(14A)은 예를 들면 도시한 바와 같이, 제 1 저굴절률층(20A)측(Z 방향, 도면중 상측)에 꼭지각을 갖는 삼각형의 단면형상(X 방향에 수직, YZ면에 평행)을 갖고 있고, 도광층(10A) 내를 Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)측을 향한다. 내부 공간(14A)의 단면형상은 이것에 한정되지 않고, Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)측으로 향하게 하는 계면을 갖고 있으면, 사다리꼴 등이어도 좋다. 도광층(10A) 내에 형성된 배광 제어 구조를 제 1 배광 제어 구조라고 하는 일이 있다.
도광부재(100A)는 도광층(10A) 내의 복수의 내부 공간(14A)에 의해 구성되는 제 1 배광 제어 구조를 가지므로, 가시광 투과율은 60% 이상이며, 헤이즈값이 10% 미만일 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 복수의 내부 공간(14A)의 형상 및 배치 등을 조정함으로써, 출사광의 배광분포, 출사 효율, 휘도분포를 제어할 수 있다. 복수의 내부 공간(14A)은 전형적으로는 내부에 공기가 충전된 공극부(에어캐비티)이다. 단, 에어캐비티는 공기에 대신해서 도광층(10A)보다 굴절률이 낮은 재료가 충전되어도 좋다.
도광부재(100A)에는 주면을 따라 복수의 내부 공간(14A)이 규칙적으로 또는 랜덤으로 설치되어 있다. 내부 공간(14A)의 크기는 도광층(10A)의 내부에 설치 가능한 범위에서 적당히 선택 가능하다. 내부 공간(14A)을 내부에 포함하는 도광층에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 특허문헌 2, 4, 5 및 국제공개 제 2011/127187호에 개시된 도광층을 사용할 수 있다. 이들의 공보의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본원 명세서에 원용한다.
도광층(10A)은 예를 들면, 패턴이 형성되어 있지 않은 제 1 필름과, 소망의 미세 패턴이 형성된 제 2 필름을 라미네이션법으로 접합하거나, 또는 접착제(감압 접착제를 포함한다)에 의해 접착함으로써 제작된다.
제 2 필름에의 미세 패턴의 형성에는 레이저 패터닝, 다이렉트 레이저 이미징, 레이저 드릴, 마스크에 의한 또는 마스크리스의 레이저 또는 전자빔 조사가 사용된다. 또 인쇄, 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄 등에 의해 개별의 특성을 부여해서 재료나 굴절률값을 변경해도 좋다. 마이크로/나노디스펜스, 도징, 다이렉트 「기입」, 이산적 레이저 소결, 마이크로 방전 가공(마이크로 EDM), 또는 마이크로 머시닝, 마이크로 성형, 인프린팅, 엠보스 가공 및 이들과 유사한 것을 사용할 수도 있다.
배광 제어 구조인 복수의 내부 공간(14A)은 도광층(10A)을 주면의 법선 방향으로부터 평면에서 봤을 때에 도광층(10A)의 면적에 차지하는 복수의 내부 공간(14A)의 면적의 비율(점유 면적률)은 30% 이하인 것이 양호한 가시광 투과율 및 헤이즈값을 얻는 점에서 바람직하다. 또한, 내부 공간(14A)의 점유 면적률은 균일해도 좋고, 광원(LS)으로부터의 거리가 증대해도 휘도가 저하되지 않도록, 거리의 증대에 따라서, 점유 면적률이 증대하도록 해도 좋다. 구체예를 나타내서 후술하는 바와 같이, 내부 공간(14A)의 점유 면적률은 균일한 것이 바람직하다. 또한, 내부 공간(14A)의 점유 면적률은 양호한 휘도를 얻는 관점에서 1% 이상인 것이 바람직하다. 내부 공간(14A)의 점유 면적률은 1% 이상 30% 이하인 것이 바람직하고, 상한값은 25% 이하가 더욱 바람직하고, 높은 가시광 투과율을 얻기 위해서는 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 배광 제어 구조의 상술의 특징은 여기에서 예시한 도광층(10A) 내에 형성된 복수의 내부 공간(14A)에 한정되지 않고, 후술하는 여러가지 배광 제어 구조에 공통된다. 복수의 내부 공간에 의해 구성되는 배광 제어 구조로서는 예를 들면, 특허문헌 5에 기재된 배광 구조체(Light Distribution Structure)를 사용할 수 있다.
도 1b에 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(100B_L)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(100B_L)는 광원(LS)으로부터 출사된 광을 받고, Y 방향으로 전파시킴과 아울러, -Z 방향으로 출사시키는 도광부재(100B)를 갖고 있는 점에서, 도 1a에 나타낸 조명 장치(100A_L)와 다르다.
도광부재(100B)가 갖는 도광층(10B)은 도광층(10B) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측으로 향하게 할 수 있는 배광 제어 구조를 갖고 있다. 배광 제어 구조는 내부 전반사에 의해 광을 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측을 향하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간(14B)을 갖고 있다. 내부 공간(14B)은 예를 들면 도시한 바와 같이, 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측(-Z 방향, 도면중 하측)에 꼭지각을 갖는 삼각형의 단면형상(X 방향에 수직, YZ면에 평행)을 갖고 있고, 도광층(10B) 내를 Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측을 향한다. 내부 공간(14B)의 단면형상은 이것에 한정되지 않고, Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측으로 향하게 하는 계면을 갖고 있으면, 사다리꼴 등이어도 좋다. 이렇게, 내부 공간(14B)의 단면형상(예를 들면, 삼각형의 꼭지각의 방향)을 바꿈으로써, 광의 출사 방향을 바꿀 수 있다.
도 2a에 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(200A_L)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(200A_L)가 갖는 도광부재(200A)는 도광층(10)과 제 1 저굴절률층(20A) 사이에 형성된 제 1 방향 변환층(60A)을 갖고 있고, 배광 제어 구조를 구성하는 복수의 내부 공간(64A)은 제 1 방향 변환층(60A)에 형성되어 있다. 제 1 방향 변환층(60A)은 도광층(10) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)측을 향할 수 있다. 제 1 방향 변환층(60A) 내에 형성된 배광 제어 구조를 제 2 배광 제어 구조로 하는 일이 있다. 내부 공간(64A)은 내부 공간(14A)과 마찬가지로, 여러가지 단면형상을 가질 수 있다.
도 2b에 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치(200B_L)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(200B_L)가 갖는 도광부재(200B)는 도광층(10)과 제 1 저굴절률층(20A) 사이에 형성된 제 1 방향 변환층(60B)을 갖고 있고, 배광 제어 구조를 구성하는 복수의 내부 공간(64B)은 제 1 방향 변환층(60B)에 형성되어 있다. 제 1 방향 변환층(60B)은 도광층(10) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측(-Z 방향)을 향할 수 있다. 제 1 방향 변환층(60B) 내에 형성된 배광 제어 구조를 제 2 배광 제어 구조라고 하는 일이 있다. 내부 공간(64B)은 내부 공간(14B)과 마찬가지로, 여러가지 단면형상을 가질 수 있다.
도 3에 본 발명의 실시형태에 의한 다른 조명 장치(300A_L)의 모식적인 단면도를 나타낸다. 조명 장치(300A_L)가 갖는 도광부재(300A)는 도광층(10)과 제 1 저굴절률층(20A) 사이에 형성된 제 1 방향 변환층(70A)을 갖고 있고, 제 1 방향 변환층(70A)이 갖는 복수의 볼록부(74A)가 배광 제어 구조를 구성한다. 복수의 볼록부(74A)를 포함하는 제 1 방향 변환층(70A)은 예를 들면, 공지의 프리즘 시트이어도 좋다. 복수의 볼록부(74A)는 도광층(10) 내를 Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)측(Z 방향)을 향한다. 볼록부(74A)의 단면형상은 예를 들면 삼각형이지만, 이것에 한정되지 않고 사다리꼴 등이어도 좋다. 볼록부(74A)의 단면형상을 바꾸는 것에 의해, Y 방향으로 전파하는 광을 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측(-Z 방향)을 향할 수도 있다. 또한, 제 1 방향 변환층(70A)을 형성하는 대신에 도광층(10A)의 표면에 복수의 볼록부(프리즘부)를 직접 형성해도 좋다.
이어서, 도광부재의 구조를 상세하게 설명한다. 이하에서는 배광 제어 구조가 내부 전반사에 의해 광을 제 1 저굴절률층측으로 향하게 하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간(14A) 또는 내부 전반사에 의해 광을 제 1 저굴절률층과는 반대측으로 향하게 하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간(14B)을 갖는 예를 설명한다.
도 4a에 도 1a에 나타낸 조명 장치(100A_L)의 도광부재(100A)의 단면도를 나타내고, 도 4b에 도 1b에 나타낸 조명 장치(100B_L)의 도광부재(100B)의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 5a에, 도 2a에 나타낸 조명 장치(200A_L)의 도광부재(200A)의 단면도를 나타내고, 도 5b에, 도 2b에 나타낸 조명 장치(200B_L)의 도광부재(200B)의 단면도를 나타낸다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, 도광부재(100A)에 있어서는 도광층(10A) 내에 형성된 복수의 내부 공간(14A)이 배광 제어 구조를 구성하고 있고, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 도광부재(100B)에 있어서는 도광층(10B) 내에 형성된 복수의 내부 공간(14B)이 배광 제어 구조를 구성하고 있다. 또한, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 도광부재(200A)에 있어서는 도광층(10) 상에 형성된 제 1 방향 변환층(60A) 내에 형성된 복수의 내부 공간(64A)이 배광 제어 구조를 구성하고 있고, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 도광부재(200B)에 있어서는 도광층(10) 상에 형성된 제 1 방향 변환층(60B) 내에 형성된 복수의 내부 공간(64B)이 배광 제어 구조를 구성하고 있다. 제 1 방향 변환층(60A, 60B)의 굴절률(nD1)은 도광층(10)의 굴절률(nGP)과 대략 같은 것이 바람직하고, 굴절률의 차(절대값)는 0.15 이하가 바람직하고, 0.1 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 도광층(10)의 굴절률(nGP)과 제 1 저굴절률층(20A)의 굴절률(nL1)의 차(도 4a, 도 4b), 및 제 1 방향 변환층(60A)의 굴절률(nD1)과 제 1 저굴절률층(20A)의 굴절률(nL1)의 차(도 5a, 도 5b)는 각각, 0.2 이상인 것이 바람직하고, 0.25 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이 차를 조정함으로써, 전체 반사가 일어나는 임계각을 제어할 수 있다.
복수의 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)을 갖는 배광 제어 구조는 도광층(10A, 10B) 또는 제 1 방향 변환층(60A, 60B) 내를 전파하는 광을 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)이 형성하는 계면에서 전체 반사시킴으로써, 광의 출사 방향을 Z 방향(내부 공간(14A, 64A)) 또는 -Z 방향(내부 공간(14B, 64B))을 향한다. 이것에 대해서, 도 3에 나타낸, 예를 들면 공지의 프리즘 시트로 구성되는 제 1 방향 변환층(70A)에서는 제 1 방향 변환층(70A) 내를 전파하는 광의 일부는 제 1 저굴절률층(20A)과의 계면에서 전체 반사되고, 제 1 방향 변환층(70A) 내에 되돌려진다. 이렇게, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)을 갖는 배광 제어 구조는 공지의 프리즘 시트 등의 배광 제어 구조보다 광의 이용 효율이 높다. 또한, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 단면형상(예를 들면, 도 15 중의 경사면의 각도(θa, θb)), 크기, 배치 밀도, 분포를 조정함으로써, 배광분포를 제어할 수 있다.
한편, 배광 제어 구조가 갖는 복수의 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 단면형상, 크기, 배치 밀도, 분포를 조정함으로써, 도광부재(100A, 100B, 200A 또는 200B)의 가시광 투과율 및 헤이즈값을 제어할 수 있다. 도광부재(100A, 100B, 200A 및 200B)의 가시광 투과율은 60% 이상이며, 바람직하게는 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상이며, 헤이즈값이 10% 미만이며, 바람직하게는 9% 미만, 8% 미만, 7% 미만, 6% 미만, 5% 미만, 4% 미만, 3% 미만일 수 있다. 또한, 헤이즈값은 이하의 실시예에 기재 대로 헤이즈 미터를 사용해서 측정된다.
배광 제어 구조가 갖는 복수의 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)은 도광층(10A, 10B 또는 10)을 주면의 법선 방향에서 평면으로 봤을 때에 도광층(10A, 10B 또는 10)의 면적에 차지하는 복수의 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 면적의 비율(점유 면적률)은 30% 이하인 것이 양호한 가시광 투과율 및 헤이즈값을 얻는 점에서 바람직하다. 또한, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 점유 면적률은 균일해도 좋고, 광원(LS)으로부터의 거리가 증대해도 휘도가 저하되지 않도록, 거리의 증대에 따라서 점유 면적률이 증대하도록 해도 좋다. 구체예를 나타내서 후술하는 바와 같이, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 점유 면적률은 균일한 것이 바람직하다. 또한, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 점유 면적률은 양호한 휘도를 얻는 관점에서 1% 이상인 것이 바람직하다. 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 점유 면적률은 1% 이상 30% 이하인 것이 바람직하고, 상한값은 25% 이하가 더욱 바람직하고, 높은 가시광 투과율을 얻기 위해서는 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 크기 및 밀도는 헤이즈값에 영향을 준다. 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)의 크기(길이(L), 폭(W):도 14a, 도 14b 참조)는 예를 들면, 길이(L)는 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하고, 폭(W)은 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 광취출 효율의 관점에서, 높이(H)는 1㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 복수의 내부 공간(14A, 14B, 64A, 64B)은 이산적으로 균일하게 분포시키는 것이 바람직하고, 예를 들면, 도 14a에 나타낸 바와 같이, 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 피치(Px)는 예를 들면, 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하고, 피치(Py)는 예를 들면, 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
이어서, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b, 도 8∼도 11을 참조해서 본 발명의 실시형태에 의한 도광부재의 다른 구성예를 설명하지만, 이들에 한정되는 것은 아니고, 다양하게 조합된다.
도 6a에 나타내는 도광부재(210A)에서는 도광층(10)의 제 2 주면 상에 형성된 제 2 방향 변환층(60A)에 형성된 복수의 내부 공간(64A)에 의해 배광 제어 구조(제 3 배광 제어 구조라고 하는 일이이 있다.)를 구성하고 있다. 내부 공간(64A)을 갖는 제 2 방향 변환층(60A)은 도광층(10) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)측(Z 방향)을 향한다.
도 6b에 나타내는 도광부재(210B)에서는 도광층(10)의 제 2 주면 상에 형성된 제 2 방향 변환층(60B)에 형성된 복수의 내부 공간(64B)에 의해 배광 제어 구조(제 3 배광 제어 구조라고 하는 일이 있다.)를 구성하고 있다. 내부 공간(64B)을 갖는 제 2 방향 변환층(60B)은 도광층(10) 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 제 1 저굴절률층(20A)과는 반대측(-Z 방향)을 향한다.
도 7a에 나타내는 도광부재(220A)는 도 5a에 나타낸 도광부재(200A)에 또한 제 1 광결합층(80)을 갖고 있다. 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)과 제 1 방향 변환층(60A) 사이에 형성되어 있다. 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC1)을 갖는 복수의 제 1 저굴절률 영역(80a)을 갖고 있다. 복수의 제 1 저굴절률 영역(80a)으로 구성되는 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)을 전파하는 광을 보다 선택적 또한 효율적으로 제 1 방향 변환층(60A)으로 안내한다. 제 1 저굴절률 영역(80a)의 굴절률(nC1)은 1.05 이상 1.30 이하인 것이 바람직하고, 1.05 이상 1.25 이하인 것이 더욱 바람직하다.
도 7b에 나타내는 도광부재(220B)는 도 5b에 나타낸 도광부재(200B)에 또한 제 1 광결합층(80)을 갖고 있다. 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)과 제 1 방향 변환층(60B) 사이에 형성되어 있다. 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC1)을 갖는 복수의 제 1 저굴절률 영역(80a)을 갖고 있다. 복수의 제 1 저굴절률 영역(80a)으로 구성되는 제 1 광결합층(80)은 도광층(10)을 전파하는 광을 보다 선택적 또한 효율적으로 제 1 방향 변환층(60B)으로 안내한다.
도 8에 나타내는 도광부재(100AD)는 도 1a에 나타낸 도광부재(100A)에 또한, 도광층(10A)의 제 2 주면측에 배치된, 도광층(10A)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층(20B)과, 제 2 저굴절률층(20B)의 도광층(10A)과는 반대측에 배치된, 도광층(10A)의 경도(HGP)보다 높은 경도(HH2)를 갖는 제 2 하드 코트층(40B)을 더 갖고 있다. 제 2 저굴절률층(20B) 및 제 2 하드 코트층(40B)은 각각, 제 1 저굴절률층(20A) 및 제 1 하드 코트층(40A)과 같은 특징을 가질 수 있다. 도광층(10A)의 제 2 주면측에도 제 2 저굴절률층(20B) 및 제 2 하드 코트층(40B)을 형성하는 것에 의해, 상술의 효과를 제 2 주면측에서도 얻어진다. 도광부재(100AD)는 복수의 내부 공간(14A)이 형성된 도광층(10A)을 갖고 있으므로, 광을 Z 방향으로 출사한다. 도광부재(100AD)의 도광층(10A)에 대신해서 복수의 내부 공간(14B)을 갖는 도광층(10B)(예를 들면 도 1b 참조)을 배치함으로써, 광을 -Z 방향으로 출사하는 도광부재가 얻어진다.
도 9에 나타내는 도광부재(210AD)는 도 6a에 나타낸 도광부재(210A)에 또한, 도광층(10)의 제 2 주면측에 배치된, 도광층(10)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층(20B)과, 제 2 저굴절률층(20B)의 도광층(10)과는 반대측에 배치된, 연필경도가 H 이상인 제 2 하드 코트층(40B)을 더 갖고 있다. 도광부재(210AD)는 복수의 내부 공간(64A)이 형성된 제 2 방향 변환층(60A)을 갖고 있으므로, 광을 Z 방향으로 출사한다. 도광부재(210AD)의 제 2 방향 변환층(60A)에 대신해서, 복수의 내부 공간(14B)을 갖는 제 2 방향 변환층(60B)(예를 들면 도 6b 참조)을 배치함으로써, 광을 -Z 방향으로 출사하는 도광부재가 얻어진다.
도 10에 나타내는 도광부재(200AD)는 도 5a에 나타낸 도광부재(200A)에 또한, 도광층(10)의 제 2 주면측에 배치된, 도광층(10)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층(20B)과, 제 2 저굴절률층(20B)의 도광층(10)과는 반대측에 배치된, 도광층(10)의 경도(HGP)보다 높은 경도(HH2)를 갖는 제 2 하드 코트층(40B)을 더 갖고 있다. 도광부재(200AD)는 복수의 내부 공간(64A)이 형성된 제 2 방향 변환층(60A)을 갖고 있으므로, 광을 Z 방향으로 출사한다. 도광부재(200AD)의 제 2 방향 변환층(60A)에 대신해서, 복수의 내부 공간(64B)을 갖는 제 2 방향 변환층(60B)(예를 들면 도 5b 참조)을 배치함으로써, 광을 -Z 방향으로 출사하는 도광부재가 얻어진다.
도 11에 나타내는 도광부재(220AD)는 도 7a에 나타낸 도광부재(220A)에 또한, 도광층(10)의 제 2 주면측에 배치된, 도광층(10)의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층(20B)과, 제 2 저굴절률층(20B)의 도광층(10)과는 반대측에 배치된, 도광층(10)의 경도(HGP)보다 높은 경도(HH2)를 갖는 제 2 하드 코트층(40B)을 더 갖고 있다. 도광부재(220AD)는 복수의 내부 공간(64A)이 형성된 제 2 방향 변환층(60A)을 갖고 있으므로, 광을 Z 방향으로 출사한다. 도광부재(220AD)의 제 2 방향 변환층(60A)에 대신해서, 복수의 내부 공간(64B)을 갖는 제 2 방향 변환층(60B)(예를 들면 도 7b 참조)을 배치함으로써, 광을 -Z 방향으로 출사하는 도광부재가 얻어진다.
본 발명의 실시형태에 의한 도광부재는 여러가지로 개변될 수 있다. 예를 들면, 제 1 하드 코트층 및/또는 제 2 하드 코트층의 형성 재료에 입자를 혼합함으로써, 요철형상 표면을 갖는 방현성 하드 코트층으로 해도 좋다. 또한, 이것에 의해, 도광부재의 헤이즈값을 제어할 수 있다. 입자로서는 예를 들면, 무기입자와 유기입자가 있다. 무기입자는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 산화규소 입자, 산화티탄 입자, 산화알루미늄 입자, 산화아연 입자, 산화주석 입자, 탄산 칼슘 입자, 황산 바륨 입자, 탤크 입자, 카올린 입자, 황산 칼슘 입자를 들 수 있다. 또한, 유기입자는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 분말(PMMA 입자), 실리콘 수지 분말, 폴리스티렌 수지 분말, 폴리카보네이트 수지 분말, 아크릴스티렌 수지 분말, 벤조구아나민 수지 분말, 멜라민 수지 분말, 폴리올레핀 수지 분말, 폴리에스테르 수지 분말, 폴리아미드 수지 분말, 폴리이미드 수지 분말, 폴리불화에틸렌 수지 분말을 들 수 있다. 이들의 무기입자 및 유기입자는 1종류를 단독으로 사용해도 좋고, 2종류 이상을 병용해도 좋다.
제 1 하드 코트층 및/또는 제 2 하드 코트층의 형성 재료에 혼합되는 입자의 질량 평균 입경은 양호한 방현성을 부여할 수 있는 관점에서, 0.5㎛ 이상 8.0㎛ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 입자의 질량 평균 입경은 보다 바람직하게는 2.0㎛ 이상 6.0㎛ 이하의 범위, 더욱 바람직하게는 3.0㎛ 이상 6.0㎛ 이하의 범위이다. 또한, 입자의 질량 평균 입경은 제 1 하드 코트층 및/또는 제 2 하드 코트층의 두께의 30% 이상 80% 이하의 범위인 것도 바람직하다. 또한, 입자의 질량 평균 입경은 콜터 카운터법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 세공 전기 저항법을 이용한 입도 분포 측정 장치(상품명:콜터 멀티 센서, 벡만 콜터사제)를 사용해서 입자가 세공을 통과할 때의 입자의 체적에 상당하는 전해액의 전기 저항을 측정함으로써, 입자의 수와 체적을 측정하고, 질량 평균 입경을 산출한다.
입자의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 비즈상의 대략 구형이어도 좋고, 분말 등의 부정형의 것이어도 좋지만, 대략 구형의 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 애스펙트비가 1.5 이하인 대략 구형의 미립자이며, 가장 바람직하게는 구형 입자이다.
입자의 배합 비율은 하드 코트층 형성 재료 100질량부에 대해서, 5질량부 이상 20질량부 이하의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5질량부 이상 17질량부 이하의 범위이다. 예를 들면 일본 특허공개 2013-178534호 공보에 기재되어 있는 방현성 하드 코트층을 적합하게 사용할 수 있다. 일본 특허공개 2013-178534호 공보의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본 명세서에 원용한다.
또한, 도광부재의 최외층으로서, 일방 또는 양방의 주면에 발수성 및/또는 발유성(친수성)을 갖는 방오층을 더 형성해도 좋다. 방오층의 구성은 용도에 따라 적당히 선택된다. 방오층은 공지의 재료를 사용해서 형성된다. 방오층을 구성하는 재료로서는 실리콘계 화합물 또는 불소 함유 화합물이 바람직하다. 그 중에서도, 불소 함유 화합물은 발수성이 우수하고, 높은 방오성을 발휘할 수 있고, 특히 퍼플루오로폴리에테르 골격을 함유하는 불소계 폴리머가 바람직하다. 방오성을 높이는 관점에서, 강직으로 병렬 가능한 주쇄구조를 갖는 퍼플루오로폴리에테르가 특히 바람직하다. 퍼플루오로폴리에테르의 주쇄골격의 구조단위로서는 탄소수 1∼4의 분기를 갖고 있어도 좋은 퍼플루오로알킬렌옥사이드가 바람직하고, 예를 들면, 퍼플루오로메틸렌옥사이드, (-CF2O-), 퍼플루오로에틸렌옥사이드(-CF2CF2O-), 퍼플루오로프로필렌옥사이드(-CF2CF2CF2O-), 퍼플루오로이소프로필렌옥사이드(-CF(CF3)CF2O-) 등을 들 수 있다.
방오층의 두께는 바람직하게는 3nm 이상 15nm 이하이며, 보다 바람직하게는 3nm 이상 10nm 이하이다.
방오층의 형성 방법은 형성하는 재료에 따라 증착, 스퍼터링 등의 물리적 기상성장법, 화학적 기상성장법, 리버스 코트법, 다이 코트법, 그라비어 코트법 등의 습식 코트법 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 일본 특허공개 2020-067582호 공보에 기재된 방오층을 적합하게 사용할 수 있다. 일본 특허공개 2020-067582호 공보의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본 명세서에 원용한다.
방오층의 도광층측에 반사 방지층을 형성해도 좋다. 반사 방지층으로서는 예를 들면 굴절률이 상이한 복수의 박막으로 이루어지는 다층 적층체를 들 수 있다. 반사 방지층을 구성하는 박막의 재료로서는 금속의 산화물, 질화물, 불소화물 등을 들 수 있다.
반사 방지층은 바람직하게는 고굴절률층과 저굴절률층의 교대 적층체이다. 고굴절률층은 예를 들면 굴절률이 1.9 이상, 바람직하게는 2.0 이상이다. 고굴절률 재료로서는 산화티탄, 산화니오브, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화아연, 산화인듐, 산화인듐주석(ITO), 안티몬 도프 산화주석(ATO) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 산화티탄 또는 산화니오브가 바람직하다. 저굴절률층은 예를 들면 굴절률이 1.6 이하, 바람직하게는 1.5 이하이다. 저굴절률 재료로서는 산화규소, 질화티탄, 불화마그네슘, 불화바륨, 불화칼슘, 불화하프늄, 불화란탄 등을 들 수 있다. 그 중에서도 산화규소가 바람직하다. 특히, 고굴절률층으로서의 산화니오브(Nb2O5) 박막과, 저굴절률층으로서의 산화규소(SiO2) 박막을 교대로 적층하는 것이 바람직하다. 저굴절률층과 고굴절률층에 추가해서, 굴절률 1.6∼1.9 정도의 중굴절률층이 형성되어도 좋다.
고굴절률층 및 저굴절률층의 막두께는 각각, 5nm 이상 200nm 이하 정도이며, 15nm 이상 150nm 이하 정도가 바람직하다. 굴절률이나 적층구성 등에 따라 가시광의 반사율이 작아지도록 각 층의 막두께를 설계하면 좋다.
반사 방지층은 바람직하게는 프라이머층을 통해 하드 코트층에 적층된다. 프라이머층을 구성하는 재료로서는 예를 들면, 규소, 니켈, 크롬, 주석, 금, 은, 백금, 아연, 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 지르코늄, 팔라듐 등의 금속; 이들 금속의 합금; 이들 금속의 산화물, 불소화물, 황화물 또는 질화물; 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 프라이머층의 재료는 산화물이 바람직하고, 산화규소가 특히 바람직하다. 프라이머층은 바람직하게는 화학량론 조성보다 산소량이 적은 무기 산화물층이다. 비화학량론 조성의 무기 산화물 중에서도, 조성식 SiOx(0.5≤x<2)으로 나타내지는 산화규소가 바람직하다. 프라이머층의 두께는 예를 들면, 1nm 이상 20nm 이하 정도이며, 바람직하게는 3nm 이상 15nm 이하이다.
반사 방지층을 구성하는 박막의 성막 방법은 특별히 한정되지 않고, 웨트 코팅법, 드라이 코팅법의 어느 것이라도 좋다. 막두께가 균일한 박막을 형성할 수 있는 점에서터, 진공 증착, CVD, 스퍼터, 전자선 증착 등의 드라이 코팅법이 바람직하다. 그 중에서도, 막두께의 균일성이 우수하고, 치밀한 막을 형성하기 쉬운 점에서 스퍼터법이 바람직하다. 예를 들면 일본 특허공개 2020-52221호 공보에 기재된 반사 방지층을 적합하게 사용할 수 있다. 일본 특허공개 2020-52221호 공보의 개시 내용 전체를 참조에 의해 본 명세서에 원용한다.
이하, 실시예를 예시해서 본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치용 도광부재를 보다 상세하게 설명한다.
실시예에서는 도 12a 및 도 13a에 나타내는 단면구조를 갖는 도광부재(200AD_a 및 220AD_a)를 제작했다. 도 12a에 나타내는 도광부재(200AD_a)는 도 10에 나타낸 도광부재(200AD)에 실질적으로 대응하고, 도 13a에 나타내는 도광부재(220AD_a)는 도 11에 나타낸 도광부재(220AD)에 실질적으로 대응한다.
도 12a에 나타내는 도광부재(200AD_a)는 도 10에 나타낸 도광부재(200AD)에 추가해서, 기재층(30A, 30B)과, 접착제층(52, 54, 56)을 갖고 있다. 도광부재(200AD)에 있어서의 제 1 방향 변환층(60A)은 도광부재(200AD_a)에 있어서는 도 14a 및 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)과 접착제층(54)(또는 또한 접착제층(52))에 의해 구성되어 있다. 즉, 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)의 오목부(64)가 접착제층(54)에 의해 내부 공간(64A)을 형성하도록 부형 필름(62A)을 배치함으로써, 제 1 방향 변환층(60A)에 실질적으로 대응하는 구조가 얻어진다.
또한, 마찬가지로, 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)의 오목부(64)가 접착제층(54)에 의해 내부 공간(64B)을 형성하도록 부형 필름(62B)을 배치함으로써, 도 12b에 나타내는 도광부재(200BD_a)가 얻어진다. 또한, 기재층(30A, 30B, 및 30C)은 예를 들면, 제 1 저굴절률층(20A), 제 2 저굴절률층(20B), 제 1 하드 코트층(40A) 또는 제 2 하드 코트층(40B)을 지지하는 역할을 한다. 기재층(30A, 30B, 및 30C)과, 제 1 저굴절률층(20A), 제 2 저굴절률층(20B), 제 1 하드 코트층(40A) 및 제 2 하드 코트층(40B)의 배치 관계는 적당히 변경될 수 있다. 예를 들면, 도광부재(200AD_a)에 있어서, 제 1 저굴절률층(20A)은 기재층(30A)에 지지되어 있지만, 도광부재(200BD_a)에 있어서는 제 1 저굴절률층(20A)은 기재층(30B)에 지지되어 있다.
도 13a에 나타내는 도광부재(220AD_a)는 도 11에 나타낸 도광부재(220AD)에 추가해서, 기재층(30A, 30B, 30C)과, 접착제층(52, 54, 56, 58)을 갖고 있다. 도광부재(220AD)에 있어서의 제 1 방향 변환층(60A)은 도광부재(220AD_a)에 있어서는 도 14a 및 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)과 접착제층(54)(또는 또한 접착제층(52))에 의해 구성되어 있다. 즉, 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)의 오목부(64)가 접착제층(54)에 의해 내부 공간(64A)을 형성하도록 부형 필름(62A)을 배치함으로써, 제 1 방향 변환층(60A)에 실질적으로 대응하는 구조가 얻어진다.
또한, 도 13b에 나타내는 도광부재(220AD_b)와 같이, 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)의 오목부(64)가 접착제층(54)에 의해 내부 공간(64A)을 형성하도록 부형 필름(62A)을 기재층(30B) 상에 배치하고, 이들에 의해, 제 1 방향 변환층(60A)에 실질적으로 대응하는 구조를 얻어도 좋다. 또한, 마찬가지로, 도 14b에 나타내는 부형 필름(62)의 오목부(64)가 접착제층(54)에 의해 내부 공간(64B)을 형성하도록 부형 필름(62B)을 배치함으로써, 도 13c에 나타내는 도광부재(220BD_a)가 얻어진다.
여기서 「접착제」는 감압 접착제(점착제라고도 부른다)를 포함하는 의미로 사용한다. 접착제의 구체예로서는 고무계 접착제, 아크릴계 접착제, 실리콘계 접착제, 에폭시계 접착제, 셀룰로오스계 접착제, 폴리에스테르계 접착제를 들 수 있다. 이들의 접착제는 단독이라도 좋고, 2종 이상의 조합이어도 좋다.
저굴절률층으로서, 다공질 재료(예를 들면, 규소 화합물로 형성된 겔)를 사용하면, 강도가 낮아 무르다. 그래서, 기재층(예를 들면, 아크릴 필름)을 사용해서 기재층 상에 저굴절률층(20A, 20B), 저굴절률 영역(80a)을 형성한다.
또한, 도광부재를 롤투롤법 또는 롤투시트법으로 양산하기 위해서, 복수의 기재층 상에 적층한 적층체를 접착제층으로 접합한 구성을 채용했다. 또한, 복수의 내부 공간(64A)을 갖는 제 1 방향 변환층(60A)(도 10, 도 11)에 대응하는 구성을, 오목부(64)를 갖는 부형 필름(62)과 접착제층(54)로 구성했다.
기재층(30A, 30B, 30C)의 두께는 각각 독립적으로, 예를 들면 1㎛ 이상 1000㎛ 이하이며, 10㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 20㎛ 이상 80㎛가 더욱 바람직하다. 기재층(30A, 30B, 30C)의 굴절률은 각각 독립적으로, 1.40 이상 1.70 이하가 바람직하고, 1.43 이상 1.65 이하가 더욱 바람직하다.
접착제층(52, 54, 56, 58)의 두께는 각각 독립적으로, 예를 들면 0.1㎛ 이상 100㎛ 이하이며, 0.3㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 0.5㎛ 이상 50㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 접착제층(52, 54, 56, 58)의 굴절률은 각각 독립적으로, 바람직하게는 1.42 이상 1.60 이하이며, 보다 바람직하게는 1.47 이상 1.58 이하이다. 또한, 접착제층(52, 54, 56, 58)의 굴절률은 그것이 접하는 도광층(10) 또는 부형 필름(62)의 굴절률과 가까운 것이 바람직하고, 굴절률의 차의 절대값이 0.2 이하인 것이 바람직하다.
실시예
각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
[굴절률]
아크릴 필름에 저굴절률층을 형성한 후에 50mm×50mm의 사이즈로 커트하고, 이것을 점착층으로 유리판(두께:3mm)의 표면에 접합했다. 상기 유리판의 이면 중앙부(직경 20mm 정도)를 흑색 매직으로 빈틈없이 칠하고, 상기 유리판의 이면에서 반사하지 않는 샘플을 조제했다.
엘립소미터(J.A.Woollam Japan사제:상품명 VASE)에 상기 샘플을 세트하고, 550nm의 파장, 입사각 50도 이상 80도 이하의 조건으로, 굴절률을 측정하고, 그 평균값을 굴절률로 했다. 본 명세서에 있어서의 굴절률은 특별히 언급하지 않는 한, 이 규정에 의한다.
[내찰상성]
스틸울 시험(φ25mm) 100g 하중×10왕복을 행하고, 상처의 유무를 육안으로확인했다. 상처를 시인할 수 없는 경우를 ○(Good), 상처를 시인할 수 있는 경우에는 ×(NG)로 평가했다.
[방오성]
유성 매직(제브라사제:상품명 마키 극세)으로 도광부재의 광출사면에 한번 칠했을 때에 육안으로 잉크를 튕기고 있는 경우에 ○, 잉크가 표면에 융합되어 튕기지 않는 경우는 ×로 평가했다.
[헤이즈값]
샘플을 50mm×50mm의 사이즈로 자르고, 헤이즈 미터(무라카미 색채 기술 연구소제:상품명 HM-150)로 헤이즈값을 측정했다.
[가시광 투과율]
샘플의 가시광 투과율은 분광 광도계를 사용해서 측정 파장 380nm 이상 780nm 이하에서 측정했을 때의, 각 파장에 있어서의 가시광 투과율의 평균값으로 했다. 여기에서는 상기의 헤이즈 미터를 사용해서 가시광 투과율도 측정했다.
[제조예 1]
요철 부형 필름의 제조
일본 특허공표 2013-524288호 공보에 기재된 방법에 따라서 요철 부형 필름을 제조했다. 구체적으로는 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 필름의 표면을 락커(산요 카세이 고교사제 파인큐어 RM-64)로 코팅하고, 상기 락커를 포함하는 필름 표면 상에 광학 패턴을 엠보스 가공하고, 그 후 락커를 경화시킴으로써 목적의 요철 부형 필름을 제조했다. 요철 부형 필름의 총두께는 130㎛이며, 헤이즈는 0.8%였다.
제조된 요철 부형 필름의 일부에 대해서 요철면측에서 본 평면도를 도 14a에 나타낸다. 또한, 도 14a의 요철 부형 필름의 14B-14B' 단면도를 도 14b에 나타낸다. 길이(L)가 80㎛, 폭(W)이 14㎛, 깊이(H)가 10㎛인, 단면이 삼각형인 복수의 오목부가 X 방향으로 폭(E)(155㎛)의 간격을 두고 배치되었다. 또한 이러한 오목부의 패턴이 Y 방향으로 폭(D)(100㎛)의 간격을 두고 배치되었다. 요철 부형 필름 표면에 있어서의 오목부의 밀도는 3612개/㎠였다. 도 15에 있어서의 θa 및 θb는 모두 41°이며, 필름을 요철면측에서 평면으로 봤을 때의 오목부의 점유 면적률은 4.05%였다.
[제조예 2]
저굴절률층 형성용 도공액의 조제
국제공개 제 2019/026865호의 기재에 따라서 제조했다. 구체적으로는 이하와 같다.
(1)규소 화합물의 겔화
2.2g의 디메틸술폭시드(DMSO)에 겔상 규소 화합물의 전구체인 메틸트리메톡시실란(MTMS)을 0.9g 용해시켜서 혼합액 A를 조제했다. 이 혼합액 A에 0.01mol/L의 옥살산 수용액을 0.5g 첨가하고, 실온에서 30분 교반을 행함으로써 MTMS를 가수분해하고, 트리스(히드록시)메틸실란을 포함하는 혼합액 B를 생성했다.
5.5g의 DMSO에 28질량%의 암모니아수 0.38g, 및 순수 0.2g을 첨가한 후, 또한, 상기 혼합액 B를 추첨하고, 실온에서 15분 교반함으로써, 트리스(히드록시)메틸실란의 겔화를 행하고, 겔상 규소 화합물을 포함하는 혼합액 C를 얻었다.
(2)숙성 처리
상기한 바와 같이 조제한 겔상 규소 화합물을 포함하는 혼합액 C를 그대로, 40℃에서 20시간 인큐베이트해서 숙성 처리를 행했다.
(3)분쇄 처리
이어서, 상기한 바와 같이 숙성 처리한 겔상 규소 화합물을 스패튤라를 사용해서 수mm∼수cm 사이즈의 과립상으로 부쉈다. 이어서, 혼합액 C에 이소프로필알콜(IPA)을 40g 첨가하고, 가볍게 교반한 후, 실온에서 6시간 정치하고, 겔 중의 용매 및 촉매를 디캔테이션했다. 동일한 디캔테이션 처리를 3회 행하는 것에 의해, 용매 치환하고, 혼합액 D를 얻었다. 이어서, 혼합액 D 중의 겔상 규소 화합물을 분쇄 처리(고압 미디어리스 분쇄)했다. 분쇄 처리(고압 미디어리스 분쇄)는 호모지나이저(에스엠테이사제, 상품명 「UH-50」)를 사용하고, 5cc의 스크류병에 혼합액 D 중의 겔상 화합물 1.85g 및 IPA를 1.15g 칭량한 후, 50W, 20kHz의 조건으로 2분간의 분쇄를 행했다.
이 분쇄 처리에 의해, 상기 혼합액 D중의 겔상 규소 화합물이 분쇄된 것에 의해, 상기 혼합액 D'는 분쇄물의 졸액이 되었다. 혼합액 D'에 포함되는 분쇄물의 입도 편차를 나타내는 체적 평균 입자지름을 동적 광산란식 나노트랙 입도 분석계(니키소사제, UPA-EX150형)로 확인한 결과, 0.50∼0.70이었다. 또한, 이 졸액(혼합액 C'） 0.75g에 대해서, 광염기 발생제(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.:상품명 WPBG266)의 1.5질량% 농도 MEK(메틸에틸케톤) 용액을 0.062g, 비스(트리메톡시실릴)에탄의 5% 농도 MEK 용액을 0.036g의 비율로 첨가하고, 저굴절률층 형성용 도공액(미세 구멍 입자 함유액)을 얻었다.
[제조예 3]
하드 코트(HC)층 도공액의 조제
일본 특허공개 2011-237789호 공보에 기재된 제조 방법을 참고로 해서 제조했다. 구체적으로는 이하와 같다.
우레탄아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 모노머 또는 올리고머가 아세트산 부틸에 용해된 수지 용액(DIC사제, 상품명 「유니딕17-806」, 고형분 농도 80%)에 그 용액 중의 고형분 100부당 광중합개시제(BASF Corp.제, 제품명「IRGACURE906」)를 5부, 레벨링제(DIC사제, 제품명「GRANDIC PC4100」)를 0.5부 첨가했다. 그 후, 상기 용액 중의 고형분 농도가 75%가 되도록 상기 용액에 아세트산 부틸을 첨가했다. 또한, 상기 용액 중의 고형분 농도가 50%가 되도록 상기 용액에 시클로펜타논을 첨가했다. 이렇게 해서 HC층을 형성하기 위한 HC층 도공액을 조제했다.
[제조예 4]
접착제 A층의 형성(접착제층(54))
이하의 순서에 의해, 접착제 A층을 형성했다. 접착제 A층은 표면의 오목부를 메우지 않고 접착할 수 있다.
(1)접착제 A 용액의 조제
교반 날개, 온도계, 질소 가스 도입관, 냉각기를 구비한 4개 구 플라스크에 n-부틸아크릴레이트 95.0질량부, 아크릴산 5.0질량부, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 0.2질량부를 모노머의 합계가 40.0질량%가 되도록 아세트산 에틸과 함께 플라스크에 투입하고, 완만하게 교반하면서 질소 가스를 도입해서 1시간 질소 치환한 후, 플라스크 내의 액온을 63℃ 부근으로 유지해서 6시간 중합 반응을 행했다. 그 후, 고형분이 40질량%가 되도록, 아세트산 에틸을 첨가하고, 아크릴계 중합체를 얻었다. 얻어진 아크릴계 중합체 용액에 중합체의 고형분 100질량부에 대해서, 가교제로서 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)시클로헥산(상품명 「TETRAD-C」, 미츠비시 가스 가가쿠 가부시키가이샤제) 6.0질량부를 배합해서 접착제 A 용액을 조제했다.
(2)접착제 A층의 형성
접착제 A 용액을 실리콘 박리 처리한 38㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(상품명 「MRF38」, 미츠비시 케미컬 가부시키가이샤제)의 편면에 건조후의 접착제층의 두께가 1㎛가 되도록 도포하고, 150℃에서 3분간 건조하고, 접착제 A층을 형성했다. 굴절률 1.47이었다.
[제조예 5]
접착제 B층의 형성(접착제층(52, 56, 58))
일본 특허공개 2018-136401호 공보에 기재된 방법을 참고로 해서, 접착제 B층을 형성했다. 구체적으로는 이하와 같다.
(1)아크릴계 폴리머의 조제
교반 날개, 온도계, 질소 가스 도입관, 냉각기를 구비한 4개 구 플라스크에 부틸아크릴레이트 82부, 벤질아크릴레이트 15부, 4-히드록시부틸아크릴레이트 3부를 함유하는 모노머 혼합물을 투입했다. 또한, 상기 모노머 혼합물(고형분) 100부에 대해서, 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 0.1부를 아세트산 에틸과 함께 투입하고, 완만하게 교반하면서 질소 가스를 도입해서 질소 치환한 후, 플라스크 내의 액온을 60℃ 부근으로 유지해서 7시간 중합 반응을 행했다. 그 후, 얻어진 반응액에 아세트산 에틸을 첨가하고, 고형분 농도 30%로 조정한 질량 평균 분자량 100만의 아크릴계 폴리머의 용액을 조제했다.
(2)접착제 B 용액의 조제
상기에서 얻어진 아크릴계 폴리머 용액의 고형분 100부에 대해서, 리튬비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드(니폰 카리트사제) 0.002부를 배합하고, 또한, 트리메티롤프로판크실릴렌디이소시아네이트(미츠이 카가쿠사제:타케네이트 D110N) 0.1부와, 디벤조일퍼옥사이드 0.3부와, γ-글리시독시프로필메톡시실란(신에츠 가가쿠 고교사제:KBM-403) 0.075부와, 가네카사제의 사이릴 SAT10(수 평균 분자량4000) 0.5부를 배합하고, 접착제 B 용액을 조제했다.
(3)접착제 B층의 형성
상기에서 얻어진 접착제 B 용액을 실리콘계 박리제로 처리된 PET 필름의 박리 기재(미츠비시 주시사제 MRF38CK)의 표면에 어플리케이터로 균일하게 도포하고, 155℃의 공기순환식 항온 오븐에서 2분간 건조함으로써, 접착제 B층을 형성했다. 접착제 B층의 굴절률은 1.47이며, 두께는 10㎛였다.
실시예 1
(1)도광부재의 제작
도 12a에 나타낸 도광부재(200AD_a)를 제작했다.
제조예 4에서 형성한 접착제 A층을 제조예 1의 요철 부형 필름의 요철면에 핸드 롤러를 사용해서 접합하고, 요철 부형 필름/접착제 A층/PET 필름의 적층체를 얻었다. 이어서, 상기 적층체의 PET 필름을 벗기고, 두께 5mm, 폭 120mm, 길이 700mm의 아크릴판(미츠비시 케미컬사제:상품명 아크릴라이트)에 핸드 롤러를 사용해서 접합함으로써 요철 부형 필름/접착제 A층/도광층의 적층체를 얻었다.
제조예 3에서 준비한 HC층 도공액을 굴절률 1.51, 두께 40㎛의 아크릴 필름(기재층)의 편면에 와이어바로 도포하고, 80℃에서 1분간 건조시킨 후, 파장 360nm의 광을 사용해서 300mJ/㎠의 광조사량(에너지)으로 UV 조사하고, HC층/아크릴 필름 적층체를 얻었다. 이 때 HC층의 두께는 5㎛였다. HC층의 굴절률은 1.52였다.
HC층/아크릴 필름 적층체의 아크릴 필름면에 제조예 2에서 조제한 저굴절률층 도공액을 도포하고, 온도 100℃에서 1분 처리해서 건조하고, 또한, 건조후의 도공층에 파장 360nm의 광을 사용해서 300mJ/㎠의 광조사량(에너지)으로 UV 조사하고, HC층/아크릴 필름/저굴절률층의 적층체를 얻었다. 이 때, 저굴절률층의 굴절률은 1.15였다(두께 1㎛).
이상과 같이 해서 준비한 HC층/아크릴 필름/저굴절률층의 적층체의 저굴절률층면에 제조예 5에서 제작한 접착제 B층을 붙이고, HC층/아크릴 필름/저굴절률층/접착제 B층/PET 필름의 적층체를 얻었다. 이것을 2개 준비했다. 각각의 적층체의 PET 필름을 벗기고, 상기에서 제작한 요철 부형 필름/접착제 A층/도광층의 적층체의 양면에 부착해서 목적의 도광부재를 제조했다.
(2)조명 장치의 제작
도광부재의 도광층의 측부에 LED 라인 광원(니치아사제, 0.4mm 두께, 사이드뷰를 탑재)을 설치하고, 조명 장치를 제작했다. 또한, 점등은 12V에서 시험을 행했다.
실시예 2
(1)도광부재의 제작
도 13a에 나타낸 도광부재(220AD_a)를 제작했다.
굴절률 1.51, 두께 40㎛의 아크릴 필름의 편면에 소정의 영역에 구멍을 뚫은 마스크판을 설치하고, 제조예 2의 저굴절률층 형성용 도공액을 도공했다. 이 때, 형성되는 광결합층(80)에 있어서, 저굴절률 영역(80a)이 광원에 가까운 측에서 치밀하게(거의 저굴절률 영역(80a)이 존재) 되고, 광원으로부터 멀어짐에 따라서 성기게(저굴절률 영역(800a)이 없는 영역이 많다) 되는 마스크판을 사용했다. 건조후의 도공층에 파장 360nm의 광을 사용해서 300mJ/㎠의 광조사량(에너지)으로 UV 조사하고, 마스크판을 제거함으로써 저굴절률 영역(80a)을 형성했다. 형성되는 저굴절률 영역(80a)의 평면도를 도 16에 나타낸다. 도면 중의 도트는 저굴절률 형성용 도공액이 도공된 부분을 나타낸다(파선으로 둘러싸여진 부분에도 패턴층 부분은 존재하지만, 도면 중에서는 생략되어 있다). 도트의 사이즈는 예를 들면, 1㎛ 이상 1000㎛ 이하이다. 이러한 광결합층(80)을 형성함으로써, 부형 필름의 오목부(내부 공간(14A, 64A))의 점유 면적률을 전면에 걸쳐 균일하게 할 수 있다.
상기 패턴층에 접착제 A 용액을 적용하고, 아크릴 필름/저굴절률 재료의 패턴층/접착제 A층의 적층체를 얻었다. 또한, 상기 적층체의 접착제 A층에 요철 부형 필름의 요철면을 접합하고, 아크릴 필름/저굴절률 재료의 패턴층/접착제 A층/요철 부형 필름의 적층체를 얻었다.
아크릴 필름/저굴절률 재료의 패턴층/접착제 A층/요철 부형 필름의 적층체의 요철 부형 필름면에 실시예 1에서 제조된 HC층/아크릴 필름/저굴절률층/접착제 B층의 적층체의 접착제 B층을 접합하여, HC층/아크릴 필름/저굴절률층/접착제 B층/요철 부형 필름/접착제 A층/저굴절률 재료의 패턴층/아크릴 필름의 적층체를 얻었다.
또한 상기 적층체와 도광층을 접착제 B층을 통해 도광층과 아크릴 필름이 대향하도록 접합하고, HC층/아크릴 필름/저굴절률층/접착제 B층/요철 부형 필름/접착제 A층/저굴절률 재료의 패턴층/아크릴 필름/접착제 B층/도광층의 적층체를 얻었다. 상기 적층체의 도광층면에 실시예 1에서 제조된 HC층/아크릴 필름/저굴절률층/접착제 B층의 적층체의 접착제 B층을 접합하고, 목적의 도광부재를 제작했다.
(2)조명 장치의 제작
실시예 1(2)와 동일하게 해서 조명 장치를 제작했다.
비교예 1
(1)도광부재의 제작
비교예 1의 도광부재(910A)의 모식도를 도 17에 나타낸다.
제조예 1의 요철 부형 필름의 요철면과는 반대측의 면에 제조예 5의 접착제 B층을 부착했다. 그 후, 접착제 B층의 PET 필름을 벗기고, 도광층과 접합하여 목적의 도광부재를 제작했다.
(2)조명 장치의 제작
실시예 1(2)와 동일하게 해서 조명 장치를 제작했다.
비교예 2
(1)도광부재의 제작
비교예 2의 도광부재(920A)의 모식도를 도 18에 나타낸다.
실시예 1에서 제작한 요철 부형 필름/접착제 A층/도광층의 적층체의 요철 부형 필름면과, HC층/아크릴 필름/접착제 B층의 적층체의 접착제 B층을 접합하여 목적의 도광부재를 제작했다.
(2)조명 장치의 제작
실시예 1(2)와 동일하게 해서 조명 장치를 제작했다.
비교예 3
실시예 1에서 사용한 요철 부형 필름 대신에 특허문헌 2의 도 10(B)에 개시된 요철 부형 필름을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 해서 도광부재 및 조명 장치를 제작했다. 사용된 요철 부형 필름(92)의 일부에 대해서 요철면측으로부터 본 평면도를 도 19a에 나타낸다. 또한, 도 19a 중의 19B-19B'를 따른 단면도를 도 19b에 나타낸다. 요철 부형 필름(92)을 요철면측으로부터 봤을 때에 요철 부형 필름(92)의 면적 전체에 차지하는 오목부(94)의 면적의 비율은 61%였다.
[광누설의 확인]
내찰상성 시험의 전후, 및 방오성 시험의 전후에서, 실시예 1 및 2, 및 비교예 1, 2 및 3의 조명 장치에 대해서, 육안으로 상처나 오염 주변의 광누설의 확인을 했다. 광누설이 없는 경우를 ○, 광누설이 있는 경우를 ×로 평가했다.
[광균일성의 확인]
도광부재의 광출사면의 중앙부에 폭 10mm, 길이 120mm의 흑색 테이프(닛토 덴코사제 비닐 테이프)를 붙이고, 광원으로부터 30mm의 위치의 휘도, 및 광원으로부터 670mm 떨어진 위치의 휘도를 측정했다. 휘도는 2차원 휘도계(TOPCOM사제:상품명 SR-5000HS)로 측정했다. 광원으로부터 30mm의 위치(근단부)의 휘도를 100%로 해서 광원으로부터 670mm 떨어진 위치(원단부)의 휘도의 비율을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
실시예 1에서는 도광층의 양면에 저굴절률층이 존재하므로, 오염의 영향이 없고, 광이 로스 없이 도파하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 광을 흡수하는 매체가 도파의 도중에 존재하고 있어도 입구와 출구에서 광이 로스 없이 전파하고 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 2에서는 저굴절률층이 패턴화됨으로써, 입구와 출구에서 보다 균일하게 광을 취출시키고 있는 것을 알 수 있다.
[건축부재]
상술한 시트상(또는 필름상)의 투명한 조명 장치는 건축부재에 사용된다. 조명 장치 자체를 건축부재로서 사용할 수도 있고, 건축부재의 일부로서도 사용할 수 있다. 건축부재는 외장용 및 내장용을 포함한다. 예를 들면, 창부재, 벽부재, 칸막이, 천장(천창)부재, 계단부재, 난간부재, 바닥부재로서 사용할 수 있다. 이 밖에 가로용, 방범용, 비상용, 정원용, 풀·못(수중)용, 창고내, 공장내, 처마밑(옥외)의 조명 장치로서도 이용할 수 있다. 모두, 사용하지 않을 때에는 투명한 판으로서 이용된다.
또한, 조명의 색을 바꾸는 기능, 및/또는 점등 영역을 바꾸는 기능을 부가할 수도 있다. 색 또는 점등 영역은 시간에 따라 변화시켜도 좋다. 광원으로서 이용되는 LED의 종류(색), 수, 및 그 배치는 여러가지일 수 있다. 물론, 도광층의 형상, 크기, 두께도 여러가지일 수 있다.
또한, 복수의 시트상 조명 장치를 타일링함으로써, 보다 큰 조명 장치로서, 보다 큰 건축부재로서 사용할 수 있다. 또한, 복수의 시트상 조명 장치를 적층해서 사용할 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 조명 장치를 사용하는 것에 의해, 의장성 또는 오락성이 풍부한 건축부재를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 종래보다 투과율이 높고, 헤이즈값이 작은 조명 장치 및 조명 장치용 도광부재가 제공되고, 의장성 또는 오락성이 풍부한 조명이 제공된다. 본 발명의 실시형태에 의하면, 의장성 또는 오락성이 풍부한 조명이 가능한 건축부재가 제공된다.
10, 10A, 10B: 도광층
14, 14A, 14B, 64A, 64B: 내부 공간
20A, 20B: 저굴절률층
30A, 30B, 30C: 기재층
40A, 40B: 하드 코트층
52, 54, 56, 58: 접착제층
100A, 100B, 200A, 200B: 도광부재
100A_L, 200A_L: 조명 장치

Claims (20)

  1. 도광층으로서, 제 1 주면과, 상기 제 1 주면과는 반대측의 제 2 주면과, 광원으로부터 출사된 광을 받는 수광측면을 갖는 도광층과,
    상기 도광층의 상기 제 1 주면측에 배치되고, 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL1)을 갖는 제 1 저굴절률층과,
    상기 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측 또는 상기 제 1 저굴절률층과는 반대측으로 향하게 할 수 있는 배광 제어 구조를 갖고,
    가시광 투과율이 60% 이상이며, 헤이즈값이 10% 미만인 조명 장치용 도광부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 상기 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측으로 향하게 하는 조명 장치용 도광부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 상기 도광층 내를 전파하는 광의 일부를 적어도 상기 제 1 저굴절률층측과는 반대측으로 향하게 하는 조명 장치용 도광부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 배치되고, 경도가 연필경도(H) 이상의 제 1 하드 코트층을 더 갖는 조명 장치용 도광부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 제 1 기재층을 갖고, 상기 제 1 하드 코트층은 상기 제 1 기재층의 상기 제 1 저굴절률층과는 반대측에 형성되어 있는 조명 장치용 도광부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 내부 전반사에 의해 광을 상기 제 1 저굴절률층측 또는 상기 제 1 저굴절률층측과는 반대측으로 향하게 하는 계면을 형성하는 복수의 내부 공간을 갖는 조명 장치용 도광부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층 내에 형성되어 있는 제 1 배광 제어 구조를 포함하는 조명 장치용 도광부재.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층과 상기 제 1 저굴절률층 사이에 형성된 제 1 방향 변환층에 형성되어 있는 제 2 배광 제어 구조를 포함하는 조명 장치용 도광부재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도광층과 상기 제 1 방향 변환층 사이에 형성된 제 1 광결합층을 더 갖고,
    상기 제 1 광결합층은 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC1)을 갖는 복수의 제 1 저굴절률 영역을 갖는 조명 장치용 도광부재.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 배광 제어 구조는 상기 복수의 내부 공간이 상기 도광층의 상기 제 2 주면 상에 형성된 제 2 방향 변환층에 형성되어 있는 제 3 배광 제어 구조를 포함하는 조명 장치용 도광부재.
  11. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 내부 공간은 상기 도광층을 상기 제 1 주면의 법선 방향에서 평면으로 봤을 때에 상기 도광층의 면적에 차지하는 상기 복수의 내부 공간의 면적의 비율이 30% 이하인 조명 장치용 도광부재.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광층의 상기 제 2 주면측에 배치되고, 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nL2)을 갖는 제 2 저굴절률층을 더 갖는 조명 장치용 도광부재.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 배치되고, 상기 도광층의 경도(HGP)보다 높은 경도(HH2)를 갖는 제 2 하드 코트층을 더 갖는 조명 장치용 도광부재.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 저굴절률층의 상기 도광층과는 반대측에 제 2 기재층을 갖고, 상기 제 2 하드 코트층은 상기 제 2 기재층의 상기 제 2 저굴절률층과는 반대측에 형성되어 있는 조명 장치용 도광부재.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광층과 상기 제 2 방향 변환층 사이에 형성된 제 2 광결합층을 더 갖고,
    상기 제 2 광결합층은 상기 도광층의 굴절률(nGP)보다 작은 굴절률(nC2)을 갖는, 복수의 제 2 저굴절률 영역을 갖는 조명 장치용 도광부재.
  16. 제 4 항을 간접적으로 인용하는 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 하드 코트층의 헤이즈값은 상기 제 2 하드 코트층의 헤이즈값보다 큰 조명 장치용 도광부재.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발수성 및/또는 발유성을 갖는 방오층을 상기 제 1 주면측 또는 상기 제 2 주면측의 최외층으로서 더 갖는 조명 장치용 도광부재.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 방오층의 상기 도광층측에 형성된 반사 방지층을 더 갖는 조명 장치용 도광부재.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치용 도광부재와,
    상기 수광측면을 향해서 광을 출사하는 광원을 구비하는 조명 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치용 도광부재를 구비하는 건축부재.
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