[发明专利]基于基片组装技术的逆反射膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进型钻石级反光膜结构，具体涉及一种制备逆反射反光材料用立方角锥阵列结构设计，该改进型钻石级反光膜结构具有反光效率高，加工工艺简单、设计灵活的优点，属于反光材料领域。

背景技术

回归反射亦称逆反射，它是一种特殊的反射现象：不管光沿什么方向入射，产生的反射光始终逆着入射光路传播。这种反射现象明显不同于普通的漫反射或镜面反射。回归反射的特性被广泛应用于通讯、遥感遥测、摄影、舞台布景等领域，尤其广泛用于制作各种警示标志，如道路上的危险警告标志、交通控制标志、导航标志、广告牌、车牌、各种职业制服上的警示标志等等。

利用回归反射特性制作的各种反光标牌在使用过程中充分利用了车辆本身的光照，无能耗，清洁环保，是一种值得大力提倡的节能环保技术。

衡量回归反射特性的最重要的指标参数是回归反射率或回归反射系数。前者的定义是：回归反射光能量与入射光能量的比率；后者的定义是：单位光照条件下在单位反光面积上产生的亮度，其量纲单位为cd·lx^-1·m^-2。回归反射率或回归反射系数越大，则反光标牌的可视距离越远。与普通光学材料相比，在同等条件下回归反射的光能利用率可增大成百上千倍。

普通光学材料具备常见的漫反射或镜面反射特性，任何天然材料本身都不具备回归反射的特性，需要靠人工设计制作才能使材料具备回归反射特性。

目前存在的回归反射材料有两种不同的结构类型：微球阵列结构和微立方角锥阵列结构。

微球阵列结构的反光材料中将许多玻璃微珠均匀紧密地排列在粘合层中，微球的一部分嵌入到粘合层内，通过光在空气中和玻璃微珠内的多次折射、反射达到逆反射的效果。微珠型反光材料具有宽的入射角和观察角，但是受反光机制的制约，其回归反射率普遍较低，适合制作中低等级的反光膜。

微立方角锥阵列结构的反光膜主要由一层薄的透明层和背面带有微立方角锥结构的反光层构成。每个立方角锥结构单元由三个面构成，这三个面彼此两两相互垂直。当光线从透明层一侧入射到角锥结构的一个面上，经该面反射后传向第二面，经第二面再次反射后传向第三面。可以证明，依次经过三个面反射后光线的传播方向一定与当初的入射方向互逆，即实现了逆反射。为了提高逆反射效率，往往选用折射率尽可能大的透明树脂作为基体材料，如聚碳酸酯(Polycarbonate，PC，折射率n＝1.59)，这种材料具有较大的全反射临界角。在实现逆反射的过程中，光在立方角锥结构单元三个工作面的反射主要为全反射，光能量损失较小。因此，与微球阵列结构反光材料相比，微立方角锥阵列结构反光膜的逆反射效率具有本质优势，行业上将这种结构的反光材料称为钻石级反光膜。

有两种基本结构可以用来制作钻石级反光膜：截角立方角锥(truncated cube corner)和完整立方角锥(full cube corner，preferred geometry(PG)cube corner)。前者的三个面均是等腰直角三角形，而完整立方角锥的三个面均为正方形。

有两方面因素会对钻石级反光膜的回归反射效率产生影响：(1)入射光必须依次被立方角锥结构单元的三个工作面反射，才会变成逆反射光线。换言之，那些没有依次被立方角锥结构单元的三个工作面反射而提前出射到其它方向的光线，将造成光能量的损失。(2)随光线相对于反光膜的入射方向不同，尤其是入射角变大时，光线被角锥单元三个工作面反射过程中全反射条件可能不再满足，此时不可避免的要产生折射光，光线从反光膜背面逃逸而造成折射损失。

上述两方面的损耗机制同时存在，且随光线相对于反光膜的入射角变大而逐渐增强，结果使得逆反射率随入射角增大而逐渐单调减小。当入射角增大到一定值后回归反射率减小到低于行业标准的规定，使反光膜失去应用性。将反射率受入射角影响的特性称为广角性(Entrance angularity)。在入射角一定的前提下，以反光膜法线方向为轴线让其绕轴旋转，将改变入射光的方位角(入射光在反光膜膜面内的投影矢量与膜面内某一固定参考方向之间的夹角)。随着方位角的不同，上述两方面的损耗机制也会发生定量变化，结果使得钻石级反光膜的回归反射特性不仅要受入射角影响，还要受入射方位角的影响，将这种特性称之为各向异性(Rotation angle characteristic)。

从行业应用的需求来看，总是希望反光膜具有最大的广角性及最小的各向异性。反光膜产品设计的主要目标就是通过结构优化设计来最大限度提高反光膜的广角性，减小或改善其各向异性。