專利名稱：微復(fù)制工具的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種機(jī)電蝕刻(engraving)(如凹版印刷式機(jī)電蝕刻)模制圖案的方法，其中模制圖案由剛性表面上小的各個獨(dú)立的孔組成，其特定目地在于將該三維圖案的反向圖案微復(fù)制成連續(xù)的材料網(wǎng)格。
背景技術(shù)：
具有圖案化表面的薄膜有多方面的應(yīng)用。例如，相紙可包括具有粗糙或光滑的涂層的薄膜。該粗糙或光滑的涂層被隨機(jī)觀察者看到時可以在相片上產(chǎn)生想要的效果。光滑或粗糙的涂層要求相紙制作過程具有一定的容差(也即一定水平的精密度)。隨著制作過程的容差變得更緊，制作過程通常也變得更復(fù)雜和昂貴。換言之，生產(chǎn)用于相紙的圖案薄膜所需容差可能顯著低于制造用于液晶顯示器的光變向薄膜所需要的容差。
光變向薄膜可用于多個應(yīng)用方面。例如，光變向薄膜可作為液晶顯示器(LCD)的一部分以增加該LCD的功率效率。LCD(或其他類似顯示器)的功率效率可能明顯增加。液晶顯示器經(jīng)常被應(yīng)用在以電池驅(qū)動的移動裝置(例如手機(jī)、便攜式電腦、數(shù)碼相機(jī)及類似物)上。對于這些移動裝置，需要最大化其電池的工作時間。盡管電池技術(shù)在發(fā)展，增加移動裝置的電池壽命的一種途徑仍是在不降低品質(zhì)情況下降低能量消耗。通過使液晶顯示器更加有效率，移動裝置的電池壽命能夠得到延長，這對于使用者有很大的益處。
與相片上光滑或粗糙涂層的光學(xué)裝置相比，光變向薄膜的光學(xué)裝置非常明確和詳細(xì)。因此，在相紙上生成光滑或粗糙涂層的制造過程的精確度可能不適應(yīng)于制造光變向薄膜。例如，用于制造其他圖案化薄膜的制造過程可能不能恰當(dāng)復(fù)制出光變向薄膜的光學(xué)部件或不能提供可供使用的光變向薄膜所需的統(tǒng)一薄膜厚度。之前制造過程的這些不適當(dāng)處對于制造光變向薄膜而言是非常關(guān)鍵的考慮因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種包括在剛性表面上機(jī)電蝕刻模制圖案(如，圖案輥)的方法。本發(fā)明其他實(shí)施例涉及一種包括在光變向薄膜上微復(fù)制光學(xué)部件的方法。本發(fā)明其他實(shí)施例涉及一種包括剛性表面的裝置。模制圖案通過機(jī)電蝕刻(例如凹版印刷機(jī)電蝕刻)生成在該剛性表面上。
模制圖案為一種形成在剛性表面上的三維表面形狀，使得三維平面形狀的底片被精確的從該剛性表面上傳給到模制目標(biāo)的表面。本發(fā)明中的模制圖案包括在剛性表面上切割的多個形狀良好的孔。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該制造過程能夠?yàn)槟茉诙喾N應(yīng)用中使用的光變向薄膜生產(chǎn)模制圖案。例如，通過使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造過程，用特定光學(xué)的精確復(fù)制件可以產(chǎn)生光變向薄膜。該特定光學(xué)部件的復(fù)制件容許有一薄膜，其能夠使液晶顯示器產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的效率增加。從而，該效率的增加能夠延長移動設(shè)備(如手機(jī)、便攜式電腦、數(shù)碼相機(jī)等等)的電池壽命。實(shí)施例中的制造過程容許生成具有不連續(xù)光學(xué)部件的薄膜。沒有不連續(xù)光學(xué)部件的光變向薄膜在不降低顯示品質(zhì)的前題下，將不能有效的增加顯示裝置的效率。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光變向薄膜系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的背后照明和光變向薄膜系統(tǒng)的部分放大側(cè)視圖；圖3和4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光變向薄膜系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；圖5所示為由一臺機(jī)電蝕刻機(jī)所刻出的一典型圖像，其中規(guī)則的平板印刷網(wǎng)格中設(shè)有孔；圖6所示為由一臺機(jī)電蝕刻機(jī)刻出的典型圖像的另一部分，其中孔以不同深度、尺寸和形狀被刻出；圖7所示為相交叉孔的不規(guī)則或隨機(jī)圖案的說明；圖8所示為不同類型的相鄰、重疊孔的說明；圖9示出了一單個孔的截面及其如何通過多個步驟被刻成想要的最終深度；圖10所示為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括小孔的圓柱體結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
表面上具有小孔的圖案的圓柱體具有很多的用途。典型的，在連續(xù)的制造過程中，它們可以用來將圓柱體表面的孔的圖案復(fù)制到另一材料之上或之內(nèi)。例如，在凹版印刷中，以一種所需圖案在一圓柱體表面上形成一系列孔用于將墨水或涂敷材料收集并轉(zhuǎn)移到一連續(xù)網(wǎng)格的表面上。
圖案化圓柱體也可用于微復(fù)制過程中。在紫外線(UV)固化復(fù)制中，一種材料以填充這些孔的一種方式應(yīng)用到該圓柱形的表面，該紫外線固化材料通過紫外線曝光固化并繼而從該圓柱體剝離。微復(fù)制過程的其他實(shí)例包括熱模壓和連續(xù)的擠壓模塑。在熱模壓中，圖案化圓柱體在高壓和高溫下壓在一個預(yù)聚物網(wǎng)格上以產(chǎn)生具有微結(jié)構(gòu)表面的同質(zhì)產(chǎn)品。在連續(xù)擠壓模塑中，熔融聚合物的薄層被壓在圖案化圓柱體上以產(chǎn)生具有微結(jié)構(gòu)表面的同質(zhì)產(chǎn)品。圖案化圓柱體的因有吸引力(inherent appeal)，不管其使用的過程如何，總能夠使產(chǎn)品生產(chǎn)制造連續(xù)進(jìn)行。連續(xù)處理較批次處理能提供更低的制造成本。
若具有在連續(xù)制造過程的吸引力，可以高效的生產(chǎn)出包含小孔的所需圖案的圓柱體。不僅能夠生產(chǎn)出小孔的恰好所需的圖案，并且在大表面區(qū)域生成所需圖案需要的時間也一定是合理的。要由小孔圖案化的表面區(qū)域典型的范圍可從0.03平米到2.2平米，其中多數(shù)范圍從0.32平米至1.0平米。希望生成小孔的圖案所需過程可以在短于三天時間內(nèi)完成。
在本領(lǐng)域內(nèi)，用于產(chǎn)生圖案化圓柱體的許多技術(shù)已為眾所知，但當(dāng)所需的圖案具有光學(xué)應(yīng)用時，技術(shù)列表就變得短了許多。具有光學(xué)應(yīng)用的小孔的復(fù)制圖案，擁有很多的應(yīng)用.這些應(yīng)用包括但不限于，用于安全和包裝使用的全息圖、用于遠(yuǎn)程通信和成像系統(tǒng)應(yīng)用的微透鏡陣列及用在背光式顯示系統(tǒng)的光變向薄膜。光變向薄膜的例子包括擴(kuò)散器、光準(zhǔn)直薄膜和極化恢復(fù)及回收薄膜。
可以運(yùn)用金剛石刀具來獲得產(chǎn)生光學(xué)特征所需的表面品質(zhì)和粗糙特性。該形狀精確并經(jīng)過打磨的金剛石刀具，可以用眾多技術(shù)中任意之一與圓柱形面嚙合以在圓柱形面上去除、定型或形成材料。但金剛石刀具價(jià)格昂貴，優(yōu)選更普通及廉價(jià)的其他可替換工具材料。這些替代工具材料，例如碳化物或高速鋼，因?yàn)椴牧洗至６认鄬^大并不能產(chǎn)生光學(xué)品質(zhì)特性。這種大顆粒尺寸導(dǎo)致在沿著切削邊緣有微片而致使產(chǎn)生具有無法接受的粗糙度屬性的面，從而不滿足具有光學(xué)應(yīng)用的表面的要求。為了直接在圓柱體上產(chǎn)生光學(xué)品質(zhì)特征，這些特征可以用金剛石刀具或金剛石筆來切割、成形、刻劃、劃制或其他的方式來制成。
替代物存在用于不直接的生成具有小孔的所需圖案的圓柱體。例如可以將所需圖案形成到一個平坦工件上，并且通過后續(xù)的操作生產(chǎn)出原樣的軟體副本，其可以繞圓柱面包裹。使用這樣的技術(shù)，將會在最后的產(chǎn)品上產(chǎn)生容易看到的縫或線，其頻率等于圓柱體的圓周長。在一些應(yīng)用中這可以被接受，但在許多應(yīng)用中卻不可以接受。特別是在當(dāng)通過復(fù)制或材料轉(zhuǎn)換制成的最終產(chǎn)品的長度大于圓柱體的周長時，更是如此。
眾所周知，用來制造具有小孔的所需圖案的圓柱體所需要的時間對于用不同可替換的方法來圖案化該圓柱體是重要的限定條件。特別是，生產(chǎn)具有小孔的圖案的圓柱體所需的時間會使這些圓柱體的生產(chǎn)過分昂貴。所有替代過程能夠每秒鐘生成一到十個特征。在這種情況下，圖案化每個用于連續(xù)制造過程的普通的圓柱體所需時間會以月計(jì)。例如，若所需圖案在每平方厘米內(nèi)有3875個孔，以及要圖案化的表面區(qū)域是1.0平米，以每秒鐘十個特征的速率，圖案化一個圓柱體所需的時間約是43天。
本領(lǐng)域中已知有使用金剛石車削的方法在圓柱體上產(chǎn)生連續(xù)的光學(xué)凹槽的技術(shù)。在這過程中，非旋轉(zhuǎn)的金剛石車刀和一個旋轉(zhuǎn)的圓柱體相配合。典型的，對稱的車刀垂直地與圓柱體的表面嚙合以產(chǎn)生對稱的凹槽，該凹槽由兩個或多個角度的面組成。當(dāng)該車刀與該圓柱體嚙合時，其也可以進(jìn)一步移向該圓柱體的表面或從該表面抽回，以產(chǎn)生特征深度上的變化。如果這是通過連續(xù)的非線性移動來完成的，所得到的凹槽將會由兩個或多個彎曲的表面組成。美國專利No.6,581,286(由坎貝爾等完成)描述了這樣一個用于通過螺紋切削形成簡單、連續(xù)特征的過程。通過這樣過程產(chǎn)生的凹槽是對稱并連續(xù)的，并且由兩個彎曲面組成。
在其他的應(yīng)用中，當(dāng)嚙合時該金剛石車刀平行該圓柱體或工件移動、垂直該圓柱體或工件移動或以一定角度相對于該圓柱體或工件的旋轉(zhuǎn)軸移動。這些移動的任一種或所有的組合可同時發(fā)生，并且所選的選定的移動類型是被加工的小孔的所需形狀的功能之一。這種方法的示例應(yīng)用包括制造大型鏡面組合的各個段。
本發(fā)明的實(shí)施例產(chǎn)生一種用于微復(fù)制的模制圖案，其包括一個金屬圓柱體，該圓柱體通過機(jī)電蝕刻被圖案化成具有小的、單個的、三維的孔，特定目的在于將所述的三維圖案的反轉(zhuǎn)圖案復(fù)制到連續(xù)的材料網(wǎng)格上。
例圖1、2示意性的表示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光變向薄膜系統(tǒng)1的一種形式。光變向薄膜系統(tǒng)1包括一個光變向薄膜2，該光變向薄膜2重新分配由背后照明燈BL(或其他光源)發(fā)射出的多個光朝向一個更垂直薄膜表面的方向。薄膜2可用于在需要的視角范圍內(nèi)從新分配從幾乎任何光源發(fā)出來的光，用于照明。例如，薄膜2可用于顯示器D(例如用在移動式電腦、字處理器、航電顯視器、手機(jī)和PDA中的液晶顯示器)上以使顯示器更加明亮。液晶顯示器可以是任何類型，包括如例圖1、2所示的透射液晶顯示器、如例圖3所示的反射液晶顯示器或如例圖4所示的透反射液晶顯示器。
例圖3中所示的該反射液晶顯示器D包括一個鄰近后側(cè)的后反射器40，用于反射進(jìn)入顯示器從顯示器后面出來的周圍光，以增加顯示器的光亮度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光變向薄膜2可設(shè)置在鄰近該反射液晶顯示器的頂部以重新定向周圍光(例如從前燈發(fā)出的光)向著一個更垂直于該薄膜平面的方向進(jìn)入顯示器，用以通過該后反射鏡在一個需要的視角內(nèi)反射收回，而增加該顯示器的亮度。光變向薄膜2可被貼附、層壓或以其他方式安置在靠該液晶顯示器頂部的位置。
例圖4中所示的透反射液晶顯示器D，可包括一個安置在該顯示器和背后照明BL之間的透反射器T，用于反射進(jìn)入到該顯示器前面的從顯示器后面出來的周圍光以增加在明亮環(huán)境下的顯示器亮度，以及用于經(jīng)過該透反射器透射來自該背后照明的光到顯示器外部以在暗環(huán)境下照亮該顯示器。在實(shí)施例中，如例圖4所示，該光變向薄膜2安置在鄰近該顯示器頂部或鄰近該顯示器底部或者在頂部和底部，用于重新定向或重新分配周圍光和/或來自該背后照明的光，使光更垂直于該薄膜的平面，以使光線輸出分布更加可接受以穿過顯示器從而增加該顯示器的亮度。
光變向薄膜2可包括薄透明膜或基底8，其具有由不連續(xù)的單獨(dú)的輪廓分明的形狀的光學(xué)部件5的圖案，位于該薄膜的出光面上，用以折射入射光的分布，使得從該薄膜出來的光分布在更垂直于薄膜表面的方向上。
每一獨(dú)立的光學(xué)部件5的寬度和長度可小于薄膜寬度和長度的許多倍，并且可以通過該薄膜的出光面上的沉陷或凸出形成。這些獨(dú)立的光學(xué)部件5可以至少包括一個斜面用于折射入射光朝向垂直于出光面的方向。光學(xué)部件5可具有大于0.5的縱橫比。光學(xué)部件5的深度可大于15微米。這些光學(xué)部件可具有不同的形狀。公開號為US2001/0053075A1的名為“光變向薄膜和光變向膜系統(tǒng)”的美國專利申請出版物在此以參照方式全部并入本申請。這一申請說明了光學(xué)部件的多個變形。但是，一個本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)理解本發(fā)明實(shí)施例所覆蓋的光變向系統(tǒng)的光學(xué)部件的其他變型。
如例圖2所示，該薄膜2的入光面7可具有一個光學(xué)涂層25(如一防反射涂層、一反射起偏層、一遲滯涂層或一起偏層)。同樣，在實(shí)施例中，取決于所需的視覺外觀，可以在該入光層7之上提供不光滑或散射紋理結(jié)構(gòu)。不光滑的涂層可以產(chǎn)生更柔和不是很亮的圖像。本發(fā)明的實(shí)施例中，單獨(dú)的光學(xué)部件5的平面和曲面的組合可以構(gòu)造成重新定向碰撞到其上的光線成不同的方向，從而在不需要在薄膜的進(jìn)入面上增加額外的漫射體或不光滑涂層的情況下，產(chǎn)生更柔和的圖像。該光變向薄膜2的獨(dú)立光學(xué)部件5也可以以一種交錯、鎖接和/或交叉的結(jié)構(gòu)相互重疊，產(chǎn)生一個具有適當(dāng)?shù)谋砻鎱^(qū)域覆蓋的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
在光變向薄膜2上，該獨(dú)立光學(xué)部件5可具有多個形狀和尺寸。該獨(dú)立光學(xué)部件5也可以按不規(guī)則圖案設(shè)置在表面上，其中該相鄰的部件之間的間隔可變化。例如，光變向薄膜2上獨(dú)立光學(xué)部件5的隨機(jī)或偽隨機(jī)的放置可有助于在該光變向薄膜和其他光學(xué)部件組合時避免波紋圖案或其他光學(xué)效應(yīng)。
不規(guī)則圖案包含如此方式放置的孔以使得其并不符合例如矩陣、網(wǎng)格或線性排列的規(guī)則圖案。隨機(jī)圖案包含的孔的位置通過一個隨機(jī)過程選擇。
該背后照明BL基本上可以是平面或彎曲。該背后照明BL可以是單層或多層并且可以有不同的厚度和形狀。該背后照明BL可以是柔軟的或硬的并可由多種成分構(gòu)成。進(jìn)一步，該背后照明可以為中空、充滿液體、空氣，或?qū)嵭?，并可以有孔或邊緣?br> 該光源26可以是任何合適的類型(例如弧光燈、其也可上色或?yàn)V光或刷色的白熾燈、透鏡終球、線形燈、鹵光燈、發(fā)光二極管(LED)、LED的芯片、氖燈、冷陰極熒光燈、由遠(yuǎn)端源傳輸?shù)墓饫w光燈管、激光器或激光二極管、或任何其他合適的光源)。另外，該光源26可以是多色LED或多色輻射源的組合，以提供一種所需的顏色或白光輸出分布。例如，采用多個彩色燈例如不同顏色(如，紅、藍(lán)、綠)的LED或具有多色芯片的單個LED通過改變每個單色光的強(qiáng)度可以產(chǎn)生白光或任何其他彩色光的輸出分布。
如例圖1、2示意性地示出，后反射鏡40可附加或定位在背靠該背后照明BL的一側(cè)，用以通過反射從該側(cè)后發(fā)射出來的穿過該背后照明并從相對側(cè)射出的光而提高該背后照明的輸出效率。另外，如例圖1和2示意性地示出，光學(xué)變形圖案50提供在該背后照明的一側(cè)或兩側(cè)上，用以改變光線的路徑使得超過內(nèi)部臨界角并且一部分的光從該背后照明的一側(cè)或兩側(cè)射出。
具有紋理結(jié)構(gòu)表面的熱塑薄膜所具有的應(yīng)用領(lǐng)域從包裝延至光學(xué)膠片。紋路結(jié)構(gòu)可以在由一個壓實(shí)輥和一個圖案化輥構(gòu)成的鑄造的兩輥之間的輥隙(casting nip)產(chǎn)生。根據(jù)被轉(zhuǎn)移到該熱塑薄膜上的圖案，在沿薄膜的寬度上復(fù)制品難于獲得一致。同樣也難于取得復(fù)制品的一致和具有平滑的薄膜背面。
一種典型的擠壓輥模制系統(tǒng)包含一個擠壓機(jī)，其擠壓熔融聚合材料進(jìn)入到一兩輥之間的輥隙(nip)中。該兩輥之間的輥隙(nip)形成在一模制輥和一壓實(shí)輥之間。熱熔聚合物由該壓實(shí)輥壓成模制輥的圖案，并冷卻。該熔融聚合物以半固態(tài)至固態(tài)從兩輥之間的輥隙中出來。橡膠壓實(shí)輥可以用來提供沿鑄造的兩輥之間的輥隙(casting nip)的相對均勻的壓力，由于覆蓋面能發(fā)生形變來以一種熔隔層形式適應(yīng)任何厚度的非均勻性。這些厚度的非均勻性可能是由于因縮幅或其他從該擠壓模的非均勻流動所致的厚邊緣的存在。但是，橡膠覆蓋面可能沒有具有足夠低的粗糙度的表面來產(chǎn)生一個光滑(例如平滑的)的背面。
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種在剛性表面上機(jī)電蝕刻模制圖案的方法。該模制圖案在制造光變向薄膜過程中可用于微復(fù)制光學(xué)部件。該機(jī)電蝕刻可以是凹版機(jī)電蝕刻。凹版機(jī)電蝕刻過程已被用來在印刷工業(yè)上生產(chǎn)印刷輥。然而，本發(fā)明申請的實(shí)施例使用凹版機(jī)電蝕刻用于完全不同目的的制造模制圖案。
在典型的機(jī)電蝕刻中，圓柱體上的切割出的小孔以規(guī)則圖案排列。圖5為由機(jī)電蝕刻機(jī)切割出的典型圖像的一部分的示圖，表明有中央點(diǎn)M的孔N排列分布在規(guī)則的平板印刷格上，其孔中心之間的間隔X和Y為恒值。垂直方向圍繞圓柱體排列，及水平方向沿該圓柱體的軸排列。間隔X和Y共同定義屏幕和機(jī)電蝕刻圖像的角度，并且其貫穿整個圖像不變。通過在該圓柱體的單個旋轉(zhuǎn)中蝕刻出一列的孔來蝕刻該圖像，然后再沿著圓柱體的軸移動該蝕刻頭恒定的距離X，然后蝕刻下一列孔，并且重復(fù)操作。
圖6為由凹版機(jī)電蝕刻機(jī)切割出的典型圖像的另一部分的示意圖。孔N以不同深度切割到圓柱體的表面上，導(dǎo)致孔的尺寸和形狀的變化?？椎纳疃鹊淖兓靡詠磙D(zhuǎn)移圖像上該點(diǎn)的例如墨水或涂敷材料的材料變化量。然而，孔的位置仍沿固定間隔X按列排列。該機(jī)電蝕刻機(jī)總是以固定的距離移動從一列到下列。由光學(xué)部件的重復(fù)圖案，例如那些由典型的機(jī)電蝕刻過程以各孔的列之間恒定的偏移所制成的，當(dāng)該產(chǎn)品和其他的光學(xué)部件組合配置時會產(chǎn)生有害的視覺效果例如波紋。
本發(fā)明實(shí)施例顯著的修正了機(jī)電蝕刻過程以提供孔的不規(guī)則定位，用來復(fù)制三維微結(jié)構(gòu)。機(jī)電蝕刻機(jī)可以調(diào)整成容許改變各孔的列之間的偏移，以容許任意的、不規(guī)則的、或隨機(jī)的孔位置。這些任意的、不規(guī)則的、或隨機(jī)的孔位置也會導(dǎo)致這些孔以任意的、不規(guī)則的、或隨機(jī)的方式相互交叉和相互鎖定。圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例可能切割出的由交叉孔的不規(guī)則或偽隨機(jī)圖案的示圖說明。圖7為簡化說明表示出其之間具有間隙的孔。這些孔的位置也可以是不規(guī)則的或隨機(jī)的然而基本覆蓋該圓柱體的表面。這些任意的、不規(guī)則的、或隨機(jī)的孔位置和交叉點(diǎn)對于由該圓柱體模制成的產(chǎn)品具有有益作用，包括減少光學(xué)基底上的波紋效應(yīng)。
各孔的列之間變化的偏移也可允許為0，從而引起該機(jī)電蝕刻機(jī)在同一X位置上蝕刻出多列的孔。這種能力通過各種方法有助于制造用于微復(fù)制的工具。由于刻圖頭和筆的動量，由機(jī)電蝕刻機(jī)順續(xù)蝕刻的相鄰孔的邊緣之間不存在尖銳的邊緣。圖8A為圖1和2中兩相鄰的重疊孔的側(cè)視圖的示圖說明。在圖8B中，如這些孔由機(jī)電蝕刻機(jī)連續(xù)的蝕刻，則它們會有圓形的相交點(diǎn)Q1。然而，如圖8C所示，通過在同一位置刻出的兩列上蝕刻相鄰的特征F1和F2，兩孔之間會產(chǎn)生一個急轉(zhuǎn)折點(diǎn)Q2。
用于微復(fù)制的工具可能需要有比單一切割更深的孔，或可能需要由比被典型機(jī)電蝕刻的材料更加堅(jiān)硬的材料來制造，例如鎳或鎳磷合金。在這些更硬的材料上蝕刻深的特征可能會壓碎金剛石筆，或者可能不再能獲得光學(xué)品質(zhì)表面。在同一個X位置蝕刻多列的孔能夠通過切割一個孔表達(dá)這些需要，以增加每一列的深度。例如，如圖9所示，第一列的蝕刻可切割(C1)該孔為最終深度的一半，在同一位置的第二列的蝕刻可切割(C2)該孔為最終深度的90％，以及在同一位置的第三列和最后一列的蝕刻可切割(C3)該孔為最終的深度。結(jié)果，該特征能夠切割成任意的深度，該筆承受較低的切割壓力，并且孔的表面涂層能夠達(dá)到光學(xué)品質(zhì)。
圖10說明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個其上生成由孔的所需圖案的圓柱體310。該圓柱體的結(jié)構(gòu)可顯著地改變，并且其經(jīng)常根據(jù)特定的最終用途定制。在全部的結(jié)構(gòu)中，該圓柱體具有和與標(biāo)稱面長330相關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱直徑334。該圓柱體或具有旋轉(zhuǎn)軸338，或位于定義旋轉(zhuǎn)軸324的標(biāo)稱直徑的端部的楔形安裝孔340。若該圓柱體沒有軸，則該圓柱體的全長336可以等于該面長。更典型的，該圓柱體具有軸，軸的長度包括在該圓柱體的全長內(nèi)。
該圓柱體可以是空心的或?qū)嵭牡?，但任意一種情況下該圓柱體表面都具有為取得預(yù)期的效果所需要的特定材料的相關(guān)厚度。特別是，如果由孔的所需圖案將有光學(xué)用途，則該圓柱形表面應(yīng)是非鐵材料或合金，以便其能夠通過使用金剛石車刀成功的進(jìn)行加工。另外，材料優(yōu)選具有很小的顆粒結(jié)構(gòu)或是非晶體的，并且無摻雜、凹孔、空洞或其他影響所需圖案的光學(xué)使用的缺陷。例如，這些材料的例子包括但不限于銅或銅鎳合金，鎳和鎳磷合金和高純度的鋁。
將進(jìn)行加工的該圓柱形表面，可以被鍛造或電鍍。在鍛造方式下該材料可包含全部的圓柱面或者其被擠壓或不然則套裝一個現(xiàn)有的由不貴重材料制成的圓柱形面。在電鍍情況下，使用電化學(xué)過程或類似的將所需的材料均勻地并以一個薄層轉(zhuǎn)移到該圓柱形面的外側(cè)。這一電鍍過程也在一芯棒上進(jìn)行以生成優(yōu)選材料的薄套筒。然后該套筒被圖案化具有希望的孔或凹槽，并且進(jìn)而轉(zhuǎn)移到該優(yōu)選圓柱體用于復(fù)制或材料轉(zhuǎn)移。該套筒也可從芯棒上去除和在形成預(yù)期的孔之前轉(zhuǎn)到優(yōu)選的圓柱體上。
在形成由孔的預(yù)期圖案之后，該套筒被除去，并作為復(fù)制或材料轉(zhuǎn)移過程中的一個傳送帶。該套筒也可切割成一定尺寸并平直的用于復(fù)制過程例如注射成型或熱成型。
部件列表1光變向薄膜系統(tǒng)2光變向薄膜5光學(xué)部件6出光面7光面25 光學(xué)涂層26 光源30 光散射層40 后反射器310 圓柱體324 旋轉(zhuǎn)軸330 長度334 直徑336 圓柱體的長度338 軸340 洞BL 背后照明C1 切割
C1 切割C1 切割D 顯示器F1 孔F2 孔M 中心點(diǎn)N 孔Q1 圓形相交點(diǎn)Q2 急轉(zhuǎn)折點(diǎn)R 光線X 水平間隔Y 垂直間隔
權(quán)利要求
1.一種方法包括機(jī)電蝕刻三維的模制圖案于剛性表面上，其中該剛性表面配置成根據(jù)該三維的模制圖案的進(jìn)行微復(fù)制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該機(jī)電蝕刻為凹版印刷機(jī)電蝕刻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該機(jī)電蝕刻包括以固定的速率移動該剛性表面；通過施加交流電壓到一系列磁體上以產(chǎn)生桿的扭動，來移動金剛石筆至該剛性表面或離開該剛性表面，其中該金剛石筆附在該桿上以生成是累積的三維模制圖案的孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該剛性表面是具有三維模制圖案的圖案輥的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該剛性表面根據(jù)所述三維模制圖案配置成用于微復(fù)制各個獨(dú)立的光學(xué)部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該剛性表面配置成在光變向薄膜中微復(fù)制光學(xué)部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中該光學(xué)部件具有準(zhǔn)確設(shè)置的形狀，用以重新分布穿過該光變向薄膜的光并指向垂直于該光變向薄膜的方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中至少一些的所述光學(xué)部件重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述獨(dú)立光學(xué)部件按照列進(jìn)行蝕刻；且列之間的距離不均勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述獨(dú)立光學(xué)部件按照列進(jìn)行蝕刻；且在該圖案輥上的同一軸位置蝕刻所述各列。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述獨(dú)立光學(xué)部件按照不規(guī)則或偽隨機(jī)的圖案排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中該獨(dú)立光學(xué)部件按照列排置；該機(jī)電蝕刻包括切割一列內(nèi)的獨(dú)立光學(xué)部件，使其深度小于它們的最終深度，然后切割該列的獨(dú)立光學(xué)部件到其最終的深度。
13.一種方法，包括微復(fù)制光變向薄膜中的光學(xué)部件，其中所述微復(fù)制光學(xué)部件使用具有代表該光學(xué)部件的圖案的圖案輥；及該圖案輥的圖案由凹版印刷機(jī)電蝕刻過程形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述微復(fù)制包括擠壓輥模制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述擠壓輥模制在圖案輥和壓力輥之間的兩輥之間的輥隙上形成該光變向薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中微復(fù)制包括紫外線固化。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中該方法包括模壓加工。
18.一種裝置，包括一剛性表面，其中在該剛性表面上形成三維模制圖案；該三維模制圖案通過機(jī)電蝕刻形成；及該剛性表面配制成根據(jù)所述三維模制圖案進(jìn)行微復(fù)制。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中所述機(jī)電蝕刻為凹版印刷機(jī)電蝕刻。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中該剛性表面是具有模制圖案的圖案輥的表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的裝置，其中該剛性表面配置成根據(jù)該三維模制圖案微復(fù)制光學(xué)部件。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中該剛性表面配置成在光變向薄膜上微復(fù)制光學(xué)部件。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述光學(xué)部件具有準(zhǔn)確規(guī)定的形狀，用以重新分布穿過該光變向薄膜的光并指向垂直于該光變向薄膜的方向。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中所述光學(xué)部件為各個獨(dú)立的光學(xué)部件；以及至少一些光學(xué)部件重疊。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中該光學(xué)部件為各個獨(dú)立的光學(xué)部件；以及在所述圖案輥的軸的方向上的各個獨(dú)立的光學(xué)部件之間的距離可變。
26.根據(jù)權(quán)利要求21的裝置，其中該光學(xué)部件為各個獨(dú)立的光學(xué)部件；以及所述的各個獨(dú)立的光學(xué)部件按照不規(guī)則或偽隨機(jī)的圖案排列。
全文摘要
一種方法包括在一剛性表面上機(jī)電蝕刻三維模制圖案(N)。該剛性表面設(shè)置成依據(jù)該模制圖案(N)進(jìn)行微復(fù)制。該剛性表面可以是圖案輥。該模制圖案可以用于光變向薄膜(2)的光學(xué)部件(5)的微復(fù)制。
文檔編號B23H9/00GK1964848SQ200580018261
公開日2007年5月16日 申請日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月3日
發(fā)明者T·S·賴特, G·T·赫爾策爾, D·凱斯勒, R·H·威爾遜 申請人:伊斯曼柯達(dá)公司