專利名稱：具有寬觀測(cè)角度的反射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有寬觀測(cè)角度反射器的改進(jìn)，其包括基底層和許多裝備在基底層表面而且彼此相鄰的微型凸面鏡(minute convex mirrors)。更可取的是，具有寬觀測(cè)角度的反射器形成了使用許多珠(beads)(微型球)(minute sphere)的不平坦反射表面，它們被部分嵌入到基底層或包括在基底層中并以單層(single layer)形式充分排列的粘合層中。
當(dāng)這樣的反射器具有薄片形式(sheet-form)基底層或薄片形式粘合層時(shí)，它能被用作具有寬觀測(cè)角度的反射薄片，并且當(dāng)它作為被用作外部照明類型圖像顯示薄片的圖像顯示薄片的構(gòu)造部分時(shí)是有用的，該類型特殊的顯示諸如標(biāo)志(signs)、響導(dǎo)標(biāo)志、廣告等這樣的信息。
背景迄今為止，被稱作回反射(retro-reflective)薄片的反射器被便利的用來(lái)形成諸如路標(biāo)、響導(dǎo)標(biāo)志等這樣標(biāo)記的反射表面，這是由于其具有良好的夜間可見性。傳統(tǒng)的回反射薄片通常被設(shè)計(jì)為使它們?cè)诖蠹s0.2到大約1度的低觀測(cè)角度處最大亮度的發(fā)光，由于當(dāng)觀測(cè)者在離標(biāo)志遠(yuǎn)距離時(shí)，其通常處于上述低觀測(cè)角度范圍內(nèi)的位置上，這樣觀測(cè)者，例如司機(jī)，就可從較遠(yuǎn)距離處觀測(cè)標(biāo)志的反射表面了。
然而，當(dāng)觀測(cè)者接近回反射薄片直到近距離時(shí)，它們就處在可看到該薄片的觀測(cè)角度范圍之外的范圍內(nèi)，這樣，與從遠(yuǎn)距離處觀測(cè)相比較，它們就有困難辨認(rèn)顯示信息了。
在這樣的情況下，我們尋求具有從可看見該薄片的寬觀測(cè)角度范圍的反射薄片，即寬觀測(cè)角度反射薄片，并且已經(jīng)提出了幾個(gè)這樣類型的寬觀測(cè)角度反射薄片。
在JP-A-7-281014中本發(fā)明提出了其中一個(gè)這樣寬觀測(cè)角度反射薄片。公開的反射薄片是封裝式或嵌入式透鏡類型反射薄片，其包括具有不同折射率的兩個(gè)類型的玻璃珠，并且將觀測(cè)角度擴(kuò)展到20度。這個(gè)JP申請(qǐng)?zhí)岢龅姆瓷浔∑?到3度的觀測(cè)角度處可以至少獲得10CPL(坎德拉/勒克斯/米2)，并且在8到20度的觀測(cè)角度處可以至少獲得1CPL。具有寬觀測(cè)角度的這樣的反射薄片被廣泛應(yīng)用，尤其被用作與外部光源結(jié)合的路標(biāo)，這是由于其可加亮該標(biāo)志，這樣以使可從遠(yuǎn)距離和近距離處看到該標(biāo)志。
然而，我們想要作為標(biāo)志反射薄片的具有較寬觀測(cè)角度的反射薄片。
上述具有寬觀測(cè)角度的反射薄片以及傳統(tǒng)的回反射薄片利用玻璃珠和諸如金屬沉積薄膜等這樣的反射薄膜。該玻璃珠被用做透鏡，并且提供的該反射薄膜是沿著球形表面(焦面)的，其包括透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)發(fā)明者研究的結(jié)果，我們已經(jīng)得出結(jié)論，上述反射薄片的結(jié)構(gòu)不能進(jìn)一步擴(kuò)展觀測(cè)角度。
根據(jù)發(fā)明者的進(jìn)一步研究結(jié)果，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在反射薄片的整個(gè)表面上形成具有多個(gè)包括凸起部分的凸面鏡的反射表面是有效的，這些凸起部分相鄰提供在諸如基底層表面這樣的基本表面上，其一端被固定在該表面上，并且每個(gè)具有從一端凸起到另一端的凸起表面，以及附著在凸起部分凸起表面的反射薄膜，那里該凸面鏡處于該薄片水平方向的范圍內(nèi)。
例如，在JP-A-11-326609中說(shuō)明僅使用這樣許多微型凸面鏡的反射薄片，并為人所知。在這個(gè)JP申請(qǐng)中說(shuō)明的反射薄片的特征在于粘合劑層(粘合層)，珠層(或非規(guī)則成形微粒)具有平均大小為5到150μm的微粒，并且成形為沉積薄膜的反射薄膜層以這個(gè)順序在支持(support)的一個(gè)表面上被壓成薄片。就是說(shuō)，這個(gè)薄片包含在以單層形式并部分嵌入在粘合層中的粘合層表面上相鄰提供的許多珠，而其余的部分被曝露，而且該珠的曝露部分被覆蓋了反射薄膜，而且覆蓋有反射薄膜的半球表面(凸起表面)形成了許多微型凸面鏡。
通常，上面的珠被嵌入到粘合劑層中，這樣以使微粒大小的50％到90％被掩埋(buried)。在這樣的反射薄片中，沉積薄膜被直接附著在珠的曝露部分，或者樹脂溶液被涂在珠的曝露部分上，其厚度不使曝露玻璃珠的形狀改變，并且被干燥以固化該樹脂，然后該沉積薄膜形成具有與從彼此相鄰的珠的曝露部分成形的凹凸形狀的表面有相同形狀的反射表面。以這樣的一種方式，通過利用由微型凸面鏡的組合而獲得的擴(kuò)散效應(yīng)可顯著增加看到信息的觀測(cè)角度范圍。
JP-A-61-3129說(shuō)明了擴(kuò)散反射效應(yīng)，其中反射薄膜成形于以單層形式提供的許多珠的半球面上，以形成許多微型凸面鏡，像上述JP申請(qǐng)中的反射薄片。JP-A-61-3129中的反射薄片被用作對(duì)諸如參見放映機(jī)(vide projector)等這樣的放映機(jī)的擴(kuò)散效應(yīng)屏幕。
US-A-4,712,867說(shuō)明了包含具有凸和凹表面基極的回反射器。該揭示的回反射器在該基極表面具有許多凸起表面和凹陷表面，凸起表面被相鄰曝露，而在相鄰?fù)蛊鸨砻嬷g提供從該表面沉入到該基極的后表面的凹陷表面?；鶚O本身，即凸起和凹陷表面本身不具有反射特性，這樣就提供包含粘合劑和許多懸浮(suspended)在該粘合劑中的玻璃球的反射涂敷，以覆蓋凸起和凹陷表面。
該玻璃球被完全埋入涂敷層中，并且該涂敷層與沿著那些表面輪廓的凸起和凹陷表面緊密接觸。凸起和凹陷表面的大小(高度和深度)比該玻璃球的直徑大。這種類型的反射器通過有效利用反射表面(凸起和凹陷輪廓)的波動(dòng)和嵌入在涂敷層中的玻璃球的擴(kuò)散效應(yīng)，可在寬入射角范圍內(nèi)反射光線。
概述然而，在像上述薄片一樣，具有許多微型凸面鏡的反射薄片的情況下，絕大多數(shù)的反射光漫射，并且當(dāng)凸面鏡的安排密度(arranging density)小時(shí)，基本上不會(huì)獲得反射方向性。這樣，不能控制有效反射光的方向，這樣以使該光在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)被反射得盡可能強(qiáng)烈。當(dāng)該微型凸面鏡的安排密度增加時(shí)，亮度減少了，而該反射方向性可有點(diǎn)改善。該亮度這樣減少的緣由沒有被闡明，但可按下面所述來(lái)假設(shè)當(dāng)微型凸面鏡的安排密度增加時(shí)，相鄰珠之間的距離就減少了，這樣以使該珠可以群集在一起。在這樣的情況下，有凹痕成形于相鄰珠之間(在相鄰珠的曝露部分之間)。這個(gè)凹痕具有從珠的頂點(diǎn)向粘合層逐漸減小的形狀。這樣的逐漸縮小的形狀具有向末端(向粘合層)的更窄尺寸。該逐漸縮小形狀的末端(凹痕的底部)是在粘合層的表面上，并且因而是平坦的。因此，進(jìn)入這樣凹痕的光線不能被反射，以提供可觀測(cè)的反射光。因此，可減少反射光亮度。
在US-A-4,712,867中說(shuō)明的反射器中，其包含凸起和凹陷表面，包含玻璃球的涂敷層不具有鏡面反射，并且不能強(qiáng)烈(intensively)反射入射光。這樣，增加反射亮度就困難了。由于那些凸起和凹陷表面具有較大的尺寸，所以它們不能用作微型凸起和凹陷鏡。進(jìn)一步，由于掩埋在凹陷表面上涂敷層中的玻璃球趨向于擴(kuò)散性地反射入射光，所以增加凹陷表面上的反射方向性是困難的。因此，有效反射光的方向不能被控制。
這樣，該發(fā)明者已經(jīng)做了進(jìn)一步的研究，以提供可在有效擴(kuò)展的特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)明亮觀測(cè)(即具有高亮度)的反射薄片，那是想要對(duì)寬觀測(cè)角度反射薄片供給的背景，并且已經(jīng)完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供具有寬觀測(cè)角度的反射薄片，其可控制在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)的有效反射光的方向，而同時(shí)保持寬觀測(cè)角度特性，其可被明亮觀測(cè)(即具有高亮度)，并且當(dāng)這作為用作標(biāo)志、招牌等的圖像顯示薄片的構(gòu)造部分時(shí)，尤其有用。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是依照本發(fā)明，具有寬觀測(cè)角度反射器一個(gè)例子的橫截面原理圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明，具有寬觀測(cè)角度反射器一個(gè)例子的放大橫截面圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明，具有寬觀測(cè)角度反射器另一個(gè)例子的橫截面原理圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明，顯示對(duì)制造具有寬觀測(cè)角度反射器方法的橫截面圖。
圖5是報(bào)告在例3和比較例1中獲取的反射亮度測(cè)量結(jié)果的圖形。
詳細(xì)說(shuō)明為了解決上述問題，本發(fā)明提供反射器，其包括具有表面和后表面(back surface)的基底層，以及許多微型凸面鏡，其在所述基底層的表面上提供，彼此相鄰，并且每個(gè)具有用第一反射薄膜復(fù)蓋的凸起表面，其中所述基底層具有許多微型凹面鏡，每個(gè)具有從該表面下降(fall)到所述基底層的后表面的凹陷表面，并且用第二反射薄膜所覆蓋，以及在所述彼此相鄰的微型凸面鏡之間提供所述微型凹面鏡。
本發(fā)明的有寬觀測(cè)角度的反射器具有許多像傳統(tǒng)反射器的微型凸面鏡，并且也具有許多沒有在傳統(tǒng)反射薄片上提供的微型凹面鏡。通過具有這樣結(jié)構(gòu)的反射薄片，除了微型凸面鏡的擴(kuò)散效應(yīng)之外，還獲得了增加微型凹面鏡方向性的效果，并且這樣，在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)控制有效反射光(可高亮度觀測(cè)的反射光)的方向就變得非常容易。
本發(fā)明具有寬觀測(cè)角度反射器的一個(gè)較佳實(shí)施例具有下面的結(jié)構(gòu)，并且有效的組合了微型凸面鏡和微型凹面鏡。
也就是說(shuō)，具有寬觀測(cè)角度的反射器包含(A)具有表面和后表面的基底層，(B)許多在彼此相鄰的的基底層表面提供的微型凸起部分，并且它們每個(gè)在一端被固定在基底層的表面，并且具有從一端凸出到另一端的凸起表面，以及(C)固定在所述凸起部分的凸起表面的第一反射薄膜。
進(jìn)一步，這個(gè)實(shí)施例的反射器特征在于在彼此相鄰的凸起部分之間提供了從該表面下降到基底層的后表面的凹陷表面，并且第二反射薄膜被固定在凹陷表面。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，在相鄰?fù)蛊鸩糠种g(當(dāng)使用嵌入式珠時(shí)，在該珠的曝露部分之間)的凹痕可用作反射表面，以有效防止亮度的減少。
我們將詳細(xì)地對(duì)上述凸起和凹陷表面的功能做更多的說(shuō)明。具有第一反射薄膜粘附在其上的凸起表面起了微型凸面鏡的作用，而具有第二反射薄膜粘粘附在其上的凹陷表面用作微型凹面鏡。在具有上述結(jié)構(gòu)的反射器中，微型凸面鏡和微型凹面鏡交替地在水平面上連接，以在整個(gè)反射器上形成反射表面。這樣，除了微型凸面鏡的擴(kuò)散效應(yīng)，還獲得了增加反射光方向性的微型凹面鏡的效果，這樣以使在特定的觀測(cè)角度范圍內(nèi)非常容易地控制有效反射光的方向，而同時(shí)保持寬觀測(cè)角度特性。
最好確定通過連接第一反射薄膜和第二反射薄膜而形成的不平坦反射表面的表面粗糙度，這樣以使加寬觀測(cè)角度的功能(漫反射(diffusivereflection)貢獻(xiàn)的)和控制觀測(cè)角度的功能(增加方向性的功能)被很好平衡了。例如，根據(jù)凹面鏡的平均深度(Dμm)與凸面鏡的平均節(jié)距(pitch)(Pμm)的比率(D/P)，通過互相連接的第一和第二反射薄膜形成的不平坦反射表面的表面粗糙度更適宜在從0.02到0.25的范圍內(nèi)。
當(dāng)上面定義的表面粗糙度太大時(shí)，擴(kuò)散效應(yīng)可能會(huì)惡化，并且觀測(cè)角度可能不會(huì)被加寬。當(dāng)表面粗糙度太小時(shí)，方向性可能會(huì)惡化，并且控制觀測(cè)角度的功能可能不會(huì)被有效的改善。從這樣的觀點(diǎn)來(lái)看，該表面粗糙度更適宜從0.04到0.20，尤其更好從0.05到0.18。
這里，用三維激光表面粗糙度儀表或裝備有三維表面粗糙度儀表的激光顯微鏡來(lái)測(cè)量上述深度D和節(jié)距P，并定義如下凹面鏡的平均深度是包括覆蓋有反射薄膜并與基底層平行的凹陷平面(微型凹面鏡)的最深點(diǎn)的平面與包括圍繞凹陷表面并與基底層平行的凸起表面(微型凸面鏡)的頂點(diǎn)的平面之間的平均距離。可通過選擇特定數(shù)量(如10個(gè)或更多)的微型凹面鏡和所有圍繞那些微型凹面鏡(通常為3個(gè)或4個(gè)凹面鏡)微型凸面鏡，計(jì)算上述定義的距離，然后將那些距離平均來(lái)獲取凹面鏡的平均深度?？赏ㄟ^用激光顯微鏡對(duì)采樣拍照并測(cè)量特定數(shù)量的相鄰?fù)姑骁R(例如，30到50個(gè)凸面鏡)之間的距離，并且將測(cè)量距離平均來(lái)獲取凸面鏡之間的平均節(jié)距。
上述包含微型凸面鏡和微型凹面鏡的反射薄片更適宜具有下面使用珠(微球體)形成的結(jié)構(gòu)。
反射器包含(a)具有表面和后表面的粘合層，(b)許多在粘合層的表面上固定提供的彼此相鄰的珠，每個(gè)珠的部分被嵌入到粘合層中，而每個(gè)珠的剩余部分從該粘合層曝露，(c)覆蓋該珠的第一反射薄膜，并且其特征在于(i)提供具有特定厚度的涂敷層以覆蓋該珠的曝露部分，并且該涂敷層充滿鄰近珠曝露部分之間的空間，(ii)覆蓋該珠曝露部分的涂敷層形成凸起部分，每個(gè)具有從粘合層向涂敷層凸起的凸起表面，并且第一反射薄膜被附著在凸起部分的凸起表面，并且(iii)由涂敷層的凹陷表面組成的凹陷部分，其從涂敷層的表面向粘合層下落，并且在彼此相鄰的凸起部分之間提供，并且第二反射薄膜被附著在凹陷表面。
具有這樣的結(jié)構(gòu)，部分嵌入在粘合層中的許多珠的曝露表面可有效使用來(lái)形成微型凹面鏡。當(dāng)控制覆蓋該珠表面的涂敷層的厚度時(shí)，調(diào)整凹陷表面(微型反射表面)的曲率半徑，這樣以使加寬觀測(cè)角度的功能和控制觀測(cè)角度的功能可容易的平衡。
通常，在粘合層上曝露的相鄰珠之間的粘合層表面是平坦的。因此，在該珠之間的反射薄片(第二反射薄片)的簡(jiǎn)單成形不能形成任何微型凹面鏡，并且這樣不能改善控制該觀測(cè)角度的功能。這樣，在該珠之間的空間內(nèi)提供涂敷層，以形成由涂敷層表面成形的凹陷表面，并且在這樣的凹陷表面上提供第二反射表面以形成微型凹面鏡。當(dāng)控制充滿該珠之間空間的涂敷層厚度，調(diào)整凹陷表面(微型反射表面)的半徑，這樣以使加寬觀測(cè)角度的功能和控制觀測(cè)角度的功能可容易的平衡。
在這里，術(shù)語(yǔ)“凹陷表面”是當(dāng)在其上提供反射薄片時(shí)，具有作為凹面鏡形狀的表面，并且意味著具有碗形、拋物線形狀等的曲面。
涂敷層通過使用包含樹脂的液體，并將其凝固來(lái)成形。該凝固包括反映液體的硬化(hardening)(包括聚合和交聯(lián))，將包含液體中的溶劑蒸發(fā)干燥，將熔融的液體冷卻以使其凝固，以及類似的方法。
決定涂敷層的厚度，這樣以使涂敷層厚度與該珠直徑(平均直徑)D之間的比率在特定的范圍內(nèi)。涂敷層厚度(t)與該珠直徑(D)之間的比率(t/D)通常從0.14到0.42，更適宜從0.20到0.30。當(dāng)涂敷層與該珠的直徑相比太薄時(shí)，可能不會(huì)形成微型凹面鏡，并且這樣可能不能有效的改善控制觀測(cè)角度的功能。當(dāng)涂敷層太厚時(shí)，微型凸面鏡的半徑可能變得太大，這樣以使擴(kuò)散功能趨向于惡化，并且這樣該觀測(cè)角度可能不會(huì)被加寬。
(反射器)通過參考附圖，將解釋依照本發(fā)明反射器的一個(gè)較佳例子，其中圖1是本發(fā)明反射器的原理橫截面視圖，而圖2是本發(fā)明反射器的放大橫截面視圖。
反射器(10)包含具有表面和后表面的薄片形狀的支持(1)，以及固定的裝備于支持(1)表面(11)上的粘合層(2)。通常，粘合層(2)通過使用包含在支持上的聚合物的層來(lái)成形，并且具有附著在支持上后表面(22)以及其中有許多珠嵌入的表面。這里，該支持(1)在圖2中未畫出。
在粘合層(2)的表面上，許多珠(3)被部分嵌入到粘合層(2)中，并且彼此相鄰地排列。如圖1和2所示，每個(gè)珠(3)具有嵌入在粘合層中的部分(32)，以及在該粘合層上曝露的部分(31)。
另外，提供具有特定厚度的涂敷層(4)，這樣使其覆蓋該珠的曝露部分(31)，并且充滿彼此相鄰珠的曝露部分之間的空間(33)。更適宜的，如上所述，通過使用包含樹脂的液體并且使其凝固來(lái)成形該涂敷層。
以這樣的一種方式，就形成了包含具有支持(1)的層壓板，粘合層(2)和涂敷層(4)的基底層(5)。進(jìn)一步，每個(gè)珠的一部分被嵌入到基底層(5)中，而每個(gè)珠的剩余部分突出在基底層(5)外，并且該珠的突出部分被涂敷層(4)覆蓋。這樣，使用涂敷層(4)的三維形狀成形的許多凸起部分(6)，被固定在基底層(5)。如圖1和2所示，該凸起部分(6)具有凸出表面(61)，每個(gè)從基底層(5)的表面向外(outwardly)凸出。
可通過合適的選擇嵌入的珠的直徑、嵌入的珠的深度、涂敷層的(干)厚度，涂敷樹脂的厚度等來(lái)決定半徑曲率和凸起表面(61)的大小。
例如，嵌入的珠的直徑(平均直徑)通常從55到2,000μm，更適宜從60到1,000μm，最好從70到500μm。當(dāng)該珠的直徑太大，擴(kuò)散功能可能會(huì)惡化，這樣以使觀測(cè)角度可能不會(huì)加寬。當(dāng)該珠的直徑太小時(shí)，相鄰珠的曝露部分之間的空間變得太小，而且有效凹陷表面的形成可能有困難，這樣會(huì)使該方向性可能惡化，并且控制該觀測(cè)角度的功能可能不會(huì)有效的增加。
當(dāng)該珠的直徑在特定的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，就改善了擴(kuò)散功能，并且觀測(cè)角度可容易的加寬。從這樣的觀點(diǎn)來(lái)看，該珠直徑的波動(dòng)通常從3到25％，與該珠的平均直徑相比較，更適宜從5到20％。當(dāng)該珠的直徑過度波動(dòng)時(shí)，可能不會(huì)改善控制觀測(cè)角度的效果。
該珠的嵌入深度(該珠的嵌入部分在直徑方向的長(zhǎng)度)通常從該珠直徑的20到70％，更適宜從30到60％。當(dāng)該珠的嵌入深度太淺時(shí)，擴(kuò)散功能可能會(huì)惡化，并且觀測(cè)角度可能不會(huì)加寬。當(dāng)該珠的嵌入深度太大時(shí)，方向性可能會(huì)惡化，并且控制觀測(cè)角度的功能可能不會(huì)有效的增加。
從表面(51)下落到基底層(5)的后表面(52)的凹陷表面(510)在相鄰?fù)蛊鸩糠?6)之間的空間內(nèi)形成。該凹陷表面(510)是具有圖1和2中所示曲面的凹痕，其在樹脂液體凝固的期間形成時(shí)具有諸如樹脂液體的表面張力等這樣的物理功能，這被應(yīng)用以充滿上述相鄰珠的曝露部分(31)之間的空間(33)。
例如，當(dāng)基本上所有的珠被規(guī)則地排列在斜陰影線(erosshatch)的相交處時(shí)，它被想像為畫出在基底層的表面上，一個(gè)凹痕形成在4個(gè)珠的中心處，其定位在斜陰影線的一個(gè)方形(或矩形)的各個(gè)頂點(diǎn)處。與基底層的表面平行的該凹痕的平面形狀是基本上是圓形的。在圖2中，該凹痕的表面形成了凹陷表面(510)。從涂敷層形成的凹陷表面和凸起表面彼此連接在一起，以形成不平坦的表面，并且在反射薄片(7)成形之后，提供具有特定表面粗糙度的不平坦的反射表面。
當(dāng)沿著上面方形的一邊相鄰排列的兩個(gè)珠彼此不接觸時(shí)，凹痕(未示出)在這樣的一對(duì)珠之間形成。出現(xiàn)在方形一邊的凹痕通常與出現(xiàn)在方形中心處的凹痕相連。在這樣的情況下，在反射薄膜成形后，在方形邊上的凹陷表面可用作微型凹面鏡。
除該珠的方形(或矩形)排列之外，該珠可排列在平行四邊形(除矩形之外)的角落上，并且凹面鏡在排列在四個(gè)角落處的四個(gè)珠的中心處形成。該珠的排列可包括矩形排列和平行四邊形排列。進(jìn)一步，該珠的一部分可被非規(guī)則的排列。除了方形排列之外，也可出現(xiàn)三角形或五邊形排列，并且凹面鏡可在3個(gè)或5個(gè)珠之間的中心成形。
通過合適的選擇涂敷層的厚度(干)、涂敷樹脂液體的厚度、樹脂液體的流變學(xué)、樹脂液體的凝固條件(如干燥溫度、干燥時(shí)間等)、空間(33)的形狀和大小以及類似的性質(zhì)可決定曲率半徑和凹陷平面(510)的深度。當(dāng)涂敷層的厚度太淺時(shí)，就沒有形成任何具有曲面的凹痕。這樣，涂敷層的厚度更適宜在上述范圍內(nèi)調(diào)整。
然后，形成反射薄膜(7)，這樣使其完整地覆蓋凸起表面(61)和凹陷表面(510)，并且其附著在那些表面上。因此，就形成了第一反射薄膜(71)和第二反射薄膜(72)，每個(gè)第一反射薄膜(71)包含反射薄膜(7)并且附著在凸起表面(61)上，而第二反射薄膜(72)附著在凹陷表面(510)上。第一反射薄膜(71)附著的凸起部分(6)形成了具有微型凸面鏡的反射凸起部分(60)。第二反射薄膜(72)附著的凹陷表面(510)作為微型凹面鏡。
反射薄膜(7)通常包含具有諸如金屬這樣的金屬光澤的材料。例如，這樣的金屬光澤薄膜是具有較小厚度的金屬薄膜，如圖2中所示，其通過諸如沉積或?yàn)R射這樣的薄的薄膜形成方法來(lái)成形。作為選擇，反射薄膜(7)可為從包含聚合物和諸如散布在那里的金屬粉末這樣的金屬光澤粉末的金屬光澤油漆來(lái)形成的金屬光澤涂敷層。當(dāng)該金屬涂敷層較厚，并且在其中嵌入該珠的粘合層表面直接提供的金屬層可形成有效凸起表面，該反射薄膜也作為涂敷層，并且可忽略該樹脂涂敷層。
每個(gè)反射薄膜(71、72)具有特定的曲率半徑。凸起表面的曲率半徑?jīng)]有被限制在本發(fā)明的效果不被削弱的范圍內(nèi)，并且其通常從30μm到5mm，更適宜從50μm到2mm。凹陷表面的曲率半徑也沒有被限制在本發(fā)明的效果不被削弱的范圍內(nèi)，并且其通常從15μm到5mm，更適宜從40μm到3mm。
每個(gè)組成本發(fā)明反射器的組件的其它尺寸也沒有被限制在本發(fā)明的效果不被削弱的范圍內(nèi)。
相鄰?fù)蛊鸩糠种g的節(jié)距(P)通常從30到3,000μm，更適宜從60到1,000μm，最好從70到500μm。當(dāng)使用該珠來(lái)形成凸起部分時(shí)，更適宜的是，相鄰珠沒有彼此接觸，以在上述范圍內(nèi)盡可能多的增加該節(jié)距。
凹陷表面的深度(D)通常從2到600μm，更適宜從5到300μm。
涂敷層的厚度通常從5到300μm，更適宜從10到200μm。粘合層的厚度通常從20到500μm，更適宜從30到250μm。支持的厚度通常從20到2,000μm，更適宜從30到1,000μm。
(反射器的生產(chǎn))本發(fā)明的反射器可通過不同方法來(lái)制造。例如，具有圖1或圖2結(jié)構(gòu)的反射器通常按下面(方法)來(lái)制造首先，提供支持(1)。該支持(1)用來(lái)支持粘合層(2)并增加基底層(5)的機(jī)械強(qiáng)度(mechanical strength)，用來(lái)防止在反射器制造期間粘合層的破裂。當(dāng)該反射器的強(qiáng)度總體上對(duì)該反射器的實(shí)際應(yīng)用充分高時(shí)，在完成該反射器之后，可從反射器(1)中移除支持(1)。
支持(1)是例如由聚合材料(polymeric material)或紙制成的薄膜或薄片。當(dāng)在完成該反射器后從該反射器中移除支持時(shí)，支持(1)的表面(11)更適宜被處理為使其能釋放，這樣以便從粘合層(2)中容易的移除支持。當(dāng)在完成該反射器之后從該反射器移除支持時(shí)，支持(1)的表面(11)更適宜被處理為用電暈處理或基本涂敷(primer coating)而使其有粘性，這樣以便增加支持到粘合層(2)的附著強(qiáng)度。
用來(lái)形成支持的聚合物的例子包括聚酯(如PET，PEN等)、丙烯酸[酯]類聚合物、乙烯基氯聚合物、烯烴共聚物(如乙烯基丙稀酸共聚物、離子交換聚合物等)、聚氨基甲酸酯以及類似的物質(zhì)。
第二，在支持(1)的表面(11)上提供粘合層(2)。該粘合層(2)更適宜是包含可附著并保持珠的聚合物的聚合物層。這樣的聚合物層可通過使用包含聚合物的油漆并將其凝固而成形。作為選擇，通過擠壓將包含聚合物的已經(jīng)成型的(molded)薄膜層壓成在支持上。
用來(lái)形成粘合層的聚合物的例子包括丙烯酸[酯]類聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、乙烯基氯聚合物、烯烴共聚物(如乙烯基丙稀酸共聚物、離子交換聚合物等)以及類似的物質(zhì)。
下一步，許多珠被部分嵌入到粘合層(2)中。該珠是由諸如玻璃、陶瓷、硬聚合物(hard polymers)、金屬、金屬氧化物等這樣的不同材料制成的充分球形微粒。
通過將用于形成粘合層(2)的油漆涂敷在支持上，并且在使用的油漆凝固之前將該珠(3)分散為單層的形式，這樣嵌入該珠。在該珠部分沿入到未凝固的油漆中后，該油漆被凝固。當(dāng)該油漆包含溶劑時(shí)，該油漆可通過加熱和干燥而凝固。當(dāng)粘合層包含用加熱來(lái)熔融和軟化的聚合物時(shí)，在該珠被部分沉入，以完成該珠的嵌入之后，該粘合層被冷卻(包括自然冷卻)。進(jìn)一步，在該珠的分散之后，可加熱該粘合層，以將每個(gè)珠的嵌入部分比率(嵌入部分與該珠直徑的比率)盡可能的大。
作為選擇，可使用在表面上具有聚乙烯層的處理基片(process substrate)來(lái)嵌入珠，這如在回反射薄片的領(lǐng)域中所熟知的一樣，如下第一，以處理基片的聚乙烯層上以單層的形式提供珠，然后該珠被部分嵌入到聚乙烯層中。使用對(duì)粘合層的油漆，使得該油漆覆蓋聚乙烯層的表面上珠的曝露部分。在干燥后，處理基片被移除了，并且這樣就獲得了含有部分嵌入到該層中并且部分曝露的珠的粘合層。
在結(jié)束粘合層(2)中的珠(3)的嵌入后，使得通過任何一種上述方法該珠具有曝露部分，在粘合層(2)的表面(21)上使用具有特定厚度的樹脂液體，并且使其凝固以形成涂敷層(4)。該涂敷層中的樹脂可包含丙烯酸[酯]類聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、乙烯基氯聚合物、聚烯烴共聚物(如乙烯基丙稀酸共聚物、離子交換聚合物等)以及類似的物質(zhì)。
最后，反射薄膜(7)被附著在涂敷層(4)的表面上，其已經(jīng)如上形成，以完成本發(fā)明的反射器。
作為反射薄膜(7)的材料，如上所述使用具有金屬光澤的材料。具有金屬光澤的材料例子包括鋁、銀、鎳、鉻等。選擇反射層的厚度，這樣以使反射薄膜的反射率盡可能高。反射薄膜厚度通常至少為200，更適宜至少為400。
可以不使用涂敷層而制造本發(fā)明的反射器。如圖3中所示，在基底層(5)的表面(51)上形成了不平坦的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包含許多突出部分(projections)(6)，其由部分嵌入到基底層中的第一珠和許多通過移除第二珠(39)而形成的許多凹痕(511)組成。例如，當(dāng)金屬沉積薄膜成形在該不平坦的表面上，可形成具有預(yù)期的三維表面粗糙度的不平坦反射表面。
為在基底層上形成這樣的不平坦結(jié)構(gòu)，可使用下列的方法首先，提供包含熱塑性塑料聚合物(thermoplastic polymer)的基底層(5)。在用加熱軟化該基底層(5)之后，許多第一珠(3)和許多第二珠(39)被部分嵌入到基底層(5)中，這樣以使該珠(3)和該珠(39)的曝露部分的頂端(heads)基本上在相同的水平上。在這種情況下，具有較小直徑的第二珠(3)被淺嵌入，并且這樣就容易從基底層移除，而具有較大直徑的第一珠被深嵌入并且被固定在基底層(5)上。在將兩種珠嵌入到基底層(5)中時(shí)，第二珠(39)被移除以形成由該珠(39)從其中被移除的凹痕(511)的表面組成的凹陷表面(510)。
可用靜電吸出(electrostatic suction)或真空吸出(vacuum suction)移除第二珠。通過在基底層上留下第一珠而選擇性的移除第二珠。進(jìn)一步，用刷子(brush)等可將第二珠機(jī)械移除。作為選擇，由磁性材料制成的第二珠與由非磁性材料的第一珠一起使用，并且用磁性吸出(magnetic suction)選擇性的將第二珠移除。
在不使用上述珠的嵌入時(shí)，可制造本發(fā)明的反射器。例如，如圖4中所示，使用復(fù)制方法，其中具有許多凹陷和凸起部分的負(fù)模(negative mold)被用作要在基底層(5)的表面(51)上形成的相應(yīng)于不平坦結(jié)構(gòu)的負(fù)片(negative)。在模(8)上使用可固化的聚合物以充滿凹陷和凸起部分，然后被固化。作為選擇，在模(8)上使用用加熱熔融或軟化的聚合物，并且使其冷卻，以使該聚合物凝固。在該聚合物的固化或凝固之后，移除了負(fù)模，并且這樣在基底層的表面(51)上復(fù)制作為相應(yīng)于該負(fù)片的正片的不平坦結(jié)構(gòu)。因此，許多凸起部分(6)，其被固定在基底層的表面(51)并相鄰排列，并且每個(gè)具有凸起表面(61)，并且形成了在相鄰?fù)蛊鸩糠种g形成的凹陷表面(510)。然后，反射薄膜(7)被附著在具有不平坦結(jié)構(gòu)的表面(51)上，以完成本發(fā)明的反射器。
更適宜的是，通過諸如電放電(electro-discharging)加工(machining)這樣的不平坦-形成(unevenness-forming)過程從金屬極板(metal plate)制造該負(fù)模(8)。
該可固化的聚合物可包含齊聚物或可用加熱或輻射(如UV射線、電子束等)固化的單體。例如，包含丙烯酸單體或齊聚物的聚合物是更適宜的。
其可被熔融或軟化的聚合物的例子包括丙烯酸[酯]類聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、乙烯基氯聚合物、烯烴共聚物(如乙烯基丙烯酸共聚物、離子交聯(lián)聚合物等)、聚酰胺以及類似的物質(zhì)。
也可通過上面復(fù)制方法和用于形成具有涂敷層的凸起和凹陷表面的方法(涂敷層方法)的組合方法來(lái)制造本發(fā)明的反射器。例如，如圖6中所示，提供了在其表面上具有前體突出部分(precursor projections)(54)的前體基底層(precursor base layer)(53)，并且在該前體基底層(53)的表面使用像上述一個(gè)的樹脂液體，該樹脂液體被凝固以形成具有特定厚度的涂敷層(4)。因此，像使用嵌入珠的情況，在涂敷層(4)的表面上形成具有特定凸起表面(61)的凸起部分(6)和具有凸起表面(510)的凹陷表面。
這樣，根據(jù)上述的方法，可容易制造前體反射器(101)，其包含具有許多前體突出部分(54)的前體基底層(53)，其在該基底層的表面上整體形成，以及涂敷層，其形成以具有特定的厚度，這樣以使其覆蓋前體突出部分(54)并充滿在相鄰前體突出部分(54)之間的空間，其中基底層(5)包含前體基底層(53)和涂敷層(4)，凸起部分(6)包含前體突出部分(54)和部分覆蓋前體突出部分(54)的涂敷層(4)，并且凹陷表面(51)包含充滿相鄰前體突出部分(54)之間空間的涂敷層表面。然后，通過上述完成該反射器的相同方法，該反射薄膜被附著在前體反射器(101)的凸起和凹陷表面。
上述方法可容易的改變凸起和凹陷反射表面的尺寸和形狀，并且通過調(diào)整涂敷層的厚度而很容易地控制在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)有效反射光的方向，而不改變負(fù)模的凹陷和凸起部分的尺寸和形狀。即可使用單個(gè)負(fù)模制造具有變化反射特性的反射器。
除了上面的復(fù)制方法之外，也可通過模壓(embossing)制造上述的前體基底層。即不含有前體突出部分的基底層薄片用在其模表面上具有特定凸起和凹陷部分的負(fù)模進(jìn)行模壓，以獲取具有前體突出部分的前體基底層，其整體地形成在其表面上。模壓與復(fù)制方法相比較可較容易地縮短模塑時(shí)間(moldingtime)(在基底層薄片上形成不平坦的時(shí)間)。另一方面，像復(fù)制方法一樣，模壓與珠嵌入方法相比可更容易的規(guī)則排列凸起部分。因此，通過模壓和涂敷層方法的組合制造的反射器適合用于精確地控制在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)有效反射光的方向。另外，在模壓的期間，被傳遞到基底層邊的正突出和凹陷部分的表面特性惡化了，并且當(dāng)直接在傳遞的正凸起和凹陷表面上直接形成反射薄膜時(shí)，反射表面的表面特性趨向于惡化，并且這樣反射亮度趨向于減少。然而，當(dāng)反射薄膜成形在覆蓋基底層邊上正凸起和凹陷部分表面的涂敷層上時(shí)，可有效的防止反射表面表面特性的這樣的惡化。
在模壓中使用的基底層薄片由可通過壓制或加熱時(shí)的壓制而發(fā)生塑性變形的材料制成，這種材料例如金屬或聚合物。如可使用聚合物、丙烯酸[酯]類聚合物、乙烯基氯聚合物、聚烯烴共聚物(如乙烯基丙烯酸共聚物、離子交聯(lián)聚合物等)、聚氨基甲酸酯等?；讓颖∑暮穸韧ǔ?0μm到5mm，更適宜從70μm到3mm。
可使用與那些在上面珠嵌入方法中使用的相同樹脂液體，通過相同的涂敷方法形成涂敷層。
當(dāng)該涂敷層與重復(fù)方法或模壓組合時(shí)，前體基底層的每個(gè)前體突出部分的表面不必具有凸起形狀。另外，在相鄰前體突出部分之間形成的凹痕不必有凹陷形狀。例如，在圖6的前體基底層(53)的情況下，在相鄰前體突出部分之間形成的凹痕底部是平坦的。這一點(diǎn)也在珠嵌入方法中發(fā)現(xiàn)，并且在涂敷層的使用之前，該珠之間凹痕的底部通常是平坦的(見圖1和2)。
即使在具有平坦底部凹痕的情況下，當(dāng)使用具有特定厚度的涂敷層時(shí)，就可容易地形成包含充滿在該凹痕中的涂敷層表面的凸起表面。同樣的，當(dāng)前體突出部分的表面沒有光滑的凸起表面時(shí)，如圖7-11所示，可容易地形成包含覆蓋凸起部分涂敷層表面的凸起表面。
在圖6的實(shí)施例中，每個(gè)具有半球形狀的前體突出部分被定位在斜陰影線排列中，即它們規(guī)則地定位在斜陰影線的垂直和水平線的交叉點(diǎn)上，它們之間互相處于直角。在凹痕(空間55)成形于前體突出部分之間的范圍內(nèi)，相鄰前體突出部分的外圍部分可彼此接觸。然而，如圖6中描述的，更適宜的是，相鄰前體突出部分并沒有彼此接觸，并且提供凹痕(空間55)，如同它們圍繞前體突出部分一樣，這是由于凹陷表面容易與涂敷層一起形成。
如圖7中所述的前體基底層(53)與圖6中的相同，除了前體突出部分(54)的形狀是圓柱形的。在圖8的實(shí)施例中，前體基底層(53)與圖6的相同，除了前體突出部分(54)的形狀是圓錐形的。
在圖7的實(shí)施例中，前體突出部分的形狀可為棱柱形的，并且在圖8的實(shí)施例中，前體突出部分的形狀可為金字塔形的。
圖9-11示出一些實(shí)施例，當(dāng)我們想要容易控制有效反射光的方向時(shí)，它是特別適合的。在圖9的前體基底層(53)的情況下，四分之一球(quarter-spherical)前體突出部分(54)，它們每個(gè)是二等分的半球，它們被定位在斜陰影線排列中。四分之一球的垂直平面(截面541)通常朝向與圖9中所示相同的方向。因此，可改善反射光的方向性。
圖10的實(shí)施例與圖9的相同，除了使用為二等分圓錐形突出部分的半圓錐形前體突出部分(54)。圖11的實(shí)施例與圖9的相同，除了使用截去尖端的(truncated)半圓錐形前體突出部分(54)。
在圖6-11的實(shí)施例中，所有的前體突出部分具有相同的形狀和尺寸，盡管可使用許多具有不同形狀和/或尺寸的前體突出部分。圖12-15示出后面情況的實(shí)施例。
在圖12所示的實(shí)施例中，為二等分圓錐形突出部分的半圓錐形前體突出部分(54)被定位在斜陰影線排列中。它們包含許多前體突出部分，與前體基底層(53)相比，其具有不同的側(cè)平面(side planes)(542)斜率角度，并且截面(541)朝著不同的方向。在圖12的實(shí)施例中，具有相同形狀和相同尺寸的前體突出部分被沿著斜陰影線的其中一條線定位。該中心線將前體突出部分分成兩組凸起部分，其截面(541)面對(duì)面。通過涂敷方法，用從這樣的前體基底層制造的反射器，從接近基底層中心的零角度方向入射的光趨向于被以較大的角度反射。因此，用這樣的反射器，可容易控制方向性，這樣以使在較高觀測(cè)角度方向上的反射亮度比在較低觀測(cè)角度方向上的高。
圖13的實(shí)施例是前體基底層(53)，其中兩種類型的具有不同高度和直徑的半球前體突出部分(54a、54b)被交替地定位在斜陰影線排列中。
在圖14的實(shí)施例中，第一圓錐形前體突出部分(54a)和與第一前體突出部分有不同的高度和直徑的第二半球前體突出部分(54b)被交替地定位在斜陰影線排列中。
在圖15的實(shí)施例中，第一半球前體突出部分(54a)和第二金字塔形前體突出部分(54b)被交替地定位在斜陰影線排列中。
當(dāng)使用上述的許多具有不同形狀和/或尺寸的前體突出部分時(shí)，其中光線能被有效反射的方向范圍被加寬了，并且這樣可增加在寬觀測(cè)角度內(nèi)的反射。
為了增加在寬觀測(cè)角度范圍內(nèi)的反射，第一和第二組前體突出部分可按圖16中所示的來(lái)使用，所有的該前體突出部分具有相同的形狀和相同的尺寸，但一組與另一組面對(duì)不同的方向。這個(gè)圖的實(shí)施例使用前體突出部分(54c、54d)，每個(gè)在水平橫截面(該橫截面與前體基底層的表面平行)中具有橢球面形狀。所有的橢球面前體突出部分具有相同的形狀和相同的尺寸，并且被分為兩組，其中在水平橫截面上的橢球面的主軸在不同的方向。即第一組前體突出部分(54c)的主軸方向與第二組前體突出部分(54d)的主軸方向垂直。為了獲得上述效果，更適宜的是使用具有水平橫截面的前體突出部分，而不是規(guī)則多邊形的環(huán)。
前體突出部分沒有被限制在上述那些中，并且那些具有不同形狀的前體突出部分可在不削弱本發(fā)明效果的范圍內(nèi)使用。
如圖17中所示，具有凹陷表面的凹陷部分(56)可在相鄰前體突出部分(54)之間形成。在圖17的實(shí)施例中，像圖10的實(shí)施例那樣使用半圓錐形前體突出部分，并且凹陷部分(56)和前體突出部分(54)被交替地定位在斜陰影線排列內(nèi)。
在模壓中，前體基底層上的前體突出部分的尺寸沒有被限制在本發(fā)明的效果沒有被削弱的范圍內(nèi)。例如，前體突出部分的高度通常從40m到1mm，更適宜從50μm到600μm。決定相鄰前體突出部分之間的距離，使得在凸起部分表面上形成的凸面鏡之間的距離，以及通過使用涂敷層形成的凹面鏡的深度，還有反射薄膜都在特定范圍內(nèi)。上述距離通常從40μm到4mm，更適宜從70μm到2mm，最好從80μm到1mm。
本發(fā)明的反射器可具有包含透明涂敷的保護(hù)層，其沿著反射薄膜的凸起和凹陷表面覆蓋該反射器的表面。該保護(hù)層具有有反射薄膜的不平坦性引起的不平坦性?？赏ㄟ^在反射薄膜的表面上使用包含聚合物的涂敷液體并將其干燥以形成薄膜，或者通過在加熱時(shí)將熱塑性塑料聚合物薄膜附著在反射薄膜的表面，可形成該保護(hù)層。可當(dāng)加熱聚合物薄膜，并且其附著在反射薄膜上時(shí)，通過使用真空在反射薄膜上可壓制該聚合物薄膜。
保護(hù)層的聚合物可為丙烯酸[酯]類聚合物、聚氨基甲酸酯、乙烯基氯聚合物、聚烯烴共聚物(如乙烯基丙烯酸共聚物、離子交聯(lián)聚合物等)含氟聚合物、硅樹脂和類似的物質(zhì)。更適宜的是，聚合物是可用光或熱固化的。該保護(hù)層的厚度通常從1到100μm，更適宜從3到50μm。
(圖像顯示薄片)如已經(jīng)說(shuō)明的，本發(fā)明具有寬觀測(cè)角度的反射器作為用作反射類型圖像顯示薄片的構(gòu)造部分的反射薄片而有用。
更適宜的是，使用本發(fā)明的具有寬觀測(cè)角度的反射器制造反射類型的圖像顯示薄片，該反射類型的圖像顯示薄片可具有下列的結(jié)構(gòu)即該圖像顯示薄片包含具有寬觀測(cè)角度(反射薄片)的反射器、提供這樣以使其在距反射器的凸起表面的特定距離處覆蓋該凸起表面的光傳輸聚合物層，以及至少在其中一個(gè)表面上和光傳輸聚合物層的后表面上提供的光傳輸圖像。使用這樣的圖像顯示薄片，從第一反射薄膜和第二反射薄膜形成的不平坦反射表面反射在圖像顯示薄片(光傳輸聚合物層)的表面上進(jìn)入的外部光照光，以形成通過光傳輸聚合物層和圖像的反射光。該反射光允許觀測(cè)者看到圖像。因此，可特別的在盡可能寬的觀測(cè)角度范圍內(nèi)看到圖像，即從較遠(yuǎn)距離處并且也從短距離處。
通常，在光傳輸聚合物層的至少一個(gè)表面上提供通過光傳輸彩色墨水(coloring ink)形成的光傳輸圖像。該光傳輸聚合物層被固定，這樣以使空間被留在不平坦反射表面和聚合物層之間。通過將聚合物層后表面的邊緣附著在對(duì)圍繞該基底層的邊緣提供的附著的框架部分而固定光傳輸聚合物層。對(duì)附著而言，可使用諸如丙烯酸附著、環(huán)氧附著等這樣的傳統(tǒng)附著。
本發(fā)明的圖像顯示薄片可用作標(biāo)志等的構(gòu)造部分。這樣，更適宜的是，在基底層的后表面(支持的后表面(52)或粘合層的后表面)上提供包含附著等的附著層來(lái)完成圖像顯示薄片，這樣以使該薄片可附著，并且固定到諸如標(biāo)志基片這樣的附著上。
通常，光傳輸層形成包含諸如丙烯酸聚合物、聚酯、聚氨基甲酸酯、聚烯烴、聚酰胺等這樣的聚合物的薄膜或薄片。更適宜的是，在光傳輸層的表面或后表面上打印白點(diǎn)，以提供作為圖像基礎(chǔ)的白度(whiteness)，這是由于有效增加了該圖像的可視性。為了獲取相同的效果，可部分使用光擴(kuò)散薄膜作為光傳輸層。用作光傳輸聚合物層的薄膜或薄片的厚度沒有被限制，并且通常從10到800μm。
該光傳輸聚合物層可具有有附著在不平坦反射表面的不平坦性的后表面和光傳輸圖形在其上形成而不在聚合物層和不平坦反射層之間提供任何空間的表面?？赏ㄟ^諸如在使用非光傳輸聚合物層的不平坦反射表面上直接打印這樣的合適方法。
進(jìn)一步，本發(fā)明的反射器可用作投影屏幕，以通過用放映機(jī)投影包括標(biāo)志或指路標(biāo)志信息的圖像來(lái)顯示圖像。
(外部照明圖像顯示系統(tǒng))本發(fā)明的反射器或圖像顯示薄片對(duì)組裝與具有光源的外部照明裝置組合的外部照明圖像顯示系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是適合的。在這樣的系統(tǒng)中，反射器(或包括在圖像顯示薄片中的反射)反射來(lái)自外部照明裝置的光線，并且可在其中從即使遠(yuǎn)距離觀測(cè)反射光盡可能大的寬觀測(cè)角度范圍內(nèi)觀測(cè)。這樣，根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示系統(tǒng)對(duì)用于照明安裝在建筑物屋頂上的招牌或道路上布置的標(biāo)志特別有用。
例如，在圖8中示意性的闡明用于照明建筑物屋頂上招牌的較佳實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，包含本發(fā)明反射器的圖像顯示薄片被固定在招牌的表面的。該薄片可用附著劑被固定在招牌上。在所說(shuō)明的招牌的情況下，外部照明裝置更適宜被定位，使得從該招牌的垂直上部照亮圖像顯示薄片的表面。另外，在圖像顯示薄片的表面上反射的光的方向更適宜被控制在垂直向下方向內(nèi)和與接近該建筑物的地面(或道路)上的觀測(cè)者相比較而言盡可能大的寬觀測(cè)角度范圍中。為了控制如上述反射光的方向，更適宜使用具有與前體基底層的表面垂直的橫截面的前體突出部分來(lái)形成反射器的凸起部分，這如在圖9中描述的實(shí)施例一樣。既然這樣，該前體突出部分的橫截面更適宜被定位，使得它們垂直向上面對(duì)。
圖19示意性的示出了照亮道路上布置的標(biāo)志的較佳實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，包含本發(fā)明反射器的圖像顯示薄片被固定在標(biāo)志基片的表面。更適宜的是，照明裝置被放置在路邊(路肩等)并在對(duì)著圖像顯示薄片的表面的傾斜向上方向上發(fā)射光線。在這種情況下，返回到照明裝置的光線不能被在道路上行駛汽車的司機(jī)看到。這樣，這樣光線的量應(yīng)該盡可能的減少?？刂品瓷涔獾姆较?，使得汽車司機(jī)可捕獲反射光，這像圖18的實(shí)施例一樣，更適宜的是，使用包含凸起部分的反射器，其從具有與前體基底層的表面垂直的截面的前體突出部分形成。在圖19的實(shí)施例中，前體突出部分的截面被定位，使得它們水平地面對(duì)照明裝置(在圖中的左邊)。
外部照明裝置可為用傳統(tǒng)投影機(jī)照明燈(projector lamp)來(lái)照亮招牌或標(biāo)志。這樣的放投影機(jī)照明燈的特定例子包括投影機(jī)“OPL-250”(由Sumimoto3M有限公司制造，并且在日本專利號(hào)2910868中說(shuō)明了投影機(jī)照明燈。
根據(jù)本發(fā)明的外部照明圖像顯示系統(tǒng)與包含白色薄片(white sheet)，其上用白色素來(lái)著色的圖像顯示系統(tǒng)相比可有效增加在其上形成圖像的亮度和對(duì)比度。當(dāng)圖像顯示薄片被放置在比戶外觀測(cè)者的眼睛高的位置上，即使在多云的日子或在晨昏蒙朧時(shí)當(dāng)傳統(tǒng)白色薄片看上去是淺灰色時(shí)，包含本發(fā)明發(fā)射器的圖像顯示薄片的背景是可見的。
(其它的應(yīng)用)本發(fā)明的反射器可用作為間接照明或投影屏幕的反射器。
用于間接照明的反射器被用來(lái)用被反射器反射的光線照亮物體，而不直接用來(lái)自光源的光線照亮該物體。在用于間接照明的反射器的情況下，更適宜在需要的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)有效觀測(cè)角度和在觀測(cè)范圍內(nèi)反射光線強(qiáng)度的分布。通過本發(fā)明的反射器，特別的，由復(fù)制方法制造的反射器合適作為對(duì)間接照明的反射器，這是由于容易設(shè)計(jì)凸面和凹面鏡的形狀和大小。
本發(fā)明的反射器可被用作對(duì)下面間接照明的反射器例如，該反射器被附在房間的天花板上，并且用來(lái)自下面的光源照亮，這樣以使來(lái)自反射器的反射光照亮房間內(nèi)部。在這種情況下，當(dāng)觀測(cè)者看不到該光源時(shí)，就獲取了有柔和印象(mild impression)的照明。另外，該房間可用來(lái)自不能安裝光源地方的光線來(lái)照亮，例如，天花板、墻壁等。進(jìn)一步，當(dāng)需要用來(lái)自高位置或諸如天花板這樣我們不能接觸的位置的光線照亮房間內(nèi)部時(shí)，該光源可被安裝在地板或接近地板的位置，并且這樣可容易替換光源。
間接照明可被用來(lái)在不能使用傳統(tǒng)光源的特殊環(huán)境下照亮房間的內(nèi)部。例如，該特殊環(huán)境可為在高或低溫度下、在高濕度或在水中，或者房間需要防爆或防灰手段的情況。在這樣的情況下，光源被放置在戶外，而用于間接照明的反射器被放置在室內(nèi)，并且光線被引入到房間內(nèi)以照明反射器，使得用反射光照亮房間內(nèi)部。在這種情況下，將室外和室內(nèi)隔開的至少一部分房間的墻壁用透明板(玻璃等)形成，并且來(lái)自該光源的光線可通過透明板被引入到房間中。作為選擇，使用諸如光導(dǎo)纖維這樣的伸長(zhǎng)的光線引導(dǎo)裝置，來(lái)自光源的光線被從其上一端引入到光線引導(dǎo)裝置中，并且光線在房間中從光線引導(dǎo)裝置的另一端發(fā)射。
當(dāng)本發(fā)明的反射器被用作投影屏幕時(shí)，該反射器的高亮度觀測(cè)角度被控制在較窄的范圍內(nèi)(例如，在水平方向中三分之一最大亮度觀測(cè)角度為±30度)。在這樣的情況下，兩個(gè)不同的圖像可用兩個(gè)放映機(jī)被投影在屏幕上，其中一個(gè)來(lái)自水平方向的左邊，而另一個(gè)來(lái)自水平方向的右邊。也就是說(shuō)，與該屏幕的中心線相比較，在右邊和左邊的兩個(gè)觀測(cè)者中的每一個(gè)可正確地觀測(cè)到用一個(gè)放映機(jī)放映的圖像，而不與用另一個(gè)放映機(jī)放映的另一個(gè)圖像干擾(沒有兩個(gè)圖像的重疊)。這樣的投影系統(tǒng)對(duì)將具有不同信息的投影圖像提供到與信息顯示板的中心相比較從左和右方向接近屏幕的兩個(gè)觀測(cè)者是合適的。
范例例1-5在這些例子中，制造圖1和2中所示類型的反射器。
首先，用條涂機(jī)(bar coater)將用于粘合層的油漆涂在由聚酯薄膜制成的支持的表面。調(diào)整該油漆的厚度，這樣以使干燥厚度為35μm。通過混合100份重量的乙烯聚合物丁縮醛樹脂(由Monsanto公司制造的“B90”)，23.3份重量的醇酸樹脂(由Ashland Chemical公司制造的Aroplaz)，溶劑(193wt.部分二甲苯和310份重量的n-丁醇)以及40份重量的作為交聯(lián)劑的尿素甲醛樹脂(由Reichhold Chemicals制造的UformiteF240)。
第二，在油漆干燥之前，具有平均直徑74μm±10μm的玻璃珠被均勻地分散在涂敷油漆的表面上。然后，在90℃時(shí)將該油漆干燥10微型。因此，該玻璃珠可被嵌入到粘合層中，這樣以使平均直徑的大約40到50％在粘合層內(nèi)。
下一步，在對(duì)每個(gè)例子(100到300μm)設(shè)置的特定條處，用條涂機(jī)在粘合層上涂上包含25％重量的非易揮發(fā)性的聚氨基甲酸酯樹脂的樹脂液體(包含可從Sumitomo Bayer Urethane有限公司獲取的100份重量的Desmolac 4125)和作為交聯(lián)劑的5份重量的polyisocynate(可從Sumitomo Bayer Urethane有限公司獲取的SumidurN3300)的混合物，并使其干燥以形成涂敷層。這樣，許多凸起部分，它們每個(gè)包含一個(gè)珠，以及覆蓋該珠曝露部分，并且具有由該涂敷層的表面組成的凸起表面的涂敷層，以及許多具有凹陷表面的凹痕，它們每個(gè)在相鄰?fù)蛊鸩糠种g形成。
最后，鋁被真空沉積在從凸起部分和凹痕形成的不平坦表面上，以形成具有厚度大約為500的反射薄膜。因此，本發(fā)明具有寬觀測(cè)角度的反射器就完成了，其包含附著在凸起表面的第一反射薄膜和附著在凹陷表面的第二反射薄膜。
范例6以與在例1中相同的方式制造本發(fā)明具有寬觀測(cè)角度的反射器，除了樹脂液體被涂在條為50μm的條形裝置(bar set)處外。
比較范例1以與在例1中相同的方式制造具有寬觀測(cè)角度的反射器，除了沒有形成涂敷層之外。這樣，沒有凹陷表面在相鄰?fù)蛊鸩糠种g形成，這是由于沒有形成涂敷層。
比較范例2在這個(gè)比較例子中，具有強(qiáng)烈擴(kuò)散反射特性的白反射薄片(即復(fù)印紙)被用作對(duì)比較的反射器。
反射器的評(píng)估用例子的每個(gè)反射器(除了比較例子2)，凹面鏡的平均深度(Dμm)和凸面鏡的平均節(jié)距(Pμm)是用激光顯微鏡測(cè)量的，然后，計(jì)算比率D/P。
凹面鏡的平均深度按下面來(lái)測(cè)量大約為3em平方的方形采樣被從接近其中心的反射器中切除，并且用10個(gè)微型凹面鏡來(lái)測(cè)量平均深度，它們被隨機(jī)選擇，并且所有圍繞在選擇微型凹面鏡周圍的微型凸面鏡(通常是3或4個(gè)凸面鏡)。用激光顯微鏡通過對(duì)每個(gè)采樣拍照來(lái)測(cè)量凸面鏡的平均節(jié)距，并測(cè)量40個(gè)相鄰?fù)姑骁R之間的平均距離。具有激光顯微鏡的觀測(cè)條件如下激光顯微鏡1LM21由LASERTEC制造物鏡50倍放大掃描速率正常增益12時(shí)鐘方向(Twelve o’clock direction)平臺(tái)移動(dòng)速率30-80μm/30sec平均處理9×9采樣預(yù)處理無(wú)每個(gè)例子反射器的反射亮度按如下測(cè)量用來(lái)自0(零)度方向的，從正常方向到采樣表面的白光照亮反射采樣，使得在采樣表面上的平面亮度為300勒克斯，并且用變化測(cè)量角度(觀測(cè)角度)來(lái)測(cè)量反射亮度。用顏色亮度儀表BM-5A(由TOPCON有限公司制造)測(cè)量該亮度。亮度的單位是cd/cm2。光源和亮度儀表之間的距離大約為10m。
結(jié)果如表1所示。圖5示出在例3和作為從測(cè)量結(jié)果描述圖形例子的比較范例1中獲取的圖形。
有效觀測(cè)角度范圍是亮度的絕對(duì)值包含零度觀測(cè)角度，至少在5cd/cm2處，觀測(cè)角度的范圍。其中達(dá)到1/3最大亮度(三分之一的最大亮度)的該觀測(cè)角度范圍(1/3最大亮度觀測(cè)角度)也是評(píng)估寬觀測(cè)角度特性的重要參數(shù)。
例如，當(dāng)1/3的最大亮度觀測(cè)角度比10度小時(shí)，擴(kuò)散功能就低。當(dāng)1/3最大亮度觀測(cè)角度超過80度時(shí)，擴(kuò)散功能就增加，但不能加寬明亮地觀測(cè)到反射器的角度范圍。當(dāng)1/3的最大亮度觀測(cè)角度至少為10度，并且不超過80度，更適宜不超過75度時(shí)，其中明亮觀測(cè)反射器的角度范圍可被加寬。
即使當(dāng)1/3的最大亮度觀測(cè)角度滿足上面的要求時(shí)，若有效觀測(cè)角度比50度小，則在寬觀測(cè)角度范圍內(nèi)不能明亮地觀測(cè)該反射器。因此，該反射器具有優(yōu)秀的寬觀測(cè)角度范圍特性并且可在寬觀測(cè)角度內(nèi)明亮地看到，這是在上述定義的兩個(gè)觀測(cè)角度不超過80度時(shí)，并且有效觀測(cè)角度至少是50度，更適宜至少是55度。
更適宜的是，有效觀測(cè)角度至少是50度，并且上面定義的兩個(gè)觀測(cè)角度不超過75度，更適宜不超過70度，以控制在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)有效反射光的方向。例如，在例6的反射器的情況下，涂敷層的厚度較小，并且凹陷表面的曲率半徑，其在相鄰?fù)蛊鸩糠种g的涂敷層的表面上形成，它不足以控制在特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)有效反射光的方向。該反射方向性和亮度比其它例子中的低，盡管其寬觀測(cè)角度特性比比較范例1的反射器(沒有微型凹面鏡)好。
表1
例7這個(gè)例子的反射器是以與例1中相同的方式制造的，除了代替嵌入珠方法而使用模壓之外。即在這個(gè)例子中，具有凸起部分的基底層按下面制造提供包含乙烯基氯樹脂的基底層薄片，并且被模壓以獲取具有圖6結(jié)構(gòu)的前體基底層。然后，以與例1中相同的方式，形成涂敷層，以覆蓋前體突出部分，并且充滿前體突出部分之間的空間，以獲取前體反射器。其后，形成反射薄膜，以完成這個(gè)例子的反射器。在樹脂液體的應(yīng)用期間，條狀裝置為300μm。
半球前體突出部分的高度(從前體基底層的表面突出的凸起部分的高度)是365μm，前體基底層的表面上前體突出部分的水平橫截面的直徑是1mm，相鄰兩個(gè)前體突出部分之間的最短距離(沿著斜陰影線的線測(cè)量的距離)是100μm，并且前體突出部分表面的曲率半徑為530μm。
根據(jù)Rz(10點(diǎn)平均粗糙度)，前體基底層的表面粗糙度是9.68μm，其用裝備有三維表面粗糙度儀表(由Laser Tech有限公司制造的激光顯微鏡)的激光顯微鏡，以200倍的放大倍數(shù)來(lái)測(cè)量。
根據(jù)Rz(10點(diǎn)平均粗糙度)，前體反射器的表面粗糙度是5.95m，其用上面激光顯微鏡以200倍的放大倍數(shù)來(lái)測(cè)量。
在這個(gè)例子的反射器中，每個(gè)凹面鏡在4個(gè)定位在斜陰影線排列中的凸面鏡中形成。凹面鏡的平均深度D是55μm，并且在圍繞該凹面鏡的兩個(gè)凸面鏡之間的平均節(jié)距P是675μm。這樣，比率D/P就是0.08。
測(cè)量這個(gè)例子反射器的反射特性。當(dāng)光線的入射角度是0(零)度和20度時(shí)，最大亮度分別是520[cd/m2]和1,150[cd/m2]。當(dāng)光線的入射角度是0(零)度并且反射角度(觀測(cè)角度)是30度時(shí)，亮度是230[cd/m2]，而當(dāng)入射角度是20度并且反射角度是50度時(shí)，亮度是450[cd/m2]。這些結(jié)果示出該反射器具有非常寬的有效觀測(cè)角度。
如參考例，用沒有凹面鏡的反射器測(cè)量反射特性，其中反射薄膜在沒有如其所使用的涂敷層的前體基底層上形成。
結(jié)果如下在入射角度0度時(shí)最大亮度是330[cd/m2]，而在入射角度為20度時(shí)，最大亮度為560[cd/m2]。當(dāng)入射角度是0(零)度，并且反射角度是30度時(shí)，亮度是100[cd/m2]，而當(dāng)入射角度是-20度并且反射角度是50度時(shí)，亮度是120[cd/m2]。該測(cè)量值比具有凹面鏡的反射器的那些低，其意味著反射方向性低。
總體上，參考例的反射器具有比例7的反射器低的亮度。這可能是因?yàn)閰⒖祭瓷淦鞯姆瓷浔砻?，其中反射薄膜直接成形在從?fù)模傳遞的前體基底層的正凸起和凹陷表面上，其具有比例7的反射器反射表面更低的表面平滑度(surface smoothness)。
當(dāng)使用覆蓋層時(shí)，反射亮度的減少被有效防止了。
通過相同的方法在與例1中那些相同的條件下，測(cè)量反射亮度。圖20示意性的示出了測(cè)量裝置，其中光源的相對(duì)位置和亮度儀表(入射角度和觀測(cè)角度)是變化的。
本發(fā)明的效果從上述解釋中可看出，通過本發(fā)明的反射器，可將有效反射光的方向非常容易的控制在特定的觀測(cè)角度范圍內(nèi)，而保持寬觀測(cè)角度特性，并且可明亮地觀測(cè)該反射器，也就是說(shuō)，具有高亮度。進(jìn)一步，本發(fā)明的反射器作為標(biāo)志、招牌等這樣的圖像顯示薄片的構(gòu)造部分使用時(shí)，它是尤其有用的。
權(quán)利要求
1.一種反射器，其特征在于，它包含具有表面和后表面的基底層，和許多微型凸面鏡，其在所述基底層的表面上提供，彼此相鄰并且每個(gè)具有被所述第一反射薄膜覆蓋的凸起表面，其中，所述基底層具有許多微型凹面鏡，每個(gè)具有從所述表面下落到所述基底層的所述后表面的凹陷表面，并且被所述第二反射薄膜覆蓋，而且在彼此相鄰的所述微型凸面鏡之間提供所述微型凹面鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于根據(jù)所述凹面鏡的平均深度(Dμm)與所述凸面鏡的平均節(jié)距(Pμm)之間的比率(D/P)，由彼此連接的所述第一和第二反射薄膜形成的不平坦反射表面的表面粗糙度在從0.02到0.25的范圍內(nèi)。
3.一種具有寬觀測(cè)角度的反射器，包含(A)具有表面和后表面的基底層，(B)許多微型凸起部分，其在所述基底層的表面上提供，彼此相鄰，并且每個(gè)都固定在所述基底層的表面，還具有從所述基底層的表面向外突出的凸起表面，以及(C)第一反射薄膜，其固定在所述凸起部分的凸起表面上，其特征在于在彼此相鄰的凸起部分之間提供從所述表面下落到所述基底層的后表面的凹陷表面，并且所述第二反射薄膜被附著在所述凹陷表面。
4.如權(quán)利要求3所述的反射器，其特征在于，其包含前體基底層，其具有許多與其上表面整體形成的前體突出部分，和具有特定厚度的涂敷層，其被提供以覆蓋所述前體突出部分，并且充滿所述相鄰前體突出部分之間的空間，其中，所述基底層包含所述前體基底層和所述涂敷層，所述凸起部分包含所述前體突出部分和覆蓋所述前體突出部分的所述涂敷層部分，并且所述凹陷表面包含所述涂敷層的表面，所述涂敷層充滿所述前體突出部分之間的空間。
5.一種具有寬觀測(cè)角度的反射器，其特征在于，它包含(a)具有表面和后表面的粘合層，(b)許多珠，固定提供在所述粘合層的表面上，彼此相鄰，每個(gè)珠的一部分被嵌入到所述粘合層中，而每個(gè)珠的剩余部分從所述粘合層曝露出來(lái)，而且(c)覆蓋所述珠的第一反射薄膜提供具有特定厚度的涂敷層，以覆蓋所述珠的曝露部分，并且充滿所述相鄰珠的曝露部分之間的空間，覆蓋所述珠的曝露部分的涂敷層形成凸起部分，每個(gè)具有從所述粘合層向所述涂敷層突出的凸起表面，所述第一反射薄膜被附著在所述凸起部分的凸起表面，并且由所述涂敷層的凹陷表面組成的凹陷部分，其從所述涂敷層的表面下落到所述粘合層，并且在所述凸起部分之間提供，彼此相鄰，并且所述第二反射薄膜被附著在所述凹陷表面。
全文摘要
反射薄片具有寬的觀測(cè)角度，并且可控制特定觀測(cè)角度范圍內(nèi)的有效反射光的方向，而同時(shí)保持寬觀測(cè)角度特性。該薄片提供亮反射(bright reflection)，并且當(dāng)其作為圖像顯示薄片的構(gòu)造部分時(shí)，該薄片尤其有用。
文檔編號(hào)G02B5/126GK1500216SQ02805990
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月6日
發(fā)明者中島敏隆 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司