專利名稱：具有規(guī)整結(jié)構(gòu)化表面的物體的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有優(yōu)選光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的物體、尤其是透鏡片的生產(chǎn)方法，所述表面結(jié)構(gòu)在不同的位置具有不同設(shè)定的結(jié)構(gòu)高度。技術(shù)現(xiàn)狀透鏡片也稱作透鏡柵、透鏡板和透鏡膜，可以使得觀察者能夠?qū)θS圖像顯示產(chǎn)生立體感覺(jué)，無(wú)需使用以前用于觀看其它三維顯示的輔助工具，例如三維眼鏡。已知近來(lái)已有與透鏡片相結(jié)合的計(jì)算機(jī)顯示器能夠在不使用其它輔助工具例如三維眼鏡的情況下以良好的圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)所顯示圖像的立體視覺(jué)。以此為基礎(chǔ)成功實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字圖像顯示的情況越來(lái)越普遍，透鏡片也隨之變得愈加重要。當(dāng)前可用的這類產(chǎn)品均比較昂貴，因?yàn)閷⒐鈱W(xué)作用結(jié)構(gòu)植入到薄膜表面上的技術(shù)比較復(fù)雜，因此阻礙了三維視覺(jué)屏幕的迅速推廣。目前均采用直接的生產(chǎn)工藝使用金剛石刀具刻劃透鏡或者棱鏡形式的光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)，或者用鎳合金模具間接成形，但是同樣也必須首先按照傳統(tǒng)的技術(shù)制作這些模具。除了生產(chǎn)成本大的缺點(diǎn)之外，另一個(gè)缺點(diǎn)就是無(wú)法滿足對(duì)越來(lái)越細(xì)微的結(jié)構(gòu)的要求，因?yàn)榫湍壳暗纳a(chǎn)技術(shù)而言，可以用來(lái)減小模具尺寸的方法有限。但是必須細(xì)化或減小結(jié)構(gòu)，才能改善運(yùn)動(dòng)圖像的三維顯示質(zhì)量。對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種能夠以較低成本生產(chǎn)開(kāi)頭所述類型物體的方法。按照本發(fā)明所述，規(guī)定了以下方法步驟-將由一種能夠在施加能量時(shí)固化的塑料構(gòu)成的尚且呈液態(tài)的塑料層涂覆到一種承載物上，-將能量施加到塑料之中，-在不同的位置根據(jù)分別要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)高度設(shè)定每單位時(shí)間內(nèi)要施加的能量，從而在施加能量之后在表面的不同位置上存在數(shù)量不等的尚未固化的和已經(jīng)固化的塑料，然后-然后去除未固化的塑料，余下的已固化的塑料的表面則形成所述的結(jié)構(gòu)。應(yīng)將塑料層在承載物上結(jié)構(gòu)化表面的任意位置處的高度理解成結(jié)構(gòu)高度。本發(fā)明的第一種實(shí)施方式適合用來(lái)生產(chǎn)光學(xué)元件尤其是透鏡片，包括以下方法步驟-將一種可以固化的光學(xué)透明塑料涂覆到一種承載物上，-平整塑料層的表面，-將能量施加到塑料層之中，從而-在施加能量之后在需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置上留下最少量的尚且呈液態(tài)的塑料，而在需要實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)高度的位置上則留下最大量的尚且呈液態(tài)的塑料，然后
-去除未固化的塑料，使得光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)留在固化后的塑料上，并且承載物與固化后的塑料共同構(gòu)成光學(xué)元件。本發(fā)明的第二種實(shí)施方式同樣也適合用來(lái)生產(chǎn)光學(xué)元件尤其是透鏡片，包括以下方法步驟-將一種可以固化的塑料涂覆到一種承載物上，-平整塑料層的表面，-將能量施加到塑料層之中，從而-在施加能量之后在需要實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)高度的位置上留下最少量的尚且呈液態(tài)的塑料，而在需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置上則留下最大量的尚且呈液態(tài)的塑料，然后-去除未固化的塑料，而留下已經(jīng)固化的塑料作為光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的凹輪廓，-使用一種可以固化的光學(xué)透明塑料填充凹輪廓，-使得光學(xué)透明塑料在能量作用下固化，然后從凹輪廓中將其去除，并且形成光學(xué)元件。這時(shí)最好在填充之前首先將一個(gè)分離層涂覆到凹輪廓上。其實(shí)現(xiàn)方式例如為，可以將薄的塑料膜鋪到凹輪廓上，或者將一層塑料或金屬噴涂或蒸鍍到凹輪廓上。按照另一種首選實(shí)施方式所述，在從凹輪廓分離之前或之后使得固化后的塑料與一種承載物平面地結(jié)合，以此使其穩(wěn)定。尤其當(dāng)塑料層很薄時(shí)推薦這么做。對(duì)于上述任何一種實(shí)施方式，-可以使用在需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理的表面上方掃描式地運(yùn)動(dòng)的激光束來(lái)施加能量，在此期間利用輻射強(qiáng)度改變要施加的能量，或者-透過(guò)一層掩膜施加能量，利用在掩膜表面范圍內(nèi)對(duì)于所用輻射的不均勻透明性來(lái)改變要施加的能量。適宜使用一種能夠在電磁輻射作用下、尤其能夠在紫外輻射作用下或者可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)的光作用下固化的單體作為塑料。最好使用透明的玻璃板作為承載物。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明以下將根據(jù)不同的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。相關(guān)附圖如下附

圖1用于解釋本發(fā)明所述方法第一種方案的實(shí)施例，其中將一種光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)直接制作成透鏡片上的凸輪廓，附圖2用于解釋本發(fā)明所述方法第二種方案的實(shí)施例，其中同樣將一種光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)直接制作成透鏡片上的凸輪廓，附圖3用于解釋本發(fā)明所述方法第三種方案的實(shí)施例，其中首先制作光學(xué)作用結(jié)構(gòu)的凹輪廓，然后從該凹輪廓形成若干透鏡片。附圖詳細(xì)說(shuō)明附圖1所示為第一種方法的不同過(guò)程階段。其中的圖Ia所示為透明浮法玻璃板形式的所準(zhǔn)備的承載物1，厚度dl適宜為 Imm 3mm0附圖Ib同樣示出的承載物1在此已經(jīng)涂上了塑料層2，該塑料層由一開(kāi)始尚且呈液態(tài)、但可在紫外輻射作用下固化的光學(xué)透明單體例如一種市面上常見(jiàn)的紫外粘合劑構(gòu)成。塑料層2的層厚d2適宜在0.1mm 0.5mm范圍內(nèi)。背向承載物1的塑料層2表面3
5應(yīng)當(dāng)盡可能光滑，其實(shí)現(xiàn)方式為，例如可以使得液態(tài)涂覆的單體均勻流淌，或者也可以使得承載物1與塑料層2構(gòu)成的復(fù)合物處于振動(dòng)或離心運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下。附圖Ic以箭頭4表示將紫外輻射施加到塑料層2之中。可以使得紫外輻射穿過(guò)相應(yīng)的掩膜，或者利用定向激光輻射局部照射應(yīng)實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置。如圖所示，這時(shí)不必透射承載物1。因此可以設(shè)定比較短的曝光時(shí)間，或者使用輻射較弱的光源，以避免輻射強(qiáng)度損失。此外與透射承載物1的方式相比，這種方法還能更好地將操作人員遭受紫外光輻射的危險(xiǎn)減小到允許的程度。照射引起的聚合反應(yīng)使得表面3的被照射部位開(kāi)始固化。隨著時(shí)間的推移，固化過(guò)程從被照射部位開(kāi)始一直發(fā)展到塑料層2的內(nèi)部。視塑料的特性、輻射作用的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間以及承載物材料、塑料和環(huán)境的溫度而定，現(xiàn)在可確定結(jié)束照射并去除尚未固化的塑料成分的時(shí)刻，例如可利用溶劑進(jìn)行沖洗的方式去除。經(jīng)過(guò)沖洗之后，已固化的塑料成分留在承載物1上，并且形成有光學(xué)作用的透鏡結(jié)構(gòu)，如附圖Id所示?，F(xiàn)在得到由固化塑料層2和承載物1構(gòu)成的透鏡片。附圖2所示為本發(fā)明所述方法的第二種方案，同樣將光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)直接制作成塑料層2上的凸輪廓，其中的圖加所示為利用曝光掩膜5施加能量的示例，利用該曝光掩膜5使得紫外輻射從背向承載物1的塑料層2表面3射向需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置。 最好通過(guò)分離層例如柔性塑料薄膜6將曝光掩膜5與起初尚且完全呈液態(tài)的塑料層2分開(kāi)。由于曝光引起了聚合反應(yīng)，正在固化的結(jié)構(gòu)延伸到起初尚且呈液態(tài)的塑料層2之中一表面張力平衡。從這一面施加能量之后去除曝光掩膜5，然后重新根據(jù)塑料的特性、輻射作用的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間以及承載物材料、塑料和環(huán)境的溫度來(lái)確定結(jié)束照射并沖洗掉尚未固化的塑料成分的時(shí)刻。接著采用與第一種方案相反的方式，將剩余的能量透過(guò)承載物1施加到塑料層2 之中。如有需要，即可透過(guò)承載物1進(jìn)行第二次曝光，使得塑料內(nèi)部有時(shí)尚呈液態(tài)的體積成分固化?，F(xiàn)在也可得到由固化塑料層2和承載物1構(gòu)成的透鏡片。這頭兩種類型的方法特別適用于小批量生產(chǎn)單個(gè)的透鏡片。本發(fā)明所述方法的第三種方案比較適用于大批量生產(chǎn)，以下將根據(jù)附圖3對(duì)此進(jìn)行解釋。如圖3a所示，這里也類似于附圖Ia Ic所示的方法步驟，將起初尚且完全呈液態(tài)并且可在能量作用下固化的塑料構(gòu)成的塑料層7涂覆到承載物1上，但是承載物在這種情況下不必透明。這最好也是一種能夠在紫外輻射作用下固化的單體，例如市面上常見(jiàn)的一種紫外粘合劑。但是現(xiàn)在要適當(dāng)控制施加到塑料層7之中的能量，從而在施加能量之后在需要實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)高度的位置上留下最少量尚且呈液態(tài)的塑料，而在需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置上則留下最大量尚且呈液態(tài)的塑料。然后沖洗掉未固化的塑料，留下已固化的塑料作為光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的凹輪廓，如圖北所示?，F(xiàn)在將一層不會(huì)使得結(jié)構(gòu)失真的柔軟塑料薄膜8作為分離層鋪到凹輪廓上(圖 3c)，然后用可以固化的光學(xué)透明塑料將凹輪廓填充成為塑料層9進(jìn)行成形。例如這里可以使用與上述頭兩種方法中一樣的單體。使得尚且呈液態(tài)的光學(xué)透明塑料均勻分布在凹輪廓之中，然后用一塊玻璃片10 將其覆蓋，玻璃片背向塑料的一側(cè)最好鍍有增透膜，以使得這里也用箭頭4表示的紫外輻射的強(qiáng)度在照射玻璃片10時(shí)不會(huì)減小(圖3d)。經(jīng)過(guò)曝光和固化之后，將凹輪廓與由塑料層9和玻璃片10構(gòu)成的透鏡片相互分離。成形結(jié)束之后就會(huì)得到透鏡片(圖:3e)，無(wú)需使用昂貴的鉆石刀具和昂貴的鎳模具即可制得該透鏡片。如前所述，既可以利用紫外輻射強(qiáng)度，又可以利用將紫外輻射施加到單體之中的空間和/或者時(shí)間差，或者也可以利用材料的和環(huán)境的溫度來(lái)影響或控制塑料的固化過(guò)程。附圖標(biāo)記清單1承載物2塑料層3 表面4表示紫外輻射的箭頭5曝光掩膜6塑料薄膜7塑料層8塑料薄膜9塑料層10玻璃片
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)具有結(jié)構(gòu)化的優(yōu)選光學(xué)作用的表面的物體的方法，所述表面在不同的位置具有不同設(shè)定的結(jié)構(gòu)高度，該方法包括以下方法步驟-將由一種能夠在施加能量時(shí)固化的塑料構(gòu)成的、尚且呈液態(tài)的塑料層( 涂覆到一種承載物⑴上，-將能量施加到塑料之中，-在不同的位置和/或者時(shí)間根據(jù)分別要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)高度來(lái)設(shè)定每單位時(shí)間內(nèi)要施加的能量，從而在施加能量之后在表面的不同位置上存在數(shù)量不等的尚未固化的和已經(jīng)固化的塑料，然后-去除未固化的塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)具有光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件、尤其是用于生產(chǎn)透鏡片的方法，其特征在于以下方法步驟-將一種可以固化的光學(xué)透明塑料涂覆到一種承載物(1)上， -平整在這種情況下所形成的塑料層O)的表面， -將能量施加到塑料層( 之中，從而-在施加能量之后在需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置上留下最少量的尚且呈液態(tài)的塑料，而在需要實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)高度的位置上則留下最大量的尚且呈液態(tài)的塑料，然后-去除未固化的塑料，使得光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)留在塑料上，并且承載物(1)與固化后的塑料共同構(gòu)成光學(xué)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)具有光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件、尤其是用于生產(chǎn)透鏡片的方法，其特征在于以下方法步驟-將一種可以固化的塑料涂覆到一種承載物上， -平整在這種情況下所形成的塑料層(7)的表面， -將能量施加到塑料層(7)之中，從而-在施加能量之后在需要實(shí)現(xiàn)最小結(jié)構(gòu)高度的位置上留下最少量的尚且呈液態(tài)的塑料，而在需要實(shí)現(xiàn)最大結(jié)構(gòu)高度的位置上則留下最大量的尚且呈液態(tài)的塑料，然后 -去除未固化的塑料，而留下已經(jīng)固化的塑料作為光學(xué)作用表面結(jié)構(gòu)的凹輪廓， -使用一種可以固化的光學(xué)透明塑料填充凹輪廓，-使得光學(xué)透明的塑料在能量作用下固化，然后從凹輪廓中將該塑料去除，并且形成光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在填充之前首先將分離層優(yōu)選一層柔性塑料薄膜 (8)涂敷到凹輪廓上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中在從凹輪廓分離之前或之后使得固化后的塑料與一種透明承載物尤其是玻璃片(10)結(jié)合，從而起到穩(wěn)定作用。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中-使用在需要進(jìn)行成形處理的表面C3)上方掃描式地運(yùn)動(dòng)的激光束來(lái)施加能量，在此期間利用輻射強(qiáng)度來(lái)改變所要施加的能量，或者-透過(guò)一層曝光掩膜( 施加能量，其中根據(jù)在掩膜表面范圍內(nèi)不均勻的透明性來(lái)改變所要施加的能量。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用一種能夠在紫外或紅外輻射作用下固化的單體作為塑料。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中適宜使用一塊透明玻璃片尤其是浮法玻璃片作為承載物(1)。
9.一種將按照方法步驟1 8中任一步驟制成的光學(xué)元件用于立體顯示圖像的裝置之中的用途，尤其將按照上述方法步驟制成的透鏡片與LC顯示屏結(jié)合使用，從而可在沒(méi)有例如三維眼鏡的其它輔助工具的情況下實(shí)現(xiàn)LC顯示屏上的顯示圖像的立體視覺(jué)的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有結(jié)構(gòu)化的優(yōu)選光學(xué)作用的表面的物體、尤其是透鏡片的生產(chǎn)方法，所述表面在不同的位置具有不同結(jié)構(gòu)高度。按照本發(fā)明所述，規(guī)定了以下方法步驟將由一種能夠在施加能量時(shí)固化的塑料構(gòu)成的尚且呈液態(tài)的塑料層(2)涂覆到一種承載物(1)上，平整液態(tài)塑料層(2)的表面，將能量施加到塑料之中，其中在不同的位置根據(jù)分別要實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)高度來(lái)設(shè)定每單位時(shí)間內(nèi)要施加的能量，從而在施加能量之后在表面的不同位置上存在數(shù)量不等的尚未固化的和已經(jīng)固化的塑料，然后去除未固化的塑料，余下的已固化的塑料則形成一種光學(xué)作用結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B29D11/00GK102481734SQ201080019985
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者J·施瓦茨, S·奧特, U·德納特 申請(qǐng)人:3D國(guó)際歐洲有限責(zé)任公司, 賽科有限責(zé)任公司