CZ301459B6

CZ301459B6 - Zpusob výroby difúzních reflektoru a displej obsahující difúzní reflektor vyrobený tímto zpusobem

Info

Publication number: CZ301459B6
Application number: CZ20031936A
Authority: CZ
Inventors: William Holmes@Brian; John Drinkwater@Kenneth
Original assignee: De La Rue International Limited
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-14
Publication date: 2010-03-10
Also published as: US20040136038A1; JP4216594B2; US7446915B2; CZ20031936A3; US20060256415A1; US7251077B2; WO2002048760A1; EP1342109A1; JP2004515817A; WO2002048760A9; GB0030675D0; AU2002222216A1

Abstract

Zpusob výroby difúzního reflektoru podle vynálezu obsahuje výrobu první asymetrické periodické struktury v záznamovém clenu, povlecení této první periodické struktury materiálem citlivým na svetlo a vytvorení druhé difúzne rozptylující jemnejší holografické mikrostruktury na první periodické strukture tím, že se uvedený materiál citlivý na svetlo vystaví pusobení difúzního svetelného pole generovaného za použití holografického obrazu difuzoru. Dále je popsán displej obsahující difúzní reflektor vyrobený tímto zpusobem, pricemž tento difúzní reflektor je usporádán za pruhledným displejovým generátorem a je opatrený první asymetrickou periodickou strukturou, na které je usporádána druhá, difúzne rozptylující jemnejší holografická mikrostruktura.

Description

Způsob výroby tlifúzních reflektoru a displej obsahující difúzní reflektor vyrobený tímto způsobem

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby tlifúzních reflektorů a dále displeje obsahujícího difúzní reflektor vyrobený tímto způsobem.

Dosavadní stav techniky

US-A 5 543 958, US-A 5 663 816, US-A 5 745 203, US-A 5 812 229, US-A 5 594 560, WO 95/12826 popisují zařízení s displejem z kapalného krystalu, která obsahují holograťícký i? reflektor jako pouze jeden prvek. Holograflcké reflektory, kterých se to konkrétně týká, jsou objemové hologramy. Difrakční principy, na jejichž základě fungují (násobné Braggovy odrazy), jsou zásadně odlišné od povrchové reliéfní struktury a koncept zjasnění je irelevantní.

US-A 5 936 751, US-A 5 926 293 a US-A 6 014 202 popisují kompletní zařízení s displejem z kapalného krystalu, kde je holograťícký prvek komponentou. US 5 936 751 stručně popisuje, jak může být využit proces vychýlení od osy Hl k H2 k vytvoření holografického difuzéru s povrchovým reliéfem,

Také existuje článek od Kaiser Optical Systems s názvem „Holographic Diffusers for LCD backlights and Projection screens“, J.M. Tedesco a kol., Kaiser Optical Systems, lne., Ann Arbor, M, „S1D 93 digest“, který popisuje řízení směru difúze a difúzi v úhlu kužele, aby byly splněny aplikační požadavky. Konkrétně ve WO-A 9503935 je popsáno propustné difúzní zařízení, které homogenizuje dopadající světelný paprsek a zároveň mu dodává předem určený směr pomocí aplikace mikrovyřezaného povrchu.

Obdobné, ale nikoli stejné zařízení popisuje EP-A 0 821 293. Na rozdíl od tohoto vynálezu, který se týká povrchových reliéfních hologramů, tedy holografie kých mikrostruktur, dokument EPA 0 821 293 popisuje „objemové“ hologramy a nepopisuje výrobu asymetrické periodické struktury, jak je uvedena v kroku (i) nároku 1 tohoto vynálezu.

K dosavadnímu stavu techniky patří rovněž dokument WO00/41009, který sice popisuje reflexní zařízení pro vytváření difúzních odrazů, ale difúze vzniká jako výsledek průchodu světelného paprsku tělesem zařízení a v mnoha případech specifickým difusérem, jako je například difuzérový prvek 23. V tomto dokumentu nejsou popsány kroky povlečení periodické struktury mate40 riálem citlivým na světlo a vytvoření druhé difúzně rozptylující jemnější holograflcké mikrostruktury na první periodické struktuře.

Další dokument dosavadního stavu techniky - W098/59266 - popisuje rovněž výrobu difúzního reflektoru, ale chybí zde popis tvarování povrchu promítáním holografického obrazu difusoru.

Místo toho se povrch mikroskopicky zdrsní tím, že se vystaví působení stopy nebo vzoru vytvořeného laserovým ozářením difusní ho skleněného stínítka. Způsob známý z dosavadního stavu techniky podle tohoto dokumentu neumožňuje řídit úhlové rozložení světelné intenzity v difusní zóně a tedy i úhlové charakteristiky pozorovací zóny. Funkcí nebo výhodou použití prostředního Hl pro projekci předem zaznamenaného obrazu difuséru je, že během procesu projekce může být so „projekčním kuželem“ snadno manipulováno, může být snadno definován použitím dvou rozměrně uspořádaného otvoru umístěného velmi blízko Hl pro vytvoření požadovaného kuželu d i fuse a tedy pozorovací zóny.

I

Podstata vynálezu

Podstata způsobu výroby difúzního reflektoru spočívá vtom, že obsahuje kroky: výrobu první asymetrické periodické struktury v záznamovém členu; povlečení této první periodické struktury materiálem citlivým na světlo; a vytvoření druhé difúzně rozptylující jemnější holografícké mikrostruktury na první periodické struktuře tím, že se uvedený materiál citlivý na světlo vystaví působení difúzního světelného pole generovaného za použití holografíckého obrazu difuzoru.

Difuzní reflektor pak obsahuje substrát, který má asymetrickou reflektivní, periodickou povrchoio vou reliéfní mikrostrukturu, vytvořenou tak, aby při osvětlení mnoha vlnovými délkami v rovině dopadu nebo osvětlení ležícího vose asymetrie v podstatě všechny ze zmíněných vlnových délek byly přednostně rozptýleny nebo vedeny do jediné běžné pozorovací zóny, která má vychýlení osy od směru zrcadlového odrazu, jak zde bude definováno dále. Takovýto reflektor nachází použití zejména jako zpětný reflektor, přičemž tento reflektor má asymetrickou strukturu, aby se dosáhlo přednostního rozptýlení nebo vedení dopadajícího osvětlení do jediné běžné pozorovací zóny. Typicky je pozorovací zóna kompletně odchýlena od směru zrcadlového odrazu, ale částečný překryv je možný.

V některých příkladech je poskytnut světlo rozptylující v podstatě achromatický holografický reflektor, který je schopen, za rozumných podmínek okolního osvětlení, zpětně osvítit prostorový modulátor světla, jehož konkrétním příkladem je displej z kapalného krystalu. Stejná struktura může být použita jako velkoformátová reflexní promítací plocha v systému přední projekce (například pro prezentace) a také jako zpětný reflektor u silničních značek, „kočičí oči“ atd.

Vynález umožňuje, aby byl vyroben vylisovaný pokovený holografický reflektor, přičemž tvar nebo profil povrchového reliéfu je asymetrický, aby se získala maximální možná odrazivost od reliéfního zařízení, které lze masově vyrábět (má nízkou cenu). Tyto asymetrické reliéfní struktury by se mohly volně nazývat zjasněné struktury. Zlepšení výkonu, které vyplývá z použití asymetrické mikrostruktury vede k úspěšné Široce rozšířené komercializaci reliéfní formy hologra30 fického zadního reflektoru (HBR).

Komerční aplikace mohou zahrnovat jakékoli zařízení, které obsahuje tenký displej plochého panelu, ktetý má zadní stran u/okraj vnitřně osvětlený, například laptopy, displeje mobilních telefonů, náramkové hodinky, kalkulačky, osobní digitální pomůcky atd. a kde zadní osvětlení před35 stavuje významnou část spotřeby energie zařízení. Konkrétně holografický reflektor poskytuje jasné osvětlující pozadí holografíckým přesměrováním dopadajícího okolního světla.

Nebo může být difuzní reflektor použit u jakékoli (neprosvětlené) aplikace, kde je požadován difuzní reflektor dopadajícího světla. V těchto případech je vysoká výkonnost tohoto vynálezu významnou výhodou. Není zde nutné, aby byl materiál částečně průhledný, a proto je výhodná kontinuální vrstva pokovení s vysokou optickou hustotou (například propustnost <0,1 %). Příklady takovýchto aplikací zahrnují promítací plátna, reflektory pro silniční značky (včetně „kočičích očí“ atd.), jako substrát pro oznámení/reklamy nebo státní poznávací značky (například pro automobily) atd., jako reflektory v osvětlovacích systémech všech druhů. Může být taky použit jako reflektivní materiál pro bezpečnostní aplikace, jako například cyklistické oblečení / helmy nebo za účelem zvýšení viditelnosti jakéhokoli typu automobilové nebo silniční značky/zátarasy.

Zařízení může být také použito k tvorbě reflexního substrátu, na který je například vytištěna informace nebo grafické vzory. To by mohlo být například náhražkou za papír nebo by zařízení mohlo být přeneseno (viz níže) na papírovou (nebo jinou) podložku. Zde zajišťuje vysoká odrazivost silný kontrast oproti potištěným plochám, což je jak esteticky atraktivní, tak to také zefektivňuje strojovou čitelnost znaků, jako například čárových kódů. Předměty obsahující takový substrát by mohly být například nálepky, lístky, bankovky, cenovky, pohybové štítky, šeky, značky na značkových doplňcích / balení nebo jakékoli cenné dokumenty.

i

Difuzní struktura by mohla být použita buď nesená na polymemím nosiči nebo přenesená z nosiče na finální substrát za použití jakéhokoli adhezního systému. Adhezní systém by mohl být například systém s tepelnou aktivací, jak je popsáno například v US 4 728 377 a

US 4 913 504 nebo lepidlo, které lze použít při pokojové teplotě, jako například na tlak citlivé lepidlo nebo lepidlo tvrdnoucí za studená. Tento postup je použitelný u způsobů I a III, které jsou popsány níže.

Struktura difúzního reflektoru může být také použita v kombinaci s dalšími mikrostrukturálními znaky, jako jsou hologramy nebo jiné struktury opticky variabilních zařízení nebo například se ío zrcadlově odrážejícími oblastmi nebo plně demetalizovanými oblastmi, přičemž každá se nachází odděleně v konkrétních oblastech zařízení. Ty mohou být potom použity například k tvorbě firemních log nebo písmen a čísel, čárových kódů atd. Je obzvláště výhodné nakombinovat výše uvedené složky, protože všechny mohou být vytvořeny současně za použití stejných výrobních postupů jako se používají k tvorbě zpětných reflektorů.

V tomto popise, jak bude níže vysvětleno detailněji, se výraz „zrcadlový odraz“ týká odrazu v souladu se zákonem klasického odrazu (úhel dopadu = úhel odrazu) s ohledem na rovinu substrátu, tj. v nepřítomnosti mikrostruktury.

Protože toto umožňuje použití reflektoru jako zpětného reflektoru, je ve výhodných příkladech běžná pozorovací zóna vycentrována na směr bližší kolmici k substrátu než k rovině substrátu a nej výhodněji je vycentrována v podstatě na kolmici k substrátu. Takto když pozorovatel pozoruje reflektor ve směru kolmém k rovině reflektoru, bude dopadající světlo odráženo zpět směrem k pozorovateli. Substrát může být sám o sobě reflexní, aleje s výhodou vybaven vrstvou zesilují25 cí odraz, jako je například kovová vrstva nebo nekovová vrstva, jako například sulfid zinečnatý. Vrstva zesilující odraz může být částečně průhledná, například když je vybavena mikrootvory v případě pokovení, což umožňuje, aby zpětné světlo poskytlo přídavné osvětlení. Mikrootvory mohou být vytvořeny za použití jakékoli vhodné technologie demetalizace, z nichž několik jich je známo v oblasti techniky, viz například US 5 044 707 a US 5 142 383.

Nebo by to mohl být kontinuální, ultra-tenký (například < 10 nm) kovový potah, který není opakní a má optickou hustotu typicky v rozmezí od 0,7 do 1,3 (což odpovídá transmisím mezi ~ 20 a 5 %). V tomto případě jsou materiály odolné vůči oxidaci, jako například chrom, paladium nebo platina, výhodnější než například hliník.

Jak bylo uvedeno výše, podle tohoto vynálezu zahrnuje způsob výroby difúzního reflektoru (i) výrobu poměrně drsné, asymetrické, periodické struktury v záznamovém členu, (ii) povlečení této struktury materiálem citlivým na světlo a (iii) vytvoření difúzně rozptýlené jemnější mikrostruktury na periodické struktuře, přičemž výsledný povrchový reliéf záznamového členu vytváří asymetrický difuzní reflektor.

Oproti jiným popsaným způsobům tento způsob nezahrnuje holografii k vytvoření mikrostruktury.

V typickém příkladu zahrnuje krok (i) výrobu pravidelné nedifúzní drsné mřížky s roztečí mezi 20 a 50 mikrometry a reliéfním profilem, který je silně asymetrický a ve tvaru trojúhelníku a který může mít další vlastnost, zeje přesně označen pro vlnové délky v blízkosti středu viditelného spektra (tj. 550 nm) za použití metod buď holografícké interference 1 nebo výhodněji za použití mřížkového rycího stroje,

Obvykle krok (in) zahrnuje expozici materiálu citlivého na světlo poli difúzního světla. Pole difúzního světla může být generováno přímo z difuzéru nebo nepřímo za použití holografického obrázku difuzéru.

- j CZ 301459 Bó

Ve výhodném provedení je holografický obraz difuzéru generován z mimoosého přenosového hologramu z propustného difuzéru.

V dalším výhodném provedení zahrnuje způsob podle vynálezu buďté přilepení dífuzní ho ref5 lektoru na polymemí nosný film nebo přenesení difúzního reflektoru z nosiče na finální substrát za použití adhezního systému.

Ve všech případech může být vlastnost asymetrie dále zesilována zkoseným reaktivním iontovým rýhováním nebo leptáním záznamového členu.

Vytvoření interferenčního vzoru v záznamovém členu může samo o sobě způsobit vznik povrchové reliéfní mikrostruktury. Avšak v jiných případech je povrchová reliéfní mikrostruktura po záznamu vzoru vytvořena leptáním fotorezistu nebo jiného fotopolymeru, ve kterém byl interferenční vzor zaznamenán.

Dodatečný jas lze získat potažením reflektoru průhledným médiem obsahujícím fluorescentní materiály. Výhodou této techniky je, že UV složky okolního světla jsou převedeny na viditelné světlo a přispívají kjasu mřížky. V případech, kdy má být mikrostruktura použita spojená s polymemím nosičem, může být fluorescentní povlak nej výhodněji aplikován přímo na povrch, který má být vystaven pozorovateli. Tam, kde má být fluorescentní materiál aplikován v přeneseném povlaku, může být přetištěn (po aplikaci na konečný substrát), zahrnut v razícím nátěru nebo poskytnut jako mezivrtsva, jak je popsáno v EP 0497837,

Tak může být difúzní reflektor vybaven fluorescentními materiály buď v razícím nátěru, poly25 memím nosiči, v přelakování, nebo nanesené vrstvě mezi mikrostrukturou a vrstvou zesilující odraz.

Pro tento účel lze použít jakýkoli vhodný proces potáhnutí, včetně hlubotisku nebo gumotisku. Fluorescentní barvy lze získat z mnoha zdrojů, například SIC PA UK Ltd. nebo Luminiscence lne,

Životnost zařízení může být vážně snížena například opotřebením otěrem nebo vzdušnou korozí. Životnost může být velmi zvýšena buď překrytím mikrostruktuiy vhodným lakem (například UV vytvrditelným lakem), nebo laminováním zařízení za použití adheziva na substrát jako je sklo nebo polymemí materiál.

Vynáiez se rovněž týká displeje obsanujicino o i různi reflektor vyrobeny výše uvedeným způsobem podle kteréhokoli z předcházejících nároků, přičemž tento difúzní reflektor je uspořádán za průhledným displejovým generátorem a je opatřený první asymetrickou periodickou strukturou, na které je uspořádána druhá, difúzně rozptylující jemnější holografická mikrostruktura.

Displejový generátor může zahrnovat prostorový světelný modulátor, zejména displej z tekutých krystalů.

Je výhodné, když je tento displej upevníteIný na bezpečnostním oděvu, šatech, bezpečnostním zpětném reflektoru, plochém panelovém displeji, zejména laptopovém počítači, displeji mobilního telefonu, náramkových hodinkách, kalkulačce, nebo osobní digitální pomůcce.

?o Přehled obrázků na výkresech

Některé příklady difúzních reflektorů a způsobů podle vynálezu budou nyní popsány a porovnány se známými příklady s odkazem na přiložené výkresy, kde: obrázek 1 znázorňuje zrcadlový odraz;

-4CZ 301459 B6 obrázky 2A a 2B znázorňují odraz od náhodně vzorovaných povrchů pocházející ze slabého a ze silného difuzéru, v tomto pořadí;

obrázek 3 znázorňuje difrakci od pravidelné periodické struktury;

obrázek 4 znázorňuje difrakci od nepravidelného povrchu;

obrázek 5 znázorňuje sinusoidní povrchový reliéf;

obrázek 6 znázorňuje způsob vytvoření reliéfu z obrázku 5;

obrázek 7 znázorňuje asymetrický reliéf;

obrázek 8 znázorňuje způsob vytvoření reliéfu z obrázku 7;

obrázek 9 znázorňuje způsob vytvoření difuzního reliéfu;

obrázek 10 znázorňuje odezvu difuzního reliéfu na dopadající záření;

obrázek 11A znázorňuje první příklad způsobu výroby difúzního reflektoru;

obrázek 11B znázorňuje pět zjasněných mřížek;

obrázek 1 IC znázorňuje výsledek superpozice mřížek na obrázku 11B;

obrázek 12 znázorňuje modifikovanou formu způsobu znázorněného na obrázku 11;

obrázky 13A a 13B znázorňují reliéf před a po iontovém rýhování;

obrázek 14 znázorňuje difuzní reflektor vyrobený podle dalšího příkladu vynálezu;

obrázky 15A-15F znázorňují po sobě jdoucí stádia v dalším příkladu způsobu výroby;

obrázek 16 znázorňuje ještě další příklad způsobu výroby; a obrázek 17 znázorňuje difuzní reflektor v kombinaci s LCD displejem.

Příklady provedení vynálezu

Předtím, než bude podrobně popsán vynález, je důležité dobře porozumět fyzikálním zákonitos25 tem, které se ho týkají.

Kdykoli dopadá paprsek nebo vlnoplocha světla na planámí fázové rozhraní nebo hranici mezi dvěma médii, bude nějaká část světla rozptýlena nebo obrácena zpět do prvního média a zbývající Část přenesena do druhého média. Tento proces je jev nebo koncept odrazu v jejím nejprimi30 tivnějším smyslu. Ve speciálním případě, kdy je světlo odráženo od opticky hladkého povrchu, například od povrchu zrcadla, je vhodnější uvažovat o světle, že je spíše zpětně odráženo než rozptylováno nazpět, přičemž proces zpětného odrazu striktně podléhá dobře známému klasickému zákonu geometrického odrazu, který říká, že úhel dopadu a úhel odrazu jsou si rovny θά ⁼ θο (obrázek 1). Je nutno vzít v úvahu, že v klasické geometrické optice se mikroskopické chování interakce světla-média zanedbávají, a proto je jasné, že odrážející povrch je mikroskopicky homogenní a zbavený struktury.

Dále budeme nazývat světelné paprsky, které byly odraženy podle zákona klasického odrazu, zrcadlově odraženými paprsky nebo jednoduše zrcadlovými paprsky, za předpokladu, že úhly 9_d a θ₀ jsou definovány s ohledem na mikroskopickou rovinu odrazu, například rovinu zařízení, a ne sklonu nebo plošky na mikrostruktuře. To dává základ pro dřívější definici „zrcadlového odrazu“.

V praxi není většina povrchů opticky hladká nebo homogenní, ale místo toho mají povrchovou topologii nebo strukturu, která jev poměru s vlnovou délkou světla náhodně vzorovaná. V důs45 ledku toho, když na takový povrch dopadá paprsek nebo svazek paprsků světla, je zpětně rozptýlen nebo rozptýlen v širokém rozmezí úhlů, ale je soustředěn okolo směru zrcadlového nebo geometrického odrazu, jakje znázorněno na obrázku 2. Na obrázcích 2A a 2B je odražené rozptýlené světlo znázorněno jako frekvenční charakteristika, přičemž relativní délka každého paprsku uvnitř tečkované oblasti udává relativní účinnost, s níž světlo nebo tok bude rozptýleno v tomto směru. Paprsek, který leží ve směru zrcadlového odraz, je nejdelší, což indikuje, že roz- 5 CZ 301459 B6 ptylová účinnost je nejvyšší v tomto směru a klesá kontinuálně na kterékoli straně rychlostí danou povahou a topologií odrážejícího fázového rozhraní na mikroskopické úrovni.

Na obrázcích 2A a 2B jsou znázorněny frekvenční charakteristiky pro slabě a silně rozptylující povrchy, v tomto pořadí, a zrcadlový povrch je jednoznačně ideální hraniční případ slabého difuzéru. Dále budeme povrchy nebo zařízení, které difúzně rozptylují vose klasického geometrického nebo zrcadlového směru, nazývat difuzcry klasického Typu 1.

Při kvantitativním stanovení světlosti difúzně odrážejících povrchů nebo mřížek se běžně používá io výraz jas (L), který představuje množství toku nebo energie rozptýlené v jednotce pevného úhlu (steradián) na jednotku protilehlé plochy (kde protilehlá jednotka plochy je v zásadě cosinus pohledu měřeno s ohledem na kolmici k povrchu). Se znalostí této definice je dokonalým difuzérem typu 1 takový difuzér, jehož jas nebo vnímaná světlost nezávisí na úhlu, ze kterého se na to díváme-jinými slovy, je to úhlově izotropní rozptylující látka bez preferované rozptylující (a tím i pozorovací) zóny. Takové difuzéry jsou popsány jako Lambertovské difuzéry, protože podléhají Lambertovu zákonu; tj. intenzita v nekonečnu klesá s kosinem zorného úhlu měřeno od kolmice k povrchu.

Doposud jsme uvažovali, zeje reflexní povrch buď opticky hladký (tj. zrcadlově odrazivý) nebo náhodně/nepravidelně vzorovaný (difúzně zpětně rozptylující podél směru zrcadlového odrazu). Další odrazivé rozhraní, které se vztahuje k tomuto vynálezu, je t rozhraní určené pravidelnou periodickou strukturou, jako je mřížka (pro jednoduchost zanedbáváme propustné vlastnosti struktury). Prvním základním způsobem, ve kterém se tento typ reflektoru liší od předchozích příkladů, je to, že jeho odrazivé vlastnosti jsou rotačně variabilní. Když se definuje rovina dopa25 du jako rovina definovaná dopadajícím světelným paprskem a kolmicí (povrch/substrát), pak lze obecně říci, že úhlové rozdělení rozptýleného/přesměrovaného nebo ohnutého světla se bude měnit nejen s úhlem dopadu, ale i s úhlem orientace mezi rovinou dopadu a čárkami mřížky. Potom dvě nej vzdálenější konfigurace budou tehdy, když jsou čárky mřížky buď v zásadě rovnoběžné, nebo pravoúhlé k rovině dopadu. Pro tento vynález je charakteristická pravoúhlá geomet30 rie a bude zde dále implicitně uvažována.

U Huygens-Fresnelova modelu (viz R.S. Longhurst, „Geometrical and Physical Optics”, 2. vydání, Longman Group (London) 1967) když světlo dopadá na povrchovou strukturu mřížky, je výsledné pole rozptýleného světla definováno skládáním/interferencí sekundárních vlnek gene35 rovaných periodicky se měnící distribucí bodových zdrojů. Výsledný interferenční vzor je ve skutečnosti vzor, na který se konkrétněji odkazuje jako na difrakční vzor mřížky.

Typicky to bude mít vzhled znázorněný na obrázku 3, přičemž dopadající světlo bude přesměrováno do mnoha složek nebo řádů podle standardní rovnice difrakce:

d (sin0_m- sin#) = ιηλ kde d je rozteč nebo periodicita mřížky a 0_m je úhel m-tého řádu vytvořeného s mezifázovou nebo substrátovou kolmicí.

Co se týká reliéfních struktur mřížky typu znázorněného na obrázku 3, většina dopadajícího světla podléhá geometrickému nebo zrcadlovému odrazu jako od rovinného zrcadla. Z rovnice mřížky vyplývá, že #_n ~fy = 0_T odpovídá nultému řádu m-0, zatímco další složky mohou být dále roztříděny podle toho, zda mají kladné nebo záporné hodnoty m-přičemž tyto kladné a záporné řády jsou umístěny na kterékoli straně složky nultého řádu.

Protože úhel difrakce závisí pro tyto nenulové řády na vlnové délce, paprsek polychromatického dopadajícího světla nebude jednoduše přesměrován do oddělených dobře ohraničených zón, ale bude chromatický rozptýlen do duhových pásů. Zde se hodí definovat výraz prostorová frekven55 ce, když se aplikuje na periodické vzory nebo struktury. Za předpokladu, že prostorová perioda

-6CZ 301459 B6 vzoruje označena symbolem A, pak prostorová frekvence je jednoduše 2π/Λ. Protože okrajové vzory, mřížky atd. mají směrovou/orientační povahu, stejně jako periodicita, je zvykem definovat vektorovou veličinu nazývanou mřížkový vektor, jehož velikost je poměr 2π/Λ a jehož směr vektoru je úsečka, která je v pravém úhlu k orientaci drážek.

Zatímco je účelnější považovat difrakční mřížku složenou z jediné prostorové frekvence za reflexně přesměruj ící (oproti rozptylující) dopadající světlo, předpokládejme, že uvažujeme odrážející rozhraní nebo povrch, kde je reliéfní struktura složena buď:

a) ze skládání rozmezí periodických složek o lišících se prostorových frekvencích, nebo io b)ze skládání periodické (nebo rozmezí periodických) složky (složek) a náhodné/nepravidelné složky.

Když paprsek světla dopadá na takový povrch, bude obecně difúzně rozptýlen do mnoha oddělených úhlových kuželů, jak je znázorněno na obrázku 4. Nějaké procento světlené energie bude t5 rozptýleno, ve většině případů (přestože zde budou významné výjimky) podél směru geometrického odrazu podobně jako u difúzního reflektoru typu I - to je člen nultého řádu ve srovnání s čistou mřížkou. Další úhlové kužely difúze rozmístěné okolo členu nultého řádu budou difrakční složky. Tento typ reflektoru budeme nazývat dtfúzním reflektorem typu II - při použití jako reflexní zařízení.

Difuzéry typu 1, které rozptylují světlo okolo osy geometrického nebo zrcadlového odrazu jsou nevhodné jako zpětné reflektory. Navrhli jsme modifikované reflektory typu II, které selektivně rozptylují světlo ke směru pravoúhlého pohledu (například záporný řád na obrázku 4). Protože světlo, které je rozptýleno podél směru geometrického odrazu (nultý řád) nebo odchýleno do více nakloněného rozptylujícího kuželu (kladný řád na obrázku 4), je promarněné světlo, je povrchový reliéf modifikován tak, aby přednostně rozptyloval světlo do výhodného kladného/pravoúhlého zorného řádu na úkor ostatních řádů.

Vytvoření asymetrické struktury:

Uvažujme nejprve symetrický vzor povrchového reliéfu s roztečí 1 mikrometr, jak je znázorněno na obrázku 5. Takový vzor by se vytvořil expozicí destičky I potažené fotorezistem 2 (materiálem, který se stane rozpustným ve vodném alkalickém prostředí po expozici UV nebo modrému záření) interferenčnímu vzoru generovanému překryvem dvou paprsků 3, 4 koherentního modré35 ho laserového světla - se substrátem rezistu směřujícím zhruba podél směru optické půlicí osy pro dva paprsky, jak je znázorněno na obrázku 6 (všimněte si, že pouze když je půlicí osa kolmá k substrátu, bude rozestup Λ okrajů stejný jako roztec d mřížky. Díky své symetrii bude tato struktura při osvětlení laserovým paprskem generovat kromě zrcadlového paprsku nebo paprsku nultého řádu dva difrakční paprsky prvního řádu téže intenzity a světlosti (stejně jako mnoho slabších vyšších řádů, které budou zanedbány).

Dále uvažujme asymetrický vzor povrchového reliéfu znázorněný na obrázku 7. Tento vzor může být vytvořen silným nakloněním rezistového substrátu tak, aby roviny interference neležely přibližně v pravých úhlech k rovině fotorezistního povlaku, ale místo toho aby ležely v úhlu, který je bližší tangenciále k rovině fotorezistu (viz obrázek 8), Je nutno vzít v úvahu, že při zpracování rezistu budou tyto interferenční roviny (střídavé roviny konstruktivní a destruktivní interference) definovat roviny zvýšené rozpustnosti (ty oblasti, které byly exponovány rovinám konstruktivní světlené interference, a proto měly vyšší expozici) a snížené rozpustnosti (oblasti, které byly exponovány rovinám destruktivní interference, a proto měly nízkou expozici). Proto použitím záznamové geometrie, která silně odklání tyto střídavé roviny rozpustnosti pryč od substrátové kolmice, se vytvoří asymetrický povrchový reliéf.

Z obr. 8 je zřejmé, že to vyžaduje vysoce asymetrickou záznamovou geometrii, ve které spíše substrátová kolmice než přibližné rozpůlení vlnových vektorů místo dvou interferujících paprsků

-7CZ 301459 B6 musí ležet mnohem blíže jednomu vlnovému vektoru než druhému. Tato asymetrie se opravdu dále zvýší, jestliže substrátová normála bude ležet úplně mimo úhel definovaný paprsky interferujícího světla nebo vlnovými vektory (přestože to může být v praxi obtížně dosažitelné). Tento reliéf bude při osvětlení laserovým paprskem opět produkovat dva difrakční paprsky prvního řádu (kladné a záporné řády), avšak tentokrát bude ohnutý řád, který je na téže straně substrátové kolmice jako prodloužená ploška, výrazně jasnější než rád, který leží na druhé straně kolmice. To může být kvalitativně chápáno, uvažujeme-Ιί o zesíleném řádu jako o řádu, který byl koherentně rozptýlen od prodloužené plošky (dopadající světlo je v interakci s větším rozptylujícím profilem) a o slabším řádu jako o řádu, který byl rozptýlen/odchýlen od kratší plošky. Čím asymetrieio tější je profil (tj. čím větší je nesourodost v rozptylu profilů), tím větší je frakce dostupného světla, které je přesměrováno ze slabého na zesílený řád.

U periodického reliéfu tvořeného v zásadě jednou prostorovou frekvencí může být toto zesílení dále výrazně zlepšeno jak linearizací, tak nastavením gradientu prodloužené plošky tak, aby pro konkrétní vlnovou délku a úhly dopadu a ohybu nebyl žádný dráhový rozdíl mezi světlenými paprsky rozptýlenými/odchýlenými od různých částí plošky (například pokud jde o fáze, rozptylující rozhraní vypadá homogenně, a proto se plošky chovají jako geometrické reflektory). To je velmi důležitý zvláštní případ, kde se o povrchovém reliéfu říká, že je „zjasněn“ a úhel na prodloužené plošce se nazývá úhel zjasnění (viz „Diffraction Gratings“ od M. C. Hutley, Academie

Press Ltd., 1982). V režimu zjasnění jsou úhly dopadu a ohybu pro zesílený řád (definované s ohledem na rovinu zařízení) takové, aby světlo v zesíleném řádu mohlo být považováno za geometricky odražené od prodloužené lineární plošky. Ve zkratce, zjasněné plošky fungují jako mikrozrcadla, přičemž rozptýlená světelná energie je téměř úplně soustředěna do zesíleného řádu na úkor všech ostatních řádů včetně nultého,

Kombinace s difúzí:

Po diskuzi, jak můžeme zaznamenáním asymetrie do mikrostruktury pro čistou difrakční mřížku zesílit jas jednoho difrakčního řádu na úkor jiného (a nultého řádu), a po načrtnutí geometrických požadavků potřebných k vytvoření asymetrie, uvažujeme dále o situaci znázorněné na obrázku 9, kde máme opět dvě překrývající se pole 5, 6 laserového záření. Jedno z těchto polí (první světelné pole 5) je jednoduše upravený nebo kulový paprsek (jako na obrázku 6), zatímco druhé světelné pole 6 je generováno šířením laserového světelného paprsku přes průsvitný difuzér 7.

S použitím jazyka holografie je dále vhodné odkazovat se na první světelné pole 5 jako na referenční paprsek a na druhé světelné pole 6 jako na předmětný paprsek. Efektivně to, co je zaznamenáno do fotorezistu prekryvem, tedy interferenci mezi předmětným a referenčním paprskem, je mimorovinný hologram, přičemž předmětem je v tomto případě difuzér 7. Zpracování iatentního holografického interferenčního vzoru zaznamenaného v rezistu 2 dává povrchovou reliéfní mikrostrukturu, která je mnohem komplexnější a neuspořádanější než prostá disperzní difrakční mřížka na obrázku 6. V zásadě bude povrchový reliéf v jakémkoli lokálním bodě na exponované části rezistu 2 tvořen spektrem (například téměř kontinuálním množstvím) periodických složek, přičemž každá má svůj vlastní mřížkový vektor definující orientaci a prostorovou frekvenci.

Analýza prostorových frekvencí přítomných v holografickém interferenčním vzoru, který generuje tuto mikrostrukturu, ukazuje, že to může být rozloženo na vysokofrekvenční nosnou složku a distribuováno okolo této nosné složky, jde tedy o komplexní (nesoucí informaci) distribuci složek prostorové frekvence, které jsou generovány předmětným vlnovým čelem. Dále upozorňujeme na to, že každý bod na záznamové rovině fotorezistu 2 obdrží světelnou informaci (fázi a amplitudu) ze všech bodů na difuzéru 7, avšak v každém bodě na záznamové rovině bude tato informace odlišná. Některá z těchto odlišností bude náhodná a lze ji přičíst tečkovanému vzoru ozáření, avšak při pohybu okolo záznamové roviny budou kontinuální a postupující změny v kompozici mikrostruktury, co se týká vážené distribuce, z níž jsou určeny polohovým vztahem mezi záznamovým prvkem a objektem (difúzní mřížka). Zjednodušeně, mikrostruktura v každém bodě mříž55 ky difuzéru bude vidět odlišnou perspektivu nebo pohled na předmět (například difúzní mřížku).

-8CZ 301459 B6

Pokud je tento holografický difuzér vakuově potažen bílým odrazivým kovem jako je hliník a pak osvícen normálně úzkým kolimovaným paprskem bílého světla, bude holografický vzor opět tvořen třemi vizuálně významnými složkami (viz obrázek 10), Nejprve zpětně odrazivá složka 10 nultého řádu, která bude definována kuželem difúzně zpětně rozptýleného světla, které je bez disperze, a proto achromatické. Potom dvě difrakční složky 11, J_2 prvního rádu (tj. holograřické obrázky difuzéru), které jsou komplexnější v tom, že obsahují efekty difúze i disperze. Dopadající bílé světlo je složeno ze tří barevných složek, například červené, žlutozelené a modré. Ohnutá červená složka tvoří největší úhel se substrátovou kolmicí a ohnutá modrá složka s ní tvoří iú nejmenší úhel. Avšak za předpokladu, že úhel kuželu difúze (jak je definováno záznamovou geometrií) je mnohem větší než rozdíl mezi červeným a modrým difrakčním úhlem, pak bude významná prekryvová oblast všech tří barev. Jestliže se pozorovatel podívá na zařízení přes toto holografické překryvové okno, pak se holografický difuzér bude jevit jako přibližně achromatický (tj. šedivo-bílý). Vysoká úroveň achromatičnosti nebo bělosti velice záleží na účinnosti difrakce na steradián a je téměř shodná napříč viditelným spektrem.

Způsoby výroby;

Z výše uvedené diskuse vyplývá možnost vytvořit vysoce účinnou reflexní difúzní mřížku kom20 bínací asymetrické interferenční geometrie zobr. 8 sjednoduchým holografickým záznamovým systémem zobr. 9. Avšak výsledné zařízení by mělo dva významné nedostatky. První z nich vyplývá ze skutečnosti, že když je rezistový substrát i nakloněn tak, že jeho kolmice směřuje k referenčnímu paprsku, jedna strana rezistu 2 (která definuje horní stranu holografického prvku) bude mnohem blíže k difuzéru 7 než druhá strana (spodek) a bude tedy zakoušet jasnější část předmětného vlnového čela. Druhý nedostatek vyplývá ze skutečnosti, že holografický předmět (difuzér 7) je umístěn ve významné vzdálenosti (více než centimetr vpředu) od roviny rezistu. To vytváří reflektivní difuzér se spíše viditelně zrnitým povrchem než s požadovaným vzhledem, což je jedno z téměř nerozpoznátelně malých vzorování nebo zrnitostí. Důvodem je, že i když se použije optimalizovaný průsvitný difuzér, složený z maličkých nerozpoznatelně malých rozpty30 lových nehomogenit, takže zrnitosti teček nebo vzoru blízkého pole přítomné na jeho povrchu jsou velmi malé (například 150 mikrometrů nebo méně, v průměru), do té doby, než rozbíhavé předmětné pole dosáhne povrchu fotorezistu 2, zvětší se velikost teček na značně větší a snadno rozpoznatelnou velikost.

Způsob I

Tento způsob, který je odvozen z dobře známého procesu přenosu z H1 na H2 používaného pro výrobu obrazových rovinných bezpečnostních hologramů a reklamních hologramů, začíná záznamem mimoosého přenosového hologramů z propustného difuzéru (který nazýváme Hl). Tento

Hl obsahuje interferenční vzor generovaný překryvem komplexního předmětného vlnového čela generovaného difuzérem a prostý referenční paprsek (Rl).

Je proveden velmi specializovaný Hl záznam a přenos, schopný vytvořit asymetrickou (nebo co můžeme volně nazvat jako zjasněnou nebo trojúhelníkovou) difúzní mikrostrukturu nutnou k zajištění komerčně soutěživé účinnosti vzoru (tj. jas) a achromatičnosti (tj. bělost) ve srovnání s mnohem dražšími roztoky na bázi objemové holografie. Také je možno minimalizovat zmitost/vzorování povrchu díky velikosti teček a dále je možno dosáhnout jednotnosti jasu za použití procesu přenosu k umístění holografického obrázku difuzéru přesně na rovinu rezistu (je běžné nazývat hologram zaznamenaný do rezistu jako H2).

Příklad uvedené H2 záznamové geometrie je znázorněn schématicky na obrázku 11A. Je výhodné, že díky sdružené povaze holografie také tento diagram jedinečně definuje Hl záznamovou geometrii. Pro začátek se osvítí prostřední hologram (Hl) paprskem světla (Rl), který je sdružený s referenčním paprskem (Rl) použitým kzáznamu Hl. Pomocí holografického procesu to způsobuje, že Hl promítne holografický obrázek difuzéru do roviny v prostoru j3* Dále je des-9CZ 301459 B6 tička i fctorezistu umístěna tak, aby rovina destičky 1 fotorezistu byla přesně rovnoběžná s holografie kým obrázkem T3 difuzéru. Dále druhý referenční paprsek R2 osvítí rezist 2 tak, aby překryl světlené pole definované holografickým obrázkem difuzéru a tím vygeneroval požadovaný holografický interferenční vzor v rez i stu 2. Nakonec je rezist 2 zpracován za vytvoření poža5 dováného povrchového reliéfu. Z obr. 11A je zřejmé, že referenční paprsek a všechny paprsky, které jdou od Η1 k vygenerování holografíckého obrázku předmětného paprsku difuzéru, budou dopadat na rezist 2 z téže strany substrátové kolmice (levá strana substrátové kolmice, jak je to znázorněno), čímž vygenerují interferenční okrajové oblasti, které jsou nakloněny k rovině rezistu 2 po celé oblasti obrázku, Čímž způsobí celkovou asymetrii ve výsledné mikrostruktuře.

Nyní díky velmi komplexní náhodné/statistické povaze holografické mikrostruktury vytvořené difuzérem, což je velmi obtížné vizualizovat a tedy reprezentovat graficky, je důležité připustit, že je zde dosaženo značného vynálezeckého kroku vyplývajícího z poznání (na základě konceptů asymetrie/zjasnění při aplikaci na jednoduché a dokonale pravidelné difrakční mřížky), že jeden z holografických zákonů může v principu být ve skutečnosti zesílen záznamovým procesem generujícím asymetrii. V zásadě pro difuzér H2 bude mikrostruktura v jakémkoli bodě na povrchu způsobena superpozicí interferenčních Členů: když se každý interferenční člen liší v poloze (tj. fázi), orientaci, amplitudě a prostorové frekvenci (tato veličina by se v praxi mohla měnit až tři ku jedné, tj. z 500 linek/mm na 1 500 linek/mm). Bez použití velmi důmyslného počítačového modelu je obtížné předvídat nebo vizualizovat finální formu mikrostruktury-avšak bude to jistě mnohem méně pravidelné než čistá difrakční mřížka a bude se lišit v každém bodě difuzéru. Přestože je známo, že zjasněné nebo asymetrické difrakční mřížky mohou být vyrobeny za použití záznamové geometrie, která vytváří interferenční okrajové oblasti, které jsou nakloněny vzhledem k substrátu, nesmí se samozřejmé zapomenout na konečnou komplexnost difúzní mik25 rostruktury (která by se mohla zdát příliš nepravidelnou k zesílení „zjasnění“) a identifikovat záznamovou geometrii, která vytvoří nakloněné interferenční okrajové oblasti v rezistu pro všechny složky prostorové frekvence.

Případně mohou být v holografických obrázcích mřížky difuzéru začleněny loga a další formy znaků pro účely buď zabezpečení značky nebo pro zesílený dekorační účinek. Toho lze dosáhnout umístěním grafických/uměleckých masek přímo před difuzér. Jak je znázorněno na obrázku 12, první maska v poloze Γ4, která by byla prostorově zcela průhledná kromě definovaných vytvarovaných opakních blokujících oblastí (vytvarovaná loga, text atd.), by fungovala k vytvoření mezer v difuzéru 7, které jsou vyplněny odpovídající holografickou ilustrací. Po záz35 namu s první maskou by druhá maska 14, která je komplementární s první maskou, z hlediska jejích vlastností prostorové transmitance, poskytla předmětnou výtvarnou předlohu, aby se holograíicky zaznamenala do oblasti Hí ti a násiedne noiograíicky přenesla (zapsala) do mezer v difuzéru. Je vhodné si povšimnout, že mohou být předmětná pole pro difuzér uložena do stejného Hl nebo spíše být zaznamenána do oddělených Hl a postupně přenesena na společnou H2.

Po holografickém zaznamenání a zpracování této struktury ve fotorezistu (nebo v jiných formách fotopolymeru, které mohou poskytnout povrchový reliéf) může být pak matrice H2 replikována jako niklová vložka nebo forma (nebo jakékoli jejich množství) pro následné vytlačení do termoplastického filmu nebo odlití do UV vytvrditelného monomeru za použití způsobů dobře zná45 mých mnoha výrobcům hologramů. Pokud je požadována větší rozměrová přesnost replik, pak je výhodným přístupem injekční vstřikování.

Princip tohoto způsobuje uveden jako příklad na obrázcích 11B a 11C. Obrázek 11B znázorňuje pět zjasněných mřížek, přičemž každá má odlišnou frekvenci díky účinku různé difúzní složky.

V praxi by existovalo mnoho takových „mřížek“. Obrázek 11C znázorňuje superpozici těchto mřížek, jak se jeví v konečném produktu v souladu se způsobem I.

Aby se dále zesílila asymetrie (nebo trojúhelníkovost/zjasnění) difúzní mikrostruktury vytvořené záznamovou geometrií z obrázku 11A (po vyvolání) a tím zvýšil jas požadovaného řádu, může být použito leptání nebo mletí zkoseným iontovým paprskem k linearizaci a prodloužení těch

-10CZ 301459 B6 faset mikrostruktury, které jsou čelem k proudu iontových paprsků, a tak zdůraznění požadované asymetrie. Použití techniky mletí iontovými paprsky k vytvoření dobře tvarovaného trojúhelníkového profilu v jednoduchých čistých (holograficky generovaných) difrakčních mřížkách typu, který se typicky používá jako spektroskopické zařízení, je známé (viz například

Aoyagi & Nambi, 1976; Aoyagi, Sáno & Namba, 1979). Avšak její aplikace na komplexní/nepravidelnou difúzní holografickou mikrostrukturu zkosením iontového paprsku tak, že mele nebo leptá za sucha nejrychleji ty povrchy mikrostruktury, které jsou čelem k dopadajícímu proudu, nebylo zaznamenáno. Pro ilustrativní účely znázorňují obrázky 13A a 13B způsob, jak by mletí iontovými paprsky udělalo z jednoduché kvazisinusoidní mřížky trojúhelníkovitou mřížku.

to

Způsob II

Dále popíšeme druhý způsob výroby difúzní vysoce výkonné reflexní mřížky, stále na základě konceptu asymetrické trojúhelníkové mikrostruktury. Prvním stádiem tohoto procesu je vyrobit drsnou trojúhelníkovou mřížkovou strukturu 20 (obrázek 14) s hustotou mezi 20 a 100 mikrometry (v závislosti na aplikaci) a úhlem fasety γ mezi 10 a 35 stupni a zejména mezi 15 a 25 stupni, v závislosti na osvětlení a geometrii odrazu/pozorování, tj. aplikaci. Taková mřížka se nej přesněji vyrobí za použití rycího stroje. Díky drsnosti této mřížkové struktury bude mít zanedbatelnou disperzní sílu ve viditelném spektru, tj. bude se jevit téměř achromatickou v bílém světle. Prodloužené lineární fasety této mřížky se používají jako geometrické reflektory nebo mikrozrcadla. V terminologii mřížkové spektroskopie pracuje mřížka ve zjasněné konfiguraci a odražené nebo přesměrované světlo bude difrakční složka vysokého rádu se zesíleným zjasněním. Toto je zařízení typu II, protože odražené světlo je přesměrováno daleko od směru zrcadlového odrazu, definovaném ve vztahu k substrátu (v tomto případě je to přesměrováno téměř ve směru kolmice k substrátu, jak se požaduje pro náš reflektor typu II).

Drsná mřížka s hustotou 30 mikrometrů a tedy sklonem fasety asi 20 stupňů, potažená hliníkem ve vakuu, bude mít vzhled rovinného zrcadla (nerozpoznatelnou mřížkovou strukturou). Avšak na rozdíl od rovinného zrcadla bude mít toto zařízení schopnost při osvětlení světelným zdrojem nad a za hlavou pozorovatele přenést obraz světelného zdroje do oka pozorovatele, zatímco se zařízení pozoruje čelně (tj. ortogonální způsob pozorování, s úhlem dopadu 0i a tedy celkovým úhlem ohybu 2γ). Avšak takové zařízení je pořád nevhodné pro použití jako reflexní stínítko, protože nemá tu požadovanou vlastnost, že by bylo schopné difúzně rozptýlit dopadající světlo do definované pozorovací zóny - což se v závislosti na aplikaci může měnit od pouhých +/35 15 stupňů (například zpětný reflektor v mobilních telefonech) do +/-45 stupňů (například zpětný reflektor u LCD displeje u laptopů nebo přední osvětlené promítací plátno) v horizontální ose pozorování. Ve vertikální ose pozorování bude horní limit úhlové zóny pozorování obecně nižší. Dalším krokem je superponovat na profil drsné mřížky jemnější náhodnou strukturu, jejíž průměrné rozměry podél sklonu faset budou v řádech několika mikrometrů.

K dosažení tohoto je mřížka 20 potažena vrstvou rezistu 21. o tloušťce několika mikronů (obrázek 15A) za použití buď procesu ponořování, nebo odstředivého lití. Mřížka potažená rezistem se pak umístí do optického světleného pole generovaného buď přímo propustným difuzérem 22 (obrázek 15B), nebo nepřímo holografickým promítnutím z intermediátu Hí 23 (obrázek 15C),

Pak je rezist 21 zpracován, aby se na exponovaném povrchu rezistu 21 vytvořila drsná trojúhelníková nosná mřížka nesoucí mikrostrukturu 24 rozptylující světlo, o menším měřítku (obrázek 15D). Tento povrchový reliéf je pak vakuově potažen stříbrem a elektrolyticky pokoven v roztoku síranu nikelnatého za vytvoření niklové kopie nebo matricové vložky 25 (obrázky I5E-I5F), z nichž mohou být vyrobeny dceřinné vložky nebo formy pro vtlačení do fólie.

Výhodou tohoto zařízení drsné mřížky v porovnání s předchozími provedeními fungujícími v prvním difrakčním řáduje, že může být dosažena potenciálně mnohem větší výkonnost odrazu (tj. odrazivý jas), v principu blížící se 100 %.

CZ 301459 Bó

Způsob III

V tomto způsobuje použita nová forma optického systému pro generaci uzavřené sady rozptylujících pixelů a tedy reflexní pozorovací mřížka. Schéma optického systému je znázorněno na obrázku 16. V zásadě je založen na zaměření na dva odlišné paprsky 30, 31 koherentního světla (vhodné vlnové délky) se zaměřovacími prvky 32, 33 tak, aby vytvořily překryvový pixel 36 (o průměru 50 až 100 mikrometrů) na povrchu fotorezistové destičky 35, přičemž ty dva paprsky dopadají na destičku 35 v podstatě na téže straně kolmice k destičce. Lze použít další záznamová média, jako například nějakou vhodnou formu fotopolymeru. Dále, jeden z paprsků 30, který io nazýváme předmětný paprsek, definuje reflexní rozptylový kužel (úhlové pozorovací okénko). Optický prvek 33 použitý k zaměření předmětného světla by v ideálním případě měl mít nízké číslo/(tj, f/2 nebo méně), čímž zajistí, že úhel difúze/rozptylu je adekvátně velký (tj. větší než dvacet stupňů). Tímto zaměřovač ím prvkem by mohla být čočka s opravenou odchylkou nebo holografícký optický prvek (například Η1). Druhý paprsek 31, který nazýváme referenční papr15 sek, musí být pouze slabě konvergující, avšak opět musí být zobrazen na destičku. Nyní když se tyto dva paprsky překryjí, vygenerují interferenční vzor, který je superpozicí, v rámci hranic definovaných úhlem kužele konvergentního předmětného paprsku 30, kontinuálního a tentokrát koherentního spektra prostorových frekvencí. Komplexní mikrostruktura vytvořená touto superpozicí odráží divergující kužel světla, které je achromatické nebo bílé ve svém spektrálním slože20 ní. Nyní procesem opakovači expozice můžeme účinně naplnit nebo pokrýt aktivní oblast rezistu těmito rozptylujícími pixely, čímž pro samotné oko vznikne jednotná oblast rozptylujícího achromatického holografie kého zpětného reflektoru.

Stejně jako drive může být jas jednoho řádu dále zesílen použitím procesu zkoseného iontového leptání, aby se indukovala požadovaná asymetrie povrchového reliéfu v hlavní rovině šíření.

Doposud byly v rámci této přihlášky identifikovány způsoby záznamu/výroby asymetrické difúzně rozptylující povrchové reliéfní mikrostruktury (kterou volně nazýváme jako zjasněné), aby se vytvořil difúzní zpětný reflektor s vysokým jasem, který může být velkosériově nebo hromadně vyráběn při nízké ceně pomocí procesu ražení (rotačního nebo ražení z plochy). Avšak dále budou uvedeny praktické aplikace tohoto zařízení. Obrázek 17 je schématický diagram znázorňující ražený a částečně pokovený polyesterový reflektor 40 (nebo reflexní mřížku) nalaminovaný na zadní povrch propustného LCD (displej z kapalných krystalů) 41 pomocí propustného adheziva 42. LCD 41 je vložen mezi polarizátory 42, 43 konvenčním způsobem. Schématicky je rovněž znázorněno umístění pozorovatele 44. Mělo by se poznamenat, že v tomto uspořádání je pozorováno světlo, které je ohnuto nebo zpětně rozptýleno z prodloužené (například zjasněné) fasety, jestliže má zpětný reflektor dostatečně dobrou optickou funkci, pak při normálním okolním osvětlení bude vyražený reflektor 40 zpětně rozptylovat dostatečné množství světla, aby šlo jasně vidět informaci přítomnou na LCD 4L Avšak při velmi ztlumeném osvětlení může být nutné doplnit tento zpětný odraz nějakým přídavným osvětlením zezadu, které musí přicházet ze zadní strany reflexního difuzéru, jak je to znázorněno, a které je přiváděno ze zdroje 45 přes světlovod 46. To znamená, že kovový potah nemůže být zcela opakní a musí propouštět nějakou část (5 až 20 %) zadního osvětlení. Tyto dvojí požadavky by mohly být dosaženy potažením mikrostruktury kontinuální polopropustnou vrstvou kovu, avšak absorpcí způsobenou šířením kovo45 vou vrstvou by docházelo k velkému plýtvání zadním světleným proudem nebo energií. USA 5 926 293 popisuje začlenění mikrootvorů propouštějících světlo v opakním kovovém povlaku, aby se vytvořilo malé množství požadované propustnosti bez absorpce, přičemž tyto mikrootvory jsou vytvořeny laserovým leptáním nebo ablací. Navrhujeme alternativní řešení tvorby propustných dírek (o průměru kolem 20 až 50 mikrometrů), který je velmi vhodně uveden jako součást so procesu otočné sítě na vyražení sítě.

To zahrnuje nejprve kontinuální potažení vyražené mikrostruktury opakní vrstvou hliníku, potom natištění leptací masky za použití hlubotisku nebo gumotisku, aplikace leptadla k odstranění nechráněného kovu a pak vymytí. Samozřejmé by měla natištěná maska obsahovat požadovaný

-17.

míkrodírkový vzor, avšak také, a toje velmi důležité, by mohla rovněž obsahovat grafické znaky, jako například text, loga atd. pro dekorativní a možné bezpečnostní účely.

Způsoby replikace difíizních zpětných reflektorů

Aby se zkopíroval předlohový zpětný reflektor, může být potažen tenkou vrstvou stříbra procesem vakuového pokovení, což učiní povrch elektricky vodovým. To pak může být použito jako katoda umístěná v roztoku amidosulfanu nikelnatého, přičemž anodou je košík niklových tabletek. Aplikace tepla a proudu způsobí depozici kovu niklu na stříbrném povrchu difuzního reflekio toru. Časem se vytvoří samonosná niklová vrstva, která může být ze zpětného reflektoru oddělena, Povrchový profil niklu bude přesná kopie zpětného reflektoru, i když s obrácenou orientací.

Povrchový reliéfní profil zpětného reflektoru může být hromadně kopírován za použití niklové kopie jednou z následujících technik, která však není jedinou možností:

A) Ražení za tepla do termoplastů

Když se niklová kopie namontuje na ohřátý válec, může být na vhodný termoplast vyražen povrchový reliéfní profil zpětného reflektoru při aplikaci tepla a tlaku mezi rotačním válcem a termo20 plastem. Termoplast může být buď předem pokoven, nebo pokoven po vyražení. Termoplastický prostředek může být buď poskytnut na nosiči (potažen nebo nepotažen nátěrem zabraňujícím slepení) nebo může být použit i jako nosič, i jako prostředek nesoucí reliéf

Polyester typicky funguje jako nosná vrstva (mezi 25 a 100 mikrometry) a je potažen vhodným termoplastem, jehož tloušťka je přiměřená k tomu, aby nesla reliéfní strukturu. Vhodnými materiály, do nichž se může přímo razit, jsou materiály jako například polypropylen a PVC (a méně často polyester), opět o tloušťce typicky 25 až 100 mikrometrů.

B) Techniky lití tenkých vrstev

Když se niklová kopie namontuje na válec, může se na organický monomer, který byl nanesen na vhodný nosný materiál, například 19-mikrometrový polyester, vyrazit povrchový reliéfní profil zpětného reflektoru aplikací tlaku mezi rotačním válcem a nosným materiálem potaženým monomerem. Jakmile byl monomer vyražen, je pak vytvrzen UV zářením a je připraven pro úplné nebo částečné pokovení,

C) Kopírování ve formě

Povrchový reliéfní profil difúzního zpětného reflektoru může být začleněn do komponenty konečného produktu prostřednictvím kopírování ve formě. Toho lze dosáhnout litím filmové kopie povrchového profilu zpětného reflektoru. Film může být pak připevněn k vnitrní stěně formy komponent, takže když je komponenta odlévána, vytvoří povrchový reliéfní profil zpětného reflektoru nedílnou součást komponenty.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby di fuzního reflektoru, vyznačující se tím, že obsahuje i) výrobu první asymetrické periodické struktury v záznamovém členu;

i i) povlečení této první periodické struktury materiálem citlivým na světlo; a iii) vytvoření druhé difúzně rozptylující jemnější holografické mikrostruktury na první periodicit) ké struktuře tím, že se uvedený materiál citlivý na světlo vystaví působení dífúzního světelného pole generovaného za použití holograťického obrazu difuzoru.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že holografický obraz difuzoruje generován z mimoosého přenosového hologramu z propustného difuzéru.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje buďto přilepení difúzního reflektoru na polymemí nosný film, nebo přenesení dífúzního reflektoru z nosiče na finální substrát za použití adhezního systému.

20
4. Displej obsahující difúzní reflektor vyrobený způsobem podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tento difúzní reflektor je uspořádán za průhledným displejovým generátorem a je opatřený první asymetrickou periodickou strukturou, na které je uspořádána druhá, difúzně rozptylující jemnější holografická mikrostruktura.

25
5. Displej podle nároku 4, vyznačující se tím, že displejový generátor zahrnuje prostorový světelný modulátor, zejména displej z tekutých krystalů.
6. Displej podle nároku 4 nebo 5, v y z n a č u j í c í se t í m , že je upevnitelný na bezpečnostním oděvu, šatech, bezpečnostním zpětném reflektoru, plochém panelovém displeji, zejména

30 laptopovém počítači, displeji mobilního telefonu, náramkových hodinkách, kalkulačce, nebo osobní digitální pomůcce.