(57)【要約】部分的再帰反射体ツールを形成する方法は、再帰反射微細構造パターンを表面上に含む基板を形成することを含む。基板の表面を機械加工して、再帰反射微細構造パターンの少なくとも一部を除去し、基板の表面上に部分的再帰反射微細構造パターンを形成し、部分的再帰反射体ツールを生成する。部分的再帰反射体ツールを使用して部分的再帰反射シートを作製する方法も開示される。2018513401.tif 000003
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に再帰反射微細構造パターンを含む基板を形成すること、
前記基板の前記表面を機械加工して、再帰反射微細構造パターンの少なくとも一部を除去し、前記基板の前記表面上に部分的再帰反射微細構造パターンを形成し、部分的再帰反射体ツールを形成すること
を含む、部分的再帰反射体ツールを形成する方法。
【請求項２】
前記基板は、ポリマー基板を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー基板の形成は、前記ポリマー基板を圧縮成形することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板は、再帰反射微細構造パターンを含む電気鋳造用鋳型に基づいて形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記電気鋳造用鋳型は、奇数世代のニッケル電気鋳造用鋳型である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記再帰反射微細構造パターンは、三角形、六角形、五角形または矩形の投影開口再帰反射体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再帰反射微細構造パターンは、多数のタイプの再帰反射体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記再帰反射微細構造パターンは、種々の傾斜、回転、高さまたはサイズを有する個々のプリズムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記機械加工は、前記表面に平行な方向に沿って前記基板の前記表面を機械加工することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械加工は、シングルポイントダイヤモンド機械加工工具を使用して実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記機械加工は、前記基板の前記表面から前記再帰反射微細構造パターンの５％〜９５％を除去することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板の前記表面上に導電性皮膜を設けること、
前記基板を電気鋳造し、前記再帰反射微細構造パターンの第１コピーを形成すること、および
前記再帰反射微細構造パターンの前記第１コピーを電気鋳造し、前記再帰反射微細構造パターンの第２コピーを形成すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
機械加工された部分的再帰反射微細構造パターンを有する表面を備えた基板を有する部分的反射体ツールを取得すること、
前記部分的反射体ツールの前記表面上の前記機械加工された部分的再帰反射微細構造パターンの上にポリマー材料を導入すること、および
前記導入されたポリマー材料を、前記部分的再帰反射体ツールの前記表面から分離し、部分的再帰反射シートを生成すること
を含む、部分的再帰反射シートを作製する方法。
【請求項１４】
前記基板は、ポリマー基板を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板は、ニッケル基板を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記部分的再帰反射シートは、三角形、六角形、五角形または矩形の投影開口再帰反射体を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記部分的再帰反射シートは、多数のタイプの再帰反射体を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記部分的再帰反射シートは、種々の傾斜、回転、高さまたはサイズを有する個々のプリズムを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記生成された再帰反射シートは、少なくとも１％の再帰反射性である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記取得は、機械加工された部分的再帰反射微細構造パターンを有する表面を備えた基板をそれぞれが有する複数の部分的反射体ツールを取得することを更に含み、前記方法は、
前記複数の部分的再帰反射体ツールを寄木張りすること、
前記寄木張りされた部分的反射体ツールのそれぞれの前記表面上の前記機械加工された部分的再帰反射微細構造パターンの上に前記ポリマー材料を導入すること、および
前記導入されたポリマー材料を、前記寄木張りされた部分的反射体ツールのそれぞれの前記表面から分離し、前記部分的再帰反射シートを生成すること
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記生成された部分的再帰反射シート上に皮膜を設けることを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
前記再帰反射シートは、高分子エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタンまたはポリカーボネートを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記再帰反射シートは、前記再帰反射微細構造パターンの偶数世代を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
この技術は、一般に再帰反射体ツール及び再帰反射シートのための方法及び装置、特に、部分的再帰反射体ツール及び部分的再帰反射シートを形成する方法並びにその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
再帰反射フィルム及びシートは、種々の用途に用いられ得、シート内に配置された再帰反射プリズムに入射した光を、全反射（ＴＩＲ）を通して向きを変える。ＴＩＲは、プリズムがフィルムまたはシートの後部に配置された場所で生じ、光線はシートを通して進み、プリズムのポリマーと空気との界面によりプリズムの表面で反射する。プリズムの表面形状を変更することにより、再帰反射の質に影響を与えることができる。具体的には、入射光の一部を透過しかつ一部を反射することを可能にする部分的再帰反射フィルム及びシートに対する用途が増大している。特に、部分的再帰反射シートは、ディスプレイの用途に用いてもよい。
【０００３】
従来、再帰反射微細構造は、マスターツールを作るために機械加工方法を使用して作製されている。再帰反射微細構造を機械加工することはしばしば、シングルポイントダイヤモンド工具を使用して、適切なブランク基板上に微細構造を機械加工することを伴う（例えば、米国特許第６，２５３，４４２号（特許文献１）参照）。再帰反射シートの仕様に対して必要とされる精度レベルを達成するために、フライカッティングまたは罫引きが基板を機械加工するために通常使用される（例えば、米国特許第５，１５６，８６３号（特許文献２）参照）。フライカッティング工程の際、シングルポイントダイヤモンド工具が工作機械の直線軸に沿って横断するときに、高速スピンドルがシングルポイントダイヤモンド工具を軸の回りに回転させる。この方法を使用して、基板において、基板の一方の側から他方の側へ、再帰反射体の所望の最終表面形状に基づく間隔で切削が行われる。
【０００４】
マスターが形成された後、マスターを逆の世代の電気鋳造用鋳型へと多数回電気鋳造及び複製することにより、マスターを複製することができる。多数の電気鋳造用鋳型は、一緒にタイル張りまたは寄木張りし、再帰反射シートまたはフィルムの製造を可能にする十分なサイズの最終ツールを生成してもよい。部分的再帰反射シートを提供するためのマスターツールの表面形状を変更することで、最終製品の再帰反射特性が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，２５３，４４２号
【特許文献２】米国特許第５，１５６，８６３号
【発明の概要】
【０００６】
概要
部分的再帰反射体ツールを形成する方法は、再帰反射微細構造パターンを表面上に含む基板を形成することを包含する。基板の表面を機械加工して、再帰反射微細構造パターンの少なくとも一部を除去し、基板の表面上に部分的再帰反射微細構造パターンを形成し、部分的再帰反射体ツールを形成する。
【０００７】
部分的再帰反射シートを作製する方法は、機械加工した部分的再帰反射微細構造パターンを有する表面を備えた基板を有する部分的反射体ツールを取得することを包含する。ポリマー材料が、部分的反射体ツールの表面上の機械加工された部分的再帰反射微細構造パターンの上に導入される。導入されたポリマー材料は、部分的再帰反射体ツールの表面から分離され、部分的再帰反射シートを生成する。
【０００８】
この技術を用いて、再帰反射微細構造パターンをその上に有する基板の表面を機械加工して、基板の一部を除去することにより、部分的再帰反射体ツールが形成される。基板の一部を除去することで、基板上に部分的再帰反射微細構造パターンを形成する。この工程は、容易に変更可能なポリマーまたは他のシングルポイントダイヤモンド加工可能な表面を機械加工し、表面上に部分的再帰反射微細構造パターンを有するツールを形成することを可能にする点で有益である。更に、この工程は、結果として得られる部分によって与えられる再帰反射率の量に柔軟性を提供する。更に、このツールは、ディスプレイの用途に使用し得る大きな部分的再帰反射シートを形成するために複製し得る点で有益である。このような用途の１つは、観察者が、シートを通して、例えば窓内を見ることを可能にしつつ、画像を再帰反射して観察者に戻すことを可能にする。したがって、画像は、部分的再帰反射シートを使用してヘッドアップディスプレイのように形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】部分的再帰反射体ツールの実施例の側面図である。
【図２】部分的再帰反射体ツールを製造する方法の実施例の流れ図である。
【図３】図２に示す方法の実施例の際に表面上に形成される再帰反射微細構造パターンを有する基板の実施例の側面図である。
【図４】図２に示す方法で形成される、再帰反射微細構造パターンの少なくとも一部を除去し、基板の表面上に部分的再帰反射微細構造パターンを形成するように機械加工した後の図３に示す基板の実施例を示す。
【図５】図４に示す基板の上面図である。
【図６】部分的再帰反射シートを作製する方法の実施例の流れ図である。
【図７】図２に示す方法で作製された部分的再帰反射シートの用途の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
部分的再帰反射微細構造パターンを含む部分的再帰反射体ツール及び部分的再帰反射シートを形成する方法の実施例が図１〜７に関して図示及び説明されている。部分的再帰反射体ツール１０は、部分的再帰反射体微細構造パターン１６をその上に含む表面１４を有する基板１２を備えるが、部分的再帰反射体ツール１０は、他のタイプ及び／または他の数の他の構成部品または他の要素を含むことができる。本技術は、部分的再帰反射体ツール及び部分的再帰反射シートを作る、より効率的な方法を提供する。更に、再帰反射率の量を容易に変更し得る。ツールの複製は、大きな面積の部分的再帰反射シートの生成を可能とし、これは、部分的再帰反射が望ましい多くの用途で用いられる。
【００１１】
より詳細に図１を参照すると、部分的再帰反射体ツール１０は、基板１２を備え、これは、ニッケル基板であってもよいが、他の適切な金属、または、ポリマー等の他の材料を基板１０に用いてもよい。基板１２は、部分的再帰反射微細構造パターン１６を含む表面１４を有する。部分的再帰反射微細構造パターン１６は、再帰反射体構造１８と非再帰反射面２０とを有する。再帰反射体構造１８と非再帰反射面２０とを、部分的再帰反射体ツールを作製する方法について以下に詳細に説明する。再帰反射体面１８及び非再帰反射面２０を組み合わせることによって、部分的再帰反射体ツール１０を後述のように部分的再帰反射シートを生成するために使用することが可能になる。
【００１２】
次に、図２を参照し、部分的再帰反射体ツールを作製する方法を説明する。ステップ１００で、基板２００が、図３に示す実施例で説明するように、その表面上に再帰反射微細構造パターン２０２を有するように形成される。基板２００は、奇数世代のニッケル電気鋳造用鋳型等の、再帰反射微細構造パターン２０２の奇数世代を有する電気鋳造用鋳型に基づいて形成されるが、他のタイプ及び／または他の数の材料を使用してもよい。基板２００は、奇数世代の再帰反射微細構造パターンとしての再帰反射微細構造パターン２０２が表面上に配置されて、形成される。基板２００は、マスターのレプリカである。マスターは、表面から突出するプリズムを有する偶数世代ツールである。基板２００は、奇数世代レプリカである。奇数世代ツールは、以下に更に説明するように、偶数世代マスターから形成されるツールまたは部品である。
【００１３】
１つの実施例では、基板２００は、例えば米国特許第５，２０４，１２７号に記載される圧縮成形技術を使用して形成され、この米国特許は参照によりその全体が本明細書に組み入れられるが、基板２００上に再帰反射微細構造パターン２０２を形成する他の方法を使用してもよい。基板２００は、例としてポリマーで構成してもよいが、高分子エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、または他の同様の材料もしくは硬化性樹脂等の他のタイプ及び／または他の数の適切な材料を使用することができる。銅の電気鋳造用鋳型または高リンニッケル電気鋳造用鋳型も、ダイヤモンドで機械加工可能な基板を達成するために使用することができる。
【００１４】
再帰反射微細構造パターン２０２は、多数の再帰反射体構造２０３を含む。例として、再帰反射微細構造パターン２０２は、三角形、六角形、五角形または矩形の投影開口再帰反射体等の再帰反射体構造２０３を有し得るが、本明細書に記載の方法では、再帰反射微細構造パターン２０２において他のバリエーションを採用してもよい。デザインバリエーションは、再帰反射微細構造パターン２０２内の個々の再帰反射体構造２０３、再帰反射体のグループ、または双方の組み合わせに適用してもよい。
【００１５】
再帰反射体微細構造パターン２０２は、更に、基板２００に形成される多数のタイプの再帰反射体構造２０３（すなわち、多数のプリズムバリエーション）を有してもよい。プリズムバリエーションは、種々の傾斜、サイズ、斜面及び回転を有する個々のプリズムを含むことができるが、プリズムにおいて他のバリエーションを使用することができる。プリズムのバリエーションは、再帰反射微細構造パターン２０２内の個々のプリズムもしくはプリズムのグループに、または、双方の組み合わせに適用してもよい。基板２００に用いられ転写されるデザインバリエーション及びプリズムバリエーションを変えることにより、最終製品、例えば部分的再帰反射シートの測光性能を具体的に調整することができる。例として、再帰反射微細構造パターン２０２内の再帰反射体構造２０３のサイズ及び各再帰反射体構造２０３間の間隔も、変化させてもよい。１つの実施例では、再帰反射微細構造パターン２０２は微細構造のランダムな配列を含んでもよく、これは、その上に微細構造のランダムな配列を有するマスターを形成するために用い得る。
【００１６】
次に、ステップ１０２で、基板２００の表面の一部２０４が機械加工で切除され、図４及び５に例示して示すように、基板２００の表面上に、再帰反射体構造２０３′を有する部分的再帰反射微細構造パターン２０２′が形成される。１つの実施例では、基板から除去された表面の一部２０４は、深さが約８０μｍの均一な層であるが、基板２００の表面から他の配分で他の部分を除去してもよい。この実施例では、基板２００の表面は、シングルポイントダイヤモンド切削工具を使用して機械加工し、基板２００の表面から材料を除去しているが、部分的再帰反射微細構造パターン２０２′を形成するために基板２００を機械加工する他の方法を用いてもよい。例として、基板２００の機械加工を容易にするためにポリマー基板を使用してもよいが、他の適切な材料も使用してもよい。残る基板表面２０５の表面粗さは、研磨面に相当する低表面粗さに維持される。これは、表面を、部分的再帰反射シートへと複製して、部分的な再帰反射特性を一部維持しながら窓として機能することができるように透明性の高いものにすることを可能にする。
【００１７】
１つの実施例では、基板２００の表面は、この表面と平行な方向に機械加工される。機械加工によって、図４及び５に示すように、再帰反射体構造２０３間に位置する基板の表面上に研磨領域２０５を生成する。再帰反射プリズムの一部分が除去されると、研磨領域２０５は入射光ビームの完全再帰反射を提供することはなくなり、基板２００の表面上の部分的再帰反射微細構造パターン２０２′となる。特に、部分的再帰反射微細構造パターン２０２′における再帰反射面領域を形成する再帰反射体構造２０３′（すなわち、プリズム）の全表面積は、図３に示すような、再帰反射微細構造パターン２０２の再帰反射体構造２０３の表面積よりも少ない。再帰反射面領域の減少は、ディスプレイ用途のための部分的再帰反射シート等の、部分的再帰反射パターン２０２′を含む対応する部品の全体再帰反射率の低下に寄与する。
【００１８】
１つの実施例では、再帰反射微細構造パターン２０２は、基板２００上の再帰反射面領域の９５％までを除去するように機械加工され得るが、ポリマー基板上の部分的再帰反射微細構造パターン２０２′における再帰反射面領域の任意の他のパーセンテージを提供するように機械加工を変更してもよい。例えば、元の再帰反射微細構造パターン２０２により提供される再帰反射面領域の約５％〜９５％を機械加工で除去してもよい。再帰反射面領域は、元の再帰反射微細構造パターン２０２における再帰反射体構造２０３のサイズ及び形状、並びに、最終製品の再帰反射領域に対する透明領域の所望の比率に基づいて、変更される。
【００１９】
他の実施例では、表面から機械加工で除去する量を、再帰反射微細構造パターン２０２の領域によって変更して、部分的再帰反射微細構造パターン２０２′において基板２００全体にわたって再帰反射プリズム領域の量を変更してもよい。例として、基板は、再帰反射微細構造を含む再帰反射面領域の１０％が基板の頂部に残り、残る再帰反射面領域の量が基板の底部に向けて４０％まで徐々に変わるように機械加工し得るが、再帰反射面領域の量における左から右への変化、環状もしくは径方向の変化またはランダムな変化を含む他の変化を、基板２００の表面の機械加工により、形成してもよい。
【００２０】
ステップ１０４で、部分的反射体ツールが、図４に例示的に示すような、基板２００上の部分的再帰反射体微細構造パターン２０２′に基づいて形成される。基板２００上に形成される部分的再帰反射微細構造パターン２０２′は、表面上に部分的再帰反射微細構造パターン２０２′を有する部分的再帰反射体ツールへと転写されるが、基板２００は、奇数世代スタンパそのものとして使用して、部分的再帰反射シートを形成してもよい。
【００２１】
１つの実施例では、基板２００は、電気鋳造され、部分的再帰反射体ツールを作る。基板２００が金属でなく、したがって導電性でない場合、基板２００から電気鋳造するために、銀スプレー工程を用いて薄い導電性皮膜を、部分的再帰反射微細構造パターン２０２′を含む基板２００の表面上に形成してもよいが、真空蒸着等の電気鋳造用の導電性表面皮膜を形成する他の任意の方法を使用することもできる。薄い導電皮膜を含む基板２００を、次いで、含水スルファミン酸ニッケル浴内に配置し、導電材料で被膜された基板２００の領域に金属層を電着する。ニッケル浴は、部分的再帰反射微細構造パターン２０２′を含む基板２００の表面のニッケルレプリカを作るために使用することができるが、例として銅等の他の適切な材料を用いてもよい。電気鋳造された部分的再帰反射体ツールは、その表面上に部分的再帰反射微細構造パターン２０２′の正または偶数世代コピーを含む。次いで、鋳型が除去される。電気鋳造工程は、次いで、生成された電気鋳造用鋳型で繰り返され、部分的再帰反射体ツールとして使用するための適正な世代を得てもよい。生成された部分的再帰反射体ツールは、鋳造、型押しまたは他のポリマー成形工程に使用してもよい。奇数世代ツールは、光がシートに入り、シートの背部のプリズムで再帰反射されたときに、ＴＩＲによる再帰反射が可能であるポリマーシートまたはフィルムを作製するために使用される。
【００２２】
次に、図１及び６を参照し、部分的再帰反射シートを作製する方法を説明する。ステップ３００で、図１に示す部分的再帰反射体ツール１０等の部分的再帰反射体ツールが取得される。部分的再帰反射体ツール１０は、部分的再帰反射シートを形成するために使用してもよい。部分的再帰反射シートは、入射光の部分的な再帰反射を提供するよう、その表面上に部分的再帰反射微細構造パターン１６のコピーを含む。他の実施例では、部分的再帰反射体ツール１０は、数回複製され、同じ部分的再帰反射微細構造パターン１６を有する複数の部分的再帰反射体ツールを形成してもよい。複数の部分的再帰反射体ツールは、一緒に寄木張りされ、以下に説明する方法に使用する大きな面積のシートを製造するための大面積ツールを形成する。
【００２３】
次に、ステップ３０２で、ポリマー材料が、部分的反射体ツール１０の表面上の機械加工された部分的再帰反射微細構造パターン１６の上に導入される。部分的再帰反射シートは、例としてポリマー複製、圧縮成形または射出成形を含む任意の適切な方法で形成してもよいが、型押し及びＵＶ鋳造等の部分的再帰反射シートを作る他の方法を使用することもできる。１つの実施例では、部分的再帰反射シートは、硬化性樹脂から作製してもよいが、部分的再帰反射シートは、他の適切な任意の材料で作製してもよい。適切な材料は、ほんの一例として、高分子エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネートまたは他の同様な材料を含む。ＵＶ硬化性製品の場合、樹脂を部分的再帰反射体ツール１０に塗布し、次いで、固体形へと硬化させる。樹脂は、紫外線放射を使用して硬化することができるが、電子ビーム及び加熱硬化等の他の樹脂硬化方法を使用することもできる。
【００２４】
ステップ３０４では、部分的再帰反射シートは、硬化されると、次いで部分的再帰反射体ツール１０の表面１４から取り外される。この工程によって、その表面上に、入射光の部分的再帰反射を提供するための部分的再帰反射微細構造パターン１４のコピーを有する部分的再帰反射シートが生成される。
【００２５】
部分的再帰反射シートの表面上に、例えばＰＣＴ公開公報第ＷＯ２００５／１１４２６８号に記載されているような種々の皮膜を設けてもよく、これは、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００２６】
図７は、本技術の方法を使用して作製された再帰反射シートを採用し得る用途を示す。図７に示すように、部分的再帰反射シートは、ヘッドアップディスプレイを提供するために用いてもよい。再帰反射シートは、観察者が、シートを通して、例えば窓内を見ることを可能にしつつ、同時に、画像を再帰反射して観察者に戻すことを可能にする。したがって、画像は、部分的再帰反射シートを使用してヘッドアップディスプレイのように形成することができる。
【００２７】
したがって、この技術により、再帰反射微細構造パターンをその上に有する基板の表面を単純に機械加工することで、部分的再帰反射体ツールが形成される。この工程は、再帰反射面を含むポリマー基板またはダイヤモンド機械加工可能な基板等の容易に変更可能な表面を機械加工することを可能にする点で有益である。この工程は、更に、結果として得られる部分によって与えられる再帰反射率の量に柔軟性を提供する。更に、このツールは、例えばディスプレイの用途に使用し得る大きな面積の部分的再帰反射シートを形成するために複製し得る点で有益である。
【００２８】
本発明の基本的な概念を説明してきたが、上記の詳細な開示は、単に例示の目的で提示されることを意図したものであり、限定するものでないことは当業者には明らかである。本明細書に明示的には述べてないが、種々の変更、改良及び変形が行われ、当業者に意図されている。これらの変更、改良及び変形は本明細書に示唆されることが意図されるものであり、これらは本発明の精神及び範囲に含まれる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその等価物でのみ限定されるものである。
【図１】
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【図２】
2018513401.tif 000005
【図３】
2018513401.tif 000006
【図４】
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【図５】
2018513401.tif 000008
【図６】
2018513401.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
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