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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleitkonsole und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Lichtleitkonsole
und eine Sandstrahlvorrichtung für
dieselbe.
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Stand der Technik
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Eine
Lichtleitkonsole ist eines der Kernelemente einer Hintergrundbeleuchtungs-Einheit. Eine Hintergrundbeleuchtungs-Einheit
wandelt das Licht einer Leuchtröhre
in das einer flachen optischen Lichtquelle um, wobei diese eine
breite Anwendung in Vorrichtungen wie Flüssigkristallanzeigen (LCD)
oder für
Leuchtanzeigen für
Werbezwecke, die eine flache Lichtquelle benötigen, finden.
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Verfahren
zur Ausbildung von Hintergrundbeleuchtungs-Einheiten können in
Direkt-Verfahren und Lichtleitkonsolen-Verfahren in Abhängigkeit
der Platzierung der Lichtquelle unterteilt werden. Das Direkt-Verfahren
platziert die Lichtquelle direkt unterhalb einer Licht ausstrahlenden
Fläche,
um so eine ebene Lichtabstrahlung zu garantieren, Lichtleitkonsolen-Verfahren
weisen eine an der Seite der Lichtleitkonsole angeordnete Lichtquelle
auf, wobei das auf die Seite der Konsole auftreffende Licht so geführt wird,
dass es auf die Vorderseite der Lichtleitkonsole reflektiert wird,
um eine ebene Lichtausbreitung zu bewerkstelligen. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf das Lichtleitkonsolen-Verfahren.
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Eine
konventionelle, auf einem Lichtleitelement basierende Hintergrundbeleuchtungs-Einheit
umfasst wenigstens eine röhrenförmige Fluoreszenzlampe,
mehrere Beschichtungen, wie etwa eine Reflexionsschicht, eine Lichtleitkonsole,
ein Diffusorelement und eine Prismeneinheit sowie ein Gehäuse, welches
die voranstehend genannten Elemente zur Ausbildung einer Baueinheit
aufnimmt. Unter diesen Elementen ist die Lichtleitkonsole ein Kernelement,
wobei diese aus einem transparenten Acryl-Kunstharzsubstrat aufgebaut
ist. Licht, das von einer stabförmigen
Lampe auf einer Seite der Lichtleitkonsole zur Verfügung gestellt
wird, trifft auf diese Seite der Konsole auf und wird dann durch
ein spezifisches Muster auf der Bodenfläche der Acryl-Kunstharzplatte auf
die Vorderseite der Lichtleitkonsole reflektiert. Die Reflexionsschicht
für das
durch die Bodenfläche
der Lichtleitkonsole hindurchtretende Licht führt das Licht durch Reflexion
wieder in das Innere der Lichtleitkonsole zurück. Die Diffusorplatte wird
auf der Vorderseite der Lichtleitkonsole aufgelegt und streut das Licht
auf der Vorderseite in uniformer Art und Weise, so dass das Licht
auf der Vorderseite der Lichtleitkonsole hinreichend durchmischt
wird. Die Prismenschicht führt
zu einer Beugung und Sammlung des von der Diffusorplatte ausgehenden
Lichts, um die Helligkeit auf der Oberfläche der Hintergrundbeleuchtungs-Einheit
zu verbessern.
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Eines
der konventionellen Herstellungsverfahren für Lichtleitkonsolen ist das
Drucken von Punktmustern mit einem Siebdruckverfahren. Beim Siebdruckverfahren
werden Punkte auf einer Bodenfläche
der Lichtleitkonsole mit einem Siebdruckverfahren hergestellt und
winzige Glaskügelchen
werden in diesen Punkten platziert, so dass Licht von den Seitenflächen der
Glaskügelchen
reflektiert wird und das reflektierte Licht dann zur Oberfläche der
Lichtleitkonsole gelangt. Dieses etablierte Verfahren wird seit
Jahrzehnten verwendet, nachteilig ist jedoch, dass die Auflösung eines
Werbetransparents oder dergleichen und die Spannung und der Winkel
des Drahtgeflechts während
des Gravurprozesses in einem engen Zusammenhang zur Punktgröße und zum
Punktabstand einer zu druckenden Lichtleitkonsole steht. Entsprechend
ist zum Auffinden und zum Anpassen dieser Übereinstimmungen ein hohes
Fachwissen notwendig. Zusätzlich
ist der Druckprozess schwierig und es kann eine Vielzahl von Fehlern
während
des Drucks auftreten. Eine weitere konventionelle Herstellungstechnologie
von Lichtleitkonsolen ist das Schnittverfahren von V-förmigen Nuten, welches eine Werkzeugmaschine
verwendet. In V- Schnittverfahren
werden V-förmige
Nuten direkt in das transparente Acryl-Kunstharzsubstrat mittels einer Werkzeugmaschine
eingeschnitten.
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Bei
den Lichtleitkonsolen, welche mit dem Punktmuster-Druckverfahren
und dem Schnittverfahren von V-förmigen
Nuten hergestellt werden, wird das von den Punkten und den V-Nuten
reflektierte Licht so zur Vorderseite der Lichtleitkonsole emittiert,
dass das Reflexionsmuster auf der Lichtleitkonsole sichtbar ist.
Da das Reflexionsmuster der Punkte und der V-Nuten mit dem bloßen Auge
gesehen werden kann, und zwar als so genannte Lichtpunkte, in welchen
helle und dunkle Bereiche lokal vermischt sind und nebeneinander
existieren, erscheint das Muster der Reflexion auf der Vorderfläche der
Lichtleitkonsole. Um die Lichtpunkte zu verwischen, werden eine
Schichtauflage, wie beispielsweise eine Diffusorplatte, die aus
einem mit winzigen Kügelchen
vermischtem Polymermaterial besteht, oder eine Prismenplatte verwendet,
wobei diese im Allgemeinen auf der Vorderfläche der Lichtleitkonsole angebracht
sind.
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Wird
eine Diffusorplatte verwendet, so wird ein ausreichender Anteil
des Lichts verteilt, so dass die Uniformität der Ausleuchtung verbessert
werden kann. Da jedoch der Transmissionsfaktor einer Diffusorplatte typischerweise
bei ungefähr
68% liegt, hat die Verwendung einer Diffusorplatte oder dergleichen
einen nachteiligen Effekt aufgrund des Lichtverlusts, der abnehmenden
optischen Effizienz und der Verringerung der Intensität der Hintergrundbeleuchtung.
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Um
die optische Effizienz zu verbessern, wird eine Lichtleitkonsole
benötigt,
die ohne eine Diffusorplatte auskommt.
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Um
dies zu erreichen, wurde in jüngerer
Zeit eine Vielzahl von Forschungsaktivitäten durchgeführt, dies
betrifft auch die Forschung an einem Verfahren zur direkten Abformung
einer Lichtleitkonsole, bei der ein transparentes Kunstharzsubstrat,
das Teil einer Lichtleitkonsole ist, in einer Form hergestellt wird,
wobei die Oberfläche
der Form durch ein Laserverfahren, durch Sandbestrahlung oder durch
Erosion bearbeitet wird. Der Markt verlangt jedoch zur Herstellung
von Lichtleitkonsolen ein zur Massenproduktion geeignetes System, das
eine entsprechende Automatisierung der Herstellung von Lichtleitkonsolen
und eine Reduktion der Produktionskosten ebenso fordert, wie die
Erzielung einer uniformen und gleich bleibenden Helligkeitsverteilung des
von einer Lichtkonsole ausgesandten Lichts. Die konventionellen
Verfahren zur Herstellung von Lichtleitkonsolen können diese
Forderungen nicht hinreichend erfüllen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Herstellung einer Lichtleitkonsole anzugeben, bei welchem winzige
Eintiefungen auf dem transparenten Substrat in Form eines graduierten
Muster ausgebildet werden, wobei die Positionierung der optischen
Lichtquelle zu beachten ist, um ein hohes Maß an uniformer Ausleuchtung
und optischer Effizienz zu erzielen.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen anzugeben, welches durch die
Automatisierung des Herstellungsprozesses eine Massenproduktion
der Lichtleitkonsolen ermöglicht,
sowie eine Partikelausstoßvorrichtung
und eine Herstellungsvorrichtung zur Verwendung in diesem Verfahren.
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Entsprechend
eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung dieser
Aufgaben ein Herstellungsverfahren für Lichtleitkonsolen angegeben,
bei dem winzige Eintiefungen auf der Oberfläche eines transparenten Substrats
durch den Hochgeschwindigkeitsausstoß winziger Partikel erzeugt
werden. Die Partikel können
geneigt oder senkrecht auf das Substrat auftreffen, wobei die winzigen
Eintiefungen so ausgeformt werden, dass die Anzahldichte und/oder
Größe der Vertiefungen
mit zunehmender Distanz von der Lichtquelle zunehmen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung von Lichtleitkonsolen entsprechend der
vorliegenden Erfindung umfasst den Transport eines transparenten
Substrats, welches das Rohmaterial für die Lichtleitkonsole darstellt,
so dass Substrat mit vorbestimmter Geschwindigkeit unter einer Ausstoßdüse vorbeigeführt wird;
ferner umfasst das Verfahren den Freifall einer vorbestimmten Anzahl
von winzigen Partikeln je Zeiteinheit aus einem Behälter und
die Ausbildung einer gewünschten
Verteilung von Eintiefungen auf einer Fläche des transparenten Substrats
durch die Mischung der frei fallenden winzigen Partikel mit einem
komprimiertem Medium hoher Geschwindigkeit, wodurch die so vermischten
Partikel auf die Oberfläche
des vorbeitransportieren transparenten Substrats ausgestoßen werden.
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Entsprechend
eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen werden die winzigen Partikel
durch eine Ausstoßdüse in einen
Streubereich ausgestoßen,
welcher im Wesentlichen eine kreisförmige oder ovale Form aufweist,
wobei die Ausstoßdüse so angebracht
ist, dass die Richtung des Auslasses der Ausstoßdüse im Wesentlichen senkrecht
zur Transportrichtung des transparenten Substrats und in einem vorbestimmten
Winkel zur Oberfläche
des transparenten Substrats geneigt angeordnet ist, und wobei das
Prinzip der Ausbildung von Eintiefungen durch die verteilt auftreffenden winzigen
Teilchen darin besteht, dass die Anzahldichte der Eintiefungen mit
zunehmendem Abstand zwischen der Fläche des transparenten Substrats
und dem Auslass der Ausstoßdüse abnimmt.
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Entsprechend
eines weiteren Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen wird eine Mehrzahl von Ausstoßdüsen in einer
Reihe angeordnet, die senkrecht zur Transportrichtung in Querrichtung
des Substrats verläuft.
Um einen weichen Verlauf der Anzahldichtevariation zu erzielen,
wird während
des Ausstoßvorgangs
den Ausstoßdüsen eine
Schwingung in eine quer zur Transportrichtung des Substrats verlaufende
Richtung aufgeprägt.
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Entsprechend
eines weiteren Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen werden winzigen Partikel durch
eine Ausstoßröhre ausgestoßen, wobei
diese im Inneren so geformt ist, dass im Verlauf vom Einlass zum
Auslass der Ausstoßröhre deren
Höhe abnimmt
und deren Bereite zunimmt. Die winzigen Partikel werden in einem
gürtelförmigen Bereich
mit ausgedehnter Breite und einer Höhe, die im Vergleich zur Breite
geringer ist, ausgestoßen,
wobei die Veränderungsrate
der Anzahldichte der auf dem transparenten Substrat ausgeformten
Eintiefungen entsprechend der Veränderungsrate der Einheitsfläche in die
Breitenrichtung des Gürtels
variiert.
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Bevorzugt
umfasst das Herstellungsverfahren für Lichtleitkonsolen ferner
eine Variation der Transportgeschwindigkeit des transparenten Substrats,
um eine bestimmte Verteilung der Eintiefungen in Transportrichtung
des transparenten Substrats zu erzielen.
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Bei
der Herstellung einer Lichtleitkonsole ist die Aufrechterhaltung
einer konstanten Anzahl von ausgestoßenen winzigen Partikeln je
Zeiteinheit zur Kontrolle der Anzahldichteverteilung der Eintiefungen
vorteilhaft. Für
jedes der in den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen genannten
Verfahren werden winzigen Partikel aus einem Behälter zugeführt, wobei die winzigen Partikel
einen Freifallbereich durchqueren, so dass eine konstante Anzahl
von ausgestoßenen
winzigen Partikeln aufrechterhalten werden kann.
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Im
Folgenden wird eine Partikelausstoßvorrichtung, die zur Herstellung
von Lichtleitkonsolen und zur Ausführung des Herstellungsverfahrens
der Lichtleitkonsolen benötigt
wird, erläutert.
Entsprechend eines Ausführungsbeispiels
der Partikelausstoßvorrichtung
wird eine solche Partikelausstoßvorrichtung
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen offenbart, umfassend einen
Behälter
zum Bevorraten von winzigen Partikeln und zum Ausstoß einer
vorbestimmten Anzahl winziger Partikel je Zeiteinheit durch eine
Bodenöffnung
gemäß einer Freifallmethode;
ein Verbindungselement, das mit der Bodenöffnung des Behälters verbunden
ist und welches den Freifallpfad der winzigen Partikel bereitstellt;
eine Versorgungseinheit für
das Druckmedium, welches komprimiertes Druckmedium in hoher Geschwindigkeit
durch eine Röhrenvorrichtung
zuführt;
eine Ausstoßdüseneinheit,
die mit dem Verbindungselement verbunden ist, so dass die winzigen
Partikel in einen inneren Hohlraum hineinfallen, wobei sich die
Röhrenvorrichtung
bis in den Bereich des Auslasses des Hohlraums erstreckt und so
die in das komprimierte Medium eingemischten winzigen Partikel zusammen
mit dem Medium aus dem Auslass herausgeworfen werden und ein Belüftungsloch,
durch welches ein Zustrom in den Freifallpfad möglich ist, wobei dies auf einer
vorbestimmten Höhe
des Verbindungselements ausgebildet ist und so der Ausbildung eines
durch den Hochgeschwindigkeitsausstrom des Mediums erzeugten Unterdrucks
entgegengewirkt wird, was dazu führt,
dass oberhalb des Belüftungslochs
die winzigen Partikel frei fallen können.
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Entsprechend
eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Partikelausstoßvorrichtung
wird eine Partikelausstoßvorrichtung
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen offenbart, umfassend einen
Behälter
zur Bevorratung winziger Partikel, der eine vorbestimmte Anzahl
von winzigen Partikeln je Zeiteinheit durch eine Bodenöffnung im
freien Fall freisetzt, eine Mischungs-Transfer-Einheit, welche die
frei fallenden winzigen Partikel mit einem Hochgeschwindigkeitsluftstrom
vermischt und die vermischten Partikel fortreißt; eine Ausstoßröhre, welche
einen geöffneten
Einlass und einen geöffneten
Auslass aufweist, wobei der Einlass mit dem Auslass der Mischungs-Transfer-Einheit
verbunden ist und dessen innere Querschnittsform eine abnehmende
Höhe und
eine zunehmende Breite im Verlauf in Richtung des Auslasses aufweist,
wobei die Mischung aus Luft und winzigen Partikeln aus der Transfereinheit
durch den Auslass der Ausstoßröhre ausgestoßen wird.
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Zusätzlich wird
eine Herstellungsvorrichtung für
Lichtleitkonsolen offenbart, welche die voranstehend beschriebene
Partikelausstoßrichtung
verwendet. Die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung
für Lichtleitkonsolen
umfasst eine Transfervorrichtung, die das transparente Substrat,
welches als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Lichtleitkonsolen
verwendet wird, auf einer Transferstraße platziert und das transparente
Substrat mit einer vorbestimmten Transportgeschwindigkeit bewegt;
eine Partikelausstoßvorrichtung,
welche winzige Partikel mit einem Hochgeschwindigkeitsstrom eines
Mediums vermischt und die so vermischten Partikel auf die Oberfläche eines
vorbeitransportierten Substrats ausstößt, und zwar durch wenigstens
eine oder mehrere Ausstoßröhren, so
dass auf der Oberfläche
des transparenten Substrats Eintiefungen ausgeformt werden, wobei
die ausgestoßene
Anzahl der winzigen Partikel zeitlich konstant ist und die Eintiefungen
so ausgebildet werden, dass mit zunehmender Distanz von einer Oberfläche, durch
die Licht einfällt,
die Anzahldichte der Eintiefungen schrittweise zunimmt.
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Bevorzugt
umfasst die Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen eine Regeleinheit,
welche automatisch die gesamte Transfervorrichtung entsprechend
der vom Benutzer eingestellten Vorgaben regelt, und zwar einschließlich der
Transportgeschwindigkeit für
das transparente Substrat.
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Bevorzugt
umfasst die Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen wenigstens
einen Sensor, der an einer vorbestimmten Position auf der Transferstraße der Transfervorrichtung
installiert ist und welcher den Vorbeitransport des transparenten
Substrats detektiert und diese Information an die Regeleinheit weitergibt.
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Außerdem wird
eine Herstellungsvorrichtung für
Lichtleitkonsolen bevorzugt, welche zusätzlich eine auf der Transferstraße der Transfervorrichtung
angeordnete Kammer umfasst, die eine durch Seitenwandungen und ein
Oberteil festgelegten Raum bereitstelle, welcher die Partikelausstoßrichtung
aufnimmt, wobei dieser einen offenen Bodenbereich, der zum transparenten
Substrat hin exponiert ist, aufweist, der so konstruiert ist, dass
die nach der Kollision mit dem transparenten Substrat herabfallenden
Partikel nicht in den Außenbereich
dringen; eine Partikelsammeleinheit, die unterhalb der Kammer angeordnet
ist und welche die anfallenden Partikel an einem Ort sammelt.
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Außerdem wird
bevorzugt, dass die Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen ferner
eine Rückführungseinheit
umfasst, welche die winzigen Partikel, die in der Partikelsammeleinheit
gesammelt werden, zum Behälter
der Partikelausstoßvorrichtung
zurückführt.
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Ferner
wird bevorzugt, dass die Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen
eine Staubabzugsvorrichtung umfasst, welche mit der Kammer verbunden
ist und welche den Staub aus der Kammer ansaugt und diesen Staub
ausfiltert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
voranstehend beschriebenen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf die nachfolgenden Zeichnungen deutlicher.
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1a und 1b zeigen
Darstellungen von Lichtleitkonsolen auf denen erfindungsgemäß winzige Eintiefungen
ausgeformt sind;
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2 zeigt
eine beispielhafte Gestaltung einer Hintergrundbeleuchtungs-Einheit, welche eine
erfindungsgemäße Lichtleitkonsole
einsetzt;
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3 zeigt
eine Darstellung von vorne für
eine Vorrichtung zur Herstellung von Lichtleitkonsolen gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung aus 3;
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5 ist
eine Draufsicht auf den Zustand, bei welchem ein transparentes Substrat
auf eine Transfereinrichtung der in 3 gezeigten
Herstellungsvorrichtung platziert ist;
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6 stellt
ein Beispiel für
eine Partikelausstoßvorrichtung
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen dar, welche Teil der erfindungsgemäßen Herstellungsapparatur
zur Herstellung von Lichtleitkonsolen ist;
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7a und 7b zeigt
Diagramme zur Erklärung
des Herstellungsverfahrens der in 1a gezeigten
Lichtleitkonsole, bei welcher zwei einander gegenüberliegende
Seitenflächen
jeden Seitenflächen
sind, auf die Licht auftrifft;
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8a bis 8c sind
Darstellungen, die den Herstellungsprozess einer in 1b gezeigten
Lichtleitkonsole erklären,
bei der eine der Seitenflächen
jene Fläche
ist, auf die das Licht auftrifft;
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9 ist
eine Frontansicht einer Herstellungsapparatur für Lichtleitkonsolen nach einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
ein modifiziertes Beispiel für
einen Partikelausstoßapparat
zur Herstellung der Lichtleitkonsole, wobei der Apparat dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
zugeordnet ist;
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11 zeigt
Mikroaufnahmen, welche die Verteilung der Eintiefungen in drei Beispielbereichen
auf einer nach dem erfindungsgemäßen Prinzip
real hergestellten Lichtleitkonsole in vergrößerter Darstellung zeigen;
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12 zeigt
die gemessene Lichtintensitätsverteilung
für eine
tatsächlich
entsprechend der Erfindung hergestellte Lichtleitkonsole für den Fall,
dass Licht auf beiden Seitenflächen
derselben auftrifft;
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13a bis 13d stellen
Diagramme dar, die die Veränderung
der Ausleuchtung, die Größe der Eintiefungen,
die Tiefe der Eintiefungen, die Anzahl der Eintiefungen in Abhängigkeit
des Abstands für
eine Lichtleitkonsole zeigen, welche entsprechend der vorliegenden
Erfindung hergestellt wurde;
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14 zeigt
eine Schnittansicht von der Seite einer Herstellungsvorrichtung
für Lichtleitkonsolen
entsprechend einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
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15 ist
eine Schnittansicht von vorne der Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen
entsprechend des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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16 ist
eine Draufsicht auf die in 14 gezeigte
Herstellungsvorrichtung für
Lichtleitkonsolen, gesehen vom Niveau der Austrittsöffnung der
Ausstoßröhre;
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17 ist
eine perspektivische Ansicht von wesentlichen Teilen der Partikelausstoßvorrichtung
der in 14 gezeigten Herstellungsvorrichtung
für Lichtleitkonsolen;
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18a und 18b stellen
Beispiele für
Formen einer Rohranpassungsvorrichtung dar, die in einer Ausstoßröhre installiert
ist und die 18c bis 18e sind
Schnittansichten entlang der Linie A-A' aus dem Inneren der Ausstoßröhre, welche
eine Rohranpassungsvorrichtung aufweist;
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19a zeigt ein Herstellungsverfahren für Lichtleitkonsolen,
bei den Lichtquellen auf zwei Seiten eines transparenten Substrats
angeordnet sind, welche bei der Herstellung des transparenten Substrats
mittels der in 14 dargestellten Herstellungsvorrichtung
für Lichtleitkonsolen
aneinander gegenüberliegen
und 19b zeigt ein weiteres Herstellungsverfahren
für Lichtleitkonsolen,
bei dem eine Lichtquelle an nur einer Seite des transparenten Substrats
angeordnet ist; und
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20a ist eine Grafik, die den Zusammenhang zwischen
der Transferdistanz und der Transfergeschwindigkeit eines transparenten
Substrats im Verhältnis
zur Größe des transparenten
Substrats darstellt und 20b ist
eine Graphik, die die Veränderungen
der Auslassquerschnittsfläche
einer Ausstoßröhre in Querrichtung
eines transparenten Substrats darstellt.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Im
Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung detailliert mit Bezug auf die angehängten Zeichnung dargelegt.
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Das
erfindungsgemäße Konzept
besteht darin, winzige Eintiefungen in Form eines graduierten Musters
auf einer Oberfläche
der Lichtleitkonsole auszubilden. 1a und 1b zeigen
eine mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
hergestellte Lichtleitkonsole. Die Verteilung der Eintiefungen auf
der Lichtleitkonsole variiert in Abhängigkeit der gewählten Methode
der Lichtzuführung.
In der Lichtleitkonsole 30 aus 1a sind
zwei Seiten 30a und 30b der Lichtleitkonsole 30 Lichteinfallsflächen, während die
Lichtleitkonsole 35 aus 1b nur
die Seite 35 als Lichteinfallsfläche aufweist. Um eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung
auf der Oberfläche 30f oder 35f der
Lichtleitkonsole zu erzielen, wird bevorzugt, dass die Anzahldichteverteilung der
Eintiefungen mit zunehmender Distanz von der Lichteinfallseite schrittweise
zunimmt.
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2 zeigt
eine Hintergrundbeleuchtungs-Einheit in welcher eine optische Lichtquelle,
beispielsweise eine Kaltlichtkathoden-Fluoreszenzlampe 10 und
ein Reflexionsschirm 12 parallel zueinander und entlang
einer Seite oder zwei gegenüberliegenden
Seiten der Lichtleitkonsole 30 oder 35 entsprechend
der vorliegenden Erfindung angeordnet sind und wobei eine Reflexionsschicht 20 auf
der Bodenfläche
der Lichtleitkonsole 30 oder 35 angebracht ist,
wenn das von der Fluoreszenzlampe 10 ausgesandte Licht
auf die Bodenfläche
der Lichtleitkonsole 30 oder 35 fällt, wird
es durch die Eintiefungen unregelmäßig gestreut und ein großer Anteil des
Lichts wird zur Vorderseite 34 der Lichtleitkonsole 30 oder 35 geführt. Eine
nahezu uniforme Helligkeitsverteilung kann so auf der gesamten Vorderseite
der Lichtleitkonsole 30 oder 35 erzielt werden.
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Nachfolgend
wird im Zusammenhang mit dem Aufbau einer Herstellungsvorrichtung,
für Lichtleitkonsolen
mit der die Eintiefungen hergestellt werden, ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklärt.
Die Herstellungsvorrichtung entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels
ist in den 11 bis 13 dargestellt. Die
Herstellungsvorrichtung entsprechend des ersten Ausführungsbeispiels
setzt ein diffuses und schräg
auftreffendes Sandstrahlverfahren ein, welches mittels Ausstoßdüsen arbeitet
und welches grob gesprochen eine Transfervorrichtung 100 und
eine oder mehrere Partikelausstoßvorrichtungen 200-1 bis 200-4 verwendet.
Die notwendige Anzahl der Partikelausstoßvorrichtungen kann grob im
Hinblick auf die Größe des transparenten Substrats 140 bestimmt
werden.
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Die
Transfervorrichtung 100 platziert das transparente Substrat 140 auf
eine Transferstraße,
die von einer Vielzahl von Transferrollen 128 gebildet
wird, und transportiert das transparente Substrat 140 mit
einer vorbestimmten Geschwindigkeit. Durch die Verwendung der Transfervorrichtung 100 ist
eine Massenproduktion der Lichtleitkonsolen möglich. Die Transfervorrichtung 100 kann
als übliches
Transfersystem konstruiert werden. Im Einzelnen ist ein Motor 126 zur
Bereitstellung der Bewegungsenergie an einer geeigneten Stelle des
Körpers 130 der
Transfervorrichtung oder des Körpers 130 angebracht
und eine Vielzahl von Transferrollen 128 ist in paralleler
Anordnung zur Ausbildung einer Transferstraße vom Vorrichtungskörper 130 installiert. Mit
der Achse des Motors 126 über einen Keilriemen 124 verbunden,
läuft jede
der Transferrollen 128 mit der Rotationsgeschwindigkeit
des Motors 126 um und das transparente Substrat 140,
platziert auf den Transferrollen 128, wird entlang der
Transferstraße
bewegt. Anstelle des Riemenverfahrens kann auch ein Zahnradverfahren
angewandt werden, um die Rotationskraft des Motors 126 auf
die Transferrollen 128 zu übertragen.
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Auf
der Transfervorrichtung 100 sind ein Einrichtungsstab für die horizontale
Position 122 und Einstellungsvorrichtungen für die vertikale
Position 120a bis 120d installiert, mit deren
Hilfe ein oder mehrere Partikelausstoßvorrichtungen 200-1 bis 200-4 auf
der Transfervorrichtung 100 installiert sind. Der obere
Teil einer Ausstoßdüseneinheit 110a bis 110d für jede der
Ausstoßvorrichtungen
ist auf einem Einrichtungsstab für
die horizontale Position 122 gehaltert, so dass die Position
in die Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des transparenten
Substrats 140 angepasst werden kann, der Ausstoßwinkel
für jede
der Ausstoßdüseneinheiten 110a bis 110d kann
mittels der Einstellungsvorrichtung für die vertikale Position 120a bis 120d nach
oben oder unten angepasst werden. Bevorzugt wird die Transfervorrichtung 100 so
konstruiert, dass die Transfergeschwindigkeit der Transfervorrichtung 100 geregelt
werden kann. Hierzu kann eine nicht gezeigte Steuervorrichtung des
Antriebsmotors 26 eine Funktion zur Regelung der Umlaufgeschwindigkeit
des Motors 126 umfassen oder es wird ein Verfahren zur
Reduktion der Transfergeschwindigkeit an einem Bauteil zur Übertragung
der Motorkraft zu den Transferrollen 128 verwendet.
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6 zeigt
ein Beispiel für
eine Partikelausstoßvorrichtung 200 zur
Herstellung von Lichtleitkonsolen entsprechend der vorliegenden
Erfindung. Die Partikelausstoßvorrichtung 200 umfasst
einen Behälter 200n zur
Speicherung der auszustoßenden
Partikel 200m; ein Verbindungselement 200g, das
zwischen der Bodenöffnung
des Behälters 200n und
einer Röhre
zur Partikelzuführung 200f angeordnet
ist, verbindet den Behälter 200n und
die Röhre
zur Partikelzuführung 200f;
eine Ausstoßdüseneinheit 100,
die mit dem Verbindungselement 200g verbunden ist, und
eine Druckeinheit für
ein Arbeitsmedium (nicht gezeigt), die ein Druckmedium, wie beispielsweise
Druckluft oder Wasser, zuführt
und zwar durch Zuführungsleitung
für das
Druckmedium 200d und die Röhre zur Partikelzuführung 200f.
Verglichen zur komprimierten Luft kann bei der Verwendung von unter
Druck stehendem Wasser ein geraderer Ausstoß der Partikel erreicht werden,
außerdem
entsteht nach dem Auftreffen der ausgestoßenen Partikel auf dem Substrat
weniger Staub.
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Die
Partikelausstoßvorrichtung 200 umfasst
ferner eine Öffnung
und eine Blendenvorrichtung, welche zwischen dem oberen Teil des
Verbindungselements 200g und der Bodenöffnung des Behälters 200n angeordnet
ist und welche so gesteuert wird, dass nur bei Betrieb der Partikelausstoßvorrichtung 200 die
Verbindung zwischen dem Behälter 200n und
dem Verbindungselement 200g hergestellt ist und ansonsten
die Verbindung geschlossen ist. Die Öffnung und das Blendenelement
können
eine Öffnungs-
und Blendenplatte 200j umfassen, auf welcher ein Loch 200i an
einer vorbestimmten Position ausgebildet ist, so dass die auszustoßenden Partikel 200m durch
das Austrittsloch 200x des Verbindungselements 200g und
durch das Loch 200i hindurchfallen können und eine Stelleinheit 200k,
welche das Öffnen
und Schließen
des Lochs 200 durch eine Bewegung der Öffnung und der Blendenplatte 200j nach
rechts und links kontrolliert.
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Insbesondere
das Verbindungselement 200g hat einen Aufbau, bei welchem
das Austrittsloch 200x, das sich vom Zentrum des Verbindungselements 200g in
vertikaler Richtung erstreckt und welches einen Verbindungspfad
zwischen der Bodenöffnung
des Behälters 200n und
der Röhre
zur Partikelzuführung 200f ausbildet,
und Belüftungslöcher 200h und 200h' ausgebildet
sind, die Verbindungspfade zwischen vorbestimmten Bereichen auf
der Seite des Verbindungselements 200g und des Austrittslochs 200x herstellen.
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Bevorzugt
wird die Röhre
zur Partikelzuführung 200f aus
einem flexiblen Schlauch hergestellt, so dass die Ausstoßrichtung
der Ausstoßdüsen 200a wie
gewünscht
angepasst werden kann.
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Entsprechend
des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist die Ausstoßdüseneinheit 110 so
installiert, dass die Ausstoßdüse 200a,
gesehen von einer Position unterhalb der Vorderfläche des
transparenten Substrats 140, geneigt ist.
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Für den Aufbau
der Ausstoßdüseneinheit 110 sind
ein Auslass und zwei Einlässe
im Bereich des Körpers
der Ausstoßdüse 200c und
ein Hohlraum 200y im Zentrum derselben ausgebildet. Am
Auslass des Körpers 200c ist
eine Ausstoßdüse 200a mit
einer Ausstoßdüsenabdeckung 200b ausgebildet.
An einem ersten Einlass, der auf der gegenüberliegenden Seite des Auslasses
des Körpers 200c ausgebildet
ist, wird die Zuführungsleitung
für das
Druckmedium 200d eingeführt,
wobei sich diese durch den Hohlraum 200y bis zum Auslass
der Ausstoßdüse 200a erstreckt.
An einem zweiten Einlass, der auf der Seite des Körpers 200c ausgebildet
ist, wird eine Partikelzuführungsöffnung 200c angekoppelt,
welche eine erste Verbindung zur Röhre für die Partikelzuführung 200f herstellt.
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Beim
Betrieb der so konstruierten Partikelausstoßvorrichtung 200 werden
die auszustoßenden
Partikel durch die Verbindungsröhre 200p zugeführt, welche
mit einem Rüttler
(nicht dargestellt) oder ähnlichem verbunden
ist, und zunächst
in dem Behälter 200n gesammelt.
Da die Öffnungs-
und Blendenplatte 200j zu dieser Zeit in einem geöffneten
Zustand ist, fallen die winzigen Partikel aus dem Behälter 200n in
freiem Fall durch die Öffnung 200i des
Austrittslochs 200x des Verbindungselements 200g.
Insbesondere im Bereich oberhalb der Lüftungslöcher 200h und 200h' des Austrittslochs 200x fallen
die auszustoßenden
Partikel im freien Fall. Durch den Hochgeschwindigkeitszustrom des
Druckmediums, wie beispielsweise Druckluft oder Wasser, zur Ausstoßdüse 200a durch
die Zuführungsleitung
für Druckmedium 200d,
wird ein Unterdruck erzeugt, der die frei fallenden, auszustoßenden Partikel
in den Hohlraum 200y, durch die Röhre zur Partikelzuführung 200f zieht,
und diese dann aus der Ausstoßdüse 200a herausschleudert.
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Die
erfindungsgemäße Partikelausstoßvorrichtung 200 kann
insbesondere eine konstante Anzahl von ausgestoßenen Partikeln je Zeiteinheit
aufrechterhalten, wobei die Anzahl der ausgestoßenen Partikeln je Zeiteinheit
durch die Größe der Öffnung 200i angepasst
werden kann, hierin ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausstoßvorrichtung 200 im
Vergleich zu konventionellen Ausstoßvorrichtungen zu sehen. Der
Grund, weshalb die Anzahl der Partikel je Zeiteinheit, welche durch
die Ausstoßdüse 200a ausgestoßen werden,
jederzeit konstant gehalten werden kann, ist darin zu sehen, dass
die auszustoßenden
Partikel in das Austrittsloch 200x des Verbindungselements 200g einfließen, wobei
die auszustoßenden
Partikel in vertikaler Richtung gemäß einer Sanduhr frei fallen.
Der Grund, weshalb die auszustoßenden
Partikel frei fallen können,
liegt an der Existenz von Belüftungslöchern 200h und 200h' auf dem Verbindungselement 200g.
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Da
die winzigen Partikel aufgrund ihrer inneren Charakteristik keine
besonders guten Fließeigenschaften
aufweisen, verwendet die Ausstoßvorrichtung
eine Unterdruckansaugung, die auf Bernoullis Erhaltungssatz basiert,
wobei diese allgemein bekannte Ausstoßmethode gemäß dem Stand
der Technik weit verbreitet ist. Wird der externe Zufluss von Luft
in den Zuführungskanal
der auszustoßenden
Partikel verhindert, bildet sich aufgrund der hohen Geschwindigkeit
des durch die Ausstoßdüse 200a fließenden Druckmediums
eine Unterdruckatmosphäre,
d. h. ein Vakuum, aus. Zusätzlich
zu der Erdanziehung wird aufgrund Druckdifferenz, die durch dieses
Vakuum erzeugt wird, ein Heraussaugen der auszustoßenden Partikel
aus dem Behälter 200n in
das Austrittsloch 200x des Verbindungselements 200g durch
die Öffnung 200i folgen.
Dieser Unterdruck zur Ansaugung liegt im gesamten Zuführungspfad
von der Öffnung 200i bis
zur Ausstoßdüse 200a vor. Bei
der Fortbewegung entlang des Zuführungspfads
werden die durch den Unterdruck angezogenen Partikel gegen die Wandung
geschleudert oder kollidieren miteinander, so dass wechselnde Geschwindigkeiten
aufgrund von Reibungseffekten entstehen. Insbesondere aufgrund der
Tatsache, dass die Menge des durch die Zuführungsleitung für das Druckmedium 200d zuströmenden Druckmediums
keiner zeitlichen Änderung
unterliegt, wird die Partikeldichte in der Düsenöffnung 200a einer
häufigen Änderung
unterliegen, diese Partikeldichtenänderung verursacht wechselnde
Drücke
im Zuführungspfad,
so dass die Anzahl der durch die Unterdruckansaugung von der Öffnung 200i angesaugten
winzigen Partikel ungleichmäßig wird.
Entsprechend werden sich solche Interaktionen fortpflanzen. Als
Folge wird die Anzahl der aus der Ausstoßdüse 200a ausgestoßenen winzigen
Partikel oder deren Ausstoßgeschwindigkeit
unregelmäßig und
es wird entsprechend schwierig, ein graduiertes Muster von Eintiefungen
auf der Oberfläche
des transparenten Substrats 140 auszubilden.
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Werden
jedoch die erfindungsgemäßen Belüftungslöcher 200h und 200h' im Zuführungspfad
für die Partikel
auf dem Verbindungselement 200g ausgebildet, so wird auch
bei der Ausbildung eines durch die Hochgeschwindigkeitszuströmung von
Druckmedium erzeugten Unterdrucks weiterhin kontinuierlich Luft
von der Außenseite
durch die Belüftungslöcher 200h und 200h' zugeführt. Entsprechend
wird der Unterdruck lediglich in einem den Belüftungslöchern 200h und 200h' nachfolgenden
Bereich des Austrittslochs 200x ausgebildet, wobei der
Druck im Vergleich zu konventionellen Verfahren höher ist
und insbesondere im Bereich, der in der Figur mit einem Pfeil markiert
ist, oberhalb der Belüftungslöcher 200h und 200h' des Austrittslochs überhaupt
kein Unterdruck ausgebildet wird. Folglich wird keine durch eine
Druckdifferenz verursachte Ansaugung der Partikel, sondern lediglich
ein freies Fallen aufgrund der Schwerkraft auftreten. Nachdem die
Belüftungslöcher 200h und 200h' hinter den
zunächst
frei fallenden Partikeln liegen, werden diese kurzfristig angesaugt
und durch die Ausstoßdüse 200a ausgestoßen.
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Durch
die Ausbildung dieses Freifallbereichs werden die frei fallenden
Partikel genau wie in einer Sanduhr zugeführt, so dass eine vorbestimmte
Anzahl von Partikeln je Zeiteinheit der Partikelzuführungsröhre 200f zugeleitet
wird. Entsprechend wird für
den Fall, dass eine kurzzeitige Abweichung der Anzahl der durch die
Ausstoßdüse 200h ausgestoßenen Partikel
vorliegt, welche durch eine wechselnde Menge des durch die Zuführungsleitung
für das
Druckmedium 200d zugeführten
Menge an Druckmedium verursacht wird, die konstante Anzahl an winzigen
Partikeln in einer vorbestimmten Zeitspanne immer aufrechterhalten.
Weiterhin kann durch die Größenanpassung
der Öffnung 200i die
ausgestoßene
Partikelanzahl genau angepasst werden. Auch wenn eine Vielzahl von
Ausstoßdüsen installiert
wird, ist es einfach, die von jeder einzelnen Ausstoßdüse ausgestoßene Partikelanzahl
präzise
zu regeln, wobei die Steuerbarkeit und die zeitliche Uniformität der ausgestoßenen Partikelanzahl
zusätzlich
die Uniformität
und Reproduzierbarkeit der Produktqualität verbessern kann.
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Wiederum
mit Blick auf die 3 bis 5 wird bevorzugt,
dass die Ausstoßdüseneinheit 110a bis 110d so
angeordnet wird, dass die Ausstoßrichtung ungefähr senkrecht
zur Transferrichtung eingerichtet wird und diese eine Neigung mit
einem vorbestimmten Winkel zur Lichteinfallsfläche aufweist, wobei dieser
aus einer Richtung direkt unterhalb der Vorderseite des transparenten
Substrats 140 zu sehen ist.
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Als
Ausgangsmaterial zur Herstellung der Lichtleitkonsole wird ein transparentes
Kunstharzsubstrat 140, beispielsweise ein Acrylsubstrat,
verwendet, wobei die vorliegende Erfindung auch ohne eine Begrenzung
auf ein bestimmtes Substratmaterial angewandt werden kann.
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Als
ausgestoßene
Partikel können
Partikel aus Aluminiumcarbid, Siliziumcarbid, Zirkon oder Diamant verwendet
werden, wobei diese Beispiele geeigneter Partikel nicht als limitierend
anzusehen sind und jedes Partikel, dessen Härte höher ist als jene des Materials
für das
transparente Substrat zur Ausbildung der Eintiefungen ohne Beschränkung verwendet
werden kann. Es wird bevorzugt, dass Ausstoßpartikel mit einer hochgradig
gleichmäßigen äußeren Form
und Größe verwendet
werden. Mögliche
Partikel, welche die genannten Voraussetzungen erfüllen, sind
Diamantpartikel. Diamantpartikel haben eine gute Fließfähigkeit,
so dass die Zuführung
mittels Freifall geschmeidig erfolgt, sie sind sehr einheitlich
bezüglich
ihrer Größe und es resultiert
eine geringe Stauberzeugung aufgrund von Kollisionen beim Zuführen zur
Ausstoßdüse. Ferner
kann bei der Verwendung von Diamantpartikeln eine verhältnismäßig hohe
Gleichmäßigkeit
bezüglich
der Form und der Größe der auf
transparentem Substrat 140 ausgeformten Eintiefungen sichergestellt
werden.
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Im
Folgenden wird die Ausbildung von Eintiefungen auf der Oberfläche des
transparenten Substrats mit Hilfe der voranstehend beschriebenen
Vorrichtung erklärt.
Zunächst
wird das transparente Substrat auf eine geeignete Größe zugeschnitten
und auf die Transferstraße
der Transfervorrichtung 100 platziert. Mit Hilfe der Transfervorrichtung 100 wird
das transparente Substrat 140 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit
bewegt, gleichzeitig werden von der Ausstoßvorrichtung 200 Partikel
in geneigter Richtung auf das transparente Substrat 140 ausgestoßen. Um
einen so genannten H-Balken-Effekt zu verringern, bei dem der Kantenbereich der
Lichtleitkonsole im Verhältnis
dunkler erscheint, kann beim Ausstoß der Partikel auf einen Kantenbereich des
transparenten Substrats 140 die Transfergeschwindigkeit
so eingestellt werden, dass diese zur Ausbildung einer erhöhten Anzahl
von Eintiefungen im Kantenbereich verringert wird. Nachdem die Ausbildung
der Eintiefungen abgeschlossen ist, wird das Substrat in weiteren
Prozessschritten einer Spülung,
einer Trocknung und einer Inspektion unterzogen.
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7a und 7b zeigen
ein Verfahren zur Ausbildung von Eintiefungen für eine Lichtleitkonsole mit zwei
Flächen 142a und 142b auf
die Licht auftrifft und welche einander gegenüberliegen, was durch die Lichtleitkonsole 30 aus 1a dargestellt
wird. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind in 7a lediglich
zwei Ausstoßdüsen 110a und 110b,
die im Verhältnis
zur Transferrichtung Partikel auf die rechten Halbseite des transparenten
Substrats 140 ausstoßen,
dargestellt. Im Realfall werden zwei weitere Ausstoßdüsen 100c und 100d auf
der verbleibenden linken Halbseite des transparenten Substrats 140 verwendet,
was in 7b gezeigt ist. Obwohl die Figuren
den Fall von vier verwendeten Ausstoßdüsen zeigen, ist dies lediglich
ein mögliches
Ausführungsbeispiel
und die Anzahl der verwendeten Ausstoßdüsen kann im Wesentlichen durch
die Größe des zu
behandelnden transparenten Substrats bestimmt werden.
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Die
erste Ausstoßdüse 110a und
die zweite Ausstoßdüse 110b sind
entlang einer Diagonale der x-y-Ebene angeordnet und die ihnen zugeordneten
Bestrahlungsbereiche 144a und 144b überlappen
sich etwas und überdecken
die rechte Halbseite. Die Anordnung der dritten und vierten Ausstoßdüsen 110c und 110d,
welche die linke Halbseite überdecken,
entsprechen in ihrer Anordnung der ersten und der zweiten Ausstoßdüse 110a und 110b.
Ausgehend von der genannten Anordnung der Ausstoßdüsen 110a und 110b besteht
eine Methode zur Realisierung der Zunahme der Anzahl der Eintiefungen
mit zunehmender Distanz von jeder der Lichtquellen 142a und 142b darin,
dass bevorzugt die Anzahl der von jeder der ersten und dritten Ausstoßdüsen 110a und 110c je
Zeiteinheit ausgestoßenen
Partikelanzahl größer ist
als die durch die zweiten und vierten Ausstoßdüsen 110b und 110d je
Zeiteinheit ausgestoßenen
Partikelanzahlen. Eine andere Methode besteht darin, den Druck in
den ersten und dritten Ausstoßdüsen 110a und 110c größer als
jenen für
die zweiten und vierten Ausstoßdüsen 110b und 110d zu
wählen.
Zusätzlich
können
die beiden Methoden zur Anpassung der ausgestoßenen Partikelzahlen und des
Ausstoßdrucks
an den Ausstoßdüsen miteinander
kombiniert werden.
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Jede
Ausstoßdüse 110a bis 110d wird
so angebracht, dass ihre Ausstoßrichtung
im Wesentlichen senkrecht zur Transferrichtung verläuft und
dass diese, wie voranstehend beschrieben, einen Neigungswinkel zur
Oberfläche
des transparenten Substrats 140 aufweist. Bei einer geneigten
Anordnung für
den Partikelausstoß wird
sich mit zunehmendem Abstand zwischen den winzigen Partikeln auf
dem transparenten Substrat 140 und der Ausstoßdüse der Winkel,
mit welchem die winzigen Partikel auf dem transparenten Substrat
auftreffen, verringern. Aus dem Zusammenhang (π/2) – θ1 > (π/2) – θ2 ergibt
sich, dass sich auch der Impulsübertrag
der winzigen Partikel auf das transparente Substrat 140 verringert.
Hieraus resultiert, dass die Größe und Tiefe
der auf dem transparenten Substrat 140 durch die auftreffenden
winzigen Partikel ausgebildeten Eintiefungen sich ebenfalls mit
zunehmender Distanz zur Ausstoßdüse 200a verringern
werden. Da die ausgestoßenen
Partikel zusätzlich
während
der Behandlung im weiten Umfang streuen, wird die Anzahl der Eintiefungen
je Flächeneinheit
des transparenten Substrats 140, d. h. die Dichte der Eintiefungen,
mit zunehmender Distanz zur Ausstoßdüse abnehmen. Werden die Eintiefungen
mit diesem Verfahren hergestellt, wird aufgrund der Streuung der
ausgestoßenen
Partikel die Anzahldichte der Eintiefungen mit zunehmender Distanz
von den Seiten 140a oder 140b, durch die Licht
einfällt,
in Richtung des Zentrums des transparenten Substrats zunehmen.
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8a bis 8c zeigen
das Verfahren zur Ausbildung der Eintiefungen für die Herstellung einer Lichtleitkonsole
mit einer Lichteinkoppelfläche 142b gemäß 1b,
wobei zur Herstellung zwei Ausstoßdüsen 110a' und 110b' Anwendung finden.
Ist die Größe des transparenten
Substrats 140' klein,
so genügt
eine einzige Ausstoßdüse. Die
beiden Ausstoßdüsen 110a' und 110b' können wie
in 8b dargestellt in diagonaler Richtung zur x-y-Ebene
angeordnet sein oder sie bilden eine Reihenanordnung in Richtung
der x-Achse aus, was in 8c dargestellt
ist. Wenn die Düsen
wie in 8c angeordnet sind, wird zur
Ausbildung eines graduierten Musters der Eintiefungen bevorzugt,
dass der Druck und/oder die Teilchenanzahl für die zweite Ausstoßdüse 110b' im Vergleich
zur ersten Ausstoßdüse 110a' verringert
ist. Wenn die Düsen
wie in 8c angeordnet sind, kann der
gleiche Druck und die gleiche Teilchenanzahl für beide Ausstoßdüsen 110a' und 110b' eingestellt
werden und, falls dies notwendig ist, kann eine geeignete Anpassung
des Ausstoßwinkels
vorgenommen werden.
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Als
nächstes
wird das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Herstellungsvorrichtung und des Herstellungsprozesses entsprechend
der vorliegenden Erfindung erklärt. 9 zeigt
den Aufbau eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung
für Lichtleitkonsolen.
Das zweite Ausführungsbeispiel
verwendet bevorzugt einen diffusen Sandstrahlprozess mit in Reihe
angeordneten Düsen.
Verglichen zur voranstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung
aus den 3 bis 5 weist
die Vorrichtung keinen Unterschied bezüglich des Aufbaus der Transfervorrichtung 100 auf
und der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Teilchenausstoßrichtung
nicht zur Fläche
des transparenten Substrats 140 geneigt ist, sondern vertikal
verläuft.
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Eine
Vielzahl von Ausstoßdüsen 310a bis 310i sind
in einer Reihe angeordnet, die senkrecht zur Bewegungsrichtung entlang
der Transferrollen 128 auf der Transferstraße verläuft. Jede
Ausstoßdüse 310a bis 310i ist
so installiert, dass der Teilchenausstoß direkt nach unten gerichtet
ist und senkrecht zur Oberfläche des
transparenten Substrats 140 verläuft. Zur Realisierung einer
solchen Verteilung und/oder Größe (oder
Tiefe) der Eintiefungen, dass mit zunehmenden Abstand von der Lichteinkoppelfläche eine
entsprechende Zunahme dieser Parameter vorliegt, werden die Ausstoßdüsen so installiert,
dass der Abstand zwischen benachbarten Ausstoßdüsen mit zunehmender Distanz
von der Lichteinkoppelfläche
verringert wird. 17 zeigt ein Herstellungsbeispiel
für eine
Lichtleitkonsole, bei der auf beiden Seiten Licht auftrifft, wobei
der Fall dargestellt ist, dass das Intervall D2 der Ausstoßdüsen 310h und 310i in
der Nähe
der Seiten größer ist
als das Intervall D1 der Ausstoßdüsen 310d und 310e im
Zentrum. Die Lichtleitkonsole kann mit einem Verfahren hergestellt werden,
welches die voranstehend beschriebene Anordnung verwendet und welches
die Anzahl der ausgestoßenen
Partikel und den Ausstoßdruck
jeder Ausstoßdüse gleich
bleibend oder alternativ mit unterschiedlicher Einstellung aufrechterhält. Folglich
kann der Abstand der Ausstoßdüsen, die
ausgestoßene
Partikelanzahl und der Ausstoßdruck
so adaptiv angepasst werden, dass die Aufgabe, ein erwünschtes
Muster an Eintiefungen zu erzielen, erfüllt wird.
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Wie
in der Vorrichtung aus 9 gezeigt wird, ist es möglich, dass
zwischen benachbarten Ausstoßdüsen unbehandelte
Bereiche auftreten, auf die keine Partikel auftreffen. Um die unbehandelten
Bereiche zu reduzieren und ein graduiertes Muster mit einem gleichmäßigem Verlauf
für die
Eintiefungen zu erzielen, ist es notwendig, eine Hin- und Herbewegung
der in Betrieb befindlichen Ausstoßdüsen in einer zur Transferrichtung senkrechten
Richtung zu realisieren. Entsprechend werden die in Reihe angeordneten
Ausstoßdüsen an einem
Einrichtungsstab für
die horizontale Richtung 122 befestigt, der wiederum an
einer LM-Führung 350 befestigt
ist, wobei diese LM-Führung 350 mit
einem Servomotor 360 in Verbindung steht. In dieser Anordnung erzeugt
der Servomotor 360 eine Schwingbewegung der LM-Führung 350 in
einer zur Transferrichtung des transparenten Substrats 140 senkrechten
Richtung (diese verläuft
von der linken zur rechten Seite in der Figur), und zwar mit einer
vorbestimmten Amplitude. Hieraus resultiert, dass die Ausstoßdüsen die
Partikel uniform über
die gesamte Fläche
des transparenten Substrats ausstoßen können, ohne dass unbehandelte
Bereiche übrig
bleiben.
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10 zeigt
den Aufbau einer Partikelausstoßvorrichtung 300,
die für
das Vertikalausstoßverfahren angewandt
werden kann. Die Partikelausstoßvorrichtung 300 unterscheidet
sich von jener Vorrichtung 200 aus 6 darin,
dass die Ausstoßdüse 310 direkt
nach unten gerichtet ist. Insbesondere ist die Partikelzuführungsöffnung 200e mit
der Rückseite
des Körpers
der Ausstoßdüse 300c verbunden
und die Zuführungsöffnung für das Druckmedium 300d verläuft in einer
Abwinklung von 90 Grad und ist mit der Seite des Körpers der
Ausstoßdüse 300c verbunden.
Mit Ausnahme dieses Unterschieds besteht eine Übereinstimmung in den anderen
Merkmalen, beispielsweise werden der Ausstoßdüse 310 die Partikel
nach dem Freifall-Prinzip zugeführt,
das jenem aus 6 entspricht.
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Ausgehend
von einem Acryl-Kunstharzsubstrat mit einer Größe von 309 mm × 236 mm
als transparentes Substrat
140 wurde der Herstellungsprozess
zur Ausbildung der Eintiefungen mit der in den
3 bis
6 gezeigten
Herstellungsvorrichtung mit geneigtem Ausstoß durchgeführt. Die gewählten Herstellungsparameter
ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle 1: Tabelle 1
Transfergeschwindigkeit
des Acrylsubstrats | 900
mm/min |
Winkel der Ausstoßdüse | 7
Grad im Verhältnis
zur Oberfläche
des Acrylsubstrats |
Druck
an der Ausstoßdüse | 6
kgf/cm2 |
Partikelart | Diamant
(#150:80 ~ 150 μm) |
Partikelanzahl | 0,4
l/min |
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11 zeigt
ein mittels eines Mikroskops aufgenommenes Foto von drei Bereichen
(30x, 30y, 30z – siehe 5a)
der Oberfläche
einer aus einem Acrylsubstrat mit dem voranstehend beschriebenen
Verfahren hergestellten Lichtleitkonsole 30. Die Fotos
dieser drei Bereiche zeigen, dass für den Bereich 35x,
der sich nahe an der Lichtauftrefffläche 30a befindet,
die Anzahldichte der Eintiefungen 54 Eintiefungen pro 1 mm2 beträgt
und die Anzahldichte schrittweise zu den inneren Bereichen 35y und 35z mit
einer Anzahldicht von 120/mm2 und entsprechend
180/mm2 zunimmt. Außerdem konnte bestätigt werden,
dass die Größe der Eintiefungen
schrittweise zunimmt und ebenso die Tiefe der Eintiefungen schrittweise
mit zunehmender Distanz von der Lichteinkoppelfläche 30 zunimmt.
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Wenn
auf eine so hergestellte Lichtleitkonsole Licht eingekoppelt wird,
resultiert eine gleichmäßige Helligkeit über die
gesamte Fläche
der Lichtleitkonsole. 12 zeigt das Resultat einer
Helligkeitsverteilungsmessung für
eine Lichtleitkonsole, in die von zwei Seiten 400a und 400b Licht
eingekoppelt wird, wobei die Lichtleitkonsole entsprechend des voranstehend
beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde. Die Messung der Beleuchtungswerte
ergab als Maximalwert 7600 lux und als Minimalwert 6800 lux, so
dass eine Schwankung der Beleuchtungsstärke von 10% beobachtet wurde.
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13a stellt die Helligkeitsverteilung im Hinblick
auf den Abstand von den beiden Lichteinkoppelflächen 400a und 400b dar.
Obwohl das Zentrum ein wenig dunkler erscheint, ist der Grad der
Abweichung vernachlässigbar.
Zusätzlich
sind in den 13b bis 13d Graphiken
wiedergegeben, die die Größe, die
Tiefe und die entsprechende Anzahl der Eintiefungen im Verhältnis zur
Distanz von beiden Lichteinkoppelflächen 400a und 400b wiedergeben.
Diese Graphiken bestätigen
wiederum die voranstehenden Parameter für die Eintiefungsprofile, d.
h. die durchschnittliche Größe und die
durchschnittliche Tiefe der Eintiefungen erhöht sich mit zunehmender Distanz
von den Lichteinkoppelflächen 400a und 400b.
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Obwohl
die Erfindung bisher im Zusammenhang mit einer ebenen Lichtleitkonsole
dargestellt wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern
kann auch auf eine keilförmige
Lichtleitkonsole angewandt werden.
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Als
nächstes
wird ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
erläutert. 14, 15 und 16 sind
eine Seitenansicht, eine Vorderansicht und eine Draufsicht auf den
Aufbau einer Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen 500 entsprechend
des dritten Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel
verwendet das senkrechte Sandstrahlverfahren sowie eine trichterförmig geformte
Röhre,
wobei die Herstellungsvorrichtung für Lichtleitkonsolen 500 grob
gesprochen eine Partikelausstoßvorrichtung 590 und
eine Transfervorrichtung 600 umfasst.
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Die
Transfervorrichtung bewegt das transparente Substrat 580 in
eine Richtung, wenn das transparente Substrat 580 auf der
Transfervorrichtung 600 platziert wird. In die Transfervorrichtung 600 kann
ein übliches Fließbandsystem
implementiert sein. Insbesondere kann ein Leitwalzenpaar vorgesehen
sein, welches parallel und in einem bestimmten Abstand zueinander
angeordnet ist, wobei um deren Außenseiten ein rotierend umlaufendes
Transportband 600k installiert ist. An einem Ende der Leitwalze 600g ist
ein Motor 600a installiert sowie die Getriebekomponenten 600b, 600c und 600d,
welche mit der Achse des Motors 600a verbunden sind und
ein Drehmoment vom Motor 600a zum Transportband 600k,
das um die beiden Leitwalzen 600f und 600g läuft, überträgt, so dass
das Transportband 600k in Rotation versetzt wird. Durch
senkrecht in die Seiten der Leitwalzen 600f und 600g eingeführte Leitachsen 600k und 600m werden
die Leitwalzen 600f und 600g gehaltert, so dass
die Leitwalzen 600f und 600g den vorbestimmten
Abstand zueinander einhalten und beim Anlegen einer äußeren Kraft
eine Bewegung der Leitachsen 600f und 600g auftritt,
so dass der Abstand zwischen den Leitwalzen 600f und 600g exakt
eingestellt werden kann. Zusätzlich
sind die Motoren 600i-1 und 600i-2 zur Anpassung
des Abstands der Leitwalzen 600f und 600g vorgesehen,
außerdem
liegen die Getriebeachsen 600h und 600j vor. Die
Getriebeachse 600h verläuft
in Richtung der Motorachse 600i-1 und stellt eine Verbindung
zwischen dem Getriebe und der Leitwalze 600f her, während die
Getriebeachse 600j in Richtung der Achse des Motors 600i-2 verläuft und
die Leitwalze 600g mit dem Getriebe verbindet. Die Getriebeachsen 600h und 600j werden
durch die Motoren 600i-1 und 600i-2 angetrieben,
wobei die Leitwalzen 600f und 600g so gegeneinander
bewegt werden können,
dass ihr Abstand zueinander angepasst werden kann. Bevorzugt ist
der Abstand der beiden Leitwalzen 600f und 600g derart,
dass ein transparentes Substrat maximaler Größe untergebracht werden kann.
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Das
transparente Substrat 580 wird auf das Transportband 600k gelegt,
wobei sich dieses um die Außenfläche der
Leitwalzen 600f und 600g windet. Um zu verhindern,
dass sich das transparente Substrat 580 aufgrund des Drucks
der ausgestoßenen
Partikel durchbiegt, wird bevorzugt eine Stützplatte 582, welche
dem maximalen Auftreffdruck ohne sich zu verbiegen widerstehen kann,
als erstes auf das Transportband 600k gelegt und dann wird
das transparente Substrat 580 auf der Stützplatte 582 platziert.
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Um
das gewünschte
Eintiefungsmuster auf dem transparenten Substrat 580 auszubilden,
wird bevorzugt eine Vorrichtung vorgesehen, mit deren eine variable
Regelung der Transportgeschwindigkeit ermöglicht wird. Hierfür wird eine
Regeleinheit 610 zur automatischen Regelung der Transportgeschwindigkeit
vorgesehen. Zusätzlich
werden bevorzugt an einer geeigneten Stelle entlang der Transferstraße, beispielsweise
vor oder nach der Ausstoßröhre 516,
Sensoren 584a und 584b zur Überwachung des Vorbeitransports
des transparenten Substrats 580 installiert. Mit Hilfe
der von Sensoren 584a und 584b erzeugten Sensorsignale
regelt die Regeleinheit 610 die Transportgeschwindigkeit.
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Um
die Herstellung der Lichtleitkonsole vollständig zu automatisieren, ist
es notwendig, die Regelungseinheit 610 entsprechend auszubauen.
Hierzu sind alle für
die erfindungsgemäße Apparatur
vorgesehene Motoren als Servomotoren ausgebildet, wobei die Vorrichtung
so aufgebaut ist, dass alle diese Servomotoren durch die Regeleinheit 610 geregelt
werden und die Regeleinheit eine automatische Regelfunktion zur Betätigung der
Servomotoren entsprechend der vom Benutzer gesetzten Anforderung
aufweist.
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Der
Aufbau der Partikelausstoßvorrichtung 590 wird
im Folgenden erklärt.
Die Partikelausstoßvorrichtung 590 umfasst
einen Behälter 540,
in dem die winzigen Partikel bevorratet werden und welcher die winzige Partikel
in einem Freifallvorgang mittels der Öffnung 542 im Bodenbereich
freisetzt. Die winzigen Partikel verlassen den Behälter 540 im
freien Fall, wobei die zugeführte
Teilchenanzahl und die ausgestoßene
Teilchenanzahl an winzigen Partikeln immer zeitlich konstant bleiben.
Dieser Punkt stimmt mit den beiden voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen überein.
Bevorzugt wird eine Öffnungs-
und Schließregeleinheit 544 an
der Öffnung 542 angebracht.
Dies erlaubt einen Austritt der winzigen Partikel durch die Öffnung nur
bei Betrieb der Vorrichtung. Diese Öffnungs- und Schließregeleinheit 544 kann
beispielsweise in Form eines Solenoid-Ventils ausgebildet sein.
Ferner kann, um ein stetiges Herausrieseln der winzigen Partikel
aus dem Behälter 540 zu
ermöglichen,
ein Schwingungserzeuger 546, der den Behälter 540 in
Schwingungen versetzt, an einer geeigneten Stelle der Außenwandung
des Behälters 540 angebracht
sein.
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Die
winzigen Partikel werden frei fallend vom Behälter 540 freigesetzt
und sollten mit dem Hochgeschwindigkeitsluftstrom homogen gemischt
werden. Hierzu ist eine Mischungs-Übertragungseinheit vorgesehen,
indem eine Vorrichtung verwendet wird, die einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom
erzeugt und den Luftstrom aus einem Auslass herausdrückt, wobei
die frei fallenden winzigen Partikel durch einen Einlass angezogen
werden und mit dem Hochgeschwindigkeitsluftstrom vermischt werden
und so die eingemischten Partikel durch den Auslass herausgeschleudert
werden. Die Mischungs-Transfer-Einheit
kann mit Hilfe eines Gebläses ausgebildet
werden. In der Figur ist eine Anordnung von zwei unabhängig angeschlossenen
Gebläsen 520 und 530 dargestellt.
Jedes der Gebläse 520 und 530 hat
einen im Wesentlichen würfelförmigen Innenraum
mit einem geöffneten
Einlass 522 und 532 und einen geöffneten
Auslass 524 und 534. Ein Rotor 526 und 536 ist
im Innenraum installiert und ein Motor 528 und 538,
dessen Achse mit dem Rotor 526 und 536 verbunden
ist und welcher den Rotor 526 und 536 in Hochgeschwindigkeit
antreibt, wird auf der Außenseite
des Würfels
befestigt. Durch den Betrieb der Motoren 528 und 538 rotieren
die Rotoren 526 und 536 mit Hochgeschwindigkeit, entsprechend
werden die frei fallenden winzigen Partikel in der Nähe des Einlasses 522 des
ersten Gebläses 520 in
den Einlass 522 hineingezogen, kollidieren mit dem Rotor 526 und
werden mit dem Hochgeschwindigkeitsluftstrom vermischt sowie durch
den Auslass 524 auf der rechten Seite herausgeschleudert.
Die Mischung aus Luft und winzigen Partikeln entweicht über den
Auslass 524 und wird wiederum durch das zweite Gebläse 530 beschleunigt
und durch den Auslass 534 geführt. Anstatt der in der Figur
dargestellten Vorrichtung kann die Mischungs-Transfer-Einheit auch
aus einem einzigen Gebläse
oder drei oder mehr Gebläsen
bestehen. Nicht dargestellt ist ferner die Möglichkeit, dass die Mischungs-Transfer-Einheit
aus einer Röhrenvorrichtung mit
einer Öffnung
im oberen Bereich aufgebaut wird, wobei das hintere Ende der Röhrenvorrichtung
mit einem Luftdruckerzeuger, beispielsweise einem Kompressor, verbunden
ist und so Druckluft in Richtung des Auslasses der Röhrenvorrichtung
mit Hochgeschwindigkeit zugeführt
wird.
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Für die beiden
vorherigen Ausführungsbeispiele
wurden Ausstoßdüsen verwendet,
während
das vorliegende Ausführungsbeispiel
so konstruiert ist, dass die winzigen Partikel aus der Mischungs-Transfer-Einheit mittels
einer trichterförmigen
Ausstoßröhre 510 ausgeworfen
werden. Die Ausstoßröhre 510 hat
einen Einlass 512 und einen Auslass 510a, welche
beide offen sind. Der Einlass 512 ist mit dem Auslass 534 der
Mischungs-Transfer-Einheit verbunden. Der innere Querschnitt der
Röhre 510 weist
eine Verringerung der Höhe und
eine Vergrößerung der
Breite in Richtung zum Auslass hin auf. Bevorzugt ist der Auslass 510a der
Ausstoßröhre 510 unmittelbar
nach unten gerichtet und das transparente Substrat 580 wird
unter dem Auslass 510a hindurchbewegt. Nach dem Freifall
werden die Partikel in den Hochgeschwindigkeitsluftstrom eingemischt
und mit hoher Geschwindigkeit durch die Ausstoßröhre 510 ausgestoßen. Die
mit Hochgeschwindigkeit von der Mischungs-Transfer-Einheit zugeführten winzigen
Partikel durchqueren die Ausstoßröhre 510 mit
der besagten Form. Entsprechend sind die durch den Auslass 510a herausgeschleuderten
winzigen Partikel bezüglich
ihrer Verteilung durch den inneren Querschnitt und insbesondere
durch den Querschnitt des Auslasses 510 festgelegt. Die
Verteilung der aus der Ausstoßröhre 510 ausgestoßenen winzigen
Partikel bestimmt sich aus dem erwünschten Muster der auf dem
transparenten Substrat 580 auszuformenden Eintiefungen.
Um die Effizienz der Herstellung zu verbessern, wird bevorzugt,
das transparente Substrat 580 einmal unter der Ausstoßröhre 510 entlang
zu führen,
wodurch die erwünschten
Eintiefungen hergestellt sind. Hiervon ausgehend wird bevorzugt,
die Breite des Auslasses der Ausstoßröhre 510 nicht kleiner
als die Breite des transparenten Substrats 580 auszubilden.
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Vorzugsweise
wird die Ausstoßröhre 510 so
ausgelegt, dass sie die gesamte Breite des transparenten Substrats 580 abdeckt,
das zur Vorbeiführung
unter der Ausstoßröhre 510 vorgesehen
ist. Da die Anzahldichte der Eintiefungen auf dem transparenten
Substrat 580 in Abhängigkeit
des Orts auf der Oberfläche
des transparenten Substrats variiert, sollte im Wesentlichen die
Verteilungsdichte der Eintiefungen mit zunehmenden Abstand von der
Lichtquelle zunehmen. Da die Anzahldichte der Eintiefungen proportional
zu der Anzahl der Partikel ist, welche die Ausstoßröhre 510 durchqueren,
kann die Verteilung der Eintiefungen durch eine Veränderung
der Formgestaltung der Röhre
angepasst werden, d. h. durch eine entsprechende Gestaltung der Höhe und der
Breite der Ausstoßröhre 510.
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Für eine variable
Behandlung des transparenten Substrats 580 wird in einem
Bereich einer hohen Anzahldichte von Eintiefungen eine entsprechend
große
Höhe der
Ausstoßröhre 510 vorgesehen,
während
die Höhe
der Ausstoßröhre 510 in
Bereichen mit niedriger Anzahldichte gering ist.
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Die
Anpassung der Weite der Ausstoßröhre 510 kann
auf unterschiedliche Arten erfolgen. Ein Verfahren besteht in der
Höhenanpassung
des Auslasses 510 der Ausstoßröhre 510. Hierzu wird,
wie in den 14 bis 17 dargestellt,
ein Stützbalken 516 installiert,
welcher den Auslass umgibt, die Servomotoren 514a bis 514c werden
auf dem Stützbalken 516 installiert,
wobei die Achse eines jeden Motors an einer gewählten Position auf einer der
Seiten oder auf beiden Seiten befestigt ist. Durch den Betrieb dieser
Servomotoren 514a bis 514c kann die Höhe des Auslasses 510a vergrößert oder
verringert werden, so dass der Auslass eine gewünschte Gestalt annimmt. Ein
anderes Verfahren zur Anpassung der Höhe der Ausstoßröhre 510 besteht
darin, den Auslass 510a der Ausstoßröhre 510 beizubehalten
wie er ist und Vorrichtungen zur Formveränderung der Röhre 515a und 515b wie
in den 18a und 18b gezeigt
auf der Innenseite der Ausstoßröhre 510 anzubringen,
so dass die Form der Ausstoßröhre 510 wie
gewünscht
angepasst werden kann.
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Die 18c bis 18e stellen
Schnittansichten der Ausstoßröhre 510 entlang
der Schnittlinien A-A' aus 14 dar. 18c zeigt den Fall von zwei Vorrichtungen zu Formveränderungen
der Röhre 515a,
die im Inneren der Ausstoßröhre 510 installiert
sind. Die Vorrichtungen zur Formveränderung der Röhre 515a haben
ein verengtes Zentrum und eine zur Seitwärtsrichtung hin zunehmende
Ausdehnung. Durch die Vorrichtung zur Formveränderung der Röhre 515a ist
der Querschnitt der Ausstoßröhre 510 mit
einem hohen Zentrum und mit abnehmender Höhe in Seitwärtsrichtung versehen. 18d zeigt einen Schnitt durch die Ausstoßröhre 510 für den Fall,
dass eine Vorrichtung zur Formveränderung der Röhre 515a auf
der Innenwandung der Ausstoßröhre 510 installiert
ist. 18e zeigt einen Schnitt durch
die Ausstoßröhre 510 mit
einer im Innern derselben installierten Vorrichtung zur Formveränderung
der Röhre
mit einem verdickten Zentrum und abnehmender Ausdehnung mit zunehmender
Distanz vom Zentrum. In der Ausstoßröhre 510 ist ein Sichtfenster 511 zur
Beobachtung des Inneren der Ausstoßröhre 510 oder zur Installation
einer Vorrichtung zur Formveränderung
der Röhre
ausgebildet.
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Die
Partikelausstoßvorrichtung 590 wird
bevorzugt innerhalb einer Kammer installiert, um die Sauberkeit
der Arbeitsumgebung aufrechtzuerhalten. Die Kammer 570 ist
auf die Transferstraße
der Transfervorrichtung 600 aufgesetzt und umschließt einen
im Wesentlichen würfelförmigen Raum,
der durch Seitenwände
und durch einen Deckel eingerahmt wird, wobei innerhalb der Kammer 570 die
Partikelausstoßvorrichtung 590 installiert
ist. Der Bodenbereich der Kammer 570 ist offen und liegt
dem transparenten Substrat gegenüber,
so dass die vom transparenten Substrat 580 abfallenden
winzigen Partikel und der sich ansammelnde Staub aufgenommen werden
kann.
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Wenn
die winzigen Partikel mit dem transparenten Substrat 580 kollidieren
wird eine große
Menge an Staub erzeugt, der in der Kammer 570 schwebt.
Entsprechend sollten geeignete Maßnahmen getroffen werden, um
den Staub zu entfernen. Hierzu wird bevorzugt, eine Staubreduktionsvorrichtung 560,
bei der ein rotierender Motor 564 Luft in eine Kammer 570 durch
eine Röhre 562,
die mit der Kammer 570 verbunden ist, einsaugt und die
Luft durch einen (nicht dargestellte) inneren Filter zu Staubentnahme
presst.
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Zur
Automatisierung des Verfahrens wird bevorzugt, die auf das transparente
Substrat 580 aufgetroffenen Teilchen automatisch zu sammeln
und zurück
in den Behälter 510 zu
führen.
Hierzu ist eine Partikelsammeleinheit 550 unterhalb der
Kammer 570 installiert, diese hat im Wesentlichen eine
trichterförmige
Gestalt und ist dafür
vorgesehen, die frei fallenden winzigen Teilchen an einem zentralen
Ort zu sammeln, die Partikelsammeleinheit 550 ist mit einer
Sammelpumpe 554 über
eine Sammelröhre 552 verbunden.
Die winzigen, von der Partikelsammeleinheit 550 gesammelten
Partikel werden mittels einer Auslassröhre, die sich bis zum Oberteil
des Behälters 540 erstreckt,
und durch die Pumpwirkung der Sammelpumpe zurück zum Behälter 540 geführt. Um
die Emission von Staub und winzigen Partikeln abzuhalten, sind der
Bodenbereich der Kammer 570 und das Oberteil der Partikelsammeleinheit 550 mit
einem Faltvorhang 600m verbunden, der verlängert oder
verkürzt
werden kann, jeweils in Abhängigkeit
der Breite des transparenten Substrats 580.
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Die
Kammer 570, das Zurückführungssystem
für die
winzigen Partikel 550, 552 und 554, das
Staubentfernungssystem 560, 564 und 562,
können
auch entsprechend für
den Aufbau der zwei vorhergehenden Ausführungsbeispiele angewandt werden.
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19a und 19b zeigen
jene Fälle,
bei denen die Herstellungsvorrichtung zur Herstellung von Lichtleitkonsolen 550 entsprechend
des dritten Ausführungsbeispiels
zur Ausbildung von Eintiefungen in einem transparenten Substrat
verwendet wird. 19a zeigt das Herstellungsverfahren
wenn die Lichtquellen (nicht gezeigt) sowohl auf der rechten wie
auf der linken Seite des transparenten Substrats 580a angeordnet sind.
In diesem Fall sollte die Anzahldichteverteilung der Eintiefungen
mit abnehmendem Abstand vom Zentrum sowohl in Richtung der rechten
wie auch der linken Kante abnehmen. Um diese Verteilung zu erzielen, wird
eine Ausstoßröhre 510 verwendet,
bei welcher die Höhe
im Mittelbereich größer ist
als die Höhe
auf beiden Seiten, wobei die Ausstoßröhre 510 so angeordnet
ist, dass der höchste
Teil der Ausstoßröhre 510 auf den
Mittelbereich des transparenten Substrats 580a gerichtet
ist. 19b zeigt ein Herstellungsverfahren
für den
Fall, dass nur auf der linken Seite des transparenten Substrats 580b eine
Lichtquelle (nicht gezeigt) angeordnet ist. In diesem Fall sollte
die Anzahldichte der Eintiefungen (bzw. Anzahl der ausgestoßenen winzigen Partikel)
mit abnehmendem Abstand zur rechten Kante zunehmen. Hierzu ist die
Ausstoßröhre 510 so
angeordnet, dass der höchste
Teil der Ausstoßröhre 510 auf
die rechte Kante des transparenten Substrats 580b gerichtet
ist. Das Verhältnis
zwischen der Anzahl der ausgestoßenen Partikel und der Position
in Richtung der Breite ist für
die beiden voranstehend besprochenen Fälle in 20b dargestellt.
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Wenn
die Frage der Anordnung der Lichtquellen für die Beispiele aus den 19a und 19b bedacht
wird, ist es vorteilhaft, zur Erzielung einer gleichmäßigen Helligkeit,
d. h. der Unterdrückung
des voranstehend beschriebenen H-Balken-Effekts, die Anzahldichte der Eintiefungen
im Bereich der oberen und der unteren Kanten des transparenten Substrats
im Vergleich zum Mittelbereich zu vergrößern. Ausgehend von dieser Überlegung
sollte im Hinblick auf die Transportgeschwindigkeit des transparenten
Substrats 580 unter der Ausstoßröhre 510 die Transportgeschwindigkeit
im Bereich der Oberkante und der Unterkante des transparenten Substrates
geringer sein als jene beim Durchgang durch den Mittelbereich des
transparenten Substrats 580, was in 20a gezeigt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde voranstehend mit Bezug auf die bevorzugten
Ausführungsbeispiele dargelegt.
Es ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, und Abwandlungen und Modifikationen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens
vorgenommen werden können.
Beispielsweise kann im dritten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl
von Partikelausstoßvorrichtungen 590 entlang
der Transferstraße
angeordnet sein, wo die Figur lediglich ein Beispiel mit einer Partikelausstoßvorrichtung 590 verwendet,
um die Produktivität
der Herstellung der Lichtleitkonsolen zu verbessern. Darüber hinaus
kann der Auslass der Ausstoßröhre für jede der
Vielzahl von Partikelausstoßvorrichtungen
unterschiedlich ausgeformt sein mit unterschiedlichen Breiten und/oder
Höhen,
was zu einer anderen Darstellung von 20b führen würde. Wenn
die Produktionsstraße
so aufgebaut ist, dass die transparenten Substrate 580 nacheinander
unter einer Partikelausstoßvorrichtung,
welche eine Ausstoßröhre mit
einer sich schnell ändernden
Höhe aufweist
und einer Partikelausstoßvorrichtung
mit einer Ausstoßröhre, in
welcher die Höhe
des Auslasses sich langsam ändert,
hindurchgeführt
werden, werden die Partikelausstoßvorrichtungen komplementär zueinander
arbeiten, um die erwünschte
Eintiefungsverteilung zum einen schnell zu erreichen und zum anderen,
um zusätzlich
eine Produktionsstraße
zur Verfügung
zu stellen, die an unterschiedliche Substratgrößen anpassbar ist (die Größe des transparenten
Substrats 580 variiert, zum Beispiel von einer DINA4-Größe bis zu
Substraten mit mehreren Metern Seitenlänge). Weiterhin kann zum Beispiel
die Anzahl der Staubabzugsvorrichtungen 560 in Abhängigkeit
der anfallenden Staubmenge variiert werden. Es ist für einen
Fachmann offensichtlich, dass diese Variationen und Modifikationen
noch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu sehen sind.
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Weiterhin
sind die Aufnahmen und die Messdaten zu den Eintiefungsprofilen
lediglich Beispiele und es sollte beachtet werden, dass die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst wird, wenn die Anforderungen
an das Profil der Eintiefungen erfüllt sind. Folglich sollten
die Messdaten nicht als limitierend für den Umfang der vorliegenden
Erfindung angesehen werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
voranstehenden Beschreibungen von Apparaten und Verfahren aus einigen
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Ausbildung eines
erwünschten
graduierten Musters an Eintiefungen, die die Lichtquelle reflektieren.
Jedes der voranstehend genannten Herstellungsverfahren stellt sicher,
dass eine konstante Anzahl der Partikel je Zeiteinheit ausgestoßen wird,
wobei dies mit Hilfe eines Freifallverfahrens bewirkt wird.
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Weiterhin
kann eine noch präzisere
Herstellung der Eintiefungen durch die Anpassung des Abstandes, des
Ausstoßdrucks
und des Ausstoßwinkels
sowie der ausgestoßenen
Partikelanzahl erzielt werden.
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Für die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung
besteht ein großer
Vorteil darin, dass eine Automatisierung und die Massenproduktion
des Herstellungsprozesses für
Lichtleitkonsolen möglich
ist.
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Die
vorliegende Erfindung hat eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber Lichtleitkonsolen,
die mit einem konventionellen Siebdruckverfahren für Druckmuster
oder der V-Schnittmethode hergestellt werden.
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Zuallererst
ist für
eine Lichtleitkonsole, die das erfindungsgemäße Eintiefungsprofil aufweist,
auch ohne die Verwendung einer Diffusorplatte eine ebene Lichtquelle
mit einer nahezu homogen verteilten Lichtabstrahlung gegeben, ohne
dass Defekte wie Nachbilder oder Lichtflecke auf der Vorderseite
der Lichtleitkonsole auftreten. Entsprechend ist für die Herstellung
einer Hintergrundbeleuchtungs-Einheit
für einen
LCD-Bildschirm bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Lichtleitkonsole
keine Diffusorplatte notwendig. Auch wenn die Lichtleitkonsole für die Hintergrundbeleuchtung
eines Werbetransparents verwendet wird ist ebenso keine Diffusorplatte
notwendig und das Werbetransparent kann direkt auf die Lichtleitkonsole
aufgebracht und verwendet werden. Da keine Diffusorplatte verwendet
wird ist die optische Effizienz stark verbessert, so dass ein LCD-Bildschirm oder ein
Werbetransparent deutlich klarer erscheinen. Aufgrund der Möglichkeit
einen klaren Werbeschirm herzustellen, bestehen vielfältige Anwendungen
als Werbevorrichtung hoher Qualität. Da ferner keine Diffusorplatte
notwendig ist, kann die Lichtleitkonsole dünner ausgebildet werden.
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Weiterhin
ist es aufgrund der Einfachheit des Herstellungsprozesses möglich, auch
größere Lichtleitkonsolen
herzustellen. Ferner kann durch die Verwendung einer Transfervorrichtung
für die
voranstehend beschriebene Herstellungsvorrichtung eine kontinuierliche
Prozessierung der Eintiefungen für
Lichtleitkonsolen vorgenommen werden, so dass eine Massenproduktion
möglich
ist und die Herstellungskosten reduziert werden können. Die
Vorschubgeschwindigkeit des Substrats kann hierbei selbstverständlich auch
als zusätzlicher Prozessparameter
verwendet werden. Zur Herstellung einer grollen Lichtleitkonsole
ist für
ein konventionelles Herstellungsverfahren auch eine große Herstellungsvorrichtung
notwendig, ferner ist die Herstellung schwierig, für die vorliegende
Erfindung ist hierfür
lediglich eine Erhöhung
der Anzahl der Ausstoßdüsen notwendig.
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Eine
Vielzahl von Modifikationen in der Ausgestaltung von Details können ohne
vom Geist und vom Umfang der vorliegenden, durch die nachfolgende
Ansprüche definierte
Erfindung abzuweichen, vorgenommen werden. Ferner ist zu beachten,
dass alle Variationen bezüglich
der Auslegung und des Umfangs der Ansprüche im Umfang der vorliegenden
Erfindung eingeschlossen sind.