具有炫光降低的面向房间的光重定向膜

摘要

本公开整体涉及光管理构造，该光管理构造包括可用于制备具有炫光降低的面向房间的光重定向膜的微结构化棱镜元件。

权利要求

1.一种光管理构造，所述光管理构造包括：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反的第二主表面；

其中参考平面被定义为平行于所述光学基板的所述第一主表面和所述第二主表面，并且位于所述光学基板的所述第一主表面和所述第二主表面之间；

参考x轴被定义为正交于所述参考平面；

参考y轴被定义为垂直于所述参考x轴并落入平行于所述参考平面的平面内；

所述参考x轴和所述参考y轴在被定义为原点的位置处彼此相交，所述原点位于所述光学基板的所述第一主表面上；

所述光学基板的所述第一主表面包括一个或多个微结构化棱镜元件；

所述参考x轴的正方向被定义为从所述原点朝向所述一个或多个微结构化棱镜元件的方向；

所述参考y轴的正方向被定义为从所述原点沿逆时针方向离开所述参考x轴的所述正方向的方向；

微结构化棱镜元件的横截面具有双峰形状，所述双峰形状具有五条基本上笔直的边(边A、B、C、D和E)，使得：微结构化棱镜元件的每条边具有第一末端和第二末端；

所述微结构化棱镜元件的边A平行于并邻近所述光学基板的所述第一主表面，并且从所述原点沿所述参考y轴的所述正方向延伸，边A的所述第一末端位于所述原点；

所述微结构化棱镜元件的边B的所述第一末端连接到边A的所述第二末端，并且边B的所述第二末端连接到边C的所述第一末端；

边B从连接到边A的点朝向所述参考x轴的所述正方向延伸；

边B与平行于所述参考x轴且经过边A和边B连接的点的直线形成角α；

所述微结构化棱镜元件的边C的所述第二末端连接到边D的所述第一末端；

边C从与边B相交的点沿顺时针方向延伸；

所述微结构化棱镜元件的边D的所述第二末端连接到边E的所述第一末端；

边C和边D限定从边C沿顺时针方向朝向边D测量的谷角；

所述微结构化棱镜元件的边E的所述第二末端连接到边A的所述第一末端；

边E与经过边A和边E连接的点的所述参考x轴形成角β；

所述谷角为10至170度；

从所述微结构化棱镜元件的边A到所述微结构化棱镜元件的最高点的最短距离限定所述微结构化棱镜元件的高度；

边A的长度限定所述微结构化棱镜元件的节距；

通过将所述高度除以所述节距而限定的所述微结构化棱镜元件的纵横比为1.55或更小；

边A的与边B和边C连接的点相交的法线和边A的与边C和边D连接的点相交的法线之间的距离限定峰间隔；

所述峰间隔大于所述节距的10％；

当入射光线先穿过所述光学基板的所述第二主表面，然后穿过所述光学基板的所述第一主表面并进入所述微结构化棱镜元件时，如果当从平行于所述参考x轴的直线顺时针测量时所述入射光线的角度为65度或更小，则在边E处发生所述微结构化棱镜元件内的全内反射；

当入射光线先穿过所述光学基板的所述第二主表面，然后穿过所述光学基板的所述第一主表面并作为输出光线离开所述光管理构造时，在从平行于所述参考x轴的直线顺时针测量到的所述入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于所述参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的所述输出光线的能量除以所述输出光线的总能量之比小于25％。

2.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述节距为20至60微米。

3.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述高度为30至80微米。

4.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述纵横比为1.0至1.5。

5.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述谷角为40度至90度。

6.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述峰间隔大于所述节距的20％。

7.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述角α为5至28度。

8.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述角β为10度或更小。

9.根据权利要求1所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过所述光学基板的所述第二主表面，然后穿过所述光学基板的所述第一主表面并作为输出光线离开所述光管理构造时，在从平行于所述参考x轴的直线顺时针测量到的所述入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于所述参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的所述输出光线的能量除以所述输出光线的总能量之比小于20％。

10.根据权利要求1所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过所述光学基板的所述第二主表面，然后穿过所述光学基板的所述第一主表面并进入所述微结构化棱镜元件时，如果所述入射光线的角度为68度或更小，则在边E处发生所述微结构化棱镜元件内的全内反射。

11.根据权利要求1所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过所述光学基板的所述第二主表面，然后穿过所述光学基板的所述第一主表面并进入所述微结构化棱镜元件时，如果所述入射光线的角度为75度或更小，则在边E处发生所述微结构化棱镜元件内的全内反射。

12.根据权利要求1所述的光管理构造，其中：·所述节距为35至55微米；

·所述高度为45至78微米；

·所述纵横比为1.2至1.5；

·所述谷角为60至80度；

·所述角α为15至25度；并且

·所述角β为5至15度。

13.根据权利要求1所述的光管理构造，其中：·所述节距为约40微米；

·所述高度为约55微米；

·所述纵横比为约1.4；

·所述谷角为约72度；

·所述角α为约17度；并且

·所述角β为约10度。

14.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述光管理构造进一步包括漫射层。

15.根据权利要求1所述的光管理构造，其中所述光管理构造进一步包括：·与所述光学基板的所述第二主表面邻近的窗膜粘合剂层；和·任选地邻近所述窗膜粘合剂层的衬件。

说明书

具有炫光降低的面向房间的光重定向膜

[0001] 本公开整体涉及光管理构造，该光管理构造包括可用于制备具有炫光降低的面向房间的光重定向膜的微结构化棱镜元件。

背景技术

[0002] 使用多种方法来降低建筑物中的能量消耗。在那些方法中，利用阳光来提供建筑物内部的照明是更有效的方法。一种用于在诸如办公楼、住宅楼等建筑物的内部供应光的技术是使入射阳光重定向。因为阳光以朝下的角度进入窗，所以这种光中的大部分不可用于照亮房间。然而，如果可以将朝下进来的光线朝上重定向，使得光线照到顶篷，那么就可以将这种光更有用地用于照亮房间。

[0003] 日光重定向膜(DRF)通过将入射的阳光向上重定向到顶篷上，来提供自然光照。这可以通过减少对人造光的需求而导致显著的能量节省。日光重定向膜可由将入射的阳光反射到顶篷上的线性光学微结构组成。DRF通常安装在窗7'及上方的上部天窗部分上。在图1上示出了一种典型的构造，其中窗玻璃110上的DRF 101将阳光120作为偏转光124向上重定向。

[0004] 通常落在地板上的阳光可以用于通过使用涉及日光重定向膜的合适构造来提供自然光照。图2示出了可被日光重定向膜201从地板重定向到顶篷的光量的示例，该日光重定向膜已被施加到窗的窗用玻璃上。图2B中的箭头指示已经被日光重定向膜201从地板重定向到顶篷的光。

[0005] 建筑物(住宅和商业)占所有能量消耗的约40％，并且照明约占那部分能量的30％。用自然光替代人工照明的即使一部分也可以产生显著的能量节省。北美照明工程协会(IES)已经开发了一种全面的日光照明度量，其被命名为表征日光系统的功效空间日光自动度或sDA。在美国国防部的若干机构进行的一项深入研究表明，安装3M DRF增加了sDA值。除了能量节省之外，日光照明具有与提高工人生产率，提高测试分数以及改善情绪和能量相关的软性益处。

[0006] 虽然使用日光重定向膜的主要动机之一是能量节省，但需要考虑视觉舒适性。发明人已经观察到，如图1所示，尽管大多数阳光被向上定向，但一部分会向下(未示出)。这种向下的光对居住者可引起炫光。本公开尤其提出了用于降低炫光的光重定向膜的微结构化棱镜元件的新设计。

发明内容

[0007] 本公开整体涉及光管理构造，该光管理构造包括可用于制备具有炫光降低的面向房间的光重定向膜的微结构化棱镜元件。

[0008] 本公开的光管理构造包括具有第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面的光学基板。对于面向房间的构造，光学基板的第一主表面包括一个或多个微结构化棱镜元件。微结构化棱镜元件具有双峰形状，本发明人已发现，即使在低太阳角下，其也能降低炫光。通常，微结构化棱镜元件是合适基板上的有序排列的一部分，并且一起形成光重定向膜。在一些实施方案中，多个微结构化棱镜元件的有序排列可形成微结构阵列。该阵列可具有多种元件。例如，阵列可为线性的(即，一系列平行线)、正弦的(即，一系列波浪线)、随机的或者它们的组合。尽管多种阵列是可能的，但希望，阵列元件是分立的，即，阵列元件不相交或重叠。

[0009] 包括本申请中所公开的微结构化棱镜元件的膜和窗也在本公开的范围内。

[0010] 膜的使用允许将光重定向功能构建到现有窗中，例如通过使用层合步骤而不需要：(a)蚀刻或以其他方式永久地物理改变窗基板，或(b)在玻璃制造商的设施处制备具有光重定向特性的窗或窗用玻璃。另外，光管理膜可通过谨慎选择附加层或者为光重定向膜的现有基板结合合适的添加剂来提供附加功能，诸如例如耐粉碎和红外或紫外线反射或吸收。在某些实施方案中，可以将光管理特征部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。

[0011] 除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文给出的定义旨在有利于理解本申请中频繁使用的一些术语，并无意排除那些术语在本公开上下文中的合理解释。

[0012] 除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的表达特征部尺寸、量和物理特性的说明书和权利要求书中所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员使用本文所公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。在最低程度上，并且不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的范围内的条件下，至少应该按照所报告的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来理解每个数值参数。尽管示出本发明的宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具体示例中所示出的数值尽可能准确地报告。然而，任何数值都固有地包含某些误差，存在于它们各自的测试测量中的标准偏差必然会引起这种误差。

[0013] 通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5的范围包括例如1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)和该范围内的任何范围。

[0014] 除非其内容另外清楚指明，否则如本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一种”、“一个”和“所述”均涵盖具有多个指代物的实施方案。除非其内容另外清楚指明，否则如本说明书和所附权利要求中使用的，术语“或”大致以包括“和/或”的意义采用。

[0015] 如本文所用，术语“粘合剂”是指可用于将两个部件(粘附体)粘附在一起的聚合物组合物。粘合剂的示例为热活化粘合剂和压敏粘合剂。

[0016] 如本文所用的术语“窗膜粘合剂层”是指包含适于将膜粘结到窗或窗用玻璃的粘合剂的层，诸如例如压敏粘合剂。

[0017] 根据上下文中对“邻近”的理解，如本文所用的术语“邻近”是指彼此靠近的两个元件(诸如膜构造中的各层)的相对位置，并且可需要或不需要彼此接触并且可有将两个元件分开的一个或多个层。

[0018] 根据上下文中对“紧邻”的理解，如本文所用的术语“紧邻”是指彼此紧密靠近的两个元件(诸如膜构造中的各层)的相对位置，而没有将两个元件分开的任何其他层。

[0019] 当指多层膜时，术语“构造”或“组件”在本申请中可互换使用，其中不同的层可被共挤出、层合、一个在另一个上涂覆，或它们的任何组合。

[0020] 如本文所用的术语“光重定向层”是指包括微结构化棱镜元件的层。

[0021] 如本文所用的术语“光重定向膜”是指包括一个或多个光重定向层和任选的其他附加层的膜，诸如基板或其他功能层。

[0022] 一般来讲，当光源是太阳时，光重定向可被称为日光重定向、阳光重定向或太阳光重定向。

[0023] 根据上下文，如本文所用的术语“膜”是指单层制品或多层构造，其中不同的层可被层合、挤出、涂覆或它们的任何组合。

[0024] 如本文所用的术语“微结构化棱镜元件”是指一种工程化光学元件，其中特征部的至少2个维度是微观的，其将具有某些角度特征的输入光重定向成具有某些角度特征的输出光。在某些实施方案中，微结构化棱镜元件的高度小于1000微米。微结构化棱镜元件可包括单峰结构、多峰结构，诸如双峰结构、包括一个或多个曲线的结构，或其组合。

[0025] 如本文所用的术语“漫射剂”是指掺入制品中的增大通过相同制品的光的角展度的特征部或添加剂。

[0026] 如本文所用的术语“光学基板”是指至少光学透明的、可以是光学清晰的并且还可以产生另外的光学效果的基板。光学基板的示例包括光学膜和窗用玻璃基板，诸如玻璃板、聚烯烃板、聚酰亚胺板、聚碳酸酯板、聚酯板和聚丙烯酸酯板。以下涉及光学膜的使用的说明也施用于窗用玻璃基板的使用。

[0027] 如本文所用的术语“光学膜”是指至少光学透明的、可以是光学清晰的并且还可以产生另外的光学效果的膜。另外的光学效果的示例包括，例如光漫射、光偏振或者某些波长光的反射。光学膜可以是光谱的可见光区域中具有高的光学透明度的任何合适膜。光学膜可以是单层膜或多层膜构造。

[0028] 如本文所用的术语“光学透明的”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“光学清晰的”是指膜或制品在可见光光谱(约400至约700纳米)的至少一部分上具有高的光透射率并显示出低雾度。光学清晰的材料在400至700nm波长范围中往往具有至少约90％的发光透射率和低于约2％的雾度。可使用例如ASTM-D 1003-95的方法来确定发光透射率和雾度两者。

[0029] 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。

[0030] 如本文所用的术语“炫光”是指以相对于水平参考线向下0至45度的角度离开垂直取向的光学实体(例如光学膜)的光的量。

[0031] 如本文所用的术语“炫光比”是指如上定义的“炫光”与如本公开中定义的“输出光线的总能量”的比率。

[0032] 在微结构化棱镜元件的侧面的上下文中，如本文所用的术语“基本上笔直的”是指大部分是直的但可由于制造工艺引入的不准确性而偏离直线，或者可故意具有较小的曲率(即大半径)以扩散重定向光的侧面。

[0033] 如本文所用的术语“入射光线”是指投射到光学实体上的光线束。

[0034] 如本文所用的术语“全内反射”是指当传播的电磁波(包括光)以大于特定临界角的角度入射到介质边界时，该波被整个反射的现象。要发生全内反射，介质的另一侧的折射率应当低于入射介质的折射率。

[0035] 如本文所用的术语“输出光线”是指透射穿过并离开光学实体的光线。

[0036] 如本文所用的术语“入射角”是指从正交于边界的参考平面测量的入射光线的角度。

[0037] 如本文所用的术语“输出光线的总能量”是指透射穿过垂直取向的光学实体的能量的量，其中输出光线是以相对于水平参考线(-)90至(+)90度的角度离开的光线。

[0038] 如本文所用，如果值RI1在RI2的+/-5％以内，则材料1的折射率(“RI1”)和材料2的折射率(“RI2”)称为“匹配”。

[0039] 对于“面向房间的”和“面向太阳的”的以下定义，假设光重定向层具有第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面，并且光重定向膜的第一主表面包括微结构化棱镜元件。

[0040] 如本文所用，术语“面向房间的”在光重定向膜或包括光重定向膜的构造的上下文中是指这样一种膜或构造，其中入射光线先穿过光重定向膜的不包含微结构化棱镜元件的主表面，然后穿过包含微结构化棱镜元件的主表面。在最典型的构造中，当光重定向膜位于外窗上时(即，当窗面向建筑物的外部时)，处于“面向房间的”构造的微结构化棱镜元件被取向为面向房间内部。然而，如本文所定义的术语“面向房间的”还可指这样一种构造，其中光重定向膜在窗用玻璃上，或在不面向建筑物的外部而是在两个内部区域之间的其他类型的基板上。

[0041] 如本文所用，术语“面向太阳的”在光重定向膜或包括光重定向膜的构造的上下文中是指这样一种膜或构造，其中入射光线先穿过光重定向膜的包含微结构化棱镜元件的主表面，然后穿过另一个主表面(该主表面不包含微结构化棱镜元件)。在最典型的构造中，当光重定向膜位于外窗上时(即，当窗面向建筑物的外部时)，处于“面向太阳的”构造的微结构化棱镜元件被取向为面向太阳。然而，如本文所定义的术语“面向太阳的”还可指这样一种构造，其中光重定向膜在窗用玻璃上，该窗用玻璃不面向建筑物的外部，而是在两个内部区域之间。

[0042] 如本文所用的术语“可见光”是指可见光谱中的辐射，其在本公开中被看作是400nm至700nm。

附图说明

[0043] 图1是示出光重定向膜(LRF)的使用的典型构造，其显示在光穿过面向房间的光重定向层之后的光重定向。

[0044] 图2示出了可通过使用LRF从地板重定向到顶篷的光的量的示例。

[0045] 图3示出了窗上的太阳柱(白色条)的视觉示例。

[0046] 图4示出了本公开的面向房间的微结构化棱镜元件的示意图。

[0047] 图5示出了漫射层对光重定向膜的影响。

[0048] 图6示出了如实施例1中描述的面向房间的微结构化棱镜元件的实施方案的横截面。

[0049] 图7示出了如实施例2中描述的面向房间的微结构化棱镜元件的另一个实施方案的横截面。

[0050] 图8示出了如实施例3中描述的面向房间的微结构化棱镜元件的另一个实施方案的横截面。

[0051] 图9展示了用于实施例1的结构的炫光建模数据。

[0052] 图10展示了用于实施例2的结构的炫光建模数据。

[0053] 图11展示了用于实施例3的结构的炫光建模数据。

[0054] 图12展示了用于本发明的实施方案的测量的炫光数据。

[0055] 图13是用于生产日光重定向膜的一个示例性工艺构造的透视图。

[0056] 元件编号

[0057] 20  用于制造包括微结构化棱镜元件的膜的工艺设备

[0058] 21  基板

[0059] 22  基板的供应辊

[0060] 23  辊

[0061] 24  工具的模塑表面上的微模具

[0062] 25  工具的模塑表面

[0063] 26  涂层模头

[0064] 27  工具

[0065] 28  辊

[0066] 29  光化辐射源

[0067] 30  微结构化复合材料存储辊

[0068] 31  微结构化复合材料

[0069] 101 日光重定向膜

[0070] 110 窗用玻璃

[0071] 120 日光

[0072] 122 不穿过光重定向膜的阳光

[0073] 124 被光重定向膜向上偏转的阳光

[0074] 201 施加于窗用玻璃的日光重定向膜

[0075] 401 光学基板的第一主表面

[0076] 402 光学基板的第二主表面

[0077] 403 光学基板

[0078] 404 参考X轴

[0079] 405 参考Y轴

[0080] 406 参考平面

[0081] 407 谷角

[0082] 408 光入射角

[0083] 410 微结构化棱镜元件

[0084] 412 阳光

[0085] 在以下的说明中，参考本文所述的附图。在某些情况下，附图可以图示方式来示出本公开的若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或实质的情况下，设想并可进行不同于附图中所明确示出的那些的其它实施方案。因此，以下详细说明不应被视为具有限制意义。

具体实施方式

[0086] 窗和类似构造用于向商业和住宅建筑物的房间、通道和其他区域提供自然阳光。然而，自然阳光落到窗上的角度使得通常光不能渗透到房间或通道深处中。另外，由于入射光在窗附近可能令人不悦地强，可能引起靠窗而坐的用户关闭百叶窗、遮光帘或者窗帘，并且因此消除这种潜在的房间照明源。因此，期望提供可将阳光从正交入射角度重定向到朝向顶篷方向的构造。

[0087] 本发明人已经观察到，尽管当前可用的许多光重定向膜将大部分阳光向上重定向，但是那些膜中的许多膜允许一部分光向下传播。这种向下的光可对使用者引起炫光。另外，由于微结构化棱镜元件通常是直线并且水平取向，所以入射光线主要在垂直方向上折射/反射。阳光是高度准直的，以约0.5度扩散，并且看起来为太阳盘。在该情况下，光重定向膜的效果是使该光垂直地扩散以形成太阳柱，诸如图3所示的太阳柱，其中太阳柱看起来为白色垂直带。向下定向的光的全部部分和太阳柱的亮度二者都有助于炫光，这引起视觉不适。太阳柱的亮度取决于其角展度。本公开的微结构化棱镜元件被设计成降低与光重定向膜相关的炫光的量。

[0088] 本公开的多个微结构化棱镜元件被设计成将入射太阳光朝房间的顶篷有效地重定向。光学基板的整个表面可包含微结构化棱镜元件，或者微结构化棱镜元件可存在于光学基板的表面的仅一部分上。在本发明的实施方案中，微结构化棱镜元件包括5个边并且具有双峰形状，如图4所示。该微结构化棱镜元件可以被视作由光学膜表面的突出部的有序阵列产生的。

[0089] 在某些实施方案中，本公开的光管理构造包括：

[0090] 光学基板403，该光学基板具有第一主表面401和与第一主表面相反的第二主表面402；

[0091] 其中参考平面406被定义为平行于光学基板的第一主表面和第二主表面，并且在光学基板的第一主表面和第二主表面之间；

[0092] 参考x轴404被定义为正交于参考平面；

[0093] 参考y轴405被定义为垂直于参考x轴并落入平行于参考平面的平面内；

[0094] 参考x轴和参考y轴在被定义为原点的位置处彼此相交，原点位于光学基板的第一主表面上；

[0095] 光学基板的第一主表面包括一个或多个微结构化棱镜元件410；

[0096] 参考x轴的正方向被定义为从原点朝向一个或多个微结构化棱镜元件的方向；

[0097] 参考y轴的正方向被定义为从原点沿逆时针方向离开参考x轴的正方向的方向；

[0098] 微结构化棱镜元件410的横截面具有双峰形状，该双峰形状具有五条基本上笔直的边(边A、B、C、D和E)，使得：

[0099] 该微结构化棱镜元件的每条边具有第一末端和第二末端；

[0100] 该微结构化棱镜元件的边A平行于并邻近光学基板的第一主表面，并且从原点沿参考y轴的正方向延伸，边A的第一末端位于原点；

[0101] 该微结构化棱镜元件的边B的第一末端连接到边A的第二末端，并且边B的第二末端连接到边C的第一末端；

[0102] 边B从连接到边A的点朝向参考x轴的正方向延伸；

[0103] 边B与平行于参考x轴且经过边A和边B连接的点的直线形成角α；

[0104] 该微结构化棱镜元件的边C的第二末端连接到边D的第一末端；

[0105] 边C从与边B的相交的点沿顺时针方向延伸；

[0106] 该微结构化棱镜元件的边D的第二末端连接到边E的第一末端；

[0107] 边C和边D限定从边C沿顺时针方向朝向边D测量的谷角407；

[0108] 微结构化棱镜元件410的边E的第二末端连接到边A的第一末端；

[0109] 边E与经过边A和边E连接的点的参考x轴形成角β；谷角为10至170度；

[0110] 从该微结构化棱镜元件的边A到该微结构化棱镜元件的最高点的最短距离限定该微结构化棱镜元件的高度；

[0111] 边A的长度限定该微结构化棱镜元件的节距；

[0112] 通过将高度除以节距而限定的该微结构化棱镜元件的纵横比为1.55或更小；

[0113] 边A的与边B和边C连接的点相交的法线和与边A的与边C和边D连接的点相交的法线之间的距离限定峰间隔；

[0114] 峰间隔大于节距的10％；

[0115] 当入射光线412先穿过光学基板403的第二主表面402，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入该微结构化棱镜元件时，如果当从平行于参考x轴的直线顺时针测量时入射光线的角度为65度或更小，则在边E处发生该微结构化棱镜元件内的全内反射；

[0116] 当入射光线先穿过该光学基板的第二主表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开该光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线412的10至65度的入射角408的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于25％。

[0117] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有20至60微米的节距的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，节距为35至45微米，或45至55微米，或约40微米，或约50微米。

[0118] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有小于100微米的高度的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，高度为25至100微米，或30至80微米，或40至70微米，或50至70微米。

[0119] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有1.1至1.5的纵横比的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，纵横比为1.2至1.4，或1.15至1.25，或1.25至1.35，或1.35至1.45，或1.45至1.55，或约1.2，或约1.3，或约1.4，或约1.5。

[0120] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有20度至150度的谷角的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，谷角为40度至90度。

[0121] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有大于节距的15％的峰间隔的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，峰间隔大于节距的20％。

[0122] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有3至30度的角α的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，角α为5至28度。

[0123] 在一些实施方案中，光管理构造包括具有5至15度的角β的一个或多个微结构化棱镜元件。在其他实施方案中，角β为5至10度，或7至10度，或10度或更小，或9度或更小，或8度或更小，或7度或更小，或6度或更小。

[0124] 在某些实施方案中，本公开的光管理构造的炫光的量低，使得当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过光学基板的第一主表面并作为输出光线离开该光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于18％。

[0125] 在其他实施方案中，本公开的光管理构造的炫光的量低，使得当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过光学基板的第一主表面并作为输出光线离开该光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于15％。

[0126] 在其他实施方案中，本公开的光管理构造的炫光的量低，使得当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过光学基板的第一主表面并作为输出光线离开该光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于13％。

[0127] 在其他实施方案中，本公开的光管理构造的炫光的量低，使得当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过光学基板的第一主表面并作为输出光线离开该光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于10％。

[0128] 在一些实施方案中，当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过根据本公开的光管理构造的光学基板的第一主表面时，并且随后那些入射光线进入微结构化棱镜元件，如果入射光线的角度为68度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0129] 在一些实施方案中，当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过根据本公开的光管理构造的光学基板的第一主表面时，并且随后那些入射光线进入微结构化棱镜元件，如果入射光线的角度为70度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0130] 在一些实施方案中，当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过根据本公开的光管理构造的光学基板的第一主表面时，并且随后那些入射光线进入微结构化棱镜元件，如果入射光线的角度为75度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0131] 在一些实施方案中，当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过根据本公开的光管理构造的光学基板的第一主表面时，并且随后那些入射光线进入微结构化棱镜元件，如果入射光线的角度为80度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0132] 在一些实施方案中，当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过根据本公开的光管理构造的光学基板的第一主表面时，并且随后那些入射光线进入微结构化棱镜元件，如果入射光线的角度为85度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0133] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有微结构化棱镜元件的一个或多个微结构化棱镜元件，该微结构化棱镜元件相对于平行于参考x轴并且在其中点处与边A相交的轴对称。

[0134] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有20至60微米节距的一个或多个对称微结构化棱镜元件。

[0135] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有从30至90微米的高度的一个或多个对称微结构化棱镜元件。

[0136] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有小于1.5的纵横比的一个或多个对称微结构化棱镜元件。

[0137] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有30至90度的谷角的一个或多个对称微结构化棱镜元件。

[0138] 在其他实施方案中，光管理构造包括具有5至12度的角α的一个或多个对称微结构化棱镜元件。

[0139] 在其他实施方案中，光管理构造包括一个或多个对称微结构化棱镜元件，其中微结构化棱镜元件的峰和/或谷是斜面的。

[0140] 在某些实施方案中，光管理构造包括微结构化棱镜元件之间的间隙。在一些实施方案中，间隙是节距的一小部分，例如1％至2％。在一些其他实施方案中，间隙可以非常大，例如远大于节距，以允许通过光管理构造直接观察。

[0141] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个微结构化棱镜元件，其中：

[0142] ·节距为35至55微米；

[0143] ·高度为45至78微米；

[0144] ·纵横比为1.2至1.5；

[0145] ·谷角为60至80度；

[0146] ·角α为15至25度；并且

[0147] ·角β为5至15度。

[0148] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个对称微结构化棱镜元件，其中：

[0149] ·节距为约40微米；

[0150] ·高度为约55微米；

[0151] ·纵横比为约1.4；

[0152] ·谷角为约72度；

[0153] ·角α为约17度；并且

[0154] ·角β为约10度。

[0155] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个对称微结构化棱镜元件，其中：

[0156] ·节距为35至55微米；

[0157] ·高度为45至78微米；

[0158] ·纵横比为1.2至1.5；

[0159] ·谷角为60至80度；

[0160] ·角α为5至15度；并且

[0161] ·角β为5至15度。

[0162] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个微结构化棱镜元件，其中：

[0163] ·节距为约40微米；

[0164] ·高度为约55微米；

[0165] ·纵横比为约1.4；

[0166] ·谷角为约72度；

[0167] ·角α为约10度；并且

[0168] ·角β为约10度。

[0169] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个微结构化棱镜元件，其中：

[0170] ·节距为35至55微米；

[0171] ·高度为45至78微米；

[0172] ·纵横比为1.2至1.4；

[0173] ·谷角为60至80度；

[0174] ·角α为10至25度；并且

[0175] ·角β为5至16度。

[0176] 在某些实施方案中，光管理构造包括一个或多个微结构化棱镜元件，其中：

[0177] ·节距为约40微米；

[0178] ·高度为约52微米；

[0179] ·纵横比为约1.3；

[0180] ·谷角为约74度；

[0181] ·角α为约17度；并且

[0182] ·角β为约12度。

[0183] 光重定向膜

[0184] 通常，用作微结构化棱镜元件的基板的光学膜或多层光学膜由允许该膜是光学清晰的聚合物材料制备。合适的聚合物材料的示例包括，例如聚烯烃，诸如聚乙烯和聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺、聚氨酯、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、硅酮以及它们的组合和共混物。除了聚合物材料之外，光学膜还可以包含其他组分，诸如填料、稳定剂、抗氧化剂、增塑剂等等。在一些实施例中，光学膜可以包含稳定剂，诸如紫外线吸收剂(UVA)或受阻胺光稳定剂(HALS)。合适的UVA包括例如苯并三唑UVA，诸如作为TINUVIN P、213、234、326、327、328、405和571可得自纽约州塔里镇的汽巴公司(Ciba,Tarrytown,NY)的化合物。合适的HALS包括作为TINUVIN 123、144和292可得自纽约州塔里镇的汽巴公司(Ciba,Tarrytown,NY)的化合物。

[0185] 包括光学基板主表面上的微结构化棱镜元件的有序排列的微结构层可以多种方式形成。通常，微结构层包含热塑性材料或热固性材料。

[0186] 上述微结构化构造使用多种方法来制造，包括：压印、挤出、铸造和固化、压缩模制以及注模。一种适用于形成微结构化膜的压印方法描述于美国专利6,322,236中，该方法包括金刚石车削技术以形成图案化的辊，然后该辊用于将微结构化表面压印至膜上。可以使用类似的方法来形成上述具有多个不对称结构的有序排列的构造。

[0187] 可以按照其他方法来制备具有带有重复图案的微结构化表面的膜。例如，可以使用其上具有特定图案的模具将膜注模。所得的注模膜具有与模具中的图案互补的表面。在另一且类似的方法中，该膜可以被压塑。

[0188] 在一些实施方案中，使用被称作铸造和固化的方法来制备微结构化构造。在铸造和固化中，将可固化的混合物涂覆到微结构化工具所施用的表面上，或者将混合物涂覆到微结构化工具中并使经涂覆的微结构化工具与表面接触。然后将可固化的混合物固化并且移除模具，以提供微结构化表面。合适的微结构化工具的示例包括微结构化模具和微结构化衬件。合适的可固化的混合物的示例包括热固性材料，诸如用于制备聚氨酯、聚环氧化物、聚丙烯酸酯、硅酮等等的可固化的材料。铸造和固化方法可用来在光学膜基板或窗用基板上提供微结构化表面。

[0189] 包括光重定向膜的层合物

[0190] 在一些实施方案中，可将光学膜层合到窗用玻璃或任何其他合适的基板上。通常，光学膜的待被放置为与窗用玻璃或基板接触的这个表面包含涂层，诸如粘合剂涂层，其将光重定向膜粘附到窗用玻璃或基板表面。合适的粘合剂的示例包括，例如热活化粘合剂、压敏粘合剂或可固化粘合剂。合适的光学清晰的可固化粘合剂的示例包括美国专利6,887,917(Yang等人)中描述的那些。取决于粘合剂的性质，粘合剂涂层可具有附接到其的剥离衬件以使粘合剂涂层免于过早地粘附到表面以及免遭粘附到粘合剂表面的灰尘和其他碎屑的污染。剥离衬件通常保持在合适位置，直到光重定向层合物被附接到窗用玻璃或基板为止。通常，使用压敏粘合剂。

[0191] 多种压敏粘合剂组合物是合适的。在一些实施方案中，压敏粘合剂是光学清晰的。压敏粘合剂组分可以是具有压敏粘合剂特性的任何材料。此外，压敏粘合剂组分可以是单一的压敏粘合剂，或者压敏粘合剂可以是两种或多种压敏粘合剂的组合。

[0192] 合适的压敏粘合剂包括，例如基于天然橡胶、合成橡胶、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯醚、聚(甲基)丙烯酸酯(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者)、聚烯烃、硅酮或聚乙烯醇缩丁醛的那些。

[0193] 光学清晰的压敏粘合剂可以是基于(甲基)丙烯酸酯的压敏粘合剂。可用的(甲基)丙烯酸烷基酯(即，丙烯酸烷基酯单体)包括非叔烷基醇的直链或支链的单官能不饱和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，其烷基具有4至14个碳原子，特别是4至12个碳原子。聚(甲基)丙烯酸类压敏粘合剂衍生自例如，至少一种烷基(甲基)丙烯酸烷基酯单体，诸如例如丙烯酸异辛基酯、丙烯酸异壬基酯、丙烯酸2-甲基-丁基酯、丙烯酸2-乙基-正己基酯和丙烯酸正丁基酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸己基酯、丙烯酸正辛基酯、甲基丙烯酸正辛基酯、丙烯酸正壬基酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正癸基酯、丙烯酸异癸基酯、甲基丙烯酸异癸基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸4-甲基-2-戊基酯和丙烯酸十二烷基酯；以及至少一种任选的共聚单体组分，诸如例如(甲基)丙烯酸、乙酸乙烯酯、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯酰胺、乙烯基酯、富马酸酯、苯乙烯大分子单体、马来酸烷基酯和富马酸烷基酯(分别基于马来酸和富马酸)；或者它们的组合。

[0194] 在一些实施方案中，可以使用可热活化的粘合剂层，诸如聚乙烯醇缩丁醛或其他热塑性粘合剂，或其共混物。聚乙烯醇缩丁醛树脂可包括每百份树脂约20至80份、或者可能约25至60份增塑剂。合适的增塑剂的示例包括多元酸酯或多元醇酯。合适的增塑剂为二(2-乙基丁酸)三乙二醇酯、二(2-乙基己酸)三甘醇酯、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、己二酸环己基己基、己二酸庚酯和己二酸壬酯的混合物、己二酸二异壬酯、己二酸庚酯壬酯、癸二酸二丁酯、聚合物增塑剂，诸如油改性的癸二酸醇酸树脂(sebacic alkyd)、以及诸如美国专利3,841,890所公开的磷酸酯和己二酸酯的混合物以及诸如美国专利4,144,217所公开的己二酸酯。

[0195] 粘合剂层可为交联的。粘合剂可以通过热、水分或辐射进行交联，从而形成共价交联的网络，该网络对粘合剂的流动能力进行改性。交联剂可以被添加到所有类型的粘合剂制剂中，但是根据涂覆和处理条件，固化可以通过热或辐射能量或者通过水分来活化。在交联剂添加不期望的情况下，可以根据期望通过暴露于电子束来使粘合剂交联。

[0196] 可控制交联程度来满足具体的性能要求。粘合剂可可选地还包含一种或多种添加剂。根据聚合方法、涂覆方法、最终用途等，可以使用选自引发剂、填料、增塑剂、增粘剂、链转移剂、起泡剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、粘度增强剂以及它们的混合物的添加剂。

[0197] 除了光学清晰之外，压敏粘合剂还可具有使其适合用于层合至大的基板诸如窗上的另外的特征。这些另外的特征当中是暂时的可移除性。暂时可移除的粘合剂为那些具有相对低的初始粘合力的粘合剂，从而允许从基板暂时移除并且重新定位到基板上，随着时间的推移，粘合力不断加强，以形成足够强的粘结。暂时可移除的粘合剂的示例描述于，例如美国专利4,693,935(Mazurek)。另选地或除此之外，是暂时可移除的，压敏粘合剂层可包含微结构化表面。当粘合剂被层合到基板时，这个微结构化表面允许空气排出。对于光学应用而言，通常粘合剂将湿透基板的表面并且流动到足够的程度，使得微结构随着时间的推移而消失，并因此不影响粘合剂层的光学特性。微结构化的粘合剂表面可通过使粘合剂表面接触诸如具有微结构化表面的剥离衬件的微结构化工具来获得。

[0198] 压敏粘合剂可为固有粘性的。如果期望，可以将增粘剂加入基体材料中，以形成压敏粘合剂。有用的增粘剂包括，例如松香酯树脂、芳香烃树脂、脂族烃类树脂和萜烯树脂。可以将其他材料加入以用于特定目的，包括例如油、增塑剂、抗氧化剂、紫外线(“UV”)稳定剂、氢化的丁基橡胶、颜料、固化剂、聚合物添加剂、增稠剂、链转移剂以及其他添加剂，前提条件是它们不降低压敏粘合剂的光学清晰度。在一些实施方案中，压敏粘合剂可包含紫外线吸收剂(UVA)或受阻胺光稳定剂(HALS)。合适的UVA包括，例如苯并三唑UVA，诸如作为TINUVIN P、213、234、326、327、328、405和571可得自纽约州塔里镇的汽巴公司(Ciba,Tarrytown,NY)的化合物。合适的HALS包括作为TINUVIN 123、144和292可得自纽约州塔里镇的汽巴公司(Ciba,Tarrytown,NY)的化合物。

[0199] 本发明的压敏粘合剂表现出期望的光学特性，诸如例如可控的发光透射率和雾度。在一些实施例中，涂覆有压敏粘合剂的基板可具有与单独的基板基本上相同的发光透射率。

[0200] 使用层合物的另外的功能性

[0201] 除了作为用于微结构化表面的载体和支承层之外，光学膜还可以为光重新定向膜提供另外的功能性。例如，光学膜可以是可反射红外线的多层膜。这样，光重定向层合物也可以有助于将不期望的红外线(热)保持在建筑物之外，同时允许期望的可见光进入建筑物中。可用作光学膜的合适多层膜的示例包括例如在美国专利6,049,419、5,223,465、5,882,774、6,049,419、RE 34,605、5,579,162和5,360,659中公开的那些。在一些实施例中，光学膜为多层膜，其中交替的聚合物层配合以反射红外线。在一些实施例中，聚合物层中的至少一个聚合物层为双折射聚合物层。

[0202] 除了已经描述的粘合剂涂层之外或作为其替代，光学膜可在主表面上具有不包含微结构化棱镜元件的另外的涂层。例如，第二主表面可以包括防眩光涂层。使用合适的技术，可以在微结构化棱镜元件所位于的相同主表面上将另外的层或涂层添加到光学基板上。这种类型的构造具有由上述使用两个单独的窗格或窗用玻璃的构造提供的相同类型的功能性。

[0203] 另外，光学膜可设计成为窗用玻璃层合体提供除了上述光学特征之外的另外的有利的结构特征。层合在两个窗用玻璃基板之间的膜的存在通常改善窗用玻璃层合体的强度和耐粉碎性。此类特性可通过例如使光学膜包括抗碎或抗撕裂特征来得以提高。如果光学膜为单一膜层，则此类特征可通过选择具有此类特征的材料或者使用适当厚度的膜以赋予此类特征来提供，或者如果光学膜为多层膜，则此类特征可通过结合具有此类特征的膜来提供。

[0204] 窗和窗用玻璃制品

[0205] 在一些实施方案中，本公开的光管理构造可附接到窗用玻璃基板以提供具有光重定向特性的制品，诸如窗或窗用玻璃制品。在某些实施方案中，光管理构造是层合在两个窗用玻璃基板之间的膜。窗用基板包括内表面和外表面。在一个实施方案中，光管理膜层合在窗用玻璃基板的两个内表面之间。在一个实施方案中，窗用玻璃基板为至少光学透明的，并且可以是光学清晰的。合适的窗用玻璃基板的示例可由多种不同的材料，包括例如多种不同类型的玻璃或者由聚合物材料，诸如聚烯烃、聚酰亚胺、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。在一些实施方案中，窗用玻璃基板也可包括另外的层或处理物。附加层的示例包括，例如设计成提供炫光降低、着色、耐粉碎等等的另外的膜层。窗用基板上可以存在的另外处理物的示例包括，例如，各种类型的涂层诸如硬质涂层，以及蚀刻诸如装饰性蚀刻。

[0206] 在光管理构造包括在窗用玻璃基板上的微结构化表面的实施方案中，微结构化的窗用玻璃基板可被结合到多层窗用玻璃制品中。此类制品可通过将一个或多个另外的窗用玻璃基板层合到微结构化的窗用玻璃基板而制得。通常，使微结构化窗用玻璃基板的至少微结构化表面层合到另外的窗用玻璃基板，但另外的窗用玻璃基板和/或另外的层诸如膜层或涂层可包括在窗用玻璃制品中。

[0207] 在一些实施方案中，光管理膜在光学膜的合适表面上包括粘合剂层以使膜层合到第一窗用玻璃基板。粘合剂层可以受剥离衬件保护。剥离衬件可包括微结构化表面，以赋予粘合剂表面微结构化并且当光管理膜层合到基板时允许空气排出。这种空气排出有助于消除层合中的气泡。

[0208] 如上所述，粘合剂还可以是可移除的，这意味着粘合剂具有相对低的初始粘合性，从而允许从基板临时移除并且重新定位到基板上，粘合性随着时间推移以形成足够强的粘结。当层合大面积的基板时，这可以特别有用。

[0209] 在某些实施方案中，已经通过有时被称作“润湿”施加方法将诸如光管理膜的制品层合到大面积基板。润湿施加方法包括将液体(通常为水/表面活性剂溶液)喷洒至大幅面制品的粘合剂侧上，并任选地喷洒至基材表面上。液体暂时降低了压敏粘合剂的粘性，因此安装者可以将大幅面制品处理、滑动并重新定位到基材表面上的期望的位置中。如果大幅面制品自身粘附或过早地附着到基材的表面，那么液体还允许安装者拉动大幅面制品。将液体施加至粘合剂还可通过在基材的表面上提供光滑、无气泡的外观同时建立良好粘附力，来改善安装的大幅面制品的外观。

[0210] 虽然润湿施加方法已成功用于许多情况，但它是耗时并繁琐的方法。因此，在某些实施方案中，“干燥”施加方法对于安装大幅面图形制品可能大致是期望的。自润湿和可移除的粘合剂可用干燥安装方法来施加。制品容易地被附接至大的基材，因为它们是自润湿的，并且它们还可容易地按需进行移除以及重新定位。

[0211] 在其他实施方案中，粘合剂层可以被施加到第一窗用玻璃基板的内表面。第一窗用玻璃基板上的粘合剂层可选自上述粘合剂。粘合剂层可被剥离衬件保护，或者可以在光管理膜的层合之前将粘合剂层施加到第一窗用玻璃基板上。

[0212] 漫射器与光重定向膜的组合

[0213] 当使用自然日光照亮区域时，频繁遇到的一个问题是如何充分且均匀地散布光。例如在其中在建筑物内照亮区域的情况下，通常那个区域将会有一些部分比其他部分照明不佳，并且还有一些位置其中建筑物的使用者受到光源产生的炫光的困扰。降低炫光的一种解决方案是在光路中引入漫射层。漫射器有助于使由于光穿过光重定向膜之后向下行进而可能已经形成的太阳柱扩展。此外，漫射层通过将向上定向的光漫射来提供更均匀的顶篷照明，如图5所示。

[0214] 已经开发了各种漫射器，并且它们在本领域中是已知的。例如，以下专利和专利申请描述了各种类型的漫射器：美国专利公布2014/0104689，标题为“光重定向和光漫射混合构造”(Hybrid Light Redirecting and Light Diffusing Constructions)，(Padiyath等人)提交于2013年12月5日；PCT申请公布WO 2014/093119，标题为“具有内嵌漫射器的增亮膜”(Brightness Enhancing Film with Embedded Diffuser)，(Boyd等人)提交于2013年12月5日；美国专利6,288,172，标题为“光漫射粘合剂”(Light Diffusion Adhesive)，(Goetz等人)发布于2001年9月11日；PCT申请公布WO 2013/158475，标题为“具有基本上非成像内嵌漫射器的增亮膜”(Brightness Enhancement Film with Substantially Non-imaging Embedded Diffuser)，(Boyd等人)提交于2013年4月12日。本段中的专利和专利申请中公开的漫射器以引用方式并入本文。一般来讲，任何漫射器或漫射层，包括本段中提及的那些漫射器或漫射层，以及本领域中已知的其他漫射器或漫射层都可以在本公开的构造中使用。在某些实施方案中，本段的参考文献中公开的任何漫射器可以作为单一构造或在双膜解决方案中与包含根据本公开的微结构化棱镜元件的光重定向膜组合使用。

[0215] 在为了举例说明漫射器的效果而进行的一项研究中，将图5A所示的裸光重定向膜的光输出分布与图5B所示的45度照明角处的DRF/漫射器构造(DRF在漫射器层之前)进行了比较。漫射层使向上和向下定向的光均扩散。图5B中比较了0度仰角处的水平横截面。太阳柱的亮度与这些峰的宽度和高度成正比。在添加漫射器的情况下，峰的宽度增大约两倍，并且峰高度减小约二分之一。漫射层的使用显著降低了炫光并降低了太阳柱的可见性。

[0216] 将漫射层的效果与光重定向膜进行组合的一个选择是将光重定向膜粘附到窗并将漫射器安装到添加的窗格。在其他实施方案中，漫射器和光重定向膜二者被层合成单个构造，然后可根据需要被施加至窗用玻璃或其他类型的基板。

[0217] 在一些实施方案中，漫射特性可存在于用作光重定向构造的一部分的粘合剂内，或者与可用于其中的任何基板，诸如光学基板存在。在某些实施方案中，可通过引入表面粗糙度、体散射或内嵌式的漫射器来改变前述句子中提到的任何元件的漫射特性。

[0218] 示例性实施方案

[0219] 1.一种光管理构造，该光管理构造包括：

[0220] 光学基板，该光学基板具有第一主表面和与第一主表面相反的第二主表面；

[0221] 其中参考平面被定义为平行于该光学基板的第一主表面和第二主表面，并且在该光学基板的第一主表面和第二主表面之间；

[0222] 参考x轴被定义为正交于参考平面；

[0223] 参考y轴被定义为垂直于参考x轴并落入平行于参考平面的平面内；

[0224] 参考x轴和参考y轴在被定义为原点的位置处彼此相交，原点位于光学基板的第一主表面上；

[0225] 该光学基板的第一主表面包括一个或多个微结构化棱镜元件；

[0226] 参考x轴的正方向被定义为从原点朝向一个或多个微结构化棱镜元件的方向；

[0227] 参考y轴的正方向被定义为从原点沿逆时针方向离开参考x轴的正方向的方向；

[0228] 微结构化棱镜元件的横截面具有双峰形状，该双峰形状具有五条基本上笔直的边(边A、B、C、D和E)，使得：

[0229] 该微结构化棱镜元件的每条边具有第一末端和第二末端；

[0230] 该微结构化棱镜元件的边A平行于并邻近光学基板的第一主表面，并且从原点沿参考y轴的正方向延伸，边A的第一末端位于原点；

[0231] 该微结构化棱镜元件的边B的第一末端连接到边A的第二末端，并且边B的第二末端连接到边C的第一末端；

[0232] 边B从连接到边A的点朝向参考x轴的正方向延伸；

[0233] 边B与平行于参考x轴且经过边A和边B连接的点的直线形成角α；

[0234] 该微结构化棱镜元件的边C的第二末端连接到边D的第一末端；

[0235] 边C从与边B相交的点沿顺时针方向延伸；

[0236] 该微结构化棱镜元件的边D的第二末端连接到边E的第一末端；

[0237] 边C和边D限定从边C沿顺时针方向朝向边D测量的谷角；

[0238] 该微结构化棱镜元件的边E的第二末端连接到边A的第一末端；

[0239] 边E与经过边A和边E连接的点的参考x轴形成角β；

[0240] 谷角为10至170度；

[0241] 从该微结构化棱镜元件的边A到该微结构化棱镜元件的最高点的最短距离限定该微结构化棱镜元件的高度；

[0242] 边A的长度限定该微结构化棱镜元件的节距；

[0243] 通过将高度除以节距而限定的该微结构化棱镜元件的纵横比为1.55或更小；

[0244] 边A的与边B和边C连接的点相交的法线和边A的与边C和边D连接的点相交的法线之间的距离限定峰间隔；

[0245] 峰间隔大于节距的10％；

[0246] 当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果当从平行于参考x轴的直线顺时针测量时入射光线的角度为65度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射；

[0247] 当入射光线在穿过光学基板的第二主表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于25％。

[0248] 2.根据实施方案1所述的光管理构造，其中节距为20至60微米。

[0249] 3.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中节距为35至45微米。

[0250] 4.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中节距为45至55微米。

[0251] 5.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中节距为40微米。

[0252] 6.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中节距为50微米。

[0253] 7.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中高度小于100微米。

[0254] 8.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中高度为25至100微米。

[0255] 9.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中高度为30至80微米。

[0256] 10.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中高度为40至70微米。

[0257] 11.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中高度为50至70微米。

[0258] 12.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.0至1.5。

[0259] 13.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.1至1.4。

[0260] 14.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.15至1.25。

[0261] 15.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.25至1.35。

[0262] 16.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.35至1.45。

[0263] 17.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为1.45至1.55。

[0264] 18.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为约1.2。

[0265] 19.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为约1.3。

[0266] 20.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为约1.4。

[0267] 21.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中纵横比为约1.5。

[0268] 22.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中谷角为20度至150度。

[0269] 23.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中谷角为40度至90度。

[0270] 24.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中峰间隔大于节距的15％。

[0271] 25.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中峰间隔大于节距的20％。

[0272] 26.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角α为3至30度。

[0273] 27.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角α为5至28度。

[0274] 28.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为5至15度。

[0275] 29.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为5至10度。

[0276] 30.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为7至10度。

[0277] 31.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为10度或更小。

[0278] 32.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为9度或更小。

[0279] 33.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为8度或更小。

[0280] 34.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为7度或更小。

[0281] 35.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中角β为6度或更小。

[0282] 36.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于20％。

[0283] 37.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二主表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于18％。

[0284] 38.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于15％。

[0285] 39.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于13％。

[0286] 40.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并作为输出光线离开光管理构造时，在从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的入射光线的10至65度的入射角的任一值处，以从平行于参考x轴的直线顺时针测量到的0至45度的角度离开的输出光线的能量除以输出光线的总能量之比小于10％。

[0287] 41.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果入射光线的角度为68度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0288] 42.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果入射光线的角度为70度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0289] 43.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果入射光线的角度为75度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0290] 44.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果入射光线的角度为80度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0291] 45.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中当入射光线先穿过光学基板的第二表面，然后穿过该光学基板的第一主表面并进入微结构化棱镜元件时，如果入射光线的角度为85度或更小，则在边E处发生微结构化棱镜元件内的全内反射。

[0292] 46.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中微结构化棱镜元件相对于平行于参考x轴并在其中点处与边A相交的轴对称。

[0293] 47.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造包括对称微结构化棱镜元件，其中节距为20至60微米。

[0294] 48.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造包括对称微结构化棱镜元件，其中高度为30至90微米。

[0295] 49.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造包括对称微结构化棱镜元件，其中纵横比小于1.5。

[0296] 50.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造包括对称微结构化棱镜元件，其中谷角为30至90度。

[0297] 51.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造包括对称微结构化棱镜元件，其中角α为5至15度。

[0298] 52.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中微结构化棱镜元件的峰和/或谷是斜面的。

[0299] 53.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中在微结构化棱镜元件之间存在间隙。

[0300] 54.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中：

[0301] ·节距为35至55微米；

[0302] ·高度为45至78微米；

[0303] ·纵横比为1.2至1.5；

[0304] ·谷角为60至80度；

[0305] ·角α为15至25度；并且

[0306] ·角β为5至15度。

[0307] 55.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中：

[0308] ·节距为约40微米；

[0309] ·高度为约55微米；

[0310] ·纵横比为约1.4；

[0311] ·谷角为约72度；

[0312] ·角α为约17度；并且

[0313] ·角β为约10度。

[0314] 56.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中微结构化棱镜元件是对称的，并且其中：

[0315] ·节距为35至55微米；

[0316] ·高度为45至78微米；

[0317] ·纵横比为1.2至1.5；

[0318] ·谷角为60至80度；

[0319] ·角α为5至15度；并且

[0320] ·角β为5至15度。

[0321] 57.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中微结构化棱镜元件是对称的，并且其中：

[0322] ·节距为约40微米；

[0323] ·高度为约55微米；

[0324] ·纵横比为约1.4；

[0325] ·谷角为约72度；

[0326] ·角α为约10度；并且

[0327] ·角β为约10度。

[0328] 58.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中：

[0329] ·节距为35至55微米；

[0330] ·高度为45至78微米；

[0331] ·纵横比为1.2至1.4；

[0332] ·谷角为60至80度；

[0333] ·角α为10至25度；并且

[0334] ·角β为5至16度。

[0335] 59.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中：

[0336] ·节距为约40微米；

[0337] ·高度为约52微米；

[0338] ·纵横比为约1.3；

[0339] ·谷角为约74度；

[0340] ·角α为约17度；并且

[0341] ·角β为约12度。

[0342] 60.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中光管理构造进一步包括漫射层。

[0343] 61.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中光学基板是漫射器。

[0344] 62.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中光管理构造进一步包括与光学基板的第二主表面邻近的窗膜粘合剂层。

[0345] 63.根据前述实施方案中任一项所述的光管理构造，其中光管理构造进一步包括：

[0346] ·与光学基板的第二主表面邻近的窗膜粘合剂层；和

[0347] 任选地与窗膜粘合剂层邻近的衬件。

[0348] 实施例

[0349] 这些实施例仅用于示例性目的，并非旨在限制所附权利要求书的范围。除非另外指明，否则实施例以及说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。

[0350] 实施例1：面向房间的微结构化棱镜元件设计

[0351] 这个设计获得的新型膜的结构的横截面显示在图6中。

[0352] 微结构的节距为50um，高度为66um，纵横比为约1.3。谷角为约74度，角β为11.6度。该膜的结构化侧面被设计为面向房间。

[0353] 在阳光穿过该膜之后，大多数光被朝向顶篷向上重定向。有一些光大角度地向下重定向，这不会引起炫光。重定向成0至45度向下的残余光是最少的。使用本申请中的炫光定义，炫光比<20％。由于在该角域中光强度非常小，所以可以通过应用光漫射膜容易地解决炫光问题，这还消除了与微结构化光学膜常见的太阳柱问题。

[0354] 实施例2：面向房间的微结构化棱镜元件设计

[0355] 这个设计获得的新型膜的结构的横截面显示在图7中。

[0356] 微结构的节距为50um，高度为68um，并且纵横比为约1.4。谷角为约72度，并且角β为10.5度。该膜既可面向房间地使用，也可面向太阳地使用。

[0357] 在阳光穿过该膜之后，大多数光被朝向顶篷向上重定向。有一些光大角度地向下重定向，这不会引起炫光。重定向成0至45度向下的残余光是最少的。使用本申请中的炫光定义，炫光比<20％。由于在该角域中光强度非常小，所以可以通过应用光漫射器容易地解决炫光问题，这还消除了与微结构化光学膜常见的太阳柱问题。

[0358] 实施例3：面向房间的对称微结构设计

[0359] 该设计获得的新型膜的结构的横截面显示在图8中。

[0360] 微结构的节距为40um，高度为55um，并且纵横比为约1.4。谷角为约72度，并且角β为10度。该膜的结构化侧面被设计为面向太阳。它是一种对称设计。

[0361] 在阳光穿过该膜之后，大多数光被朝向顶篷向上重定向。有一些光大角度地向下重定向，这不会引起炫光。重定向成0至45度向下的残余光是最少的。使用本申请中的炫光定义，炫光比<25％。由于在该角域中光强度非常小，所以可以通过应用光漫射器容易地解决炫光问题，这还消除了与微结构化光学膜常见的太阳柱问题。

[0362] 炫光建模数据

[0363] 使用得自亚利桑那州图森的布鲁沃特研究组织公司(Breault Research Organization，Inc.，Tucson，AZ)的ASAP Pro 2014 V1 SP1光学建模软件对作为照明(输入)角的函数的各种光重定向结构的光学性能进行了建模，其中通过得自伊利诺伊州尚佩恩的沃尔夫勒姆研究公司(Wolfram Research，Inc.，Champaign，IL)的科学软件Mathematica创建了控制函数以及输入和输出文件。

[0364] 每个光重定向结构设计候选膜被构造作为在基膜上形成的一系列微结构(齿)。用于建模目的，假设微结构由名为Wrigley的3M专有树脂制成，并且假设基部由PET制成。由于树脂的折射率大致随波长而不同，因此在日光光谱的绿光区域中选择了532.5纳米的单一特定代表性波长来对模型进行光线追踪。在此波长下，齿树脂具有1.51475的折射率，基部具有1.66的折射率。每个齿的基部固定在40微米处，在齿之间没有间隙。包括二十齿的设计被确定为足以用于光线追踪。基膜为25微米厚。每个齿的特征在于在基膜和齿特征部的底部之间的树脂的非结构化层。这个非结构化层称为“基体”，并且表示制造工具有多密集地接近基膜。在这些模型中，该基体被取为两微米。采用了光线追踪的蒙特卡罗(Monte Carlo)统计方法。以水平线以上的太阳高度角表示选定角展度内的入射阳光的源文件是预定的，并且用于每个设计的光线追踪。每个源文件中的光线在相同的水平坐标处开始，但是沿着一个齿距的垂直坐标跨度在空间上随机放置。假设光线在正交于膜的平面内。所有设计使用了相同的源文件。总的太阳高度展度从表示水平太阳入射的零度到表示垂直太阳入射的90度。将90度的总角展度分成一度增量，从而创建了总共90个源文件。一个给定的源文件将包含要被光线追踪的源光线，其中在该高度的角增量内随机取向1000条光线，在这些模型中，角增量为一度扩展。例如，第一个文件将用于在从零到一度太阳高度的角展度内的光线，第二个文件用于从一度到两度等等，直到最后一个源文件用于从89到90度的。反过来，对于每个角增量，来自一个源文件的光线位于膜跨度的中心之上，并且光线追踪是从该膜前的两微米处开始。每条光线大致将分裂并且在材料之间的每个界面处被部分透射和部分反射。对于每条光线及其分裂出来的子光线中的每条，这可能会发生许多次。将检测器定位在源光线前两微米处，以记录入射到其上的所有反射光线的光强度和方向。将另一个检测器定位在膜之后两微米处，以记录用于所有透射光线的光强度和方向。将检测器光线数据在一度增量内分箱，以显示用于透射和反射光线的检测器数据分布。根据该数据，确定了如本申请中所定义的炫光并将其作为照明角度的函数作图。期望每个照明角处的炫光的值较低。

[0365] 图9中示出了用于图6的结构的炫光建模数据。图10中示出了用于图7的结构的炫光建模数据。图11中示出了用于图8的结构的炫光建模数据。

[0366] 炫光测量数据

[0367] 使用得自Radiant Zemax的Imaging Sphere(IS-SA-13-1)测量了作为照明(输入)角度的函数的各种光重定向结构的光学性能。对于每个设计，测量了用于介于0(迎向)和76度之间的照明(仰)角的透射光的角分布(BTDF-双向透射分布函数)。炫光(TSQuad2)被定义为介于0和45度之间向下透射的光的量，并且从测得的BTDF确定了对于每个结构和照明(仰)角的该量。这些测量的结果示于图12中，其中将用于具有与实施例1相同的角度但节距为40微米的结构的测量的炫光数据标记为1，将用于实施例4的结构的测量的炫光数据标记为2，并且将用于实施例3的结构的测量的炫光数据标记为3。每个照明角度处的较高的值表示更多的炫光。例如，12至16度照明角度处的实例4的结构被确定为具有图12中所示的所有结构中的最多炫光。

[0368] 包括微结构的膜的制造

[0369] 表1：材料

[0370]

[0371]

[0372] 实施例4：DRF的制造

[0373] 将Photomer 6010、SR602、SR601、SR351和Etermer 210以60/20/4/8/8的重量比组合以制备可固化的树脂。将Irgacure TPO和Darocur1173以每100份树脂0.35份和0.1份的相应重量比加入。基板是3M公司生产的50微米厚的PET膜。

[0374] 使用图13中大致示出的设备20形成了微结构化棱镜元件，其中从辊22供应基板21。通过软管将可固化的树脂送进涂覆模头26，并且在与圆柱形工具27接触之前，基板21的大部分被该树脂涂覆。圆柱形工具27包括了模塑表面25，该模塑表面具有与图7所示的设计相反的微模具24，不同的是而且该设计具有40微米的节距和55微米的高度。微模具24在模塑表面25上被取向为使得制备的微结构平行于基板的纵向方向或幅材方向。模塑表面25的温度受到控制。随着工具27以逆时针方式旋转，经涂覆的基板通过定位在9点钟和3点钟位置处的2个辊23,28围绕工具27的下半部传送。涂覆有树脂的基板21首先在由9点钟位置处的辊23形成的第一辊隙点处接触工具27的模塑表面25。在该辊隙点处形成了涂覆珠，以使基板上的树脂涂层中的任何不规则部分变平滑。然后通过暴露于两个光化辐射源29将可固化的树脂固化，这两个光化辐射源被定位成当模塑表面25旋转经过它们的5点钟和7点钟位置时照射树脂。光化辐射源是可得自马里兰州盖瑟斯堡的福深UV系统公司(Fusion UV Systems Inc.，Gaithersburg，MD)的Model F600 Fusion型固化系统中的D灯供应的紫外光。每排灯包含垂直于模制辊的旋转方向定位的两个灯。灯和模制辊之间的距离被设定成使得模塑表面25在灯的焦点处。两排灯都在240W/cm2下工作。辐射穿过基板21并进入树脂中以实现固化，同时树脂与模塑表面25直接接触。产物是包括PET基板和固化的微结构树脂的微结构化复合物31，该微结构化复合物具有与图7所示的结构相同的角度和设计，不同的是该结构具有40微米的节距和55微米的高度。在复合物通过由3点钟辊28形成的第二辊隙点之后，微结构化复合物31被从模塑表面25拉离。该日光重定向微结构化复合物随后储存在辊30上。

[0375] 使用不同的微结构设计以类似的方式制备了其他膜。