專利名稱：光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
相關(guān)的申請這份申請是2003年12月9日申請的美國專利申請第10/731,416號的繼續(xù)申請，第10/731,416號申請作為要求2002年5月15日申請的美國專利臨時(shí)申請第60/380,990號的利益的于2003年5月15日申請的美國專利申請第10/438,759號的部份繼續(xù)申請。每份申請的全部教導(dǎo)在此通過引證被并入。
背景技術(shù)：
回射材料被用于各種不同的安全和裝飾目的。具體地說，這些材料在夜間當(dāng)能見度在照明條件差的情況下至關(guān)重要的時(shí)候是有用的。采用完美的回射材料，光線基本上沿著回射軸線在實(shí)質(zhì)平行的路徑中向光源反射。
就各種不同的目的而言，存在許多類型的回射材料。這些回射材料能作為有反射的帶子和貼片用于衣服，例如背心和腰帶。另外，回射材料能用在立柱、桶、交通錐標(biāo)環(huán)、公路路標(biāo)、警告反射鏡等東西上?；厣洳牧夏苡呻S機(jī)取向的微米直徑球體陣列或密集的立體角(棱鏡)陣列組成。
立體角或棱鏡型回射器是在通過引證在此將其教導(dǎo)并入的于1973年1月23日授權(quán)給Stamm的美國專利第3,712,706號中描述的。通常，棱鏡是通過在金屬板或其它適當(dāng)材料的平坦表面上形成主陰模制作的。為了形成立體角，在平板上銘刻三個(gè)系列V形凹槽，各個(gè)系列的凹槽與同一系列中的其它凹槽是平行的和等距離的，以致凹槽以60度相交。然后，鋼模被用來把預(yù)期的立體角陣列加工到硬的平坦的塑料表面上。
關(guān)于立體角微棱鏡的結(jié)構(gòu)和操作的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)能在通過引證將其教導(dǎo)在此并入的于1972年8月15日授權(quán)給Rowland的美國專利第3,684,348號中找到。用來制造回射片材的方法也是在通過引證將其教導(dǎo)在此并入的于1972年9月5日授權(quán)給Rowland的美國專利第3,689,346號中揭示的。所揭示的方法是用來在成套配置的模子中形成立體角微棱鏡的。這些棱鏡被粘接到加在其上方的片材上提供一種立體角結(jié)構(gòu)從所述片材的一個(gè)表面突起的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的制造方法存在著沒有能力生產(chǎn)表面呈現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的寬片材的問題。通常，寬度達(dá)大約14英寸的片材被拼合成大面積的表面。然而，拼縫通常非常難以從功能上掩飾而且對于觀看者幾乎總是引人注目的。生產(chǎn)可能使用的(例如，用在背投電視中的)寬片材所需要的工具是格外昂貴的。
表面有微結(jié)構(gòu)的新穎的光學(xué)結(jié)構(gòu)已被發(fā)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種包括基體和沿著該基體排列的為數(shù)眾多的雙面光學(xué)元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)及其制造方法。每個(gè)元件在每個(gè)面上都包括光學(xué)微結(jié)構(gòu)。至少一些元件的一個(gè)面至少有一部分是背襯空氣的，而那至少一些元件的其它面實(shí)質(zhì)上是被某種材料浸潤的。
微結(jié)構(gòu)可以包括立體角棱鏡、衍射結(jié)構(gòu)和透鏡、透鏡陣列、棱鏡陣列、線性菲涅爾透鏡、小透鏡、字母與數(shù)字符號、數(shù)字結(jié)構(gòu)(例如、為傳遞二進(jìn)制信息(如條形碼)而設(shè)計(jì)的突起結(jié)構(gòu))、彩色結(jié)構(gòu)、變色結(jié)構(gòu)、紋理結(jié)構(gòu)、蠹眼結(jié)構(gòu)、線性棱鏡和透鏡、小透鏡、魚眼透鏡陣列、或其它適當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的光學(xué)結(jié)構(gòu)能用于回射產(chǎn)品設(shè)計(jì)、包括氣泡的正面投影屏、包括氣泡的漫射屏、能用于保密、光控、準(zhǔn)直應(yīng)用的隔柵薄膜、和使用蠹眼或其它光學(xué)微結(jié)構(gòu)的防眩光薄膜。
在其它的實(shí)施方案中，回射的光學(xué)結(jié)構(gòu)、細(xì)絲或纖維以及形成它們的制造方法將在下面陳述。


本發(fā)明的上述的和其它的目的、特征和優(yōu)勢通過對本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方案的更具體的描述將變得顯而易見，下面的附圖中用同樣的參考符號在不同的視圖處處表示同一部份。這些圖畫不必依比例繪制，而是把重點(diǎn)放在舉例說明本發(fā)明的原則上。
圖1是雙面光學(xué)元件的一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖2是雙面光學(xué)元件的另一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖3是在棱鏡頂端有彩色涂層的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖4是在基體和棱鏡之間有彩色涂層的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖5是散布在基體上的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖6舉例說明使圖5所示的元件部份地嵌入下面的基體的一個(gè)實(shí)施方案。
圖7舉例說明加到圖6所示的部份嵌入的元件的暴露的棱鏡面上的背襯層。
圖8是按照圖5-7形成的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9舉例說明把背襯層粘接到回射結(jié)構(gòu)上的一個(gè)實(shí)施方案。
圖10舉例說明雙面光學(xué)元件正在下落到基體上。
圖11舉例說明部份嵌入基體的雙面光學(xué)元件。
圖12舉例說明圖11所示元件的嵌入面實(shí)質(zhì)上已被浸潤。
圖13是放置在基體上形成的小凹穴中的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖14是圖13的實(shí)施方案把背襯層層壓到基體上的剖視圖。
圖15是被支撐在基體上的為數(shù)眾多的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖16舉例說明填充層被安排在圖15所示雙面光學(xué)元件上以便把這些元件粘接到基體上。
圖17是當(dāng)填充層和在下面的基體的折射率實(shí)質(zhì)上相同的時(shí)候按照圖15和圖16形成的最終的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖18是雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖19是圖18所示元件的俯視圖。
圖20舉例說明圖18和19所示的光學(xué)元件被壓進(jìn)織物。
圖21舉例說明上面有涂層的圖20所示織物。
圖22是雙面光學(xué)元件嵌在織物層里面的實(shí)施方案。
圖23舉例說明把雙面光學(xué)元件嵌進(jìn)基體的一個(gè)實(shí)施方案。
圖24舉例說明圖23所示元件被部份地嵌入以便浸潤這些元件的一個(gè)面。
圖25舉例說明當(dāng)元件和基體的折射率實(shí)質(zhì)上相同的時(shí)候按照圖23和24產(chǎn)生的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
圖26舉例說明部份地嵌在粘接劑中的雙面光學(xué)元件。
圖27舉例說明當(dāng)元件和粘接劑的折射率實(shí)質(zhì)上相同的時(shí)候按照圖26產(chǎn)生的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
圖28是嵌在基體里面的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖29是舉例說明雙面光學(xué)元件部份地嵌在基體里面的剖視圖。
圖30舉例說明部份地嵌在基體里面的非平面的雙面光學(xué)元件。
圖31是用來使雙面光學(xué)元件在基體上定位的裝置的示意圖。
圖32是用來使雙面光學(xué)元件在基體上定位的蜂巢結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖33是放置在基體上的蜂巢結(jié)構(gòu)的剖視圖，雙面光學(xué)元件被安排在蜂巢結(jié)構(gòu)里面。
圖34是雙面光學(xué)元件在圖33的蜂巢結(jié)構(gòu)里面的放大圖。
圖35類似于圖33，但是有過多的雙面光學(xué)元件移出蜂巢結(jié)構(gòu)。
圖36是依據(jù)圖33-35所示的實(shí)施方案形成的最終的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖37是用來形成雙面光學(xué)元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖38舉例說明用來密封圖37所示的光學(xué)結(jié)構(gòu)的圖案。
圖39是雙面光學(xué)元件的另一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖40類似于圖39所示的實(shí)施方案，但是有膜層夾在中間。
圖41類似于圖40的實(shí)施方案，但是沒有在中間層上彼此對齊的延伸構(gòu)件。
圖42是雙面光學(xué)元件的進(jìn)一步的實(shí)施方案的剖視圖。
圖43是雙面光學(xué)元件的另一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖44是雙面光學(xué)元件的又一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖。
圖45是安排在基體上的為數(shù)眾多的雙面光學(xué)元件的剖視圖。
圖46類似于圖45，但是有安排在雙面光學(xué)元件之上的填充層。
圖47是圖46所示的光學(xué)結(jié)構(gòu)在移開基體并且將雙面光學(xué)元件在一個(gè)面上金屬化之后的剖視圖。
圖48與圖47類似，但是在雙面光學(xué)元件的金屬化表面上安排了粘接劑。
圖49是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的回射細(xì)絲的透視圖。
圖50是一排微結(jié)構(gòu)放在基體上的側(cè)視圖。
圖51是圖50的基體把微結(jié)構(gòu)封閉在其中形成回射細(xì)絲的透視圖。
圖52是放置在基體上的兩排微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖53是圖52的基體把微結(jié)構(gòu)封閉在其中形成回射光學(xué)結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖54是放置在基體上的三排微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖55是圖54的基體把微結(jié)構(gòu)封閉在其中形成回射細(xì)絲的透視圖。
圖56是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案末端已被密封的回射細(xì)絲的側(cè)視圖。
圖57是在基體上形成的微結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，其中至少一些微結(jié)構(gòu)包括氣泡。
圖58舉例說明圍繞著放置在其上面的微結(jié)構(gòu)卷起基體形成回射細(xì)絲的制造方法。
圖59與圖58類似，但是其中熱量被用來把基體的壁在接縫處結(jié)合在一起以形成回射細(xì)絲。
圖60是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案用來形成回射細(xì)絲的系統(tǒng)的示意圖。
圖61是有微結(jié)構(gòu)在其中的基體的側(cè)視圖，其中形成微結(jié)構(gòu)的材料穿過基體。
圖62是由圖61的結(jié)構(gòu)形成的回射細(xì)絲的剖視圖。
圖63是圖62的回射細(xì)絲的側(cè)視圖。
圖64是依照本發(fā)明的實(shí)施方案用來形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的模子的示意圖。
圖65是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖66是依照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖67是依照本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖68是依照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案的光學(xué)結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
各種不同的實(shí)施方案描述如下。圖1是雙面元件和在此被稱為元件的碎片或薄片的一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖，而且通常用參考數(shù)字10標(biāo)識。實(shí)質(zhì)上可能是透明的或光學(xué)上清澈的基體12支撐著為數(shù)眾多的諸如回射立體角棱鏡之類的元素14。在替代實(shí)施方案中，每個(gè)元件10都是雙面的，每個(gè)面都有光學(xué)微結(jié)構(gòu)的。舉例來說，微結(jié)構(gòu)可以包括蠹眼結(jié)構(gòu)、立體角棱鏡、線性棱鏡、小透鏡、魚眼透鏡陣列和/或其它適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)。
如同下面將參照特定的實(shí)施方案解釋的那樣，元件10在一個(gè)面上是被浸潤的，而在另一面上是空氣背襯的，以致光線穿過在基體12的一個(gè)面上的被浸潤的立體角棱鏡14，然后被在基體另一面上背襯空氣的棱鏡14回射。在一個(gè)實(shí)施方案中，立體角棱鏡14是用實(shí)質(zhì)上透明的或者光學(xué)上清澈的材料制成的。立體角棱鏡14能沿著基體12被間隔開(S)，以致延伸到一個(gè)棱鏡的頂點(diǎn)的三個(gè)面的底不觸碰相鄰棱鏡的底。在其它的實(shí)施方案中，元素14包括蠹眼結(jié)構(gòu)，如同在通過引證將其教導(dǎo)在此并入的于1977年3月22日授權(quán)給Clapham等人的美國專利第4,013,465號所揭示的那樣。
圖2是雙面元件10的另一個(gè)實(shí)施方案的剖視圖，其中立體角棱鏡14是鄰近的而且是不分隔開的。在這個(gè)實(shí)施方案中，元件10有介于大約0.076毫米和0.457毫米(0.003英寸和0.018英寸)之間的長度16。在兩面上形成的具有棱鏡14的回射片材能被切割(例如，用機(jī)械方法或激光)，或形成有這些或其它尺寸的元件10。從頂點(diǎn)到對置頂點(diǎn)的厚度18可以有介于大約0.0381毫米和0.193毫米(0.0015英寸和0.0076)之間的范圍?；w12的厚度20可以有介于大約0.0127毫米和0.051毫米(0.0005英寸和0.002英寸)之間的范圍。從基體12到棱鏡14的頂點(diǎn)的距離22可以有介于大約0.0127毫米和0.071毫米(0.0005英寸和0.0028英寸)之間的范圍。從頂點(diǎn)到毗鄰頂點(diǎn)的距離24可以有介于大約0.025毫米和0.152毫米(0.001英寸和0.006)之間的范圍。
長度16對寬度18的縱橫比是這樣的，以致元件10通常在落到表面上時(shí)依照本發(fā)明的一個(gè)方面以面積較大的面著陸。換言之，向平坦的表面下落的元件10往往使其本身如圖2所示取向，即，當(dāng)基體12平行于平坦的表面的時(shí)候?qū)嵸|(zhì)上是水平的。放置元件10的其它方法將在下面描述。
在本文揭示的任何一個(gè)實(shí)施方案中，不同尺寸的元素、棱鏡或光學(xué)微結(jié)構(gòu)能用來實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的回射光分布。舉例來說，不同棱鏡的底邊長度能在單一元件10中或在各元件之間改變。另外，棱鏡14可以如同1992年12月15日授權(quán)給Walter的美國專利第5,171,624號所揭示的那樣相對于光軸傾斜或傾倒，或如同于1972年8月15日授權(quán)給Rowland的美國專利第3,684,348號所討論的那樣傾斜和取向，在此通過引證將這兩份專利的教導(dǎo)并入。棱鏡14可以在同一或不同的元件10上以不同的角度沿著正的或負(fù)的方向傾斜而且沿著不同的方向取向以實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的回射光分布。
如圖3和4所示，色彩可以加到元件10上以便進(jìn)一步提供獨(dú)特的回射光分布。在圖3所示的一個(gè)實(shí)施方案中，彩色涂層26可以加到一些或全部的棱鏡頂點(diǎn)上。在其它的實(shí)施方案中，彩色涂層26可以在整個(gè)棱面上形成。如圖4所示，彩色涂層26可以安排在基體12和棱鏡14之間。單一或多樣的色彩組合可以被用在相同的或不同的元件10上。在其它的實(shí)施方案中，一種或多種熒光顏色可以被用于彩色涂層。
圖5-10舉例說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在該實(shí)施方案中元件10首先被散布到基體28上(例如，已被加到實(shí)質(zhì)上透明的基體30或頂層薄膜上的實(shí)質(zhì)上透明的熱激活的或壓敏的粘接劑涂層)。非必選的載體薄膜32可以沿著頂層薄膜30排列。元件10的間隔能受到控制以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的覆蓋量。在一個(gè)實(shí)施方案中，元件10能重疊以增加元件的傾斜。
圖6舉例說明把元件10部份地嵌入粘接劑28的一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)在碾壓輥34、36之間通過，把元件10的底面推到粘接劑28之中以浸潤在嵌在粘接劑里面的面之上的棱鏡棱鏡面14。粘接劑28可以在遇到碾壓輥34、36之前被軟化，舉例來說，通過輻射加熱。在特定的實(shí)施方案中，輥34是一個(gè)熱輥，而輥36是一個(gè)冷輥。已考慮到存在把元件10部份地嵌入粘接劑28的其它方式，例如通過使用壓縮空氣。如果不需要一些附加的光線變向，粘接劑28可以有與形成元件10的材料相同的折射率。
如圖7所示，背襯層或薄膜38可以加到元件10的暴露的棱鏡面上。在一個(gè)實(shí)施方案中，背襯層38是以低壓力放置在暴露的棱鏡之上的，為的是避免損壞暴露的棱鏡頂點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的產(chǎn)品外觀，背襯層38、粘接劑28、頂層薄膜30和/或載體薄膜32可以包括任何顏色，包括螢光色。在一個(gè)實(shí)施方案中，背襯層38可以用軟的白色材料制成。在其它的實(shí)施方案中，背襯層38是用形成一種半透式反射器類型產(chǎn)品的實(shí)質(zhì)上透明的材料制成的。通常，這些半透式反射器有從背面通過回射結(jié)構(gòu)傳輸?shù)墓饩€作為用于飛機(jī)場或安全島護(hù)欄的背面發(fā)亮的告示。
如果折射率在棱鏡14、粘接劑28、頂層薄膜30和載體薄膜32之間實(shí)質(zhì)上是一樣的，則在這些界面不存在邊界而且沒有菲涅爾反射或散射損失，如圖8所示。氣阱被表示成參考數(shù)字40。這束光線R當(dāng)元件10未被潤濕的面作為背襯空氣的回射器而起作用的時(shí)候被該結(jié)構(gòu)回射。
圖9舉例說明把背襯層38粘接到回射結(jié)構(gòu)上的一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，有蜂窩狀的凹槽和狹窄的槽脊的密封模具被用來加熱背襯層38和把背襯層38向下推到與現(xiàn)有的粘接劑28結(jié)合的點(diǎn)或區(qū)域42。在其它的實(shí)施方案中，背襯層38的一部分被推動(dòng)穿過粘接劑28與頂層薄膜30結(jié)合。射頻(RF)密封、超聲波密封和熱碾壓也能用來使背襯層38與該結(jié)構(gòu)結(jié)合。在本文揭示的任何一個(gè)實(shí)施方案中，所述結(jié)構(gòu)都能如同通過引證將其教導(dǎo)在此并入的美國專利第6,039,909和6,143,244號所揭示的那樣被密封或處理。非必選地，圖案粘接劑能被涂到背襯層上然后層壓到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上。
圖10-12舉例說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中元件10落到基體44(例如，可固化的液體涂層或粘接劑)之上。元件10接觸涂層44的面被浸潤，如圖11所示。如果涂層表面張力阻止棱鏡尖刺入該涂層，在必要時(shí)可以使用一些空氣加壓、機(jī)械的或其它的方法把元件10推到涂層44中。實(shí)質(zhì)上透明的頂層薄膜46如圖所示可以在涂層44上提供。然后，涂層44被固化，例如，通過加熱或紫外輻射，以形成固態(tài)的但柔軟的產(chǎn)品。
如果在棱鏡材料和涂層44之間折射率實(shí)質(zhì)上是一樣的，則在圖12舉例說明的這些界面不存在邊界，而且沒有菲涅爾反射或散射損失。
圖13和14舉例說明按照預(yù)期的位置或圖案把元件10放在基體44上的實(shí)施方案。基體44(它可以包括透明的熱敏膠)按照形成底部有粘接劑的小凹穴47的圖案被加到頂層薄膜46上。元件10落進(jìn)小凹穴47，以及碾壓層壓背襯層51以便把元件推到粘接劑中。
在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，元件10可以使用通過引證將其教導(dǎo)在此并入的Ron Dagani在Chemical & Engineering News，p.13(2002年4月15日)中以“Self-Assembly Required”為題的文章中描述的技術(shù)按照某種圖案在基體上定位。
按照本文揭示的任何一個(gè)實(shí)施方案都能形成至少一個(gè)面有為數(shù)眾多的微結(jié)構(gòu)的寬面片材。該片材能被機(jī)械切割、激光切割成細(xì)絲或形成細(xì)絲。在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)絲是大約0.3048微米(0.012密耳)寬。細(xì)絲能被剁成大約2.54微米(0.1密耳)的長度。細(xì)絲和元件能組成任何幾何形狀，例如，正方形、矩形、鉆石形，等等。
在其它的實(shí)施方案中，能制造有至少一條信息或設(shè)計(jì)(例如，用透明油墨印刷的水印)的安全薄膜原始文件。透明油墨浸潤以顯示該信息。如果人們無權(quán)使用該薄膜和印刷系統(tǒng)，則不能容易地制作該文件的副本或復(fù)制品。
另外，在任何一個(gè)實(shí)施方案中，基體28、44的厚度能被優(yōu)化到與棱鏡深度相等，以致那些元件不浸沒在基體中，借此僅僅浸潤一個(gè)面。
圖15-17舉例說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。在特定的實(shí)施方案中，基體或載體48支撐著為數(shù)眾多的元件10?；w48可以包括織物、衣服和類似的東西。為了形成雙面元件10，雙立體角薄片的底附著到，舉例來說，透明的薄膜或基體12上。因此，每個(gè)薄片的棱鏡面從透明薄膜伸出。在其它的實(shí)施方案中，這些底可以直接相互附著以致它們在沒有基體12的情況下形成。然后，該雙面結(jié)構(gòu)組成元件10。
舉例來說，在一個(gè)實(shí)施方案中，元件10被隨機(jī)地排列在基體48上并且實(shí)質(zhì)上被放平。填充層50覆蓋元件10并且把它們粘接到基體48上，例如，在元件之間的區(qū)域52。該填充層50有足夠高的粘度，例如大約30,000到50,000厘泊，以致它不在元件10下面流動(dòng)以便于在實(shí)質(zhì)上所有的元件10下面提供氣阱54。因此，這些元件10在頂端被填充層50浸潤，以致在每個(gè)元件10的頂端入射的光通過。一些壓力能用來保證浸潤實(shí)質(zhì)上是均勻的。氣阱54這樣提供“背襯空氣的”元件10，以致通過元件10的頂端的光被背襯空氣的面回射。從背襯空氣的面回射的光有可能在一些應(yīng)用中優(yōu)選的白色外觀。
圖18和19舉例說明邊緣被切割成能抓住編織的和非編織的織物和紙張的倒鉤的元件10。
圖20舉例說明被壓進(jìn)織物56并且借助倒鉤保持在適當(dāng)位置的元件10。如圖21所示，涂層58可以在元件10的一個(gè)面上提供以生產(chǎn)如圖所示回射光線R的服裝。這種產(chǎn)品配置現(xiàn)在能借助針線或鉚釘之類系牢之物或借助粘接劑或加熱、射頻、超聲波或其它適當(dāng)?shù)拿芊夥椒ńY(jié)合到基體上。范圍能從織物到聚合物到金屬到陶瓷的許多類型的基體都可能被使用，取決于應(yīng)用。這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能制成可能有保護(hù)暴露的棱鏡尖的內(nèi)襯的服裝，例如雨衣。
諸如通過引證在此被并入的于2000年1月20日申請的美國專利申請第09/488,129號和在2000年7月27日公開的國際專利申請第WO 00/43813號所揭示的露面的雙面元件或反立體角能被用于高溫應(yīng)用。圖22舉例說明嵌在織物層56之內(nèi)，可能包含熒光材料的元件10的實(shí)施方案。實(shí)質(zhì)上透明的頂層涂層58是在織物56上提供的。在本文揭示的任何一個(gè)實(shí)施方案中，能在光學(xué)結(jié)構(gòu)或元件上提供的外層或頂層涂層包括在形成時(shí)實(shí)質(zhì)上透明的和堅(jiān)硬的頸手枷或其它適當(dāng)?shù)牟牧稀？椢?6能通過粘接劑64附著到可能是不透明的和/或有熒光的基體62上。使用不透明的有螢光的織物、粘接劑和基體材料允許生產(chǎn)能用于戶外應(yīng)用的長期耐磨的材料。元件10的隨機(jī)取向能產(chǎn)生當(dāng)頂層棱鏡未被完全浸潤的時(shí)候能被增強(qiáng)的發(fā)光的效果。
在本文揭示的任何一個(gè)實(shí)施方案中，元件10都能用許多不同的材料制作，例如發(fā)光材料、著色材料和衍射材料等。許多不同類型的薄片能混合在一起形成許多有趣的外觀和功能效果。
圖23-30舉例說明元件10在兩個(gè)面上包括蠹眼結(jié)構(gòu)、漫射器或其它光學(xué)微結(jié)構(gòu)的各種不同的實(shí)施方案。
元件10能借助輥34、36部份地嵌入粘接劑28。因此，提供一個(gè)面實(shí)質(zhì)上被浸潤的部份嵌入的元件60。
由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)被展示在圖24和25中。如果不需要某種附加的光線變向，粘接劑28可以有與形成蠹眼或漫射器微結(jié)構(gòu)(從而導(dǎo)致圖25所示的結(jié)構(gòu))的材料相同的折射率。在特定的實(shí)施方案中，大約90％的表面有蠹眼或漫射器光學(xué)微結(jié)構(gòu)。因此，該表面在使用蠹眼元件的時(shí)候變成防反射的，而當(dāng)使用漫射器元件的時(shí)候漫射。
如圖26所示，元件10能落在液體涂層或粘接劑28上，而且允許在元件10接觸涂層的那個(gè)面上被涂層浸潤。如果涂層表面張力阻止元件被浸潤一個(gè)面，那么可以使用空氣壓力或其它方法把元件推進(jìn)涂層。再者，涂層28的厚度可以達(dá)到一定的深度，以致元件不能浸沒到足以覆蓋未被浸潤的面那樣深。元件10的浸潤面接觸基體30以防止元件浸沒在涂層28之中。如果不需要一些附加的光線變向，則涂層28可以有與形成蠹眼或漫射器微結(jié)構(gòu)(導(dǎo)致圖27所示結(jié)構(gòu))的材料相同的折射率。在特定的實(shí)施方案中，大約90％的表面有蠹眼或漫射器光學(xué)微結(jié)構(gòu)。
在其它的實(shí)施方案中，元件10能落到或混合到液體涂層28之中，而且這些元件被允許在兩個(gè)面上被涂層浸潤。由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)如圖28所示。在用折射率與涂層或粘接劑顯著不同的材料制作雙面的表面起伏的漫射器元件的情況下，這些元件能浸沒在涂層或粘接劑28之中。通過有基于硅樹脂的n＝1.35的粘接劑和n＝1.58的元件實(shí)現(xiàn)的折射指數(shù)差是很好地作為大部分表面起伏的漫射器工作的產(chǎn)品的一個(gè)例子。
圖29舉例說明被固化的涂層28浸潤的元件10。與以前一樣，涂層28可能是足夠薄的，以致元件10不能浸沒到足以浸潤兩個(gè)面的程度。在元件10的縱軸不平行于涂層28的表面的情況下，提供附加的防眩光或漫射器功能。在其它的實(shí)施方案中，基體表面28可以被做成不平的，以增強(qiáng)防眩光或漫射器功能。
如圖30所示，為了提供附加的防眩光或漫射器功能，元件10可能不是平面的。
在一些應(yīng)用中，按照預(yù)期的圖案使元件10在基體上對準(zhǔn)或定位可能是理想的。元件10可以有任何幾何形狀，包括圓形的、六角形的、三角形的和矩形的形狀。在一個(gè)實(shí)施方案中，該元件0.1016毫米(0.004英寸)厚、0.508毫米(0.020英寸)長和0.508毫米(0.020英寸)寬。
在特定的實(shí)施方案中，穿孔薄膜被用作模板。該薄膜可以是大約0.1016毫米(0.004英寸)厚，而且有比元件的最長尺寸略微大一些的孔。每次只有一個(gè)元件能夠適應(yīng)打好的孔。未固化的清澈的涂層或光學(xué)級清澈的粘接劑被安排在實(shí)質(zhì)上清澈的基體上。然后，把模板放在涂層或粘接劑上。然后把元件10放在模板的孔之中，每個(gè)孔中一個(gè)元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，元件被振動(dòng)以有利于在每個(gè)孔中安置一個(gè)元件。壓力能用來保證把元件壓進(jìn)粘接劑。為了再次使用，多余的元件能被移開，舉例來說，借助真空。如果有必要，元件能被進(jìn)一步壓進(jìn)粘接劑。然后，穿孔模板被移開，而且如果有必要，涂層或粘接劑能被固化。
在一個(gè)實(shí)施方案中，參照圖31，穿孔模板可以呈有適當(dāng)?shù)目讖胶涂拙嗟男D(zhuǎn)篩66的形式。篩子66能振動(dòng)以幫助元件10流進(jìn)篩子66上的孔。
在每個(gè)孔中只有一個(gè)元件10能定位，并且被粘接到有清澈涂層的清澈薄膜或在清澈的基體或薄膜70上的清澈的粘接劑68上?；w70和粘接劑68這樣抱著篩子66，以致多余的元件10落回底部，而已定位的元件10能被推或壓就位，舉例來說，用滾筒72。篩子66的外表面可以用某種材料(例如，硅樹脂脫粘材料或其它適當(dāng)?shù)牟牧?覆蓋或制成，以致粘接劑68不粘它。旋轉(zhuǎn)篩子66能從Stork NV，Naarden，The Netherlands獲得。
光學(xué)結(jié)構(gòu)已使用密西根州49464，Zeeland鎮(zhèn)Fairview街615號的Plascore公司制造的蜂巢結(jié)構(gòu)(零件代號PCFR125-W)制作出來。所用的特定的蜂巢結(jié)構(gòu)74是1英寸深，有大約3.175毫米(0.125英寸)的孔口尺寸。該結(jié)構(gòu)有被規(guī)則地隔開的孔口76，如圖32所示。
可能是聚對苯二酸乙烯酯(PET)的薄膜78被涂滿大約0.0508毫米(0.002英寸)厚的清澈的丙烯酸樹脂或粘接劑涂層80。蜂巢74被放在涂層表面80上，平移在薄膜78上被蜂巢結(jié)構(gòu)74向下推的涂層80。六角形的雙面元件10灑在蜂巢結(jié)構(gòu)70的頂端(圖33)。元件10在沿著六角形元件10的對角線測量的時(shí)候略微小于或等于0.0508毫米(0.002英寸)的孔口。
在這個(gè)實(shí)施方案中，元件10在0.0508毫米(0.006英寸)的PET薄膜12的兩個(gè)面上有斜度為0.1524毫米(0.006英寸)的立體角棱鏡14，其中立體角棱鏡面被粘接到薄膜上。元件10的尺寸相對于蜂巢結(jié)構(gòu)74的孔口76只允許一個(gè)元件10按照平放位置安放在粘接劑80上(見圖34放大圖)。在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層80實(shí)質(zhì)上是透明的或清澈的，具有與立體角棱鏡14系統(tǒng)相同的折射率從而引起浸潤元件10的底部棱鏡并因此有效地使之消失?？梢允┘雍苌俚目諝鈮毫σ员ＷC元件10的底部棱鏡14完全沒入粘接劑80。然后，涂層80與經(jīng)由薄膜78，或者經(jīng)由蜂巢結(jié)構(gòu)74固化。
額外的元件10能被移走(例如，借助真空)，并且供以后再次使用，從而留下圖35所示的結(jié)構(gòu)。最后完成的光學(xué)結(jié)構(gòu)(圖36)可以有包含尺寸相同或不同的立方體角棱鏡的元件10。一些蜂巢孔76可以在一種尺寸的棱鏡定位時(shí)被擋住，然后被打開以允許用元件10上的不同尺寸的棱鏡填充空的蜂巢孔。
雖然這個(gè)例子使用有立體角棱鏡的元件，但是有蠹眼結(jié)構(gòu)、線性棱鏡、小透鏡、表面浮雕結(jié)構(gòu)、微透鏡結(jié)構(gòu)、魚眼透鏡陣列和其它適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)的元件也能實(shí)現(xiàn)。
在特定的實(shí)施方案中，背襯空氣的雙面元件能通過把兩塊片材(每塊片材都在一個(gè)面上有光學(xué)微結(jié)構(gòu))密封在一起，然后把密封成膠囊的各個(gè)單元破碎成分開的空氣背襯的元件來制作。在特定的實(shí)施方案中，如圖37所示，可能是熱塑材料而且在至少一個(gè)面上有光學(xué)微結(jié)構(gòu)(在這種情況下是立體角棱鏡14)的片材82按照選定的區(qū)域84或圖案86(圖38)被密封。在其它的實(shí)施方案中，單一的片材82本身可以被折疊成光學(xué)結(jié)構(gòu)。密封區(qū)域84被設(shè)計(jì)成容易撕裂或斷裂的。密封區(qū)域84中的棱鏡14被迫進(jìn)入熱塑性片材82以允許兩塊片材82的粘接把棱鏡封入膠囊。熱塑性片材82可以是柔性的也可以是剛性的，取決于膠囊形元件的預(yù)期性質(zhì)。
由此產(chǎn)生的元件能被散布在有粘接劑涂層的薄膜上，混合到粘接劑、聚合物、油漆、涂料之類的東西之中。在特定的實(shí)施方案中，在此揭示的任何元件都能分散在通過引證在此將它們的全部教導(dǎo)并入的2003年8月4日申請的于2004年6月3日作為美國專利申請公開第2004/105154號公開的美國專利申請第10/634,122號所揭示的聚脲之中?？梢允褂枚喾N尺寸和傾斜的光學(xué)微結(jié)構(gòu)，例如，立體角棱鏡)。如果需要，可以至少將一些棱鏡金屬化。如果需要，還可以使用不同尺寸的元件。此外，為了形成在此揭示的元件，可以使用露面元件或反立體角元件。
雙面光學(xué)結(jié)構(gòu)另一個(gè)實(shí)施方案被展示在圖39中，其中至少在一個(gè)面上有光學(xué)微結(jié)構(gòu)的兩塊片材88在延伸構(gòu)件90處背對背地對齊并且結(jié)合在一起，例如，借助粘接劑。如圖40所示，可以在片材88之間提供能被染色的或白色的中間層92。如圖41所示，延伸構(gòu)件90不必在中間層92上彼此對齊。如果圖41的光學(xué)結(jié)構(gòu)被混合到油漆之類的液體之中，在區(qū)域93可能有一些回射損失，因?yàn)橐后w可能浸潤該光學(xué)微結(jié)構(gòu)，例如立體角棱鏡。
圖42舉例說明雙面光學(xué)元件10的一個(gè)實(shí)施方案，其中片材82被定位以致光學(xué)微結(jié)構(gòu)表面92是能被染色的或白色的。在區(qū)域95，片材被密封在一起并且修剪成元件10。
由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)能被切割成或形成，舉例來說，能被混合到粘性流體之中或飄浮在基體之上的個(gè)別元件。
圖43舉例說明雙面元件10的又一個(gè)實(shí)施方案。當(dāng)所述材料被切割成密封元件的時(shí)候，制作兩塊至少在一個(gè)面上有諸如立體角棱鏡14之類的光學(xué)微結(jié)構(gòu)的片材或頂層薄膜12以允許在背對背立方體角的邊緣周圍流動(dòng)密封。如圖44所示，當(dāng)薄膜被切割成形成膠囊狀的背對背的背襯空氣的立體角區(qū)段的在兩個(gè)相對的平面中回射的元件的時(shí)候，頂層薄膜材料圍繞著背對背的背襯空氣的立體角區(qū)段流動(dòng)。區(qū)域94也能被頂層薄膜材料填滿。
圖45-48舉例說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，如圖45所示，為數(shù)眾多的雙面立體角回射元件10被放置在基體96上。少量粘稠的粘接劑98能用來把元件10固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ缓笤谠?0上形成填充層100，如圖46所示。在圖47中，基體96已被剝掉，實(shí)質(zhì)上露出全部元件10的一個(gè)面。反射涂層102(例如，鋁金屬層)在元件10的暴露棱鏡面上形成。在其它的實(shí)施方案中，反射涂層包括整個(gè)底部表面。在圖48中，粘接劑104的涂層可以在毗鄰反射涂層102的填充層100上形成，以致該結(jié)構(gòu)能附著到基體(例如，衣服制品)上。
在其它的實(shí)施方案中，提供有前面揭示的立體角棱鏡、表面浮雕漫射器結(jié)構(gòu)、微透鏡結(jié)構(gòu)或其它微結(jié)構(gòu)或它們的組合之類的微結(jié)構(gòu)108的能被稱為細(xì)絲或纖維106的細(xì)長的光學(xué)結(jié)構(gòu)。管或外層110圍繞著或包住棱鏡108，以保護(hù)各個(gè)棱鏡面112和在特定的實(shí)施方案中保證各個(gè)棱鏡面112是背襯空氣的。當(dāng)有充份的可拉長的力量時(shí)候，外層110能用既足夠柔軟能縫合服裝又具有足夠的拉伸強(qiáng)度以致在縫合過程中不會斷裂的材料制成。在特定的實(shí)施方案中，外層110能用聚酯、尼龍、聚氯乙烯(PVC)或其它適當(dāng)?shù)牟牧匣蛩鼈兊慕M合制成。在圖49舉例說明的特定的制造方法中，微結(jié)構(gòu)108被狹縫澆注或模塑成很細(xì)的細(xì)絲，而外層110是圍繞著微結(jié)構(gòu)擠出的，例如，當(dāng)它被擠出的時(shí)候，微結(jié)構(gòu)被送進(jìn)外層。細(xì)絲106能被切割成或形成不連續(xù)的長度以形成能被編織在織物網(wǎng)孔中、與涂料混合、加到薄膜上或用于其它適當(dāng)?shù)膽?yīng)用的碎屑或薄片。碎屑和薄片的末端能被密封。
圖50和51舉例說明能借助例如狹縫澆注法在基體114上提供微結(jié)構(gòu)108的細(xì)絲106的另一個(gè)實(shí)施方案。然后基體114圍繞著微結(jié)構(gòu)108卷起變成細(xì)絲106的外層并且在區(qū)域116封接。細(xì)絲106的截面形狀可能是任何幾何形狀。在特定的實(shí)施方案中，細(xì)絲106在橫截面方面實(shí)質(zhì)上是圓形的，有范圍在大約微米50和510微米(0.002英寸和0.020英寸)之間的外徑。圖52和53舉例說明被配置成沿著至少兩個(gè)方向回射光線的回射細(xì)絲106的實(shí)施方案。因此，單一基體114形成其外層。
圖54和55舉例說明被配置成沿著至少三個(gè)方向回射光線的細(xì)絲106的實(shí)施方案。在其它的實(shí)施方案中，細(xì)絲106被配置成沿著四個(gè)或更多個(gè)方向回射光線。圖56是為了密封或密封地封閉細(xì)絲的內(nèi)部空間每個(gè)末端118已被收縮的細(xì)絲106的側(cè)視圖。在其它的實(shí)施方案中，細(xì)絲106能用能使用熱塑性材料或熱固性材料的逐次注射壓縮成型工藝制作。在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，非光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)的纖維能所述方式形成。
圖57舉例說明如同在1997年1月7日授權(quán)給Bernard的通過引證在此將其全部教導(dǎo)并入的美國專利第5,592,330號所揭示那樣至少在一些微結(jié)構(gòu)108中提供空氣泡120的未成形的回射細(xì)絲106的實(shí)施方案?；w114的外表面115可以包括有蠹眼結(jié)構(gòu)的表面和/或有紋理的表面以減少或消除在成品細(xì)絲106上的光澤和眩光。
圖58舉例說明用來圍繞著微結(jié)構(gòu)108封閉或卷起基體114的制造工具122的一個(gè)實(shí)施方案。可以沿著溝槽124加熱以使細(xì)絲在區(qū)域116密封。圖59舉例說明用來形成細(xì)絲106的制造工具122的另一個(gè)實(shí)施方案。加到接縫126上的熱量或粘接劑(例如溶劑或粘接劑)使基體壁附著在一起把微結(jié)構(gòu)108封閉在其中。
圖60舉例說明用來形成回射細(xì)絲106的制造系統(tǒng)128的一個(gè)實(shí)施方案?；w12是對著用來在其上面澆注微結(jié)構(gòu)108的鼓130饋送的。基體114和微結(jié)構(gòu)108被饋送到形成被纏繞在線軸132上的空心細(xì)絲106的工具122之中。
在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，類似的制造工藝能用來形成各種不同形狀和尺寸的回射光學(xué)結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，斜度范圍在大約150微米到460微米(0.006英寸到0.018英寸)之間、高度范圍在大約76微米到230微米(0.003英寸到0.009英寸)之間的立體角棱鏡是在然后借助工具122形成空心結(jié)構(gòu)的基體114上提供的。舉例來說，空心結(jié)構(gòu)的橫截面形狀可以包括圓形的、矩形的、橢圓形的或其它預(yù)期的形狀。空心結(jié)構(gòu)可以有各種不同的尺寸，取決于應(yīng)用。舉例來說，矩形的空心結(jié)構(gòu)能用來形成能在路傍施工位置使用的回射告示。在特定的實(shí)施方案中，基體114有范圍從大約255微米到1016微米(從0.010英寸到0.040英寸)的厚度，而且該結(jié)構(gòu)在橫截面方面實(shí)質(zhì)上是圓形的有多達(dá)大約15厘米(6.0英寸)的外徑。在另一個(gè)實(shí)施方案中，橫截面實(shí)質(zhì)上呈矩形的光學(xué)結(jié)構(gòu)有多達(dá)大約2.5厘米(1英寸)的厚度和多達(dá)大約31厘米(1英尺)的寬度。在這些實(shí)施方案中，單一結(jié)構(gòu)114能用來形成外層。
圖61-63舉例說明回射細(xì)絲106的另一個(gè)實(shí)施方案，其中基體114已在其上形成微結(jié)構(gòu)108之前被打孔或與孔134一起形成。在基體114上澆注微結(jié)構(gòu)108的時(shí)候，樹脂這樣填充孔眼或孔134，以致形成微結(jié)構(gòu)的材料穿過基體延伸。這個(gè)結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是形成基體114的材料不必必須與形成微結(jié)構(gòu)108的材料一樣透明。因此，不像微結(jié)構(gòu)材料那么透明的高溫?zé)崴苄曰w材料能用來形成基體114。在其它的實(shí)施方案中，基體114和/或微結(jié)構(gòu)108能用著色的和/或熒光的材料制成。舉例來說，細(xì)絲106能被配置成有日間的顏色并且回射不同的顏色。
在其它的實(shí)施方案中，在此揭示的細(xì)絲、纖維或其它的光學(xué)結(jié)構(gòu)能借助某種注射工藝(例如，注射壓塑工藝)形成。在特定的實(shí)施方案中，可以使用熱塑性的或熱固性的塑料材料。
圖64舉例說明能用來依照本發(fā)明的某些方面形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的模子136的一個(gè)實(shí)施方案。在這個(gè)特定的實(shí)施方案中，模子136包括兩部分138、140。在這個(gè)實(shí)施方案中，模子的一半138相對于模子的另一半140是可移動(dòng)的，即，另一半140是靜止的。在其它的實(shí)施方案中，模子的一半140能相對于模子的靜止的一半138是可移動(dòng)的或者每個(gè)部分都可以是可移動(dòng)的，即，兩個(gè)部分都不是靜止的。塑料材料144(在一個(gè)實(shí)施方案中可以能包括熱塑性材料)被引進(jìn)在半個(gè)模子140中形成的空穴142。
模子的另一半138包括形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的凹陷146。在這個(gè)實(shí)施方案中，凹陷146是為形成在基體152上整體成形的有線性棱鏡150的光學(xué)結(jié)構(gòu)148而配置的(例如，見在圖54中舉例說明的結(jié)構(gòu))。然后，將半個(gè)模子138向上移動(dòng)，而且沿著箭頭154的方向把光學(xué)結(jié)構(gòu)148移進(jìn)使所述結(jié)構(gòu)148形成/定形成某種幾何結(jié)構(gòu)(例如，正方形、圓形及其它形狀)的工具156。
然后，將該光學(xué)結(jié)構(gòu)148沿著箭頭158的方向移進(jìn)(例如，通過加熱和/或加壓)使光學(xué)結(jié)構(gòu)148的末端162收縮并密封的密封工具160。然后，強(qiáng)迫該結(jié)構(gòu)148離開模子136。因此，提供一種大量生產(chǎn)能包括纖維或細(xì)絲的不連續(xù)的光學(xué)結(jié)構(gòu)的方法。加工成本是比較低的。
圖65、66、67和68舉例說明成形的光學(xué)結(jié)構(gòu)148的各種不同的可仿效橫截面形狀，例如，圖64舉例說明的模子136。這些形狀能包括三角形、橢圓形、長方形、四邊形和正方形。依照本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施方案能提供其它的橫截面形狀。在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)能借助擠出工藝成形。
在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，細(xì)絲106或光學(xué)結(jié)構(gòu)具有能改善光分布的均勻性的光散射或變向特性。舉例來說，基體114能包括有紋理的表面。在其它的實(shí)施方案中，微結(jié)構(gòu)108能包括2000年3月14日授權(quán)給Nilsen等人的美國專利第6,036,322號所揭示的多向立體角片材。在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，微結(jié)構(gòu)108能包括1996年10月15日授權(quán)給Nilsen的美國專利第5,565,151號所揭示的至少在一些棱鏡面中有一個(gè)或多個(gè)窗口的立體角棱鏡。在其它的實(shí)施方案中，微結(jié)構(gòu)108能包括1998年11月24日授權(quán)給Shusta等人的美國專利第5,840,405號所揭示的發(fā)光的立體角回射片材。在任何實(shí)施方案中，微結(jié)構(gòu)108都能包括有在棱鏡面上形成的反射層(例如，金屬層)的立體角棱鏡。微結(jié)構(gòu)108能包括1980年5月13日授權(quán)給Burke等人的美國專利第4,202,600號所揭示的切成小方塊的回射片材。這些專利的全部教導(dǎo)全都在此通過引證并入。
在更進(jìn)一步的實(shí)施方案中，任何元件、光學(xué)結(jié)構(gòu)、碎屑、薄片、細(xì)絲、纖維及其它都能被選定。采用一種或多種聚合物，選定的元件能被混入其中，或者在其內(nèi)提供，或者被涂到其上或其組合之上。
本申請的細(xì)絲106能用來形成能呼吸的織物，這些織物可能是緊密地或松散地編織的和/或回射的以便形成諸如夾克、毛衣、褲子、背心和消防外套之類的服裝。在特定的實(shí)施方案中，事實(shí)上能產(chǎn)生任何回射光分布。針織織物的網(wǎng)孔能被用于諸如背心、夾克或褲子之類的服裝，或能被置于諸如聚合物薄膜之類的薄膜之中或之上。在其它的實(shí)施方案中，聚合物薄膜對于服裝帶子、卷狀告示(RUS)、防水布、隔離錐領(lǐng)圈之類的柔性應(yīng)用可能是薄的、有彈性的和有柔性的或它們的組合，而對于路障、管道、告示牌之類的應(yīng)用可能是厚的、硬的和/或剛性的。纖維或細(xì)絲106能被分散在淤漿之中，被移到制造紙張的皮帶上，被加壓融合在一起，然后被干燥以形成織物的合成回射紙。耐高溫纖維或細(xì)絲106能被編織或安排到消防員和其它應(yīng)急服務(wù)的服裝之中以提供夜間安全。在其它的實(shí)施方案中，細(xì)絲106能被織成或形成紗、繩索或其它結(jié)構(gòu)，例如，回射的籬笆。
纖維和細(xì)絲的空心性質(zhì)把附加的浮力提供給夾克、救生圈之類的裝置。另外，纖維和細(xì)絲的空心性質(zhì)為許多類型的服裝和結(jié)構(gòu)提供絕緣。
本發(fā)明的實(shí)施方案的纖維和細(xì)絲和用它們形成的產(chǎn)品是難以仿造的。偽造者現(xiàn)在直接從結(jié)構(gòu)的面上取得光學(xué)結(jié)構(gòu)然后仿形加工。因?yàn)楸旧暾埖墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)有在該結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微結(jié)構(gòu)，贗品模子不能被輕易地生產(chǎn)出來。
此外，因?yàn)榘ɡw維和細(xì)絲的光學(xué)結(jié)構(gòu)能被編織在服裝之中，所以整件服裝都可能是回射的，舉例來說，改善救火隊(duì)員或慢跑者的能見度。同樣，碎屑和薄片能被混入油漆之類實(shí)質(zhì)上覆蓋所有產(chǎn)品(例如，隔離錐或船只)的涂料之中，以便改善能見度，使特定的物體變成可識別的。在其它的實(shí)施方案中，細(xì)絲106能被包在諸如卷狀告示(RUS)、頻道選擇器和隔離錐領(lǐng)圈之類的彈性體基體材料內(nèi)部。
因此，依照本發(fā)明的實(shí)施方案能提供無縫的單層的寬幅的使光線變向的光學(xué)結(jié)構(gòu)，例如，薄膜、細(xì)絲和纖維。本申請的背襯空氣的光學(xué)結(jié)構(gòu)沒有金屬化實(shí)施方案能提供的“灰色”外觀。背襯空氣的光學(xué)結(jié)構(gòu)能提供更令人喜愛的日間外觀。
在任何實(shí)施方案中，用來形成元件10或基體的任何材料都能包括熒光染料或顏料。在特定的實(shí)施方案中，高溫?zé)崴苄圆牧夏苡脕硇纬稍诖私沂镜娜魏谓Y(jié)構(gòu)，例如，基體12或元素14。舉例來說，高溫?zé)崴苄圆牧峡梢园ň郾讲⑦溥?PBI)，諸如聚酮醚(PEK)，聚酮醚酮(PEKK)和聚醚酮醚(PEEK)之類的聚芳基酮醚(PAEK)，聚硫代苯(PPS)，諸如聚醚酰亞胺(PEI)和聚酰胺酰亞胺(PAI)之類的聚酰亞胺，諸如聚對苯二酸丁烯酯(PBT)、聚對苯二酸乙烯酯(PET)和聚對苯二酸環(huán)己基甲酯(PCT)之類的聚酯，能從羥基苯酸，羥基萘酸或二羥基聯(lián)苯基聚合的液晶聚合物；諸如聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)和聚苯基砜(PPSU)之類的砜聚合物，被統(tǒng)稱為尼龍的聚酰胺。
因此，借助在此揭示的方法可以產(chǎn)生寬幅光學(xué)結(jié)構(gòu)。舉例來說，大面積的無縫結(jié)構(gòu)或片材能在回射應(yīng)用、安全應(yīng)用、照明應(yīng)用、日間照明應(yīng)用、正面投射應(yīng)用、背面投射應(yīng)用、后面照明應(yīng)用和防眩光應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。在任何實(shí)施方案中微結(jié)構(gòu)都可以包括立體角棱鏡、衍射結(jié)構(gòu)和透鏡、透鏡陣列、棱鏡陣列、線性菲涅爾透鏡、小透鏡、字母數(shù)字符號、數(shù)字結(jié)構(gòu)(即，為攜帶二進(jìn)制信息(例如，條形碼)而設(shè)計(jì)的凸起結(jié)構(gòu))、彩色結(jié)構(gòu)、變色結(jié)構(gòu)、紋理結(jié)構(gòu)、蠹眼結(jié)構(gòu)、線性棱鏡和透鏡、小透鏡、魚眼透鏡陣列或其它適當(dāng)?shù)奈⒔Y(jié)構(gòu)。
此外，如同通過引證在此將其全部教導(dǎo)并入的于2003年8月4日申請的美國專利申請第10/634,122號(美國專利申請公開第2004/105154號)所揭示的那樣包括聚脲在內(nèi)的材料能用來形成在此揭示的任何結(jié)構(gòu)，包括基體12和元素14。
盡管這項(xiàng)發(fā)明已參照其各種不同的實(shí)施方案被具體地展示和描述，但是熟悉這項(xiàng)技術(shù)的人將理解在形式和細(xì)節(jié)方面的各種不同的改變可以在不脫離權(quán)利要求書所囊括的本發(fā)明的范圍的情況下完成。
權(quán)利要求
1.一種包括為數(shù)眾多的被單一基體形成的外層封閉的微結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述微結(jié)構(gòu)至少包括立體角棱鏡、衍射結(jié)構(gòu)、衍射結(jié)構(gòu)和透鏡、透鏡陣列、棱鏡陣列、線性菲涅爾透鏡、小透鏡、字母與數(shù)字符號、數(shù)字結(jié)構(gòu)、著色結(jié)構(gòu)、變色結(jié)構(gòu)、紋理結(jié)構(gòu)、蠹眼結(jié)構(gòu)、線性棱鏡和透鏡、小透鏡和魚眼透鏡陣列之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述立體角棱鏡包括大小不同的立體角棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中至少一些立體角棱鏡相對于該立體角棱鏡的光軸是傾斜的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述立體角棱鏡包括至少兩個(gè)不同的傾斜角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括在至少一些立體角棱鏡的至少一部份上形成的彩色圖案以便提供彩色回射光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述彩色圖案包括至少兩種顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述彩色圖案包括至少一種標(biāo)準(zhǔn)色、至少一種螢光色或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述基體包括可固化的液體涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述基體包括織物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述基體包括織物和排列在所述織物里面的元件，所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括排列在織物的第一面上的涂層以便浸潤至少一些元件的第一面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括熱塑性材料、熱塑性材料或它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中熱塑性材料選自聚苯并咪唑、聚芳基酮醚、聚酮醚、聚酮醚酮、聚醚酮醚、聚硫代苯、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯、聚對苯二酸丁烯酯、聚對苯二酸乙烯酯、聚對苯二酸環(huán)己基甲酯、液晶聚合物、砜聚合物、聚砜、聚醚砜、聚苯基砜和聚酰胺。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其中所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括聚脲。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)被編織到織物中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)被包括在服裝之中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)結(jié)構(gòu)形成織物合成紙。
17.一種形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的方法，其中包括把材料注入模子以形成光學(xué)結(jié)構(gòu)；使該光學(xué)結(jié)構(gòu)組成某種預(yù)期的幾何形狀；以及密封該光學(xué)結(jié)構(gòu)的末端。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括在外層的內(nèi)表面上形成微結(jié)構(gòu)，而且外層組成空心管。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述結(jié)構(gòu)通過在外層中形成一些孔，然后在外層上形成微結(jié)構(gòu)來形成，其中形成微結(jié)構(gòu)的材料填充所述孔并且向管結(jié)構(gòu)的外表面延伸。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括在所述光學(xué)結(jié)構(gòu)上形成紋路、著色和/或提供有蠹眼結(jié)構(gòu)的表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述光學(xué)結(jié)構(gòu)是借助逐次注射成形工藝形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)期的幾何形狀包括三角形的橫截面形狀。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)期的幾何形狀包括橢圓形的橫截面形狀。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)期的幾何形狀包括長方形的橫截面形狀。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)期的幾何形狀包括不規(guī)則四邊形的橫截面形狀。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述預(yù)期的幾何形狀包括正方形的橫截面形狀。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施方案中，光學(xué)結(jié)構(gòu)及其制造方法包括基體(44)和沿著基體安排的為數(shù)眾多的雙面光學(xué)元件(10)。每個(gè)元件在每個(gè)面上都包括光學(xué)微結(jié)構(gòu)。至少一些元件的一個(gè)面至少有一部分是背襯空氣的，而且和至少一些元件的另一面實(shí)質(zhì)上是被某種材料浸潤的。另外，提供了一些回射的光學(xué)結(jié)構(gòu)、細(xì)絲或纖維以及形成它們的制造方法。提供了一些包括為數(shù)眾多的被封閉在由基體形成的外層里面的單一結(jié)構(gòu)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。還提供了用來形成光學(xué)結(jié)構(gòu)的裝置和方法，包括把材料注入模子形成光學(xué)結(jié)構(gòu)、使光學(xué)結(jié)構(gòu)組成某種預(yù)期的幾何形狀和密封光學(xué)結(jié)構(gòu)的末端。
文檔編號G02B5/136GK1902512SQ200480040012
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月9日
發(fā)明者羅伯特·B·奈爾森, 威廉·P·羅蘭 申請人:瑞弗萊克塞特公司