KR19990022405A - 타일링된 역반사 시트 - Google Patents

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KR19990022405A
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엘. 스미스 케네스
엠. 벤슨 제럴드
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스프레이그 로버트 월터
미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은, 시트의 엣지와 실질적으로 평행한 적어도 하나의 평면, 바람직하게는 2개 이상의 평면에서, 개선된 역반사 성능을 나타내는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트를 제공한다. 타일링된 역반사 시트는 시트의 엣지와 관련된 소정의 각도로 지향된 다수의 입방체 코너 구성요소 어레이를 갖는 구조화된 표면을 포함한다. 이 각도는 조사 각정도의 적어도 하나의 폭넓은 평면을 시트의 엣지와 대략 평행하게 정렬되고, 바람직하게는 조사 각정도의 다른 폭넓은 평면을 시트의 엣지에 대략 수직으로 정렬되도록 선택된다.

Description

타일링된 역반사 시트
입방체 코너 역반사 구성요소에 의존하는 역반사 아티클은 교통 및 개인 보안 마킹과 관련된 응용에서 폭넓게 이용되어 왔다. 입방체 코너 역반사 시트는, 시야가 제한된 상태 및 어두운 밤에 도로 표지판를 볼 수 있게 또는 더 확실히 볼 수 있도록 하는데 폭넓게 사용되고 있다. 입방체 코너 역반사 시트는 또한, 차량의 뚜렷한 마킹과 관련된 응용에 널리 이용되고 있다. 예컨대, 미국에서는 세미-트럭의 트레일러 상에, 이들 차량의 현저성(顯著性)을 개선하기 위해 역반사 재료를 부착하도록 정부가 규제하고 있다. 입방체 코너 역반사 시트에 대한 다른 응용으로는 가시성을 높이는 코딩에 사용되기 위한 역반사 시트가 있다.
기본적인 입방체 코너 역반사 구성요소는 당업계에 잘 알려져 있다. 이 구성요소는 일반적으로, 하나의 기준 포인트 또는 정점에서 교차하는, 3개의 상호 수직인 측면 및, 정점에 대향하는 베이스 삼각형을 갖는 3면체 구조를 갖는다. 이 구성요소의 대칭축 또는 광학축은 입방체 정점을 통해 연장하고 입방체 코너 구성요소의 내부 공간을 3등분하는 축이다. 작동시, 입방체 코너 구성요소의 베이스 상으로의 입사광은 각 3개의 측면으로부터 반사되어, 광원쪽으로 다시 향하게 된다. 입방체 코너의 측면으로부터의 반사는 거울 반사에 의해 달성될 수 있는데, 이 경우에 입방체 코너 구성요소의 측면은 예컨대, 알루미늄 또는 은과 같은 거울 반사 재료로 코팅된다. 선택적으로, 반사는 전반사 이론에 의해 달성될 수 있는데, 이 경우에, 입방체 코너 구성요소의 면들은 거울 반사 재료로 코팅되지 않는다. 역반사 시트는 일반적으로, 물체를 더 잘 볼 수 있도록 입방체 코너 반사 구성요소의 적어도 하나의 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 포함한한다. 시트에 의해 역반사된 전체 광은 개별적인 입방체 코너 구성요소에 의해 역반사된 광을 합한 것이다.
'조사 각정도(照射 角精度)(entrance angularity)'이란 용어는, 시트에 입사하는 광의 조사각과 시트의 방향(orientation)에 대한 함수로서, 역반사 시트의 역반사 성능을 설명하는데 주로 사용된다. 입사광의 조사각은 통상적으로 시트의 베이스 표면에 대해 수직으로 연장하는 축에 대해 측정된다. 아티클의 역반사 성능은 아티클의 면을 향해 입사하는 전체 광의 특정 조사각에서 아티클에 의해 반사되는 퍼센트로서 표시될 수 있다.
통상적인 정점을 절단한 입방체 코너 역반사 구성요소는 불량한 조사 각정도를 나타낸다. 통상적인 입방체 코너 구성요소에 의해 역반사된 광량은 입사광의 조사각이 구성요소의 광학축에서 일탈될때 급격하게 감소한다. 유사하게, 경사지지 않고 정점을 절단한 입방체 코너 구성요소를 사용하는 역반사 시트는 큰 조사각에서 시트에 입사하는 광에 응답하여 불량한 역반사 성능을 나타낸다.
많은 응용이 다수의 면에서 폭넓은 조사 각정도를 나타내는 역반사 시트로부터 이득을 얻을 수 있다. 이러한 응용중 하나가, 트럭 운송업을 위한 역반사 현저성 시트에 관한 것이다. 트럭 현저성 시트는 통상적으로, 트레일러의 프레임과 관련된 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 트럭 트레일러의 후위 및 측면 상에 위치될 수 있다. 시트는, 어느 한쪽 방향으로 위치되면 효과적으로 기능하기 위해 높은 조사각에서 트레일러로 입사하는 광을 역반사해야 한다. 따라서, 2개의 평면에서 폭넓은 조사 각정도를 나타내는 역반사 트럭 현저성 시트를 제공하는 것이 바람직하다. 표지판에 대한 응용에도 또한, 다수의 평면에서 폭넓은 조사 각정도를 갖는 역반사 시트를 제공하는 것이 바람직하다. 특히, 폭넓은 조사 각정도의 다수의 평면을 갖는 역반사 시트는 표지판 상에 특정 방향으로 시트를 위치시키는 중요성을 감소시킨다.
타일링(tiling)으로 당업계에 통상 공지된, 다수의 평면에서 폭넓은 조사 각정도를 갖는 역반사 아티클을 제조하는 방법은, 시트 상의 경사진 입방체 코너 어레이의 다수의 분리된 타일을 서로 다른 방향으로 정렬하는 것이다. Tiling을 포함하는, 타일링과 관련된 몇개의 공개물에는, 폭넓은 조사 각정도를 갖는 다수의 평면을 구비한 아티클을 효율적으로 제조할 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 타일링은, 임의의 소정의 방향에서, 타일된 부분의 극히 일부분만이 그 표면에 입사하는 광의 최대량을 역반사하도록 지향되는, 고유의 단점을 갖는다. 그 결과로, 타일된 입방체 코너 시트는 조사 각정도의 다수의 평면을 얻기 위해 임의의 소정의 방향에서의 광도에 있어서 고유의 손실을 갖는다.
미국 특허 제4,588,258호는 폭넓은 조사 각정도의 2개의 평면을 갖는 역반사 아티클을 개시하고 있는데, 이 2개의 평면은 입방체 코너 구성요소의 광학축을 포함하는 평면과 대략 일치하는 제1 평면과, 제1 평면에 수직인 제2 평면이다. 그러나, 이 아티클은 제2 평면에서보다 제1 평면에서 실질적으로 더 폭넓은 조사 각정도를 나타낸다.
0이 아닌 조사각에서 대략 동일한 역반사 성능을 나타내는 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면을 갖는 역반사 시트를 제공하는 것이 바람직하다. 타일된 입방체 코너 시트에 의해 요구되는 것과 같이 광도를 희생하지 않는 광학 특성을 달성할 수 있는 시트를 제공하는 것이 더 바람직하다. 본 발명은 이러한 광학 특성을 달성하는 아티클 또는 그 제조 방법을 모두 개시하고 있다.
발명의 개요
본 발명은, 시트의 엣지와 실질적으로 평행한 평면에서 개성된 조사 각정도를 나타내는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 타일링된 역반사 시트는, 베이스 표면 및, 베이스 표면으로부터 이격된 구조화된 표면을 갖는 기판을 포함한다. 구조화된 표면은 입방체 코너 구성요소의 적어도 2개의 어레이를 포함한다. 각 입방체 코너 어레이는 제1 그루브 세트와 2개의 제2 그루브 세트를 포함하는 실질적으로 평행한 그루브의 3개의 세트를 교차시킴으로써 형성된다. 제2 그루브 세트는 60도 이하의 협각을 형성하도록 교차하며, 적어도 하나의 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는 , 5∼25도, 35∼55도, 65∼86도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치된다.
바람직한 실시예에 따라, 제2 그루브 세트는 약 50도의 협각을 형성하도록 교차하며, 적어도 하나의 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는 애략 45도의 각도에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치된다.
본 발명은 타일링된 역반사 시트를 형성하는데 적합한 몰드를 형성하는 방법을 또한 제공하는데, 이 방법은,
(a) 다수의 개별적 입방체 코너 구성요소 몰드를 제공하는 단계를 포함하는데, 각 입방체 코너 구성요소 몰드는 베이스 평면에 위치된 베이스 표면 및, 베이스 표면에 대향하는 구조화된 표면을 갖는 기판을 포함하며, 구조화된 표면은 제1 그루브 세트와 2개의 제2 그루브 세트를 포함하는 평행한 그루브의 3개의 세트가 교차함으로써 형성된 입방체 코너 구성요소의 어레이를 포함하며, 상기 제2 그루브 세트는 60도 이하의 각도에서 교차하며,
(b)입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부가 5∼25도, 35∼55도, 65∼86도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되도록 제1 몰드를 지향시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 구조화된 표면을 갖는 역반사 아티클에 관한 것이며, 더 상세하게는 특정 방향으로 지향된 다수의 입방체 코너 역반사 구성요소 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 역반사 시트 및 이 역반사 시트를 형성하는 몰드에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 이론에 따라, 입방체 코너 아티클의 일실시예의 일부분에 대한 확대 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 입방체 코너 아티클의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 아티클에 따른 역반사 아티클의 예측 역반사 성능을 나타내는 동일 광도 커브의 그래프이다.
도 4는 도1에 도시된 아티클에 따른 역반사 아티클의 측정 역반사 성능을 나타내는 동일 광도 커브의 그래프이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 입방체 코너 지오메트리에 대한 입사광의 조사각의 함수로서, 전체 광 반사량을 나타낸 그래프이다.
도 6은 서로 다른 입방체 코너 지오메트리를 갖는 도 1 및 도 2에 도시된 입방체 코너 지오메트리에 대한 입사광의 조사각의 함수로서 전체 광 반사량을 비교하는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 이론에 따른 입방체 코너 역반사 시트의 일실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 트럭 현저성 시트로서 도 7에 도시된 시트의 한 응용을 나타내는 차량의 사시도이다.
도 9는 부등변의 베이스 삼각형 입방체 코너 구성요소를 채용한 역반사 시트의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 아티클에 따른 역반사 아티클의 예측 역반사 성능을 나타내는 동일 광도 커브의 그래프이다.
도 11은 부등변의 베이스 삼각형 입방체 코너 구성요소를 채용한 역반사 시트의 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 아티클에 따른 역반사 아티클의 예측 역반사 성능을 나타내는 동일 광도 커브의 그래프이다.
도 13은 본 발명의 이론에 따른 입방체 코너 역반사 시트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 상업적으로 이용가능한 입방체 코너 역반사 시트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 시트와 도 14에 도시된 시트의 광학 성능을 비교하는 그래프이다.
도 16A-16J는 증가하는 경사각에 대한 입방체 코너 역반사 구성요소 조합된 쌍의 동일 광도의 프로파일을 나타내는 동일 광도의 그래프이다.
도 1, 도 2, 도 7-9, 도 11, 도 13 및 도 14는 실제 크기로 도시된 것은 아니다.
본 발명은 개선된 광학 성능의 특징을 나타내는 입방체 코너 역반사 아티클을 제공한다. 본 발명의 일실시예는 적어도 한 평면에 개선된 조사 각정도를 나타내는 역반사 시트를 제공하는 것에 관한 것이다. 요구되지 않더라도, 본 발명에 따른 아티클은 적어도 폭넓은 조사 각정도의 2개의 평면을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 아티클은 폭넓은 조사 각정도의 어느 한 평면에서 소정의 조사각에서 실질적으로 동일한 광량의 광을 반사하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 제1 측면은, 종래의 입방체 코너 기술에 내재하는 어떤 가정이 모든 입방체 코너 지오메트리에 대해 적용되지 않다는 인식에 기초한다. 특히, 종래의 입방체 코너 기술에 내재하는 중요한 가정중 하나는, 특정 평면에서 소정의 각도로 입방체 코너 구성요소의 광학축을 경사지게 함으로써, 입방체 코너 구성요소의 광학축을 포함하는 평면에 실질적으로 평행하고 시트의 베이스 평면에 대해 수직인 평면에서 아티클의 조사 각정도가 개선된다는 것이다. 이 가정이 모든 종류의 입방체 코너 지오메트리에 정확하게 적용되지 않음이 발견되었다. 본 발명의 제2 측면은, 입방체 코너 구성요소의 광학축이 놓여지는 평면과 일치하지 않는 폭넓은 조사 각정도의 평면들을 갖는 역반사 아티클의 광학 성능이, 시트의 엣지와 관련된 특정 방향각으로 폭넓은 조사 각정도의 표면을 정렬시킴으로써 개선될 수 있다는 인식에 기초한다. 바람직하게, 조사 각정도의 폭넓은 평면은 시트의 엣지중 하나와 대략 평행하게 지향되어야 한다.
도 1은 제1 그루브 세트(30)와 제2 그루브의 2개의 세트(36,37)를 포함하는 그루브 세트를 상호 3 교차함으로써 형성된 다수의 입방체 코너 구성요소(12,14)를 포함하는 아티클의 구조화된 표면(10)의 일부분을 개략적으로 나타낸 확대 평면도이다. 입방체 코너 구성요소(12,14)는 3개의 대략 상호 수직인 면(16,18,20)과, 기판의 3개의 그루브 세트 각각에서의 각 하나의 그루브에 의해 경계가 정해진 베이스 삼각형을 갖는다. 각 그루브 세트에서 인접한 그루브 사이의 간격은 바람직하게는 약 600 미크론 이하이고, 더욱 바람직하게는 약 150-200 미크론이지만, 입방체 코너 구성요소의 정밀한 치수는 중요하지 않다. 도 1에 도시된 입방체 코너 구성요소(12,14)의 베이스 삼각형의 3개의 협각은 대략 65도, 65도 및 50도이지만, 입방체 코너 구성요소(12,14)의 베이스 삼각형의 특정 지오메트리는 중요한 사항이 아니며, 본 발명은 이들 특정 베이스 삼각형의 치수를 갖는 입방체 코너 구성요소에 제한받지 않는다.
제1 그루브 세트로서의 그루브 세트(30) 및, 제2 그루브 세트로서의 그루브 세트(36,37)의 지정은, 본질적으로 임의의 규정에 의한 것이다. 도 1에 도시된 입방체 코너 구성요소와 같은, 동일한 크기의 베이스 삼각형을 갖는 다수의 입방체 코너 구성요소에 있어서, 제2 그루브 세트(36,37)는 실질적으로 동일한 그루브 각도(예컨대, 38.721°)를 갖는다. 대조적으로, 제1 그루브(30)의 그루브 측각 a1(예컨대, 27.795°)은 제2 그루브 세트(36,37)의 그루브 측각과 다르다. 제1 그루브 세트로서 하나의 그루브 세트를 지정하는 규정을 채택함으로써, 어레이가 배치된 기판의 엣지와 관련된 입방체 코너 어레이의 방향은, 제1 그루브 세트(30)가 기판의 엣지를 교차하는 각도에 의해 정의될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 구조화된 표면(10)을 갖는 아티클(2)의 일부분에 대한 단면도이다. 아티클(2)은, 평평하게 놓여질때 베이스 평면에 위치되는 베이스 표면(6)과 베이스 표면(6)에서 멀어져 있는 구조화된 표면(10)을 갖는 기판(4)를 포함한다. 기판(4)을 형성하는 재료는 아티클(2)이 이용되는 특정 응용에 따라 다양할 수 있다. 서로 다른 응용에 대한 적합한 재료는 차후 설명된다. 추가적으로, 도 2에 도시된 실시예에서, 구조화된 표면(10)은 베이스 표면(6)에 대향하여, 이 베이스 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있지만, 구조화된 표면(10)은 베이스 표면(6)에 직접 대향하거나 또는 베이스 표면과 동일 평면일 필요는 없다.
도 2를 참조하면, 입방체 코너 구성요소(12,14)의 대칭축(24,26)은, 베이스 표면(6)에 대해 실질적으로 수직으로 연장하고 각 입방체 코너 구성요소(12,14)의 정점을 가로지르는 축(28)에서 대략 7.47도의 경사각 δ만큼 기울어져 있다. 그러나, 정확한 경사각 δ은 중요한 사항이 아니며, 본 발명은 약 4도 내지 약 15도의 경사각 범위를 허용한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 입방체 코너 구성요소(12,14)는 제1 그루브에 대해 대략 수직인 평면에서 경사진다. 더 상세하게, 입방체 코너 구성요소(12,14)는, 대칭축(24,26)이 제1 그루브(30)에 대해 그리고 베이스 표면(6)에 대해 대략 수직인 평면에 위치하도록 경사진다. 도 1-2에 도시된 것과 같은 경사진 입방체 코너 구성요소는, 백워드 경사진 입방체 구성요소라고 말한다. 백워드 경사진 입방체 코너 구성요소 베이스 삼각형의 하나의 협각만이 60도 이하이고, 다른 2개의 협각은 적어도 60도, 도시된 실시예에서도 65도인 것에 추가로 특징지워질 수 있다. 반면에, 포워드 경사진 입방체들은, 베이스 삼각형의 2개의 협각은 60도 이하이며, 베이스 삼각형의 나머지 하나의 협각은 60도보다 큰 것에 특징지워질 수 있다.
도 2에서는 또한, 제1 그루브(30)의 그루브 측각 a1이 대략 29.795도로 나타난다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 제2 그루브(36,37)의 그루브 측각은 대략 38.721도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이 코너 구성요소를 실질적으로 통합한 역반사 시트는 미국 특허 제2,310,790호(Jungersen)에 개시되어 있다.
도 3은 변화하는 조사각 및 방향각에서 1.517의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 백워드 경사진 입방체 코너 구성요소(12,14)에 의해 형성된 역반사 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍에 대해 예측되는 전체 광 반사량을 나타내는 동일 광도의 등고선 그래프를 도시하고 있다. 입방체 코너 어레이에 대해 예측되는 전체 광 반사량은 액티브 영역의 퍼센트와 광강도를 구하면, 계산될 수 있다. 전체 광 반사량은 액티브 영역의 퍼센트와 광강도의 곱으로서 정의된다. 직접 기계화된 입방체 코너 어레이에 대한 전체 광 반사량에 대한 상세한 설명이 미국 특허 제3,812,706호에 개시되어 있다.
최초 1단위의 광강도에 있어서, 손실은 시트의 베이스 기판을 통한 2 경로 전송과, 3개의 입방체 표면 각각에서의 반사 손실에 기인한 것이다. 거의 수직인 입사 및 약 1.5의 굴절률을 갖는 시트에 대한 베이스 표면 전송 손실은 대략 0.92이다. 예컨대, 반사되도록 코팅된 입방체에 대한 반사 손실은, 예컨대, 코팅 형태 및 입방체 표면 수직선과 관련된 입사각에 좌우된다. 알루미늄으로 반사 코팅된 입방체 표면에 대한 통상적인 반사율은 각 입방체 표면에서 대략 0.85 내지 0.9이다. 전반사 이론에 따른 입방체에 대한 반사 손실은 본질적으로 0이다. 그러나, 입방체 표면 수직선과 관련된 광선의 입사각은 이상적인 각도보다 작고, 이에 따라, 전반사는 저하되며, 광의 상당량이 입방체 표면을 통과할 수 있다. 이상적인 각도는 입방체 재료의 굴절률과 입방체 후방의 물질(통상적으로 공기)의 굴절률의 함수이다. Hecht, Optics, 2판, Addison Wesley, 1987과 같은 표준 광학 텍스트에 전방 표면 전송 손실 및 전반사에 대해 설명되어 있다.
단일의 또는 각각의 입방체 코너 구성요소에 대한 유효 영역은, 굴절 입사 광선에 대해 수직인 평면 상에 3개의 입방체 코너 표면의 투사와, 동일한 평면 상에 제3 반사의 이미지 표면에 대한 투사의 위상적인 교차 영역에 의해 결정되며, 이 교차 영역과 동일하다. 유효구경(effective aperture)을 결정하기 위한 일방법이 예컨대, Eckhardt에 의해 1991년 8월 7일 출간된 Optics, v.10 n.7 pg.1559-1566에 개시되어 있다. Straubel에 의한 미국 특허 제853,648호에도 또한, 유효 영역 및 유효구경의 개념에 대해 설명되어 있다. 단일 입방체 코너 구성요소에 대한 액티브 영역의 퍼센트는 입방체 코너 표면에 대해 투사하는 전체 영역으로 나눈 유효 영역으로서 규정된다. 액티브 영역의 퍼센트는 당업자에게는 공지된 광학 모델링 기술을 이용하여 계산될 수 있거나, 또는 통상적인 광선 트레이싱 기술을 이용하여 수치적으로 결정될 수 있다. 입방체 코너 조합된 쌍 어레이에 대한 액티브 영역의 퍼센트는 조합된 쌍에서 2개의 개별적인 입방체 코너 구성요소의 액티브 영역의 퍼센트를 평균함으로써 계산될 수 있다. 추가하여 설명하면, 액티브 구경의 퍼센트는 어레이의 전체 영역으로 나눈, 광을 역반사하는 입방체 어레이의 영역과 동일하다. 액티브 영역의 퍼센트는 예컨대 입방체 지오메트리, 반사율, 입사각 및 시트 방향에 의해 영향을 받는다.
도 3을 참조하면, 벡터 Vi는 입방체 코너 구성요소(12,14)의 대칭축(24,26)을 포함하는 평면을 나타낸다. 예컨대, 도 1에서, 벡터 Vi는 제1 그루브(30)에 실질적으로 수직인 평면에 존재한다. 중심이 동일한, 동일 광량의 커브는 조사각과 방향각의 다양한 조합에서의 입방체 코너 구성요소(12,14)의 어레이에 대한 피크 전체 광 반사량의 퍼센트로서, 예측된 전체 광 반사량을 나타낸다. 도면의 중심으로부터 방사상으로 이동함에 따라 입사각이 증가하며, 주변으로 진행함에 따라 광원에 관한 입방체 코너 구성요소의 방향이 변화한다. 가장 안쪽의 동일 광도 곡선은, 입방체 코너 구성요소(12,14)의 조합된 쌍이 피크 전체 광 반사량의 대략 90%를 반사할때의 일련의 조사각을 구분한 것이다. 동일 광도의 커브가 연속적으로 도시된 것은, 구성요소(12,14)의 피크 전체 광 반사량의 연속적으로 낮아지는 비율을 반영하는 조사각을 구분한다.
도 4는 도 3에 나타난 그래프와 유사한 동일 광도의 그래프를 나타내며, 도 1 및 도 2에 도시된 입방체 코너 구성요소의 조합된 쌍과 동일한 지오메트리를 갖는 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 측정된 전체 광 반사량을 나타낸다. 입방체 코너 구성요소는 1.517의 굴절률을 갖는 BK7 유리로 형성된다. 도면에 있어서의 약간의 변형은 제조의 불완전성, 측정 에러, 및 선택된 재료의 굴절률에 기인하여 존재하더라도, 도 4에 도시된 측정 결과치는 도 3에 도시된 동일 광도 프로파일의 형상과 일치한다.
도 3-4에 도시된 동일 광도 플롯은 2 측면에서 논의되어야 한다. 첫번째 측면에 있어서, 이 플롯은, 입방체 코너 구성요소(12,14)의 조합된 쌍이 서로에 대해 실질적으로 수직이고 벡터 V1에 의해 표시되는, 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면과 일치하지 않는 평면에 존재하는, 폭넓은 조사 각정도의 2 평면을 가진다는 것을 나타낸다. 도 1-2에 도시된 입방체 코너 조합된 쌍에 대해서, 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면은 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면과 관련하여 대략 45도로 지향되며, 동일 광도의 그래프의 폭넓은 돌출부와 일치하는 2개의 실질적으로 수직인 평면(40,42)으로서의 동일 광도 그래프와 동일할 수 있다.
도 3-4에 도시된 동일 광도의 그래프의 두번째 측면은, 입방체(12,14)가 평면 V1에 대해 실질적으로 대칭적이라는 것이다. 따라서, 도 1-2에 도시된 지오메트리를 갖는 입방체 코너 구성요소의 조합된 쌍은 평면(40) 또는 평면(42)에 있어서의 소정의 조사각에서 광의 대략 동일한 비율을 반사한다. 이 측면은, 도 5에 상세히 도시되는데, 도 5에서는 평면(40,42)에 대응하는 평면에서 구성요소(12,14)의 베이스에 대해 입사하는 광의 조사각의 함수로서, 입방체 코너 구성요소(12,14)의 예측된 전체 광 반사량을 나타낸다. 커브(44,46)는 1.6의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 역반사 입방체 코너 구성요소의 전체 광 반사량을 나타낸다. 이 2개의 커브는 조사각의 전체 범위에 걸쳐서 실질적으로 포개지는데, 이는 조합된 쌍에 의해 반사된 전체 광이 평면(40) 또는 평면(42)에 대응하는 평면에서 소정의 조사각에서 대략 동일함을 나타낸다. 도면에서 60°이상에서의 약간의 차이는 매우 높은 조사각에서의 입방체에 대한 예측한 성능에서의 수치적인 에러에 기인한 것이다. 커브(48,50)는 1.5의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 역반사 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍에 대해 유사한 커브이다.
도 6은 도 1-2에 도시된 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍 지오메트리에 대한 역반사 성능과, 1.5의 굴절률을 가진 미국 특허 제4,588,258호(이하 '258 특허로 언급함)에 나타난 포워드 경사진 입방체 코너 구성요소의 역반사 성능을 비교한 것이다. 커브(52)는 '258 특허 지오메트리에서 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면에 있어서의 조사각의 함수로서의 전체 광 반사량을 나타낸다. 이 평면은, '258 특허에서 'X' 평면이라 한다. 커브(54)는 258' 특허의 지오메트리에서의 조사 각정도의 2번째로 폭넓은 평면에서의 조사각에 대한 함수로서 전체 광 반사량을 나타낸다. 이 평면은 '258 특허에서 'Y' 평면이라 한다. 커브(56,58)는 도 1에 도시된 지오메트리에 대한 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면에 대한 조사각의 함수로서 전체 광 반사량을 나타낸다. 도 6은, 약 35-40도 보다 큰 조사각에서, 도 1에 도시된 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍이, '258 특허에 도시된 지오메트리의 'Y' 평면에 있어서의 반사량보다 폭넓은 조사 각정도(40,42)의 2 평면에서 더 큰 비율의 광 반사량을 나타냄을 증명한다.
도 7은 본 발명의 이론에 따라, 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면을 갖는 대표적인 역반사 시트(60)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 시트(60)는 제1 및 제2 길이방향의 엣지(62)와, 도1-2에 도시된 구조화된 표면과 관련하여 설명된 것과 실질적으로 같은 구조화된 표면을 포함한다. 구조화된 표면은, 제1 그루브(66) 및 제2 그루브의 2개의 세트(68,69)를 포함하는, 실질적으로 평행한 그루브의 3개의 세트를 교차함으로써 형성된, 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 어레이를 포함한다. 입방체 코너 구성요소는 동일 크기의 베이스 삼각형을 가지기 때문에, 2개의 베이스 협각은 동일하다. 제1 그루브 세트는 베이스 삼각형의 2개의 동일한 각도를 결합하는 그루브 세트로서 정의될 수 있다. 나머지 그루브 세트는 제2 그루브 세트로 간주될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 어레이는 시트의 표면을 가로질러 실제 전체적으로 연장한다. 입방체 코너 구성요소의 각 조합된 쌍은, 제1 그루브(66)에 대해 실질적으로 수직인 평면에서 경사진, 2개의 대향하는 개별적인 입방체 코너 구성요소(70,72)를 포함한다. 추가적으로, 거의 모든 제1 그루브(66)의 주요부 및, 바람직하게는 전체 제1 그루브(66)는 바람직하게는 대략 45도인 각도 α에서 아티클의 길이방향 엣지(62)를 교차하는 평면에 존재한다. 구조화된 표면은 보기 쉽도록 도 7에서 매우 확대되어 도시된다. 실제로는, 인접한 그루브 사이의 간격은 통상적으로 약 60 내지 600 미크론이다.
도 7에 도시된 각 조합된 쌍의 대향하는 입방체 코너 구성요소(70,72)는 제1 그루브(66)에 대해 서로 직접 대향하도록 물리적으로 위치되었어도, 이러한 상관적인 물리적 위치는 본 발명의 필수적인 사항이 아니다. 더 넓게 보면, 여기에서 사용되는 '대향'이란 용어는, 광학적 대향을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 입방체 코너 구성요소는 '미러 이미지' 역반사 패턴을 발생시킬때 광학적으로 대향하여 구성될 수 있다. 당업계에서, 서로에 대해 물리적 미러 이미지인 입방체 코너 구성요소, 즉 실질적으로 동일하지만 서로에 대해 180도 회전된 구성요소는 미러 이미지 역반사 패턴을 산출한다. 이를 집적 기계적으로 제조하면, 도 7에 도시된 것과 같이, 그루브에 대해 서로 집적 마주보게 입방체 코너 구성요소를 대향하여 위치시킬 수 있는 장점을 갖는다. 그러나, 대향하는 입방체 코너 구성요소는 하나의 시트에서 서로 물리적으로 떨어져 있을 수 있다. 추가로, 대향하는 입방체 코너 구성요소는 광학적으로 대향하는 입방체 코너 구성요소를 산출하기 위해 서로 완전하게 물리적으로 미러 이미지일 필요는 없다. 대향하는 입방체 코너 구성요소의 물리적 형상에 있어서의 약간의 변형은, 수직인 상태에서 육안으로 검출될 수 없는 역반사 패턴에 있어서의 미세한 변형을 발생시킨다. 이러한 입방체 코너 구성요소는 여기에서 사용되는 것과 같은 용어의 의미 내에서 여전히 대향하는 구성요소이다.
도 7에 도시된 것과 같이 구조화된 표면을 갖는 역반사 시트는 도 3에 도시된 것과 실질적으로 동일한 형상의 이론적 동일 광도 프로파일을 나타낸다. 그러나, 입방체 코너 구성요소의 어레이는, 대략 45도의 각도에서 시트의 에지를 교차하는 평면에 제1 그루브(66)가 위치하도록 지향되기 때문에, 도 3의 평면(40)에 대응하는 조사 각정도의 하나의 폭넓은 평면은 시트(60)의 길이방향 엣지(62)와 대략 평행하다. 도 3의 평면(42)에 대응하는 조사 각정도의 다른 폭넓은 평면은, 시트(60)의 길이방향 엣지에 대략 수직이다. 당업자는, 시트(60)의 역반사 성능은 제조 불완전성 및 측정 오차와 같은 요인의 결과로서 도 3에 도시된 이론적 성능에서 변화할 수 있음을 이해한다. 이러한 미러 변형은 본 발명의 범위 내에 있다.
역반사 시트(60)가 특히 유용한 응용은 차량 현저성 시트 분야에서이다. 도 8은, 차량(82)의 현저성을 증대하기 위해 통과하는 차량의 헤드라이트로부터의 광을 역반사하는, 수평 방향으로 위치된 역반사 시트(60)의 스트립과, 수직 방향으로 위치된 역반사 시트(60)를 갖는 대형 차량(82)를 개략적으로 나타낸다. 큰 조사각에서 역반사 시트(60)의 수평 지향된 스트립에 의해 반사되는 광량을 최대로 하기 위해, 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면은 그 길이방향 엣지(62)와 실질적으로 평행해야 한다. 반대로, 큰 조사각에서 역반사 시트(60)의 수직 지향 스트립에 의해 반사되는 광량을 최대로 하기 위해, 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면은 실질적으로 그 길이방향 엣지(62)에 수직이어야 한다.
역반사 시트(60)는 이러한 차량 현저성 응용에 특히 매우 적합하다. 시트(60)는 수평 방향으로 차량(82) 상에 위치되면, 조사 각정도의 1 폭넓은 평면이 역반사 시트(60)의 길이방향 엣지(62)와 실질적으로 평행하게(예컨대 5°이내) 정렬됨으로써, 큰 조사각에서 수평 스트립에 의해 반사되는 광량이 최대로 된다. 유사하게, 시트(60)가 수평 방향으로 차량 상에 위치되면, 조사 각정도의 1 폭넓은 평면이 역반사 시트(60)의 길이방향 엣지(62)에 실질적으로 수직으로 정렬됨으로써, 큰 조사각에서 수직 스트립에 의해 반사되는 광량이 최대로 된다. 이 응용에 대한 단일 시트 제품을 제공하면, 이러한 현저성 시트에 대한 디자인, 제조, 분배 및 설치 프로세스에서 이익이 산출된다.
시트(60)는 고속도로 표지판 시트 응용에서 유사한 장점을 갖는다. 상기 설명된 바와 같이, 대부분의 경사진 입방체 코너 시트 제품의 역반사 성능은, 표지판 상의 시트의 방향에 좌우된다. 예컨대, '258 특허에 개시된 시트는 X-평면으로서 규정된 평면에서 더 양호한 조사 각정도를 갖는다. '258 특허의 시트로부터의 최상의 광학 성능을 보장하기 위해, 시트는, X-평면이 입사광의 조사 평면과 일치하도록 지향되어야 한다. 반면, 도 7에 도시된 시트는 폭넓은 조사 각정도의 2 평면중 어느 하나가 입사광의 조사 평면과 일치하도록 지향될 수 있다.
대부분의 응용에서, 시트(60)는, 가장 폭넓은 조사 각정도의 1 평면이 시트의 길이방향 엣지(62)와 실질적으로 평행하게 정렬되면, 최상의 역반사 성능을 나타낸다. 도 7에 도시된 입방체 코너 지오메트리에 대해, 제1 그루브(66)의 주요부, 및 바람직하게는 각 제1 그루브(66)의 전체 길이는 45도의 각도에서 시트의 길이방향 엣지(62)를 교차하는 평면 상에 있다. 그러나, 당업자는, 제1 그루브가 정확하게 45도로 1개의 시트의 엣지를 교차하는 평면 상에 위치될 필요가 없음을 이해한다. 아티클의 역반사 광도가, 아티클의 엣지(62)를 교차하는 제1 그루브(66)가 45도를 벗어하는 각도에 따라 감소되더라도, 이 감소는 완만하다. 성능 필요 조건에 따라, 본 발명의 장점은, 제1 그루브(66)가 약 35도 내지 55도, 더 바람직하게는 약 40도 내지 50도의 각도에서, 엣지(62)를 교차하는, 도 7에 도시된 지오메트리에 의해 획득될 수 있다. 추가로, 입방체 코너 구성요소의 광학축이 경사진 평면으로부터 각도적으로 이격된 폭넓은 조사 각정도의 평면을 갖는 다수의 다른 입방체 코너 지오메트리가 존재한다. 당업자는, 이러한 입방체 코너 구성요소를 통합하는 역반사 시트의 성능이 입방체 코너 구성요소를, 조사 각정도의 폭넓은 평면이 시트의 엣지와 실질적으로 평행하게 정렬되도록 지향시킴으로써 개선될 수 있음을 이해한다.
본 발명의 광학적 장점은, 도 1에 도시된 지오메트리와 다른 입방체 코너 구성요소 지오메트리를 이용함으로써 달성될 수 있다. 부등변의 베이스 삼각형을 갖는 다양한 종류의 입방체 코너 구성요소는 본 발명에 따라 역반사 시트를 제조하는데 적합한 동일광도 프로파일을 갖는다. 부등변의 베이스 삼각형의 입방체 코너 구성요소는 입방체 코너 구성요소의 베이스 삼각형의 3개의 협각이 모두 동일한 것에 특징을 갖는다.
대표적인 부등변 베이스 삼각형의 입방체 코너 구성요소 지오메트리를 채용하는 구조화된 표면(100)의 일예가 도 9에 도시되어 있다. 각 입방체 코너 역반사 구성요소의 베이스 삼각형의 협각은 대략 62.09도, 50.00도, 및 67.91도(각각 β1,β2,β3)이다. 그루브(102)의 그루브 측각(a3)은, 대략 41.812도이고, 그루브(104)의 그루브 측각(a2)은, 대략 27.623도이고, 그루브(106)의 그루브 측각(a1)은, 대략 35.702도이다. 각 입방체 코너 구성요소의 광학축은 그루브(106)에 대략 평행하고 재료의 베이스 표면에 수직인 평면에서 기판의 베이스 표면에 대해 수직인 축에서 대략 8.30도 경사진다.
도 10은 1.590의 굴절률을 갖는 재료로 형성된 입방체 코너 구성요소 정합된 쌍을 채용하고 도 9에 도시된 지오메트리를 갖는 역반사 시트의 동일 광도 프로파일을 도시하고 있다. 벡터 V1은 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면(즉, 입방체 코너 구성요소의 대칭축을 포함하는 평면)에 대응한다. 도 9에 도시된 입방체 코너 지오메트리는, 입방체 코너 구성요소가 대략 30도 및 120도로 각각 경사진 평면으로부터 각도적으로 떨어져 있는 평면(110,112)에 의해 지시된, 폭넓은 조사 각정도의 2개의 평면을 나타낸다. 추가로, 평면(110,112)은 서로 대략 수직이다. 따라서, 그루브(106)가 30도 또는 60도에서 역반사 시트의 길이방향 엣지를 교차하도록 지향된 구조화된 표면은, 시트의 길이방향 엣지와 평행한 조사 각정도의 폭넓은 하나의 평면 및, 시트의 길이방향 엣지에 수직인 조사 각정도의 다른 폭넓은 평면을 일직선으로 맞춘다.
도 11은 대향하는 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면에서 각도적으로 떨어진 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면을 갖는 다른 부등변 베이스 삼각형의 입방체 코너 지오메트리를 포함하는 구조화된 표면(120)을 나타낸다. 입방체 코너 구성요소의 베이스 삼각형의 협각들은 대략 68.71도, 48.00도 및 63.29도(각각 β1, β2, β3)이다. 그루브(122)(a3)의 그루브 측각은 대략 36.324도이고, 그루브(124)(a2)의 그루브 측각은 대략 26.283도이고, 그루브(126)(a1)의 그루브 측각은 대략 42.306도이다. 입방체 코너 구성요소의 광학축은 대략 45도의 각도에서 그루브(126)를 교차하는 평면에서 기판의 베이스 표면에 수직인 축에서 대략 9.51도 경사져 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 도 11에 도시된 것과 같은 입방체 코너 구성요소의 어레이를 포함하고 1.590의 굴절률을 갖는 역반사 시트는, 구성요소가 약 26도 및 116도로 각각 경사진 V1인 평면에서 각적으로 떨어진 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면(130,132)을 갖는다. 따라서, 그루브(126)가 19도 또는 72도로 역반사 시트의 길이방향 엣지를 교차하도록 지향된 구조화된 표면은 시트의 길이방향 엣지와 평행한 조사 각정도의 폭넓은 평면 하나와, 시트의 길이방향 엣지와 수직인 조사 각정도의 다른 또하나의 폭넓은 평면을 일직선으로 정렬시킨다.
부등변 베이스 삼각형을 채용하는 입방체 코너 구성요소 디자인은 동일 크기 베이스 삼각형을 갖는 입방체 코너 구성요소에 대해 몇개의 추가적인 장점을 갖는다. 그중 하나는 부등변 베이스 삼각형 입방체 코너 구성요소를 갖는 구조화된 표면이 인접한 입방체 코너 구성요소에 물리적인 손상을 주지 않으면서 제조 과정에서 대향하는 입방체 코너 구성요소의 더 큰 경사 각도를 허용한다는 점이다.
상호 교차하는 그루브의 3개의 세트를 이용하여 집적 기계로 형성된 입방체에 있어서, 그루브 측각중 어느 하나라도 45°를 초과하면 입방체 절단이 발생하여, 절단 툴이 인접한 입방체의 엣지를 절단하게 된다. 손상된 입방체 코너 구성요소는 역반사에 있어서 손실을 가져온다. 예컨대, 미국 특허 제4,588,258호에 개시된 입방체 코너 구성요소 지오메트리는 통상적인 어레이에서 9.736도의 경사각을 초과하여 경사질 수 없다. 다음의 표 1a 및 표 1b에서, 베이스 삼각형 협각(β) 및 그루브 측각(a)에 대한 대표적인 부등변 지오메트리값이 그루브에 대략 평행하고 베이스 평면에 수직인 평면에서 대향 입방체 코너 구성요소를 경사하는데 있어서 표시된다. 부등변 지오메트리는 45도를 초과하는 어떠한 그루브 측각 이전에, 더 큰 경사량을 허용할 수 있기 때문에, 절단 툴에 의해 발생하는 기계적인 절단에 기인하는 공지도니 제한을 넘어서 입방체 코너 구성요소의 경사짐을 허용한다. 예컨대, 표 1a 및 표 1b는 대략 13.376도 까지의 경사 또는 경사각이 엣지를 절단하지 않고 이용될 수 있음을 증명한다.
β2 β3 β1 a1 a2 a3 경사각
40.0 73.321 66.679 36.695 21.063 45.789 14.912
41.0 72.845 66.155 36.577 21.677 45.485 14.305
42.0 72.358 65.642 36.464 22.300 45.161 13.689
42.5 72.110 65.390 36.408 22.614 44.992 13.376
43.0 71.858 65.142 36.354 22.931 44.818 13.061
44.0 71.345 64.655 36.247 23.571 44.455 12.421
β2 β3 β1 a1 a2 a3 경사각
45.0 70.817 64.183 36.145 24.221 44.071 11.769
46.0 70.274 63.727 36.047 24.881 43.666 11.105
47.0 69.713 63.287 35.953 25.550 43.238 10.426
48.0 69.133 62.867 35.864 26.230 42.787 9.733
49.0 68.533 62.467 35.780 26.921 42.313 9.025
50.0 67.912 62.088 35.700 27.623 41.814 8.300
51.0 67.266 61.734 35.626 28.336 41.289 7.559
52.0 66.595 61.405 35.558 29.061 40.738 6.801
53.0 65.896 61.104 35.495 29.797 40.160 6.024
54.0 65.167 60.833 35.440 30.545 39.553 5.228
55.0 64.405 60.595 35.391 31.304 38.917 4.412
56.0 63.607 60.393 35.349 32.075 38.250 3.574
57.0 62.770 60.230 35.316 32.857 37.552 2.715
58.0 61.892 60.109 35.291 33.650 36.822 1.833
59.0 60.967 60.033 35.275 34.452 36.058 0.927
60.0 60.000 60.000 35.264 35.264 35.264 0.000
경사면이 아닌, 개선된 바람직한 조사 각정도에 관련된 본 발명의 기술의 조합에 있어서, 부등변 베이스 지오메트리 입방체 코너 구성요소 어레이는 또한, 입방체의 베이스에 대해 직각을 이루거나 수직으로 입사하는 광에 대해 반사하는 전체 광 반사량이 저하되는 이전에 공지된 제한을 초과하여 경사지는 것이 가능하게 한다. 역반사 시트에 대한 전체 광 반사량(total light return:TLR)은 액티브 구경의 퍼센트와 역반사된 광강도의 곱으로부터 도출된다. 입방체 지오메트리, 조사각 및 굴절률의 몇개의 조합에 대해, 광강도의 상당한 감소는 액티브 구경의 퍼센트가 비교적 높더라도 비교적 불량한 전체 광 반사량을 초래할 수 있다. 그 일예는, 역반사된 광선의 전반사에 의존하는 역반사 입방체 코너 구성요소 어레이이다.
전반사에 대한 이상적인 각도가 입방체 면의 어느 하나에서 초과된다면, 광강도는 실질적으로 감소된다. 금속화된 또는 다른 반사 코팅이 이러한 경우에 바람직하게 사용될 수 있더라도, 이들 코팅은 비용, 공정, 외형 또는 다른 요인에 의해 항상 바람직한 것은 아니다. 이러한 경우, 부등변 베이스 삼각형 입방체 코너 구성요소의 사용이 바람직하다.
표 2는 통상적인 입사광 및 1.586의 굴절률을 갖는 입방체에 대한 제한적인 전체 광 반사량 지오메트리를 나타낸다. 52.2°-52.2°-74.6°베이스 각도에 대해, 입방체 코너 구성요소 제한 경사각은 예컨대, 미국 특허 제4,588,258호(Hoopman)에 도시된 것과 같은, 15.60°이다. 그러나, 이 제한은 부등변 베이스 지오메트리 즉 예컨대, 16.41°(45.40°-58.57°-76.03°) 또는 심지어 18.830°(77.358°-65.642°-37.00°)을 이용하여 전체 광 반사량을 저하하지 않고 초과될 수 있다. 표 2의 데이타는 분석적인 해답보다는 숫자를 나타낸 것이다.
β1 β2 β3 a1 a2 a3 경사각
75.600 52.200 52.200 50.867 26.505 26.505 15.602
75.749 48.900 55.351 50.939 24.769 28.080 15.857
76.030 45.400 58.570 50.924 22.949 29.689 16.408
76.623 41.400 61.977 50.985 20.840 31.290 17.476
77.358 37.000 65.642 50.816 18.582 33.064 18.830
본 발명의 이론은 타일링된 역반사 시트에도 적용될 수 있다. 여기에 사용되는 것과 같이, 타일링 구조화된 표면은 시트의 엣지와 관련된 서로 다른 방향에 위치된 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 다수의 분리된 어레이를 포함한다. 타일링(tiling)은 폭넓은 조사 각정도의 다수의 평면을 갖는 역반사 시트를 생성하는데 채용되는 하나의 방법이다. 타일링된 역반사 시트는, 규정에 의해 어레이의 일부분만이 소정의 조사각 및 시트 방향에서의 광의 최대량을 역반사하도록 지향되기 때문에, 높은 조사각에서 광도에 대한 몇개의 고유의 손실을 갖는다.그러나, 본 발명의 이론에 따라 구조화된 표면 상에서 입방체 코너 구성요소의 어레이를 획득함으로써 타일링된 시트에 있어서의 고유한 광도 손실을 최소화하거나 적어도 감소시킬 수 있다.
타일링의 이용은, 도 7에 도시된 역반사 시트와 관련하여 설명될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 도 7에 도시된 역반사 시트의 구조화된 표면은 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면, 즉, 시트(60)의 길이방향 엣지(62)와 실질적으로 평행한 제1 평면 및, 시트(60)의 길이방향 엣지(62)에 실질적으로 수직인 제2 평면이 되는 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 단일 어레이를 갖는다. 시트의 엣지와 관련된 서로 다른 방향에 위치된 2개의 별개의 어레이를 갖는 구조화된 표면을 포함하는 타일링된 역반사 시트는, 조사 각정도의 폭넓은 평면을 4개나 가질 수 있다. 유사하게, 시트의 엣지와 관련된 서로 다른 3 방향에 위치된 별개의 3개의 타일링된 어레이를 갖는 타일링 구조화된 표면을 포함하는 역반사 시트는, 조사 각정도의 폭넓은 평면을 6개나 가질수 있다. 일반적으로, 도 7에 도시된 입방체 코너 지오메트리에 대해, 조사 각정도의 폭넓은 평면을 숫자 X만큼 갖는 역반사 시트는, 시트의 엣지와 관련된 X/2개의 별개의 방향에 위치된 다수의 타일링된 어레이를 갖는 구조화된 표면에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따라, 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 적어도 하나의 어레이는, 조사 각정도의 하나의 폭넓은 평면이 대략 시트의 엣지와 대략 평행하도록 지향되어야만 한다. 따라서, 도 7에 도시된 입방체 코너 구성요소 지오메트리에 대해서, 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 어레이 하나는, 제1 그루브가 대략 45도의 각도에서 아티클의 엣지를 교차하도록 지향되어야 한다.
나머지 어레이의 방향은, 구조화된 표면의 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 별개의 어레이의 수에 좌우된다. 도 7에 도시된 입방체 코너 지오메트리에 대해, 타일링의 목표는 순환적으로 대칭적 역반사 시트를 더 많이 생성하는 것을 가정하면, 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 어레이 사이의 각도차 ε는 다음 공식에 의해 표시될 수 있다.
ε= 90/N
여기에서 N은 입방체 코너 구성요소의 별개의 어레이의 수를 나타낸다. 따라서, 조사 각정도의 4개의 폭넓은 평면(예컨대, 입방체 코너 구성요소의 N2 어레이를 이용함)을 갖는 역반사 시트에 있어서, 입방체 코너 에레이의 방향에 있어서의 각도차 ε는 대략 45도이어야 한다. 따라서, 입방체 코너 구성요소의 제2 어레이는, 제1 그루브가 대략 90도의 각도에서 아티클의 엣지를 교차하도록 지향되어야 한다. 유사하게, 조사 각정도의 6개의 폭넓은 평면을 갖는 역반사 시트에서, 입방체 코너 어레이의 방향에서의 각도차 ε는 대략 30도이어야 한다. 따라서, 입방체 코너 구성요소의 제2 어레이는, 제 1 그루브가 시트의 길이방향 엣지에 대해 대략 15도의 각도로 아티클의 엣지를 교차하도록 지향되어야 하며, 입방체 코너 구성요소의 제3 어레이는 제1 그루브가 시트의 길이방향 엣지에 관하여 대략 75도의 각도에서 아티클의 엣지를 교차하도록 지향되어야 한다. 이 과정은 상기 설명한 것과 같은 많은 각각의 방향에 대해 계속될 수 있다.
도 13은 폭넓은 조사 각정도의 6개의 평면이 되는, 입방체 코너 구성요소의 6개의 어레이를 갖는 본 발명에 따라 타일링된 역반사 시트(150)의 일실시예를 개략적으로 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 역반사 시트(150)는 롤(roll) 상에 감길 수 있는 얇은 가요성의 역반사 시트의 연속적인 웨브로서 제조된다. 역반사 시트(150)의 구조화된 표면은 시트(150)의 길이방향 엣지(152)와 관련된 6개의 개별적 방향에 위치되는 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍 어레이의 6개의 그룹을 포함하는데, 이 6개의 그룹은, 제1 그루브가 15도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 위치된 어레이의 제1 그룹(154), 제1 그루브가 75도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 위치된 어레이의 제2 그룹(158), 제1 그루브가 45도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 위치된 어레이의 제3 그룹(162), 제1 그루브가 45도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 위치된 어레이의 제4 그룹(155), 제1 그루브가 75도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 위치된 어레이의 제5 그룹(159), 및 제1 그루브가 15도의 예각에서 엣지(152)를 교차하도록 지향된 어레이의 제6 그룹(163)이다. 각각의 어레이는 상기 도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 동일한, 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍으로 형성된다. 벡터(156,160,164)는 각각 입방체 코너 구성요소의 각 어레이(154,158,162)의 제1 그루브의 방향을 각각 나타낸다. 유사하게, 벡터(157,161,165)는 어레이(155,159,163)의 제1 그루브의 방향을 각각 나타낸다. 요구되지 않더라도, 어레이(154,155,158,159,162,163)의 6개의 별개의 그룹 각각은 시트(150)의 구조화된 표면의 표면 영역의 대략 1/6을 차지한다.
시트(150)는 조사 각정도의 6개의 폭넓은 평면이다. 어레이 그룹(162,155)에 대응하는 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면은 시트(150)의 길이방향 엣지(152)와 관련하여 대략 0도 및 90도에서 정렬된다. 어레이의 세트(154,159)에 대응하는 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면은 시트(150)의 엣지와 관련하여 대략 60도 및 150도에서 정렬된다. 어레이의 세트(158,163)에 대응하는 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면은 시트(150)의 엣지와 관련하여 대략 30도 및 120도에서 정렬된다.
도 13에 도시된 시트(150)는 조사 각정도의 6개의 폭넓은 평면을 갖는 역반사 시트를 제조하기 위해 6개의 개별적 방향으로 지향되는 6개의 어레이를 채용하는데, 6개의 어레이중 하나는 시트(150)의 길이방향 엣지(152)와 실질적으로 평행하게 정렬된다. 그러나, 시트(150)는 대응적으로 더 많이 또는 적은 수의 조사 각정도의 폭넓은 평면을 가진 역반사 시트를 생성하기 위해 더 많은 또는 적은 수의 어레이를 통합할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 단일-어레이 실시예에 관련하여 상기 설명된 바와 같이, 어레이는 본 발명의 장점을 얻기 위해 정확하게 정렬될 필요는 없다. 다수의 응용에 있어서, 입방체 코너 어레이를 바람직한 방향의 5도 이내 위치시키면, 소정의 조사각에서 요구된 광도를 발생시키기에 충분하다.
도 14는 도 1-2에 도시된 것과 유사한 백워드 경사진 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 다수의 타일링된 어레이를 채용하는 역반사 시트(170)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 14에 도시된 시트는 미국 일리노이즈 나일즈에 위치한 스팀소나이트 코오포레이숀(Stimsonite Corporation)에 의해 제조되어 상표명 STIMSONITE인 고성능급 역반사 시트(Lot 1203W, 제조 번호 8432170)로 분류된 시트이다. 역반사 시트(170)의 구조화된 표면은 시트(170)의 길이방향 엣지(172)와 관련된 다수의 개별적 방향에 위치된 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 다수의 그룹을 포함한다. 입방체 코너 어레이는 어레이의 제1 그루브가 시트(170)의 길이방향 엣지(172)와 관련하여 0도, 30도, 60도 및 90도의 방향에 위치된 평면에 놓이도록 지향된다.
본 발명에 따라, 조사 각정도의 폭넓은 평면을 정렬하도록 역반사 시트의 타일링된 부분을 시트(150)의 길이방향 엣지(152)와 관련된 대략 0도 및 90도의 각도로 위치시킴으로써, 도 14에 도시된 타일링된 시트 상에서 상당한 성능 이득을 획득한다. 이 성능 이득은 도 15에 도시되어 있으며, 이는 역반사 시트 상에 타일부의 방향을 변화시키는(예컨대, 그루브 정렬 각도를 변화시키는) 간격(미터)의 함수로서 역반사 시트의 휘도(제곱 미터당 1 칸델라)를 나타낸다. 도 15에 있어서의 휘도 데이타는 도로를 가로질러 45도의 각도로 주차되어 있는 세미 트럭 트레일러에 근접한 표준 세단형 자동차를 나타낸다. 역반사 시트는 세미 트레일러의 하부 엣지를 수평으로 가로질러 위치된다. 도 15를 발생시키는데 채용된 테스팅 화경 및 방법론에 대한 상세한 설명은 Woltman 및 Szczech에 의한, 전송 리서치 레코드 1213, 인간의 실행 및 고속도로 변수-디자인 안전 및 방법, 전송 리서치 보드, 국제 리서치 카운셀(1989)의 21-26쪽에 드라이버 요구, 고속도로 변수, 및 표시 재료를 매칭시키기 위한 방법으로서 Sign Luminance에서 발견될 수 있다.
도 15에서, 커브(180)는 도 14의 역반사 시트에 나타난 것과 같이, 0도, 30도, 60도 및 90도의 방향으로 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트에 대응한다. 커브(182)는 5, 35 및 65도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트에 대응하고, 커브(184)는 10, 40 및 70도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트에 대응하고, 커브(186)는 15, 45 및 75도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트에 대응하고, 커브(188)는 20, 50 및 80도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트에 대응한다. 도 15는 대략 15, 45 및 75도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트가, 시트로부터의 거의 모든 간격에서 최상의 역반사 성능을 나타냄을 증명한다. 유사하게, 10, 40 및 70도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트 및 20, 50 및 80도의 방향에 위치된 입방체 코너 어레이를 갖는 시트는 선택된 간격의 범위 상에서 양호한 역반사 성능을 나타낸다. 시트(170)에 대응하는 0도 방향이 가장 불량한 성능을 나타낸다. 본 발명에 따라 지향된, 타일링된 역반사 시트는 커브에 나타난 모든 간격에서 도 14에 도시된 시트의 성능을 능가한다. 추가로, 본 발명에 따른 시트는 약 50 미터에서 약 150 미터까지 연장하는 간격의 이상적인 범위에서의 광도에 거의 2배이다.
본 발명에 따른 역반사 시트는 예컨대, 입방체 코너 구성요소의 설명된 어레이를 갖도록 미리 형성된 시트를 엠보싱 처리하거나, 유동성 재료를 몰드로 주조함으로써 하나의 완전체 재료로서 형성될 수 있다. 선택적으로, 이러한 역반사 시트는 예컨대, 미국 특허 제3,648,348호에 개시된 것과 같은 미리 형성된 필름 상에 구성요소를 주조함으로써, 또는 개별적으로 몰드된 구성요소의 정면 상에 미리 형성된 필름을 적층함으로써 층으로 형성된 생성물로서 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 역반사 시트를 제조하기 위한 유용한 툴은 연속 벨트 또는 맨드릴의 형태일 수 있는 엠보싱 몰드를 포함한다. 이러한 연속 몰드는 예컨대, 마스터 몰드 또는 아티클을 제조하기 위해 다이아몬드 룰링 또는 터닝 머신과 같은 정밀 머신닝 툴을 이용하여 기계화 가능한 기판에 구조화된 표면을 직접 형성하는 리플리케이션 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 구조화된 표면은 마스터 아티클 상으로 니켈을 전해 증착에 의해 복제될 수 있다. 다수의 이러한 복제된 툴은 엠보싱 또는 주조 몰드로 접속될 수 있다. 본 발명이 신규하게 구조화된 표면 지오메트리를 갖는 것을 넓히기 위해, 본 발명의 청구범위는 역반사 시트의 제조 공정에서 사용되는 리플리카, 툴링 및 몰드를 포함하도록 의도되었다.
본 발명의 역반사 아티클 또는 시트에 적합한 재료는 치수적으로 안정적이고, 내구력이 있으며, 내후성의, 용이하게 소정의 구성으로 복제되는, 투명 재료인 것이 바람직하다. 적합한 재료의 일예로는, 유리, Rohm and Hass Company에 의해 제조되는 PLEXIGLAS 상표의 레진과 같은 약 1.5의 굴절률을 갖는 아크릴, 약 1.59의 굴절률을 갖는 폴리카보네이트, 미국 특허 제2.027,441호와 미국 특허 4,576,850호, 제4,582,885호 및 제4,668,558호에 개시된 것과 같은 역반사 재료, 다수의 재료로 형성된 입방체 코너 구성요소를 경화하는데 사용되는 화학 광선 방사의 파장에 투명한 재료, 폴리(카보네이트), 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸렌에테레프탈레이트) 및 다작용성 아크릴레이트 단량체의 가교 중합체로 구성된 그룹으로부터 선택된 중합체 재료, E.I. Dupont de Nemours and Co., Inc에 의한 상표명 SURLYN으로 시판되는 것과 같은 폴리에틸렌계 이오머스(ionomers), 폴리에스테르, 폴리우레탄 및 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트 등이 있다. 폴리카보네이트는 그 인성 및, 조사각의 폭넓은 범위 상에서 개선된 역반사 성능에 일반적으로 기여하는 비교적 큰 굴절률때문에 특히 적합하다. 이들 재료는 염료, 착색제, 안료, UV 안정제, 또는 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 착색제는 주간 시간의 가시성 및 시트의 현저성을 개선하기 위해 현광 염료 또는 안료를 포함할 수 있다. 재료의 투명성은, 분리되거나 절단된 표면이 아티클 또는 시트의 이러한 부분을 통해 광을 전달할 수 있도록 한다.
절단된 또는 분리된 표면의 통합은, 아티클의 역반사성을 제거하지 못할뿐만 아니라, 전체 아티클이 부분적으로 투명하게 해준다. 부분적으로 투명한 재료를 요구하는 일부 응용에 있어서, 아티클의 낮은 굴절률은 아티클을 통해 전달되는 광의 범위를 개선시킨다. 이러한 응용에서, 아크릴(약 1.5의 굴절률)의 증가된 전달 범위는 바람직하다.
완전한 역반사 아티클에서, 높은 굴절률을 갖는 재료가 바람직하다. 이러한 응용에서는, 약 1.9의 굴절률을 갖는 폴리카보네이트와 같은 재료가 재료와 공기의 굴절률 사이의 차이를 증가시키는데 사용되며, 이에 따라 역반사성은 증가한다. 폴리카보네이트는 또한 일반적으로, 그 온도 안전성 및 충돌 내성에 대해 바람직하다.
본 발명은, 우수한 광학 성능 및 탁월한 가요성을 갖는 시트를 생성하는 것에 대하여 개시된, 입방체 코너 구성요소 광학 디자인을 이용한 제조 공정의 주조 및 경화 타입의 사용에 대해서 언급하고 있다. 이 공정을 이용한, 아티클의 일실시예는, 입방체 코너 구성요소에 대한 제1 중합체 조성물과, 열가소성 재료인 제2 중합체 외장 재료를 포함한다. 바람직하게, 외장 재료는 입방체 코너 구성요소를 형성하는 수지를 경화하는데 사용되는 화학 광선 방사의 파장에 대해 투명하다. 이 실시예에 대한 재료의 다른 바람직한 특성은, 각 구성성분에 대한 관련 탄성 계수이다. 고탄성 계수의 재료는 변형 내성을 제공하는 그 기계적인 특성에 기인하여 입방체 코너 구성요소에 대해 바람직하다. 외장 재료는 조금 낮은 관련 탄성 계수를 갖는 중합체 재료가 바람직하다. 입방체 코너 구성성분이 경화하는 동안, 입방체 코너 재료의 조성물에 좌우되어, 개개의 입방체 코너 구성요소가 임의의 수축 정도를 겪게 된다. 만일 외장 재료에 대한 탄성 계수가 너무 높으면, 비틀림 스트레스가 경화동안 수축하는 것과 같이 입방체 코너 구성요소에 적용될 수 있다. 만일 스트레스가 상당히 높으면, 입방체 코너 구성요소는 광학 성능에 있어서의 결과적인 저하와 함께 변형될 수 있다. 만일 외장 필름의 탄성 계수가 입방체 코너 재료의 계수보다 상당히 낮다면, 외장은 입방체 코너 구성요소 상에 어떤 형태의 변형을 일으켜 광학 특성을 저하시키지 않으면서, 입방체 코너 구성요소의 수축과 함께 변형될 수 있다.
추가적으로, 입방체 코너 구성요소의 탄성 계수와 외장 재료의 탄성 계수 사이의 차이는 입방체 코너 구성요소의 크기에 크게 좌우되는 것은 아니다. 입방체 코너 구성요소가 낮은 높이일때, 입방체 코너 구성요소와 외장 필름 사이의 탄성계수의 차는, 작은 입방체 코너 구성요소가 경화 동안 절대 크기에 있어서 많이 수축되지 않기 때문에, 중요하게 고려할 필요가 없으며, 외장 필름은 큰 입방체 코너 구성요소와 함께 사용될때 중요하게 고려될 비틀림 및 치수적 스트레스를 발생시키는 입방체 코너 구성요소와 상호작용하지 않는다. 일반적으로, 외장 재료와 입방체 코너 구성요소 사이의 계수차는 1.0에서 1.5x107 파스칼 또는 그 이상의 등급에 있어야 한다. 입방체 코너 구성요소의 높이가 감소함에 따라, 이 계수 차이에 대해 상기 바로 위에서 언급한 범위의 하단에 도달하는 것이 가능하다. 그러나, 입방체 코너 구성요소의 재료의 계수에 대한 실제적인 최소의 제한이 있다. 어떤 레벨 즉, 일반적으로 약 2.0 x 108 파스칼의 등급에 대해 그 이하로, 입방체 코너 구성요소는 지나친 가요성을 갖게 되고, 스트레스의 인가에 대해 적절히 파손되는 충분한 기계적인 경직성을 갖지 못하게 된다. 파손성은 개별적인 입방체 코너 구성요소를 획득하기 위해 몇개의 실시예에서 바람직한 특징이다. 이러한 파손성이 없으면, 스트레스를 받는 상태에서 시트의 가요성 및 우수한 광학 특성에 필수적인, 개별적인 입방체 코너 구성요소의 분리가 획득될 수 없다.
입방체 코너 구성요소와, 입방체 코너 구성요소가 주조되는 외장 필름 사이의 관련 탄성 계수를 고려하지 않으면, 외장 필름에 대해 비교적 낮은 탄성 계수가 요구되어 진다. 이는 제조시, 결과적인 역반사 시트의 재료에 있어서의 높은 수치의 가요성을 획득하는데 중요하다. 바람직하게, 입방체 코너 구성요소는 최소 랜드량(amount of land)으로 외장 필름 상에 주조된다. 랜드가 충분히 최소량으로 제공되면, 외장 필름의 잡아당김 또는 다른 적절한 탄성 변형은 개별적인 입방체 코너 구성요소 사이에서 입방체 코너 재료의 손상을 초래한다. 이는, 후속-제조 단계에서 외장/입방체 코너 재료에 스트레스를 인가함으로써 달성될 수 있거나 또는 제조 장치로부터 재료를 간단히 제거하는 공정에 기인할 수 있다. 이는, 동일한 효과를 달성하기 위해 더 많은 실질적인 랜드를 파손해야 하는 후속-주조 동작이 불필료하게 되어 제조 비용에 있어서 절약을 가져오기 때문에 제조에 있어서 상당한 효율을 나타낸다.
입방체 코너 필름의 최소 랜드의 파손의 결과로서, 개별적인 입방체 코너 광학 구성요소는 서로에 대해 그리고 외장 재료로부터 완전히 분리되는 것이 필수적이다. 본 발명의 중요한 장점이 이 분리로부터 도출된다. 그 첫번째 장점은 재료에 요구되어 지는 상당히 높은 가요성에 있다. 분리된 광학 구성요소는 랜드의 영향에 의해 랜드의 두께에 상관없이 더이상 기계적으로 제한될 필요가 없다. 이는 탄성 외장/입방체 코너 합성 재료의 상당한 변형을 허용하며, 동시에 합성 재료의 후속-변형의 완전한 기계적인 복원을 본질적으로 허용한다. 또한, 개별적인 입방체 코너 구성요소의 분리에 의해 합성 재료에 인가되는 어떤 변형의 스트레스도 격리하는 것이 가능하다. 이것에 의한 직접적인 이득은, 역반사 재료에 인가되는 스트레스는 재료의 광학 특성에 최소로 저하시킨다는 점이다. 종래의 낮은 가요성에 있어서, 입방체 코너 구성의 일부 영역에 국부적으로 인가되는 스트레스는 인접 영역으로 전달되어, 광학 특성의 상당한 손실을 역반사 재료의 더 큰 영역으로 확대시킬 수 있었다.
역반사 아티클에서 가요성의 어떤 등급을 달성하는 다른 유사하지 않은 프로세스에 있어서, 그 첫번째 단계는 베이스 재료의 시트에 입방체 코너 구성요소의 어레이를 일시적으로 부착하는 것이다. 입방체 코너 구성요소는 베이스 재료 상의 릴리스 코팅으로 적절한 재료를 주조함으로써 형성될 수 있다. 그런 다음, 입방체 코너 구성요소 상의 반사층은 금소화 처리 또는 다른 방법에 의해 형성될 수 있다. 그런 다음, 입방체 코너 구성요소의 반사층의 측면에 기판이 부착된다. 베이스 재료의 시트는 제거되어, 기판 상에 형성된 상대적으로 자유롭게 위치된 입방체 코너 구성요소의 노출된 어레이가 나타난다.
적절한 후위층은 착색 재료 또는 비착색 재료를 포함하는 어떤 투명 또는 불투명 재료로 형성될 수 있으며, 이 층은 역반사 구성요소와 함께 봉합될 수 있다. 적절한 후위층의 재료는 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리비닐 플루오르화물, 폴리카보네이트, 폴리비닐 염화물 및 이들 및 다른 재료로 형성된 다양한 박막등과 같은 알루미늄 시트, 아연도금된 시트 및 중합체 재료를 포함한다.
후위층 또는 시트는 반사 입방체 코너 구성요소에 그리드 패턴 또는 어떤 다른 적절한 구성으로 봉합될 수 있다. 봉합 처리는 반사 구성요소의 어레이 상에 분리된 위치에서의 초음파 용접, 접착 또는 가열 봉합을 포함하는 다수의 방법을 이용하여 달성될 수 있다(예컨대. 미국 특허 제3,924,928호 참조). 봉합 처리는 오염물 또는 수분과 같은 오염 물질의 침투를 방지하고, 입방체 코너 반사층 둘레의 공기 간격을 보존하는데 바람직하다. 엣지 봉합은 역반사 시트의 상대적으로 킨 협소한 스트립을 요구하는 트럭 현저성과 같은 응용에 바람직할 수 있다.
추가적인 강도 또는 인성이 합성물에 요구된다면, 폴리카보네이트, 폴리낙산염 또는 섬유-보강재 플라스틱의 후위 시트가 사용될 수 있다. 결과적인 역반사 재료의 가요성의 정도에 기초하여, 재료는 스트립 또는 다른 적합한 디자인으로 감기거나 절단될 수 있다. 역반사 재료는 접착제 또는 릴리스 시트에 의해 후위 부착될 수 있으며, 이에 의해 접착제를 제공하거나 또는 다른 조임 수단을 사용하는 단계를 추가하지 않고 어떤 기판에도 적용하는데 사용될 수 있도록 한다.
상기 설명된 각 실시예와 관련하여 상세히 설명되지는 않았지만, 입방체 코너 역반사 기술의 특징을 통합한 다양한 변형 및 조합이 본 발명에 의해 만들어질 수 있다. 예컨대, 입방체 코너 구성요소를 구분하는 그루브에 분리 표면을 제공할 수 있음은 당업자에게 명백하다. 또한, 예컨대, 표면 상에 알루미늄층 또는 은층을 기포 코팅하는 것등에 의해 거울 반사 기판을 갖는 구조화된 표면의 일부분을 코딩하는 것이 명백하다. 또한, 당업자는, 인접한 입방체 코너 구성요소 사이의 상반각이 Appeldorn에 허여된 미국 특허 제4,775,219호에 개신된 것과 같이 변화될 수 있음을 이해한다. 이러한 명백한 변형 또는 조합을 통합한 제품은 본 발명의 범위 이내로 간주할 수 있다.
실시예 1
이 실시예는, 입방체 코너 구성요소의 광학축이 경사진 평면과 가장 폭넓은 조사 각정도의 평면 사이의 소정의 각도적 이탈량을 초래하는 입방체 코너 구성요소의 경사짐의 각도적 범위를 나타낸다. 도 16A 내지 16J는 도 1-2에 도시된 것과 같은 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 예측 역반사 성능을 나타내는 동일 광도 커브이다. 일반적으로 도 16A 내지 16E는, 65-65-50 베이스 삼각형이 되는 경사각까지 경사 각도를 증가하여 구성요소를 경사짐에 따라, 입방체 코너 구성요소가 경사지는 평면으로부터의 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면의 이격각이 증가함을 증명한다. 그러므로, 대향하는 입방체 코너 구성요소의 경사각이 증가함에 따라, 조사 각정도의 폭넓은 평면과, 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면 사이의 이격각이 감소하게 된다.
도 16A는 등변 베이스 삼각형 및 1.59의 굴절률을 갖는 단일 입방체 코너 구성요소에 대한 동일 광도 프로파일을 나타낸다. 이는, 등변 베이스 삼각형 입방체 코너 구성요소의 3개의 대칭축에 기인한, 공지된 6-로브 동일 광도 패턴을 나타낸다. 도 16B 내지 16J는 대향하는 입방체 코너 구성요소가 증가하는 경사각을 통해 경사질때 입방체 코너 구성요소 조합된 쌍의 동일 광도 패턴의 변형을 나타낸다. 대향하는 입방체 코너 구성요소가 동일 광도 그래프에 수평하게 연장하는 평면에서 경사진다. 도 16B 는 1.60도의 경사각을 나타내며, 대략 61도, 61도 및 58도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16C는 3.14의 경사각을 나타내며, 대략 62도, 62도, 및 56도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16D는 4.63의 경사각을 나타내며, 대략 63도, 63도, 및 54도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16E는 7.47의 경사각을 나타내며, 대략 65도, 65도, 및 50도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16F는 10.15의 경사각을 나타내며, 대략 67도, 67도, 및 46도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다.
동일 광도 그래프를 고찰하면, 대향하는 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면으로부터 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면이 각도적으로 점점 더 이동되는 것을 알 수 있다.
나머지 동일광도 그래프는, 조사 각정도의 가장 폭넓은 평면과 대향하는 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면 사이의 각도적 차이가 감소함을 나타낸다. 도 16G는 12.69의 경사각을 나타내며, 대략 69도, 69도, 및 42도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16H는 15.12의 경사각을 나타내며, 대략 71도, 71도, 및 38도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16I는 17.46의 경사각을 나타내며, 대략 37도, 73도, 및 34도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다. 도 16J는 19.72의 경사각을 나타내며, 대략 75도, 75도, 및 30도의 협각을 갖는 2등변 베이스 삼각형을 발생시킨다.
이 일련의 동일 광도 그래프는 대향하는 입방체 코너 구성요소가 약 12도까지 증가하는 경사각으로 경사질때 아티클의 조사 각정도는 입방체 코너 구성요소가 경사져 있는 평면에 대해 대략 45도로 지향된 2개의 실질적으로 수직인 평면에서 계속 넓어진다. 또한, 경사는 이들 평면에서 조사 각정도를 증가시키며, 경사 평면과 실질적으로 일치하는 평면에서의 조사 각정도를 감소시킨다. 최적 경사량이 65-65-50 베이스 삼각형에 대응하여 대략 7.47도이더라도, 약 5도에서 대략 12도까지의 경사각 범위는 서로 대략 수직으로 지향된 조사 각정도의 2개의 폭넓은 평면을 갖는 역반사 아티클을 제조하기 위해 가능하다.
본 발명에 대한 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 가능하다.

Claims (11)

  1. 베이스 표면 및, 베이스 표면으로부터 이격되고 입방체 코너 구성요소의 적어도 2개의 개별 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 기판을 포함하는데,
    (a)각 입방체 코너 어레이는 제1 그루브 세트와 2개의 제2 그루브 세트를 포함하는 실질적으로 평행한 구루브의 3개의 세트를 교차함으로써 형성되며,
    (b)상기 제2 그루브 세트는 60도 이하의 협각을 형성하도록 교차하며,
    (c)적어도 하나의 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는, 5∼25도, 35∼55도, 65∼86도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  2. 제1항에 있어서, 각 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는, 10∼20도, 40∼50도, 70∼80도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  3. 제1항에 있어서, 각 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는, 15도, 45도, 75도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 그루브 세트는 40 내지 60도의 협각을 형성하도록 교차하는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 그루브 세트는 45도 내지 55도의 협각을 형성하도록 교차하는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 그루브 세트는 50도의 협각을 형성하도록 교차하는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 구조화된 표면의 일부분은 거울 반사 재료로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  8. 베이스 표면 및, 베이스 표면에 대향하고 입방체 코너 구성요소의 적어도 2개의 개별 어레이를 포함하는 구조화된 표면을 갖는 광학적으로 투명한 기판을 포함하며,
    (a)각 입방체 코너 어레이는 제1 그루브 세트와 2개의 제2 그루브 세트를 포함하는 실질적으로 평행한 구루브의 3개의 세트를 교차함으로써 형성되며,
    (b)상기 제2 그루브 세트는 대략 50도의 협각을 형성하도록 교차하며,
    (c)적어도 하나의 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부는, 대략 45도의 각도에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는 타일링된 입방체 코너 역반사 시트.
  9. 타일링된 역반사 시트를 형성하는데 적합하게 사용되는 몰드를 형성하는 방법에 있어서,
    (a)다수의 개별적인 입방체 코너 구성요소 몰드부를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 각 입방체 코너 구성요소 몰드부는 베이스 평면에 위치된 베이스 표면 및 이 베이스 표면에 대향하는 구조화된 표면을 갖는 기판을 포함하고, 상기 구조화된 표면은, 제1 그루브 세트와 2개의 제2 그루브 세트를 포함하는 평행한 그루브의 3개의 세트가 교차함으로써 형성된 입방체 코너 구성요소의 어레이를 포함하며, 상기 제2 그루브 세트는 60도 이하의 각도에서 교차하는 단계와;
    (b)상기 다수의 분리된 입방체 코너 구성요소 몰드부를 역반사 시트를 형성하는데 적합하게 사용되는 몰드로 어셈블리하고, 상기 몰드는 입방체 코너 구성요소의 적어도 2개의 개별 어레이를 포함하는 단계를 포함하는데,
    상기 입방체 코너 구성요소 몰드부를 어셈블리하는 단계는, 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부가 5∼25도, 35∼55도, 65∼86도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되도록 제1 몰드를 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 입방체 코너 구성요소 몰드부를 어셈블리하는 단계는, 각 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부가 10∼20도, 40∼50도, 70∼80도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되도록 제1 몰드를 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 형성 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 입방체 코너 구성요소 몰드부를 어셈블리하는 단계는, 각 입방체 코너 어레이의 각 제1 그루브 세트의 실질적으로 모든 그루브의 주요부가 15도, 45도, 75도로 구성된 각도의 그룹으로부터 선택된 예각에서 아티클의 엣지를 교차하는 평면에 위치되도록 제1 몰드를 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 형성 방법.
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