具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)基本上是由合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)成，其中結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列大致上與聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全地嵌入其中。聚焦元件與影像圖標(biāo)排列相互配合以形成至少一個(gè)合成影像。通過(guò)本發(fā)明，消除了對(duì)提供在聚焦元件與它們的相關(guān)影像圖標(biāo)之間的必需焦距的光學(xué)間隔物的需要。因此，減小總系統(tǒng)厚度，使其能夠適于用作表面應(yīng)用的認(rèn)證系統(tǒng)并提高抗干擾性。
【專利說(shuō)明】具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求2011年8月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/525，239的優(yōu)先權(quán)，其以援引的方式并入本文中。
[0002]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明主要涉及用于呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)合成影像的改進(jìn)系統(tǒng)，更具體地涉及具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)。
[0004]
【背景技術(shù)】
[0005]如在例如授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，333，268中詳細(xì)描述的，微光學(xué)材料的聚焦元件的焦距決定了聚焦元件與影像圖標(biāo)陣列的光學(xué)分離。換句話說(shuō)，這些微光學(xué)材料的陣列位于光學(xué)間隔物(optical spacer)的任一側(cè)，以便使各聚焦元件的焦點(diǎn)與其相關(guān)的影像圖標(biāo)對(duì)齊。當(dāng)焦點(diǎn)位于影像圖標(biāo)陣列上或內(nèi)部時(shí)，合成影像處于銳聚焦?fàn)顟B(tài)。然而，當(dāng)焦點(diǎn)位于影像圖標(biāo)陣列的上方或下方時(shí)，合成影像是模糊且離焦的。
[0006]通過(guò)本發(fā)明，消除了對(duì)用于提供聚焦元件與它們的相關(guān)影像圖標(biāo)之間必需焦距的光學(xué)間隔物(即，柔性的透明聚合物薄膜樣材料)的需要。結(jié)果，減小了總系統(tǒng)厚度，使該系統(tǒng)能夠適合于用作表面應(yīng)用認(rèn)證系統(tǒng)，并且提高抗干擾性。
[0007]更具體地，本發(fā)明提供具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其基本上包含由結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列所組成的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列基本上與聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全地嵌入其內(nèi)部，其中影像圖標(biāo)的一種或多種排列與聚焦元件的一種或多種排列相互配合以形成影像圖標(biāo)的至少部分的至少一個(gè)合成影像，其中聚焦元件的一種或多種排列中的聚焦元件之間的間隙空間并不有助于至少一個(gè)合成影像的形成。
[0008]本文中使用的短語(yǔ)“基本上接觸”意圖表示聚焦元件的頂部或底部(例如，頂點(diǎn)或基部)基本上與影像圖標(biāo)接觸或觸及。
[0009]預(yù)期用于本發(fā)明的聚焦元件包括折射元件、反射(例如，凹形反射、凸形反射)元件、混合的折射/反射元件、和衍射式聚焦元件。此類聚焦元件的實(shí)例描述于授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，333，268、授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，468，842、和授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，738，175中，其通過(guò)援引全文并入本文中，如同在本文中全部闡述。對(duì)于總厚度小于約50微米的系統(tǒng)而言，本發(fā)明微觀尺度系統(tǒng)中所使用的排列中的聚焦元件之間的間隙空間通常為大約5微米或以下，而本發(fā)明宏觀尺度系統(tǒng)中的間隙空間通常較大；對(duì)于總厚度小于或等于I厘米的系統(tǒng)而言，間隙空間優(yōu)選為約5毫米或以下。應(yīng)注意的是，反射式聚焦元件反射入射光并且可被金屬化以獲得高聚焦效率。對(duì)于金屬化，凹形反射或凸形反射裝置的透鏡結(jié)構(gòu)的外面可具有反射性金屬層(例如，蒸氣沉積金屬層)?？梢蕴峁┌胪该?或部分金屬化)的金屬層或高折射率層，來(lái)代替完全不透明的反射性金屬層。此外，多層的蒸氣沉積材料可用于提供反射性，例如由介電層所組成的、或者由金屬層與介電層的組合(諸如金屬層/介電層/金屬層)所組成的色移干涉涂層也可提供必需的反射性。
[0010]預(yù)期用于本發(fā)明的影像圖標(biāo)是結(jié)構(gòu)化的影像圖標(biāo)(即，具有物理浮雕的影像圖標(biāo))。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，影像圖標(biāo)是任選地經(jīng)涂覆和/或經(jīng)填充的空隙或凹縫(例如，在基本平面結(jié)構(gòu)中的空隙，這些空隙任選地被另一種材料填充或涂覆)，而在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，這些影像圖標(biāo)是由凸起區(qū)域或成型柱(Shaped post)(例如，在基本上的平面結(jié)構(gòu)中的凸起區(qū)域)形成。結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的實(shí)例也描述于授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7, 333, 268、授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7, 468, 842、和授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，738，175中。
[0011]意外地且相當(dāng)出人意料地，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整本發(fā)明系統(tǒng)中聚焦元件的焦距可以消除對(duì)光學(xué)間隔物的需要。已發(fā)現(xiàn)各排列的影像圖標(biāo)可在不需要光學(xué)間隔物的情況下與各排列的聚焦元件的焦深相交，從而形成能夠呈現(xiàn)至少一個(gè)合成影像的更薄、更流線型的系統(tǒng)。此外，如將在下面更詳細(xì)地說(shuō)明，本發(fā)明人也已發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用某些聚焦元件設(shè)計(jì)時(shí)，可以將本發(fā)明系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到不具有構(gòu)成被轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的任何部分的基膜或載體基材的有價(jià)值文件或產(chǎn)品上。這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了橫截面厚度減小、適合于作為表面應(yīng)用安全性特征、且層間分層危險(xiǎn)性降低的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)。
[0012]通過(guò)本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的其它益處包括:抗干擾性得到提高、以及具有改善的對(duì)比度和清晰度的投影影像。正如將容易地理解的，在聚焦元件和影像圖標(biāo)之間缺乏牢固光學(xué)間隔物的光學(xué)系統(tǒng)，一旦結(jié)合則更難以完好地從最終基材中去除。此外，聚焦元件越接近影像圖標(biāo)，投影影像的對(duì)比度和清晰度就越高。由于沒(méi)有在聚焦元件和影像圖標(biāo)之間的光學(xué)間隔膜(通常是雙軸向取向的光學(xué)間隔膜)所增加的額外厚度，因而存在較小的光散射和雙折射。由此形成看上去更清晰且具有更大對(duì)比度的影像。
[0013]如以上所提到的，本發(fā)明涵蓋各種系統(tǒng)尺寸范圍。除了微觀尺度系統(tǒng)外，也涵蓋宏觀尺度系統(tǒng)。這種較大尺度系統(tǒng)可構(gòu)成整體的或完整的膜結(jié)構(gòu)，或者可以由可替換的影像圖標(biāo)的排列形成。
[0014]從下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。
[0015]除非另有規(guī)定，本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。本文中所提到的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利或者其它參考資料的全部?jī)?nèi)容通過(guò)援引并入本文中。在發(fā)生矛盾的情況下，將以本說(shuō)明書(包括定義)為準(zhǔn)。另外，本文中的材料、方法和例子僅僅是說(shuō)明性的而并非意在限制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]參照以下附圖可以更好地理解本公開。附圖中的部件不必按比例繪制，相反重點(diǎn)是放在清楚地說(shuō)明本公開的原理。
[0017]通過(guò)參考附圖來(lái)說(shuō)明公開的本發(fā)明的具體特征，這些附圖是以下本發(fā)明示例性實(shí)施方式的截面?zhèn)纫晥D: 圖1是折射式光學(xué)系統(tǒng)；
圖2是可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)；
圖3是凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)；
圖4是凸形反射式光學(xué)系統(tǒng)；
圖5是可轉(zhuǎn)移凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)；
圖6是采用透射式菲涅耳透鏡的衍射光學(xué)系統(tǒng)；和 圖7是采用反射式菲涅耳透鏡的衍射光學(xué)系統(tǒng)。
[0018]發(fā)明詳述
現(xiàn)在將結(jié)合附圖來(lái)揭示本發(fā)明系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式。然而，并非意圖將本公開局限于本文中所公開的實(shí)施方式。相反，意在覆蓋所有的替代物、修改和等同物。例如，其它特征或功能(例如授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，333，268、授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，468，842、和授予Steenblik等人的美國(guó)專利號(hào)7，738，175中描述的那些)也可包含在本發(fā)明系統(tǒng)中。這種其它特征或功能可包括用于獲得與其它層的更好的粘合的織構(gòu)化表面、粘合促進(jìn)劑等。本發(fā)明系統(tǒng)也可包含公開的或不公開的信息，例如可利用傳統(tǒng)印刷技術(shù)或激光雕刻系統(tǒng)所形成的采用序列號(hào)、條形碼、影像等形式的用戶化或個(gè)性化信息。該增加的功能將會(huì)允許合成影像與轉(zhuǎn)換信息之間產(chǎn)生相互作用。此外，可以在制造的所有階段或制造后將信息套印或印刷在各層上。
[0019]折射系統(tǒng)的實(shí)施方式
在圖1中最佳示出的第一示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是折射式光學(xué)系統(tǒng)10，其還包含支撐或載體基材12。在該實(shí)施方式中，將合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)14制作在載體基材12的一側(cè)上。正如將容易理解地，載體基材12不促成該系統(tǒng)的光學(xué)功能。換言之，無(wú)論載體基材12是否存在或者是否不透明，合成影像都將呈現(xiàn)。
[0020]在此第一示例性實(shí)施方式中的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)14采用折射式聚焦元件16，其各具有焦距使得當(dāng)在垂直于表面的方向上觀察時(shí)基本上與其基部接觸或接近其基部放置的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)18與其焦距深度的一部分相交。通常，這些聚焦元件具有非常低的f數(shù)(例如，小于或等于I)以及圓柱形、球形或非球形的表面。
[0021]本文中使用的術(shù)語(yǔ)“f數(shù)”意在表示聚焦元件的焦距(在凸形反射器的情況下實(shí)焦距或虛焦距)與其有效透鏡直徑的比率。
[0022]可將合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)14澆注在載體基材12上。構(gòu)成載體基材12的材料可以是選自塑料、纖維素、復(fù)合材料、聚酰胺(例如尼龍6)、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚-1，2-二氯乙烯薄膜或薄片、聚酯薄膜、玻璃紙、紙、碎布/棉、及其組合等。
[0023]合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)14的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)和聚焦元件的排列可由多種材料利用例如擠出(例如，擠出壓印、軟性模板壓印)、輻射固化澆注、注射成型、反應(yīng)注射成型、和反應(yīng)澆注方法形成；所述材料例如是基本上透明或清晰的有色或無(wú)色聚合物，例如丙烯酸類樹月旨、丙烯酸酯化聚酯類、丙烯酸酯化聚氨酯類、環(huán)氧化合物、聚碳酸酯類、聚丙烯類、聚酯類、氨基甲酸酯類等。具有大于1.5、1.6、1.7或更大折射率(在589納米處，20°C )的高折射率有色或無(wú)色材料(例如授予Hoffmuller等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開US 2010/0109317 Al中所描述)也可用于本發(fā)明的實(shí)施。[0024]示例性制造方法是在輻射固化液體聚合物(例如，丙烯酸酯化聚氨酯)中形成如空隙的圖標(biāo)，將該液體聚合物從圖標(biāo)模具中澆注在基膜(即，載體基材12)上，例如75號(hào)粘合增強(qiáng)的PET膜，然后通過(guò)對(duì)聚合物圖標(biāo)表面進(jìn)行凹版樣刮片用染色材料著色的亞微米顆粒物填充該圖標(biāo)空隙，然后通過(guò)合適方式(例如，溶劑去除、輻射固化、或者化學(xué)反應(yīng))使填充物固化，然后通過(guò)使基膜的圖標(biāo)側(cè)接觸用輻射可固化聚合物填充的透鏡模具將透鏡澆注在經(jīng)填充的圖標(biāo)上，通過(guò)施加紫外(UV)光或其它光化輻射而使聚合物固化。
[0025]就所使用的微觀尺度系統(tǒng)(例如，固定板條、螺紋、小塊、或疊加層的形式)而言:
(a)聚焦元件具有優(yōu)選的寬度(在圓柱形聚焦元件的情況下)和小于約50微米(更優(yōu)選地小于約25微米、最優(yōu)選約5至約15微米)的基部直徑(在非圓柱形聚焦元件的情況下)、小于約50微米(更優(yōu)選地小于約25微米、最優(yōu)選地約I至約5微米)的優(yōu)選焦距、和小于或等于I (更優(yōu)選地小于或等于0.75)的優(yōu)選f數(shù)；
(b)結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是任選地經(jīng)涂覆和/或經(jīng)填充的空隙或凹縫(各自測(cè)量為優(yōu)選地約50納米至約8微米的總深度)、或者凸起區(qū)域或成型柱(各自測(cè)量為優(yōu)選地約50納米至約8微米的總高度)；
(c)載體基材具有在約10至約50微米、更優(yōu)選地約15至約25微米范圍內(nèi)的優(yōu)選厚度；并且
(d)本發(fā)明系統(tǒng)的總厚度優(yōu)選地為小于約50微米(更優(yōu)選地小于約45微米、最優(yōu)選地約10至約40微米)。
[0026]在圖2中最佳示出的第二示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)20，其還包含具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里22，該脫模襯里是由載體基材24和“透鏡模具”層26組成。圖2示出了在施加到紙基材28期間的系統(tǒng)20?？衫眉夹g(shù)包括機(jī)械、化學(xué)、熱和光致分離技術(shù)將折射式光學(xué)系統(tǒng)20 (具有一個(gè)或多個(gè)粘合劑層)作為轉(zhuǎn)移膜轉(zhuǎn)移到另一表面。將期望的部件從載體基材上分離的概念在全息箔轉(zhuǎn)移領(lǐng)域是已知的，由此為具有脫模涂層(即，脫模襯里)的膜提供光學(xué)涂層和粘合劑，因此可以通過(guò)施加熱和壓力而將光學(xué)涂層和粘合劑轉(zhuǎn)移到最終基材上。該實(shí)施方式尤其可用于要求膜具有非常薄的橫截面厚度的應(yīng)用中。
[0027]通過(guò)本示例性實(shí)施方式，本發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)實(shí)際上可以成功地將合成影像呈現(xiàn)光學(xué)件與載體膜分離。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解的，本文中所描述的聚焦元件的波峰和波谷幾何形狀意味著與較平滑的膜或箔(例如，全息圖)相比該光學(xué)結(jié)構(gòu)將更加難以從載體膜分離，所述較平滑的膜或箔具有微結(jié)構(gòu)化特征的較小表面積和較低高寬比，從而使它們更易于從載體膜分離。此外，錯(cuò)誤的分離操作導(dǎo)致將不均勻的應(yīng)力施加到被轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)上，從而對(duì)這些系統(tǒng)投影合成影像的能力造成負(fù)面影響。本發(fā)明的合成影像呈現(xiàn)光學(xué)件依賴于光在被轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)內(nèi)部的聚焦，并且所施加應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)體積的變形。通過(guò)采用本文中描述的技術(shù)和光學(xué)結(jié)構(gòu)克服這些困難。
[0028]再次參照?qǐng)D2，圖中顯示合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)30經(jīng)由“透鏡模具”層26可分離地連接至脫模襯里22?！巴哥R模具”層26通常是厚度在3和50微米之間的可固化樹脂(例如，丙烯酸酯化聚酯)層，同時(shí)載體基材24通常是厚度為15至50微米的UV透射膜(例如，PET膜)。
[0029]圖中顯示任選的加強(qiáng)層32是在合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)30的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的排列上。通過(guò)制作具有比載體基材24和“透鏡模具”層26更高硬挺度或抗彎曲性的系統(tǒng)30而提升工藝性能。加強(qiáng)層32可由能量可固化丙烯酸酯類制成，并且具有在I和10微米之間的優(yōu)選厚度。除了或代替加強(qiáng)層32，可將一個(gè)或多個(gè)密封層涂覆于結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的排列上。這種密封層可由能量可固化的丙烯酸酯類(例如，含具有著色性能或加強(qiáng)性能的有機(jī)或無(wú)機(jī)填充劑的能量可固化丙烯酸酯類)、溶劑或水基涂層(例如丙烯酸樹脂類、環(huán)氧化合物、乙烯-乙酸乙烯酯類(EVAs)、聚氨酯類、聚乙烯醇類(PVAs)等)而制成，并且可具有在I和10微米之間的厚度。
[0030]圖2中顯示粘合劑層34是在加強(qiáng)的系統(tǒng)30上。粘合劑層34可由被選擇用來(lái)提供這些目標(biāo)表面之間的粘合的熱活化粘合劑(即，熱熔或熱封粘合劑)、壓敏膠、或者任何熱固性或熱塑性粘合劑系統(tǒng)制成；所述粘合劑包括丙烯酸類樹脂、氰基丙烯酸酯類、環(huán)氧化合物、聚酰亞胺類、聚氨酯類、聚乙酸乙烯酯類、橡膠、和硅酮類。粘合劑層34優(yōu)選地是由無(wú)粘性的熱活化粘合劑制成，并且具有在I和100微米之間的優(yōu)選厚度。熱活化粘合劑的常用活化溫度可在大約70至大約170°C的范圍內(nèi)，而就壓力活化粘合劑而言，無(wú)需額外的加熱來(lái)活化粘合劑。
[0031]制造本發(fā)明的可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)的示例性方法包括:
形成具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里，該脫模襯里包含粘附到載體膜(例如，UV透射載體膜)的“透鏡模具”層，其中“透鏡模具”層是由具有多個(gè)負(fù)透鏡幾何形狀的空隙的可固化樹脂制成，所述負(fù)透鏡幾何形狀是通過(guò)UV固化樹脂在具有正透鏡幾何形狀(即，正透鏡模具)的剛性表面上制成；和
通過(guò)如下將可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)形成于具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里的“透鏡模具”層
上:
將具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里的“透鏡模具”層置于剛性圖標(biāo)模具上，同時(shí)用光學(xué)功能性UV可固化液體聚合物(例如，丙烯酸酯化聚酯)填充“透鏡模具”層和剛性圖標(biāo)模具這兩者中的多個(gè)空隙,用軋輥施加壓力以去除過(guò)量的液體聚合物，同時(shí)使液體聚合物暴露于UV輻射，使得UV可固化聚合物固化或硬化并且可以從圖標(biāo)模具中提起。正如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，光學(xué)功能性聚合物必須對(duì)脫模襯里的“透鏡模具”層具有充分的粘附性，以便使該材料在“透鏡模具”層和剛性圖標(biāo)模具之間固化后并從圖標(biāo)模具中提起的提起過(guò)程中保存下來(lái)；
用提供與光學(xué)功能性聚合物(例如，UV可固化柔性版印刷油墨)的對(duì)比度的材料填充多個(gè)影像圖標(biāo)，以形成經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層；
任選地將密封層、加強(qiáng)層、著色或染色層、遮光層中的一個(gè)或多個(gè)或者其組合施加到經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層上；和
將一個(gè)或多個(gè)的粘合劑層(例如，無(wú)粘性的熱活化粘合劑層)施加到任選地密封的、力口強(qiáng)的、著色/染色的、和/或不透明的、經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層上。
[0032]一旦制備完成，可以像傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)印箔那樣對(duì)可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)20進(jìn)行處理，即，可以將材料纏繞到滾筒上并從滾筒中展開，并且進(jìn)一步通過(guò)保密印刷和包裝行業(yè)中常用的轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)換成合適的最終形狀，例如小片、螺紋、或薄片。為了從脫模襯里22中轉(zhuǎn)移出合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)30，將系統(tǒng)20的粘合劑側(cè)放置成與期望的最終基材(例如，紙基材28)接觸。施加熱和/或壓力引起粘合劑層34中的粘合劑牢固地粘合至基材28。然后，將具有“透鏡模具”層26的脫模襯里22剝離，在后面留下期望的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)30。
[0033]正如基于以上描述將容易地理解的，為了利用該技術(shù)來(lái)實(shí)施可靠的分離，必須以如下方式控制相對(duì)結(jié)合強(qiáng)度:
最強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度:
粘合劑層34與紙基材28的結(jié)合強(qiáng)度 “透鏡模具”層26與載體基材24的結(jié)合強(qiáng)度 中等的結(jié)合強(qiáng)度:
固化的光功能性聚合物與正透鏡模具的結(jié)合強(qiáng)度 最弱的結(jié)合強(qiáng)度:
固化的光學(xué)功能性聚合物與剛性圖標(biāo)模具的結(jié)合強(qiáng)度。
[0034]雖然結(jié)合強(qiáng)度根據(jù)工藝條件和最終產(chǎn)品要求可以是較高或較低，但必須以前述方式維持相對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度。例如，如果固化的光學(xué)功能性聚合物與剛性圖標(biāo)模具非常強(qiáng)地結(jié)合，那么這就設(shè)置了最小結(jié)合強(qiáng)度值，據(jù)此必須將所有的其它結(jié)合調(diào)整得更高。
[0035]反射系統(tǒng)的實(shí)施方式
在圖3中最佳示出的第三示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是還包含支撐或載體基材38的凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)36。在本實(shí)施方式中，合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)40被制作在載體基材38的一側(cè)上。
[0036]本示例性實(shí)施方式中的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)40采用凹形反射式聚焦元件42，其各自具有焦距使得當(dāng)在垂直于表面的方向上觀察時(shí)與其峰點(diǎn)或最高點(diǎn)基本上接觸或接近的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)44與其焦距深度的一部分相交。用反光材料涂覆這些反射式聚焦元件，以獲得高聚焦效率。例如，可用反光材料(例如鋁、鉻、銅、金、鎳、銀、不銹鋼、錫、鈦、硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、或者提供期望水平反射率的其它材料)共形地涂覆這些聚焦元件?？衫梦锢須庀喑练e(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、或者其它的合適方法，以施用在大約50納米至大約2微米范圍內(nèi)的厚度的此反光材料。然后可以涂覆保護(hù)涂料以保護(hù)反光層。保護(hù)涂層可由能量可固化丙烯酸酯類(例如，含具有著色性能或加強(qiáng)性能的有機(jī)或無(wú)機(jī)填充劑的能量可固化丙烯酸酯類)、溶劑或水基涂料(諸如丙烯酸類樹脂、環(huán)氧化合物、EVA類、聚氨酯類、PVA類等)所制備，并且以在大約I至大約10微米范圍內(nèi)的厚度涂覆。
[0037]通常，這些聚焦元件具有非常低(優(yōu)選小于大約1、更優(yōu)選在大約0.25和大約
0.50之間)的f數(shù)，以及圓柱形、球形或非球形的表面。如上所述，f數(shù)表示聚焦元件的焦距與其有效透鏡直徑的比率。就球形的凹形反射器而言，焦距等于曲率半徑除以2。
[0038]就具有大于約I的f數(shù)的反射式聚焦元件而言，在不使用光學(xué)間隔物的情況下所需以聚焦在影像圖標(biāo)層上的光學(xué)分離過(guò)大，因而不實(shí)用。對(duì)于小于約0.25的f數(shù)的反射式聚焦元件，反射器的焦點(diǎn)將位于反射器的內(nèi)部(即，在以反射器的頂部和凹部為界限的區(qū)域內(nèi))且將是離焦的，并且影像圖標(biāo)層形成于其基部。因此，對(duì)于本發(fā)明系統(tǒng)在不使用光學(xué)間隔物呈現(xiàn)聚焦合成影像，約I和約0.25之間的f數(shù)是優(yōu)選的。
[0039]在結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)和聚焦元件的形成期間使用能量可固化聚合物通過(guò)澆注方法并從微結(jié)構(gòu)化模具中分離將合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)40形成于載體基材38上。合適的載體基材包括在第一示例性實(shí)施方式中描述的載體基材。類似地，合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)40的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的排列和聚焦元件可以由在上面第一示例性實(shí)施方式中確定的材料形成。[0040]微觀尺度系統(tǒng)的優(yōu)選尺寸也與第一示例性實(shí)施方式中確定的尺寸相同。就例如用于標(biāo)示或者采用機(jī)動(dòng)車輛貼花或包裝物形式的宏觀尺度系統(tǒng)而言:
(a)聚焦元件具有約I至約10毫米(mm)的優(yōu)選寬度/基部直徑，包括(但不限于)約250微米至約I mm和約50至約250微米的寬度/基部直徑，在約25微米至約5 mm(更優(yōu)選約250微米至約I mm)的優(yōu)選焦距，和小于或等于約I (更優(yōu)選地小于或等于約0.5)的優(yōu)選f數(shù)；
(b)結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是任選地經(jīng)涂覆和/或經(jīng)填充的空隙或凹縫(各自具有測(cè)量為優(yōu)選地約5厘米(cm)至約I微米的總深度)、或者凸起區(qū)域或成型柱各自測(cè)量為具有優(yōu)選約5 cm至約I微米的總高度)；
(c)載體基材具有在約25微米至約5mm、更優(yōu)選地約250微米至約I mm的優(yōu)選厚度；
和
(d)本發(fā)明的折射式光學(xué)系統(tǒng)的總厚度優(yōu)選地小于或等于約Icm，包括但不限于約250微米至約I cm、約50至約250微米、以及小于約50微米的厚度。
[0041]本發(fā)明所涉及的宏觀尺度反射式光學(xué)系統(tǒng)可采用使用常規(guī)印刷技術(shù)(例如，傳統(tǒng)的噴墨打印或激光印刷)形成的影像圖標(biāo)。這些系統(tǒng)是由一種或多種反射式聚焦元件(例如，凹形反射、凸形反射、反射衍射)的排列組成，這些聚焦元件具有如上所述的尺寸(例如，在約I至約10毫米的寬度/基部直徑)、以及基本上與聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全嵌入其中的印刷的影像圖標(biāo)。所述印刷的影像圖標(biāo)具有小于或等于約I毫米的線寬度。正如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地理解的，當(dāng)采用較細(xì)的線寬度時(shí)，更詳細(xì)的設(shè)計(jì)可應(yīng)用于由這些相對(duì)大的聚焦元件所提供的設(shè)計(jì)空間中。
[0042]在圖4中最佳示出的第四示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是還包含支撐或載體基材48的凸形反射式光學(xué)系統(tǒng)46。各凸形反射式聚焦元件50的表面朝向觀察者“凸出”。這些聚焦元件是“發(fā)亮的”，亦即當(dāng)被遠(yuǎn)處的光源照明時(shí)亮光點(diǎn)52出現(xiàn)在表面上。該亮光點(diǎn)52被稱為“反射高光”。
[0043]當(dāng)對(duì)具有位于凸形反射式聚焦元件上方的影像圖標(biāo)的系統(tǒng)46進(jìn)行觀察時(shí)，觀察者將看到這些反射高光被影像圖標(biāo)阻擋，或者它們不被影像圖標(biāo)阻擋。換句話說(shuō)，該凸形反射式聚焦元件的排列50當(dāng)與結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的排列54連接時(shí)將形成被阻擋或不被阻擋的反射高光的圖案。該圖案形成合成影像。
[0044]通常，這些聚焦元件也具有非常低的f數(shù)和球形或非球形的表面，所述f數(shù)優(yōu)選地小于約1、更優(yōu)選地在約0.25和約0.50之間。
[0045]除了利用本文中(以及在授予Steenblik等人的美國(guó)專利第7，333，268號(hào)、授予Steenblik等人的美國(guó)專利第7，468，842、和授予Steenblik等人的美國(guó)專利第7，738，175號(hào)中)描述的方法制作的聚焦元件外，凸形或凹形類型的宏觀尺度反射式聚焦元件也可形成獨(dú)立的分立結(jié)構(gòu)，或者可以通過(guò)從這些分立結(jié)構(gòu)中進(jìn)行澆注而形成。例如，可以將金屬滾珠軸承集合在一起以形成在平直表面上的有規(guī)則的緊密組裝(pack)的排列，形成凸形反射器的排列。通過(guò)將透明膜置于滾珠軸承排列的頂部，具有在其表面上有相同組裝(packing)排列的影像圖標(biāo)的排列的透明膜，影像圖標(biāo)的排列具有與滾珠軸承配置的節(jié)距成比例的節(jié)距，那么可以形成宏觀尺度的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)。
[0046]這種凸形反射器的系統(tǒng)可用于顯示器或廣告牌的安裝，在這種情況下滾珠軸承(例如，直徑為3.18mm的高度拋光不銹鋼)將會(huì)通過(guò)例如環(huán)氧化合物或者永久焊接而永久地粘接到剛性的平的背襯面。在此類型的安裝中，可以通過(guò)傳統(tǒng)的噴墨或激光印刷(例如，利用大幅面噴墨廣告牌印刷設(shè)備)將影像圖標(biāo)印刷到合適的透明的、可印刷膜或塑料薄片(例如，大尺寸透明廣告牌乙烯樹脂)上并覆蓋在滾珠軸承上，并且使印刷側(cè)面對(duì)滾珠軸承排列。可利用框架將經(jīng)印刷的排列固定在滾珠軸承上，或者用半永久性粘合劑覆蓋該印刷然后粘附至滾珠軸承。然后，可以根據(jù)需要去除印刷的疊加層并且用新的圖形代替，如典型的傳統(tǒng)廣告牌安裝。
[0047]為了減小在最終顯示器中使用分立反射元件的成本和重量，可選的方法是首先如上所述形成分立凸形反射元件的永久排列。然后可以通過(guò)用環(huán)氧化物或脫模劑將該排列的間隙空間填充到期望水平而調(diào)整焦距，隨后由此排列澆注聚合物復(fù)制體。通過(guò)采用宏觀尺度模具成型領(lǐng)域中已知的技術(shù)(例如，真空成型、熱成型、樹脂澆注等)，可以形成具有凹透鏡幾何形狀的剛性薄片并將其從永久模具中取出。一旦被取出，則可用反光涂料使剛性薄片金屬化(例如，通過(guò)物理氣相沉積、溶液沉積、電鍍等)，然后隨時(shí)以凹形反射合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)的形式進(jìn)行安裝。通過(guò)將經(jīng)印刷的圖形排列(如上所述)放置成與反射器的排列接觸，可以形成合成影像，形成大幅面顯示系統(tǒng)。
[0048]必要時(shí)，可以根據(jù)要求的觀察距離來(lái)修改這些配置的尺寸。例如，大約90米的觀察距離估計(jì)需要約8 _至約I cm的單個(gè)反射器直徑。
[0049]類似于前述的系統(tǒng)實(shí)施方式，可將合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)56澆注在載體基材48上，并且所使用材料和系統(tǒng)尺寸與第三示例性實(shí)施方式中所確定的相同。
[0050]在圖5中最佳示出的第五示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是可轉(zhuǎn)移凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)58,其還包含在其它層中的由載體基材62和脫模涂層64組成的脫模襯里60。雖然圖5涉及可轉(zhuǎn)移凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)，但上述凸形反射式光學(xué)系統(tǒng)也是可轉(zhuǎn)移的。
[0051]圖5示出了在施加到紙基材66期間的系統(tǒng)58，其中合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)68可分離地連接到脫模襯里60。通常，脫模涂層64是以I和10微米之間的厚度施加的功能性脫模涂層，其能夠在環(huán)境條件下結(jié)合然后在轉(zhuǎn)移時(shí)利用機(jī)械、化學(xué)、熱和光致分離技術(shù)將其分離。例如，當(dāng)期望熱和壓力活化的分離時(shí)，載體基材62 (例如，具有在15和50微米之間厚度的UV透射的PET膜層)將會(huì)包含在環(huán)境溫度下具有良好粘合性但在層壓時(shí)施加熱和壓力(例如桌面文件層合機(jī)或者在連續(xù)幅材處理中施加熱和壓力的工業(yè)貼膜機(jī)(industrialfoiling machine))會(huì)軟化和分離的涂層。合適的功能性脫模涂料的實(shí)例包括但不限于低表面能材料，例如聚乙烯、聚丙烯、硅酮、或烴蠟類。壓敏粘合劑也是合適的，其結(jié)合強(qiáng)度在升高的溫度下相當(dāng)大地減弱，壓敏粘合劑是用增粘樹脂和具有適當(dāng)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的單體配制，用于提供在期望溫度下的脫模。
[0052]圖中顯示反射層(例如，蒸氣沉積金屬層)70、任選的保護(hù)涂層72、和粘合劑層74是在聚焦元件的排列76上。反射層是用鋁、鉻、銅、金、鎳、銀、不銹鋼、錫、鈦、硫化鋅、氟化鎂、二氧化鈦、或者提供期望水平的反射率的其它材料所制備的共形涂覆反射層?？衫梦锢須庀喑练e(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、或者其它合適方法，以約50納米至約2微米的厚度施加該層。用來(lái)保護(hù)反射層的任選的保護(hù)涂層72可由能量可固化丙烯酸酯類(例如，含具有著色性能或補(bǔ)強(qiáng)性能的有機(jī)或無(wú)機(jī)填充劑的能量可固化的丙烯酸酯類)、溶劑基或水基涂料(例如丙烯酸類樹脂、環(huán)氧化合物、EVA類、聚氨酯類、PVA類等)而制備，并且以約I至約10微米的厚度施加；同時(shí)粘合劑層可由被選擇用來(lái)提供在這些目標(biāo)表面之間的結(jié)合的熱活化粘合劑(即，熱熔或熱封粘合劑)、壓敏粘合劑、或者任何熱固性或熱塑性粘合劑系統(tǒng)(包括丙烯酸類樹脂、氰基丙烯酸酯類、環(huán)氧化合物、聚酰亞胺類、聚氨酯類、聚乙酸乙烯酯類、橡膠、和硅酮類)而制備，優(yōu)選地由無(wú)粘性的熱活化粘合劑(例如，水基聚氨酯)制備，并且以約I至約10微米的厚度施用。
[0053]制造本發(fā)明的可轉(zhuǎn)移反射式光學(xué)系統(tǒng)的示例性方法包括:
將可固化樹脂材料施加至脫膜襯里(例如，具有功能性脫模涂層的平滑的或非結(jié)構(gòu)化的載體基材)的表面，并且使該表面固化于剛性圖標(biāo)模具上，以形成采用在可固化樹脂材料表面內(nèi)部的空隙形式的影像圖標(biāo)的一種排列或多種排列；
用提供與可固化樹脂材料有對(duì)比度的材料填充所述空隙，以形成經(jīng)填充的影像圖標(biāo)
層；
將可固化樹脂材料施加至經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層的表面，使該樹脂固化于具有負(fù)透鏡幾何形狀(即，負(fù)透鏡模具)的剛性表面，從而在可固化樹脂材料的表面上形成聚焦元件的一種或多種排列；
將金屬或其它反光材料的共形涂層施加到聚焦元件上，以形成反射式聚焦元件的一種或多種排列；任選地，
將一個(gè)或多個(gè)的保護(hù)涂層施加到反射式聚焦元件的一種或多種排列上；和將一個(gè)或多個(gè)的粘合劑層(例如，無(wú)粘性的熱活化粘合劑層)施加到一種或多種任選地經(jīng)保護(hù)性涂覆的反射式聚焦元件的排列上。
[0054]可以通過(guò)如傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移膜的方式對(duì)所形成的膜樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理/轉(zhuǎn)換/轉(zhuǎn)移。換言之，可使該結(jié)構(gòu)與目標(biāo)基材(例如，鈔票紙、ID文檔、或者產(chǎn)品包裝)接觸，并且在施加熱和壓力時(shí)可以將脫模襯里完全剝離，在最終基材上只留下合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)。
[0055]在用于將本發(fā)明系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基材的連續(xù)轉(zhuǎn)移法的實(shí)例中，使用從LeonardKurz Stiftung & C0.KG可獲得的熱沖壓成形機(jī)(型號(hào)MHA 840)。在此方法中，將多達(dá)六膜樣結(jié)構(gòu)形式的系統(tǒng)置于在基紙上的(在橫向方向(CD)上)的記錄器中，熱沖壓成形機(jī)上的計(jì)數(shù)輪向該膜樣結(jié)構(gòu)施加壓力(550牛頓(N)/輪)，由此使無(wú)粘性熱活化粘合劑層活化。然后使脫模襯里與底層結(jié)構(gòu)分離并重新卷繞在普通的圓柱體上。典型的機(jī)器設(shè)置為:速度(100-120 米 / 分鐘)、溫度(135-160。。)。
[0056]一般來(lái)說(shuō)，為了將反射系統(tǒng)可靠地轉(zhuǎn)移到最終基材(例如，紙)上，基材與反射系統(tǒng)之間的粘合結(jié)合強(qiáng)度必須大于將反射系統(tǒng)保持到脫模襯里的結(jié)合強(qiáng)度。這種配置的典型結(jié)合強(qiáng)度可以在10至100牛頓每平方英寸(N/in2)的(反射系統(tǒng)與基材之間的結(jié)合)、以及在0.1至10 N/in2 (反射系統(tǒng)與脫模襯里之間的結(jié)合)。
[0057]衍射式系統(tǒng)的實(shí)施方式
在第六示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明系統(tǒng)是任選地可轉(zhuǎn)移衍射式光學(xué)系統(tǒng)。衍射式聚焦元件也提供入射光的會(huì)聚，利用這些聚焦元件所制作的系統(tǒng)比具有類似f數(shù)的上述折射和反射系統(tǒng)更薄，衍射光學(xué)系統(tǒng)的總厚度是約3至約50微米(優(yōu)選地約5至約10微米)。
[0058]本發(fā)明衍射光學(xué)系統(tǒng)使用在上述折射和反射系統(tǒng)中使用的聚焦元件確認(rèn)的相同材料制作的衍射式聚焦元件。這些衍射式聚焦元件具有小于約100微米(更優(yōu)選地小于約75微米、最優(yōu)選地約15至約50微米)的優(yōu)選寬度/基部直徑。[0059]這些衍射式聚焦元件是選自衍射菲涅耳透鏡、菲涅耳波帶片透鏡、和折射/衍射混合透鏡、及其組合。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，使用衍射菲涅耳透鏡，每個(gè)這種透鏡具有一系列具有共同的焦點(diǎn)的同心的圓環(huán)。這些同心環(huán)位于共同的平面中，使得與具有相似f數(shù)的折射透鏡相比各透鏡是非常平坦的。這些連續(xù)的環(huán)可具有連續(xù)曲率以便獲得最大效率，或者可以利用任何數(shù)量的步驟或相水平來(lái)近似該曲率。最簡(jiǎn)單的衍射式菲涅耳透鏡近似化僅具有2個(gè)步驟并且被稱為菲涅耳波帶片或二元菲涅耳透鏡。在增加的復(fù)雜度中，更復(fù)雜的近似化為4、8、16水平、以及類似水平。在優(yōu)選實(shí)施方式中，衍射菲涅耳透鏡是具有類似剖面的透鏡。
[0060]本發(fā)明的衍射式光學(xué)系統(tǒng)中使用的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)類似于用于上述折射和反射系統(tǒng)中的那些。
[0061]已知衍射式聚焦元件對(duì)波長(zhǎng)變化敏感并且具有高色差的缺點(diǎn)。然而，在本發(fā)明系統(tǒng)中，衍射式聚焦元件可以是透射的(見(jiàn)圖6中的衍射式光學(xué)系統(tǒng)78)或者反射的(見(jiàn)圖7中的衍射光學(xué)系統(tǒng)80)。在其一系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)與相關(guān)衍射式聚焦元件(例如，菲涅耳透鏡)的焦深相交，這是在不使用光學(xué)間隔物的情況下完成。
[0062]除了用適于制作衍射透鏡的幾何形狀來(lái)代替折射透鏡模具的幾何形狀外，利用與第一不例性實(shí)施方式相同的方法和材料構(gòu)造來(lái)制造任選地可轉(zhuǎn)移透射式衍射式光學(xué)系統(tǒng)78。也可以利用在第二示例性實(shí)施方式中詳細(xì)描述的技術(shù)將此光學(xué)系統(tǒng)從其載體基材中轉(zhuǎn)移出。
[0063]除了用適于制作反射型衍射式透鏡的幾何形狀來(lái)代替反射透鏡模具的幾何形狀夕卜，利用與第三示例性實(shí)施方式相同的方法和材料構(gòu)造來(lái)制造任選地可轉(zhuǎn)移反射模式衍射光學(xué)系統(tǒng)80，隨后使其金屬化。同樣地，可以利用第五示例性實(shí)施方式中詳細(xì)描述的反射轉(zhuǎn)移技術(shù)，將此光學(xué)系統(tǒng)從其載體基材中轉(zhuǎn)移出。
[0064]本發(fā)明還提供由本發(fā)明系統(tǒng)所制作的或者應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)的纖維狀和非纖維狀片材，以及由這些材料所制作的憑證。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“憑證”是指具有財(cái)務(wù)價(jià)值的任何類型的憑證，例如鈔票或貨幣、證券、支票、旅行支票、彩票、郵票、股票證書、契據(jù)等，或者身份證件(例如護(hù)照、身份證、駕駛執(zhí)照等)，或者非安全文件(例如標(biāo)簽)。也預(yù)期將本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于商品(消費(fèi)商品或非消費(fèi)商品)以及與這些商品一起使用的包、包裝、或標(biāo)簽。
[0065]本發(fā)明系統(tǒng)的其它預(yù)期最終用途包括用于投射較大尺寸影像的產(chǎn)品，例如廣告和多媒體顯示器(例如，廣告牌、交通安全標(biāo)志和工業(yè)安全標(biāo)志、用于銷售或商業(yè)展覽目的的商業(yè)顯示)、用于提升車輛外觀的產(chǎn)品(例如，貼花、包裹物)、裝飾性包裹物和壁紙、淋浴ff3、藝術(shù)顯不等。
[0066]基于以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。除非另有規(guī)定，本文中使用的所有科學(xué)技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。本文中所提到的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利和其它參考資料通過(guò)援引將其全部?jī)?nèi)容并入本文中。在沖突的情況下，將以本說(shuō)明書(包括定義)為準(zhǔn)。另外，這些材料、方法和實(shí)例僅是說(shuō)明性的而并非意在限制。
【權(quán)利要求】
1.具有減小的厚度的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其包含由基本上與聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全嵌入其中的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列構(gòu)成的合成影像呈現(xiàn)系統(tǒng)，其中所述影像圖標(biāo)的一種或多種排列與所述聚焦元件的一種或多種排列相互配合以形成至少一部分的所述影像圖標(biāo)的至少一個(gè)合成影像，其中在所述聚焦元件的一種或多種排列中的聚焦元件之間的間隙空間并不有助于所述至少一個(gè)合成影像的形成。
2.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是由以下形成:在基本平的結(jié)構(gòu)中的空隙，其中所述空隙任選地用另一種材料填充或涂覆；在基本平的結(jié)構(gòu)中的凸起區(qū)域；或其組合。
3.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的厚度小于50微米，并且其中在聚焦元件的一種或多種排列中的所述聚焦元件之間的所述間隙空間為約5微米或以下。
4.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)的所述厚度小于或等于約I厘米，并且其中在所述聚焦元件的一種或多種排列中的所述聚焦元件之間的間隙空間為約5毫米或以下。
5.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其是任選地可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng),其中在所述聚焦兀件的一種或多種排列中的所述 聚焦元件具有小于或等于I的f數(shù)和圓柱形、球形或非球形的表面。
7.如權(quán)利要求5所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述折射式系統(tǒng)是形成于載體基材上的微觀尺度系統(tǒng)，其中所述聚焦元件具有小于約50微米的基部直徑和焦距、和小于或等于I的f數(shù)，其中所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是由以下形成:總深度測(cè)量為約50納米至約8微米的任選地經(jīng)填充或經(jīng)涂覆的空隙；總高度測(cè)量為約50納米至約8微米的凸起區(qū)域；或者兩者，其中所述微觀尺度系統(tǒng)具有小于約50微米的厚度，并且其中所述載體基材具有在約10至約50微米的厚度。
8.如權(quán)利要求5所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)，其以指定的順序包含以下層: 具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里，其是由載體基材和透鏡模具層組成，其中所述透鏡模具層具有多個(gè)具有負(fù)透鏡幾何形狀的空隙； 所述折射式光學(xué)系統(tǒng)，其中所述聚焦元件的一種或多種排列的所述聚焦元件具有正透鏡幾何形狀，并且與所述具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里的所述透鏡模具層緊密接觸； 任選地，選自加強(qiáng)層、密封層、著色或染色層、遮光層的一個(gè)或多個(gè)層，或者其組合；和 一個(gè)或多個(gè)的可活化粘合劑層， 其中，所述折射式光學(xué)系統(tǒng)具有比所述具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里更高的硬挺度或抗彎曲性。
9.如權(quán)利要求8所述的可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)，其中所述加強(qiáng)層是由能量可固化丙烯酸酯類制備并且具有在約I和約10微米之間的厚度。
10.制造可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 形成具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里，所述脫模襯里包含粘附到載體膜的透鏡模具層，其中所述透鏡模具層是由具有多個(gè)具有負(fù)透鏡幾何形狀的空隙的可固化樹脂形成，所述負(fù)透鏡幾何形狀是通過(guò)使所述樹脂固化在具有正透鏡幾何形狀的剛性表面上制成；和通過(guò)如下方法，使所述可轉(zhuǎn)移折射式光學(xué)系統(tǒng)形成于所述具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里的透鏡模具層上: 將所述具有微結(jié)構(gòu)的脫模襯里的所述透鏡模具層置于剛性圖標(biāo)模具上，同時(shí)將光學(xué)功能性的輻射可固化液體聚合物填充在所述透鏡模具層和所述剛性圖標(biāo)模具兩者中的空隙中，用軋輥施加壓力以驅(qū)除過(guò)量的液體聚合物，并同時(shí)將所述液體聚合物暴露于輻射使得所述可固化聚合物固化或硬化并且可以從所述圖標(biāo)模具中提起，其中所述固化或硬化的聚合物具有由在其外表面中的空隙形成的結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)； 用提供與光學(xué)功能性聚合物對(duì)比度的材料填充所述影像圖標(biāo)空隙，以形成經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層； 任選地，將密封層、加強(qiáng)層、著色或染色層、遮光層或者其組合中的一個(gè)或多個(gè)施加到所述經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層上；和 將一個(gè)或多個(gè)粘合劑層施加到所述任選地密封的、加強(qiáng)的、著色/染色的、和/或不透明的、經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層上。
11.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其是任選地可轉(zhuǎn)移反射式光學(xué)系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求11所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述聚焦元件的一種或多種排列具有選自完全不透明的反射金屬層、半透明或部分金屬化的金屬層、高折射率層以及多層蒸氣沉積材料的一個(gè)或多個(gè)層。
13.如權(quán)利要求12所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述聚焦元件的一種或多種排列具有多層蒸氣沉積材料，所述多層蒸氣沉積材料包括由金屬層與介電層的組合所形成的色移干涉涂層。
14.如權(quán)利要求11所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述反射系統(tǒng)是形成于載體基材上的凹形反射系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述凹形反射系統(tǒng)是凹形反射微觀尺度系統(tǒng)，其中所述凹形反射式聚焦元件具有小于約50微米的基部直徑和焦距、以及小于或等于I的f數(shù)，其中所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是由以下形成:總深度測(cè)量為約50納米至約8微米的任選地經(jīng)填充或經(jīng)涂覆的空隙；總高度測(cè)量為約50納米至約8微米的凸起區(qū)域；或者兩者，其中所述微觀尺度系統(tǒng)具有小于約50微米的厚度，并且其中所述載體基材具有約10至約50微米的厚度。
16.如權(quán)利要求14所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述凹形反射系統(tǒng)是凹形反射宏觀尺度的系統(tǒng)，其中所述凹形反射聚焦元件具有約I至約10毫米的基部直徑、約25微米至約5毫米的焦距、和小于或等于I的f數(shù)，其中所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)是由以下形成:總深度測(cè)量為約5厘米至約I微米的空隙；總高度測(cè)量為約5厘米至約I微米的凸起區(qū)域；或者兩者，其中所述宏觀尺度系統(tǒng)具有小于或等于約I厘米的厚度，并且其中所述載體基材具有在約25微米至約5毫米的厚度。
17.如權(quán)利要求11所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述反射系統(tǒng)是形成于載體基材上的凸形反射系統(tǒng)，其中各凸形反射式聚焦元件的表面是發(fā)亮的因而當(dāng)被遠(yuǎn)處的光源照明時(shí)在所述表面上出現(xiàn)亮光點(diǎn)或反射高光。
18.如權(quán)利要求17所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中當(dāng)所述凸形反射式聚焦元件的排列與所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的排列結(jié)合時(shí)，將形成被阻擋的和不被阻擋的反射高光的圖案，此圖案形成合成影像。
19.如權(quán)利要求17所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述凹形反射系統(tǒng)是凸形反射宏觀尺度系統(tǒng)，其中所述凸形反射式聚焦元件的一種或多種排列是金屬滾珠軸承的規(guī)則的緊密組裝排列。
20.如權(quán)利要求11所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是可轉(zhuǎn)移的凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)，其以指定的順序包含以下層: 由載體基材和脫模涂層組成的脫模襯里； 所述凹形反射式光學(xué)系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列與所述脫模襯里的所述脫模涂層接觸； 任選地，一個(gè)或多個(gè)保護(hù)性涂層；和 一個(gè)或多個(gè)可活化粘合劑層。
21.制造可轉(zhuǎn)移反射式光學(xué)系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 提供由載體基材和脫模涂層組成的脫模襯里； 將可固化樹脂材料施加至所述脫模襯里的所述脫模涂層的表面，并且使所述表面固化在剛性圖標(biāo)模具上，以在所述可固化樹脂材料的表面內(nèi)形成空隙形式的影像圖標(biāo)的一種或多種排列； 用提供與可固化樹脂材料的對(duì)比度的材料填充所述空隙，以形成經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層； 將可固化樹脂材料施加至所述經(jīng)填充的影像圖標(biāo)層的表面，并且使所述樹脂固化在具有負(fù)透鏡幾何形狀的剛性表面上，從而在所述可固化樹脂材料的表面上形成聚焦元件的一種或多種排列； 將金屬或其它反光材料的共形涂層施加到所述聚焦元件上，以形成反射式聚焦元件的一種或多種排列； 任選地，將一個(gè)或多個(gè)的保護(hù)涂層施加到所述反射式聚焦元件的一種或多種排列上；和 將一個(gè)或多個(gè)粘合劑層施加至任選地保護(hù)性涂覆的反射式聚焦元件的一種或多種排列上。
22.如權(quán)利要求1所述的任選地可轉(zhuǎn)移光學(xué)系統(tǒng)，其是任選地可轉(zhuǎn)移衍射式光學(xué)系統(tǒng)。
23.經(jīng)轉(zhuǎn)移至表面的光學(xué)系統(tǒng)，所述經(jīng)轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)基本上是由結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列以及選自加強(qiáng)層、密封層、著色或染色層、不透明層、可活化粘接劑層或者其組合的一個(gè)或多個(gè)功能性層組成，所述結(jié)構(gòu)化影像圖標(biāo)的一種或多種排列基本上與聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全嵌入其中，其中所述影像圖標(biāo)的一種或多種排列與所述聚焦元件的一種或多種排列相互配合以形成至少一部分的所述影像圖標(biāo)的至少一個(gè)合成影像。
24.片材，其具有相對(duì)的表面并且包含至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被安裝在所述片材的表面上，或者嵌入其中，或者部分地嵌入所述片材內(nèi)。
25.片材，其具有相對(duì)的表面并包含被轉(zhuǎn)移到其相對(duì)表面之一上的至少一個(gè)如權(quán)利要求23所述的光學(xué)系統(tǒng)。
26.憑證，其是由如權(quán)利要求24所述的片材制成。
27.憑證，其是由如權(quán)利要求25所述的片材制成。
28.具有至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)的消費(fèi)商品或非消費(fèi)商品，所述光學(xué)系統(tǒng)(a)被安裝在所述商品的表面或者用于所述商品的包、包裝或標(biāo)簽的表面上，或者嵌入其內(nèi)部；或者(b)部分地嵌入所述商品或者用于所述商品的包、包裝或標(biāo)簽的內(nèi)部。
29.具有表面的消費(fèi)商品或非消費(fèi)商品，其具有至少一個(gè)如權(quán)利要求23所述的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)被轉(zhuǎn)移至所述商品的表面，或者轉(zhuǎn)移至用于所述商品的包、包裝或標(biāo)簽的表面上。
30.用于投射大幅面影像的產(chǎn)品，其包含被安裝在其表面上或嵌入其表面內(nèi)的至少一個(gè)如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)品選自廣告和多媒體顯示、用于提升車輛外觀的產(chǎn)品、裝飾性包裹物、壁紙、淋浴簾、和藝術(shù)顯示。
31.用于投射大幅面影像的產(chǎn)品，其包含被轉(zhuǎn)移到其表面上的至少一個(gè)如權(quán)利要求23所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)品是選自廣告和多媒體顯示、用于提升車輛外觀的產(chǎn)品、裝飾性包裹物、壁紙、淋浴簾、和藝術(shù)顯示。
32.宏觀尺度反射式光學(xué)系統(tǒng)，其包含具有在約I至約10毫米寬度/基部直徑的反射式聚焦元件的一種或多種排列，以及基本上與所述聚焦元件的一種或多種排列接觸但不完全嵌入其中的印刷的影像圖標(biāo)，所述印刷的圖標(biāo)具有小于或等于約I毫米的線寬度，其中所述聚焦元件的一種或多種排列和影像圖標(biāo)相互配合以形成至少一部分所述影像圖標(biāo)的至少一個(gè)合成影像。
33.如權(quán)利要求32所述的宏觀尺度反射式光學(xué)系統(tǒng)，其中所述反射式聚焦元件的一種或多種排列具有約25微米至約5毫米的焦距、和小于或等于約I的f數(shù)。
34.如權(quán)利要求32所述的宏觀尺度反射式光學(xué)系統(tǒng)，其中所述反射式聚焦元件是選自凹形反射式聚焦元件、凸形反射式聚焦元件、反射衍射型聚焦元件、及其組合。
【文檔編號(hào)】G02B27/22GK104024921SQ201280050631
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月19日
【發(fā)明者】G.R.喬丹, S.M.凱普, S.K.帕爾姆, J.D.戈斯內(nèi)爾, C.B.肯尼迪 申請(qǐng)人:光學(xué)物理有限責(zé)任公司