CN104956430A - 用于印刷图形的自发光标牌 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于印刷图形的自发光背照式和前照式标牌。所述标牌包括具有用于重定向光的结构化表面的转向膜、提供漫射的漫射器、以及印刷图形。所述转向膜接收来自环境光源的光并且通过所述结构化表面将所述光引向所述图形的观察者，以便无源地照亮所述标牌。

Description

用于印刷图形的自发光标牌
背景技术
印刷图形已经用于广告、安全和个人用途许多年。这些显示已如此常见，以致于其可通常难以使消息在一组此类标志中被注意到。这种情况的一种常用解决方案为有源地从背后照亮数字或静态图形，以便吸引更多注意。然而，这种有源的从背后照亮可带来需要更多能量和电子器件以及在给定环境中产生更多热的代价，所有这些可为不可取的。因此，需要照亮或以其他方式将更多注意力吸引到静态图形标牌的方法。
发明内容
符合本发明的自发光背照式标记包括具有用以重定向光的结构化表面的转向膜、提供在至少一个方向上的漫射的漫射器、以及漫射器上的图形。转向膜通过结构化表面将光引向图形的观察者以便无源地照亮标记。
符合本发明的自发光前照式标记包括在至少一个方向上提供漫射的漫射器、漫射器上的图形、具有用以重定向光的结构化表面的转向膜、以及转向膜上的反射器。转向膜通过结构化表面将光引向图形的观察者以便无源地照亮标记。
符合本发明的另一种自发光前照式标记包括具有用以重定向光的结构化表面的转向膜、位于转向膜上并且提供在至少一个方向上的漫射的漫射器、转向膜上的图形、以及漫射器上的反射器。转向膜通过结构化表面将光引向图形的观察者以便无源地照亮标记。
附图说明
附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，并且它们结合具体实施方式阐明本发明的优点和原理。在这些附图中，
图1为自发光背照式标牌的侧面剖视图；
图2为示出了用于图1的标牌的光线跟踪的图；
图3为自发光前照式标牌的侧面剖视图；
图4是图3的标牌的替代构造的侧面剖视图；并且
图5为示出了用于图3的标牌的光线跟踪的图。
具体实施方式
本发明的实施例利用环境照明或远程定位照明来为观察者提供下述感知，即图形具有附接到其的供电背光源。具体地，标牌利用转向膜和提供受控漫射的一个或多个漫射器，以便将光引向图形的观察者。可以多种方式利用这种图形标牌，诸如横幅应用、广告、购买点标牌、通信标牌、或者可期望点亮图形而没有有源供电背光源的任何种类的图形。
背照式标牌
图1为自发光背照式标牌10的侧面剖视图。标牌10包括转向膜12、第一漫射器14、第二漫射器16和图形20。标牌10任选地包括漫射器14和16之间的气隙18。另选地，漫射器14和16可处于物理接触状态，或者(除了气隙)可由光学透明材料隔开。标牌10的膜或部件可任选地被保持在一起并且被通常围绕膜边缘的条带或框架22和24边封。可将图形20印刷在漫射器16上或者印刷在施加到(例如层合在)漫射器16上的透明件上。
可例如利用60°棱镜膜或者具有用以重定向光的结构化表面的其他类型的光重定向膜来实施转向膜12。可利用透镜状漫射膜，例如利用面朝或远离图形20的观察者的透镜状件来实施漫射器14和16。可选的气隙18可有助于防止在将透镜状漫射膜用于漫射器时对透镜状件的损坏。气隙还提供折射率差。漫射器14在至少一个方向上提供漫射同时漫射器16在不同方向上提供漫射。当利用透镜状漫射膜实施时，漫射器14优选地具有在基本上平行于转向膜12的棱镜的相同方向上延伸的透镜状件。优选地，漫射器14和16在正交方向上提供漫射，如图1所示，以提供照亮图形20更好的均匀度。除了两个漫射器，可另选地利用仅一个漫射器14或16。另外，漫射器14和16可由单个非对称漫射器代替。漫射膜14的透镜状件可任选地与转向膜12的棱镜对准，这可提供更大增益。用于将微复制型特征结构对准在膜的相对侧面上的系统在美国专利号7,165,959中有所公开，所述专利的全部内容以引用方式全文并入本文。
在使用中，转向膜12的特征结构(三角棱镜)将来自光源26(诸如室内灯)的光引导到图形20以便为观察者21无源地照亮标牌。图2为示出图1标牌的光线跟踪的图，所述光线跟踪由线28代替，其示出了转向膜12如何将来自室内灯26的光引导到图形20和观察者21以用于无源照明。
前照式标牌
图3为自发光前照式标牌30的侧面剖视图。标牌30包括转向膜32、反射器34、漫射器36和图形40。标牌30任选地包括转向膜32和图形40之间的气隙38。另选地，转向膜32和图形40可处于物理接触状态，或者(除了气隙)可由光学透明材料隔开。标牌30的膜或部件可任选地被保持在一起并且被通常围绕膜边缘的条带或框架42和44边封。可将图形40印刷在漫射器36上或者印刷在施加到(例如层合在)漫射器36上的透明件上。
可例如利用锯齿状棱镜膜或者具有用以重定向光的结构化表面的其他类型的光重定向膜来实施转向膜32。例如，除了锯齿状棱镜膜，可利用线型菲涅尔膜。可利用镜面反射器，例如来自3M公司(3M Company)的增强镜面反射器(ESR)膜来实施反射器34。在一些情况下，镜面反射器可为结构化的以便提供有限量的角传播。具有结构的镜面反射器包括例如金属化微结构化膜。在一些情况下，反射器本质上可为半镜面的，其中反射器提供入射在反射器上光的小量的传播或者有限量的漫射。半镜面反射器包括例如ESR膜上的轻微漫射涂层。可利用透镜状漫射膜例如利用布置成相对于转向膜32的棱镜成45°的透镜状件来实施漫射器36。当利用透镜状漫射膜实施时，透镜状件可面向或远离图形40的观察者。除了透镜状漫射膜，可利用非对称漫射器来实施漫射器36。可选的气隙38可有助于防止对转向膜32的棱镜的损坏。气隙还提供折射率差。
在使用中，转向膜32中的特征结构(例如锯齿状棱镜)将来自光源46的光(诸如室内灯)引导到图形40以便为观察者41无源地照亮标牌。图5为示出用于图3的标牌的光线跟踪的图，所述光线跟踪由线48代替，其示出了转向膜32如何将来自室内灯46的光引导到图形40和观察者41以用于无源照明。
图4为前照式自发光标牌50的侧面剖视图，所述前照式自发光标牌50为标牌30的另选构造。标牌50包括转向膜52、反射器54、漫射器56和图形60。标牌50还可包括转向膜52和漫射器56之间可选的气隙58，以及转向膜52和图形60之间可选的气隙59。可选的边缘条带或框架62和64可用于标牌50的边缘周围。在这种另选的构造中，漫射器被放置在转向膜(反射器和转向膜之间)后面，其中图形60从观察者透视角度上保留在转向膜前面。在这种另选的构造中，可通过层合或微复制工艺将漫射器附接到转向膜，其中使漫射器的背侧金属化以消除对独立反射器的需求。可利用上文识别的标牌30的部件来实施标牌50的部件。在使用中，转向膜52将来自光源66的光引导到图形60和观察者61以便无源地照亮标牌。
对于上文所述的标牌，远程定位或环境光可取向在图形的前面或后面，以及可能地取向成高角度(取决于特定标牌设计)。用于标牌的光源26,46,66被视为邻近标记，仅为了进行示意性说明；光源可位于用于前照式标记的标记前面或者背照式标记的标记后面的多个位置和距离处，包括定位成相对于标记的多个角度。除了室内照明，光源可包括例如从窗口入射的太阳光。光源还可包括大面积准直光源。标牌为自发光的，是指它利用无源照明并且不包含其自身有源光源。
对于自发光标牌，当膜或部件被描述为位于另一膜或部件上时，膜或部件可直接位于其他膜或部件上(与其他膜或部件物理接触)，邻近但不与其他膜或部件物理接触，或者部分地直接在其他膜或部件上并且部分地邻近其他膜或部件。
包括图形的标牌可为基本上平面的(如图所示)或者任选地弯曲的。对于弯曲的标牌，可弯曲可选的框架以将标牌的膜保持成弯曲布置。用于标记的图形可包括例如文本、商标、图示、图像、品牌形状、照片或任何其他静态信息。可将静态信息提供成任何类型的基本上透明和基本上非漫射基板(例如聚合物膜或透明无机玻璃)上的印记。在一些实施例中，静态信息可包括实色表面，所述实色表面任选地还可为结构化表面。在一些实施例中，静态信息可包括多色表面，所述多色表面任选地还可为结构化表面。图形信息包含于标牌上并且没有投射到标牌上。然而，标牌的自发光可提供投射图像的外观，原因在于图形的照明。另外，根据用于标牌的漫射器或其他膜的类型，图形可具有3D或浮动图像的外观。
前照式标记的另选的构造可包括上文所述的设计，不同之处在于所述标记能够以重复图案合并弯曲，以便总是具有主要面向光源的特征结构的有源面。重复棱镜图案的曲率半径中心可为使得它主要处于位于标记正上方的光源的投射中心处。这种设计可产生单个光点，表明镜面反射被很好的控制。漫射器可用于将输出传播成可用宽度。这种构造可与用作光源的近源一起使用。
实例
制备并测试样品以显示自发光标记相对乙烯树脂标记的亮度增益。这些实例仅仅为了进行示意性的说明。
测试方法-亮度测量
将样品放置在利用人造光照亮的室内边缘上。利用美能达亮度计LS-100(可购自柯尼卡美能达传感新加坡私人有限公司(Konica Minolta SensingSingapore Pte Ltd))进行亮度测量。对于前照式实例，测量未印刷(无颜色)的10.2cm直径区域。对于背照式实例，测量未印刷(无颜色)的7.6cm直径区域。亮度值以cd/m2为单位进行表示并且记录在表1中。通过利用样品的亮度值除以相关联的对比白色乙烯树脂样品的亮度值来计算增益，并且将结果记录在表1中。
图形层
利用Mimaki UJV-160 UV大幅面印刷机(可购自乔治亚州苏万尼市的米马克美国(Mimaki USA,Suwanee,GA))，在50.8微米透明乙烯膜#180C-151-114和50.8微米白乙烯膜#180C-151-010(二者可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))上产生图形印记。
实例1-样品构造前照式标记
使下述20.3cm×27.9cm膜(以下述顺序进行布置)在室温下穿过3M1174辊层压机(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))。
由具有0.054mm曲率半径和0.028mm间距的微复制型线性镜片特征结构组成的透镜状漫射器，在结构化侧朝上的126微米PET膜的侧面上取向成45度。用以将结构施加到膜的一侧或两侧的方法在美国专利7,224,529中有所描述。
光学透明的粘合剂转移带8171，25.4微米厚，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
如上所述在透明乙烯树脂上的图形印记，其中墨侧面向粘合剂。
转向膜由微复制型60度阶梯状件组成，0.0825微米，位于结构化侧面朝上的126微米PET膜的侧面上。
光学透明的粘合剂转移带8171，25.4微米厚，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
VIKUITI ESR膜，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN)。
然后在具有可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的3M F9460PC VHB粘合剂转移带的所有四个边缘周围密封这种膜叠堆。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜叠堆的透镜状漫射器表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
比较例1-样品构造前照式标记
利用如上所述的白乙烯树脂上的图形印记来制备标记。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜的墨表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
实例2-样品构造前照式标记
按照与实例1相同的方式来构造标记，不同之处在于具有25.4微米厚的光学透明的粘合剂转移带8171的附加层(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))，所述附加层位于图形印记和转向膜之间。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜叠堆的透镜状漫射器表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
实例3-样品构造背照式标记
使下述20.3cm×27.9cm膜(以下述顺序进行布置)在室温下穿过3M1174辊层压机(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))。
254微米厚PET膜。
对准的2侧转向膜，棱镜侧面向上(参见图1)，位于76微米PET膜上，所述转向膜在美国专利号7,224,529中被描述为双面棱镜膜。
如上所述在透明乙烯树脂上的图形印记，其中墨侧朝下。
光学透明的粘合剂转移带8171，25.4微米厚，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
X轴透镜状漫射器由微复制型线型透镜结构组成，其在结构侧朝上的76微米PET的一个侧面上具有0.471mm的曲率半径和0.254mm的间距。
然后在具有可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的3M F9460PC VHB粘合剂转移带的所有四个边缘周围密封这种膜叠堆。将61cm乘以91cm的镜子放置在标记下面和后面。将镜子面朝上放置。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜叠堆的X轴透镜状漫射器表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
比较例2-样品构造背照式标记
利用如上所述的白乙烯树脂上的图形印记来制备标记。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜的墨表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
实例4-样品构造背照式标记
室温下使下述的35.5cm乘104.1膜(以下述顺序进行布置)通过3M1174辊层压机(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))。
转向膜由微复制型60度阶梯状件组成，0.047微米，位于结构化侧面朝上的76微米PET膜的一个侧面上。
光学透明的粘合剂转移带8171，25.4微米厚，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
X轴透镜状漫射器由微复制型线型透镜结构组成，其在结构侧朝下的76微米PET膜的一个侧面上具有0.471mm的曲率半径和0.254mm的间距。
Y轴透镜状漫射器由微复制型线型透镜结构组成，其在结构侧朝上的76微米PET膜的一个侧面上具有0.471mm的曲率半径和0.254mm的间距。
光学透明的粘合剂转移带8171，25.4微米厚，可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)。
如上所述在透明乙烯树脂上的图形印记，其中墨侧朝下。
然后在具有可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN)的3M F9460PC VHB粘合剂转移带的所有四个边缘周围密封这种膜叠堆。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜叠堆的图形印记墨表面正面向测量装置。结果记录在表1中。
比较例3-样品构造背照式标记
利用如上所述的墨侧朝外的白乙烯树脂上的图形印记来制备标记。利用上述测试方法测试样品的亮度。膜的墨表面正面向测量装置。结果记录在表1中。

Claims (19)

1.一种自发光背照式标记，包括：
转向膜，所述转向膜具有用于重定向光的第一结构化表面和与所述第一结构化表面相背对的第二表面；
第一漫射器，所述第一漫射器位于所述转向膜的所述第二表面上并且提供在至少第一方向上的漫射；和
图形，所述图形位于所述第一漫射器的与所述转向膜相背对的侧面上，
其中所述转向膜通过所述第一结构化表面将光从所述标记后面引向所述图形的观察者以便无源地照亮所述标记。
2.根据权利要求1所述的标记，还包括第二漫射器，所述第二漫射器位于所述第一漫射器和所述转向膜之间，并且提供在不同于所述第一方向的第二方向上的漫射。
3.根据权利要求2所述的标记，其中所述第二漫射方向正交于所述第一漫射方向。
4.根据权利要求2所述的标记，还包括所述第一漫射器和所述第二漫射器之间的气隙。
5.根据权利要求1所述的标记，其中所述第一漫射器包括非对称漫射器。
6.根据权利要求2所述的标记，其中所述第一漫射器和第二漫射器各自包括透镜状漫射器。
7.根据权利要求1所述的标记，其中所述第一漫射器为与所述转向膜的所述第一结构化表面对准的透镜状漫射器。
8.根据权利要求1所述的标记，其中所述图形被印刷在所述第一漫射器上。
9.根据权利要求1所述的标记，其中所述图形被印刷在附接到所述第一漫射器的膜上。
10.一种自发光前照式标记，包括：
漫射器，所述漫射器用于提供在至少一个方向上的漫射；
图形，所述图形位于所述漫射器上；
转向膜，所述转向膜具有用于重定向光的第一结构化表面和与所述第一结构化表面相背对的第二表面，其中所述转向膜位于所述图形的与所述漫射器相背对的侧面上并且所述第一结构化表面面对所述图形；和
反射器，所述反射器位于所述转向膜的所述第二表面上，
其中所述转向膜通过所述第一结构化表面将光从所述标记前面引向所述图形的观察者以便无源地照亮所述标记。
11.根据权利要求10所述的标记，其中所述图形被印刷在所述漫射器上。
12.根据权利要求10所述的标记，其中所述图形被印刷在附接到所述漫射器的膜上。
13.根据权利要求10所述的标记，还包括所述漫射器和所述转向膜之间的气隙。
14.根据权利要求10所述的标记，其中所述漫射器包括非对称漫射器。
15.一种自发光前照式标记，包括：
转向膜，所述转向膜具有用于重定向光的第一结构化表面和与所述第一结构化表面相背对的第二表面；
漫射器，所述漫射器位于所述转向膜的第二表面上并且提供在至少一个方向上的漫射；
图形，所述图形位于所述转向膜的所述第一结构化表面上；和
反射器，所述反射器在所述漫射器的与所述转向膜相背对的侧面上，
其中所述转向膜通过所述第一结构化表面将光从所述标记前面引向所述图形的观察者以便无源地照亮所述标记。
16.根据权利要求15所述的标记，其中所述图形被印刷在所述漫射器上。
17.根据权利要求15所述的标记，其中所述图形被印刷在附接到所述漫射器的膜上。
18.根据权利要求15所述的标记，还包括所述漫射器和所述图形之间的气隙。
19.根据权利要求15所述的标记，其中所述漫射器包括非对称漫射器。
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