KR20070018110A - Method for making tools for micro replication - Google Patents

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KR20070018110A
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토마스 스콧 라이트
제랄드 토마스 허르첼
데이비드 케슬러
랜달 하워드 윌슨
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이스트맨 코닥 캄파니
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Abstract

강성 표면에 3차원 몰딩 패턴(N)을 전자기계적으로 조각하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 상기 강성 표면은 몰딩 패턴(N)에 따라 미세 복제하도록 구성된다. 상기 강성 표면은 패턴 롤러일 수 있다. 몰딩 패턴은 광 재배향 필름(2)에 광학 소자(5)를 미세 복제하기 위한 것일 수 있다.

Figure 112006089565722-PCT00001

A method comprising electromechanically engraving a three-dimensional molding pattern (N) on a rigid surface. The rigid surface is configured to finely replicate according to the molding pattern (N). The rigid surface may be a pattern roller. The molding pattern may be for fine copying the optical element 5 in the light redirecting film 2.

Figure 112006089565722-PCT00001

Description

3차원 몰딩 패턴 조각 방법, 광학 소자 미세 복제 방법 및 장치{METHOD FOR MAKING TOOLS FOR MICRO REPLICATION}3D molding pattern engraving method, optical device micro-replication method and apparatus {METHOD FOR MAKING TOOLS FOR MICRO REPLICATION}

본 발명은 소형 개별 공동(cavity)으로 구성되는 몰딩 패턴을 강성 표면에 전자기계적으로 조각[예를 들면, 그라비아 전자기계 조각(Gravure electro-mechanical engraving)]하여 상기 3차원 패턴의 역상을 연속 재료 웨브에 미세 복제(micro replication)하기 위한 특정 목적의 방법에 관한 것이다. The present invention provides a continuous material web in which the reversed phase of the three-dimensional pattern is formed by electromechanically engraving a molding pattern consisting of small individual cavities on a rigid surface (for example, gravure electro-mechanical engraving). To a specific purpose method for micro replication.

패턴화 표면을 갖는 필름은 다양한 용도를 위해 제조된다. 예를 들면, 인화지는 무광택 마무리 또는 광택 마무리 처리된 필름을 포함할 수 있다. 이 무광택 마무리 또는 광택 마무리는 보통의 관찰자에 의해 관찰될 때 사진에 바람직한 효과를 줄 수 있다. 광택 또는 무광택 마무리는 인화지 제조 공정에 있어서 특정 공차(즉, 특정 레벨의 정밀성)를 요한다. 제조 공정의 공차가 타이트해질수록, 제조 공정은 일반적으로 더 복잡해지고 비싸진다. 즉, 인화지용 패턴 필름을 제조하는데 요구되는 공차는 액정 디스플레이용 광 재배향 필름(light redirecting film) 필름을 제조하는데 요구되는 공차보다 상당히 낮을 수 있다. Films with patterned surfaces are made for a variety of applications. For example, the photo paper may include a matte finish or a gloss finish film. This matte finish or gloss finish can give the photograph a desirable effect when viewed by an ordinary observer. Glossy or matte finishes require certain tolerances (ie, a certain level of precision) in the photo paper manufacturing process. The tighter the tolerances of the manufacturing process, the more complex and expensive the manufacturing process is in general. That is, the tolerances required to produce the pattern film for photo paper may be significantly lower than the tolerances required to produce a light redirecting film film for liquid crystal displays.

광 재배향 필름은 다양한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 광 재배향 필름은 액정 디스플레이(LCD)의 일부로서 사용되어 LCD의 전력 효율을 증가시킬 수 있다. LCD(또는 기타 유사 디스플레이)의 전력 효율의 증가는 상당할 수 있다. 액정 디스플레이는 배터리로 작동되는 모바일 기기(예를 들면, 휴대폰, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라 등)에 구비된다. 이들 모바일 기기는 그 배터리의 작동 시간을 최대화하는 것이 바람직하다. 배터리 기술이 향상되고 있지만, 모바일 기기의 배터리 수명을 증가시키는 한가지 방법은 품질 저하 없이 기기의 전력 소비를 감소시키는 것이다. 액정 표시 장치를 보다 효율적으로 제조함으로써, 모바일 기기의 배터리 수명이 연장될 수 있으며, 이는 사용자에게 상당히 유리하다. Light redirecting films can be used for a variety of applications. For example, light redirecting films can be used as part of a liquid crystal display (LCD) to increase the power efficiency of the LCD. The increase in power efficiency of LCDs (or other similar displays) can be significant. Liquid crystal displays are provided in battery operated mobile devices (e.g., cell phones, laptop computers, digital cameras, etc.). It is desirable for these mobile devices to maximize the operating time of their batteries. Although battery technology is improving, one way to increase the battery life of a mobile device is to reduce the device's power consumption without compromising quality. By manufacturing the liquid crystal display device more efficiently, the battery life of the mobile device can be extended, which is quite advantageous for the user.

광 재배향 필름의 광학은 사진에 대한 광택 또는 무광택 마무리의 광학에 비해 대단히 특정하고 상세하다. 따라서, 인화지를 광택 또는 무광택 마무리 처리하기 위한 제조 방법의 정밀성은 광 재배향 필름의 제조 목적에는 부적합할 수 있다. 예를 들어, 다른 패턴화 필름을 제조하는데 사용되는 제조 방법은 광 재배향 필름의 광학 소자를 적합하게 재현할 수 없거나, 또는 광 재배향 필름이 사용가능하기 위해 요구되는 균일한 필름 두께를 제공할 수 없다. 이러한 기존 제조 공정의 부적합성은 광 재배향 필름의 제조에는 심각한 문제이다. The optics of the light redirecting film are very specific and detailed compared to the optics of a glossy or matte finish to the photograph. Thus, the precision of the manufacturing method for processing a photo paper with a gloss or matte finish may be unsuitable for the purpose of producing a light redirecting film. For example, the manufacturing method used to make other patterned films may not adequately reproduce the optical elements of the light redirecting film, or may provide the uniform film thickness required for the light redirecting film to be usable. Can't. Incompatibility of such existing manufacturing processes is a serious problem for the production of light redirecting films.

발명의 요약Summary of the Invention

본 발명의 예시적인 실시예는 강성 표면(예를 들면, 패턴 롤러)에 몰딩 패턴을 전자기계적으로 조각하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 예시적인 실시예는 광 재배향 필름 상에 광학 소자를 미세 복제하는 것을 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시예는 강성 표면을 구비하는 장치에 관한 것이다. 몰딩 패턴은 강성 표면에 형성되고, 전자기계적 조각(예를 들면, 그라비아 전자기계 조각)에 의해 형성된다. Exemplary embodiments of the present invention relate to a method comprising electromechanically engraving a molding pattern on a rigid surface (eg, a pattern roller). Another exemplary embodiment of the present invention is directed to a method comprising microcopying an optical element on a light redirecting film. Another embodiment of the invention is directed to a device having a rigid surface. Molding patterns are formed on rigid surfaces and are formed by electromechanical pieces (eg, gravure electromechanical pieces).

몰딩 패턴은 강성 표면에 형성되는 3차원 표면 형상이며, 따라서 강성 표면으로부터 몰딩되는 물체의 표면에는 상기 3차원 표면 형상의 음화(negative)가 정확히 부여된다. 본 발명에서의 몰딩 패턴은 강성 표면에 양호하게 절삭 형성된 다수의 공동을 포함한다. The molding pattern is a three-dimensional surface shape formed on the rigid surface, so that the negative of the three-dimensional surface shape is exactly given to the surface of the object molded from the rigid surface. The molding pattern in the present invention includes a plurality of cavities that are well cut and formed on a rigid surface.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 제조 방법은 다양한 용도에서 사용될 수 있는 광 재배향 필름용 몰딩 패턴을 제조할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제조 방법을 사용함으로써, 특정 광학 소자의 정확한 복제에 의해 광 재배향 필름이 제조될 수 있다. 특정 광학 소자의 이러한 복제는 액정 디스플레이의 효율을 상당히 증가시킬 수 있는 필름을 가능하게 한다. 따라서, 이러한 효율 증가는 모바일 기기(예를 들어, 휴대폰, 랩톱 컴퓨터, 디지털 카메라 등)의 배터리 수명을 연장시킬 수 있다. 예시적인 실시예의 제조 방법은 별개의 광학 소자를 갖는 박막의 제조를 가능하게 할 것이다. 별개의 광학 소자를 갖지 않는 광 재배향 필름은 표시 품질의 저하 없이 표시 장치의 효율을 증가시키는데 있어서 효과적이지 않을 것이다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the manufacturing method can produce molding patterns for light redirecting films that can be used in various applications. For example, by using a manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention, a light redirecting film can be produced by accurate replication of a particular optical element. Such replication of certain optical elements enables films that can significantly increase the efficiency of liquid crystal displays. Thus, this increase in efficiency can extend the battery life of mobile devices (eg, mobile phones, laptop computers, digital cameras, etc.). The manufacturing method of an exemplary embodiment will enable the manufacture of thin films with separate optical elements. Light redirecting films that do not have separate optical elements will not be effective in increasing the efficiency of the display device without degrading display quality.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 재배향 필름 시스템의 개략 측 면도,1 is a schematic side shaving of a light redirecting film system according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 백라이트 및 광 재배향 필름 시스템의 일부의 확대 부분 측면도,2 is an enlarged partial side view of a portion of a backlight and light redirecting film system in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

도 3 및 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 재배향 필름 시스템의 개략 측면도,3 and 4 are schematic side views of a light redirecting film system according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 5는 공동이 규칙적인 오프셋 그리드(offset grid)로 배치되어 있는, 전자기계 조각 기계에 의해 절삭된 통상적인 화상의 도면,5 is a diagram of a typical image cut by an electromechanical engraving machine, with cavities arranged in a regular offset grid, FIG.

도 6은 공동이 다양한 깊이, 크기 및 형상으로 절삭되어 있는, 전자기계 조각 기계에 의해 절삭된 통상적인 화상의 다른 부분의 도면,6 is a view of another portion of a typical image cut by an electromechanical engraving machine, wherein the cavity is cut to varying depths, sizes, and shapes;

도 7은 교차하는 공동의 불규칙 또는 랜덤 패턴의 도면,7 is a diagram of an irregular or random pattern of intersecting cavities,

도 8a 내지 도 8c는 인접하는 중첩 공동의 다양한 형태의 도면,8A-8C illustrate various forms of adjacent overlapping cavities,

도 9는 개별 공동의 단면도로서 개별 공동이 다단계로 소정의 최종 깊이로 절삭되는 방법을 도시하는 도면,9 is a cross-sectional view of the individual cavities showing how the individual cavities are cut to a predetermined final depth in multiple stages;

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 소형 공동을 포함하는 실린더 구조의 도면. 10A and 10B are views of a cylinder structure including a small cavity in accordance with an exemplary embodiment of the present invention.

표면에 소형 공동 패턴을 갖는 실린더의 용도는 다양하다. 통상적으로 이들 실린더는 그 표면의 공동 패턴을 연속적인 제조 방법으로 다른 재료에 복제하는데 사용된다. 예를 들어, 그라비아 인쇄에서는, 실린더 표면에 소정 패턴으로 형성된 일련의 공동이 잉크 또는 코팅 재료를 수집하여 연속 웨브의 표면상에 전사하는데 사용된다. The use of a cylinder having a small cavity pattern on its surface is versatile. Typically these cylinders are used to replicate the cavity pattern of its surface to other materials in a continuous manufacturing method. In gravure printing, for example, a series of cavities formed in a predetermined pattern on the cylinder surface is used to collect ink or coating material and transfer it onto the surface of the continuous web.

패턴화 실린더 또한 미세 복제 방법에 사용될 수 있다. 자외선(UV) 경화 복제에서는, 재료가 원통형 표면에 공동을 충진(filling)하는 방식으로 도포되고, UV 경화 재료는 자외선 노출에 의해 경화되며, 이후 실린더로부터 분리된다. 미세 복제 방법의 다른 예로는 핫 엠보싱(hot embossing) 및 연속 압출 성형이 포함된다. 핫 엠보싱에서는, 패턴화 실린더를 예비성형된 폴리머 웨브에 대해 고압 고온 하에 가압하여 미세구조 표면을 갖는 균질한 제품을 생성한다. 연속 압출 성형에서는, 용융 폴리머의 박층을 패턴화 실린더에 대해 가압하여 미세구조 표면을 갖는 균질한 제품을 생성한다. 패턴화 실린더의 고유한 매력은 그 사용 방법에 관계없이 제품을 연속적으로 제조할 수 있는 능력이다. 연속적인 방법은 일괄처리(batch) 방법에 비해 낮은 제조 비용을 제공할 수 있다. Patterned cylinders can also be used in the micro replication method. In ultraviolet (UV) cured replication, the material is applied in a manner that fills a cavity in the cylindrical surface, and the UV cured material cures by ultraviolet exposure and then separates from the cylinder. Other examples of fine replication methods include hot embossing and continuous extrusion. In hot embossing, the patterned cylinder is pressed against the preformed polymer web under high pressure and high temperature to produce a homogeneous product with a microstructured surface. In continuous extrusion, a thin layer of molten polymer is pressed against a patterned cylinder to produce a homogeneous product with a microstructured surface. A unique attraction of patterned cylinders is their ability to continuously manufacture products regardless of how they are used. Continuous methods can provide lower manufacturing costs compared to batch methods.

연속 제조 방법의 매력이 제공되면, 소형 공동의 소정 패턴을 갖는 실린더를 효율적으로 생성할 수 있다. 소형 공동의 정확한 소정 패턴을 생성할 수 있을 뿐 아니라, 큰 표면적에 소정 패턴을 생성하는데 필요한 시간이 합리화되어야 한다. 소형 공동으로 패터닝될 표면적은 통상 0.03㎡ 내지 2.2㎡이고 가장 바람직하게는 0.32㎡ 내지 1.0㎡이다. 소형 공동의 패턴을 생성하는데 필요한 방법은 3일 내에 달성될 수 있는 것이 바람직하다. Given the attractiveness of the continuous manufacturing method, it is possible to efficiently create a cylinder having a predetermined pattern of small cavities. In addition to generating accurate patterns of small cavities, the time required to generate certain patterns on large surface areas must be rationalized. The surface area to be patterned into the small cavity is usually from 0.03 m 2 to 2.2 m 2 and most preferably from 0.32 m 2 to 1.0 m 2. It is desirable that the method required to produce the small cavity pattern can be achieved within three days.

패턴화 실린더를 생성하기 위한 여러가지 기술이 당업계에 공지되어 있지만, 이들 기술의 수명은 소정 패턴이 어떤 광학적 용도를 가질 때 더 짧아진다. 광학적 용도를 갖는 소형 공동의 복제 패턴의 적용 분야는 다양하다. 이들 적용 분야에는 보안 및 패키징 분야에 사용되는 홀로그램, 통신 및 촬영 시스템 분야용 마이크로 렌즈 어레이 및 백라이트 디스플레이 시스템에 사용되는 광 재배향 필름이 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다. 광 재배향 필름의 예로는 확산자(diffuser), 집광 필름, 편광 회복 및 재생 필름이 포함된다. While various techniques for producing patterned cylinders are known in the art, the lifetime of these techniques is shorter when a given pattern has some optical use. The field of application of replica patterns of small cavities with optical applications varies. These applications include, but are not limited to, holograms used in security and packaging applications, microlens arrays for communications and imaging systems, and light redirecting films used in backlight display systems. Examples of light redirecting films include diffusers, light collecting films, polarization recovery and regeneration films.

광학 특징의 생성에 필요한 표면 품질 및 거칠기 특징을 달성하기 위해 다이아몬드 공구가 사용될 수 있다. 정밀하게 성형 및 연마된 다이아몬드 공구는 원통형 표면상에 재료를 제거, 성형 또는 형성하기 위해 다양한 기술중 어느 하나를 사용하여 원통형 표면과 결합될 수 있다. 다이아몬드 공구는 비싸기 때문에, 보다 보편적이고 덜비싼 대체 공구 재료가 선호된다. 탄소강 또는 고속도강과 같은 대체 공구 재료는 비교적 큰 재료 입자 크기로 인해 광학 품질 특징을 만들어낼 수 없다. 이렇게 큰 입자 크기는 결과적으로 절삭날을 따라서 미세 칩을 생성하며, 이는 허용될 수 없는 거칠기 특성을 갖는 표면을 제조할 것이며, 따라서 광학 용도를 갖는 표면에 대한 요건을 충족하지 못한다. 실린더에 직접 광학 품질 특징을 생성하기 위해, 상기 특징부는 다이아몬드 공구 또는 첨필(stylus)을 사용하여 절삭, 형성, 스크라이브(scribe), 줄긋기(rule)될 수 있거나 또는 그렇지 않을 경우 생성될 수 있다. Diamond tools can be used to achieve the surface quality and roughness features required for the generation of optical features. Precisely shaped and polished diamond tools can be combined with the cylindrical surface using any of a variety of techniques to remove, form or form material on the cylindrical surface. Since diamond tools are expensive, more universal and less expensive alternative tool materials are preferred. Alternative tool materials, such as carbon steel or high speed steel, cannot produce optical quality features due to the relatively large material particle size. This large particle size will result in the production of fine chips along the cutting edge, which will produce surfaces with unacceptable roughness properties and therefore do not meet the requirements for surfaces with optical applications. To generate optical quality features directly in the cylinder, the features can be cut, formed, scribed, ruled or otherwise generated using a diamond tool or stylus.

소형 공동의 소정 패턴을 갖는 실린더를 간접 생성하기 위한 대안이 존재한다. 예를 들면 편평한 피가공물에 소정 패턴을 생성하고, 후속 작업을 통해서 원통형 표면 주위에 래핑(wrapping)될 수 있는 원본의 가요성 사본을 제조할 수 있다. 이러한 기술의 사용은 쉽게 검출될 수 있는 시임(seam) 또는 라인을, 그 주파수가 실린더의 원주와 동일한 완제품에 형성할 것이다. 일부 적용분야에서는 이것이 허용될 수 있지만, 많은 적용분야에서는 그렇지 않다. 이는 특히 복제 또는 재료 전사에 의해 생성된 완제품이 실린더의 원주보다 큰 길이를 가질 때 그러하다. There is an alternative for indirectly creating a cylinder having a predetermined pattern of small cavities. For example, a predetermined pattern can be created on a flat workpiece, and subsequent work can produce a flexible copy of the original that can be wrapped around a cylindrical surface. The use of this technique will form a seam or line that can be easily detected on the finished product whose frequency is the same as the circumference of the cylinder. This may be acceptable in some applications, but not in many applications. This is especially true when the finished product produced by replication or material transfer has a length greater than the circumference of the cylinder.

소형 공동의 소정 패턴을 갖는 실린더를 생성하는데 소요되는 시간이, 이러한 실린더를 패터닝하기 위한 다양한 대체 방법의 중요한 한계라는 것은 주지되어 있다. 특히, 소형 공동의 소정 패턴을 갖는 실린더를 생성하는데 소요되는 시간은 이러한 실린더의 생성을 대단히 비싸게 만들 수 있다. 모든 대체 방법은 초당 1 내지 10개의 특징부를 제조하는 능력을 갖는다. 이 속도로, 연속 제조 방법에 사용되는 평균 실린더를 패터닝하는데 필요한 시간은 월 단위로 측정될 것이다. 예를 들어, 소정 패턴이 평방 센티미터당 3,875개의 공동으로 구성되고 패터닝될 표면적이 1.0㎡이면, 초당 10개 특징부의 속도로, 실린더를 패터닝하는데 필요한 시간은 대략 43일이다. It is well known that the time it takes to create a cylinder with a predetermined pattern of small cavities is an important limitation of various alternative methods for patterning such cylinders. In particular, the time taken to create cylinders with a predetermined pattern of small cavities can make the creation of such cylinders very expensive. All alternative methods have the ability to produce 1 to 10 features per second. At this rate, the time required to pattern the average cylinder used in the continuous manufacturing method will be measured on a monthly basis. For example, if a pattern consists of 3,875 cavities per square centimeter and the surface area to be patterned is 1.0 m 2, at a speed of 10 features per second, the time required to pattern the cylinder is approximately 43 days.

다이아몬드 공구를 사용하여 실린더 상에 연속적인 광학 홈을 생성하기 위한 공지 기술이 존재한다. 이 방법에서, 비회전 다이아몬드 공구는 회전 실린더와 결합된다. 통상적으로 대칭 공구는 둘 이상의 각진 표면으로 구성되는 대칭 홈을 형성하기 위해 실린더의 표면에 수직하게 결합된다. 실린더와 결합되지만, 이는 특징부 깊이에 변화를 주기 위해 또한 표면 내로 더 이동되거나 또는 실린더의 표면으로부터 후퇴할 수 있다. 이것이 연속적인 비선형 운동으로 이루어지면, 결과적인 홈은 둘 이상의 곡면으로 구성될 것이다. 미국 특허 제 6,581,286 호(Campbell 등)는 나사 절삭에 의해 간단한 연속 특징부를 형성하기 위한 방법을 개시하고 있다. 이 방법에 의해 생성되는 홈은 대칭적이고 연속적이며, 두 개의 곡면으로 구성된다. Known techniques exist for creating continuous optical grooves on cylinders using diamond tools. In this way, the non-rotating diamond tool is engaged with the rotating cylinder. Typically the symmetric tool is coupled perpendicular to the surface of the cylinder to form a symmetric groove consisting of two or more angled surfaces. Although coupled with the cylinder, it can also be moved further into the surface or retracted from the surface of the cylinder to change the feature depth. If this is done in a continuous nonlinear motion, the resulting groove will consist of two or more curved surfaces. U. S. Patent No. 6,581, 286 (Campbell et al.) Discloses a method for forming simple continuous features by thread cutting. The grooves produced by this method are symmetrical and continuous and consist of two curved surfaces.

다른 적용분야에서 다이아몬드 공구는 결합되어 있는 동안 실린더 또는 피가공물의 회전축에 대해 평행하게, 수직하게 또는 일정 각도로 이동된다. 이들 운동의 임의의 또는 전체의 조합은 동시에 이루어질 수 있으며, 선택된 움직임의 초이스는 제조되는 공동의 소정 형상의 함수이다. 이 방법의 예시적인 적용분야에는 대형 거울면 조립체의 개별 세그먼트의 제조가 포함된다. In other applications the diamond tool is moved parallel, perpendicular or at an angle to the axis of rotation of the cylinder or workpiece while being engaged. Any or all combinations of these movements can be made simultaneously, and the choice of movement selected is a function of the desired shape of the cavity being manufactured. Exemplary applications of this method include the production of individual segments of large mirror assemblies.

본 발명의 예시적인 실시예는, 전자기계 조각에 의해 소형 개별 3차원 공동으로 패터닝되어 상기 3차원 패턴의 역상을 연속 재료 웨브에 복제하기 위한 특정 목적의 금속 실린더를 포함하는 미세 복제용 몰딩 패턴을 생성한다. Exemplary embodiments of the present invention provide a molding pattern for microreplication comprising a special purpose metal cylinder for patterning into small individual three-dimensional cavities by electromechanical engraving to replicate the reversed phase of the three-dimensional pattern into a continuous material web. Create

도 1 및 도 2의 예는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 재배향 필름 시스템(1)의 한 가지 형태를 개략 도시한다. 광 재배향 필름 시스템(1)은 백라이트 BL(또는 기타 광원)에 의해 출사되는 광의 대부분을 필름의 표면에 보다 수직한 방향으로 재분배하는 광 재배향 필름(2)을 포함할 수 있다. 필름(2)은 조명을 위한 임의의 광원으로부터 소정 관찰 각도 내에서 광을 재분배하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 필름(2)은 표시를 더 밝게 만들기 위해 (예를 들면, 랩톱 컴퓨터, 워드 프로세서, 항공 디스플레이, 휴대폰, PDA에 사용되는 액정 디스플레이에서) 디스플레이(D)와 함께 사용될 수 있다. 액정 디스플레이는 도 1 및 도 2에 예시적으로 개략 도시된 투과형 액정 디스플레이, 도 3에 예시적으로 개략 도시된 반사형 액정 디스플레이, 또는 도 4에 예시적으로 개략 도시된 반투과형 액정 디스플레이를 포함하는 임의의 형태일 수 있다. 1 and 2 schematically illustrate one form of a light redirecting film system 1 according to an exemplary embodiment of the present invention. The light redirecting film system 1 may include a light redirecting film 2 that redistributes most of the light emitted by the backlight BL (or other light source) in a direction more perpendicular to the surface of the film. The film 2 can be used to redistribute light within a certain viewing angle from any light source for illumination. For example, the film 2 can be used with the display D (eg in liquid crystal displays used in laptop computers, word processors, aviation displays, cell phones, PDAs) to make the display brighter. The liquid crystal display comprises a transmissive liquid crystal display schematically illustrated in FIGS. 1 and 2, a reflective liquid crystal display illustrated schematically in FIG. 3, or a transflective liquid crystal display illustrated schematically in FIG. 4. It may be in any form.

도 3에 예시적으로 개략 도시된 반사형 액정 디스플레이(D)는 디스플레이에 진입하는 주위 광을 디스플레이로부터 되반사하여 디스플레이의 휘도를 증가시키기 위한 후면 반사막(40)을 후면에 구비할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 광 재배향 필름(2)은 주위 광(또는 전방 광으로부터의 광)을 후면 반사막에 의해 소정 관찰 각도 내에서 반사되도록 필름 평면에 수직한 방향으로 디스플레이 내로 재배향하여 디스플레이의 휘도를 증가시키기 위해 반사형 액정 디스플레이의 상부 근처에 배치될 수 있다. 광 재배향 필름(2)은 액정 디스플레이의 상부에 대해 부착, 적층되거나, 또는 적소에 유지될 수 있다. The reflective liquid crystal display D schematically illustrated in FIG. 3 may include a rear reflective film 40 on the rear surface for reflecting ambient light entering the display from the display to increase the brightness of the display. The light redirecting film 2 according to an exemplary embodiment of the present invention is redirected into the display in a direction perpendicular to the film plane such that ambient light (or light from the front light) is reflected by the rear reflection film within a predetermined viewing angle. It can be placed near the top of the reflective liquid crystal display to increase the brightness of the display. The light redirecting film 2 may be attached, laminated, or held in place relative to the top of the liquid crystal display.

도 4에 예시적으로 도시된 반투과형 액정 디스플레이(D)는 디스플레이와 백라이트(BL) 사이에 배치되는 트랜스반사기(transreflector: T)를 구비하는 바, 이 트랜스반사기는 디스플레이의 정면에 진입하는 주위 광을 디스플레이로부터 반사시켜 밝은(lighted) 환경에서 디스플레이의 휘도를 증가시키고 또한 광을 백라이트로부터 트랜스반사기를 통해서 디스플레이 밖으로 투과시켜 디스플레이를 어두운 환경에서 밝게 하기 위한 것이다. 예시적인 실시예에서, 광 재배향 필름(2)은 주위 광 및/또는 백라이트로부터의 광을 필름 평면에 보다 수직하게 재배향 또는 재분배시켜 광선 출력 분포를 디스플레이를 통한 이동이 보다 허용될 수 있도록 만들어서 디스플레이의 휘도를 증가시키기 위해 도 4에 개략 도시하듯이 디스플레이의 상부 근처 또는 바닥 근처에 배치될 수 있거나 두 군데 모두에 배치될 수 있다. The transflective liquid crystal display D illustrated by way of example in FIG. 4 has a transreflector (T) disposed between the display and the backlight BL, which is adapted to enter the front of the display. Is reflected from the display to increase the brightness of the display in a lighted environment and also transmit light out of the display from the backlight through a trans reflector to brighten the display in a dark environment. In an exemplary embodiment, the light redirecting film 2 redirects or redistributes the ambient light and / or the light from the backlight more perpendicular to the film plane, making the light output distribution more permissible to allow movement through the display. In order to increase the brightness of the display, it may be placed near the top or near the bottom of the display, or both, as shown schematically in FIG. 4.

광 재배향 필름(2)은 필름을 떠나는 광이 필름 표면에 보다 수직한 방향으로 분포하도록 입사광 분포를 굴절시키기 위해 필름의 광출사면(6) 상에 잘 규정된 형상(well defined shape)의 개별 광학 소자(5)의 패턴을 갖는 얇은 투명 필름 또는 기판(8)을 구비할 수 있다. The light redirecting film 2 is an individual of well defined shape on the light exit surface 6 of the film to deflect the incident light distribution such that the light leaving the film is distributed in a direction more perpendicular to the film surface. A thin transparent film or substrate 8 having a pattern of the optical element 5 can be provided.

각각의 개별 광학 소자(5)는 필름의 폭과 길이에 비해 몇 배 작은 폭과 길이를 가질 수 있으며, 필름의 출사면 상에 오목하게 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 이들 개별 광학 소자(5)는 입사광을 광 출사면에 수직한 방향으로 굴절시키기 위해 적어도 하나의 경사면을 가질 수 있다. 광학 소자(5)는 0.5 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 광학 소자(5)는 15마이크로미터 이상의 깊이를 가질 수 있다. 이들 광학 소자는 여러가지 다른 형상을 취할 수 있다. 발명의 명칭이 "광 재배향 필름 및 필름 시스템"인 미국 특허출원 공보 제 US 2001/0053075 A1 호는 그 전체가 본원에 원용된다. 이 특허출원 공보는 광학 소자의 여러가지 변형예를 개시하고 있다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 실시예에 의해 커버되는 광 재배향 시스템의 광학 소자의 다른 변형예를 인지할 것이다. Each individual optical element 5 may have a width and length several times smaller than the width and length of the film, and may be formed concave or convex on the exit surface of the film. These individual optical elements 5 may have at least one inclined surface for refracting incident light in a direction perpendicular to the light exit surface. The optical element 5 may have an aspect ratio of 0.5 or more. The optical element 5 may have a depth of at least 15 micrometers. These optical elements can take a variety of different shapes. US Patent Application Publication No. US 2001/0053075 A1, entitled “Light Redirecting Film and Film System”, is incorporated herein in its entirety. This patent application discloses various modifications of the optical element. However, those skilled in the art will recognize other variations of the optical elements of the light redirecting system covered by embodiments of the present invention.

도 2에 예시적으로 도시되어 있듯이, 필름(2)의 광 입사면(7)은 광학 코팅(25)[예를 들면, 반사방지 코팅, 반사형 편광자(polarizer), 지연(retardation) 코팅 또는 편광자]을 구비할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에서, 광 입사면(7)에는 요구되는 시각적 외형에 따라서 무광택 또는 확산 텍스처(texture)가 제공될 수 있다. 무광택 마무리는 밝지 않은 보다 부드러운(softer) 화상을 생성할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예의 개별 광학 소자(5)의 편평면 및 곡면의 조합은, 필름의 입사면을 추가로 확산 또는 무광택 마무리할 필요 없이 보다 부드러운 화상을 생성하기 위해 상기 편평면 및 곡면에 부딪히는 광선의 일부를 상이한 방향으로 재배향시키도록 구성될 수 있다. 광 재배향 필름(2)의 개별 광학 소자(5)들은 서로 엇갈리거나, 인터로크(interlock)되거나 및/또는 교차하는 구조로 중첩되어, 적절한 표면적 커버 범위를 갖는 광학 구조를 생성할 수 있다. As exemplarily shown in FIG. 2, the light incident surface 7 of the film 2 is an optical coating 25 (eg, an antireflective coating, a reflective polarizer, a retardation coating or a polarizer). ] May be provided. Further, in the exemplary embodiment, the light incident surface 7 may be provided with a matte or diffuse texture, depending on the visual appearance desired. The matte finish can produce softer images that are not bright. The combination of the flat and curved surfaces of the individual optical elements 5 of the exemplary embodiment of the present invention impinges on the flat and curved surfaces to produce a smoother image without the need to further diffuse or matte the incident surface of the film. It can be configured to redirect some of the rays in different directions. The individual optical elements 5 of the light redirecting film 2 can overlap in a staggered, interlocked and / or intersecting structure with each other to produce an optical structure with an appropriate surface area coverage.

개별 광학 소자(5)들은 광 재배향 필름(2) 상에서 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 개별 광학 소자(5)들은 또한, 인접하는 소자들 사이의 간격이 변화하는 불규칙한 패턴으로 표면상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 개별 광학 소자(5)를 광 재배향 필름(2) 상에 랜덤하게 또는 의사-랜덤(pseudo-random)하게 배치하는 것은, 광 재배향 필름이 다른 광학 성분들과 조립되어 배치될 때 모아레(moire) 패턴 또는 다른 광학 효과를 회피하는데 유용할 수 있다. The individual optical elements 5 can have various shapes and sizes on the light redirecting film 2. Individual optical elements 5 may also be arranged on the surface in an irregular pattern in which the spacing between adjacent elements varies. For example, randomly or pseudo-random placement of the individual optical elements 5 on the light redirecting film 2 may result in the light redirecting film being assembled with other optical components. May be useful to avoid moire patterns or other optical effects.

불규칙한 패턴은 매트릭스, 그리드 또는 선형 배치와 같은 규칙적인 패턴을 따르지 않도록 배치되는 다수의 공동을 포함한다. 랜덤한 패턴은 랜덤한 방법에 의해 선택되는 위치를 갖는 공동을 포함한다. Irregular patterns include a number of cavities that are arranged so as not to follow a regular pattern such as matrix, grid or linear arrangement. The random pattern includes cavities having positions selected by a random method.

백라이트(BL)는 거의 편평하거나 만곡될 수 있다. 백라이트(BL)는 단일층 또는 다층일 수 있으며, 상이한 두께 및 형상을 가질 수 있다. 백라이트(BL)는 가요성 또는 강성일 수 있으며, 다양한 합성물로 제조될 수 있다. 또한, 백라이트는 중공형이거나, 액체, 공기로 충진되거나, 중실형일 수 있으며, 구멍 또는 릿지(ridge)를 구비할 수 있다. The backlight BL may be almost flat or curved. The backlight BL may be a single layer or a multilayer and may have different thicknesses and shapes. The backlight BL may be flexible or rigid, and may be made of various composites. In addition, the backlight may be hollow, filled with liquid, air, or solid, and may have holes or ridges.

광원(26)은 임의의 적합한 형태[예를 들면, 아크 램프, 착색, 필터링 또는 페인팅될 수 있는 백열등, 렌즈 단부 전구, 선광(line light), 할로겐 램프, 발광 다이오드(LED), LED로부터의 칩, 네온 전구, 냉음극 형광 램프, 원격 광원으로부터 전달되는 섬유 광학 광도체, 레이저 또는 레이저 다이오드, 또는 임의의 기타 적합한 광원]일 수 있다. 또한, 광원(26)은 소정의 컬러 또는 백색 광출력 분포를 제공하기 위한 다중 컬러(multiple colored) LED 또는 다중 컬러 방사선 소스의 조합일 수 있다. 예를 들면, 각각의 개별 컬러 광의 세기를 변화시킴으로써 백색 또는 임의의 기타 컬러 광 출력 분포를 생성하기 위해서 상이한 색상(예를 들면, 적색, 청색, 녹색)의 LED 또는 다중 컬러 칩을 갖는 단일 LED와 같은 다수의 컬러 광이 사용될 수 있다. Light source 26 may be in any suitable form (eg, incandescent lamp, lens end bulb, line light, halogen lamp, light emitting diode (LED), chip from LED, which may be colored, filtered, or painted by an arc lamp). , Neon bulb, cold cathode fluorescent lamp, fiber optical photoconductor from a remote light source, laser or laser diode, or any other suitable light source. In addition, light source 26 may be a combination of multiple colored LEDs or multiple color radiation sources to provide a predetermined color or white light output distribution. For example, single LEDs with different color (e.g. red, blue, green) or multiple color chips to produce white or any other color light output distribution by varying the intensity of each individual color light. The same number of colored lights can be used.

도 1 및 도 2에 예시적으로 개략 도시하듯이 백라이트(BL)의 일 측면에 대해서는 후면 반사막(40)이 부착 또는 배치될 수 있는 바, 이는 백라이트를 통해서 그 측면으로부터 출사되는 광을 반대 측면을 통해서 출사되도록 반사시킴으로써 백라이트의 광출력 효율을 향상시키기 위한 것이다. 또한, 내부 임계각이 초과되고 빛의 일부가 백라이트의 일 측면 또는 양 측면으로부터 출사되도록 백라이트의 일 측면 또는 양 측면에는 도 1 및 도 2에 예시적으로 개략 도시하듯이 광로를 변경하기 위해 광학 변형물(50)의 패턴이 제공될 수 있다. As illustrated schematically in FIGS. 1 and 2, a rear reflective film 40 may be attached or disposed on one side of the backlight BL, in which light emitted from the side through the backlight is opposite to the opposite side. It is to improve the light output efficiency of the backlight by reflecting to be emitted through. In addition, optical modifications may be made on one or both sides of the backlight to change the light path as illustrated schematically in FIGS. 1 and 2 such that the internal critical angle is exceeded and a portion of the light exits from one or both sides of the backlight. The pattern of 50 can be provided.

텍스처된(textured) 표면을 갖는 열가소성 필름은 포장부터 광학 필름에 이르는 적용분야를 갖는다. 텍스처는 가압 롤러 및 패턴 롤러로 구성되는 주조 닙(casting nip)에 생성될 수 있다. 열가소성 필름에 전사되는 패턴에 따라서, 필름의 폭에 걸쳐서 균일한 정도의 복제를 얻기 어려울 수 있다. 이러한 균일한 정도의 복제를 얻는 것과 필름에 대해 매끄러운 뒷면을 갖는 것도 어려울 수 있다. Thermoplastic films with textured surfaces have applications from packaging to optical films. The texture may be created in a casting nip consisting of a pressure roller and a pattern roller. Depending on the pattern transferred to the thermoplastic film, it may be difficult to obtain a uniform degree of replication over the width of the film. Obtaining this uniform degree of replication and having a smooth backside to the film can also be difficult.

통상적인 압출 롤 성형 시스템은 용융 폴리머 재료를 닙으로 압출하는 압출기를 포함한다. 상기 닙은 성형 롤러와 가압 롤러 사이에 형성된다. 용융 폴리머는 가압 롤러에 의해 성형 롤러 패턴으로 가압되어 냉각된다. 폴리머는 닙을 반고체 내지 고체 상태로 빠져나간다. 주조 닙을 가로질러 비교적 균일한 압력을 제공하기 위해 고무 가압 롤러가 사용될 수 있는 바, 이는 그 커버링이 용융 커튼(melt curtain)에 있어서 임의의 두께 불균일성을 수용하도록 변형될 수 있기 때문이다. 이러한 두께 불균일성은 압출 다이로부터의 불균일한 유동의 네크-인 또는 다른 원인으로 인해 두꺼운 에지가 존재하기 때문일 수 있다. 그러나, 고무 커버링은 광택성(예를 들면, 매끄러운) 후면을 생성하기에는 불충분한 거칠기를 갖는 표면을 갖지 않을 수 있다. Conventional extrusion roll forming systems include an extruder that extrudes a molten polymer material into a nip. The nip is formed between the forming roller and the pressure roller. The molten polymer is pressed into the forming roller pattern by the pressure roller and cooled. The polymer exits the nip into a semisolid to solid state. Rubber pressure rollers can be used to provide a relatively uniform pressure across the casting nip since the covering can be modified to accommodate any thickness non-uniformity in the melt curtain. This thickness non-uniformity may be due to the presence of thick edges due to neck-in or other causes of non-uniform flow from the extrusion die. However, the rubber covering may not have a surface with insufficient roughness to produce a glossy (eg smooth) backside.

본 발명의 예시적인 실시예는 강성 표면에 몰딩 패턴을 전자기계적으로 조각하는 방법에 관한 것이다. 몰딩 패턴은 광 재배향 필름의 제조 중에 광학 소자를 미세 복제하기 위한 것일 수 있다. 전자기계적 조각은 그라비아 전자기계 조각일 수 있다. 그라비아 전자기계 조각 공정은 프린팅 산업에서 프린팅 롤러를 제조하는데 사용되어 왔다. 그러나, 본 발명의 예시적인 실시예는 몰딩 패턴의 제조라는 전혀 다른 목적을 위해서 그라비아 전자기계 조각을 사용한다. Exemplary embodiments of the present invention relate to a method of electromechanically engraving a molding pattern on a rigid surface. The molding pattern may be for finely replicating the optical element during the manufacture of the light redirecting film. The electromechanical piece may be a gravure electromechanical piece. Gravure electromechanical engraving processes have been used to make printing rollers in the printing industry. However, exemplary embodiments of the present invention use gravure electromechanical engraving for a completely different purpose, such as the manufacture of molding patterns.

통상적인 전자기계 조각에서, 실린더 상에 절삭 형성된 공동들은 규칙적인 패턴으로 배치된다. 도 5는 전자기계 조각 기계에 의해 절삭된 통상적인 화상의 일부의 도시도이며, 중심점(M)을 갖는 공동(N)이 규칙적인 오프셋 그리드로 배치되고 공동 중심 사이에는 일정한 간격 X와 Y가 존재하는 것을 도시한다. 수직 방향은 실린더 주위로 정렬되고, 수평 방향은 실린더의 축과 정렬된다. 간격 X와 Y는 전자기계적으로 조각된 화상의 화면 및 각도를 규정하며, 화상에 걸쳐서 일정하다. 실린더의 단일 회전시에 1열(column)의 공동을 조각하고 이후 조각 헤드를 실린더의 축을 따라서 일정 거리 X만큼 이동시킨 후 다음 열의 공동을 조각하고 이를 반복함으로써 화상이 조각된다. In a typical electromechanical piece, the cavities formed on the cylinder are arranged in a regular pattern. 5 is a view of a portion of a typical image cut by an electromechanical engraving machine, in which a cavity N having a center point M is arranged in a regular offset grid and there is a constant spacing X and Y between the centers of the cavity It shows what to do. The vertical direction is aligned around the cylinder and the horizontal direction is aligned with the axis of the cylinder. The intervals X and Y define the screen and angle of the electromechanically carved image and are constant over the image. The image is sculpted by engraving one column of cavities in a single rotation of the cylinder and then moving the engraving head by a distance X along the axis of the cylinder and then carving and repeating the next row of cavities.

도 6은 그라비아 전자기계 조각 기계에 의해 절삭형성된 통상적인 화상의 다른 부분의 도시도이다. 공동(N)은 실린더의 표면 내에 상이한 깊이로 절삭 형성되어, 공동 크기 및 형상의 변화를 초래한다. 공동 깊이 변화는 예를 들어 잉크나 코팅 재료와 같은 재료의 변화되는 양을 화상 내의 그 지점에 전사하기 위해 제공된다. 그러나, 공동 위치는 여전히 일정한 간격 X를 갖는 열로 배열된다. 전자기계적 조각기(engraver)는 항상 하나의 열에서 다음 열로 일정 거리를 이동한다. 통상적인 전자기계적 조각 방법에 의해 제조될, 공동 열 사이에 일정한 오프셋을 갖는 광학 소자의 반복 패턴은 제품이 다른 광학 성분들과 조립되어 배치될 때 모아레와 같은 해로운 광학 효과를 가질 수 있다. 6 is a diagram of another portion of a typical image cut out by a gravure electromechanical engraving machine. The cavity N is cut to different depths in the surface of the cylinder, resulting in a change in cavity size and shape. A cavity depth change is provided to transfer a varying amount of material, such as ink or coating material, to that point in the image. However, the cavity positions are still arranged in rows with constant spacing X. An electromechanical engraver always moves a distance from one column to the next. Repetitive patterns of optical elements having a constant offset between the cavity rows, which will be produced by conventional electromechanical engraving methods, may have deleterious optical effects such as moiré when the product is placed assembled with other optical components.

본 발명의 예시적인 실시예는 전자기계적 조각 방법을, 3차원 미세 특징부를 복제하기 위한 공동의 불규칙한 위치설정을 제공하도록 상당히 변형시킨다. 전자기계적 조각기는 공동 열 사이의 가변적 오프셋을 허용하도록, 임의의 불규칙하거나 랜덤한 공동 위치를 허용하도록 변형될 수 있다. 임의의 불규칙하거나 랜덤한 공동 위치는 또한 다수의 공동이 임의의 불규칙하거나 랜덤한 방식으로 교차 및 인터로크되도록 초래할 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 절삭될 수 있는 교차 공동의 불규칙하거나 또는 의사-랜덤한 패턴의 도시도이다. 도 7은 도시를 간단하게 하기 위해 그 사이에 갭을 갖는 공동을 도시하고 있다. 공동 위치는 역시 불규칙하거나 랜덤하지만, 실린더의 표면을 실질적으로 커버할 수 있다. 임의의 불규칙하거나 랜덤한 공동 위치 및 교차는 광학 기판에서의 모아레 효과 감소를 포함하는, 실린더로부터 몰딩된 제품에 대해 유익한 효과를 가질 수 있다. Exemplary embodiments of the present invention significantly modify the electromechanical engraving method to provide cavity irregular positioning for replicating three-dimensional fine features. The electromechanical engraver can be modified to allow any irregular or random cavity position, to allow for variable offsets between the cavity rows. Any irregular or random cavity position can also cause multiple cavities to intersect and interlock in any irregular or random manner. 7 is an illustration of an irregular or pseudo-random pattern of cross cavities that can be cut in accordance with one embodiment of the present invention. 7 shows a cavity with a gap in between for simplicity of illustration. The cavity position is also irregular or random, but can substantially cover the surface of the cylinder. Any irregular or random cavity positions and intersections can have a beneficial effect on products molded from cylinders, including reduced moiré effect in the optical substrate.

공동 열 사이의 가변적 오프셋은 또한 제로가 될 수 있으며, 이는 전자기계적 조각기가 동일 X위치에서 복수 열의 공동을 조각하게 만든다. 이 능력은 미세 복제용 공구를 만들기 위한 다양한 방식에서 유용할 수 있다. 전자기계적 조각기에 의해 순차적으로 조각되는 인접하는 공동들의 에지는, 조각 헤드와 첨필 사이의 모멘텀 때문에 그 사이에 날카로운 에지를 가질 수 없다. 도 8a는 두 개의 인접하는 중첩 공동(F1, F2)의 측면도이다. 도 8b에서, 이들 공동은 전자기계적 조각기에 의해 연속해서 조각될 경우 라운드형 교차점(Q1)을 가질 것이다. 그러나, 도 8c에 도시하듯이, 인접하는 특징부(F1, F2)를 동일 위치에서 2열로 조각함으로써, 두 공동 사이에 날카로운 전이부(Q2)가 달성될 수 있다. The variable offset between the rows of cavities can also be zero, which causes the electromechanical engraver to engrave multiple rows of cavities at the same X position. This ability can be useful in a variety of ways to make tools for fine replication. The edges of adjacent cavities that are sequentially carved by an electromechanical engraver cannot have sharp edges between them because of the momentum between the engraving head and the stylus. 8A is a side view of two adjacent overlapping cavities F1, F2. In FIG. 8B, these cavities will have a rounded intersection point Q1 when continuously engraved by an electromechanical engraver. However, as shown in Fig. 8C, by sculpting adjacent features F1 and F2 in two rows at the same location, a sharp transition Q2 can be achieved between the two cavities.

미세 복제용 공구는 단일 절삭으로 절삭될 수 있는 것보다 깊은 공동을 가질 필요가 있을 수 있거나, 또는 통상 전자기계적으로 조각되는 것보다 단단한 니켈 또는 니켈-인(nickel-phosphorus) 합금과 같은 재료로 제조될 필요가 있을 수 있다. 이들 단단한 재료에 깊은 특징부를 조각하는 것은 다이아몬드 첨필에 응력을 가하여 파괴시킬 수도 있으며, 또는 광학-품질 표면이 더이상 달성될 수 없다. 복수 열의 공동을 동일한 X위치에서 조각하는 것은 각각의 열에서 깊이를 증가시켜 공동을 절삭함으로써 이들 문제를 해결할 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시하듯이, 조각의 제 1 열은 공동을 그 최종 깊이의 50%까지 절삭(C1)할 수 있고, 동일 위치에서의 조각의 제 2 열은 공동을 그 최종 깊이의 90%까지 절삭(C2)할 수 있으며, 동일 위치에서의 조각의 최종 제 3 열은 공동을 그 최종 깊이까지 절삭(C3)할 수 있다. 그 결과 특징부는 임의의 깊이로 절삭될 수 있고, 첨필은 보다 낮은 절삭력을 받게 되며, 공동의 표면 마무리는 광학 품질이 될 수 있다. Tools for fine replication may need to have deeper cavities than can be cut in a single cut, or are usually made of a material such as nickel or nickel-phosphorus alloy that is harder than electromechanically carved It may need to be. Engraving deep features in these rigid materials may stress the diamond stylus and destroy it, or optical-quality surfaces can no longer be achieved. Engraving multiple rows of cavities at the same X position can solve these problems by cutting the cavities by increasing depth in each row. For example, as shown in FIG. 9, the first row of pieces may cut (C1) the cavity to 50% of its final depth, and the second row of pieces at the same location may cut the cavity of its final depth. Cutting C2 up to 90% and the final third row of pieces at the same location may cut the cavity C3 to its final depth. As a result, the features can be cut to any depth, the stylus is subjected to lower cutting forces, and the surface finish of the cavity can be of optical quality.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 공동의 소정 패턴이 발생될 수 있는 실린더(310)의 도시도이다. 실린더의 구조는 상당히 변화될 수 있으며, 때로는 특정 최종 용도에 맞춤화된다. 모든 구조에서 실린더는 공칭 면 길이(nominal face length)(330)와 연관하여 공칭 직경(334)을 갖는다. 실린더는 공칭 직경의 단부에, 회전축(324)을 규정하는 샤프트(338) 또는 테이퍼진 장착 구멍(340)을 가질 수 있다. 실린더가 샤프트를 갖지 않을 경우 실린더(336)의 전체 길이는 면 길이와 동일할 수 있다. 보다 통상적으로 실린더는, 그 길이가 실린더의 전체 길이에 포함되는 샤프트를 갖는다. 10A and 10B are illustrations of cylinder 310 in which a predetermined pattern of cavities can be generated, in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The structure of the cylinder can vary considerably and is sometimes tailored to the particular end use. In all structures the cylinder has a nominal diameter 334 in association with the nominal face length 330. The cylinder may have a shaft 338 or tapered mounting hole 340 that defines the axis of rotation 324 at the end of the nominal diameter. If the cylinder does not have a shaft, the total length of the cylinder 336 may be equal to the face length. More typically the cylinder has a shaft whose length is included in the entire length of the cylinder.

실린더는 중공형 또는 중실형일 수 있지만, 어느 경우에나 원통형 표면은 소정 결과를 달성하는데 필요한 특정 재료의 얼마간의 관련 두께를 가질 것이다. 특히, 공동의 소정 패턴이 광학 용도를 가질 경우, 원통형 표면은 비철계 재료 또는 합금일 것이며, 따라서 다이아몬드 공구를 사용하여 성공적으로 가공될 수 있다. 또한 재료는 매우 작은 입자 구조를 갖거나 비결정질이며, 소정 패턴의 광학 용도에 영향을 미치게 될 함유물, 피트(pit), 보이드(void) 및 기타 결함이 없는 것이 바람직하다. 그러한 재료의 예로는 구리 및 구리-니켈 합금, 니켈 및 니켈-인 합금, 및 고순도 알루미늄이 포함되지만, 이것에 한정되지는 않는다. The cylinder may be hollow or solid, but in either case the cylindrical surface will have some associated thickness of the particular material needed to achieve the desired result. In particular, if the desired pattern of cavities has optical applications, the cylindrical surface will be a non-ferrous material or alloy, and thus can be successfully processed using diamond tools. It is also desirable for the material to have a very small particle structure or to be amorphous and free of inclusions, pits, voids and other defects that will affect the optical use of a given pattern. Examples of such materials include, but are not limited to, copper and copper-nickel alloys, nickel and nickel-phosphorus alloys, and high purity aluminum.

기계가공이 이루어질 원통형 표면은 단조(wrought) 또는 도금될 수 있다. 단조 형태에서 재료는 전체 원통형 표면을 포함할 수 있거나, 덜비싼 재료로 제조된 기존의 원통형 표면 위에 압착되거나 아니면 슬리브 끼움될 수 있다. 도금 시에는, 소정 재료를 원통형 표면의 외부에 균일하게 박층으로 전사하기 위해 전기화학적 방법 등이 사용된다. 이 도금 방법은 또한 바람직한 재료의 얇은 슬리브를 생성하도록 맨드렐 위에서 이루어질 수도 있다. 이 슬리브는 이후 소정의 공동 또는 홈으로 패터닝된 후 복제 또는 재료 전사에 사용되기 위해 바람직한 실린더로 이송될 수 있다. 이 슬리브는 또한 맨드렐로부터 제거되어, 소정 공동의 형성 이전에 바람직한 실린더로 이송될 수 있다. The cylindrical surface to be machined can be wrought or plated. In the forged form the material may comprise the entire cylindrical surface, or may be pressed or otherwise sleeve-fitted onto an existing cylindrical surface made of less expensive material. In plating, an electrochemical method or the like is used to transfer a predetermined material to a thin layer uniformly on the outside of the cylindrical surface. This plating method may also be done on the mandrel to produce a thin sleeve of the desired material. This sleeve can then be patterned into a predetermined cavity or groove and then transferred to a desired cylinder for use in replication or material transfer. This sleeve can also be removed from the mandrel and transferred to the desired cylinder prior to the formation of the desired cavity.

소정 패턴의 공동 형성 이후, 슬리브는 제거되어 복제 또는 재료 전사 공정에서 벨트로서 사용될 수 있다. 슬리브는 또한 어떤 크기로 절단되어 사출 성형 또는 열 성형과 같은 복제 방법을 위해 편평한 상태로 사용될 수 있다. After the cavity formation of the desired pattern, the sleeve can be removed and used as a belt in a replication or material transfer process. The sleeve can also be cut to any size and used in a flat state for replication methods such as injection molding or thermoforming.

Claims (26)

강성 표면에 3차원 몰딩 패턴을 전자기계적으로 조각하는 것을 포함하는 방법에 있어서, A method comprising electromechanically engraving a three-dimensional molding pattern on a rigid surface, 상기 강성 표면은 상기 3차원 몰딩 패턴에 따라 미세 복제하도록 구성되는The rigid surface is configured to finely replicate in accordance with the three-dimensional molding pattern. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자기계적 조각은 그라비아 전자기계 조각인The electromechanical piece is a gravure electromechanical piece 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전자기계적 조각은, The electromechanical piece, 상기 강성 표면을 일정 속도로 이동시키는 단계와,Moving the rigid surface at a constant speed; 봉에 비틀림 운동을 생성하기 위해 일련의 자석에 교류 전압을 인가함으로써 다이아몬드 첨필(stylus)을 상기 강성 표면의 내외로 이동시키는 단계를 포함하며, Moving a diamond stylus in and out of the rigid surface by applying an alternating voltage to a series of magnets to create a torsional motion in the rod, 상기 다이아몬드 첨필은 상기 3차원 몰딩 패턴에 따라 공동(cavity)을 누적적으로 생성하도록 상기 봉에 부착되는 The diamond stylus is attached to the rod to cumulatively create a cavity in accordance with the three-dimensional molding pattern. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 강성 표면은 상기 3차원 몰딩 패턴을 갖는 패턴 롤러의 표면인 The rigid surface is the surface of the pattern roller having the three-dimensional molding pattern 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 강성 표면은 상기 3차원 몰딩 패턴에 따라 개별 광학 소자를 미세 복제하도록 구성되는 The rigid surface is configured to finely replicate individual optical elements in accordance with the three-dimensional molding pattern. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 강성 표면은 광 재배향 필름(light redirecting film)에 광학 소자를 미세 복제하도록 구성되는The rigid surface is configured to finely replicate the optical element on a light redirecting film. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 광학 소자는 상기 광 재배향 필름을 통과하는 빛을 상기 광 재배향 필름에 수직한 방향으로 재분배하도록 잘 규정된 형상(well defined shape)인 The optical element has a well defined shape for redistributing light passing through the light redirecting film in a direction perpendicular to the light redirecting film. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 광학 소자의 적어도 일부는 중첩되는 At least some of the optical elements overlap 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 개별 광학 소자는 열(column)들로 조각되며, The individual optical elements are carved into columns, 열 사이의 간격은 불균일한 Spacing between columns is uneven 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 개별 광학 소자는 열들로 조각되며, The individual optical element is carved into rows, 상기 열은 동일한 축방향 위치에서 패턴 롤러 상에 조각되는 The rows are engraved on the pattern roller at the same axial position 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 개별 광학 소자는 불규칙하거나 의사-랜덤 패턴(pseudo-random pattern)으로 배열되는 The individual optical elements are arranged in an irregular or pseudo-random pattern. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 개별 광학 소자는 열들로 배열되고, The individual optical elements are arranged in rows, 전자기계적 조각은 열의 개별 광학 소자를 최종 깊이 미만의 깊이로 절삭한 후, 상기 열의 개별 광학 소자를 최종 깊이로 절삭하는 단계를 포함하는The electromechanical engraving includes cutting individual optical elements of the row to a depth below the final depth, and then cutting the individual optical elements of the row to the final depth. 3차원 몰딩 패턴 조각 방법. 3D molding pattern engraving method. 광 재배향 필름에 광학 소자를 미세 복제하는 단계를 포함하는 방법에 있어서, A method comprising microcopying an optical element onto a light redirecting film, the method comprising: 상기 광학 소자 미세 복제는 상기 광학 소자를 나타내는 패턴을 갖는 패턴 롤러를 사용하고, The optical element fine copy uses a pattern roller having a pattern representing the optical element, 상기 패턴 롤러의 패턴은 그라비아 전자기계 조각(Gravure electro-mechanical engraving) 공정에 의해 형성되는 The pattern of the pattern roller is formed by a gravure electro-mechanical engraving process 광학 소자 미세 복제 방법. Optical device microcopy method. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 미세 복제 단계는 압출 롤 성형을 포함하는The fine replication step includes extrusion roll molding 광학 소자 미세 복제 방법. Optical device microcopy method. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 압출 롤 성형은 패턴 롤러와 가압 롤러 사이의 닙(nip)에 상기 광 재배향 필름을 형성하는 The extrusion roll forming forms the light redirecting film in a nip between the pattern roller and the pressure roller. 광학 소자 미세 복제 방법. Optical device microcopy method. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 미세 복제 단계는 자외선(UV) 경화를 포함하는 The fine replication step comprises ultraviolet (UV) curing 광학 소자 미세 복제 방법. Optical device microcopy method. 제 13 항에 있어서, The method of claim 13, 상기 방법은 엠보싱 단계를 포함하는The method comprises an embossing step 광학 소자 미세 복제 방법. Optical device microcopy method. 강성 표면을 포함하는 장치에 있어서, In a device comprising a rigid surface, 3차원 몰딩 패턴은 상기 강성 표면에 형성되고, A three-dimensional molding pattern is formed on the rigid surface, 상기 3차원 몰딩 패턴은 전자기계적 조각에 의해 형성되며, The three-dimensional molding pattern is formed by an electromechanical piece, 상기 강성 표면은 상기 3차원 몰딩 패턴에 따라 미세 복제하도록 구성되는 The rigid surface is configured to finely replicate in accordance with the three-dimensional molding pattern. 장치. Device. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 전자기계적 조각은 그라비아 전자기계 조각인 The electromechanical piece is a gravure electromechanical piece 장치. Device. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 강성 표면은 상기 몰딩 패턴을 갖는 패턴 롤러의 표면인 The rigid surface is the surface of the pattern roller having the molding pattern 장치. Device. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 강성 표면은 상기 3차원 몰딩 패턴에 따라 광학 소자를 미세 복제하도록 구성되는 The rigid surface is configured to finely duplicate an optical element in accordance with the three-dimensional molding pattern. 장치. Device. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 강성 표면은 광 재배향 필름에 광학 소자를 미세 복제하도록 구성되는 The rigid surface is configured to finely replicate the optical element on the light redirecting film. 장치. Device. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 광학 소자는 상기 광 재배향 필름을 통과하는 빛을 상기 광 재배향 필름에 수직한 방향으로 재분배하도록 잘 규정된 형상인 The optical element is of a well defined shape to redistribute light passing through the light redirecting film in a direction perpendicular to the light redirecting film 장치. Device. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 광학 소자는 개별 광학 소자이며, The optical element is an individual optical element, 상기 광학 소자의 적어도 일부는 중첩되는 At least some of the optical elements overlap 장치. Device. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 광학 소자는 개별 광학 소자이며, The optical element is an individual optical element, 패턴 롤러 축 방향으로의 개별 광학 소자 사이의 간격이 변화하는The gap between the individual optical elements in the pattern roller axial direction varies 장치. Device. 제 21 항에 있어서, The method of claim 21, 상기 광학 소자는 개별 광학 소자이며, The optical element is an individual optical element, 상기 개별 광학 소자는 불규칙하거나 의사-랜덤 패턴으로 배열되는 The individual optical elements are arranged in an irregular or pseudo-random pattern 장치. Device.
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