DE60117573T2

DE60117573T2 - Verschiedenartig gehärtete materialen und verfahren zur deren herstellung

Info

Publication number: DE60117573T2
Application number: DE60117573T
Authority: DE
Inventors: W. Patrick Barkhamsted MULLEN
Original assignee: Reflexite Corp
Current assignee: Reflexite Corp
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2021-08-11
Also published as: US7250122B2; CN100389017C; KR100798172B1; TWI294821B; WO2002016106A2; KR20030027042A; US7517205B2; US20070292549A1; DE60117573D1; US20020051866A1; AU2001284844A1; CN1447740A; JP2004506547A; EP1309437B1; EP1309437A2; WO2002016106A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Viele rückreflektierende Folienbahnen, kollimierende Filme, etc. werden durch exakteste Abmessungen der Metallformen hergestellt, die schwierig und teuer herzustellen sind. Die Metallformen können eine signifikante Barriere beim Eintritt in einen hochqualitativen Markt für Folienbahnen und Filme darstellen. Jedoch können billige Imitathersteller von rückreflektierenden Folienbahnen und kollimierenden Filmen billige, niedrig-qualitative Formen aus der hochqualitativen Folienbahn und Film bilden. Als eine Maßnahme, um vor solchen Kopien abzuschrecken, werden die Metallformen oftmals mit einem Firmenlogo oder Warenzeichen graviert, was das Logo oder das Warenzeichen auf dem billigen Endprodukt erscheinen lässt. Ein Nachteil des zugefügten Logos ist der, dass es schwieriger sein kann, es bei den erforderlichen Toleranzen zu gravieren.
Die Internationale Anmeldung mit der Offenlegungsnummer WO97/30604 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Tabakförderbandes, das eine Schicht von Licht härtbarem Harzmaterial in flüssiger Form auf einem Träger zur Verfügung stellt. Die Materialschicht wird durch eine Maske belichtet, die selektiv transparent für die Belichtung ist, um zumindest ein teilweises Härten des Materials der Schicht, korrespondierend mit den durchlässigen Bereichen der Maske, zu bewirken. Das ungehärtete Material wird entfernt. Eine vollständige Härtung des Restmaterials wird bewirkt.
Daher existiert eine Notwendigkeit für besser markierte Produkte und ein Verfahren, um Produkte besser zu markieren.
WO-A-97/30604 offenbart die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 4 und 6. Die vorliegende Erfindung ist in ihren verschiedenen Gesichtspunkten charakterisiert durch die Merkmale der charakterisierenden Teile der Ansprüche 1, 4 und 6. Optionale Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Struktur beinhaltet eine Schicht, die einen ersten gehärteten Bereich und einen zweiten gehärteten Bereich enthält, die aus dem gleichen lichthärtbaren Material gebildet werden. Der erste gehärtete Bereich wird zu einem ersten Grad gehärtet und der zweite gehärtete Bereich wird zu einem zweiten Grad gehärtet. Der erste Grad ist ausreichend unterschiedlich von dem zweiten Grad, was in einer sichtbaren Diskontinuität auf der Oberfläche der Struktur resultiert. Die Schicht kann an eine Basis gebunden sein. Die Schicht und die Basis können aus dem gleichen Material gebildet sein. Der erste Härtungsgrad kann ausreichend unterschiedlich vom zweiten Härtungsgrad sein, was in einem Unterschied in der Dicke des ersten Bereiches und der Dicke des zweiten Bereiches resultiert, die im Bereich von zwischen etwa 0,05 und 2,0 Mikrometer liegt. Für eine sichtbare Diskontinuität wird eine Erhebung oder Vertiefung in der Oberfläche einer Struktur in Betracht gezogen, welche das einfallende Licht dazu veranlasst, einen unterschiedlichen Lichtschatten zu zeigen, als wenn einfallendes Licht einen Oberflächenbereich trifft, der keinen Anstieg oder Abfall hat. Die sichtbare Diskontinuität kann mit dem nackten Auge wahrgenommen werden. Die Schicht kann ein prismatischer Bereich wie z. B. lineare Prismen oder Würfeleckenprismen, eine Linsenstruktur oder eine Sub-Wellenlängenstruktur sein.
Ein Verfahren zur Bildung eines Musters in einem strahlungshärtbaren Material beinhaltet, dass ein Blockiermuster zwischen einer Strahlungsquelle und dem strahlungshärtbaren Material zur Verfügung gestellt wird, das einen Teil der Strahlung aus der Strahlungsquelle blockieren kann. Das Material wird mit der Strahlung aus der Strahlungsquelle durch das Blockiermuster gehärtet, um ein Muster in dem strahlungshärtbaren Material zu bilden.
Eine Musterübertragungsstruktur beinhaltet eine Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung, ein strahlungshärtbares Material, das durch die Strahlung gehärtet werden kann und ein Muster zur Blockierung eines Teils der Strahlung. Das Muster wird zwischen die Strahlungsquelle und das strahlungshärtbare Material während der Härtung des Materials derart eingebracht, dass ein Muster in dem Material gebildet wird.
Ein Verfahren zur Bildung einer Prismenstruktur beinhaltet das zur Verfügung stellen einer Prismenform und Platzieren eines strahlungshärtbaren Materials in der Form. Ein Muster wird zwischen einer Strahlungsquelle und dem strahlungshärtbaren Material zur Verfügung gestellt, das einen Teil des strahlungshärtbaren Materials blockiert. Das strahlungshärtbare Material wird durch Strahlung aus der Strahlungsquelle gehärtet, um ein Muster in dem strahlungshärtbaren Material zu bilden.
Eine Prismenstruktur beinhaltet eine Basis und einen Prismenbereich, der mit der Basis verbunden ist. Der Prismenbereich beinhaltet einen ersten gehärteten Bereich und einen zweiten gehärteten Bereich, die aus dem gleichen strahlungshärtbaren Material gebildet werden. Der erste gehärtete Bereich hat einen ersten Brechungsindexwert und der zweite gehärtete Bereich hat einen zweiten Brechungsindexwert, der ausreichend unterschiedlich ist von dem ersten Brechungsindexwert, was in einer sichtbaren Diskontinuität auf der Oberfläche der Struktur resultiert.
Die Erfindung hat viele Vorteile, einschließlich Bildung eines permanenten Musters in Materialien, das transparent ist und andere Funktionen nicht signifikant beeinträchtigt. Das Muster kann in dem Material ähnlich wie ein Wasserzeichen in Papier wirken, um eine Vorrichtung für die Identifikation einer Produktquelle zur Verfügung zu stellen, die schwierig zu fälschen ist. Auch kann das Muster als eine Funktion für Lichtmanagement durch Veränderung des Lichtweges dienen, das durch eine derartige Struktur mit dem Muster hindurchfällt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine isometrische Ansicht eines strahlungshärtbaren Materials und einer Musterschicht, die darüber positioniert ist, um ein Muster in dem härtbaren Material zu bilden.
2 zeigt eine isometrische Ansicht des strahlungshärtbaren Materials mit einem darin gebildeten Muster.
3 zeigt eine isometrische Ansicht einer rückreflektierenden Struktur mit Schmetterlingsaugenstrukturen, die darin in Übereinstimmung mit anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen geformte Muster enthalten.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines standard-kollimierenden Films.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines unterschiedlich gehärteten kollimierenden Films.
6 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Bildung des unterschiedlich gehärteten kollimierenden Films.
7 zeigt eine Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform in 7.
9 zeigt eine Ausführungsform eines Logomusters.
10 zeigt eine Auftragung eines Oberflächenprofils mit einer Interferenz-Mikroskopspur, quer über die Oberfläche eines Films, der mit dem Musterübertragungsverfahren gemacht wurde.
Das zuvor Gesagte und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden eingehenderen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich, so wie in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht, in welchen die gleichen Referenzbuchstaben zu den gleichen Teilen über die verschiedenen Ansichten hinweg Bezug nehmen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise skaliert, der Schwerpunkt wurde stattdessen auf die Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Prinzipien gelegt. Alle Teile und Prozentanteile sind auf Gewicht bezogen, sofern nicht anders angegeben.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung folgt.
Allgemein ist die Erfindung gerichtet auf das Bilden eines Musters in einem strahlungshärtbaren Material. Das Muster ist in einer Ausführungsform transparent, wenn man in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu dem Material schaut. Jedoch kann das Muster klarer gesehen werden, wenn in einem Winkel von etwa 15 Grad von der Senkrechten abweichend geschaut wird.
1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines Musters wie dem Beispielsmuster „ABC", das zum Beispiel durch Masken- oder Musterschicht 10 zur Verfügung gestellt wird, angebracht zwischen einer Strahlungsquelle 14 und einem strahlungshärtbaren Material 12. In einer Ausführungsform kann die Maskenschicht 10 Polycarbonat, Polyethylen, Polybutylen oder ähnliches enthalten und kann einen wenig klebrigen Klebstoff enthalten. Das härtbare Material 12 kann Beschichtungen und mikrostrukturierte oder gemusterte Materialien enthalten, formuliert aus Materialien wie z. B. Polyester, Urethan oder Epoxyacrylaten und -methacrylaten. Verschiedene Additive, einschließlich Füller, freien Radikalinitiatoren und kationischen Initiatoren, können in dem Material 12 enthalten sein, um die Verarbeitung oder die Leistung zu verbessern. Siehe z. B. Sartomer Company Bulletin Nrn. 4018 oder 4303. Die Strahlungsquelle 14 stellt vorzugsweise actinische Strahlung zur Verfügung, welche fotochemische Aktivität in dem härtbaren Material 12 verursacht. Zum Beispiel kann typischerweise Ultraviolettlicht verwendet werden.
Die Musterschicht 10 kann jede Art von Material enthalten, das zumindest einen Teil der Strahlung aus der Strahlungsquelle blockiert, um ein gleiches Muster im gehärteten Material 12 zu lassen. Z. B. kann das Muster durch ein gefärbtes Muster gebildet werden, wie z. B. unter Verwendung von herkömmlichen Drucktinten, gedruckt auf einen transparenten Polymerfilm. Das Muster kann auch durch Prägemuster gebildet werden, welche die Transparenz des Films verändern. In einer Ausführungsform kann das Muster direkt auf beide Seiten eines Substrats aufgebracht werden, welches das härtbare Material 12 trägt, und nach dem Härten kann das Muster entfernt werden oder auch nicht, um das gehärtete Muster in der gehärteten Schicht 12 zu belassen. In alternativen Ausführungsformen kann die Musterschicht 10 eine Schablone oder ähnliches enthalten, wie z. B. ein gefärbtes oder halb-transparentes Filmmaterial oder ein klares Harz mit ultraviolett-blockierenden Chemikalien darin.
Wie in 2 gezeigt wurde die Musterschicht 10 entfernt, aber das Muster „ABC" wurde auf das gehärtete Material 12 überführt. Es wird angenommen, dass das Muster die Härtungsgeschwindigkeit des Materials 12 verändert, um das Muster in dem gehärteten Material zu bilden. Eine Theorie schlägt vor, dass die Moleküle in dem gebildeten Muster dichter sind als die Moleküle, die eine längere Vernetzungszeit als die Moleküle haben, die keine Maske darüber haben. Diese dichteren Bereiche scheinen unterschiedliche Brechungsindices zu haben. Das Muster ist am besten in einem Winkel von etwa 15 Grad zu sehen.
3 zeigt eine andere Ausführungsform zur Bildung eines Musters in einem Material. In dieser Ausführungsform wird eine Musterschicht 10 über einer gehärteten rückreflektierenden Struktur 16 angebracht, die z. B. lineare oder Würfeleckenprismen enthalten kann. Beispiele für geeignete Würfeleckenprismen sind in US Patent 3 684 348, erteilt an Rowland am 15. August 1972 offenbart.
Mottenaugen-Strukturen 18 können auf der gegenüberliegenden Seite der rückreflektierenden Struktur wie in 3 gezeigt gebildet werden. Mottenaugen-Strukturen sind eingehender in der internationalen Veröffentlichungsnummer WO01/35128, veröffentlicht am 17. Mai 2001 erklärt. Die Mottenaugen-Strukturen 18 werden durch die Strahlungsquelle 14 durch die Musterschicht 10 hindurch gehärtet, derart, dass das Muster in den Mottenaugen-Strukturen 18 oder Diffusor-Struktur oder andere geeignete Strukturen gebildet wird.
Eine Sub-Wellenlängenstruktur die angewendet wird, hat vorzugsweise eine Amplitude von etwa 0,4 Mikron und eine Periode von weniger als etwa 0,3 Mikron. Die Struktur ist sinusoidal in ihrem Aussehen und kann eine tiefgrüne bis tiefblaue Farbe zur Verfügung stellen, wenn man sie im Einfallsglanzwinkel ansieht. Vorzugsweise ist die Amplitude größer als zwei Mal die Periode, um ein zwei oder mehr zu eins Seitenverhältnis zur Verfügung zu stellen.
Um eine Sub-Wellenlängestruktur zu bilden, wird die Struktur zunächst auf einem photoresist-bedeckten Glassubstrat gebildet, indem sie unter Verwendung eines Ultraviolett-Lasers holographisch belichtet wird. Eine geeignete Vorrichtung ist erhältlich von Holographic Lithography Systems aus Bedford, Massachusetts. Ein Beispiel eines Verfahrens ist offenbart in US Patent 4 013 465, erteilt an Clapham et al. am 22. März 1977. Dieses Verfahren ist empfindlich für jede Veränderung in der Umwelt, wie z. B. Temperatur und Staub, und man muss Vorsicht walten lassen. Die Struktur wird dann durch ein Galvanoformverfahren auf eine Nickelscheibe übertragen.
In einer anderen Ausführungsform kann ein feines Muster auf der Maskenschicht 10 gebildet werden. Zum Beispiel kann das Muster einige wenige Zehntel eines Millimeters oder weniger in der Breite sein. Ein härtbares Material, das vorzugsweise im Wesentlichen klar ist, wenn es gehärtet wurde, wird auf der gegenüberliegenden Seite der Maskenschicht 10 des Musters gebildet und durch eine Strahlungsquelle 14 gehärtet. Das feine Muster wird somit in das gehärtete Material übertragen. Die Maskenschicht 10 wird entfernt und das gehärtete Blatt wird vor einer Anzeige, wie z. B. einer Flüssigkristallanzeige, angebracht. Das feine Muster bricht das Pixelmuster in dem Display auf, ohne so viel Lichtverlust wie mit Diffusorblättern.
In strahlungsgehärteten Gießverfahren, wo es erwünscht ist, Merkmale herzustellen mit verschiedenen Winkeln, schneidet man normalerweise verschiedene Winkelmerkmale in die Form, die für die Reproduktion dieser Merkmale verwendet wird. Dies ist allgemein so bei der Herstellung von lichtleitenden oder lichtreflektierenden Produkten, wo kleine Winkelveränderungen die Produktleistung stark beeinträchtigen können. Das Schneiden und Replizieren von Formen ist teuer und ein zeitverschlingender Prozess.
Mit dieser Erfindung kann man eine Vielzahl von Winkel- und Mustervariationen in einem Produkt mit einem einzigen Formdesign herstellen. Man druckt eine „Fotomaske" auf die Oberfläche eines Trägerblatts oder Films vor der Bildung und Strahlungshärtung einer geformten Struktur. Die „Fotomaske" kann klar oder gefärbt sein und auf jeder Seite des Trägers aufgebracht werden. Wenn die Strahlungshärtung stark kollimiert ist, ist es erwünscht, dass die „Maske" halbtransparent ist, um ein langsames Härten in diesem Bereich zuzulassen. In Fällen, in welchen diese Strahlung weniger kollimiert ist, kann man Härtung durch vollständig opake Masken über Streuung und Reflektionen in dem Maskenbereich erhalten.
Das erhaltene Produkt zeigt dann unterschiedliches optisches Verhalten in Bereichen die maskiert wurden, aufgrund der Variation bei der Schrumpfung und dem Brechungsindex, in Bezug auf die Härtungsgeschwindigkeit, die durch die „Maske" behindert wurde.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines typischen kollimierenden Films 30 mit linearen Prismen 32, die lineare Spitzen 34 und Täler 36 haben. Der V-förmige Winkel der ersten Seite 36 und zweiten Seite 38 der Spitze 34 ist typischerweise 90 Grad. Jedoch kann es auch ein nicht-rechtwinkliger Winkel sein. Die linearen Prismen 32 können auf einem Basisfilm 40 gebildet werden.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Prismaanordnung 52 eines differentiell gehärteten kollimierenden Films 50. Viele der Prismen die nicht durch eine Maske blockiert sind, wie z. B. Prisma 54, haben eine lineare Spitze 56. Viele der Prismen die blockiert sind, wie z. B. Prisma 58, haben eine abgerundete Spitze 60. Die abgerundete Spitze ist das Ergebnis von Härtung durch eine Maske, welche die Härtungsgeschwindigkeit verringert oder erhöht, bezogen auf die umgebenden Flächen. Typischerweise ist die Spitze 60 im Vergleich zu dem normalen Gipfel des linearen Gipfels 56 von Prisma 58 abgerundet geformt. Der Bereich 62 ist abgerundet in Bezug auf einen anderen Bereich, was in einer breiteren Lichtverteilung resultieren kann. Die abgerundete Mittellinie 66 der Spitze dieses Prismas kann außermittig sein bezüglich der normalen Mittellinie 64, abhängig von der verwendeten Härtungsmaske. Dieser Bereich 62 kann auch einen leicht unterschiedlichen Brechungsindex in Bezug auf die anderen Bereiche haben. Die Prismen können auf einem Basisfilm 68 wie z. B. einem Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Acryl und Polyvinylchlorid gebildet werden. Vorzugsweise kann die Maske bis zu etwa 50% der Fläche des zu bildenden Produkts, wie z. B. einen kollimierenden Film, bedecken. Die Form der differentiell gehärteten Fläche kann im Wesentlichen jede Konfiguration oder Größe haben. Dies erlaubt, dass man das Licht/die Verteilung in den Anforderungsbereichen des Blattes, wie z. B. den Ecken und Kanten, anstelle der Mitte des Blattes Maßschneidern kann. Auch kann wenn ein größerer Prozentanteil der Fläche der Struktur blockiert wird im Vergleich zu dem mit Ultraviolettlicht bestrahlten, dies im bestrahlten Bereich zu einem erhöhten Anteil von Beulen führen. In Strukturen, in welchen geringere Prozentanteile der Fläche der Struktur blockiert werden, verglichen mit den mit Ultraviolettlicht bestrahlten, kann die Struktur ein Aussehen mit Einbuchtungen haben.
In dem blockierten Bereich können die Prismen nanometergroße Streifen haben, verursacht durch unterschiedliche Härtungsschrumpfungsmuster. Diese Streifen können wie eine vertikale lineare Mottenaugen-Struktur wirken. Einige Streifen können sich von der Spitze bis ins Tal erstrecken. Die Streifung kann in einem Bereich in der Breite von zwischen etwa 250 und 770 Nanometern, abhängig vom Maskenmuster liegen. Die Streifen können aufwärts gerichtetes Lichttunneln verursachen.
Viele andere Arten von Prismen können verwendet werden, einschließlich Würfeleckenprismen. Würfelecken oder prismatische Rückreflektoren sind in US Patent 3 712 706, erteilt an Stamm am 23. Januar 1973, beschrieben. Allgemein werden die Prismen durch Bilden einer negativen Mastermatrize auf einer flachen Oberfläche einer Metallplatte oder anderem geeigneten Material gebildet. Um die Würfelecken zu bilden, werden drei Serien von parallelen, äquidistanten, sich schneidenden, V-förmigen Rillen mit 60 Grad zueinander in die flache Platte eingeschrieben. Die Matrize wird dann verwendet, um den erwünschten Würfeleckenbereich in eine feste flache Kunststoffoberfläche einzubringen. Weitere Details betreffend die Strukturen und Arbeitsweise von Würfeleckenmikroprismen können in US Patent 3 684 348, erteilt an Rowland am 15. August 1972, gefunden werden. Das Mustertransferkonzept kann auch das Bilden einer strukturierten Beschichtung auf einer glatten Oberfläche beinhalten und auch das Bilden einer Musterstruktur auf einem mikro-optischen Array jeglicher Art, einschließlich Oberflächen in Submikron- bis Mikrongröße. Weiterhin kann ein Muster auf ebenen Oberflächen, prismatischen Oberflächen, Linsenstrukturen und anderem aufgebracht werden. Das Muster kann statistisch, geordnet oder dazu gedacht sein, eine Nachricht zu tragen.
Nun bezugnehmend auf 6 wird ein Verfahren zur Bildung des unterschiedlich gehärteten kollimierenden Films in weiteren Details beschrieben. Eine Form 102 wird von linearen Rillen 104, die im Wesentlichen parallel zu der Achse sind, in welcher die Form rotiert, beherrscht. Die linearen Rillen können zwischen etwa 0,05 und 0,2 mm (0,002 und 0,008 inch) von einander entfernt sein. Ein Basisfilm 104 wird von Rolle 106 abgerollt. Der Basisfilm 104 kann ein geeignetes Material, wie z. B. ein Polyester sein. Der Maskenfilm 108 wird von einer zweiten Rolle 110 abgerollt. Der Maskenfilm kann aus einem geeigneten Material, wie z. B. Polyester, gebildet sein, auf den ein nicht-transparentes Muster auf dem transparenten Maskenfilm aufgedruckt ist. Das nicht-transparente Muster kann auf den Maskenfilm in der gleichen Art und Weise, wie ein Muster auf eine Overhead-Transparenzfolie aufgedruckt wird, aufgedruckt sein. Der Basisfilm 104 und Maskenfilm 108 werden durch eine erste Klemmrolle 112 gegen Rolle 102 zusammengeklemmt. Der Basisfilm 104 und der Maskenfilm werden durch Form 102 bis zur zweiten Klemmrolle 114 in engem Kontakt gehalten. In einer anderen Ausführungsform können der Basisfilm und der Maskenfilm zu einem einzelnen Blatt zusammen laminiert und dann von einer einzelnen Rolle abgerollt werden.
In noch einer anderen Ausführungsform kann ein entfernbares Muster direkt auf eine erste Seite des Basisfilms mit einem geeigneten lichtblockierenden Material, wie z. B. einer wasserlöslichen Tinte oder ähnlichem, aufgedruckt werden. Eine härtbare Schicht aus lichthärtbarem Material wird auf die zweite Seite des Basisfilms aufgebracht und die härtbare Schicht wird in Gegenwart von Licht, das auf das Muster und den Basisfilm hindurch auf die härtbare Schicht gerichtet ist, unterschiedlich gehärtet. Nach unterschiedlicher Härtung der Schicht wird das entfernbare Muster von dem Basisfilm entfernt. Zum Beispiel kann es mit einem Lösungsmittel, wie z. B. Wasser für eine wasserlösliche Tinte, entfernt werden. Jedoch können auch andere Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol, Kohlenwasserstoffe, etc. verwendet werden, abhängig von der Tinte oder anderem Material, das verwendet wird, um das lichtblockierende Muster auf dem Basisfilm zu bilden. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist der, dass ein separater Maskenfilm nicht benötigt wird.
Prismenmonomermaterial 116 wird an der Stelle 118 in der Nähe von Klemmrolle 112 aufgebracht. Das Monomermaterial, wie z. B. ein Acrylat, fließt in die Rillen 120 von Form 102. Das Prismenmonomermaterial 116 wird durch das teilweise blockierte Ultraviolettlicht unterschiedlich gehärtet, wenn aus es aus den Ultraviolettlampen 122, 124 auftrifft, um unterschiedlich gehärteten kollimierenden Film 126 zu bilden. Unterschiedlich gehärteter kollimierender Film 126 wird auf Aufrollrollen 128 aufgerollt. Der Maskenfilm 108 wird auf einer zweiten Aufrollrolle 130 aufgerollt.
Bei einem kollimierenden Film mit Bereichen, die unterschiedlich gehärtet sind, wird Licht durch den kollimierenden Film gerichtet, was in unterschiedlichen Schatten der Belichtung resultiert. Hellere Bereiche schließen die Bereiche mit 90 Grad linearen Prismen ein. Bereiche mit dunkleren Bereichen schließen Prismen ein, die durch Blockieren der Maske unterschiedlich gehärtet wurden. In diesen dunkleren Bereichen sind die Prismen leicht verdreht aufgrund der unterschiedlichen Härtungsrate und erscheinen dunkler, da das Licht über einen breiteren Bereich gestreut ist.
Eine lichtausrichtende Filmbeschichtung kann für kollimierendes Licht in Rücklichtsystemen verwendet werden. Die lichtausrichtende Filmbeschichtung 200, wie in Querschnittseitenansicht in 7 und in einer perspektivischen Ansicht in 8 gezeigt, beinhaltet einen Basisfilm 202, gebildet aus einem transparenten Polyesterfilm, wie z. B. ICI Dupont 4000 PET oder Polycarbonat, wie z. B. Rowland Technologies „Rowtec"-Film, mit einer Dicke in dem Bereich von zwischen etwa 50 und 250 Mikrometern (0,002 und 0,01 inch). In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Beschichtung eine Dicke in dem Bereich von zwischen etwa 0,1 und 0,15 mm (0,004 und 0,006 inch) und einen Brechungsindex in dem Bereich von zwischen etwa 1,49 und 1,59 haben.
Eine Serie von transparenten linearen Prismen 204 mit Seiten 206 wird auf dem Basisfilm 202 gebildet. Die Seiten 206 können gleichschenklig sein. Die linearen Prismen 204 erstrecken sich über die Beschichtung. Die Prismen sind aus einem transparenten Harz gebildet, wie z. B. einer Mischung aus polymerisiertem CN104 Polyacrylat, erhältlich von Sartomer Chemical Co. und RDX51027 von UCB Chemical. Die linearen Prismen sind in einem Abstand (p) in einem Bereich von zwischen etwa 25 und 100 Mikrometern (0,001 und 0,004 inch), vorzugsweise etwa 48 Mikrometern (0,0019 inch) je Prisma von einander entfernt. Die linearen Prismen haben eine Höhe (h) in einem Bereich von zwischen etwa 20 und 100 Mikrometern (0,0008 und 0,004 inch), vorzugsweise etwa 25 Mikrometer (0,001 inch). Die linearen Prismen haben ausgeprägte Spitzen 206 mit einem Spitzenwinkel (α) wie gewünscht, mit bevorzugten Werten von 88 oder 90 Grad in einer Beschichtung. Basiswinkel β₁ und β₂ können gleich oder verschieden sein.
Die linearen Prismen 204 können auf dem Basisfilm 202 durch eine optionale Prismenklebeschicht 208, wie z. B. 7650TC acrylischer Klebstoff, erhältlich von Bostik Chemical, angeheftet sein. Die Prismenklebeschicht 208 hat eine Dicke (a₁) in dem Bereich von zwischen etwa 2,5 und 12 Mikrometern (0,0001 und 0,0005 inch).
Auf der Nicht-Prismenseite 210 des Basisfilms 202 wird eine Musterstruktur 212 gebildet, wie z. B. eine Harzzusammensetzung, ähnlich zu der oder die gleiche wie die prismenseitige Klebstoffschicht. Die Musterstruktur 212 kann auf dem Basisfilm 202 durch Musterklebeschicht 214 befestigt werden, die ähnlich ist in Material und Dicke (a₂) zur Prismenklebeschicht 208. Musterstruktur 212 hat eine Dicke in dem Bereich von zwischen etwa 2,5 und 12 Mikrometer (0,0001 und 0,0005 inch).
Wie in 9 gezeigt beinhaltet die Musterstruktur 230 ein Logo 232, das eine Anordnung von vier stumpfen ungleichseitigen Dreiecken ist. Das Logo kann ein Firmenname, ein Warenzeichen, eine Figur oder ein anderes gewünschtes Design sein. Die Musterstruktur kann auf eine Beschichtung, wie z. B. eine Polyester-Overhead-Projektor-Beschichtung, durch einen Laserdrucker aufgedruckt werden. In der gezeigten Ausführungsform wird das Logo in einer Linie auf einer ersten Achse etwa alle 13 mm wiederholt. Die Logos in jeder Linie sind in der nächsten um eine Hälfte eines Logos versetzt und die Linien wiederholen sich etwa alle 7,5 mm entlang einer zweiten Achse in der Ablauf/Geweberichtung, die senkrecht zu der ersten Achse ist. Die Linien des Logos sind etwa 0,5 mm breit. Andere Arten von Designs beinhalten Kreuzschraffur, geometrische Figuren, Zahlen, Buchstaben, etc.
Zurückkehrend zu 8 sind die Linien Vertiefungen 216 oder Einbuchtungen in der Oberfläche auf der Nicht-Prismaseite. Vertiefungen 216 können eine Tiefe (d) in dem Bereich von zwischen etwa 0,3 und 2,0 Mikrometern haben, mit einer mittleren Tiefe von einem Mikrometer. Die Vertiefungen sind nicht gleichförmig in der Steigung von ihren Kanten 218 zum tiefsten Punkt 220. Die Vertiefungen können eine mittlere Steigung von 0,5 Grad zu der Oberfläche des Basisfilms 102 haben, wobei die Steigung die Höhe von einem Grad hat.
Die Musterstruktur wird durch temporäres Anbringen eines Maskenfilms auf einer Seite des Basisfilms gebildet. Der Maskenfilm hat ein Logo, geometrische Form (Linien, Kreise, Kurven, etc.), alphanumerisches oder jedes andere gewünschte Design, das darauf gebildet wird, das einen Teil des Ultraviolettlichtes blockiert, wenn es von einer Ultraviolettlichtquelle aus durch die Maske hindurch auf den Basisfilm fällt. Der Teil des Maskenfilms ohne das darauf aufgedruckte Logo ist für Ultraviolettlicht transparenter. Auf der anderen Seite des Basisfilms wird eine Klebeschicht aufgebracht und ein ungehärtetes strahlungshärtbares Harz wird auf die Klebeschicht aufgebracht. Ultraviolettlicht wird aus einer Ultraviolettlichtquelle durch die Maskenschicht durch die Basisschicht durch die Klebeschicht auf die Harzschicht gerichtet. Die Harzschicht wird unterschiedlich gehärtet, da die Ultraviolettlicht-Intensität ungleichmäßig durch das auf die Harzschicht aufgedruckte Muster blockiert wird, was in einer Musterstruktur resultiert. Die Musterstruktur ist ungleichmäßig und segmentiert. Die Bereiche der Harzschicht, welche die größte Blockade vor dem Ultraviolettlicht haben, haben die tiefsten Vertiefungen in der Oberfläche. Die Bereiche, die dem Ultraviolettlicht ausgesetzt waren, resultieren in Segmenten mit relativ glatten Oberflächen. Der Maskenfilm wird dann von dem Basisfilm entfernt. Die linearen Prismen werden auf der gleichen Seite gegossen, auf welcher der Maskenfilm angebracht war. Die linearen Prismen werden durch Ultraviolettlicht gehärtet, das durch den Basisfilm hindurch gerichtet wird. Die linearen Prismen können leicht unterschiedlich gehärtet werden in den Bereichen, die dem Ultraviolettlicht ausgesetzt sind, das durch die Musterstruktur hindurchfällt, die ungleichmäßig und segmentiert ist.
Der Film kann zwischen einen Lichtleiter und ein Display gebracht werden, wie z. B. ein Flüssigkristalldisplay. Das feine Muster bricht das Pixelmuster in dem Display auf, ohne so viel Lichtverlust wie mit einem Diffusorblatt. Die Musterstruktur auf dem Film kann quer über den Film leicht sichtbar sein.
Der Film kann als Einzelblatt- oder als Zweiblatt- oder Mehrfachsystem verwendet werden. Ein Zweiblattsystem hat die linearen Prismenspitzen in die gleiche Richtung zeigend und die Länge der Spitzen von jedem Blatt ist oftmals bei 90 Grad gekreuzt.
Beispiel 1
Lineare Prismen werden auf Polycarbonat gegossen und mit einem Nummer 30LC-Maskenfilm (hergestellt von Ivex Packaging Corporation), der ein blaugefärbtes „PEEL" Muster darauf gedruckt hat, bedeckt. Mottenaugen-Strukturen werden auf der gegenüberliegenden Seite der Prismen gegossen und durch Ultraviolettstrahlung mit einer Gewebegeschwindigkeit von etwa 12 Metern je Minute (40 Fuß je Minute), unter zwei 157–236 Wattgeradlinige Zentimeter (400-600 Watt/lineal inch) Ultraviolettlampen, hergestellt von Eye Ultraviolet Corporation, gehärtet. Nach Entfernen des Maskenfilms behalten die gehärteten Mottenaugen-Strukturen das „PEEL"-Muster, das nicht leicht bei einem Null- Grad-Winkel gesehen werden kann, aber ausgeprägt bei etwa 15 Grad-Sichtwinkel.
Beispiel 2
Alphanumerische Bilder werden auf die Oberfläche eines Maskenfilms auf einer Frischhaltemaskenprobe eines Polycarbonatfilms, hergestellt von Rowland Technologies Incorporated, handgeschrieben. Allgemein erhältliche Filzstiftmarker werden verwendet, um die Bilder zu bilden. Die ultraviolett härtbare Beschichtung aus Epoxyacrylat wird auf die andere Seite des Polycarbonatfilms aufgebracht und unter einer 236 Watt je geradlinigem Zentimeter (600 Watt je lineal inch) Lampe bei etwa 4,6 Metern je Minute (fünfzehn Fuß je Minute) gehärtet. Der Maskenfilm wird entfernt und die gehärtete Beschichtung wird optisch unter verschiedenen Winkeln untersucht. Die Bilder, die auf dem Maskenfilm waren, waren bei flachen Sichtwinkeln in der gehärteten Beschichtung sichtbar.
Beispiel 3
10 zeigt eine Auftragung eines Oberflächenprofils mit einer Interferenzmikroskopspur, die quer über die Oberfläche eines Films, der mit dem Musterübertragungsverfahren erzeugt wurde, gemacht wurde.
Die Höhe der Merkmale ist etwas weniger als eine Wellenlänge des roten Lichts. Rote Lichtwellenlänge ist 632,8 nm (2,49 × 10^–5 inches). Die Höhe der Merkmale ist etwa 500 bis 900 nm (1,9685 × 10^–5 bis 3,5433 × 10^–5 inches). Die mittlere Höhe ist etwa 640 nm (2,5197 × 10^–5 inches).
Die Höhe und Steigung der Merkmale verursacht etwas Lichtablenkung, wenn das Licht durch den Film fällt. Jedoch scheint der Effekt der Helligkeit um etwa 1 Verstärkung positiv zu sein. Zusätzlich können diese Merkmale als Anhaltepunkte für Prismenspitzen von kollimierenden Filmen wirken, wenn die Filme übereinandergestapelt werden und daher die Mehrzahl der Prismenspitzen vor einer Zerstörung durch Reibung geschützt werden kann.

Claims

Struktur (52), umfassend eine Schicht, die einen ersten gehärteten Bereich aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schicht einen zweiten gehärteten Bereich umfasst, der erste gehärtete Bereich (56) und der zweite gehärtete Bereich (60) aus einem gleichen, lichthärtbaren Material gebildet sind, und wobei dieser erste gehärtete Bereich (56) bis zu einem ersten Grad gehärtet ist, und dieser zweite gehärtete Bereich (60) bis zu einem zweiten Grad gehärtet ist, wobei dieser erste Grad ausreichend unterschiedlich von dem zweiten Grad ist, so dass eine sichtbare Diskontinuität auf der Oberfläche der Struktur (52) die Folge ist.
Struktur von Anspruch 1, wobei diese Schicht mit einer Basis verbunden ist, und wobei gegebenenfalls diese Schicht und diese Basis entweder aus dem gleichen Material gebildet sind, oder wobei die Basis aus einem Material gebildet ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Acrylat und Polyvinylchlorid besteht.
Struktur von Anspruch 1 und wobei entweder: a) dieser erste Grad ausreichend unterschiedlich von dem zweiten Grad ist, so dass ein Unterschied zwischen der Dicke des ersten Bereichs und der Dicke des zweiten Bereichs resultiert, der in einem Bereich von zwischen etwa 0,05 und 2,0 Mikrometern liegt; b) dieses lichthärtbare Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyestern, Urethanen, Epoxyacrylaten und Methacrylaten besteht; c) diese Schicht Linearprismen umfasst; d) diese Schicht eine linsenförmige Struktur umfasst; e) diese Schicht ein Würfeleckenprisma umfasst; f) diese Schicht eine Subwellenlängen-Struktur umfasst; g) dieser erste gehärtete Bereich so gestaltet ist, dass er ein Logo, geometrische Formen oder Alphanumerika darstellt; h) dieser erste gehärtete Bereich (56) einen Brechungsindex aufweist, der sich vom Brechungsindex des zweiten gehärteten Bereichs (60) unterscheidet; i) dieser erste gehärtete Bereich eine Dichte aufweist, die sich von der Dichte des zweiten gehärteten Bereichs unterscheidet; j) diese Basis und diese Schicht das gleiche, lichthärtbare Material umfassen.
Verfahren zur Bildung eines Musters in einem strahlenhärtbaren Material (12), das die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Blockiermusters (10), das einen Teil der Strahlung von einer Strahlenquelle abblocken kann, zwischen der Strahlenquelle und dem strahlenhärtbaren Material; und b) Härten des Materials (12) mit Strahlung von der Strahlenquelle (14) durch das Blockiermuster unter Bildung eines Musters in dem strahlenhärtbaren Material (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Härtungsschritt ein Muster bildet, wobei ein erster gehärteter Bereich (56) bis zu einem ersten Grad gehärtet ist, und ein zweiter gehärteter Bereich bis zu einem zweiten Grad gehärtet ist, wobei sich dieser erste Grad ausreichend von dem zweiten Grad unterscheidet, so dass eine sichtbare Diskontinuität auf der Oberfläche der Struktur die Folge ist.
Verfahren von Anspruch 4, und wobei entweder: a) die Strahlenquelle (14) ultraviolettes Licht emittiert; b) das strahlenhärtbare Material (12) aus Polyestern, Urethanen, Epoxyacrylaten und Methacrylaten ausgewählt wird; c) das Muster (10) in Form eines Logos, einer geometrischen Form oder von Alphanumerika gestaltet ist; d) das Blockiermuster auf einem separaten Film gebildet ist; oder e) das strahlenhärtbare Material mit einem Basisfilm verbunden ist; wobei das Blockiermuster in diesem Fall gegebenenfalls entfernbar auf dem Basisfilm angebracht ist.
Mustertransfer-Vorrichtung, umfassend: a) eine Strahlenquelle (14) zur Emission von Strahlung; b) ein strahlenhärtbares Material (12), das durch die Strahlung gehärtet werden kann; und c) ein Muster (10) zum Blockieren eines Teils der Strahlung; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie angeordnet ist, um dieses Muster (10) zwischen der Strahlenquelle (14) und dem strahlenhärtbaren Material (12) während des Härtens des Materials so anzuordnen, dass ein wahrnehmbares Muster in dem Material von einem ersten gehärteten Bereich (56) und einem zweiten gehärteten Bereich (60) gebildet wird.
Mustertransfer-Vorrichtung von Anspruch 6, und wobei entweder: a) diese Strahlenquelle (14) ultraviolettes Licht emittieren kann; b) dieses strahlenhärtbare Material (12) aus einem Material ausgewählt wird, das aus Polyester, Epoxyacrylaten, Urethanen und Methacrylaten besteht; oder c) das Muster (10) in der Form eines Logos, von geometrischen Formen und Alphanumerika gestaltet ist.