DE69726847T2

DE69726847T2 - Strukturierter optischer film mit variabler periode

Info

Publication number: DE69726847T2
Application number: DE69726847T
Authority: DE
Inventors: Jr. Sanford COBB; E. Mark GARDINER; M. Keith KOTCHICK; Kazuhiko Toyooka; A. William HIBBARD
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-03-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: EP0892931A1; CA2251252A1; KR20000005436A; JP4195093B2; US5919551A; DE69726847D1; EP0892931B1; CN1221494A; CA2251252C; JP4834033B2; KR100431165B1; AU727440B2; WO1997039369A1; JP2008287265A; AU2139697A; CN1132022C; JP2000508786A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet strukturierter optischer Filme und optischer Anzeigen, die die strukturierten optischen Filme enthalten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung optische Filme mit einer strukturierten Oberfläche, in der der Abstand der Täler und/oder Spitzen variiert.
Strukturierte optische Filme werden in optischen Anzeigesystemen und in anderen Anwendungen verwendet, wo eine Kontrolle über die Richtung des Lichts erwünscht ist, das durchgelassen und/oder reflektiert wird, um die Helligkeit zu erhöhen, die Blendung zu reduzieren usw. Strukturierte optische Filme werden allgemein im US-Patent Nr. 4,906,070 (Cobb) beschrieben. Im wesentlichen weisen sie Filme aus lichtdurchlässigen Materialien auf, in denen eine Reihe von Prismen so angeordnet sind, daß die Filme verwendet werden können, um Licht durch Reflexion und Brechung bzw. Beugung umzuleiten. Wenn sie in einer optischen Anzeige verwendet werden, wie jener, die in Aktentaschen- bzw. Laptop-Computern, Uhren, usw. angetroffen werden kann, kann der strukturierte optische Film die Helligkeit einer optischen Anzeige erhöhen, indem er den Lichtaustritt aus der Anzeige auf innerhalb eines Paares von Ebenen beschränkt, die unter gewünschten Winkeln von einer normalen Achse angeordnet sind, die durch die optische Anzeige verläuft. Als Ergebnis wird Licht, das die Anzeige außerhalb des zulässigen Bereichs verlassen würde, zurück in die Anzeige reflektiert, wo ein Anteil davon „wiederverwertet" und zum strukturierten Film unter einem Winkel zurückge schickt werden kann, der es aus der Anzeige austreten läßt. Diese Wiederverwertung ist nützlich, da sie den Stromverbrauch reduzieren kann, der benötigt wird, um eine Anzeige mit einem gewünschten Helligkeitspegel bereitzustellen.
Ein unerwünschter Effekt der Verwendung eines strukturierten optischen Films in einer optischen Anzeige ist das Auftreten eines reflektierten Moirés, das durch die Interferenz zweier periodischer Muster verursacht wird. Moiré-Effekte werden in O. Bryngdahl, „Moiré: Formation and Interpretation," Optica Acta, B. 24(1), S. 1–13 (1977) erläutert. In einer optischen Anzeige, die eine einzelne Schicht eines strukturierten optischen Films verwendet, sind die periodischen Muster, die ein Moiré verursachen, die Muster im Film selbst und das reflektierte Bild des Filmmusters (das durch andere Oberflächen in der optischen Anzeige reflektiert wird).
Einige optische Anzeigen enthalten einen zweiten strukturierten optischen Film, in dem die Prismen unter einem Winkel zu den Prismen im ersten optischen Film orientiert sind. Dieser Winkel kann irgendwo zwischen größer als null bis 90° liegen, obwohl er typischerweise etwa 90° beträgt. Obwohl die Verwendung zweier strukturierter optischer Filme die Helligkeit der Anzeige innerhalb eines engen Betrachtungsbereichs erhöhen kann, kann sie die Effekte des Moirés erhöhen, indem eine zweite Planoberfläche (auf dem unteren strukturierten Film) bereitgestellt wird, die mehr Licht durch das periodische Muster im ersten, oder oberen strukturierten Film zurück reflektiert.
Zusätzlich kann der zweite strukturierte optische Film auch zu einer optischen Kopplung führen, die zu einer ungleichmäßigen Lichtdurchlassung von der Anzeige, d. h. sichtbare helle Flecken, Streifen und/oder Linien in der Anzeige führt. Optische Kopplung wird durch Berühren oder nahezu Berühren einer Planoberfläche mit der strukturierten Oberfläche eines strukturierten optischen Films verursacht.
EP-A-0 573 268 offenbart eine Lichtbündelungseinheit, die eine Prismenlinse verwendet, die zur Verwendung in einer Hintergrundbeleuchtungsvorrichtung geeignet ist. Die in diesem Dokument beschriebene Flüssigkristallanzeige weist eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von Buchstaben und Graphiken auf, wobei die Einrichtung einen Anzeigeabschnitt aufweist, der mindestens eine Flüssigkristalltafel, eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Anzeigeabschnitts der Flüssigkristalltafel, und eine Bündelungseinrichtung zur Bündelung von Lichtstrahlen von der Beleuchtungseinrichtung am Anzeigeabschnitt der Flüssigkristalltafel aufweist. Eine Prismenlinse weist mehrere Prismenabschnitte auf, die mit einem darauf ausgebildeten ebenen Abschnitt versehen sind. Der ebene Abschnitt kann am unteren Teil zwischen zwei benachbarten Prismenabschnitten ausgebildet sein. Eine Kombination von oberen und unteren ebenen Abschnitten, die auf und zwischen den Prismenabschnitten ausgebildet sind, ist ebenfalls möglich.
JP-A-06-082 635 betrifft eine punktgedruckte Schicht mit unregelmäßiger Reflexion, die auf der Rückseite einer lichtdurchlässigen Platte vorgesehen ist, wobei ein Reflektor auf der Rückseite der Platte angeordnet ist und eine lineare Lichtquelle auf der Endfläche der Platte angeordnet ist. Eine zerklüftete Linie, die aus flachen Neigungen besteht, ist auf einer Seite einer dünnen Lage einer transparenten Prismenlage vorgesehen, die auf der Oberfläche der Platte vorgesehen ist. Der Spitzenwinkel der Neigung wird auf 90° kontrolliert, und der Abstand der zerklüfteten Linie ist unregelmäßig zwischen 20 und 500 μm angeordnet. Der Spitzenwinkel der Neigung der zerklüfteten Linie der Lage wird zwischen 70 und 110° kontrolliert und ist unregelmäßig angeordnet.
Allgemein wird die vorliegende Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche definiert. Die vorliegende Erfindung weist einen strukturierten optischen Film mit Spitzen und/oder Rillen mit variablem Abstand, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren, und optische Anzeigen auf, die eine oder mehrere Schichten des Films enthalten.
In einer Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung einen strukturierten optischen Film mit einer strukturierten Oberfläche auf, die aufweist: mehrere, im allgemeinen parallele Spitzen, wobei jedes Paar benachbarter Spitzen durch ein Tal getrennt ist; eine erste Gruppe benachbarter Spitzen mit einem ersten Spitzenabstand; und eine zweite Gruppe benachbarter Spitzen mit einem zweiten Spitzenabstand, wobei die zweite Gruppe benachbarter Spitzen benachbart zur ersten Gruppe benachbarter Spitzen angeordnet ist, wobei sich der erste Spitzenabstand vom zweiten Spitzenabstand unterscheidet. Die erste Gruppe weist vorzugsweise 20 oder weniger benachbarte Spitzen, bevorzugter 10 oder weniger und noch bevorzugter 3 oder weniger Spitzen auf. Alternativ kann die erste Gruppe in Form der Breite definiert werden, wobei eine bevorzugte Breite etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer oder weniger beträgt. Es wird außerdem bevorzugt, daß der Talabstand innerhalb der ersten Gruppe über irgendwelche drei benachbarte Täler variiert.
In einer anderen Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung einen strukturierten optischen Film mit einer strukturierten Oberfläche auf, die aufweist: mehrere, im allgemeinen parallele Täler, wobei jedes Paar benachbarter Täler durch eine Spitze getrennt ist; eine erste Gruppe benachbarter Täler mit einem ersten Talabstand; und eine zweite Gruppe benachbarter Täler mit einem zweiten Talabstand, wobei die zweite Gruppe benachbarter Täler benachbart zur ersten Gruppe benachbarter Täler angeordnet ist, wobei sich der erste Talabstand vom zweiten Talabstand unterscheidet. Die erste Gruppe weist vorzugsweise 20 oder weniger benachbarte Täler, bevorzugter 10 oder weniger, und noch bevorzugter 3 oder weniger Täler auf. Alternativ kann die erste Gruppe in Form der Breite definiert werden, wobei eine bevorzugte Breite etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer oder weniger beträgt. Es wird außerdem bevorzugt, daß der Spitzenabstand innerhalb der ersten Gruppe über irgendwelche drei benachbarte Spitzen variiert.
In noch einer anderen Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung einen strukturierten optischen Film mit einer strukturierten Oberfläche auf, wobei die strukturierte Oberfläche mehrere, im allgemeinen parallele Täler aufweist, wobei jedes Paar benachbarter Täler durch eine Spitze getrennt ist, wobei der Spitzenabstand im wesentlichen konstant ist, und wobei ferner der Talabstand innerhalb einer Gruppe von drei oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Tälern variiert.
In noch einer anderen Ausführungsform weist die vorliegende Erfindung einen strukturierten optischen Film mit einer strukturierten Oberfläche auf, wobei die strukturierte Oberfläche mehrere, im allgemeinen parallele Spitzen aufweist, wobei jedes Paar benachbarter Spitzen durch ein Tal getrennt ist, wobei der Talabstand im wesentlichen konstant ist, und wobei ferner der Spitzenabstand innerhalb einer Gruppe von drei oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Spitzen variiert.
Die obigen und anderen Merkmale der Erfindung werden vollständiger in den Zeichnungen und der detaillierten Be schreibung dieser Erfindung gezeigt und beschrieben, wo gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um ähnliche Teile zu repräsentieren. Es ist jedoch zu verstehen, daß die Beschreibung und Zeichnungen (die nicht maßstabsgerecht sind) nur zum Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht in einer Weise zu lesen sind, die den Rahmen dieser Erfindung unzulässig beschränkt.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines strukturierten optischen Films des Stands der Technik.
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Paars strukturierter Filme gemäß 1, in dem die Prismen unter einem Winkel von etwa 90° gekreuzt sind.
3A ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem konstanten Spitzenabstand und einem variierenden Talabstand.
3B ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem konstanten Talabstand und einem variierenden Spitzenabstand.
4A ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines alternativen erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem variierenden Spitzenabstand.
4B ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines alternativen erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem variierenden Talabstand.
5A ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines alternativen erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem variierenden Spitzenabstand und einem variierenden Talabstand.
5B ist ein schematisches Diagramm eines Schnitts eines alternativen erfindungsgemäßen strukturierten Films mit einem variierenden Spitzenabstand und einem variierenden Talabstand.
6 ist ein schematisches Diagramm eines optischen Anzeigeaufbaus, der mindestens eine Schicht eines erfindungsgemäßen strukturierten optischen Films enthält.
Die vorliegende Erfindung, die in Verbindung mit den veranschaulichenden Ausführungsformen beschrieben wird, die in 3A und den folgenden Figuren dargestellt werden, stellt einen strukturierten optischen Film bereit, in dem der Spitzenabstand und/oder der Talabstand variieren, um die Sichtbarkeit der Moiré-Interferenzmuster zu reduzieren, wenn eine oder mehrere Schichten der strukturierten Filme in zum Beispiel einer optischen Anzeige verwendet werden.
Die 1 und 2 stellen allgemein das Konzept strukturierter optischer Filme dar. 1 stellt einen Schnitt eines regelmäßigen, periodischen strukturierten optischen Films 10 dar, der eine strukturierte Oberfläche 12 und eine Planoberfläche 14 aufweist. Die strukturierte Oberfläche weist eine Reihe regelmäßig beabstandeter Täler 16 und Spitzen 18 auf, die Prismen 20 definieren. Die Prismen 20 werden durch Facetten definiert, die zwischen den Tälern 16 und den Spitzen 18 ausgebildet sind. Die Geometrie der strukturierten Oberfläche 12 und des Materials, das verwendet wird, um den Film 10 herzustellen, fördern eine interne Totalreflexion und eine Brechung des Lichts, das in die Planseite 14 des Films 10 eintritt, um den Austritt des Lichts durch die strukturierte Oberfläche außerhalb eines gewünschten Bereichs von Winkeln zu minimieren.
2 stellt ein Paar strukturierter optischer Filme 22 und 24 dar, in dem die Prismen 26 bzw. 28 ungefähr unter ei nem 90°-Winkel zueinander orientiert sind. Im Gebrauch wird es bevorzugt, daß die strukturierte Oberfläche 28 in Kontakt oder nahezu in Kontakt mit der Planoberfläche 27 des oberen Films 22 steht.
Obwohl die Prismen/Facetten im allgemeinen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung so gezeigt werden, daß sie einen Flächenwinkel von etwa 90° zwischen im allgemeinen planaren Facetten aufweisen, wird zu verstehen sein, daß die vorliegende Erfindung strukturierte optische Filme einschließt, die Prismen/Facetten aufweisen, die in irgendeiner optisch nützlichen Form ausgebildet sind, einschließlich Lentikularanordnungen, Prismen mit abgerundeten Spitzen und/oder Tälern, gekrümmten Facetten usw. Mit anderen Worten ist die vorliegende Erfindung mit irgendeinem strukturierten optischen Film nützlich, der ein periodisches Muster zeigt, das beim Fehlen von Variationen des Abstands, wie sie hierin beschrieben werden, zu sichtbaren Moiré-Interferenzmustern führen kann. Obwohl überdies die unten erläuterten Ausführungsformen eine Planoberfläche aufweisen, wird zu verstehen sein, daß die gegenüberliegende Oberfläche der erfindungsgemäß hergestellten strukturierten optischen Filme, d. h. die Oberfläche, die der strukturierten Oberfläche gegenüberliegt, im wesentlichen planar sein könnte oder sie mit einer Struktur, Textur, als eine glatte Oberfläche, oder mit irgendeiner anderen Ausführung versehen sein könnte, falls erwünscht.
Es sollte auch zu verstehen sein, daß die Ausführungsformen, die in den 3A und folgenden dargestellt werden, im allgemeinen planare Querschnitte strukturierter optischer Filme sind, die erfindungsgemäß aufgebaut sind, die im allgemeinen senkrecht zur Länge der Rillen/Täler vorgenommen sind. Die variable Beschaffenheit der erfindungsgemäßen optischen Filme vorausgesetzt (um die Sichtbarkeit von Moiré- Interferenzmustern zu reduzieren), wird zu verstehen sein, daß die Querschnitte eines gegebenen Films längs der Länge der Rillen/Täler konstant bleiben können oder nicht. Dies kann besonders bei strukturierten optischen Filmen gelten, die erfindungsgemäß unter Verwendung einer Werkzeugbestückung hergestellt werden, die durch Gewindeschneiden einer zylindrischen Walze aufgebaut wird.
3A stellt schematisch einen Querschnitt normal zur Planoberfläche eines erfindungsgemäßen strukturierten optischen Films 30 dar. Der Film 30 weist einen Satz von Prismen auf, die durch Spitzen 36 und Täler 38 definiert sind. Die Spitzen 36 und Täler 38, die die Prismen definieren, verlaufen vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander, obwohl leichte Variationen akzeptabel wären. Der Zwischenraum zwischen benachbarten Spitzen 36, d. h. der Spitzenabstand des optischen Films 30 ist im wesentlichen konstant. Der Zwischenraum zwischen benachbarten Tälern 38 variiert jedoch über jede Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Tälern 38. Dieser Zwischenraum zwischen den Tälern 38 kann auch als Talabstand Pv bezeichnet werden. Indem der Talabstand variiert wird, kann die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern reduziert werden, wenn der Film 30 in einer optischen Anzeige verwendet wird.
Der Spitzenabstand in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 30 wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Spitzenabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 30 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Spitzenabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometer liegen.
Ein optischer Film 30 kann unter Verwendung eines Werkzeugs durch irgendein bekanntes Verfahren hergestellt werden. Wenn das Werkzeug, das verwendet wird, um den Film 30 herzustellen, eine Walze ist, kann sie durch Gewindeschneiden mit einem konstanten Gewindeabstand, Tauchschleifen unter Verwendung eines konstanten Zwischenraums zwischen den Rillen, oder irgendein anderes nützliches Verfahren hergestellt werden. Es wird bevorzugt, jede Rille im Werkzeug zu einer konstanten, jedoch unterschiedlichen Tiefe auszubilden, wenn das Werkzeug gebildet wird, das verwendet wird, um den Film 30 herzustellen.
Wenn das Werkzeug, das verwendet wird, um den Film 30 zu bilden, eine zylindrische Walze ist, die unter Verwendung von Gewindeschneiden gebildet wird, wird es bevorzugt, die Tiefe der Rille konstant zu variieren, die in der Walze durch ein Schneidwerkzeug gebildet wird. Diese Variation könnte die Variation der Tiefe der Rille mit einer konstanten oder sich ändernden Rate zwischen einem Minimum und einem Maximum einschließen, obwohl es auch nützlich sein könnte, Zwischensolltiefen zwischen dem Minimum und den Maxima zu erhalten, die um den Umfang der Walze verschachtelt sind, um es zu vermeiden, eine Periodizität in die Rillen und folglich in den Film hineinzubringen.
Beim Gewindeschneiden kann es auch wünschenswert sein, die Anzahl der Umdrehungen, oder „Windungen" zu variieren, über die das Schneidwerkzeug zwischen unterschiedlichen Sollrillentiefen bewegt wird, und, außerdem eine Anzahl von Walzenumdrehungen zwischen Solltiefen zu verwenden, die keine Ganzzahl ist. Noch bevorzugter ist es wünschenswert, eine Anzahl von Umdrehungen zu verwenden, die einen gebrochenen Anteil aufweist, der nicht leicht multipliziert wird, um einer Ganzzahl zu gleichen. Beispiele nützlicher Anzahl von Umdre hungen, über die die Rillentiefe variiert würde, schließen zum Beispiel 0,85, 1,15, 1,3 oder 2,15 ein. Die Solltiefe der Rille würde dann zwischen dem Anfangs- und Endpunkt jeder gewünschten Anzahl der Umdrehungen der Walze variieren.
Nachdem das Werkzeug hergestellt ist, kann der Film 30 unter Verwendung des Werkzeugs gemäß irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Beispiele von Verfahren und Materialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den in US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert. Es wird zu verstehen sein, daß der gewählte Herstellungsprozeß mindestens etwas von dem Material abhängig ist, das für die Filme verwendet wird.
Im Film 30, der in 3A dargestellt wird, wird der Spitzenabstand konstant gehalten, während der Talabstand variiert. Die Werkzeugbestückung, die verwendet wird, um den Film 30 herzustellen, kann jedoch durch Elektroformung oder andere geeignete Verfahren nachgebildet werden, wodurch folglich ein „Negativ" des Musters gebildet wird, das auf dem Originalwerkzeug ausgebildet ist. Wenn dieses nachgebildete Werkzeug dann verwendet wird, um einen Film zu bilden, ist das Ergebnis, das in 3B dargestellt wird, ein Film 130, der ein „Negativ" des Films 30 ist, der in 3A dargestellt wird. Als Ergebnis weist der Film 130 einen konstanten Talabstand Pv zwischen den Tälern 136 auf, während der Spitzenabstand Pp zwischen den Spitzen 138 über den Film 130 variiert. Dies ist genau das Gegenteil der Abstandseigenschaften des Films 30. Wie der Film 30 ist der Film 130 in 3B ebenfalls nützlich, die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren, wenn er in einer optischen Anzeige verwendet wird.
Der Talabstand in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 130 wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Talabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 30 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Talabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometern liegen.
4A ist ein schematisches Diagramm eines alternativen strukturierten optischen Films 40, der eine Planoberfläche und eine strukturierte Oberfläche 44 aufweist. Die strukturierte Oberfläche 44 weist mehrere im allgemeinen parallele Prismen auf, die durch Spitzen 46 und Täler 48 definiert werden. Die Spitzen 46 sind vorzugsweise alle mit im wesentlichen derselben Höhe Hp über der Planseite 42 des Films ausgebildet.
Im Film 40 bleibt der Spitzenabstand Pp₁ über eine erste Gruppe 50 von Spitzen 46 konstant. Eine zweite Gruppe 52 von Spitzen 46 ist unmittelbar benachbart zur ersten Gruppe 50 angeordnet. Die zweite Gruppe 52 von Spitzen 46 weist einen konstanten Spitzenabstand Pp₂ auf, der sich vom Spitzenabstand der ersten Gruppe 50 unterscheidet. Es ist die Variation des Spitzenabstands, die zur Reduzierung der Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern beiträgt, wenn der Film 40 verwendet wird.
Der Spitzenabstand in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 40 wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Spitzenabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 140 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Spitzenabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometer liegen. Typische Spitzenabstände, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung ver wendet werden, umfassen Gruppen von Spitzen, die mit 50, 40, 30 und 20 Mikrometern beabstandet sind. Es kann nützlich sein, Verhältnisse des maximalen Spitzenabstands zum minimalen Spitzenabstand von etwa 1,25 oder größer, bevorzugter etwa 1,5 oder größer und noch bevorzugter etwa 2,0 oder größer vorzusehen, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren.
Die Anzahl der Spitzen 46 in jeder der Gruppen kann variiert werden, um die Moiré-Interferenzreduzierung zu verbessern. Der Film 40 weist Gruppen 50 und 52 auf, in denen Gruppen drei benachbarte Spitzen 46 einen konstanten Spitzenabstand aufweisen. In einigen erfindungsgemäßen strukturierten Filmen kann es nützlich sein, wenn mindestens eine der Gruppen etwa 20 oder weniger Spitzen; vorzugsweise etwa 10 oder weniger, bevorzugter etwa 5 oder weniger, und noch bevorzugter etwa 3 oder weniger Spitzen aufweist. In einigen strukturierten Filmen kann es auch nützlich sein, nur zwei benachbarte Spitzen 46 in einer Gruppe einzuschließen, d. h. ein Muster bereitzustellen, in dem der Spitzenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Spitzen variiert.
Obwohl der Film 40 nur zwei Gruppen 50 und 52 aufweist, wird zu verstehen sein, daß die vorliegende Erfindung Filme einschließt, die mindestens zwei oder mehr Gruppen von Spitzen aufweisen, d. h. der Film 40 könnte jede Anzahl von Gruppen aufweisen, nicht nur zwei Gruppen. Obwohl der Film 40 so gezeigt wird, daß er zwei Gruppen mit gleichen Zahlen von Spitzen 46 aufweist, wird außerdem zu verstehen sein, daß jede Gruppe dieselbe oder eine andere Anzahl von Spitzen 46 aufweisen kann.
Ein alternatives Maß der Gruppengröße kann auf der Breite der Gruppen beruhen, die im allgemeinen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen wird. Vorzugsweise beträgt die Breite jeder Gruppe etwa 1 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer, bevorzugter etwa 100 Mikrometer oder weniger, und noch bevorzugter etwa 50 Mikrometer oder weniger. Es wird zu verstehen sein, daß die erwünschten Gruppenbreiten teilweise auf dem Abstand der Spitzen und Täler im Film 40 beruhen.
Ein optischer Film 40 kann unter Verwendung eines Werkzeugs hergestellt werden, das durch irgendein geeignetes Verfahren hergestellt wird. Es wird zu verstehen sein, daß die Höhe der Spitzen Hp im fertigen Film 40 eine Funktion der Tiefe der Rillen ist, die in das Werkzeug geschnitten sind. Wenn das Werkzeug, das verwendet wird, um den Film 40 zu erzeugen, eine zylindrische Walze ist, kann es durch Gewindeschneiden der Walze auf eine konstante Tiefe mit einem konstanten Gewindeabstand über die Rillen hergestellt werden, die verwendet werden, um jede Gruppe von Spitzen zu bilden, die einen konstanten Spitzenabstand aufweisen. Wenn Gewindeschneiden verwendet wird, um eine Walze zu bilden, ist es wünschenswert, den Gewindeabstand über eine Anzahl von Walzenumdrehungen konstant zu halten, die keine Ganzzahl ist. Noch bevorzugter ist es wünschenswert, den Gewindeabstand für eine Bruchzahl konstant zu halten, die nicht leicht multipliziert wird, um einer Ganzzahl zu gleichen. Beispiele nützlicher Zahlen von Umdrehungen, über die den Gewindeabstand konstant gehalten werden könnten, schließen zum Beispiel 0,85, 1,15, 1,3 oder 2,15 ein. Es wird zu verstehen sein, daß der ganzzahlige Anteil der Anzahl der Umdrehungen, über die der Gewindeabstand konstant gehalten wird, die Anzahl der Spitzen in jeder der Gruppen bestimmt.
Nachdem das Werkzeug hergestellt ist, kann der Film 40 unter Verwendung des Werkzeugs gemäß irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Beispiele von Verfahren und Ma terialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert. Es wird zu verstehen sein, daß der gewählte Herstellungsprozeß mindestens etwas von dem Material abhängig ist, das für die Filme verwendet wird.
Die Werkzeugbestückung, die verwendet wird, um den Film 40 herzustellen, kann durch Elektroformung oder andere geeignete Verfahren nachgebildet werden, wodurch folglich ein „Negativ" des Musters gebildet wird, das auf dem Originalwerkzeug ausgebildet ist. Wenn dieses nachgebildete Werkzeug dann verwendet wird, um einen Film zu bilden, ist das Ergebnis, das in 4B dargestellt wird, ein Film 140, der ein „Negativ" des Films 40 ist, der in 4A dargestellt wird. Als Ergebnis bleibt der Talabstand Pv₁ im Film 140 über eine erste Gruppe 150 von Tälern 146 konstant. Eine zweite Gruppe 152 von Tälern 146 ist unmittelbar benachbart zur ersten Gruppe 150 angeordnet. Die zweite Gruppe 152 von Tälern 146 weist einen konstanten Talabstand Pv₂ auf, der sich vom Talabstand der ersten Gruppe 150 unterscheidet. Es ist die Variation des Talabstands, die zur Reduzierung der Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern beiträgt, wenn der Film 140 verwendet wird.
Der Talabstand in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 140 wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Talabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 140 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Talabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometer liegen. Typische Talabstände, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen Gruppen von Spitzen auf, die mit 50, 40, 30 und 20 Mikrometern beabstandet sind. Es kann nützlich sein, Verhältnisse des maximalen Talabstands zum minimalen Talabstand von etwa 1,25 oder größer, bevorzugter etwa 1,5 oder größer und noch bevorzugter etwa 2,0 oder größer vorzusehen, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren.
Die Anzahl der Täler 146 in jeder der Gruppen kann variiert werden, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren. Der Film 140 weist Gruppen 150 und 152 auf, in denen Gruppen von drei benachbarten Tälern 146 einen konstanten Talabstand aufweisen. In einigen erfindungsgemäßen strukturierten Filmen kann es nützlich sein, wenn mindestens eine der Gruppen etwa 20 oder weniger Täler; vorzugsweise etwa 10 oder weniger, bevorzugter etwa 5 oder weniger; und noch bevorzugter etwa 3 oder weniger Täler aufweist. In einigen strukturierten Filmen kann es auch nützlich sein, nur zwei benachbarte Täler 146 in einer Gruppe einzuschließen, d. h. ein Muster bereitzustellen, in dem der Talabstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Tälern variiert.
Obwohl der Film 140 nur zwei Gruppen 150 und 152 aufweist, wird es zu verstehen sein, daß die vorliegende Erfindung Filme einschließt, die mindestens zwei oder mehr Gruppen von gleichmäßig beabstandeten Tälern aufweist, d. h. der Film 140 könnte jede Anzahl von Gruppen, nicht nur zwei Gruppen aufweisen. Obwohl der Film 140 so gezeigt wird, daß er zwei Gruppen mit gleichen Zahlen von gleichmäßig beabstandeten Tälern 146 aufweist, wird zu verstehen sein, daß jede Gruppe dieselbe oder eine andere Anzahl von Tälern 146 aufweisen kann.
Ein alternatives Maß der Gruppengröße kann auf der Breite der Gruppen beruhen, die im allgemeinen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen wird. Vorzugsweise beträgt die Breite jeder Gruppe etwa 1 Millimeter oder weniger, bevorzug ter etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer, bevorzugter etwa 100 Mikrometer oder weniger, und noch bevorzugter etwa 50 Mikrometer oder weniger. Es wird zu verstehen sein, daß die erwünschten Gruppenbreiten teilweise auf dem Abstand der Spitzen und Täler im Film 140 beruhen.
Nachdem das nachgebildete Werkzeug hergestellt ist, kann der Film 140 gemäß irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Beispiele von Verfahren und Materialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert. Es wird zu verstehen sein, daß der gewählte Herstellungsprozeß mindestens etwas von dem Material abhängig ist, das für die Filme verwendet wird.
Sich nun 5A zuwendend, wird ein Querschnitt eines anderen erfindungsgemäßen alternativen strukturierten optischen Films 60 in einem schematischen Diagramm gezeigt, der eine Planoberfläche und eine strukturierte Oberfläche 64 aufweist. Die strukturierte Oberfläche 64 weist mehrere im allgemeinen parallele Prismen auf, die durch Spitzen 66 und Täler 68 definiert sind.
Der strukturierte Film 60 weist Gruppen von Spitzen 66 mit konstantem Spitzenabstand auf. Der Spitzenabstand Pp₁ bleibt über eine erste Gruppe 70 von Spitzen 66 konstant. Eine zweite Gruppe 72 von Spitzen 66 ist unmittelbar benachbart zur ersten Gruppe 70 angeordnet. Die zweite Gruppe 72 von Spitzen 66 weist einen konstanten Spitzenabstand Pp₂ auf, der sich vom Spitzenabstand der ersten Gruppe 70 unterscheidet.
Die Anzahl der Spitzen 66 in jeder der Gruppen kann variiert werden, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren, die durch den Film 60 verursacht werden. Der Film 60 weist Gruppen 70 und 72 auf, in denen Gruppen von drei benachbarten Spitzen 66 einen konstanten Spitzenabstand aufweisen. In einigen erfindungsgemäßen strukturierten Filmen kann es nützlich sein, wenn mindestens eine der Gruppen etwa 20 oder weniger Spitzen; vorzugsweise etwa 10 oder weniger, bevorzugter etwa 5 oder weniger, und noch bevorzugter etwa 3 oder weniger Spitzen aufweist. In einigen strukturierten Filmen kann es außerdem nützlich sein, nur zwei benachbarte Spitzen 66 in eine Gruppe einzuschließen, d. h. ein Muster bereitzustellen, in dem der Spitzenabstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Spitzen variiert.
Ein alternatives Maß der Gruppengröße im Film 60 kann auf der Breite der Gruppen beruhen, die im allgemeinen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen wird. Vorzugsweise beträgt die die Breite jeder Gruppe für viele Anwendungen etwa 1 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer, bevorzugter etwa 100 Mikrometer oder weniger, und noch bevorzugter etwa 50 Mikrometer oder weniger. Es wird zu verstehen sein, daß die erwünschten Gruppenbreiten teilweise auf dem Abstand der Spitzen und Täler im Film 60 beruhen.
Obwohl der Film 60 mit nur zwei Gruppen 70 und 72 dargestellt wird, wird es zu verstehen sein, daß die vorliegende Erfindung Filme einschließt, die mindestens zwei oder mehr Gruppen von Spitzen aufweisen, d. h. der Film könnte jede Anzahl von Gruppen aufweisen, nicht nur zwei Gruppen. Obwohl der Film 70 so gezeigt wird, daß er zwei Gruppen mit gleichen Zahlen von Spitzen 66 aufweist, wird es auch zu verstehen sein, daß jede Gruppe dieselbe oder eine andere Anzahl von Spitzen 66 aufweisen kann.
Ein optischer Film 60 kann unter Verwendung eines Werkzeugs hergestellt werden, das durch irgendein bekanntes Verfahren hergestellt ist. Es wird zu verstehen sein, daß die Höhe der Spitzen im fertigen Film eine Funktion der Tiefe der Rillen ist, die in das Werkzeug geschnitten sind. Wenn das Werkzeug, das verwendet wird, um den Film 60 herzustellen, eine zylindrische Walze ist, kann es durch Gewindeschneiden der Walze mit einem konstanten Gewindeabstand über Rillen hergestellt werden, die verwendet werden, um jede Gruppe von Spitzen zu bilden, die einen konstanten Spitzenabstand aufweisen, d. h. die Anzahl der Umdrehungen bei irgendeinen gegebenen Gewindeabstand wird die Anzahl der Rillen definieren, die als dieser Gewindeabstand gebildet werden (die auch der Anzahl der Spitzen mit einem gegebenen Spitzenabstand entspricht).
Wenn Gewindeschneiden verwendet wird, um eine Walze zu bilden, ist es wünschenswert, den Gewindeabstand für eine Anzahl von Walzenumdrehungen konstant zu halten, die keine Ganzzahl ist. Noch bevorzugter ist es wünschenswert, den Gewindeabstand für eine Bruchzahl konstant zu halten, die nicht leicht multipliziert wird, um einer Ganzzahl zu gleichen. Beispiele von nützlichen Zahlen von Umdrehungen, über die der Gewindeabstand konstant gehalten werden könnte, schließen zum Beispiel 0,85, 1,15, 1,3 oder 2,15 ein. Es wird zu verstehen sein, daß der ganzzahlige Abschnitt der Anzahl der Umdrehungen, über die der Gewindeabstand konstant gehalten wird, die Anzahl der Spitzen in jeder der Gruppen bestimmt.
Während der Gewindeabstand (und daher der Spitzenabstand) variiert werden kann, wie oben erläutert, kann auch die Tiefe der Rillen auf dem Werkzeug, das verwendet wird, um den Film 60 herzustellen, variiert werden, um ebenso den Talabstand zu ändern. Wenn das Werkzeug durch Gewindeschneiden gebildet wird, wird es bevorzugt, die Tiefe der Rille konstant zu variieren, die in der zylindrischen Walze gebildet wird. Diese Variation könnte eine Variation der Tiefe mit einer konstanten oder sich ändernden Rate zwischen einem Minimum und Maxi mum einschließen, obwohl es auch nützlich sein kann, Zwischensolltiefen zwischen dem Minimum und Maxima zu erhalten, die um den Umfang der Walze verschachtelt sind, um es zu vermeiden, den Rillen und folglich dem Film 60, der unter Verwendung des Werkzeugs gebildet wird, eine Periodizität hinzuzufügen.
Es kann auch wünschenswert sein, die Anzahl der Umdrehungen zu variieren, die es braucht, sich zwischen unterschiedlichen Sollrillentiefen zu bewegen, und außerdem eine Anzahl von Walzenumdrehungen zwischen Solltiefen zu verwenden, die keine Ganzzahl ist. Noch bevorzugter ist es wünschenswert, eine Anzahl der Umdrehungen zu verwenden, die einen gebrochenen Anteil umfaßt, der nicht leicht multipliziert wird, um einer Ganzzahl zu gleichen. Beispiele nützlicher Zahlen von Umdrehungen, über die die Rillentiefe variiert werden würde, schließen zum Beispiel 0,85, 1,15, 1,3 oder 2,15 ein. Die Solltiefe der Rille würde dann zwischen dem Anfangs- und Endpunkt jeder gewünschten Anzahl der Umdrehungen der Walze variieren.
Die Änderungen zwischen den Sollschneidwerkzeugtiefen, d. h. Rillentiefen, können den Änderungen des Gewindeabstands um die Walze entsprechen, oder alternativ können die Änderungen der Sollwerkzeugtiefen unabhängig von den Änderungen des Gewindeabstands sein. Mit anderen Worten kann die Anzahl der Umdrehungen, über die sich die Rillentiefe ändert, dieselbe wie die Anzahl der Umdrehungen sein, über die der Gewindeabstand innerhalb einer Gruppe konstant bleibt, oder sich von ihr unterscheiden.
Nachdem das Werkzeug hergestellt ist, kann der Film 60 unter Verwendung des Werkzeugs gemäß irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Beispiele von Verfahren und Materialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert. Es wird zu verstehen sein, daß der gewählte Herstellungsprozeß mindestens etwas von dem Material abhängig ist, das für die Filme verwendet wird.
Der Spitzenabstand in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 60 wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Spitzenabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 60 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Spitzenabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometer liegen. Typische Spitzenabstände, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen Gruppen von Spitzen auf, die mit 50, 40, 30 und 20 Mikrometern beabstandet sind. Es kann nützlich sein, Verhältnisse des maximalen Spitzenabstands zum minimalen Spitzenabstand von etwa 1,25 oder größer, bevorzugter etwa 1,5 oder größer und noch bevorzugter etwa 2,0 oder größer vorzusehen, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren.
Zusätzlich zu einem variierenden Abstand (Spitze und Tal) kann jeder der erfindungsgemäß hergestellten strukturierten optischen Filme Strukturen im Film 60 aufweisen, die eine optische Kopplung verhindern oder reduzieren. Der Film 60 wird so dargestellt, daß er an jedem Ende der dargestellten Anordnung höhere Spitzen 66 aufweist, die den gewünschten Zwischenraum zwischen dem Film 60 und einer (nicht gezeigten) glatten oder Planoberfläche über dem Film 60 bereitstellen können, um eine optische Kopplung zu verhindern, oder mindestens zu reduzieren, wie in der gemeinsam übertragenen, mitanhängigen US-Patentanmeldung Serien-Nr. 08/400,052, mit dem Titel LIGHT DIRECTING FILM HAVING VARIABLE HEIGHT STRUCTURED SURFACE AND LIGHT DIRECTING ARTICLE CONSTRUCTED THEREFROM, eingereicht am 3. März 1995, beschrieben. Ein bevorzugter Zwischenraum oder Abstand zwischen den Spitzen 66' beträgt etwa 709 Mikrometer, obwohl jeder gewünschte Zwischenraum vorgesehen werden könnte.
Die Werkzeugbestückung, die verwendet wird, um den Film 60 herzustellen, kann durch Elektroformung oder andere geeignete Verfahren nachgebildet werden, wobei folglich ein „Negativ" des Musters gebildet wird, das auf dem Originalwerkzeug ausgebildet ist. Wenn dieses nachgebildete Werkzeug dann verwendet wird, um einen Film zu bilden, ist das Ergebnis, das in 5B dargestellt wird, ein Film 160, der ein „Negativ" des Films 60 ist, der in 5A dargestellt wird. Als Ergebnis weist der strukturierte Film 160 Gruppen von Tälern 166 mit einem konstanten Talabstand auf. Der Talabstand Pv₁ bleibt über eine erste Gruppe 170 von Tälern 166 konstant. Eine zweite Gruppe 172 von Tälern 166 ist unmittelbar benachbart zur ersten Gruppe 170 angeordnet. Die zweite Gruppe 172 von Tälern 166 weist einen konstanten Talabstand Pv₂ auf, der sich vom Talabstand der ersten Gruppe 170 unterscheidet.
Die Anzahl der Täler 166 in jeder der Gruppen kann variiert werden, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren, die durch den Film 160 verursacht werden. Der Film 160 weist Gruppen 170 und 172 auf, in denen Gruppen von drei benachbarten Täler 166 einen konstanten Talabstand aufweisen. In einigen erfindungsgemäßen strukturierten Filmen kann es nützlich sein, wenn mindestens eine der Gruppen etwa 20 oder weniger Täler; vorzugsweise etwa 10 oder weniger; bevorzugter etwa 5 oder weniger, und noch bevorzugter etwa 3 oder weniger Täler aufweist. In einigen strukturierten Filmen kann es auch nützlich sein, nur zwei benachbarte Täler 166 in eine Gruppe einzuschließen, d. h. ein Muster vorzusehen, in dem der Talabstand zwischen aufeinanderfolgenden Paaren von Tälern variiert.
Obwohl der Film 160 mit nur zwei Gruppen 170 und 172 dargestellt wird, wird es zu verstehen sein, daß die vorliegende Erfindung Filme einschließt, die mindestens zwei oder mehr Gruppen gleichmäßig beabstandeter Täler aufweisen, d. h. der Film könnte irgendeine Anzahl von Gruppen aufweisen, nicht nur zwei Gruppen. Obwohl der Film 170 so gezeigt wird, daß er zwei Gruppen mit gleichen Zahlen von gleichmäßig beabstandeten Tälern 166 aufweist, wird es auch zu verstehen sein, daß jede Gruppe dieselbe oder eine andere Anzahl von Tälern 166 aufweisen kann.
Ein alternatives Maß der Gruppengröße im Film 160 kann auf der Breite der Gruppen beruhen, die im allgemeinen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen wird. Vorzugsweise beträgt die Breite jeder Gruppe etwa 1 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 0,5 Millimeter oder weniger, bevorzugter etwa 200 Mikrometer, bevorzugter etwa 100 Mikrometer oder weniger, und noch bevorzugter etwa 50 Mikrometer oder weniger. Es wird zu verstehen sein, daß die erwünschten Gruppenbreiten teilweise auf dem Abstand der Spitzen und Täler im Film 160 beruhen.
Der Talabstand, der in einem erfindungsgemäß hergestellten Film 160 verwendet wird, wird vorzugsweise etwa 1 Millimeter oder weniger betragen, bevorzugter wird der Talabstand etwa 100 Mikrometer oder weniger betragen, wenn der strukturierte Film 160 in optischen Anzeigen verwendet wird, die Flüssigkristallanzeigetafeln und ähnliche Vorrichtungen enthalten. Bevorzugter wird der Talabstand für diese Anwendungen innerhalb von etwa 20 bis etwa 60 Mikrometer liegen.
Der Film 160 kann aus einem nachgebildeten Werkzeug gemäß irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Beispie le von Verfahren und Materialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert. Es wird zu verstehen sein, daß der gewählte Herstellungsprozeß mindestens etwas von dem Material abhängig ist, das für die Filme verwendet wird.
Wie in Bezug auf 2 erläutert, können zwei strukturierte optische Filme mit variierenden Abstand, die erfindungsgemäß hergestellt sind, in einer gekreuzten Beziehung kombiniert werden, um die Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern zu reduzieren. Als Alternative kann es nützlich sein, die erfindungsgemäßen strukturierten Filme für die obere Schicht einer solchen gepaarten Konstruktion zu verwenden, da es die obere Schicht ist, die die wichtigste Beitragende zur Sichtbarkeit von Moiré-Interferenzmustern ist. Wo erfindungsgemäße Filme für den oberen Film verwendet werden, könnte der untere Film jeder andere geeignete strukturierte optische Film sein, der zur Steigerung der Helligkeit optischer Anzeigen nützlich ist. Beispiele geeigneter Filme zur Paarung mit dem erfindungsgemäß hergestellten strukturierten optischen Film sind von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota erhältlich (die unter dem Handelsnamen Brightness Enhancement Film vertrieben werden).
6 veranschaulicht eine Anwendung, in der eine oder mehrere Schichten eines erfindungsgemäß hergestellten strukturierten optischen Film vorteilhaft verwendet werden können. Die Anwendung ist ein hintergrundbeleuchteter optischer Anzeigenaufbau 80. Der Aufbau 80 weist eine Anzeigetafel 82 und zwei gekreuzte Schichten strukturierter optischer Filme 84 und 86 auf, die erfindungsgemäß hergestellt sind. Der optische Anzeigenaufbau 80 weist einen Hintergrundbeleuchtungs aufbau 88 zur Verwendung in den Situationen auf, in denen das Umgebungslicht unzureichend ist, um die Anzeigetafel 84 zu sehen. Obwohl zwei strukturierte optische Filme in 6 dargestellt werden, wird es zu verstehen sein, daß eine optische Anzeige nur einen einzelnen erfindungsgemäß hergestellten strukturierten optischen Film aufweisen könnte.
Obwohl das besondere Material variieren kann, das verwendet wird, um erfindungsgemäße strukturierte optische Filme herzustellen, ist es wichtig, daß das Material im wesentlichen transparent ist, um eine hohe optische Durchlassung sicherzustellen. Nützliche Polymermaterialien für diesen Zweck sind kommerziell erhältlich, wie zum Beispiel Acryle und Polycarbonate, die Nennbrechungsindizes von etwa 1,493 bzw. 1,586 aufweisen. Andere nützliche Polymere schließen Acrylat, Polyester, Polypropylen, Polyurethan, Polystyrol, Polyvinylchlorid und dergleichen ein. Während das besondere Material nicht kritisch ist, werden Materialien mit höheren Brechungsindizes im allgemeinen bevorzugt werden. Nützliche Materialien zur Bildung strukturierter optischer Filme werden in den US-Patenten Nr. 5,175,030 (Lu u. a.) und 5,183,597 (Lu) erläutert.
Obwohl Verfahren zur Herstellung der Werkzeugbestückung, die zur Herstellung erfindungsgemäßer strukturierter optischer Filme nützlich sind, oben beschrieben werden, wird es außerdem zu verstehen sein, daß irgendein Verfahren zur Herstellung der Werkzeugbestückung und/oder zur Herstellung eines strukturierten optischen Films mit einem variierenden Spitzen- und/oder Talabstand als Ersatz dienen könnte. Obwohl das Augenmerk der obigen Erläuterung auf der Verwendung zylindrischer Werkzeuge zur Herstellung erfindungsgemäßer strukturierter optischer Filme gelegen hat, sollte es zusätzlich zu verstehen sein, daß auch eine planare Werkzeugbestü ckung verwendet werden könnte, um die Filme herzustellen. Obwohl überdies Gewindeschneiden zylindrischer Walzen keinen Film erzeugen wird, der exakt parallele Prismen aufweist, werden die Prismen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung im allgemeinen parallel sein.
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulichen die Herstellung und Merkmale zweier strukturierter optischer Filme gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Ein erfindungsgemäßer strukturiert optischer Film wurde unter Verwendung eines Werkzeugs hergestellt, das gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt wurde. Eine zylindrische Walze mit einer glatten Oberfläche wurde unter Verwendung eines 90°-Schneidwerkzeugs geschnitten. Das Schneidwerkzeug wurde längs der Achse der Walze mit einer konstanten Rate von 32 Mikrometern für jede volle Umdrehung vorgerückt. Während die Walze während des Schneidens gedreht wurde, wurde die Tiefe des Schneidwerkzeug um 16 Mikrometer während 0,85 Umdrehungen geändert, um einen besonderen „Schnitt" zu liefern, wie hierin definiert. Als das Werkzeug bei einer Tiefe von 16 Mikrometer am Ende eines Schnitts endete, wurde es dann als Ergebnis zur einer Tiefe von 0 Mikrometer am Ende des anschließenden Schnitts herausbewegt.
Der Film, der unter Verwendung des Walzenschnitts hergestellt wurde, wie oben erläutert, zeigte einen konstanten Spitzenabstand und einen variierenden Talabstand, wie in bezug auf 3A oben beschrieben.
Wenn zwei Schichten des so hergestellten Films mit 90° gekreuzt wurden, war ein Moiré-Interferenzmuster sichtbar, jedoch mit einem reduzierten Pegel, verglichen mit zwei gekreuzten strukturierten optischen Filmen mit einem konstanten Spitze/Talabstand. Die gekreuzten Schichten zeigten einen Abfall der Verstärkung um etwa 8,6%, verglichen mit zwei gekreuzten Schichten aus Brightness Enhancement Film (BEF I-90° Prismen mit einem Abstand von 50 Mikrometer), die durch Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota vertrieben wird. Die Verstärkung wurde unter Verwendung einer Hintergrundbeleuchtung von Sharp Microelectronics Technology, Inc. (Camas, Washington), Modell C12P, und eines Helligkeitsmeßgeräts von Photo Research (California), Modell PR650 SpectraColorimeter gemessen. Die Messungen wurden in einem Abstand von etwa 406 mm (16 Inch) über den Filmen und über den Filmen zentriert vorgenommen, die etwa 152 mm × 203 mm (6 Inch × 8 Inch) groß waren.
Beispiel 2
Ein erfindungsgemäßer strukturierter optischer Film wurde unter Verwendung eines Werkzeugs hergestellt, das gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt wurde. Eine zylindrische Walze mit einer glatten Oberfläche wurde unter Verwendung eines 90°-Schneidwerkzeugs geschnitten. Das Schneidwerkzeug wurde längs der Achse der Walze mit einer konstanten Rate über 2,15 Umdrehungen vorgerückt. Die Vorschubrate des Schneidwerkzeugs wurde für jede Gruppe von 2,15 Umdrehungen geändert. Während die Walze während des Schneidens gedreht wurde, wurde auch die Tiefe des Schneidwerkzeugs von einer Anfangstiefe zu einer Endtiefe für alle 2,15 Umdrehungen geändert. Um Diskontinuitäten beim Schneiden der Tiefe zu vermeiden, war die Endtiefe des Werkzeugs nach einer Gruppe von 2,15 Umdrehungen die Anfangstiefe für die nächste Gruppe von 2,15 Umdrehungen.
Die obige Anordnung von Gruppen wurde wiederholt, bis eine ausreichend breite Walze gemustert war, um einen Film zu bilden. Erwünscht wies die Anordnung zwei hohe Spitzen auf, die an jedem Ende etwa 700 Mikrometer voneinander beabstandet waren. Diese höheren Spitzen stellten die Struktur bereit, um eine optische Kopplung zu reduzieren oder zu verhindern.
Wenn zwei Schichten des so hergestellten Films gekreuzt wurden, war fast kein Moiré-Interferenzmuster sichtbar. Die gekreuzten Schichten zeigten einen Abfall der Verstärkung von 6%, verglichen mit zwei gekreuzten Schichten aus Brightness Enhancement Film (BEF I mit 90°-Prismen, die mit 50 Mikrometer beabstandet sind) der durch Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota vertrieben wird. Die Verstärkung wurde gemessen, wie in Verbindung mit dem Beispiel 1 beschrieben.
Wenn eine einzelne Schicht dieses Films mit einer unteren Schicht aus Brightness Enhancement Film II gekreuzt wurde (90°-Prismen mit einem Abstand von 50 Mikrometern) (der von Minnesota Mining and Manufacturing Company, St. Paul, Minnesota erhältlich ist), wurde ein erhöhter Betrag einer Moiré-Interferenz beobachtet, verglichen mit zwei erfindungsgemäß hergestellten Filmen. Die Helligkeit dieser Kombination wurde verbessert, wobei sie jedoch einen Verlust der Verstärkung von 4,2% zeigte.
Verschiedene Modifikationen und Abänderungen dieser Erfindung werden Fachleuten deutlich werden, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen, wie er durch die Ansprüche definiert wird, und es sollte verstanden werden, daß diese Erfindung nicht unzulässig auf die veranschaulichenden Ausführungsformen beschränkt werden soll, die hierein angegeben werden.

Claims

Strukturierter optischer Film (10) mit einer strukturierten Oberfläche (12), wobei die strukturierte Oberfläche aufweist: a) mehrere, im allgemeinen parallele Spitzen (18), wobei jedes Paar benachbarter Spitzen durch ein Tal (16) getrennt ist, b) eine erste Gruppe benachbarter Spitzen (18) mit einem ersten Spitzenabstand; und c) eine zweite Gruppe benachbarter Spitzen (18) mit einem zweiten Spitzenabstand, wobei die zweite Gruppe benachbarter Spitzen benachbart zur ersten Gruppe benachbarter Spitzen angeordnet ist, wobei sich der erste Spitzenabstand vom zweiten Spitzenabstand unterscheidet, wobei der Talabstand innerhalb der ersten Gruppe benachbarter Spitzen variiert.
Film nach Anspruch 1, wobei die erste Gruppe benachbarter Spitzen (18) 20 oder weniger Spitzen aufweist.
Film nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Gruppe benachbarter Spitzen (18) 10 oder weniger Spitzen aufweist.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Talabstand über 3 oder mehr benachbarte Täler variiert, die innerhalb der ersten Gruppe benachbarter Spitzen angeordnet sind.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Gruppe benachbarter Spitzen 5 oder weniger Spitzen aufweist.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Spitzen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 1 Millimeter oder weniger beträgt.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Spitzen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 0,5 Millimeter oder weniger beträgt.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Spitzen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 200 Mikrometer oder weniger beträgt.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Spitzen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 100 Mikrometer oder weniger beträgt.
Film nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Spitzen senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 50 Mikrometer oder weniger beträgt.
Strukturierter optischer Film (10) mit einer strukturierten Oberfläche (12), wobei die strukturierte Oberfläche aufweist: a) mehrere, im allgemeinen parallele Täler (16), wobei jedes Paar benachbarter Täler durch eine Spitze (18) getrennt ist; b) eine erste Gruppe benachbarter Täler (16) mit einem ersten Talabstand; und c) eine zweite Gruppe benachbarter Täler (16) mit einem zweiten Talabstand, wobei die zweite Gruppe benachbarter Täler benachbart zur ersten Gruppe benachbarter Täler angeordnet ist, wobei sich der erste Talabstand vom zweiten Talabstand unterscheidet, wobei der Spitzenabstand über 3 oder mehr benachbarte Spitzen (18) variiert, die innerhalb der ersten Gruppe benachbarter Täler angeordnet sind.
Film nach Anspruch 11, wobei die erste Gruppe benachbarter Täler (16) 10 oder weniger Täler aufweist.
Film nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Gruppe benachbarter Täler 5 oder weniger Täler aufweist.
Film nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Gruppe benachbarter Täler 3 oder weniger Täler aufweist.
Film nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Täler senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 0,5 Millimeter oder weniger beträgt.
Film nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Täler senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 200 Mikrometer oder weniger beträgt.
Film nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Breite der ersten Gruppe benachbarter Täler senkrecht zu den Spitzen und Tälern gemessen etwa 100 Mikrometer oder weniger beträgt.
Strukturierter optischer Film (10) mit einer strukturierten Oberfläche (12), wobei die strukturierte Oberfläche mehrere, im allgemeinen parallele Täler (16) aufweist, wobei jedes Paar benachbarter Täler durch eine Spitze (18) getrennt ist, wobei der Spitzenabstand im wesentlichen konstant ist, und wobei ferner der Talabstand innerhalb einer Gruppe von drei oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Tälern variiert.
Film nach Anspruch 18, wobei der Talabstand innerhalb einer Gruppe von 5 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Tälern variiert.
Film nach Anspruch 18, wobei der Talabstand innerhalb einer Gruppe von 10 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Tälern variiert.
Film nach Anspruch 18, wobei der Talabstand innerhalb einer Gruppe von 20 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Tälern variiert.
Strukturierter optischer Film (10) mit einer strukturierten Oberfläche (12), wobei die strukturierte Oberfläche mehrere im allgemeinen parallele Spitzen (18) aufweist, wobei jedes Paar benachbarter Spitzen durch ein Tal (16) getrennt ist, wobei der Talabstand im wesentlichen konstant ist, und wobei ferner der Spitzenabstand innerhalb einer Gruppe von drei oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Spitzen variiert.
Film nach Anspruch 22, wobei der Spitzenabstand innerhalb einer Gruppe von 5 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Spitzen variiert.
Film nach Anspruch 22, wobei der Spitzenabstand innerhalb einer Gruppe von 10 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Spitzen variiert.
Film nach Anspruch 22, wobei der Spitzenabstand innerhalb einer Gruppe von 20 oder mehr aufeinanderfolgenden benachbarten Spitzen variiert.