DE60020609T2

DE60020609T2 - Korrosionsresistentes lichtsteuerndes element

Info

Publication number: DE60020609T2
Application number: DE60020609T
Authority: DE
Inventors: J. Timothy GARDNER; F. Richard GRIFFITH; L. Lavern LINSE; A. Leo MEYER; A. James STEVENSON
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2020-07-29
Also published as: US6590711B1; US20030095332A1; WO2001075517A1; CN1238754C; AU2000266142A1; KR100721884B1; EP1272893B1; KR20020087466A; EP1272893A1; US6626545B2; CN1452728A; ATE297026T1; JP2003529798A; DE60020609D1

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtsteuernde Anordnung und ein Verfahren zur Verwendung mit einer Anzeigevorrichtung und insbesondere eine lichtsteuernde Anordnung, die ein Bild auf einen Winkel ausrichtet, der sich von einem Blendwinkel unterscheidet, und die korrosionsresistent ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Flüssigkristallanzeigen (LCDs) werden in vielen unterschiedlichen Typen von elektronischen Geräten, einschließlich von transportablen Rechnern, Mobiltelefonen und Digitaluhren, verwendet. Eine Klasse der LCD, welche im Wesentlichen auf Reflexion beruht, enthält oft einen Reflektor, der das Umgebungslicht zum Betrachter hin lenkt. Eine andere Klasse der LCD enthält oft einen durchlässigen Reflektor, der es auch ermöglicht, dass Licht aus einer Lichtquelle im Gerät einem Betrachter Informationen überträgt. Ein teildurchlässiger Reflektor wird gewöhnlich als Transflektor bezeichnet, und eine LCD, die einen Transflektor enthält, wird gewöhnlich als transflektiv bezeichnet. Der Reflektor kann aus Metall oder anderen Arten von Verbundwerkstoffen bestehen. Einige Beispiele für LCD-Geräte werden in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung WO 00/65385 „Optical Devices Using Reflecting Polarizing Materials", Serien-Nr. 09/298,003, eingereicht am 22. April 1999, besprochen.
In EP-A-0 883 013 wird ein lichtsteuerndes Element offengelegt, das eine prismatische Polymerstruktur mit einer sägezahnförmigen Oberfläche, eine auf der Oberfläche ausgebildete reflektive Metallbeschichtung und eine auf der Metallbeschichtung ausgebildete korrosionsresistente Schutzschicht umfasst. Außerdem wird in dieser Schrift eine LCD offengelegt, die ein solches Element aufweist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein lichtsteuerndes Element, das eine Struktur verwendet, die gegen die durch salzhaltige Umgebungen verursachte Korrosion schützt. Die vorliegende Erfindung betrifft nicht die Vergrößerung der Adhäsion zwischen den verschiedenen Schichten des lichtsteuernden Elements. Insbesondere sind die hier offengelegten Korrosionsresistenzmerkmale darauf ausgerichtet, mindestens eine der drei Komponenten, Salz, Wasser und einen Oxidator, die zusammen zu einem bestimmten Typ von Korrosion in diesem Element führen, zu beseitigen. Das Beseitigen mindestens einer dieser Komponenten aus der engeren Umgebung des lichtsteuernden Elements minimiert die Korrosion und beseitigt sie vorzugsweise.
Das lichtsteuernde Element enthält einen lichtsteuernden Film und eine dünne transflektive Schicht aus Metall, die auf dem lichtsteuernden Film angeordnet ist. Der lichtsteuernde Film enthält eine dreidimensionale prismatische Struktur, die aus UV-aushärtbaren organischen Materialien besteht; die prismatische Struktur weist zwei Seiten auf, wobei eine Seite Sägezahn-Formationen mit schrägliegenden Flächen aufweist. Die transflektive Metallbeschichtung ist auf der Seite der prismatischen Struktur mit den Sägezahn-Formationen angeordnet.
Das lichtsteuernde Element enthält außerdem eine korrosionsresistente Schicht, die eine beliebige Korrosion minimiert, die zwischen der Metallbeschichtung und der prismatischen Struktur auftreten kann, wenn das lichtsteuernde Element einer salzhaltigen Umgebung ausgesetzt wird. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zwischen dem lichtsteuernden Film und der Metallbeschichtung eine Zwischenschicht positioniert. Diese Zwischenschicht kann eine dünne Metallbeschichtung zwischen der lichtsteuernden prismatischen Struktur und der dünnen Metallbeschichtung sein. Die Zwischenschicht kann aus einem oder mehreren der Materialien Chrom, Nickel, Eisen, Aluminium, Titan, Silber, Gold, Zirkon, Platin, Legierungen, die diese Metalle enthalten, und anderen Metalle ausgewählt werden. Bevorzugte Zwischenschichtmetalle sind Legierungen aus Nickel-Chrom und Nickel-Chrom-Eisen bei einer Dicke von etwa 2 bis 40 Angström.
In einer anderen Ausführungsform ist eine periphere Polymerbeschichtung auf dem äußeren Umfang des lichtsteuernden Elements vorgesehen, wodurch die offenen Kanten des Elements und die Eintrittsstellen beliebiger korrosionsauslösender Reagenzien abgedichtet werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die periphere Polymerbeschichtung unter Verwendung eines Laserstrahls erzeugt. Der Laserstrahl schmilzt zumindest teilweise die äußersten Kanten des lichtsteuernden Elements auf, wodurch fließfähiges Material erzeugt wird, das die äußeren Kanten des Elements abdichtet. Der Laserstrahl kann gleichzeitig dazu eingesetzt werden, das lichtsteuernde Element in eine gewünschte Form und Größe zu schneiden sowie das Abdichten der Kanten zu gewährleisten.
Die prismatische Struktur, welche die Grundlage für die Anzeigevorrichtung liefert, wird aus einem UV-aushärtbaren vernetzten Harz, wie z.B. einem Epoxidacrylat, ausgebildet. Die dreidimensionalen schrägliegenden Flächen der prismatischen Schicht können einen Neigungswinkel von etwa 1° bis 35° gegenüber der Horizontalen aufweisen. Die Sägezahn-Formationen können einen Periodenabstand von mindestens etwa 5 Mikrometer und nicht mehr als etwa 200 Mikrometer aufweisen.
Die transflektive Metallbeschichtung, die auf der strukturierten Oberfläche der prismatischen Struktur angeordnet ist, kann Silber, Chrom, Nickel, Aluminium, Titan, Aluminium-Titan-Legierung, Gold, Zirkon, Platin, Palladium, Aluminium-Chrom-Legierung, Rhodium oder Kombinationen enthalten. Die transflektive Metallbeschichtung ist vorzugsweise Silber, gewöhnlich nicht dicker als 400 Angström und weist eine Transmission des sichtbaren Lichtes von mindestens 10 % oder mehr auf.
Das lichtsteuernde Element, das den lichtsteuernden Film, die transflektive Metallbeschichtung und die korrosionsresistente Schicht einschließt, kann außerdem eine anorganische Schutzschicht aufweisen, die auf der transflektiven Metallbeschichtung ausgebildet ist, wobei die anorganische Schutzschicht den Molekulartransfer aus der Atmosphäre auf die Metallbeschichtung unterbindet und die Farbe von reflektiertem und durchgelassenem Licht ausgleicht. Die anorganische Schutzschicht kann Titan, Indium-Zinn-Oxid, Zinksulfid, Zinnoxid, Indiumoxid, Titanoxid, Siliziumdioxid, Siliziummonoxid oder Magnesiumfluorid enthalten.
Außerdem kann das lichtsteuernde Element eine Polymersperrschicht oder eine Polymerschutzschicht aufweisen, um den Molekulartransfer auf die transflektive Metallbeschichtung zu unterbinden. Diese Schicht kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus vernetztem Epoxidharz, vernetztem oder linearem Acrylharz, Epoxidacrylat, Polyester, Polyethylen, Polyvinylidenchlorid und Polyvinylalkohol ausgewählt ist.
Zwischen einem Polarisator und der anorganischen Schutzschicht kann außerdem eine druckempfindliche Klebeschicht vorgesehen sein. Die druckempfindliche Klebeschicht, welche die anorganische Schutzschicht überzieht, kann eine Acrylat/Acrylsäure-Klebeschicht sein, wobei die Klebeschicht optisch diffus ist. Die druckempfindliche Klebeschicht kann lichtstreuende Teilchen enthalten.
Der lichtsteuernde Film der vorliegenden Erfindung kann mit beliebigen optionalen Beschichtungen und Merkmalen in eine Anzeigevorrichtung eingebaut werden.
In einer spezifischen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf ein lichtsteuerndes Element ausgerichtet, das eine prismatische Struktur umfasst, welche erste und zweite Oberflächen aufweist, wobei die zweite Oberfläche Sägezahn-Formationen einschließt, die schrägliegende Flächen aufweisen, wobei die prismatische Struktur aus einer nicht halogenierten UV-polymerisierbaren Zusammensetzung besteht, eine transflektive Metallbeschichtung auf den Sägezahn-Formationen angeordnet ist, die transflektive Metallbeschichtung eine Transmission von mindestens 10 % des sichtbaren Lichts aufweist und eine korrosionsresistente Schicht nahe sowohl an der Metallbeschichtung als auch an der prismatischen Struktur angeordnet ist, wobei die korrosionsresistente Schicht eine Abnahme in der Summe aus Transmission und Reflexion des sichtbaren Lichts von weniger als 5% gewährleistet, wobei die prismatische Struktur, die transflektive Metallbeschichtung und die korrosionsresistente Schicht so angeordnet sind, dass sie ein Bild in einen Winkel lenken, der sich von einem Blendwinkel unterscheidet. In einigen Ausführungsformen ist die Abnahme in der Summe aus Transmission und Reflexion geringer als 2 %.
In einer Ausführungsform ist die korrosionsresistente Schicht eine Zwischenschicht, die zwischen der prismatischen Struktur und der transflektiven Beschichtung angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist die korrosionsresistente Schicht eine Polymerbeschichtung, die auf dem Umfang des Elements angeordnet ist. Diese Polymerbeschichtung kann ausgebildet werden, wenn das Element mit einem Laser geschnitten wird.
Die Anmeldung betrifft außerdem eine Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Transflektors, wie in den Ansprüchen 26 bzw. 27 festgelegt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann unter Berücksichtigung der ausführlichen Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen folgt, umfassender verstanden werden.
1 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines lichtsteuernden Elements.
2 ist das lichtsteuernde Element von 1, das darauf angeordnete optionale Schichten aufweist.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines lichtsteuernden Elements gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist das lichtsteuernde Element von 3, das darauf angeordnete optionale Schichten aufweist.
5 ist eine Querschnittsansicht eines lichtsteuernden Elements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist das lichtsteuernde Element von 5, das darauf angeordnete optionale Schichten aufweist.
7 ist eine Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, die ein lichtsteuerndes Element gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt.
Die Erfindung ist zwar offen für verschiedene Modifikationen und alternative Ausprägungen, von denen Einzelheiten in Form von Beispielen in den Zeichnungen dargestellt und ausführlich beschrieben werden. Es sollte jedoch verständlich sein, dass der Erfindungsgedanke nicht auf die speziellen Ausführungsformen, die beschrieben wurden, zu beschränken ist. Der Geltungsbereich der Erfindung ist in den angehängten Ansprüchen festgelegt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird angenommen, dass die Erfindung auf eine Anzahl von Systemen und Anordnungen anwendbar ist, welche das Licht von einem Blendwinkel weg lenken und die Korrosion einer reflektiven oder transflektiven Metallbeschichtung in einer Anzeige unterbinden. Es wurde festgestellt, dass die Erfindung in Anwendungsumgebungen besonders vorteilhaft ist, wo eine transflektive Anzeige benötigt wird, das heißt, eine Anzeige, die durch eine Umgebungslichtquelle oder eine Lichtquelle in oder hinter der Anzeige beleuchtet werden kann. Obwohl die vorliegende Erfindung auf diese Weise nicht eingeschränkt ist, wird eine Einschätzung der verschiedenen Aspekte der Erfindung am besten durch eine Diskussion der verschiedenen Anwendungsbeispiele erreicht.
Ein schrägliegender Spiegelfilm oder ein lichtsteuerndes Element 10 ist in einer detaillierten Querschnittsansicht in 1 dargestellt. Das lichtsteuernde Element 10 weist einen lichtsteuernden Film oder Struktur 20 und eine dünne Metallbeschichtung 30 auf. In 2 ist das lichtsteuernde Element mit verschiedenen optionalen Schichten dargestellt, die auf dem Element angeordnet sind.
Prismatischer lichtsteuernder Film
Der prismatische lichtsteuernde Film 20 weist eine erste Oberfläche 21 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 22 auf. Die zweite Oberfläche 22 weist eine prismatische Struktur von Sägezahn-Formationen 24 auf, die schrägliegende Flächen 26 und Anstiege 28 umfassen.
Um das Umsteuern des optimalen Sehwinkels zu erreichen, weisen in einer Ausführungsform die schrägliegenden Flächen 26 einen Neigungswinkel t von etwa 1° bis 35° gegenüber der ersten Fläche 21 auf (die für den vorliegenden Zweck als die „horizontale" Fläche angesehen werden kann). Vorzugsweise weisen die schrägliegenden Flächen einen Neigungswinkel von etwa 3° bis 12° auf, und am günstigsten ist, wenn der Neigungswinkel t bei etwa 6 – 9° liegt. Diese bevorzugten Neigungswinkel werden festgelegt auf der Grundlage des oben erwähnten typischen Betrachterszenariums und hängen auch von den Qualitätsmerkmalen einer jeweiligen LCD ab.
In vielen Anwendungen ist es erwünscht, dass der Periodenabstand der Sägezahn-Formationen 24 klein genug ist, dass die Sägezahn-Formationen bei einem typischen Betrachtungsabstand nicht mit dem menschlichen Auge wahrnehmbar sind. Der Periodenabstand kann auch als der horizontale Abstand zwischen den Spitzen der Sägezahn-Formationen definiert werden. Die Sägezahn-Formationen 24 sollten jedoch groß genug sein, dass sie sich zuverlässig ausbilden lassen. Je kleiner die Formation ist, desto schwieriger sind die Fertigungsverfahren für die Herstellung der prismatischen Schicht. In einer LCD, die in der Hand gehaltenen wird bei einem typischen Betrachtungsabstand von etwa 40 bis 60 cm, liegt der Periodenabstand in einer Ausführungsform im Bereich von etwa 5 Mikrometer oder mehr bis zu etwa 200 Mikrometer oder weniger. Es ist mehr vorzuziehen, dass der Periodenabstand in einem Bereich von 30 Mikrometer bis etwa 80 Mikrometer liegen kann. Am günstigsten ist, wenn die Sägezahn-Formationen einen Periodenabstand von etwa 50 Mikrometern aufweisen. Ist jedoch die Anzeige viel größer und wird sie von einem größeren Abstand aus betrachtet, wie z.B, für eine Reklamefläche oder ein Straßenverkehrszeichen, dann kann der Periodenabstand weitaus größer sein.
Der prismatische lichtsteuernde Film 20 ist ein ausgehärtetes Produkt einer UV-aushärtbaren oder UV-polymerisierbaren Harz-Zusammensetzung, vorzugsweise ein UV-polymerisierbares Epoxidacrylat. Die zweite Oberfläche 22 des lichtsteuernden Films 20 ist vorzugsweise porenfrei und stellt glatte Flächen zum Abscheiden der dünnen Metallbeschichtung 30 bereit. Der lichtsteuernde Film 20 ist vorzugsweise hoch durchlässig für das sichtbare Licht, kratzfest und weist eine geringe Ausgasung auf. Vorzugsweise behält die ausgehärtete Struktur die Sägezahnform bei, ohne dass sie schrumpft, wenn sie ausgehärtet und wenn sie Wärme und Feuchte ausgesetzt wird.
Die UV-polymerisierbare Zusammensetzung, die den lichtsteuernden Film 20 erzeugt, ist im Allgemeinen nicht halogeniert; Halogenagenzien können eine Korrosion der Metallschicht hervorrufen, und es ist somit erwünscht, dass die Zusammensetzung keine halogenierten Materialien enthält. In einigen Zusammensetzungen kann eine winzige Menge eines halogenierten Materials in der Zusammensetzung vorliegen, zum Beispiel als eine Komponente eines Tensids oder anderen Additivs, das in einer geringen Menge, wie z.B. weniger als 1 %, vorliegt. Die Menge eines beliebigen Materials, das einen halogenierten Anteil enthält, sollte nicht bis zu einem Grad überhandnehmen, der das Anhaften der Metallbeschichtung 30 am lichtsteuernden Film 20 beeinträchtigt. Tatsächlich sollte der faktische Anteil des eigentlichen Halogenatoms in der Zusammensetzung bei weniger als etwa 0,2 Gewichtsprozent der Gesamtzusammensetzung, vorzugsweise bei weniger als etwa 0,15 Gewichtsprozent und am besten bei weniger als etwa 0,1 Gewichtsprozent liegen. In einigen Ausführungsformen, wenn z.B. Brom das Halogen ist, sollte der Anteil an der Gesamtzusammensetzung geringer sein als etwa 0,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise geringer als etwa 0,01 Gewichtsprozent und am besten nicht einmal vorhanden sein (d.h. null Gewichtsprozent). Für die Zwecke dieser Erfindung können UV-polymerisierbare Zusammensetzungen, die einen Halogenatomanteil von weniger als 0,2 Gewichtsprozent aufweisen, als nicht halogeniert angesehen werden.
Die nicht halogenierte UV-polymerisierbare Zusammensetzung zum Herstellen des lichtsteuernden Films 20 enthält ein Vinylmonomer, zum Beispiel ein Alkylstyrenmonomer, wie z.B. Methylstyren, und verschiedene Co-Monomere und/oder Oligomere. In einem Beispiel enthält die Zusammensetzung sowohl Bisphenol-A-Epoxiddiacrylat als auch Novolak-Epoxidacrylat und ein Vinylmonomer, welches Alkylstyrene (zum Beispiel Methylstyren) enthält; eine solche Zusammensetzung wird als ein „Epoxidacrylat" angesehen. Es kann ein Initiator hinzugefügt werden, um eine Quelle für freie Radikale bereitzustellen, um die Polymerisation der Zusammensetzung in eine polymerisierte Struktur einzuleiten.
Ein Beispiel einer bevorzugten UV-polymerisierbaren Epoxidacrylat-Zusammensetzung zur Verwendung in der prismatischen Struktur enthält die folgenden Komponenten, die mit einem Gewichtsprozentbereich aufgelistet sind: Bisphenol-A-Epoxiddiacrylat (55 – 80 %), acryliertes Epoxid (1 – 10 %), Methylstyren (5 – 25 %), ein Fotoinitiator (0,25 – 5 %) (wie z.B. Lucirin TPO) und ein Fluortensid (0,1 – 0,3 %). Außerdem kann die Zusammensetzung einen zweiten Fotoinitiator, wie z.B. Irgacure 184, mit einem prozentualen Gewicht von bis zu etwa 5 % enthalten. Obwohl das Fluortensid in dieser bevorzugten Zusammensetzung ein Halogen ist, ist es vergleichsweise inert, liegt nur in kleinen Mengen vor und verdampft zumindest teilweise, wenn die Metallbeschichtung auf der prismatischen Schicht ausgebildet wird. Zusätzliche Details bezüglich dieser bevorzugten UV-aushärtbaren Zusammensetzungen können in WO 01/30874, d.h. in der US-Patentanmeldung Nr. 09/425,270 (Fong), eingereicht am 22. Oktober 1999, gefunden werden.
Die Sägezahn-Formationen 24 des lichtsteuernden Films 20 können durch viele unterschiedliche Verfahren, die in der Technik bekannt sind, hergestellt werden, so z.B. durch Auftragen der polymerisierbaren Zusammensetzung zwischen einem Substrat und einem Werkzeug, das Sägezahn-Formationen aufweist, und Polymerisieren der Zusammensetzung unter UV-Strahlung und anschließendes Abtrennen der Folie vom Werkzeug. Es sind auch andere Verfahren zum Ausbilden prismatischer Strukturen bekannt und können in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Wegen der geringen Größe der Sägezahn-Formationen 24 wird der Prozess zum Erzeugen der dreidimensionalen Struktur oft als „Mikroreproduktion" bezeichnet. Für zusätzliche Informationen zur Mikroreproduktion von dreidimensionalen Strukturen siehe zum Beispiel die US-Patentschrift Nr. 5,183,597 (Lu).
Ein Beispiel für eine mikroreproduzierte prismatische Struktur, d.h. das Sägezahnmuster, weist einen Neigungswinkel von 6 – 7° und einen Periodenabstand von 50 Mikrometern sowie eine Dicke von Spitze zu Talsohle im Bereich von 5 – 7 Mikrometern auf. Mit Bezug auf 1 heißt das, die schrägliegende Fläche 26 weist einen Winkel von etwa 6 – 7° mit Bezug auf die erste Fläche 21 auf, der Anstieg 28 weist eine Höhe von etwa 5 – 7 Mikrometern auf, und der Abstand zwischen benachbarten Spitzen 29 ist etwa 50 Mikrometer. Die prismatische Struktur kann eine Basis oder einen „Bodenanteil" an der Basis der Sägezahn-Formationen 24 aufweisen, der eine Flachschicht-Komponente unter den Dreieckanteilen bildet. Der Bodenanteil der prismatischen Struktur kann im Bereich von 0 bis 3 Mikrometern liegen und kann von dem Prozess abhängen, der zum Ausbilden der prismatischen Struktur verwendet wird. Vorzugsweise weist der Bodenanteil der prismatischen Struktur eine Dicke von etwa 0,5 Mikrometern auf.
Transflektive Metallbeschichtung
Die Metallbeschichtung 30 wird auf dem prismatischen lichtsteuernden Film 20, insbesondere auf den Sägezahnstrukturen 24, ausgebildet. Die Wörter „ausgebildet auf", „ausgebildet über" und dergleichen werden im Text durchgängig verwendet, um darauf zu verweisen, dass eine Schicht oben auf einer anderen Schicht, aber nicht notwendigerweise direkt an ihr anliegend, ausgebildet wird. Dementsprechend muss die Metallbeschichtung 30 nicht unmittelbar an der prismatischen Struktur anliegen.
Die Metallbeschichtung 30 wird auf den Sägezahn-Formationen 24 des lichtsteuernden Films 20 ausgebildet und ist vorzugsweise hoch reflektierend sowie teilweise durchlässig; die Metallbeschichtung 30 ist eine transflektive Beschichtung, was bedeutet, dass sie zumindest eine partielle Transmission des sichtbaren Lichtes zusätzlich zu ihren reflektierenden Eigenschaften ermöglicht. Die Metallbeschichtung kann aus vielen unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein, die zum Ausbilden von Reflexionsschichten in der Lage sind, zum Beispiel einem oder mehreren Materialien aus der Gruppe Silber, Chrom, Nickel, Aluminium, Titan, Gold, Zirkon, Platin, Palladium, Rhodium oder verschiedene Legierungen daraus. Silber wird wegen seiner geringen Lichtabsorption am stärksten bevorzugt, was bedeutet, dass die Summe aus Transmissions- und Reflexionsvermögen von Silber groß im Vergleich zu anderen Materialien ist.
Die Metallbeschichtung kann auf der prismatischen Struktur unter Verwendung vieler unterschiedlicher, vom Stand der Technik her bekannter Verfahren, einschließlich des Vakuum-Abscheidens oder des Plattierens, ausgebildet werden. Geeignete Vakuum-Abscheideverfahren schließen das Sputtern, das Plasmaaufdampfen und die Kathodenbogenabscheidung ein. Plattierungsverfahren, wie z.B. das Elektroplattieren oder das Lösungsplattieren, könnten auch verwendet werden. Die transflektive Metallbeschichtung 30 kann eine Dicke von etwa 25 Angström bis etwa 3000 Angström aufweisen, und sie ist gewöhnlich etwa 300 bis 400 Angström dick. Vorzugsweise weist die Metallbeschichtung eine relativ gleichmäßige Dicke auf.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Metallbeschichtung eine Silberschicht, die eine Transmission von mindestens etwa 10 % des sichtbaren Lichts gewährleistet. Im Allgemeinen ist eine solche Metallbeschichtung 360 – 400 Angström dick.
In 2 ist das lichtsteuernde Element 10 (das den lichtsteuernden Film 20 und die dünne Metallbeschichtung 30 einschließt) in eine Lichtanzeigevorrichtung 100 eingebaut. Die Lichtanzeigevorrichtung 100 kann verschiedene Schichten zusätzlich zu dem lichtsteuernden Element umfassen; die Lichtanzeigevorrichtung 100 umfasst eine Polymerschutzschicht 40, eine druckempfindliche Klebeschicht 50, ein Polymersubstrat 60 und einen Polarisator 70. Jede dieser Schichten wird später ausführlich erläutert.
Korrosionsresistenzeinrichtungen
Gemäß vorliegender Erfindung enthält das lichtsteuernde Element einen prismatischen lichtsteuernden Film 20, eine dünne Metallbeschichtung 30 und eine Korrosionsresistenzeinrichtung. Diese Korrosionsresistenzeinrichtung ist entweder auf oder in dem lichtsteuernden Element vorgesehen, um die Toleranz des Elements gegenüber Salz in der umgebenden Atmosphäre zu erhöhen. Atmosphären mit hohen Schwebesalzkonzentrationen schließen Bereiche in der Nähe großer Salzwasserbecken ein. Außerdem können bestimmte industrielle Prozesse hohe Salzkonzentrationen erzeugen. Menschen stellen auch Quellen von Salz dar, zum Beispiel enthalten Tränen und Schweiß geringe, aber dennoch schädliche Salzkonzentrationen.
Es wurde festgestellt, dass das lichtsteuernde Element in Atmosphären, die eine gewisse Salzkonzentration aufweisen, empfindlich gegenüber Korrosion zwischen dem lichtsteuernden Film 20 und der transflektiven Metallbeschichtung 30 ist. Eine beliebige Korrosion beginnt gewöhnlich am äußeren Umfang des lichtsteuernden Elements. Eine geringfügige Korrosion kann ein Abdunkeln der metallischen Beschichtung 30 in Flecken in Kantennähe zur Folge haben. Tritt die Korrosion in großen Bereichen zwischen dem prismatischen Film 20 und der dünnen Metallbeschichtung 30 auf, dann neigt die transflektive Metallbeschichtung dazu, von der prismatischen Struktur abzuplatzen. In einigen Ausführungsformen kann ein vollständiges Abplatzen auftreten, wobei die Metallbeschichtung in ihrem frisch oxidierten Zustand im Wesentlichen durchsichtig wird (d.h. kein oder wenig Abdunkeln aufweist). Selbst ohne ein restloses Abplatzen folgt entweder aus dem Abdunkeln oder dem Abplatzen ein inakzeptables Produkt.
Es wird angenommen, dass die Korrosion und das sich möglicherweise ergebende Abplatzen durch die Reaktion eines Oxidationsmittels mit der dünnen Metallbeschichtung verursacht wird. Die Anwesenheit der Salzionen erhöht die allgemeine Innenbeweglichkeit und die Leitfähigkeit. Das für diese Reaktion verantwortliche Oxidationsmittel könnte Sauerstoff sein, der entweder an der Grenzfläche zwischen dem lichtsteuernden Film 20 und der dünnen Metallbeschichtung 30 oder an der Peripherie der Schichten eingefangen wird, oder das Oxidationsmittel kann in dem lichtsteuernden Film 20 vorhanden sein. Insbesondere kann dies möglich sein, wenn nicht alle UV-aushärtbaren Verbindungen restlos reagiert haben. Zum Beispiel könnte ein Acrylatepoxid-Material Mengen von Epoxid aufweisen, die nicht reagiert haben.
Es wird angenommen, dass für das Auftreten einer Korrosion an der Grenzfläche reflektiver Metallfilm/prismatischer Film das lichtsteuernde Element der Kombination aus drei Komponenten, Salz, Wasser und Oxidationsmittel, ausgesetzt sein muss. Liegt eine dieser Komponenten nicht vor, dann sollte eine Korrosion nicht auftreten. Die vorliegende Erfindung ist darauf ausgerichtet, mindestens eine dieser Komponenten aus der unmittelbaren Umgebung der Grenzfläche zu entfernen; gewöhnlich ist es das Salz oder Wasser oder beides, was entfernt wird.
Es wurde festgestellt, dass lichtsteuernde Elemente 10 mit dem lichtsteuernden Film 20, der aus UV-aushärtbaren Zusammensetzungen, insbesondere Acrylatepoxid-Zusammensetzungen, besteht, nicht besonders empfindlich gegenüber dieser Redoxreaktion sind, wenn nicht alle drei Elemente vorliegen. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine korrosionsresistente Schicht bereit, welche mindestens eines dieser Elemente, üblicherweise Salz, von dem lichtsteuernden Element fernhält. Es ist erwünscht, dass eine beliebige korrosionsresistente Schicht für sichtbares Licht weitgehend durchsichtig ist. Das heißt, die Summe aus den Lichttransmissions- und -reflexionsverlusten aufgrund der korrosionsresistenten Schicht ist vorzugsweise nicht größer als 2 %, besser nicht größer als 1,5 % und noch besser nicht größer als 1 % im Vergleich zu dem lichtsteuernden Element ohne die Korrosionsresistenzeinrichtung. In einigen Ausführungsformen ist der Lichttransmissionsverlust nicht größer als etwa 0,5 %. In einigen Ausführungsformen jedoch kann ein Verlust bis zu etwa 5 % der Summe aus Transmission und Reflexion akzeptabel sein.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 3 dargestellt ist, ist eine korrosionsresistente Schicht, wie z.B. eine Zwischenschicht, an der Grenzfläche zwischen dem lichtsteuernden Film und der metallischen Beschichtung angeordnet. Diese Zwischenschicht 25 ist eine dünne Beschichtung, vorzugsweise eine dünne Metallbeschichtung, die auf der lichtsteuernden prismatischen Struktur vor dem Aufbringen der dünnen metallischen Beschichtung vorgesehen wird. In einer zweiten Ausführungsform, die in 5 dargestellt ist, ist eine korrosionsresistente Schicht, wie z.B. eine periphere Beschichtung 35, auf den äußeren Kanten 15 des lichtsteuernden Elements vorgesehen, wodurch die offenen Kanten abgedichtet werden.
Mit Bezug auf die Zwischenschicht 25 in 3 wird die Zwischenschicht 25 in das lichtsteuernde Element 11 zwischen den prismatischen lichtsteuernden Film 20 und die dünne Metallbeschichtung 30 eingefügt. Die Zwischenschicht 25 kann ein beliebiges Material sein, das eine ausreichende Haftung an der lichtsteuernden Schicht 20 und der dünnen Metallbeschichtung 30 aufweist. Beispiele für Materialien für die Zwischenschicht 25 schließen organische Materialien, wie z.B. Polymere, und Metalle ein.
Ist die Zwischenschicht 25 eine Metallzwischenschicht, dann wird das Metall aus einem oder mehreren aus der Gruppe ausgewählt, die aus Chrom, Nickel, Eisen, Aluminium, Titan, Silber, Gold, Hafnium, Zirkon, Tantal, Niob, Wolfram, Platin, Vanadium, Molybden, Zinn, Palladium, Rhodium, Legierungen, die diese Metalle enthalten, und anderen Metallen besteht. Das ausgewählte Zwischenschichtmaterial ist im Allgemeinen korrosionsresistent und wird nicht durch die Anwesenheit von Salzionen in der Atmosphäre beeinflusst.
Ein bevorzugtes Zwischenschichtmaterial ist Titan. Andere bevorzugte Zwischenschichtmetalle sind Legierungen von Nickel und Chrom (wie z.B. „Lumalloy^TM", ein Material das im Handel von C.P. Films aus Martinsville, VA, bezogen werden kann) und Nickel-Chrom-Eisen (wie z.B. „Inconel 600", das auch von C.P. Films bezogen werden kann). Andere Legierungen aus Nickel und Chrom können auch verwendet werden.
Eine Metallzwischenschicht kann auf dem lichtsteuernden Film 20 durch Aufdampfen, einschließlich Plasmaabscheidung und Kathodenbogenabscheidung, Sputtern, Plattieren und dergleichen erzeugt werden.
Es ist vorteilhaft, eine Zwischenschicht bereitzustellen, die für sichtbares Licht weitgehend durchsichtig ist; das heißt, die Summe aus Lichttransmission und Reflexion, die aufgrund der Zwischenschicht verloren geht, ist vorzugsweise nicht größer als 2 %, besser nicht größer als 1,5 % und noch besser nicht größer als 1 %, wenn sie mit dem lichtsteuernden Element innerhalb der Zwischenschicht verglichen wird. In einigen Ausführungsformen ist der Lichttransmissionsverlust nicht größer als etwa 0,5 %. In einigen Ausführungsformen kann es jedoch akzeptabel sein, einen größeren Verlust, wie zum Beispiel 4 % oder 5 % zu haben.
Um eine Zwischenschicht 25 mit akzeptablen Transmissions- und Reflexionsgraden bereitzustellen, ist die Dicke der Zwischenschicht vorzugsweise etwa 5 bis 50 Angström. Diese Dicke hängt jedoch von dem für die Zwischenschicht verwendeten Material ab. Eine Zwischenschicht aus Titan hat zum Beispiel vorzugsweise eine Dicke von etwa 20 bis 40 Angström, eine Zwischenschicht aus „Lumalloy" hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 bis 40 Angström, und eine Schicht aus „Inconel" hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 bis 40 Angström.
Das lichtsteuernde Element 11 in 4 (das den lichtsteuernden Film 20, die Zwischenschicht 25 und die transflektive Metallbeschichtung 30 enthält) ist in eine Lichtanzeigevorrichtung 111 eingebaut. Die Lichtanzeigevorrichtung 111 weist zusätzlich zum Lichtsteuerungselement 11 verschiedene Schichten auf; die Lichtanzeigevorrichtung 111 weist eine Polymerschutzschicht 40, eine druckempfindliche Klebeschicht 50, ein Polymersubstrat 60 und einen Polarisator 70 auf. Jede dieser Schichten wird später im Detail besprochen.
Mit Bezug auf 5 wird eine zweite Ausführungsform einer Korrosionsresistenzeinrichtung dargestellt. Die Korrosionsresistenzeinrichtung des lichtsteuernden Elements 12 ist eine periphere Beschichtung 35, die auf dem Umfang 15 des Elements angeordnet ist. Eine Theorie für das Aufhalten der Korrosion besteht in einem Unterbinden der Wanderung von in Lösung befindlichen Salzionen zur Grenzfläche Metallbeschichtung/prismatischer lichtsteuernder Film; das kann erreicht werden, indem eine Sperre um die freiliegenden Kanten der Schichten herum vorgesehen wird.
Die Seitenkantenabdichtung ist vorzugsweise eine Beschichtung aus einem Polymermaterial, das sich um die Kanten der lichtsteuernden prismatischen Struktur herum erstreckt. Vorzugsweise wird diese Beschichtung entweder gleichzeitig mit oder kurz nach dem Umwandeln der Struktur in ihre gewünschte Größe und Form aufgebracht.
Die periphere Beschichtung 35 kann irgendein Polymermaterial sein, wie z.B. ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Material. Das Material kann UV-polymerisierbar, durch Feuchte aushärtbar, wärmeaushärtbar oder dergleichen sein. Beispiele für Materialien, die als periphere Beschichtung 35 verwendet werden können, schließen Epoxid und Silikon ein. Das Material kann eine Flüssigkeit oder ein Festkörper (wie z.B. ein Pulver) sein, wenn es auf den Umfang 15 aufgebracht wird.
Das Polymermaterial kann auf den Umfang 15 durch ein beliebiges bekanntes Verfahren, zum Beispiel Spritzbeschichten, Transferbeschichten, Walzenbeschichten, manuelles Beschichten mit einem Pinsel, Pulverbeschichten und andere derartige Verfahren, aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Ausbildung wird die periphere Polymerbeschichtung durch Einsatz eines Laserstrahls, wie z.B. eines CO₂-Lasers, erzeugt. Der Laserstrahl schmilzt zumindest teilweise die äußersten Kanten des lichtsteuernden Elements und irgendwelcher optionaler Schichten, die in dem Element vorliegen, wodurch ein fließfähiges Material erzeugt wird, das die äußeren Kanten des Elements abdichtet. Der Laserstrahl kann verwendet werden, um das lichtsteuernde Element gleichzeitig auf eine gewünschte Größe zu schneiden und die Kantenabdichtung auszuführen. Für diese Ausführungsform kann ein beliebiger Lasertyp verwendet werden; Beispiele für typische Laser schließen einen 50-Watt-CO₂-Laser und einen 1000-Watt-CO₂-Laser ein.
Das lichtsteuernde Element 12 in 6 (das den lichtsteuernden Film 20, die dünne Metallbeschichtung 30 und die periphere Beschichtung 35 enthält) ist in eine Lichtanzeigevorrichtung 112 eingebaut. Die Lichtanzeigevorrichtung 112 weist zusätzlich zum Lichtsteuerungselement 12 verschiedene Schichten auf; die Lichtanzeigevorrichtung 112 weist eine Polymerschutzschicht 40, eine druckempfindliche Klebeschicht 50 und ein Polymersubstrat 60 auf. Jede dieser Schichten wird unten ausführlich besprochen.
Optionale Schichten
Der lichtsteuernde Film enthält optionale Schichten auf, wie z.B. einen druckempfindlichen Klebstoff 50, eine Polymerschutzschicht 40, eine anorganische Schutzschicht (nicht dargestellt), eine Polymersubstratschicht 60 und eine Polarisationsschicht 70. Für Ausführungsformen, die verschiedene dieser optionalen Schichten einschließen, siehe zum Beispiel die 2, 4 und 6. Zusätzliche Schichten, wie z.B. eine anorganische Schutzschicht, können in dem lichtsteuernden Element vorliegen. Weitere zusätzliche Schichten, wie z.B. Entlastungslagen, Silikonschichten und dergleichen, können vorliegen, um das Polymersubstrat 60 während des Transports oder nach dem Einbau in die Anzeigevorrichtung zu schützen.
In vielen Fällen wird der lichtsteuernde Film hergestellt und dann einem Montageunternehmen verkauft, der die Polarisationsschicht 70 bereitstellt und das Element in eine Vorrichtung einfügt. Somit wird das lichtsteuernde Element mit einer Entlastungslage auf der druckempfindlichen Klebeschicht 50 transportiert.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der lichtsteuernde Film eine Polymersperrschicht oder Polymerschutzschicht 40. Die Polymerschutzschicht unterbindet den Molekulartransfer auf die Metallbeschichtung 30. Die Polymerschutzschicht kann zusammen mit oder ohne eine anorganische Schutzschicht, die unten beschrieben wird, verwendet werden. Die Polymerschutzschicht oder Polymerschicht 40 ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus vernetztem Epoxidharz, vernetztem oder linearem Acrylharz, Epoxidacrylat, Polyester, wie z.B. Vitel^®, Polyethylen, Polyvinylidenchlorid und Polyvinylalkohol besteht. Ein Beispiel eines vernetzten Epoxidharzes, das verwendet werden kann, hat den Handelsnamen „B48N", hergestellt von Rohm und Haas, 100 Independence Mall West, Philadelphia, PA 19106-2399.
Wird die Polymerschutzschicht zusammen mit der anorganischen Schutzschicht verwendet, dann wird im Normalfall die Polymerschutzschicht 40 auf der anorganischen Schutzschicht abgeschieden. Wird die Polymerschutzschicht in einem lichtsteuernden Film ohne die anorganische Schutzschicht verwendet, dann wird die Polymerschutzschicht im Normalfall direkt auf der metallischen Beschichtung abgeschieden, wie es in den Elementen von 2, 4 und 6 dargestellt ist.
Die Polymerschutzschicht kann unter Verwendung einer Reihe von Verfahren, die dem Stand der Technik entsprechen, ausgebildet werden. Zum Beispiel wird die Polymerschutzschicht vorzugsweise durch Lösungsbeschichten erzeugt, in diesem Fall kann die Dicke der Polymerschutzschicht 40 im Bereich von etwa 0,01 Mikrometern bis zu etwa 50 Mikrometern liegen. Die Polymerschutzschicht kann formerhaltend auf der Metallbeschichtung oder der anorganischen Schutzschicht abgeschieden werden, oder sie kann die darunter liegenden Sägezahn-Formationen planarisieren oder teilweise planarisieren.
Hat die Polymerschutzschicht 40 eine Planarisierungsfunktion, dann weist die eine Seite der Schicht schrägliegende Flächen auf, die den schrägliegenden Flächen der prismatischen Struktur entsprechen, und eine zweite Seite der Schicht 40 ist weitgehend eben. Es ist möglich, dass die Polymerschutzschicht 40 mehr als eine Schicht umfassen kann. Ist die Polymerschutzschicht zum Beispiel dafür vorgesehen, die darunter liegende prismatische Struktur zu planarisieren, dann kann sie mehr als eine Schicht enthalten. In Abhängigkeit von dem verwendeten Material kann auch mehr als eine Schicht erwünscht sein, um sicherzustellen, dass die Polymerschutzschicht als eine geeignete Sperre wirkt.
Ein mögliches Verfahren zum Ausbilden der Polymerschutzschicht 40 ist das Aufdampfen von unbeständigen monomeren oder oligomeren Polymervorprodukten und anschließendes Aushärten der Vorprodukte. Das Abscheiden kann bei normalem Atmosphärendruck oder unter Vakuum stattfinden. Das Aushärten kann entweder durch Einsatz von Wärme-, Ultraviolett- oder Elektronenstrahlung oder durch Plasma- oder Koronaexposition ausgeführt werden. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren zum formerhaltenden Abscheiden sowie einige Beispiele für spezielle Materialien werden in den gleichzeitig anhängigen Anmeldungen WO 00/50931, d.h. US-Serien-Nr. 09/259,100, mit dem Titel „Retroreflective Articles Having Polymer Multilayer Reflective Coatings" sowie WO 00/50719, d.h. US-Serien-Nr. 09/259,487, mit dem Titel „Method of Coating Microstructured Substrates with Polymeric Layer(s), Allowing Preservation of Surface Feature Profile" beschrieben, welche beide durch Bezugnahme hier eingeschlossen sind. Unter Verwendung des Verfahrens, das in diesen beiden oben zitierten gleichzeitig anhängigen Patentanmeldungen beschrieben ist, würde eine typische Polymerschutzschicht eine Dicke von etwa 1 nm bis zu etwa 2 Mikrometern aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann dieses Verfahren gegenüber dem Lösungsbeschichten der Polymerschutzschicht bevorzugt werden, weil das beim Lösungsbeschichten verwendete Lösungsmittel schädlich für die Metallbeschichtung oder andere Schichten der Anzeigevorrichtung sein kann. Die Polymerschutzschicht könnte auch unter Verwendung von Plasmaprozessen, wie z.B. der Plasmapolymerisation oder des plasmaverstärkten chemischen Aufdampfens, wie sie vom Stand der Technik her bekannt sind, abgeschieden werden.
Ein bevorzugtes Material für die Polymerschutzschicht 40 ist das aus der Lösung abgeschiedene Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einer Dicke von etwa 10 Mikrometern. Das PMMA kann Additive, wie z.B. UV-Blocker und trübungshemmende Mittel, enthalten. Ein bevorzugtes Additiv zum PMMA ist Glycoldimercaptoacetat (GDA), ein Korrosionshemmer für Silber. Diese und andere Additive, die in der Polymerschutzschicht verwendet werden können, werden in den US-Patentschriften Nr. 4,307,150 und 4,645,714 dargelegt. Alternativ kann die Polymerschutzschicht das UV-aushärtbare vernetzte Epoxidacrylat enthalten, das oben als das bevorzugte Material für die prismatische Struktur beschrieben wurde.
Der druckempfindliche Klebstoff 50 ist vorzugsweise eine optisch diffuse Schicht. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die druckempfindliche Klebeschicht 50 einen Acrylat-Acrylsäureklebstoff. Der Klebstoff kann lichtstreuende Teilchen enthalten, die über die Klebeschicht hinweg verteilt sind, um die Streueigenschaften der Klebeschicht zu verbessern.
Der druckempfindliche Klebstoff 50 kann vom Typ Butylacrylat/Acrylsäure mit einem Verhältnis zwischen 90/10 und 97/3, vom Typ Iso-Octylacrylat-Acrylsäure mit einem Verhältnis zwischen 90/10 und 97/3 oder vom Typ Iso-Octylacrylat/Acrylsäure/Isobornylacrylat/Regalrez 6108 mit einem Verhältnis von ungefähr 66,3/0,67/13,4/19,3 sein. Der Klebstoff kann in Kombination mit einem oder mehreren aus der Gruppe Bisamid-Vernetzer, Benzoylperoxid-Initiator, ein Aziridin-Vernetzer, ein chlorhaltiger Vernetzer, wie z.B. XL-330, Irgacure-651-Vernetzer oder mit anderen herkömmlichen Acrylklebstoffvernetzern verwendet werden. Zusätzlich kann der Klebstoff ein oder mehrere der folgenden Additive enthalten: Benzotriazol, 5-Amino-Benzotriazol, 5-Butyl-Benzotriazol, Benzotriazol-5-Karbonsäure, Oktadecyl-Thiol oder Thiosilane. Ein Beispiel für einen druckempfindlichen Klebstoff, der in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird in PCT WO 99/21913 (Kaytor u.a.) beschrieben. Das Streuvermögen der druckempfindlichen Klebeschicht kann durch ein Verändern der Konzentration der streuenden Teilchen, die in dem Klebstoff verteilt sind, in Abhängigkeit von dem speziellen Streugrad, der gewünscht ist, angepasst werden.
Einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten ein Polymersubstrat 60. Das Polymersubstrat kann ein Material sein, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus PET, Polyethersulfon (PES), Polykarbonat, Zellulosediacetat und Zellulosetriacetat besteht, und es kann doppelbrechend oder nicht doppelbrechend sein. Vorzugsweise hat das Polymersubstrat eine Dicke von etwa 25 bis 1000 Mikrometer.
Der lichtsteuernde Film und das lichtsteuernde Element der vorliegenden Erfindung kann in verschiedene Anzeigevorrichtungen eingebaut sein. 7 veranschaulicht einen Querschnitt einer spezielle Ausführungsform einer Anzeige 110 der vorliegenden Erfindung einschließlich einer Linse oder eines Berührungsbildschirms 114. Die Linse oder der Berührungsbildschirm 114 können eine Eingabe vom Benutzer der Anzeige empfangen, oder sie können spezifische optische Fähigkeiten zur Anzeige beisteuern. Die Anzeige enthält außerdem eine Lichtmodulationsschicht 120, die einen oberen Polarisator 122, eine Flüssigkristallschicht 124 und einen unteren Polarisator 126 umfasst. Ein lichtsteuernder Film 128 ist an dem unteren Polarisator 126 angebracht. Der lichtsteuernde Film 128 kann ein beliebiger der verschiedenen oben offengelegten Ausführungsformen eines lichtsteuernden Films sein. Der lichtsteuernde Film der vorliegenden Erfindung kann auch in ein Anzeigegerät eingebaut sein, das nur einen Polarisator enthält, obwohl es häufiger in einem Gerät verwendet wird, das zwei Polarisatoren aufweist, zwischen denen die Flüssigkristallschicht liegt. Der lichtsteuernde Film 128 ist vorgesehen, das Bild zu einem gewünschten Betrachtungswinkel hin zu lenken, der sich wesentlich von einem Blendwinkel des Geräts 110 unterscheidet. Die Struktur des lichtsteuernden Films 128 wurde oben ausführlich besprochen. Der lichtsteuernde Film 128 kann auch als ein Strahlsteuerungsfilm oder Kippspiegelfilm bezeichnet werden.
In der in 7 dargestellten Anzeigevorrichtung ist eine Umgebungslichtquelle 130 dargestellt, welche die einfallenden Umgebungslichtstrahlen 132 erzeugt. In dieser Abbildung fällt ein Lichtstrahl 132 unter einem Winkel a gegenüber der Normalen von einer Quelle 130 auf die Anzeigevorrichtung. Die Normale ist die Richtung senkrecht auf der Anzeigeoberfläche. Ein Anteil des einfallenden Lichtes wird durch die obere Fläche der Anzeigevorrichtung 110 als Blendlicht, dargestellt durch den Blendstrahl 134, reflektiert. Der Blendstrahl 134 weist einen Blendwinkel b gegenüber der Normalen auf. Das Blendbild ist über einen Bereich von Betrachtungswinkeln hinweg sichtbar, weist jedoch eine Spitzenhelligkeit beim Blendwinkel b auf. Entsprechend dem Reflexionsgesetz ist der Winkel a gleich dem Winkel b. Ein anderer Anteil des einfallenden Lichts geht durch die Lichtmodulationsschicht 120 hindurch und wird durch den lichtsteuernden Film 128 als Anzeigeinformation oder Bild, das durch den Bildstrahl 138 repräsentiert wird, reflektiert. Der lichtsteuernde Film 128 ist eingestellt, den Bildstrahl 138 derart auszurichten, dass er von der Anzeige 110 unter einem Winkel gegenüber der Normalen ausgeht, der sich wesentlich von dem Blendwinkel b unterscheidet. Das Anzeigebild ist auch über einen Bereich von Betrachtungswinkeln hinweg sichtbar und weist eine Spitzenhelligkeit in einem engeren Bereich von Betrachtungswinkeln auf, die um einen „optimalen Betrachtungswinkel" herum zentriert sind. In 7 ist der Spitzenbildwinkel oder optimale Betrachtungswinkel nahezu normal zur Anzeige, wie durch den Bildstrahl 138 dargestellt ist. Folglich kann ein Betrachter der Anzeigevorrichtung 110 am Ort 144 das Anzeigebild deutlich ohne Störung durch ein Blendbild sehen. Weitere Beispiele für Anzeigevorrichtungen sind in WO 01/31393, d.h. der US-Patentanmeldung Nr. 09/425,765, eingereicht am 22. Oktober 1999, offengelegt.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter beschrieben und veranschaulicht. Die Beispiele veranschaulichen die Erfindung und sollten nicht als Einschränkungen der Geltungsbereiches auf deren Details gedeutet werden. Alle Teile, Prozentanteile und Verhältnisse usw. sind gewichtsbezogen, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiele
Ein prismatischer lichtsteuernder Film wurde aus einer UV-aushärtbaren Epoxidacrylat-Zusammensetzung wie folgt hergestellt:
Siebenundsiebzig (77) Teile Bisphenol-A-Epoxiddiacrylat (im Handel erhältlich von der Sartomer Company unter dem Handelsnamen „CN-104") wurden mehrere Stunden bis zu 60 °C erhitzt und vorsichtig mit 20 Teilen eines Gemischs aus 70 % Meta- und 30 % Para-Isomeren von Methylstyren (auch als Vinyltoluen bezeichnet; im Handel erhältlich von Monomer-Polymer Dajac) gemischt. Drei (3,0) Teile Novolac-Epoxidtriacrylat, zu 20 % verdünnt mit Tripropylen-Glycoldiacrylat (im Handel erhältlich von UCB Chemicals Corp. unter dem Handelsnamen „Ebecryl 3603"), das für 1 – 2 Stunden bei 65 °C erwärmt worden war, wurde in das Epoxiddiacrylat/Epoxidtriacrylat-Gemisch hinein gemischt, welches bei 60 °C gehalten wurde. Anderthalb (1,5) Teile Diphenyl-(2,4,6-Trimethylbenzoyl)-Phosphinoxid, ein Fotoinitiator (im Handel erhältlich von BASF unter dem Handelsnamen „Lucirin^TM" TPO"), 3,0 Teile 1-Hydroxycyclohexyl-Phenylketon, ein Fotoinitiator (im Handel erhältlich von Ciba Chemicals unter dem Handelsnamen „Irgacure 184"), und 0,3 Teile nichtionischer fluorierter Alkylester (im Handel erhältlich von der 3M Company unter dem Handelsnamen „FC-430") wurden hinzugefügt, wobei das Gemisch die gesamte Zeit über auf 60 °C gehalten wurde. Nach Abschluss des Mischens wurde die Temperatur auf 55 °C abgesenkt, und das Gemisch wurde vorsichtig 15 – 30 Minuten gerührt, um eine aufschichtbare Zusammensetzung zu erhalten.
Filme wurden hergestellt, indem die Zusammensetzung zwischen einen PET-Film und ein Metalltrommel- Formungswerkzeug, das ein mikroreproduziertes prismatisches Muster aufwies, eingebracht wurde. Das prismatische Muster wies, wie in 1 dargestellt ist, einen Neigungswinkel von 6 Grad und ein Prismateilungsmaß von 50 μm (Mikrometer) auf. Die Zusammensetzung wurde durch eine Gießform auf den PET-Film aufgeschichtet, um der Beschichtung eine Dicke von 5 – 7 μm auf dem PET zu geben. Das Formungswerkzeug wurde auf 60 °C (140 °F) erwärmt und dann auf das beschichtete PET gepresst, so dass die Zusammensetzung die Hohlräume im Werkzeug ausgefüllt hat. Die PET/Zusammensetzung/Werkzeug-Konstruktion wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 9,1 Meter/Minute (30 Fuß/min) unter 600 Watt/cm-UV-Lampen vorbei bewegt, um die UV-Strahlung durch das PET in die Zusammensetzung eindringen zu lassen. Das Formungswerkzeug wurde vom PET abgetrennt, welches eine auf ihm reproduzierte prismatische Struktur aufwies. Der prismatische Film wurde dann unter einer Nachaushärtungs-UV-Lampe vorbei und durch einen Temperungsofen bewegt, um irgendwelche Restmonomere zu beseitigen.
Eine transflektive Silberschicht (ungefähr 400 Angström dick) wurde durch Sputtern auf das prismatische Sägezahnmuster aufgedampft. Eine PMMA-Polymerschutzschicht (ungefähr 10 Mikrometer dick) wurde aus der Lösung auf der Silberschicht abgeschieden, und dann wurde ein lichtstreuender Butylacrylat/Acrylsäureklebstoff (ungefähr 25 Mikrometer dick) über dem PMMA aufgetragen. Das entstehende Element wies eine Transmission des sichtbaren Lichts von etwa 10 % bei 550 nm auf, die an einem Perkin-Elmer-Lambda-900-Spektrometer gegen eine Bezugsgröße Luft gemessen wurde.
Für die unten beschriebenen Salzbadtests wurde jedes prismatische lichtsteuernde Element mit dem Butylacrylat/Acrylsäureklebstoff auf ein blankes Natronkalkglas laminiert.
Für den unten beschriebenen Wärme- und Feuchtetest wurde jedes prismatische lichtsteuernde Element mit dem Butylacrylat/Acrylsäureklebstoff auf einen handelsüblichen Absorptionspolarisator vom Jodtyp (im Handel erhältlich von Sanritz unter dem Handelsnamen „LLC2-5518", oder gleichartig) laminiert. Das blanke Natronkalkglas wurde dann zum Polarisator laminiert. Die getestete Probenkonstruktion enthielt den zwischen dem Natronkalkglas und dem prismatischen lichtsteuernden Element liegenden Polarisator mit der PET-Schicht als einer äußersten Schicht.
Salzbadtests
Für die Salzbadtests wurde die Film/Glas-Konstruktion in eine erwärmte 20-gewichtsprozentige wässrige Kochsalzlösung eingetaucht. Die Temperatur des Salzbades wurde bei jedem Test angegeben. Die Probe wurde ungefähr aller 2 Minuten hinsichtlich irgendeines Hinweises auf eine vom Salz erzeugte Zersetzung, die an der Grenzfläche des prismatischen lichtsteuernden Films und der transflektiven Silberschicht auftrat, visuell bewertet. Für die Tests über Nacht wurde die Grenzfläche nur am Ende des Testzeitraums bewertet.
Wärme- und Feuchtetests
Für die Wärme- und Feuchtetests wurde die Film/Polarisator/Glass-Konstruktion in einer Feuchtekammer angeordnet, die eine erhöhte Temperatur und relative Feuchte aufwies. Temperatur und Feuchte wurden bei jedem Test angegeben. Außer dem registrierten wurde kein Kochsalz oder anderes Salz wissentlich zur Umgebung hinzugefügt.
Es wurde beobachtet, dass die Zersetzung der Silberschicht auf dem Filmsubstrat in zwei Stufen abläuft. Die Anfangsstufe bestand in dem Auftreten von dunklen oder schwarzen Flecken, beginnend an den Kanten des laminierten Strukturfilms. Der zweite bestand in der Ausbreitung dieses Zustandes von den Kanten weg in den Film hinein; dieser Zustand wird als „Abplatzen" bezeichnet.
Vergleichsbeispiel A
Das Vergleichsbeispiel A war ein prismatischer lichtsteuernder Film, wie oben beschrieben, der eine aufgedampfte Silberschicht mit einer Lichttransmission von etwa 10 % bei 550 nm, eine PMMA-Schicht und eine Klebeschicht aufwies. Die Proben wurden, wie oben beschrieben ist, auf Natronkalkglas und einen Polarisator laminiert; die präparierten Proben wurden hinsichtlich Korrosion unter Verwendung des Salzbadtests und des Wärme- und Feuchtetests getestet.
Salzbadtests
Das Vergleichsbeispiel A versagte durch Abplatzen, das sich innerhalb von 3 Minuten nach dem Einbringen in das Salzbad bei 75 °C von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus ausbreitete.
Eine zweite Probe versagte durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtstreuender Film/Silber aus ausbreitete, nachdem die Probe ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine dritte Probe versagte durch das Auftreten schwarzer Korrosionsflecke (Vorläufer des Ausfalls durch Abplatzen), die sich von der Kante der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 70 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreiteten.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft worden war, versagte durch das Auftreten schwarzer Korrosionsflecke durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 65 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Die Beispiele 1 – 8 demonstrieren den zusätzlichen Widerstand gegenüber Salzkorrosion durch die Verwendung einer eingefügten oxidationsresistenten Schicht zwischen dem prismatischen lichtsteuernden Film und der transflektiven Silberschicht.
Beispiel 1
Ein lichtsteuernder transflektiver Anzeigefilm wurde, wie oben im Vergleichsbeispiel A beschrieben ist, hergestellt, außer dass zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht eine 5 Angström dicke Beschichtung aus „Lumalloy" aufgedampft wurde. Die Proben wurden, wie oben beschrieben ist, auf einen Polarisator und Natronkalkglas laminiert und getestet.
Salzbadtests
Beispiel 1 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe versagte durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus ausbreitete, nachdem die Probe ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe versagte durch das Auftreten schwarzer Korrosionsflecke (Vorläufer des Ausfalls durch Abplatzen), die sich von der Kante der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 70 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreiteten.
Beispiel 2
Beispiel 2 wurde, wie oben in Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt, außer dass zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht eine 10 Å – Beschichtung aus „Lumalloy" abgeschieden wurde.
Salzbadtests
Beispiel 2 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 240 Stunden, die sie einer Umgebung mit 70°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe überstand auch unverändert 663 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft und vor dem Aussetzen getrocknet worden war, versagte durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 663 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 65 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Beispiel 3
Beispiel 3 wurde, wie Beispiel 1 beschrieben ist, hergestellt, außer dass das Beispiel 3 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 20 % – Beschichtung aus „Lumalloy" aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 3 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 240 Stunden, die sie einer Umgebung mit 70°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe überstand auch unverändert 663 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Beispiel 4
Beispiel 4 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Beispiel 4 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 40 Å – Beschichtung aus „Lumalloy" aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 4 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 240 Stunden, die sie einer Umgebung mit 70°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe überstand auch unverändert 663 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft und vor dem Aussetzen getrocknet worden war, überstand unverändert 663 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Beispiel 5
Beispiel 5 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Beispiel 5 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 10 % – Beschichtung aus „Inconel 600" aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 5 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Beispiel 6
Beispiel 6 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Beispiel 6 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 30 % – Beschichtung aus „Inconel 600" aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 6 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 330 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Beispiel 7
Beispiel 7 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Beispiel 7 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 10 % – Beschichtung aus Titan aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 7 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe versagte durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus ausbreitete, nachdem die Probe ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe versagte durch das Auftreten von Korrosion, die sich von der Kante der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 70 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Beispiel 8
Beispiel 8 wurde wie Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Beispiel 8 eine zwischen dem prismatischen lichtstreuenden Film und der Silberschicht abgeschiedene 40 % – Beschichtung aus Titan aufwies.
Salzbadtests
Beispiel 8 überstand 30 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe versagte durch das Auftreten von Korrosion, die sich von der Kante der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 70 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft und vor dem Aussetzen getrocknet worden war, versagte durch das Auftreten von Korrosion, die sich von der Kante an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 65 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Vergleichsbeispiel B
Das Vergleichsbeispiel B wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie das Vergleichsbeispiel A. Proben aus dem Vergleichsbeispiel B wurden unter Verwendung eines für die Massenfertigung geeigneten mechanischen Scherschneiders, wie z.B. einer Schlagschere, auf Größe ( ~ 1'' × 1 ½'') gebracht. Beim Schneiden war eine Entlastungszwischenlage auf dem Butylacrylat/Acrylsäureklebstoff vorhanden. Nach dem Schneiden wurden die Proben auf das Natronkalkglas und den Polarisator laminiert.
Salzbadtests
Das Vergleichsbeispiel B versagte durch Abplatzen an der Grenzschicht Epoxidacrylat/Silber, das sich innerhalb von 3 Minuten nach dem Einbringen in das Salzbad bei 75 °C von der Kante aus ausbreitete.
Eine gleichartige Probe versagte durch Abplatzen an der Grenzfläche lichtsteuernder Film/Silber, das sich von der Kante aus ausbreitete, nachdem die Probe ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe versagte durch das Auftreten schwarzer Korrosionsflecke (Vorläufer des Ausfalls durch Abplatzen), die sich von der Kante der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 70 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreiteten.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft worden war, versagte durch Abplatzen, das sich von der gekennzeichneten Kante an der Grenzfläche Epoxidacrylat/Silber aus in weniger als 240 Stunden, welche sie einer Umgebung mit 65 °C/95 % relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt war, ausbreitete.
Die Beispiele 9 – 11 demonstrieren den zusätzlichen Widerstand gegenüber Salzkorrosion durch die Verwendung einer Kantenabdichtung durch Lasertrimmen des Films.
Beispiel 9
Beispiel 9 wurde wie das Vergleichsbeispiel B präpariert, außer dass das Beispiel 9 mit einem 1000-Watt-CO₂-Laser auf Größe geschnitten wurde. Der Laser wurde bei 500 Watt bei einer Frequenz von 10 kHz mit einem 100 %-igen Arbeitszyklus und einer Schneidgeschwindigkeit von 1,6 Meter/Sekunde betrieben. Während des Schneidens mit dem Laser wurde die Probe so ausgerichtet, dass der Laser den Klebstoff vor der Silberschicht durchschnitt.
Salzbadtests
Beispiel 9 überstand 17 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 331 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft worden war, blieb im Impfbereich unverändert, versagte aber durch Auftreten schwarzer Korrosionsflecke durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche lichtsteuernder Film/Silber in den anderen Bereich in weniger als 331 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war, ausbreitete.
Beispiel 10
Beispiel 10 wurde ähnlich dem Beispiel 9 präpariert, außer dass das Beispiel 10 derart geschnitten wurde, dass der Laser die Silberschicht vor dem Klebstoff durchschnitt.
Salzbadtests
Beispiel 10 überstand 17 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe blieb unverändert, nachdem sie ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt worden war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 331 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft worden war, versagte durch Auftreten eines schwarzen Korrosionsflecks durch Abplatzen, das sich von der Kante an der Grenzfläche lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 331 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war, in den Bereich der Salzimpfung ausbreitete.
Beispiel 11
Beispiel 11 wurde ähnlich dem Beispiel 10 präpariert, wobei der Laser die Silberschicht vor dem Klebstoff durchschnitt, außer dass die Schnittparameter derart gewählt wurden, die Entlastungslage auf dem Klebstoff nicht zu schneiden.
Salzbadtests
Beispiel 11 überstand 17 Minuten im Salzbad bei 75 °C unverändert.
Eine gleichartige Probe versagte durch Abplatzen an der Grenzfläche prismatischer lichtsteuernder Film/Silber, das sich von der Kante aus ausbreitete, nachdem die Probe ungefähr 14 Stunden über Nacht dem Salzbad bei 50 °C ausgesetzt war.
Wärme- und Feuchtetests
Eine gleichartige Probe überstand unverändert 240 Stunden, die sie einer Umgebung mit 70°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war.
Eine gleichartige Probe, die an einer Kante mit einer restlos aufgenommenen Menge von 5 Mikrolitern einer 10%-igen wässrigen Kochsalzlösung geimpft worden war, versagte durch Abplatzen, das sich von der gekennzeichneten Kante an der Grenzfläche lichtsteuernder Film/Silber aus in weniger als 331 Stunden, die sie einer Umgebung mit 65°C/95 % relativer Feuchte ausgesetzt war, ausbreitete.
Es sollte nicht angenommen werden, dass die vorliegende Erfindung auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern eher sollte verständlich sein, dass sie alle Ausgestaltungen der Erfindung abdeckt, die in den angefügten Ansprüchen dargelegt sind. Verschiedene Abänderungen, gleichwertige Prozesse wie auch zahlreiche Strukturen, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, werden Fachleuten beim Durchsehen der vorliegenden Beschreibung leicht ersichtlich sein. Die Ansprüche sind dafür vorgesehen, solche Modifikationen und Geräte zu umfassen.

Claims

Lichtsteuerndes Element, aufweisend: (a) eine prismatische Struktur (20), die erste und zweite Flächen (21, 22) aufweist, wobei die zweite Fläche (22) Sägezahn-Formationen (24) mit schrägliegenden Flächen (26) aufweist, wobei die prismatische Struktur aus einer nicht-halogenierten UV-polymerisierbaren Zusammensetzung besteht; (b) eine transflektive Metallbeschichtung (30), die auf den Sägezahn-Formationen (24) angeordnet ist, wobei die transflektive Metallbeschichtung eine Transmission von mindestens 10 % des sichtbaren Lichtes aufweist; und (c) eine korrosionsresistente Schicht (25, 35) in der Nähe sowohl der transflektiven Metallbeschichtung (30) als auch auf der prismatischen Struktur (20), wobei die korrosionsresistente Schicht eine Abnahme in der Summe aus Transmission und Reflexion des sichtbaren Lichtes von weniger als 5% bewirkt, wobei die prismatische Struktur (20), die transflektive Metallbeschichtung (30) und die korrosionsresistente Schicht (25, 35) so angeordnet sind, dass sie ein Bild in einen Winkel lenken, der sich von einem Blendwinkel unterscheidet.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die korrosionsresistente Schicht eine Abnahme der Summe aus Transmission und Reflexion des sichtbaren Lichtes von weniger als 2 % bewirkt.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die UV-polymerisierbare Zusammensetzung ein vernetztes Epoxidacrylat aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 3, wobei die UV-polymerisierbare Zusammensetzung Bisphenol-A-Epoxiddiacrylat mit einem Anteil von etwa 55 – 80 Gew.% am gesamten UV-aushärtbaren Harzmaterial, Methylstyren mit einem Anteil von etwa 5 – 25 Gew.% am gesamten UV-aushärtbaren Harzmaterial, Acrylepoxid mit einem Anteil von etwa 1 – 10 Gew.% am gesamten UV-aushärtbaren Harzmaterial, einen Fotoinitiator mit einem Anteil von etwa 0,25 – 5 Gew.% am gesamten UV-aushärtbaren Harzmaterial und ein Fluortensid mit einem Anteil von etwa 0,1 – 0,3 Gew.% am gesamten UV-aushärtbaren Harzmaterial aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die transflektive Metallbeschichtung ein Material aufweist, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Silber, Chrom, Nickel, Aluminium, Titan, Gold, Zirkon, Platin, Palladium, Rhodium und deren Legierungen besteht.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 5, wobei die transflektive Metallbeschichtung Silber aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 5, wobei die transflektive Metallbeschichtung eine Dicke von etwa 300 Ångström bis etwa 400 Ångström aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die korrosionsresistente Schicht eine Zwischenschicht ist, die zwischen der prismatischen Struktur und der transflektiven Metallbeschichtung angeordnet ist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 8, wobei die Zwischenschicht ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Nickel, Eisen, Aluminium, Titan, Silber, Gold, Hafnium, Zirkon, Tantal, Niob, Wolfram, Platin, Vanadium, Molybden, Zinn, Palladium, Rhodium und deren Legierungen besteht.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 9, wobei die Zwischenschicht eine Nickel-Chrom-Legierung aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 10, wobei die Zwischenschicht eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, das einen äußeren Umfang aufweist, wobei die korrosionsresistente Schicht eine Polymerbeschichtung auf dem äußeren Umfang der transflektiven Metallschicht und der prismatischen Struktur aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 12, wobei die Polymerbeschichtung durch Schmelzen eines Polymermaterials mit einem Laser erzeugt wird.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: (a) eine anorganische Schutzschicht, die auf der transflektiven Metallbeschichtung ausgebildet ist; (b) eine druckempfindliche Klebeschicht, die auf der anorganischen Schutzschicht ausgebildet ist; und (c) einen Polarisator, der auf der druckempfindlichen Klebeschicht angeordnet ist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 14, wobei die druckempfindliche Klebeschicht eine Acrylat-Acrylsäureklebeschicht aufweist, die Klebeschicht optisch diffus ist und wobei die Klebeschicht ein Beschädigen der Metallbeschichtung verhindert.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 15, wobei die druckempfindliche Klebeschicht lichtstreuende Teilchen aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, außerdem aufweisend: (a) eine Polymerschutzschicht; (b) eine druckempfindliche Klebeschicht, die auf der Polymerschutzschicht ausgebildet ist; und (c) einen Polarisator, der auf der druckempfindlichen Klebeschicht angeordnet ist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 17, wobei die Polymerschutzschicht aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyester, löslichem Polyester, vernetztem Epoxidharz, Acrylharz, Epoxidacrylat, Polyethylen, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol und Polymethylmethacrylat besteht.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 17, wobei die Polymerschutzschicht eine Dicke von etwa 1 Nanometer bis zu 25 Mikrometer aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 17, wobei die Polymerschutzschicht eine Seite aufweist, die schräggestellte Flächen aufweist, die den schräggestellten Flächen der prismatischen Struktur entsprechen, und eine zweite Seite aufweist, die im Wesentlichen eben ist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 17, wobei die Polymerschutzschicht Polymethylmethacrylat aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, außerdem ein Polymersubstrat aufweisend, das auf der ersten Fläche angeordnet ist, wobei das Polymersubstrat ein Material aufweist, das aus der Gruppe aus PET, Polyethersulfon, Polycarbonat, Zellulosediacetat und Zellulosetriacetat ausgewählt ist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 22, wobei das Polymersubstrat eine Dicke größer als oder gleich etwa 25 Mikrometer und kleiner als oder gleich etwa 1000 Mikrometer aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die prismatische Schicht schräggestellte Flächen mit einem Neigungswinkel von etwa 6° bis etwa 9° aufweist.
Lichtsteuerndes Element nach Anspruch 1, wobei die Sägezahn-Formationen einen Periodenabstand von etwa 30 Mikrometer bis etwa 80 Mikrometer aufweisen.
Anzeigevorrichtung, aufweisend: (a) eine Lichtmodulationsschicht (120); (b) einen Polarisator (122) (c) einen lichtsteuernden Film (128), aufweisend: (i) ein Polymersubstrat (60); (ii) eine prismatische Struktur (20), die erste und zweite Flächen (21, 22) aufweist, wobei die zweite Fläche (22) Sägezahn-Formationen (24) mit schrägliegenden Flächen (26) aufweist, wobei die prismatische Struktur aus einer nichthalogenierten UV-polymerisierbaren Zusammensetzung besteht; (iii) eine transflektive Silberbeschichtung (30) auf der Seite des prismatischen Substrats, die Sägezahn-Formationen (24) aufweist, wobei die Silberbeschichtung eine Transmission des sichtbaren Lichts von mindestens 10% aufweist; (iv) eine metallische Zwischenschicht (25), die zwischen den Sägezahn-Formationen (24) und der Silberschicht (30) angeordnet ist, wobei die Zwischenschicht eine Abnahme der Summe aus Transmission und Reflexion des sichtbaren Lichtes von weniger als 5% bewirkt; (v) eine Polymerschutzschicht (40) aus Polymethylmethacrylat, die über der Silberschicht ausgebildet ist; und (vi) eine streuende Klebeschicht (50), die über der Polymerschutzschicht ausgebildet ist, die am Polarisator anhaftet.
Verfahren zur Herstellung eines Transflektors mit den folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines prismatischen lichtsteuernden Films durch: (i) Bereitstellen eines Werkzeugs mit mehreren Hohlräumen darin; (ii) Füllen der Hohlräume mit einer Zusammensetzung, welche eine nichthalogenierte W-polymerisierbare Zusammensetzung aufweist; (iii) Auslösen der Polymerisation des UV-aushärtbaren Materials mit einer UV-Quelle; (iv) Polymerisieren der Zusammensetzung, um eine Struktur (20) zu erhalten; (v) Entfernen der Struktur aus dem Werkzeug, wobei die Struktur (20) eine erste Fläche und eine zweite Fläche (21, 22) aufweist und die zweite Fläche (22) darauf mehrere sägezahnförmige Ausbildungen (29) aufweist; (b) Aufbringen einer korrosionsresistenten Zwischenschicht (25) auf der zweiten Fläche, wobei die Abdeckzwischenschicht ein Metall aufweist und eine Abnahme der Summe von Transmission und Reflexion des sichtbaren Lichtes von weniger als 5% bewirkt; und (c) Aufbringen einer transflektiven Silberbeschichtung (30) mit einer Transmission von mindestens 10% des sichtbaren Lichtes auf der Zwischenschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt zum Füllen der Hohlräume mit einer Zusammensetzung, die ein UV-aushärtbares Material aufweist, ein Füllen der Hohlräume mit einer Zusammensetzung aufweist, die etwa 55 – 80 Gewichtsprozent Bisphenol-A-Epoxiddiacrylat, etwa 5 – 25 Gewichtsprozent Methylstyren, etwa 1 – 10 Gewichtsprozent acryliertes Epoxid, etwa 0,25 – 5 Gewichtsprozent Fotoinitiator und etwa 0,1 – 0,3 Gewichtsprozent Fluortensid aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt des Aufbringens einer Zwischenschicht auf der zweiten Fläche das Aufbringen einer Zwischenschicht aufweist, die eine Nickel-Chrom-Legierung aufweist.