KR100936581B1 - 높은 주간 휘도계수를 갖는 금속막 처리된 입방체 코너 역반사 시트 - Google Patents

Abstract

높은 주간 휘도계수를 갖는 금속막 처리된 입방체 코너 역반사 시트 및 그것의 제조방법이 제공된다. 그 시트는 일면에 높이 H를 갖는 조밀한 역반사 입방체 코너들의 어레이를 포함하는 투명한 평면의 시트재로 형성된다. 입방체 코너들은 10n-9도에서 약 1.5도(1.5 degrees of 10n-9 degrees)를 가감한 각도 범위 이내에서 모서리에 더 평행하게 캔트되고(canted), 여기서 n은 입방체 코너들 내에서의 굴절율이고, 입방체 코너 면들은 반사물질의 박막 코팅 제품에 의해 금속막 처리된다. 입방체 코너들의 기저부들과 시트의 반대측 사이의 시트재의 두께는 1.75H에서 4.00H 사이가 바람직하다. 그렇게 얻어지는 금속막 처리된 역반사 시트재는 차량에 장착되어 넓은 범위의 입사각과 방위각에 걸쳐서 헤드라이트 또는 다른 광원으로부터 나온 광빔을 효과적으로 역반사시키는 능력을 통하여 그것의 야간 가시도를 증가시킬 수 있다. 바람직하게, 시트는 법선 및 법선 근방의 광의 적어도 약 3.5%을 45˚ 경사의 5˚ 이내의 각으로 반사하고, 운송법규에 요구된 바와 같이 높은 주간 휘도계수를 제공한다.

Description

높은 주간 휘도계수를 갖는 금속막 처리된 입방체 코너 역반사 시트{METALLIZED CUBE CORNER RETROREFLECTIVE SHEETING HAVING A HIGH MEASURED DAYTIME LUMINANCE FACTOR}

도 1은 본 발명을 실시한 입방체 코너 시트재의 일부의 평면도이다.

도 2는 도 1의 선2-2에 따라 시트를 절단하여 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명의 금속막 처리된 역반사 시트재가 비교적 높은 비율의 0˚ 입사광을 어떻게 색도계의 45˚- 위치의 센서들 안으로 반사하는지를 예시하는 복수의 광선 자취 그래프이다.

도 4는 미러 상자에 의해 포위된 2개의 반쪽 입방체 코너들의 개략도를 이용하여 본 발명의 유용성을 검증하는 데 사용되는 시뮬레이션 기법을 보여준다.

도 5, 6 및 7은 0/45 또는 45/0 색도계들의 3개의 다른 마크들로 측정하였을 때, 입방체 코너들 앞에 있는 기판의 다른 두께들에 대한 휘도계수 Y에서의 변화들을 나타낸 그래프들이다. 여기서, 이 그래프들의 각각은 본 발명의 입방체 코너 시트의 성능을 반구의(0/d) 측색학상의 값(colorimetry)과 비교한 것이다.

도 8은 모서리쪽으로 더 평행한 캔트에 종속된 금속막 처리된 입방체 코너들의 역반사율의 변화들을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 역반사 시트재에 관한 것으로, 특히 높은 주간 휘도계수를 갖는 금속막 처리된 역반사 입방체 코너 시트재 및 그것의 제조방법에 관한 것이다.

역반사 시트는 기존 기술에 알려져 있다. 이런 시트는 독립적으로 역반사하는 광학요소들의 어레이를 포함한다. 이 요소들은 구(spheres)이거나 프리즘일 수 있다. 서로 인접한 피라미드형 프리즘들은 일반적으로 플라스틱으로 형성된 투명시트의 일면에 성형되거나 엠보스(emboss) 가공된다. 이 프리즘들은 서로 90˚ 교차하는 세 면들을 가진다. 이러한 피라미드 모양의 프리즘들은 입방체 코너와 같은 기술분야에서는 알려져 있다. 반사 금속층이 코팅되지 않은 입방체 코너 프리즘들은 어떤 임계범위 각도 내에서 입방체 코너의 표면에 충돌하는 입사 광선에 대해 역반사성의 내부전반사(Total Internal Reflection: TIR) 특성을 갖는다. 결과적으로, 그런 입방체 코너 어레이(array)로 향하는 광선의 대부분은 위의 임계범위의 각도 내에서 그 어레이에 충돌한다면 그것의 광원 방향으로 다시 역반사될 것이다. 다른 방안으로는, 입방체 코너 프리즘의 면들은 더 많은 입사광들에 효과적인 반사 금속층으로 코팅될 수 있다.

역반사 시트재는 도로 및 고속도로 표지 뿐만 아니라 종종 주간(州間) 고속도로를 따라 운행하는 트럭, 버스 및 세미-트랙터 트레일러(semi-tractor trailer)의 야간의 가시도(visibility)를 강화하기 위해 사용된다. 후자와 같은 응용에 있어서, 역반사재의 스트립들(strips)은 통상 트레일러의 모서리 주변에 접착되어, 그 차량 부근의 다른 운전자들이 차량의 존재뿐만 아니라 그 폭을 쉽게 인식하게 한다. 트럭 및 기타 차량에 그런 역반사 스트립들의 사용은 그렇게 하지 않으면 발생할 수도 있는 야간의 충돌을 방지함으로써 고속도로의 안전에 기여해온 것은 분명하다.

도로 표지판들도 역반사 시트재를 사용하지만, 필요조건들이 두 가지 중요한 측면에서 다르다. 트럭 스트립들은 도로표시판처럼 낮까지 눈에 띄게 밝을 필요는 없다. 트럭 스트립들은 매우 큰 입사각으로 빛을 역반사할 수 있어야 하며, 도로 표지판들은 거의 그렇지 않다.

금속막 처리된 입방체 코너 시트는 일반적으로 금속막 처리되지 않은 입방체 코너 시트 보다 야간 조건 하에서 더 양호한 성능을 발휘한다. 금속막 처리되지 않은 입방체 코너들은 반사에 관해서는 내부 전반사(TIR)에 전적으로 의존한다. 결과적으로, 프리즘 면들에 임계각보다 더 큰 각으로 충돌하는 빛은 단지 약하게 반사될 것이다. 예를 들어, 굴절률 n=1.5를 갖는 투명물질로 형성된 역반사 시트에서, 임계각은 약 41.82˚이다. 면에 41˚로 입사된 빛은 그것의 세기의 62%가 손실된다. 금속막 처리되지 않은 면들을 갖는 입방체 코너 프리즘은 특정 입사 조명에 대해 내부 전반사(TIR)를 하지 못하는 하나 또는 두 개의 면들을 가질 수 있다. 반면, 역반사 시트의 입방체 코너들이 알루미늄이나 은과 같은 반사물질의 얇게 코팅하여 금속막 처리된 경우, 많은 퍼센트의 입사광이 입사각과 무관하게 항상 역반사될 것이다. 총유효반사율이 입사광이 역반사도에 필요한 입방체 코너의 3면 전체에 충돌한 후에는 단지 약 61%에 불과하다 할지라도, 모든 입사각 및 방위 각들을 고려한다면, 역반사에 관한 순등급(net rating)은 일반적으로 금속막 처리되지 않은 입방체 코너들에 비하여 금속막 처리된 것이 더 높다. 금속막 처리되지 않은 입방체 코너에 비해 금속막 처리된 것의 다른 잇점으로는 금속막 처리된 입방체 코너들은 입방체 코너들이 성형되거나 엠보스 처리된 시트재의 표면에 밀봉 씰(hermetic seal)을 요구하지 않는다는 것이다. 그런 밀봉 씰은 시트의 총면적의 약 25~30%을 희생시켜, 자동차 헤드라이트의 광선에 노출될 때 금속막 처리되지 않은 시트가 그러한 희생이 없을 때의 밝기에 비해 더 어둡게 된다. 결국, 더 넓은 범위의 입사각에 대하여 금속막 처리되지 않은 역반사 시트에 비해 금속막 처리된 것이 더 높은 역반사율을 갖는 것은, 밀봉 씰의 불필요성과 더불어, 그 역반사 시트를 야간 조건하에서 일반적으로 더 밝게 만든다.

불행히도, 현재 알려진 형태의 금속막 처리된 입방체 코너 시트는 주간 조건하에서 성능이 약하다. 이것이 큰 단점으로, 미국, 유럽, 중국 및 브라질에서 운송법규는 이런 시트가 0/45 또는 45/0 색도계(colorimeter)에 의해 측정되는 최소의 주간 휘도계수를 갖도록 요구된다. 금속막 처리되지 않은 입방체 코너 시트재에 대비하여, 금속막 처리된 시트는 주간 조건하에서 상대적으로 어둡게 나타날 수 있다. 이러한 주간 휘도에서의 결함으로 인해 본질적으로 야간성능에서 더 제한적인 금속막 처리되지 않은 입방체 코너 시트재들을 사용하게 되거나 또는 표면의 일정 부분에 인쇄된 백색 마크들(marks) 또는 프리즘들 사이의 백색 공간들을--이들은 주간 휘도를 강화시키는 대신 야간 성능을 약화시킨다-- 갖는 금속막 처리된 입방체 코너 시트재들의 사용하게 된다.

의심할 여지 없이, 시트의 야간 성능의 모든 장점을 유지하면서도, 또한 운송법규에 의해 강제된 주간 휘도 기준에도 부합하는 금속막 처리된 입방체 코너 역반사 시트가 필요로 된다. 이상적으로, 그런 시트재는 제조하여 차량에 장착하기에 비교적 용이하고 저렴해야 한다. 본 발명은 이러한 요구를 만족하는 금속막 처리된 역반사 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로 말하면, 본 발명은 비교적 높은 퍼센트의 법선 또는 법선 근방의 입사광을 약 45˚ 각으로 반사하고 또한 야간 조건하에서 광선을 효과적으로 역반사할 수 있는 금속막 처리된 역반사 시트이다. 종래의 시트에 비해 대략 45˚ 각으로 더 높은 퍼센트의 법선 근방의 입사광을 반사시키는 성능으로 인해 그 시트는 현저히 높게 측정되는 주간 휘도계수를 가진다.

이 시트는 투명하고 평평한 시트재의 일면에 평균 균일 높이 H를 갖는 조밀한 역반사 입방체 코너들의 어레이를 포함하고, 그 입방체 코너들은 모서리쪽으로 더 평행하게(edge-more-parallel) 10n-9도에서 약 1.5도를 가감한 각도 범위 내에서(within about 1.5 degrees of 10n-9 degrees) 캔트되고(canted), 여기서 n은 입방체 코너들을 형성하는 투명한 시트재의 굴절율이다. 그래서, 약 1.45 및 1.65 사이의 굴절율을 갖는 플라스틱 물질이 사용될 때, 입방체 코너들은 약 4.0˚ 와 9.0˚ 사이에서 캔트될 것이다. 반사 코팅이 입방체 코너들에 제공된다. 결과적으로, 입방체 코너들의 기저부들(bases)과 그것의 반대측 면(opposite side) 사이의 시트재의 평균 두께는 약 0.75H에서 4.50H 사이이다. 전술한 공식에 따른 입방체 코너들의 모서리쪽으로 더 평행한 코팅은 0.75H 내지 4.50H의 시트재 두께와 결합하여 0/45 또는 45/0 색도계로 측정해 본 바, 종래의 금속막 처리된 입방체 코너 시트에 비하여 높은 휘도계수 Y(즉, > 0.20)를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 나아가, 그런 금속막 처리된 입방체 코너 시트는 절대 밝기와 상대적으로 넓은 범위의 입사광선에 대하여 효과적으로 역반사하는 능력이라는 양 관점에서 보면 야간 조건하에서 월등한 역반사성을 제공한다.

입방체 코너의 축선은 그것의 정점(apex)에서 내린 선으로서, 그것의 세 면들과 동일한 각을 이룬다. 입방체 코너는 그것의 축선이 시트 전면(sheeting front surface)에 수직하지 않는다면 캔트되었다고(canted) 일컬어진다. 본 특허의 목적을 위해, 모든 캔트된 입방체 코너는 다음의 정의에 따라 모서리쪽으로 더 평행하거나(edge-more-parallel) 면쪽으로 더 평행하게(face-more-parallel) 캔트되었다고 일컬어진다. 캔트된 입방체 코너의 경우, 이면간(dihedral) 모서리들과 시트의 전면 사이의 세 각들의 최소값이 입방체 면들과 시트의 전면 사이의 세 각들의 최소값 보다 적어도 19.472˚ 더 작으면, 캔트는 모서리쪽으로 더 평행하고, 그렇지 않으면 면쪽으로 더 평행하다.

시트재는 바람직하게는 야간 성능을 최대화하도록 상호 인접한 입방체 코너들로 철저하게 덮여진다. 바람직한 실시예에서, 반사 코팅은 알루미늄이지만, 은이나 대부분의 입사광을 반사할 수 있는 기타 반사물질로 형성될 수도 있다. 시트재는 약 1.45와 1.65 사이의 굴절율을 갖는 아크릴(acrylic), 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 폴리에스테르(polyester)와 같은 플라스틱 물질로 형성될 수 있다. 나아가, 입방체 코너의 기부들(bases)과 평평한 시트재의 맞은편 면 사이의 두께는 바람직하게는 약 1.5H에서 4.0H 사이이고, 여기서 H는 기저부로부터 정점까지 측정된 입방체 코너 프리즘의 높이이고, 그 두께는 굴절율 1.49일 때(아크릴이 사용된 경우가 그러함) 2.00H 내지 2.75H의 범위와 3.25H 내지 3.75H의 범위 중에서 어느 하나 내에 존재하는 것이 가장 바람직하다. 입방체 코너들의 어레이는 교차하는 3세트(set)의 평행한 V홈들의 줄긋기 구획(ruling)으로 형성되어, 평면에서 볼 때, 각 입방체 코너는 V홈들의 뿌리에 의해 형성되는 삼각형 또는 유사 삼각형으로 포위된다. 이 포위 삼각형들은 이등변 또는 부등변일 수 있다. 더욱이, V홈들의 깊이는 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.

역반사 시트재 자체에 더하여, 본 발명은 또한 비교적 높게 측정된 주간 휘도를 갖는 역반사 시트재를 제조하는 방법을 포함한다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 역반사 시트재(1)는 일반적으로 평평한 바닥면(6)을 갖는 기판(4)의 상면 위에 일체로 형성된 조밀한 입방체 코너들(3)의 어레이를 포함한다. 이 입방체 코너들(3)은 3세트의 V홈들(5a,5b,5c)에 의해 정의된다. 각 세트의 V홈들(5a,5b,5c)의 방향들과 사잇각들은 각 입방체 코너들(3)의 3면들(7a,7b,7c)이 서로 직각으로 교차하도록 선택된다. V홈들(5a,5b,5c)의 뿌리들은 입방체 코너(3) 어레이의 역반사하는 능력을 최대화시키도록 예리하게 형성되는 것이 바람직하다. 입방체 코너들은 또한 얼마간의 법선 및 법선 근방의 입사광을 대략 45˚ 각도로 반사하는데, 이로써 이하 설명되는 바와 같이 비교적 높은 주간 휘도를 증진시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각 입방체 코너들(3)의 정점들(9)은 바람직하게 모두 동일한 높이 H이고, 한편 본 실시예에서 기판(4)의 높이는 2.25H이다. 입방체 코너들의 높이에 대한 기판(4)의 높이는 0.75H에서 4.5H 사이일 수 있다는 점에 유념할 필요가 있다. 더욱이, 시트(1)는 대략 1.45에서 1.65 사이의 굴절율을 갖는 물질, 예컨대 아크릴, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르로 형성되는 것이 바람직하다. 이 시트는 또한 다른 굴절율을 갖는 물질층들로 형성될 수도 있다. 한편, 높이 H는 도면에 도시된 각각의 홈의 뿌리(5a)에 관해서는 동일하지만, 본 발명은 V홈들(5a,5b,5c)이 기판(4)에서 다른 깊이들로 형성되는 결과로서 입방체 코너들의 높이들 H가 비규칙적인 특징을 갖는 시트까지도 포함한다. 그런 사정으로, 높이 H는 정점들(9)에 관한 세 홈 뿌리들(5a,5b,5c)의 평균 깊이로서 해석될 수 있고, 기판 두께는 세 홈 뿌리들(5a,5b,5c)로부터 바닥면(6)까지의 평균 거리로서 해석될 수 있다. 이와 같이 홈 깊이가 동일하지 않은 경우에는 홈 뿌리들로부터 입방체 높이와 기판 두께를 측정할 필요가 있다. 왜냐하면, 입방체 코너들(3)의 경계를 정하는 기준이 삼각형이 아니라 유사 삼각형(즉, 시트재의 평면에서 볼 때 V홈 뿌리들(5a,5b,5c)의 외형적인 교차들에 의해 파악되는 삼각형)이기 때문이다. 기판 두께에 대한 H의 동일한 비율들은 동일 깊이의 홈들로부터 그리고 비동일 깊이의 홈들로부터 형성된 입방체 코너들(3)을 갖는 시트들에 적용될 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 입방체 코너들(3)의 외면들은 은이나 알루미늄과 같은 반사 금속으로 코팅되는 것이 바람직한 데, 한편으로는 다른 금속들(예를 들어, 은합금, 백금, 금 등)이 본 발명의 효과를 달성하는 데 사용될 수 있다. 입방체 코너들(3) 및 기판(4)은 상보적인 형상을 갖는 금속주형(metal form)을 가지고서 투명한 플라스틱 물질의 평평한 시트 위에 열로 엠보싱 처리함에 의해 도시된 바와 같이 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 입방체 코너들을 형성하기 위해 성형(molding)이나 주조(casting) 방법들도 가능하다. 투명한 플라스틱 물질의 시트는 모두 동일한 종류의 플라스틱으로 구성될 수 있지만, 한편으로는 다른 종류의 플라스틱 층들로 형성될 수도 있다.

도 2를 다시 참조하면, 축선(13)은 입방체 코너의 세 면들과 동일한 각을 이루는 선분(line)이다. 입방체 코너들(3)의 정점들(9)을 지나는 입방체 축선(13)은 시트(1)의 기판(4)의 평면(6)에 수직한 축선(15)에 관하여 기울어지는(tilted) 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 축선 기울기의 각 A는 약 4.5˚에서 8.5˚ 사이이다. 입방체 코너는 그것의 축선이 시트 법선(normal)에 대해 기울어질 때 캔트(cant)를 가진다. 입방체 캔트각은 축선 기울기각이다. 나아가, 입방체 캔트는 위에 제공된 정의에 따라 모서리쪽으로 더 평행하거나 면쪽으로 더 평행하게로 묘사될 수 있다. 본 발명의 입방체 코너들은 모서리쪽으로 더 평행한 캔트를 가진다. 캔트각의 원하는 범위는 시트를 형성하는 물질의 굴절율에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 아크릴이 사용된다면, 굴절율은 약 1.49이고, 캔트각은 약 4.5˚에서 약 7.5˚ 사이에 있을 것이다. 반면, 예컨대 폴리카보네이트와 같은 더 높은 굴절율을 갖는 물질이 사용된다면, 캔트각은 약 5.5˚에서 약 8.5˚ 사이의 범위를 가질 것이다. 경험상으로, 바람직한 캔트각은 10n-9도에서 약 1.5도 이하의 각도를 가감한 범위 내의 각도이고, 여기서 n은 입방체들 내의 시트의 굴절율이다.

금속막 처리된 삼각형 입방체 코너들을 캔트시키는 것은 역반사 효율에 영향을 미친다. 도 8은 기하학적 효율이 5˚, 30˚, 40˚ 및 60˚의 4개의 입사각에서 캔트에 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다. 도 8에서, 0˚ 및 90˚의 방위각에서 효율은, 이런 두 개의 방위로 구성되는 "핀형태로 장착되거나(pinned)" "타일처럼 부착되는(tiled)" 어레이의 경우에서와 같이, 평균화된다. 이것은 트럭 표시물질로는 합리적이며, 그 트럭 표시물질은 핀 형태 또는 타일 형태의 두 방식으로 트럭에 부가된다. 그래프의 비교로부터 입증되는 바와 같이, 모서리쪽으로 더 평행한 캔트는 보다 큰 입사각들(즉, 60˚)에서는 역반사율을 증가시키지만, 보다 작은 각들(5˚, 30˚ 및 40˚)에서는 역반사율을 감소시킨다. 본 발명자는 4.5˚에서 8.5˚ 사이의 캔트가 야간 성능과 측정된 주간 휘도계수 모두에서 모든 방위 및 입사각들에서 전체 성능을 최적화시킨다는 것을 발견했다.

도 1에 도시된 바람직한 실시예에서, 3세트의 V형 홈들(5a,5b,5c)은 각각의 입방체 코너들(3)의 기저부(17)의 경계를 정하는 이등변 삼각형들의 어레이를 정의한다. 그러나, 본 발명은 또한 이등변 삼각형들에 의해 정의된 기저부들을 갖는 입방체 코너들과 삼각형 기부의 경계를 정하지는 않는 비동일한 깊이의 홈들에 의해 형성된 입방체 코너들도 포괄한다. 이러한 후자의 입방체 코너들은 앞에 정의된 바와 같이 유사 삼각형(quasi-triangular)으로 호칭된다.

도 3은 이상적인 색도계가 휘도 테스트 동안 본 발명의 시트를 어떻게 "보는가"에 대한 광선 추적 시뮬레이션이다. 이 시뮬레이션에서, 입방체 코너들(3)은 5˚의 캔트각을 가지고, 기판(4)의 높이는 입방체 코너들(3)의 높이 H의 두 배인 2H이고, 굴절율은 1.50이다. 이 시뮬레이션에서, 대략 0˚의 입사각 β로 시트(1)에 입사하는 광(19)의 대부분은, 역반사가 없는데, 0˚ 각 또는 대략 45˚ 각으로 시트(1)에 의해 반사되는 것으로 나타난다. 이것은 단지 하나의 단일도이지만, 45˚ 각들은 도시된 평면에 존재한다. 색도계의 센서들(23)은 링(ring)내에 45˚ 각도로 위치한다. 도 3은 많은 퍼센트의 0˚ 입사광이 센서들(23)로 직접 반사될 것이라는 점을 제시하고 있다. 더 중요하게는, 그런 시뮬레이션들은 거의 직각의 각으로 시트(1)에 충돌하는 입사광(19)이 또한 궁극적으로 거의 45˚ 각으로 출사광(21)으로서 반사된다는 것을나타낸다. 본 발명자는 45˚ 반사가 입사광(19) 때문일 것이라고 믿는데, 그 입사광(19)은 제1 입방체 코너(3)에 의해 역반사되는 것이 아니라 대신에 기판(4)의 전면에 대하여 큰 기울기로 반사되고 그 과정에서 내부 전반사(TIR)에 의해 다른 입방체 코너(3)로 되돌려진다. 이러한 입방체 코너의 점핑(jumping) 과정은 다른 입방체 코너들(3)에서 계속된다. 마지막 입방체 코너는 광을 기판(4)의 전면에 덜 경사지게 보내고, 거기서 광은 최종적으로 시트(1)로부터 45˚ 각으로 재현한다. 그 마지막 결과로서 불균형적으로 높은 퍼센트의 법선 및 법선 근방의 입사광(19)은 시트(1)에 의해 궁극적으로 반사되어 0/45 색도계들에 존재하는 45˚ 및 45˚ 근방에 위치된 센서들(23)로 향하게 된다. 광학적 가역성(reversibility)은 45/0 색도계들에서도 비슷한 결과를 확인한다. 그런 패턴의 반사는 결과적으로 종종 0.40에 접근하는 매우 높게 측정되는 주간 휘도계수를 가져오는 데, 이에 대해서는 아래에서 좀 더 상세하게 설명될 것이다.

본 명세서에서는 "높은(high)" 또는 "많은(generous)" 또는 그와 유사한 효과의 단어들로써 대략 45˚로 반사되는 광의 퍼센트를 기술하지만, 45˚로 반사된 광의 퍼센트는 종래기술의 역반사 시트들에 의해 생산되는 45˚로 반사되는 광의 총량에 대해 상대적인 의미로 단지 높다는 것으로 인식되어야 할 것이다. 계산에 따르면, 단지 약 3.5%의 법선 및 법선 근방의 광이 45˚ 근방의 각(즉, ±5˚ 이내)에서 0/45 색도계 쪽으로 반사될 필요가 있다는 것을 나타낸다. 여기서, 상기 1/45 색도계는 그런 법선 및 법선 근방의 광 조사를 받으며 비교적 높은 0.2의 Y값을 얻도록 링(ring)을 채운 광센서들을 갖는다. 보다 일반적으로는, 45˚의 플러스 또는 마이너스 D 각도 내에서 감지하는 0/45 색도계의 경우, 약 0.7D 퍼센트의 색도계의 조명은 0.2로 측정된 Y값을 위해 그 센서각 범위로 반사될 필요가 있다.

도 4는 도 5, 6 및 7에 도시된 그래프들을 발생시키는 데에 사용되었던 시뮬레이션 기법을 나타낸다. 특히, 도 4는 은선으로(in phantom) 도시된 시뮬레이트된(simulated) 미러상자(25)로 둘러싸여진 2개의 반쪽 입방체 코너들(3a 및 3b)을 도시한다. 도 5, 6 및 7의 그래프들에 도시된 시뮬레이션을 위하여, 미러상자(25)는 100% 반사 면들을 갖는 것으로 가정한다.

도 5, 6 및 7은 도 4의 2개의 반쪽 입방체들 및 미러상자를 사용하는 광선추적 시뮬레이션의 결과들을 나타낸다. 도 5, 6 및 7의 시뮬레이션들은 5.25˚의 입방체 코너의 캔트각과 아크릴과 같은 1.49의 굴절율을 갖는 물질을 가정한 것이다. 수직축은 결과로 얻은 0/45의 휘도계수(Y)이고, 한편 수평축은 입방체 코너들의 높이에 대한 시트(1)의 기판(4) 두께를 나타낸다. 도 5 내지 7에 도시된 각 시뮬레이션에서 비교를 위해, 반구체 구조(hemispheric geometry)(0/d) (이의 그래프상의 표시는 원형 점들임)에서 측정된 휘도계수가 또한 포함된다. 반구체 기하학적 배열에서 측정된 휘도계수는 본 발명의 시트가 실제 관찰자에게 표시되기 쉬운 주간 밝기에 가깝다. 이러한 도면들에서 입증되듯이, 측정된 0/45 주간 휘도계수는 이상적인 주간 휘도계수의 2배에서 4배 정도이다.

도 5는 ASTM E2301 "중재기(referee)" 0/45 색도계를 사용하여 시뮬레이트된 결과이다. 이 장비의 상세사항들은 이 ASTM 표준 테스트 방법의 6장(section)에 제공되어 있다. 이러한 특수 장치에서, 입사광(19)은 수직 충돌에 대하여 5˚ 반각(half-angle)의 콘(cone)을 채운다. 센서들(23)은 시트(1)의 전면 주변을 둘러싼 링에 장착된다. 센서들은 45˚± 5˚의 경사를 커버하도록(cover) 위치된다. 그래프에서 보여지는 바와 같이, 모든 경우에 있어 본 발명의 금속막 처리된 시트(1)는 0.75H 내지 4.50H의 기판 두께의 전체 범위에 걸쳐서 높은 반사율 Y(0.30 이상)를 가진다. 특히, 0.40에 근접한 측정 반사율은 2.00 내지 2.50H, 또한 3.25 내지 3.75H의 기판 두께에서 발생한다.

도 6은 상용 장비인 그레택 맥베드(Gretag MacBeth) 모델 CE2145 에 관한 시뮬레이트된 결과를 나타낸다. 시뮬레이션을 위해 이 45/0 장비가 0/45 장치로서 간주되었다. 그런 색도계는 수직 충돌 주위의 2˚ 반각의 좁은 콘을 채우는 입사광(19)으로 시트(1)를 테스트하고, 다음으로 45˚± 6˚의 경사를 커버하는 센서들(23)을 갖는 링으로 출사광(21)의 강도를 측정한다. 도 6의 그래프로부터 입증되는 바와 같이, 0.40에 근접하는 측정된 휘도계수는 2.00 내지 2.75H 사이 및 3.25 내지 3.75H 사이에 존재하는 기판 높이에서 발생한다.

마지막으로, 도 7은 좀 오래된 상용 장비인 헌터 랩 스캔(Hunter Lab Scan) 모델 6000 장비로 본 발명의 시트(1)를 시뮬레이션 테스트한 것을 나타낸다. 그런 색도계는 7.5˚의 수직 충돌 내에 있는 입사광(19)의 콘을 제공하고, 45˚± 1˚의 경사를 커버하는 센서들의 링을 가진다. 헌터 랩 스캔(Hunter Lab Scan) 색도계로 한 시뮬레이션은 간신히 0.30 이상을 넘는 기판 높이들의 범위에 걸쳐서 보다 낮게 측정된 휘도 값들을 나타냈지만, 그 반면 최대치는 1.75 내지 2.25H 및 3.25 내지 3.75H의 높이 범위에서 정해졌다.

전술한 시뮬레이션들 모두에서, 샘플 영역은 다른 색도계 치수들(dimensions)에 비해 극히 작다고 가정되었다. 이것은 색도계에서 텔레센트릭 광학계(telecentric optics)를 가정하는 것에 상당하고, 이는 완전히 이상적이지는 않다. 따라서, 실제값들은 도 5 내지 7에 도시된 시뮬레이션 동안에 얻은 값들 보다 다소 적을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 모든 경우에 있어서 측정된 휘도계수들은 시뮬레이션에 의해서든 아니면 실제로든 실질적으로 종래의 역반사 시트재들에 관련하여 측정된 휘도계수들보다 더 높다.

Claims (31)

1. 법선에서부터 법선 ±5˚까지의 각도 범위를 갖는 높은 퍼센트의 입사광을 45˚±5˚ 범위 내의 각도로 반사할 수 있고 야간 조건하에서 광을 역반사하기에 적합한 역반사 시트로서,

   조밀한 역반사성 입방체 코너들의 어레이와 기판을 구비한 평판형 투명 시트를 포함하고,

   상기 입방체 코너들은 n을 이용하여 계산되는 10n-9도에서 1.5도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게(edge-more parallel) 캔트되고(canted), 여기서 n은 상기 입방체 코너들에서 상기 평판형 투명 시트의 굴절율이며, 상기 모서리쪽으로 더 평행하게(edge-more parallel) 캔트된다는 것은 각 입방체 코너의 이면간(dihedral) 모서리들과 상기 역반사 시트의 전면(front surface) 간의 세 각의 최소값이 상기 역반사 입방체 코너들 각각의 세 면들과 상기 역반사 시트의 전면 사이의 세 각의 최소값 보다 적어도 19.472˚ 더 작고 상기 기판은 입방체 코너 높이 H의 0.75 내지 4.50 배의 범위 내에서 두께를 갖는 것을 의미하며, 상기 전면은 상기 입방체 코너들과 상기 기판의 경계면이며,

   상기 입방체 코너들은 반사물질로 코팅되고, 상기 기판은 입방체 코너 높이 H의 0.75에서 4.50 배 사이의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 상기 10n-9도에서 1도를 가감한 각도 범위 내에서 캔트되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
3. 제1항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 상기 10n-9도에서 0.5도를 가감한 각도 범위 내에서 캔트되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
4. 제1항에 있어서, 상기 역반사 시트의 상기 기판 두께는 1.75H에서 4.00H 사이인 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
5. 제4항에 있어서, 상기 역반사 시트의 상기 기판 두께는 2.00H에서 2.75H 사이의 범위 및 3.25H에서 3.75H 사이의 범위 중 어느 하나의 범위 내인 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
6. 제1항에 있어서, 상기 역반사 시트는 1.45 내지 1.65의 범위의 굴절율을 갖는 하나 이상의 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
7. 제1항에 있어서, 상기 역반사 시트는 아크릴 및 폴리카보네이트 중의 어느 하나 또는 둘 다로 형성되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
8. 제1항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 입방체 코너들의 정점들에 관해 동일한 깊이의 뿌리들을 갖는 3세트의 V홈들에 의해 정의되고, 상기 V홈들의 상기 뿌리들은 상기 입방체 코너들을 둘러싸는 이등변 삼각형들을 정의하는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
9. 제8항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 상기 10n-9도에서 1도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게 캔트되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
10. 제8항에 있어서, 상기 입방체들은 상기 10n-9도에서 0.5도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게 캔트되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
11. 제8항에 있어서, 상기 반사 물질은 알루미늄 및 은 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
12. 제1항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 3세트의 V홈들에 의해 정의되고, 상기 V홈들의 뿌리들은 상기 입방체 코너들을 둘러싸는 비이등변 삼각형들을 형성하는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
13. 제1항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 입방체 코너들의 정점에 관하여 전부가 동일한 깊이는 아닌 뿌리들을 갖는 3세트의 V홈들에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
14. 제1항에 있어서, 법선방향으로부터 콘(cone)형으로 5˚ 확장되는 조명을 가지고 40˚로부터 50˚까지 환형 범위에서 검출하는 0/45 색도계에 의해 측정될 때, 상기 역반사 시트는 0.20 보다 큰 휘도계수를 갖는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
15. 법선에서부터 법선 ±5˚까지의 각도 범위를 갖는 입사광을 45˚±5˚ 범위 내의 각도로 반사할 수 있는 역반사 시트를 제조하는 방법으로서,

    투명한 평판형 시트재(a transparent, planar sheet material)의 어느 일 면에 역반사 입방체 코너들이 조밀하게 배치된 어레이를 제공하는 단계;

    상기 입방체 코너들을 n을 이용하여 계산되는 10n-9도에서 1.5도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게 캔트시키는 단계(여기서, n은 입방체 코너들을 형성하는 상기 시트재의 굴절율임); 및

    상기 입방체 코너들 위에 반사 코팅을 제공하는 단계를 포함하며,

    상기 시트재의 상기 입방체 코너 어레이를 포함하지 않는 나머지(the balance of the planar sheet material) 부분은 입방체 코너들의 기판을 정의하는 (define) 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 기판으로부터 입방체 코너들의 높이는 H이고, 상기 기판의 두께를 1.75H에서 4.00H 사이의 값이 되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 시트재의 모든 부분을 상기 역반사 입방체 코너들로 덮는 단계를 더 포함하는 역반사 시트 제조방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 반사 코팅은 알루미늄 및 은 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 시트재는 아크릴과 폴리카보네이트 중 어느 하나 또는 이들의 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
20. 제15항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 상기 입방체 코너들의 정점에 관하여 동일한 깊이의 뿌리들을 갖는 3세트의 교차하는 V홈들로 형성되고, 상기 뿌리들은 각 입방체 코너를 둘러싸는 이등변 삼각형들을 형성하는 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
21. 제15항에 있어서, 상기 입방체 코너들은 상기 입방체 코너들의 정점에 관하여 비동일한 깊이의 뿌리들을 갖는 3세트의 교차하는 V홈들로 형성되는 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 V홈들의 세트들의 그 어떤 것도 하나의 시트재 내에서 동일한 깊이가 아닌 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
23. 제20항에 있어서, 상기 입방체 코너들을 둘러싸는 상기 삼각형들은 비이등변인 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
24. 제15항에 있어서, 법선으로부터 5˚ 연장하는 조명을 가지고 40˚로부터 50˚까지 환형 범위에서 검출하는 0/45 색도계에 의해 측정될 때, 상기 역반사 시트는 0.20 보다 큰 휘도계수를 갖는 것을 특징으로 하는 역반사 시트 제조방법.
25. 법선방향으로 비반사성인 광을 45˚에서 높은 퍼센트로 반사할 수 있고 야간 조건 하에서는 역반사 하도록 된 역반사 시트로서,

    조밀한 입방체 코너들의 어레이와 기판을 갖는 평판형 투명 시트를 구비하며, 상기 입방체 코너들은 n을 이용하여 계산되는 10n-9도에서 1.5도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게 캔트되고, 여기서 n은 상기 입방체 코너들에 있어서 상기 역반사 시트의 굴절율이며,

    상기 입방체 코너들은 반사성 물질로 코팅되고, 상기 기판은 입방체 코너 높이 H의 0.75 내지 4.50 배의 범위에서 두께를 가지며,

    상기 입방체 코너들은 그 입방체 코너들의 정점에 대하여 동일한 깊이의 뿌리를 갖는 3세트의 브이-홈(vee-grooves)들에 의해 정의되며(defined), 상기 브이-홈들의 상기 뿌리는 상기 입방체 코너 둘레에 2등변 삼각형들을 정의하는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
26. 제1항에 있어서, 상기 역반사 시트는 법선방향에서부터 5˚를 가감한 각도 범위 내로 입사하는 법선방향 광의 3.5%를 법선방향에 대하여 40˚에서 50˚ 사이의 각도로 반사할 수 있는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
27. 제25항에 있어서, 상기 역반사 시트는 법선방향에서부터 5˚를 가감한 각도 범위 내로 입사하는 법선방향 광의 3.5%를 법선방향에 대하여 40˚에서 50˚ 사이의 각도로 반사할 수 있는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
28. 법선방향으로 비반사성으로 입사되는 광을 높은 퍼센트로 45˚ 각으로 반사할 수 있으며 야간 조건 하에서 광을 역반사하도록 되어 있는 역반사 시트로서, 조밀한 입방체 코너들의 어레이와 기판을 갖는 평판형 투명 시트를 구비하며, 상기 입방체 코너들은 n을 이용하여 계산되는 10n-9도에서 1.5도를 가감한 범위 내의 각도로 모서리쪽으로 더 평행하게 캔트되고, 여기서 n은 상기 입방체 코너들에 있어서 상기 역반사 시트의 굴절율이며,

    상기 입방체 코너들은 반사성 물질로 코팅되고, 상기 기판은 입방체 코너 높이의 0.75 내지 4.50 배의 범위에서 두께를 가지며,

    상기 역반사 시트는, 법선방향으로부터 콘(cone)형으로 5˚확장되는 조명을 가지고 40˚로부터 50˚까지 환형 범위에서 검출하는 0/45 색도계로 측정될 때, 0.20 보다 큰 휘도계수를 갖는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
29. 제28항에 있어서, 상기 역반사 시트는 법선방향에서부터 5˚를 가감한 각도 범위 내로 입사하는 법선방향 광의 3.5%를 법선방향에 대하여 40˚에서 50˚사이의 각도로 반사할 수 있는 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
30. 제28항에 있어서, 상기 역반사 시트의 휘도 계수는 0.25보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 역반사 시트.
31. 제28항에 있어서, 상기 역반사 시트의 휘도 계수는 0.30보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 역반사 시트.

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