CN103837916B - 一种逆反射膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆反射膜，包括基材层和逆反射微结构层，基材层为透明材料，所述逆反射微结构层包括若干逆反射微结构，所述逆反射微结构包括上底面、下底面、及连接上底面和下底面的3个侧面，所述上底面为粗糙面。本发明的逆反射膜既可以保证平行于入射方向逆反射光的强度要求，又可以将平行于入射方向的多余的光能量以散射的形式逆反射，在保证散射光能量的同时扩大了散射的角度，扩大了逆反射膜的观察角。

Description

一种逆反射膜

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种逆反射膜。

背景技术

逆反射膜已经被广泛应用于各种交通警示和个人安全等方面，如车辆上的警告标志、道路上的危险警告标志、交控制标志、导航标志或广告牌等。

如图1和图2所示为现有技术中的逆反射膜结构，目前的逆反射膜包含至少一层基材层以及一层逆反射微结构层，用于逆反射的微结构设计在入射光线的另一侧，入射光线首先通过基材，之后进入逆反射微结构层，在逆反射微结构层内部进行相应的光学全反射之后以与入射光相反的方向出射。

现有技术中的逆反射膜结构只是单纯的依靠立方角的全反射特性将入射光线符合全反射条件的部分进行逆反射，其余不符合全反射条件的光线在立方角组合的内部经过多次折反射之后少部分光线以散射的形式进行反射，导致该立方角组合的逆反射光观察角度小，偏离一定角度之后反射光线强度小，不利于被发现和起到警示作用。

如图3所示，该逆反射膜主要由基材层1，逆反射微结构层2和光扩散层3组成，入射光线在逆反射微结构内部分为2部分，符合全反射条件的光线4经过微结构全反射之后以与入射方向相反的方向出射，不符合全反射条件的光线5经过微结构的折反射之后进入光扩散层3，在扩散层经过多次的折反射之后以与入射方向相反的方向夹带一定角度出射到空气中形成散射。

图3所示的逆反射膜是玻璃微珠型逆反射膜和棱镜型逆反射膜的结合，相对于传统的棱镜型逆反射膜，该结构是将大角度入射或者因不符合全反射条件而损失的光线通过玻璃微珠扩散层进行折反射，提升扩散的效果非常有限，而且该结构复杂，加工难度较大。

如图4所示，该逆反射结构根据设计需要将整个微结构单元向某一个方向整体倾斜一定角度，然后再组合，通过不同角度的微结构组合形成具有不统一微结构的逆反射膜。这样的结构减少了全反射部分的光，增大了散射光。

图4所示的逆反射结构是由不同倾角的微结构单元结合而成，由于具有不统一的微结构，加工难度比较大。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的逆反射膜。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种逆反射膜，其能够扩大光线的散射角度同时又能保证逆反射光线的能量。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种逆反射膜，包括基材层和逆反射微结构层，基材层为透明材料，所述逆反射微结构层包括若干逆反射微结构，所述逆反射微结构包括上底面、下底面、及连接上底面和下底面的3个侧面，所述上底面为粗糙面。

作为本发明的进一步改进，所述相邻侧面之间的夹角为90°。

作为本发明的进一步改进，所述上底面为漫反射面，且所述上底面涂有漫反射涂层。

作为本发明的进一步改进，所述漫反射涂层中包含白色塑料颗粒和/或透明颗粒。

作为本发明的进一步改进，所述上底面为透射面，且所述上底面附着有漫反射层。

作为本发明的进一步改进，所述各个逆反射微结构间的上底面和下底面的投影面积比相同或不同。

作为本发明的进一步改进，所述各个逆反射微结构的上底面和下底面形成一夹角，且上底面向任意方向倾斜。

作为本发明的进一步改进，所述夹角大于等于0度且小于等于30度。

作为本发明的进一步改进，所述基材层材质为PET、PMMA、PC、玻璃中透明材料的一种或多种透明材料的复合体。

本发明具有以下有益效果：

本发明的逆反射膜既可以保证平行于入射方向逆反射光的强度要求，又可以将平行于入射方向的多余的光能量以散射的形式逆反射，在保证散射光能量的同时扩大了散射的角度，扩大了逆反射膜的观察角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中逆反射膜的俯视结构示意图；

图2为现有技术中逆反射膜的侧视结构示意图；

图3为现有技术中另一逆反射膜的光学原理图；

图4为现有技术中又一逆反射膜的俯视结构示意图；

图5为本发明逆反射膜中逆反射微结构的结构示意图；

图6为本发明一种逆反射膜(实施例1)的光学原理图；

图7为本发明一种逆反射膜(实施例2)的光学原理图；

图8为传统结构的逆反射膜光线的走向示意图；

图9为实施例1中逆反射膜光线的走向示意图；

图10为传统结构的逆反射膜光线角度和光强的曲线图；

图11为实施例1中逆反射膜光线角度和光强的曲线图；

图12为实施例2中逆反射膜光线的走向示意图；

图13为实施例2中逆反射膜光线角度和光强的曲线图；

图14为实施例3中逆反射膜光线角度和光强的曲线图；

图15为本发明另一实施例中逆反射膜的俯视结构示意图；

图16为本发明再一实施例中逆反射膜的侧视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

为了能更好的扩大光线的散射角度同时又保证逆反射光线，本发明提出一种逆反射膜，该逆反射膜由至少一层基材层和一层逆反射微结构层组成，逆反射微结构层包括若干逆反射微结构，在其他实施例中，可以增加一层漫反射层。

如图5所示，本发明中逆反射微结构包括上底面21、下底面22、及连接上底面和下底面的至少3个侧面23，定义逆反射微结构侧面趋于相交端的面为上底面21，与之对应的称为下底面22。优选地，下底面22为等边三角形，侧面为三个，且三个侧面互相呈约90°夹角。上底面21为粗糙面，可用作漫反射面或者透射面，作为漫反射面时，可以在该面涂漫反射涂层，漫反射涂层可以包含PMMAPC或者其他白色塑料颗粒也可以掺入玻璃微珠等透明颗粒，当作为透射面时，需在该面贴一层漫反射层用于漫反射。

逆反射微结构附着在基材层上，基材层材质为PET、PMMA、PC、玻璃或其他透明材料的一种或多种透明材料的复合体。光线首先入射至基材层，经过基材层后进入逆反射微结构层，在逆反射微结构层中全反射区域光线会进行全反射，在漫反射区域或者透射区域，光线会进行漫反射或者透射，经过透射后的光线在漫反射层进行漫反射。

结合图6所示，本发明的第一种逆反射膜包含基材层10和逆反射微结构层20，逆反射微结构层包含上底面21，下底面22及3个侧面23，上下底面都为等边三角形，三个侧面互相呈约90度。其中，逆反射微结构层20中的上底面21上还附着有漫反射层30。

光线入射至逆反射膜，在微结构内部光线分成3个部分：

①符合全反射条件的光线6将以全反射的形式逆反射；

②直接射向上底面另一部分光线7将透过上底面入射至漫反射层，经过漫反射层的漫反射之后形成逆反射；

③其他不符合全反射条件也没有射向上底面的光线8在微结构和漫反射层间进行多次的折反射后也形成反射。

在实际设计时可以通过调节上底面和下底面的面积比来控制散射光线的能量，以符合实际应用要求。

结合图7所示，本发明的第二种逆反射膜包含基材层10和逆反射微结构层20，逆反射微结构层包含上底面21，下底面22及3个侧面23，上下底面都为等边三角形，三个侧面互相呈约90度，其中上底面涂有漫反射涂层(未图示)，漫反射涂层可以包含PMMA，PC或者其他白色塑料颗粒也可以掺入玻璃微珠等透明颗粒。

光线入射至逆反射膜，在微结构内部光线分成3个部分：

①符合全反射条件的光线6将以全反射的形式逆反射；

②直接射向用于漫反射的上底面另一部分光线7以散射的形式反射；

③其他不符合全反射条件也没有射向漫反射面的光线8在微结构内部进行多次的折反射后部分逆反射，部分损失。

在实际设计时可以通过调节上底面和下底面的面积比来控制散射光线的能量，以符合实际应用要求。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图6所示，一种逆反射膜，包括一层基材层、一层逆反射微结构层以及一层附着于微结构上表面的漫反射层，逆反射微结构上底面与下底面的面积比约为0.197，基材折射率为1.6，微结构的折射率为1.56，漫反射层对入射光线具有漫反射的效果。一束近似平行的光束从远处入射至该逆反射膜，通过基材后进入微结构区域，在微结构内部和漫反射层之间进行折反射。

图8为传统结构的逆反射膜光线走向示意图，由图8可看到其光线集中在一定的角度范围，光束集中，发散角度小并且有一部分的光线经过折反射之后直接出射损失。

图9为经过本实施例改进后的逆反射膜之后光线的走向示意图，由图9可以看到光线经过逆反射膜之后部分光线集中在一定的角度内逆反射，光线相比图8比较分散，另一部分光线呈一定的大角度散射并且整体光线能量损失小。

图10是传统结构光线角度和光强的曲线图，由图10得出传统结构的逆反射膜一般的整体散射角度约为80°左右，反射能力过于集中，观察者稍有角度偏离便不能很好的发现反射物。

图11是本实施例采用的微结构所得到的光线角度和光强的曲线图，由图11看出本实施例的逆反射膜对光线能量进行的重新的分配，适当降低了正面逆反射光的强度同时扩大了物体反射光的观察角。由图11看出本实施例的整体散射角度接近180°，中心光强相比图10虽有所降低，但扩大的观察角度能让在较大观察角度的观察者也能发现反射物的存在。

实施例2：

如图7所示，一种逆反射膜，包括一层基材层、一层逆反射微结构层，逆反射膜上底面涂有漫反射涂层，漫反射涂层可以包含PMMA或者其他白色塑料颗粒也可以掺入玻璃微珠等透明颗粒。

如图12所示，一束近似平行的光束从远处入射至该逆反射膜，通过基材层后进入微结构区域，在微结构内部进行折反射。由图12可以看到光线经过逆反射膜之后部分光线集中在一定的角度内逆反射，另一部分光线呈一定的大角度散射并且整体光线能量损失小。相对图8和图9，本实施例的散射效果更佳。

图13是本实施例采用的微结构所得到的光线角度和光强的曲线图，同样的，中心光强虽有所降低，但扩大的观察角度能让在较大观察角度的观察者也能发现反射物的存在。

实施例3：

本实施例中将逆反射微结构的上底面制作成粗糙面(Matte面)，其余均与实施例1相同，相对于实施例1中普通的平面，Matte面的表面不平整性会对光线起到更好的扩散作用。经过模拟得到图14发光曲线，由图14可以看出相对普通平面图11的发光，本实施例中的扩散光能量更加多。

进一步地，在其他实施方式中，如图15所示，同一逆反射膜中逆反射微结构间可以有不同的上、下底面积比，以根据实际要求控制散射光线的能量。

进一步地，在其他实施方式中，如图16所示，逆反射微结构的上底面与下底面形成一夹角，可以向任意方向倾斜，再进行组合，夹角可大于等于0度且小于等于30度，以根据实际要求控制光线方向。

由以上实施例可以看出，与现有技术相比，本发明的逆反射膜既可以保证平行于入射方向逆反射光的强度要求，又可以将平行于入射方向的多余的光能量以散射的形式逆反射，在保证散射光能量的同时扩大了散射的角度，扩大了逆反射膜的观察角。

本发明逆反射膜还通过增加漫反射涂层或者漫反射层，将平行于入射方向的多余的光能量以散射的形式逆反射，在保证平行于入射光方向逆反射光强度的同时又扩大了散射角度，提高了散射能量，扩大了逆反射膜的观察角度，且依然能够使物体被发现并起到警示作用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种逆反射膜，包括基材层和逆反射微结构层，基材层为透明材料，所述逆反射微结构层包括若干逆反射微结构，其特征在于，所述逆反射微结构包括上底面、下底面、及连接上底面和下底面的3个侧面，所述上底面为粗糙面；

所述上底面为漫反射面时，所述上底面涂有漫反射涂层；

所述上底面为透射面时，所述上底面附着有漫反射层。

2.根据权利要求1所述的逆反射膜，其特征在于，所述相邻侧面之间的夹角为90°。

3.根据权利要求1所述的逆反射膜，其特征在于，所述漫反射涂层中包含白色塑料颗粒和/或透明颗粒。

4.根据权利要求1所述的逆反射膜，其特征在于，所述各个逆反射微结构间的上底面和下底面的投影面积比相同或不同。

5.根据权利要求1所述的逆反射膜，其特征在于，所述各个逆反射微结构的上底面和下底面形成一夹角，且上底面向任意方向倾斜。

6.根据权利要求5所述的逆反射膜，其特征在于，所述夹角大于等于0度且小于等于30度。

7.根据权利要求1所述的逆反射膜，其特征在于，所述基材层材质为PET、PMMA、PC、玻璃中透明材料的一种或多种透明材料的复合体。