專(zhuān)利名稱(chēng)：：制造大寬度的無(wú)缺陷光導(dǎo)元件的方法、制造裝置和衍射光導(dǎo)元件的制作方法制造大寬度的無(wú)缺陷光導(dǎo)元件的方法、制造裝置和衍射光導(dǎo)元件
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種制造衍射光導(dǎo)元件(diffractivelightguideelement)的方法、一種制造衍射光導(dǎo)元件的裝置和能由此獲得的光導(dǎo)元件。
技術(shù)領(lǐng)域：
光導(dǎo)元件也稱(chēng)為擴(kuò)散體(diffuser)。光導(dǎo)元件和擴(kuò)散體應(yīng)理解為指具有導(dǎo)光性質(zhì)的元件，尤其是膜。最簡(jiǎn)單形式的擴(kuò)散體是具有散射作用但是不容許定向?qū)虻穆淦痢Ｈ欢?，定向?qū)Ч獾膶?shí)現(xiàn)對(duì)于許多光學(xué)應(yīng)用高度重要，因?yàn)榭梢砸虼藢?shí)現(xiàn)許多不同的效果，例如在顯示器的情況下的光輸出的增加、顯示器的散射角和視角的調(diào)節(jié)、對(duì)于日光投影的不依賴(lài)于側(cè)射光的反射、對(duì)比度的增加等。由于光導(dǎo)性質(zhì)的發(fā)展，產(chǎn)生了折射率梯度。產(chǎn)生折射率梯度的原理是已知的。例如在US5552261和US5529473中所述，相對(duì)于周?chē)后w基質(zhì)敏聚合物中因?yàn)槎ㄏ驍U(kuò)散而眾所周知的"Colburn-Haines效應(yīng)"以及隨后在以圖案形式曝光的區(qū)域中的聚合導(dǎo)致密度的增加并且因此導(dǎo)致折射率的增加或者降低。此后，通過(guò)整個(gè)表面固化(全面積固化)固定折射率梯度分布。隨后還使用了無(wú)機(jī)性質(zhì)的光敏組分，而不是單一的有機(jī)單體，通過(guò)該無(wú)機(jī)性質(zhì)的光敏組分可實(shí)現(xiàn)折射率的更大差異。這種光導(dǎo)元件的制造在原理上同樣是已知的，例如通過(guò)全息方法。光導(dǎo)元件可例如通過(guò)對(duì)具有導(dǎo)光作用的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓花或者通過(guò)光敏性聚合物膜(光敏聚合物)的逐點(diǎn)曝光(例如用穿孔掩模)而制造。例如，WO03/058292描述了制造具有梯度結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的方法，其中通過(guò)在由其中分散有顆粒的可固化的基體材料組成的納米復(fù)合材料中產(chǎn)生電勢(shì)差而獲得嵌入固體基體中的納米尺度的顆粒，使得納米尺度顆粒的定向擴(kuò)散隨著濃度梯度的形成而發(fā)生，并且具有濃度梯度的納米復(fù)合材料發(fā)生固化。該納米復(fù)合材料可為光敏材料。DE-A-10200760描述了一種制造折射率梯度膜的方法，其中折射率梯度在可聚合的、固體或者凝膠形式的納米復(fù)合材料中，例如通過(guò)平版印刷術(shù)或者局部曝光而產(chǎn)生，并且隨后通過(guò)固化而固定。本申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/EP2005/013685和PCT/EP2005/013683描述了制造具有折射率梯度的光學(xué)部件的方法，其中在混雜材料中產(chǎn)生折射率的配體的單核或者多核金屬絡(luò)合物。對(duì)混雜材料的局部照射或者加熱形成濃度梯度，其隨后通過(guò)固化而固定。根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)，光導(dǎo)元件通過(guò)兩階段方法制造。例如在DE-A-10200760中，通過(guò)常規(guī)涂布方法將光敏組合物涂布于背襯(backing)上并干燥。當(dāng)聚合物膜用作背襯時(shí)，形成的復(fù)合材料具有用于保護(hù)的覆蓋膜并且?guī)喥鹩糜诖鎯?chǔ)。隨后，在第二階段中，使涂布的光敏組合物結(jié)構(gòu)化，為此通常必須將覆蓋膜除去。這些兩階段方法的缺點(diǎn)因以下方面引起需要在涂布后只有在非常適度的條件下干燥，因?yàn)楦叨日凵涞膯误w的擴(kuò)散或者納米顆粒的擴(kuò)散在更高度固結(jié)的層中非常受限制；以及在后續(xù)圖案曝光過(guò)程中結(jié)構(gòu)例如全息結(jié)構(gòu)的形成變得實(shí)際上不可能。這又導(dǎo)致所涂布的層的非常大的機(jī)械敏感性和有粘在掩模上的傾向。兩種效應(yīng)均導(dǎo)致擴(kuò)散體層中的非常高的缺陷率，這對(duì)于許多應(yīng)用是不可忍受的。其它因素為，各個(gè)工藝步驟，例如巻起和再次展開(kāi)以及伴隨的傳送過(guò)程進(jìn)一步增加了誤差率。而且，當(dāng)前技術(shù)受限制于不大于60cm的膜寬。具體地，本領(lǐng)域中特別地出現(xiàn)下列缺點(diǎn)1.在第一個(gè)工藝步驟中制造的夾層結(jié)構(gòu)由于該方法而非常柔軟和自由流動(dòng)并且對(duì)積4成應(yīng)力非常壽文感。由于重復(fù)處理，不可避免地產(chǎn)生4幾械應(yīng)力并且這些機(jī)械應(yīng)力可導(dǎo)致表面中的最小限度的變形，其被后續(xù)的第二個(gè)步驟(曝光)在光學(xué)上顯著地放大。這是由以下事實(shí)導(dǎo)致的在曝光期間，所謂的"光導(dǎo)管(light-pipe)"沿著照射的方向形成。因此，如果不均勻性例如小的凹痕、隆起、凸出部分或者刮痕(下文將這些稱(chēng)為微缺陷)存在于待曝光的夾層結(jié)構(gòu)中，光敏材料在這些微缺陷附近被以非常不同的角度照射，這導(dǎo)致光導(dǎo)管平行性的宏觀(guān)可見(jiàn)的破壞并且因此導(dǎo)致整個(gè)擴(kuò)散體在視覺(jué)外觀(guān)和視覺(jué)效果上的宏觀(guān)清楚可見(jiàn)的破壞。這種擴(kuò)散體特別不適合用于顯示領(lǐng)域。2.兩階段方法需要在第一和第二工藝步驟之間的存儲(chǔ)時(shí)間。在該存儲(chǔ)期間，在光敏材料中可存在老化過(guò)程，這阻止了可再現(xiàn)的擴(kuò)散體制造。而且，處于巻繞狀態(tài)的夾層結(jié)構(gòu)材料的存儲(chǔ)由于夾層結(jié)構(gòu)巻內(nèi)部和外部的不同壓力并且由于重力的影響而導(dǎo)致周期性地出現(xiàn)層厚度的變化，這導(dǎo)致由其制造的擴(kuò)散體膜的光學(xué)效應(yīng)的清楚可見(jiàn)的周期性變化，因?yàn)楣鈱?dǎo)管結(jié)構(gòu)包括其效果(衍射效率)非常依賴(lài)于厚度的體積相位全息圖。這些也是阻礙擴(kuò)散體的應(yīng)用特別是在顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用的宏觀(guān)缺陷。3.對(duì)于擴(kuò)散體的大尺寸應(yīng)用，例如投影屏或者大尺寸的LCD-TV顯示器，必需使兩片或者更多片擴(kuò)散體膜在縱向上接合，使得沒(méi)有接縫可以看見(jiàn)。這是因?yàn)椋毓馑璧墓鈱W(xué)器件(optics)的寬度由于技術(shù)原因并且還由于成本原因不能如所期望地按比例增加(scaleup),例如不能按比例增加到1.60m。然而，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的不同方法在上述兩階段方法中所制造的兩個(gè)或者多個(gè)擴(kuò)散體的無(wú)縫連接在上述應(yīng)用所需的質(zhì)量方面是不可能的。4.兩階段方法由于眾多的工藝步驟而非常昂貴。5.當(dāng)使用大于50~60cm的寬度時(shí)，由于與曝光和干燥或者程序升溫有關(guān)的根本不可避免的不均勻性，出現(xiàn)具有波紋狀的扭曲或者非平面邊緣。這些區(qū)域不可用于上述可能的應(yīng)用。只有通過(guò)連接較小部分才可能實(shí)現(xiàn)較大面積。盡管該問(wèn)題可通過(guò)在膜邊緣上安裝傾斜的轉(zhuǎn)輪而減小到一定程度，但是總的來(lái)說(shuō)不可能根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)用兩階段方法獲得更大的寬度。
發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種方法，使用該方法可以避免光導(dǎo)元件的上述宏觀(guān)缺陷并且其允許制造具有顯著超出可用曝光光學(xué)器件的寬度的高寬度擴(kuò)散體。已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，該目標(biāo)通過(guò)用連續(xù)的巻對(duì)巻(roll-to-roll)方法來(lái)制造衍射光導(dǎo)元件的方法而實(shí)現(xiàn)。該衍射光導(dǎo)元件包括光學(xué)和微光學(xué)光導(dǎo)元件。因此，本發(fā)明涉及一種制造衍射光導(dǎo)元件的方法，其包括下列步驟a)將光敏涂布組合物涂布到柔韌的背襯底基(web)上，b)干燥所涂布的涂布組合物，c)將柔韌的掩模層壓到所述干燥的涂布組合物上，d)通過(guò)掩模將所述涂布組合物曝光，以通過(guò)圖案曝光在所述涂布組合物中獲得折射率梯度，e)對(duì)所述涂布組合物進(jìn)行全部表面固化，以固定所述折射率梯度，步驟a)到e)依次在連續(xù)的、一個(gè)階段的巻對(duì)巻方法中進(jìn)行。新構(gòu)建了一個(gè)連續(xù)的、組合的涂布和曝光設(shè)備用于根據(jù)本發(fā)明的方法。因此，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種設(shè)備，利用其可進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法，即涉及一種用于在連續(xù)的、一個(gè)階段的巻對(duì)巻方法中制造衍射光導(dǎo)元件的設(shè)備，包括a)將光敏涂布組合物涂布到柔韌的背襯底基上的涂布裝置，b)干燥所涂布的涂布組合物的干燥裝置，c)將柔韌的掩模層壓到所述干燥的涂布組合物上的層壓裝置，d)通過(guò)所述掩模將所述干燥的涂布組合物曝光的曝光裝置，e)對(duì)所述涂布組合物進(jìn)行整個(gè)表面固化的固化裝置，設(shè)計(jì)所述各裝置使得背襯底基可以依次連續(xù)地傳送到裝置a)到e)，以進(jìn)行所述特定的工藝步驟。附圖顯示對(duì)本發(fā)明的光學(xué)光導(dǎo)元件而言作為在三個(gè)不同位置測(cè)量的角度的函數(shù)透射率。與現(xiàn)有技術(shù)相反，根據(jù)本發(fā)明，一旦已通過(guò)層壓連續(xù)地貼上掩模，就在預(yù)干燥過(guò)程后"在線(xiàn)(in-line)"進(jìn)行夾層結(jié)構(gòu)的曝光過(guò)程。曝光后，可以此后立即、連續(xù)地和再次在線(xiàn)地除去掩模。結(jié)果，整個(gè)過(guò)程可以在封閉的涂布、層壓和曝光設(shè)備內(nèi)在絕對(duì)清潔室條件下進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的方法使得許多處理操作是多余的，例如巻起和展開(kāi)過(guò)程或者傳送過(guò)程，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，巻起和展開(kāi)過(guò)程或者傳送過(guò)程至今是必需的，并且是待制造的光學(xué)元件中的缺陷的成因。盡管這減少了缺陷的起因，例如巻起、展開(kāi)和傳送，但是仍存在通過(guò)掩模的層壓和優(yōu)選的后續(xù)分層(delamination)而產(chǎn)生的粘合問(wèn)題。盡管存在該問(wèn)題，但仍驚訝地發(fā)現(xiàn)，缺陷的數(shù)目幾乎比現(xiàn)有技術(shù)方法中小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。分層后，分層的(無(wú)掩模的)膜可以依照本發(fā)明完全固化而沒(méi)有任何問(wèn)題，使得其變?yōu)闄C(jī)械不敏感的?？傊撔路椒ㄔ诟裢飧叱潭鹊孛獬毕莘矫媸秋@著的。為防止固化/干燥中的波紋狀邊緣，該設(shè)備可包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的傾斜的導(dǎo)輥(runningroll)，其在向外方向上牽引并且作用于背襯底基。所述導(dǎo)輥保證在仍舊柔軟的膜上在向外方向上的張力。采用這種裝置，現(xiàn)在可令人驚訝地實(shí)際上制造任何期望的膜寬度而沒(méi)有起皺現(xiàn)象產(chǎn)生。因此，立即可以獲得1.60m以上寬度的微光學(xué)光導(dǎo)元件。本發(fā)明的制造方法是連續(xù)的、一個(gè)階段的巻對(duì)巻方法。該巻對(duì)巻方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的通常慣用的技術(shù)，其中將柔韌的材料如膜從一個(gè)輥展開(kāi)并且傳送到另一個(gè)輥(在其上，膜被再次巻起)，所述材料在傳送到第二個(gè)輥時(shí)經(jīng)受一個(gè)或者多個(gè)處理步驟。特別地，對(duì)該柔韌的材料在一個(gè)階段中進(jìn)行步驟a)到e)，而沒(méi)有同時(shí)在一個(gè)中間輥上將其再次巻起，或者如果適當(dāng)?shù)脑?huà)將其存儲(chǔ)。衍射光導(dǎo)元件的制造連續(xù)地進(jìn)行。這也是令人驚奇的，因?yàn)楣鈱?dǎo)元件的制造包括經(jīng)受非常不同條件的不同工藝步驟，例如涂布步驟和圖案曝光有用的柔韌的背襯底基可為所有適合于該用途的材料。該柔韌的背襯底基優(yōu)選為常規(guī)的背襯膜。根據(jù)光導(dǎo)元件所打算的用途，所用的背襯底基或者背村膜可為對(duì)要制造的光導(dǎo)元件具有持久的或者暫時(shí)的粘附力的底基或者膜。在暫時(shí)粘附力的情況下，隨后除去背襯底基，使得可獲得沒(méi)有背襯底基的光導(dǎo)元件的柔韌巻材(web)或膜。當(dāng)然，所述背襯底基可經(jīng)受常規(guī)的預(yù)處理，例如防粘連處理或者電暈處理。背襯底基可為透明的或者不透明的。背襯底基的實(shí)例為例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯和三醋酸酯的塑料片(優(yōu)選為聚酯如聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯(PET)或者三醋酸酯的塑料片)，金屬箔或者金屬化的膜。典型的工業(yè)品為，例如]\^1!116乂@膜(聚酯片)。將背襯底基特別地布置在輥上，將其從該輥上展開(kāi)以進(jìn)行該方法。在第一個(gè)步驟中，將光敏性涂布組合物(優(yōu)選為液體)涂布到柔韌的背襯底基上。在本發(fā)明的設(shè)備中，為此將涂布裝置設(shè)置在該設(shè)備的第一部分中。在那里用光敏材料涂布適合的柔韌的背襯底基。所用涂布方法可為現(xiàn)有技術(shù)中已知的所有方法，例如輥涂。特別適合的方法為賦予緩慢前進(jìn)速率的那些方法，例如螺旋涂布或者刮涂，或者為流延方法例如薄膜流延或者用狹縫模具(slotdie)式涂布(狹縫涂布)。優(yōu)選地提供期望的干燥層厚度的涂布方法是適合的。選擇涂布速率，使得獲得涂布組合物的期望的干燥層厚度。干燥層厚度可在寬的范圍內(nèi)變化；其通常為例如1025(Him,優(yōu)選10150pm，9且更優(yōu)選4075)im。此后，干燥所涂布的涂布組合物。所述干燥通常進(jìn)行到可通過(guò)層壓而貼上柔韌的掩模的程度?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有方法，例如通過(guò)加熱和/或者用氣流進(jìn)行所述干燥。優(yōu)選通過(guò)加熱進(jìn)行干燥。在干燥期間，完全或者部分除去涂布組合物中的溶劑，使得殘留含量例如為0~20重量%。該設(shè)備包括用于干燥的干燥裝置，其優(yōu)選由烘箱組成。干燥條件，例如溫度和時(shí)間，彼此依賴(lài)，并且依賴(lài)于所用的涂布組合物和期望的干燥程度，因此，在涂布裝置的下游，所涂布的背襯底基優(yōu)選地通過(guò)烘箱，在該烘箱中，存在于光敏材料中的溶劑被完全或者部分除去。烘箱的長(zhǎng)度由該溶劑的蒸發(fā)速率以及曝光(步驟d))所需的底基速度決定。其通常為1~10m，優(yōu)選為1.55m,并且更優(yōu)選24m。此后，對(duì)于掩模曝光方法，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法通過(guò)層壓而貼上柔韌的掩模?？捎糜谠撃康牡难谀Ｆ毓夥椒ê脱谀Ｊ且阎?。所用掩模可為其微結(jié)構(gòu)適合用于具有所需光學(xué)性質(zhì)的光導(dǎo)元件的制造的所有合適的常規(guī)掩模。典型的實(shí)例為商業(yè)化的光掩?；蛘叽┛籽谀！６?，其中對(duì)所要進(jìn)行的曝光的波長(zhǎng)不透明的顆粒在透明基體(例如透明聚合物)中形成了結(jié)構(gòu)的掩模也是合適的。所述結(jié)構(gòu)通過(guò)顆粒在基體中的均勻分布而產(chǎn)生，并且可根據(jù)所期望的結(jié)構(gòu)例如通過(guò)對(duì)基體中顆粒的濃度、其形狀和其尺寸的合適選擇而變化。根據(jù)用于微光學(xué)系統(tǒng)的掩模曝光方法中的通常實(shí)踐，掩模具有對(duì)在步驟d)中所用的光透明的區(qū)域和對(duì)在步驟d)中所用的光不透明的區(qū)域。根據(jù)所要制造的元件中的期望的衍射或者微光學(xué)結(jié)構(gòu)，透明區(qū)域和不透明區(qū)域模。優(yōu)選將柔韌的掩模再次與涂布組合物分開(kāi)，即，可以可逆地通過(guò)層壓貼上掩模。所述柔韌的掩模優(yōu)選為掩模膜。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，掩模包括已疊置有掩模膜的背襯膜，該掩模膜提供結(jié)構(gòu)化即透明和不透明的區(qū)域并且構(gòu)成實(shí)際的掩模。所述膜可為在背村膜上的可分離或者不可分離的層。所述膜可與背襯膜一起形成背襯膜和掩模膜的膜復(fù)合材料。所述掩?？蓭喞@到輥上并且展開(kāi)用于層壓。用于層壓的合適技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有技術(shù)。例如可以使用壓花壓光機(jī)(embossingcalender)。當(dāng)使用包括背襯膜的柔韌掩模時(shí)，優(yōu)選接下來(lái)通過(guò)合適的分層裝置除去所述掩模膜的背襯膜，以獲得最高的光學(xué)質(zhì)量。這樣，獲得了包括背襯底基、涂布于其上的涂布組合物和掩模的夾層結(jié)構(gòu)，所述背襯膜已任選地從所述掩模除去。在下一個(gè)步驟中，通過(guò)掩模曝光涂布組合物。這實(shí)現(xiàn)了光敏性涂布組合物的圖案曝光。這樣，在涂布組合物中獲得了折射率梯度，其解釋于后文中。為此，本發(fā)明的設(shè)備包括合適的曝光裝置。對(duì)于曝光，可使用所有合適的光源。它們的選擇受到光敏材料例如，任何存在于其中的光引發(fā)劑和感光劑的支配?？上鄬?duì)背襯底基平面以直角或者以特定的傾角實(shí)施曝光?？蓪⒕哂泻线m的光學(xué)器件的多個(gè)光源串聯(lián)連接，在該情況下，它們的傾角可相同或者不同。可以使用例如激光、UV光或者可見(jiàn)光，優(yōu)選UV輻射線(xiàn)。優(yōu)選用平行光曝光。可在室溫(23。C)下進(jìn)行曝光。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，夾層結(jié)構(gòu)在圖案曝光期間經(jīng)受例如高于35°C的熱處理。適合用于加熱的裝置的實(shí)例為加熱臺(tái)。在步驟c)后所獲得的夾層結(jié)構(gòu)(可能已經(jīng)除去掩模的背襯膜)可在臺(tái)上，優(yōu)選在加熱臺(tái)上適當(dāng)曝光?？紤]到折射率梯度分布的建立是由擴(kuò)散控制的事實(shí)，圖案曝光中所使用的溫度又依賴(lài)于所要實(shí)現(xiàn)的光學(xué)性質(zhì)，并且依賴(lài)于所用材料如背襯底基、光敏材料和掩模材料的熱穩(wěn)定性。優(yōu)選溫度為室溫至120。C,并且更優(yōu)選6080。C。為了使加熱臺(tái)上的夾層結(jié)構(gòu)平坦，如上所述，在邊緣使用張力輥或張緊輥是合適的。為了具有其它使材料中的張力均衡的手段，可以在曝光的下游插入另外的加熱處理工藝。已知這種工藝來(lái)自聚合物和玻璃技術(shù)；選擇接近于正討論的材料的具體轉(zhuǎn)變范圍的溫度，在當(dāng)前情況下，例如選擇60°C90。C的溫度。圖案曝光允許形成所謂的光導(dǎo)管。此后，優(yōu)選通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法，將柔韌的掩模與經(jīng)圖案曝光的涂布組合物分離并且如果合適的話(huà)將其巻起。也可在固化結(jié)束后，但是仍舊在巻對(duì)巻方法中，即在將制造的光導(dǎo)元件巻繞到輥上之前，將掩模剝離。在下一個(gè)工藝步驟中，對(duì)經(jīng)圖案曝光的涂布組合物在全部面積上固化。這可通過(guò)曝光或者熱處理而完成，優(yōu)選通過(guò)曝光進(jìn)行全部面積的固化。在通過(guò)加熱進(jìn)行全部面積固化的情況下，掩模未破壞；在曝光情況下，如果背襯底基對(duì)所用的光是透明的，則這可以例如從夾層結(jié)構(gòu)的背面完成，并且因此這也可以在掩模的存在下進(jìn)行。盡管如此陳述，但是優(yōu)選在全部面積的固化之前分離掩模。保留它可為合適的，例如以使得掩模作為所完成的衍射元件的稍后巻繞中的保護(hù)膜。全部面積上的固化將步驟d)中形成的折射率梯度固定。在優(yōu)選的通過(guò)曝光固化的情況下，夾層結(jié)構(gòu)可以在全面積上通過(guò)用或者不用掩模的整片曝光(floodexposure)而固化，并且因此可以固定通過(guò)掩模曝光而產(chǎn)生的折射率梯度結(jié)構(gòu)。對(duì)于完全固化，還可使用例如激光、UV光或者可見(jiàn)光。用于配。在透明的背襯膜的情況下，可從底部(穿過(guò)背襯膜)完成整片曝光，或者從頂部完成整片曝光(特別是在不透明背襯膜的情況下)。為了將由此制造的衍射光導(dǎo)元件巻起，可將合適的分離膜用作被貼到該元件上的中間層。如果在曝光后未除去掩模，可以無(wú)需該步驟。如果需要，這樣的分離膜或者保護(hù)膜可以在光導(dǎo)元件的進(jìn)一步處理中的稍后時(shí)間再除去。如以上所解釋的，通過(guò)使用光敏性涂布組合物制造折射率梯度的原理是已知的，并且詳細(xì)地解釋在現(xiàn)有技術(shù)中。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，所用的光敏性涂布組合物可為來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)組合物。所述涂布組合物特別包括在可固化基體材料中的可光聚合的組分，所述可固化基體材料的折射率不同于所述可光聚合的組分的折射率和光聚合后的組分的折射率。所述可光聚合的組分通常為折射率比基體材料高的組分，無(wú)機(jī)性質(zhì)的組分特別適合用作該基體材料；優(yōu)選含Ti、Zr、Nb或者Ta的組分?？晒饩酆系慕M分在圖案曝光期間聚合，導(dǎo)致上面解釋的定向擴(kuò)散。這產(chǎn)生了濃度梯度并且因此在基體中產(chǎn)生折射率梯度，其在后續(xù)固化中被固定。合適的可光聚合的組分為在現(xiàn)有技術(shù)中使用的那些，例如配體具有可光化學(xué)聚合的基團(tuán)的單核或者多核金屬絡(luò)合物、或者表面基團(tuán)具有可光化學(xué)聚合的基團(tuán)的納米尺度(例如具有2~200nm的平均顆粒尺寸)的顆粒。配體或者表面基團(tuán)通常是有機(jī)性質(zhì)的，使得無(wú)機(jī)光敏組分也包括有機(jī)成分。所述可光聚合的基團(tuán)可為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有那些基團(tuán)，例如反應(yīng)性雙鍵如乙烯基或者(曱基)丙烯酰基。合適的基體材料為在現(xiàn)有技術(shù)中使用的材料，例如，有機(jī)聚合物、低聚物或者單體和/或任選的有機(jī)改性的無(wú)機(jī)縮合物，例如由可水解的硅烷形成的縮合物。所述基體材料可在步驟e)的條件下固化。所述涂布組合物可進(jìn)一步包括溶劑以及合適的添加劑，例如增塑劑、熱或者光化學(xué)聚合或者交聯(lián)引發(fā)劑(熱引發(fā)劑或者光引發(fā)劑)、感光劑、潤(rùn)濕助劑、粘合助劑、抗氧化劑、流平劑、穩(wěn)定劑、染料、光致變色和熱致變色化合物。感光劑或者光引發(fā)劑可起到改變或者加寬適合用于光聚合的光的波長(zhǎng)范圍的作用。涂布組合物的可用組分的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可例如在上述申請(qǐng)WO03/058292、DE-A-10200760、PCT/EP2005/013685和PCT/EP2005/013683中找到，將其全部?jī)?nèi)容引入本文作為參考。光敏涂布組合物指其對(duì)本發(fā)明的曝光步驟中使用的輻照敏感并且在曝光時(shí)進(jìn)行固化或者聚合反應(yīng)。為了涂布，所述涂布組合物優(yōu)選為液體。干燥后，其則優(yōu)選為粘稠的、凝膠形式或者固體。圖案曝光通過(guò)可光聚合組分的擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)了所述結(jié)構(gòu)化，所述可光聚合組分固定在輻照通過(guò)的區(qū)域(即未被掩模覆蓋的那些區(qū)域)中，并因此形成了較高折射率的區(qū)域。折射率的增加通常是由于以下事實(shí)可光聚合的或者折射率。所得折射率梯度的結(jié)構(gòu)是任意的并且可以根據(jù)期望的應(yīng)用而選擇?？捎删哂邢鄬?duì)高折射率的區(qū)域和具有相對(duì)低折射率的區(qū)域形成任何期望的二維或者三維圖案。例如，其可為全息圖?？色@得具有優(yōu)選地在亞微米直至較低微米的范圍內(nèi)的隨機(jī)分布的橫向尺寸分布的橫向的、柱形的折射率梯度結(jié)構(gòu)，即所謂光導(dǎo)管。這些光導(dǎo)管例如為彼此平行地排列并且相對(duì)于膜可獲得兩組或者更多組光:導(dǎo)管'，其相對(duì)于膜平面以不同的角度(包括卯°)布置?？赏ㄟ^(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制造相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有高的寬度的微光學(xué)光導(dǎo)元件，其為例如大面積顯示應(yīng)用例如，投影屏、投影TV或者LCD-TV所需要的。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的兩階段制造方法中，可獲得的最大寬度受到用于曝光的照明場(chǎng)的寬度的限制。這不能期望通過(guò)光學(xué)手段如所期望的那樣變寬，因?yàn)榉駝t曝光所需光強(qiáng)下降太多。由于照明場(chǎng)的邊緣區(qū)域中的射線(xiàn)的不可避免的發(fā)散，因而在膜方向上將幾個(gè)照明場(chǎng)彼此并排連接是不可能的。與連續(xù)方法相比較，以弧形布置方式連接擴(kuò)散體在技術(shù)上不僅非常復(fù)雜而且太昂貴?，F(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)階段的制造方法使得可第一次制造出兩個(gè)或者多個(gè)彼此相繼并排的、巻材形式的微光學(xué)光導(dǎo)元件。為此，首先僅一部分背襯底基(例如一半的底基寬度)用光敏涂布組合物涂布并且曝光。為此，優(yōu)選選擇其上液體光敏材料潤(rùn)濕良好使得該層在邊緣處具有楔形輪廓的背襯底基。一旦以上述方式在背襯底基的這部分區(qū)域上制造出擴(kuò)散體，便在下一部分區(qū)域中重復(fù)相同的過(guò)程，接縫區(qū)域優(yōu)選以楔形形式被覆蓋并且照明裝置因此通過(guò)平行運(yùn)動(dòng)排列在該新的部分的上方。采用適當(dāng)選擇的參數(shù)，總的來(lái)說(shuō)可制造約20米的一步擴(kuò)散體，其在實(shí)施例中描述。當(dāng)然，該設(shè)備還可包括適合用于傳送、展開(kāi)或者巻繞或者引導(dǎo)底基的常規(guī)裝置(例如輥(roll)、滾筒(roller)、制動(dòng)器等)、驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置和測(cè)量裝置，或者通常用于底基的傳送和處理這樣的裝置或者傳送帶可安裝在該設(shè)備上。例如，承載背襯底基的輥可以置于該設(shè)備的起始處以將底基傳送到該設(shè)備，并且制造的產(chǎn)品巻繞于其上的第二個(gè)輥布置在末尾。也可將所述輥任選地安裝在該設(shè)備內(nèi)部用于安裝的位置處。在制造過(guò)程中，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整的背襯底基的底基應(yīng)力，可防止由對(duì)要制造的光導(dǎo)元件的牽引所引起的縱向剝離。當(dāng)將展開(kāi)階段的制動(dòng)器壓力調(diào)整為約2巴時(shí)，可獲得特別好的結(jié)果。通過(guò)將由層壓貼上掩模的壓花壓光機(jī)的運(yùn)行速度與背襯底基的底基速度精確匹配，層壓后掩模上任何折痕的形成是可避免的。此外，已發(fā)現(xiàn)即使對(duì)底基的相對(duì)較小的震動(dòng)，例如巻繞階段中的接觸或者與曝光臺(tái)的接觸也可導(dǎo)致所述層中的缺陷。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，可在一個(gè)階段中以連續(xù)的巻對(duì)巻方法將衍射光導(dǎo)元件制造為柔韌的巻材，優(yōu)選為膜形式。在該方法中，將背襯底基從輥展開(kāi)，傳送至第二個(gè)輥并且在第二個(gè)輥上再次巻繞起來(lái)，當(dāng)將所述底基送至第二個(gè)輥時(shí)，所述底基相繼經(jīng)受所述工藝步驟。連續(xù)的方法需要恒定的底基速度，即所述背襯底基以均勻的速度傳送。令人吃驚地，按照本發(fā)明，可組合合適的工作步驟并且在連續(xù)的運(yùn)行中將它們相繼實(shí)施。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適合的方式選擇底基的速度；根據(jù)本發(fā)明的方法可例如以0.05~10米/分，優(yōu)選O.l~4米/分的范圍的底基速度進(jìn)行。與涂布方法中通常使用的速度相比，底基速度相對(duì)低，但是獲得了相等的和甚至更好的涂布效果。在根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)方法中，用于涂布和用于曝光(結(jié)構(gòu)化)的底基速度是相同的。根據(jù)本發(fā)明獲得的光導(dǎo)元件可以與一個(gè)或者多個(gè)不同的光導(dǎo)元件通過(guò)將它們以期望的層順序疊加而組合?？梢砸猿Ｒ?guī)方式，例如通過(guò)粘合將光據(jù)本發(fā)明的方法制造。這樣的兩層或者多層復(fù)合材料允許實(shí)現(xiàn)特定的光學(xué)效果。如果組合例如兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)的擴(kuò)散體(±30°...±50°)，則獲得如下的光導(dǎo)元件如果光垂直入射則具有高透射率，如果光傾斜入射則具有低透射率。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法，已經(jīng)可制造微光學(xué)光導(dǎo)元件，與通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的方法獲得的元件相反，該微光學(xué)光導(dǎo)元件幾乎沒(méi)有夾雜物或者氣泡。如果需要，可將所制造的巻材(web)切割成合適長(zhǎng)度的片。附圖顯示實(shí)施例中所制造的光導(dǎo)元件的關(guān)于作為在橫向方向上三個(gè)不同位置(右手邊緣、中間、左手邊緣)測(cè)量的角度的函數(shù)的透射率性能。通過(guò)下面的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1.光敏涂布組合物Zr絡(luò)合物(Zr/曱基丙烯酸絡(luò)合物；Zr/MAA)的制備首先，將187,2g(0,40摩爾)的Zr(OPr)4(82%，在丁醇中)加到500ml的三口燒瓶中并且在冰浴中冷卻。在攪拌下向其中緩慢加入34,4化(0.40摩爾)的曱基丙烯酸。隨后，使反應(yīng)混合物升溫至25。C并且攪拌15分鐘。聚合物溶液的制備向1000g的醋酸丁酯中加入250g的PVAc粒料，并且將混合物在80°C下攪拌16小時(shí)。在加入100gEbecry產(chǎn)150(曱基丙烯酸酯改性的雙酴A)后，將混合物在25。C下再攪拌IO分鐘直至反應(yīng)混合物變清澈。隨后，加入150g的Ultramol^1@(己二酸酯衍生物)并且將混合物在25°C下攪拌20分鐘。15涂布溶液的制備此后，在攪拌下將22.27g所制備的Zr/MAA緩慢加入到聚合物溶液中。添加結(jié)束時(shí)，將混合物在25。C下攪拌IO分鐘。攪拌后，加入0.31%的作為光引發(fā)劑的Irgacure651。2.掩模在制造擴(kuò)散體之前幾小時(shí)制造掩模。為此，使用總固體含量為6.3%、固體中的石墨含量為2.8。/。的掩模懸浮液(AM315)。用于制造掩模的背襯膜為厚度為75|am并且寬度為356mm的Melinex400。用常規(guī)的刮涂液體貯藏器和具有200|im間隙的刮刀進(jìn)行涂布。在1米/分鐘的底基速度和150°C的烘箱溫度下，干燥涂布有該懸浮液的膜以制造柔韌的掩模。3.背襯底基所用的背襯底基為厚度為50lam并且寬度為540mm的Melinex400膜。該膜在外側(cè)進(jìn)行了防粘連預(yù)處理。將所述涂布組合物涂布在該基底膜的未處理的內(nèi)側(cè)之上。4.底基路線(xiàn)將底基路線(xiàn)分成四個(gè)區(qū)域。a)涂布組合物的涂布和該層在烘箱中的干燥。用刮涂液體貯藏器和刮刀手工涂布該溶膠。在隨后通過(guò)強(qiáng)制通風(fēng)烘箱的運(yùn)行中，所涂布的層被干燥。b)在下一個(gè)區(qū)域中，進(jìn)行層壓。輥系統(tǒng)將具有掩模的膜壓到經(jīng)干燥的感光納米物(photonanomer)層上。掩模保持附著在該感光納米物上。掩模膜通過(guò)滾筒系統(tǒng)傳送走。c)第三個(gè)區(qū)域?yàn)槠毓怆A段。為了固化經(jīng)層壓的層，可使用兩盞來(lái)自L(fǎng)otOriel的UV燈。在第一次曝光過(guò)程中，該膜在經(jīng)加熱的臺(tái)上面進(jìn)行牽引并且同時(shí)曝光。d)從背面進(jìn)行二次曝光，以固化之前未能固化完全的任何區(qū)域。該曝光步驟也稱(chēng)為整片固化。在所述最后的區(qū)域中，還將掩模分層。為此，用手剝下掩模。5.工藝規(guī)程下表詳細(xì)說(shuō)明了展開(kāi)和主輥的參數(shù)編號(hào)~~^^S<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>所列的2巴的制動(dòng)器壓力(編號(hào)2)相對(duì)高，以使得主輥的帶張力(striptension)足夠大以防止溶膠從刮涂液體貯藏器泄漏。通常，通過(guò)用橡膠輥將所述膜壓在主輥上而施加為此目的所需的制動(dòng)作用。由于非常高的拉伸張力，這可以導(dǎo)致在該夾緊裝置中引入折痕。使用較厚的背襯底基(例如75pm)可以防止該現(xiàn)象。下表列出了刮涂參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>所用的刮涂液體貯藏器具有26cm的寬度。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的涂布運(yùn)行，可以將溶膠連續(xù)地從貯藏容器例如滴液漏斗計(jì)量加入。下表示出了所用的烘箱參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>所列的烘箱風(fēng)門(mén)片(位置13-16)調(diào)節(jié)烘箱內(nèi)的強(qiáng)制空氣的流動(dòng)。風(fēng)門(mén)片中的兩個(gè)負(fù)責(zé)空氣的進(jìn)入，其它兩個(gè)用于空氣分布。下表列出了層壓的參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>壓花壓光機(jī)的設(shè)定是對(duì)壓花壓光機(jī)是否在額外地拉膜底基或者在額外地對(duì)膜底基進(jìn)行制動(dòng)(如果有什么區(qū)別的話(huà))的半定量度量。下表示出了曝光的參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>臺(tái)溫用結(jié)合到臺(tái)內(nèi)的裝有水的腔室進(jìn)行控制。臺(tái)的可能傾角使得擴(kuò)散體的輪廓能夠改變。下表再現(xiàn)了整片固化的參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>下表列出了層壓和巻繞的參數(shù)。編號(hào)名稱(chēng)值<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>選擇200N這樣高水平的巻繞張力以使得主輥中的帶張力足夠大并且防止從刮涂容器的泄漏。6.所得擴(kuò)散體該制造方法得到在Melinex400膜上的50|am厚的擴(kuò)散體。寬度為36cm并且長(zhǎng)度為20m的該擴(kuò)散體具有在-30。處為8.3%,在30°處為7.5%,在-10°和10°處為約1%的正透射率。在附圖中，將PN-LLE的正透射率顯示為-30°~30°范圍內(nèi)的入射角度的函數(shù)。正透射率(Ti)如下確定丁正=(霧度/100)T總[%]權(quán)利要求1.一種制造衍射光導(dǎo)元件的方法，其包括下列步驟a)將光敏涂布組合物涂布到柔韌的背襯底基上，b)干燥所涂布的涂布組合物，c)將柔韌的掩模層壓到所述干燥的涂布組合物上，d)通過(guò)所述掩模將所述涂布組合物曝光，以通過(guò)圖案曝光在所述涂布組合物中獲得折射率梯度，e)對(duì)所述涂布組合物進(jìn)行整個(gè)表面固化以固定所述折射率梯度，步驟a)到e)依次在連續(xù)的、一個(gè)階段的卷對(duì)卷方法中進(jìn)行。2.權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在步驟d)中的曝光之后且在步驟e)中的固化之前、或者在步驟e)之后，再將所述巻對(duì)巻方法中的掩模除去。3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述背襯底基為透明或者不透明的塑料片、金屬箔或者金屬化的片。4.權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述掩模包括在背村膜上的掩模膜。5.權(quán)利要求4所述的方法，其中在步驟c)后再將所述掩模的背襯膜分開(kāi)，從而在所述涂布組合物上留下所述掩模膜。6.權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在步驟d)中的曝光期間加熱所述涂布組合物。7.權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所述背襯膜從經(jīng)固化的涂布組合物上分開(kāi)。8.權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的方法，其特征在于步驟a)中的所述涂布組合物僅涂布到所述背襯底基的部分寬度上，使得僅在所述背襯底基的部分區(qū)域上形成所述光導(dǎo)元件。9.權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述方法在同一背襯底基上重復(fù)至少一次，并且在后續(xù)的一次或多次運(yùn)行中，在各情況下均在步驟a)中將所述涂布組合物涂布到所述背襯底基的寬度的未涂布部分。10.權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在兩次或者更多次運(yùn)行中，在各情況下均涂布所述涂布組合物，使得所形成的光導(dǎo)元件的所述各部分區(qū)域彼此鄰接。11.權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述涂布組合物足夠好地潤(rùn)濕所述背襯底基，使得在一次運(yùn)行中所涂布的涂布組合物的層在邊緣處具有楔形輪廓，并且在下一次運(yùn)行或者后續(xù)運(yùn)行中，涂布所述涂布組合物，使得先前涂布的所述光導(dǎo)元件的所述部分區(qū)域的接縫區(qū)域以楔形形狀被覆蓋。12.權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)螺旋涂布、刮涂或者通過(guò)流延方法將所述涂布組合物涂布到所述柔韌的背襯底基上。13.權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述光導(dǎo)元件的寬度大于60cm。14.權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將所制造的光導(dǎo)元件的巻材切割為合適的長(zhǎng)度。15.權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于通過(guò)疊加將所得光導(dǎo)元件與一個(gè)或者多個(gè)其它光導(dǎo)元件組合，以獲得具有特定光學(xué)性質(zhì)的兩層或者多層復(fù)合材料。16.—種以連續(xù)的、一個(gè)階段的巻對(duì)巻方法制造衍射光導(dǎo)元件的設(shè)備，包括a)涂布裝置，其將光敏涂布組合物涂布到柔韌的背襯底基上，b)干燥裝置，其干燥所涂布的涂布組合物，c)層壓裝置，其將柔韌的掩模層壓到所述干燥的涂布組合物上，d)曝光裝置，其通過(guò)所述掩模將所述干燥的涂布組合物曝光，e)固化裝置，其將所述涂布組合物整個(gè)表面固化，設(shè)計(jì)所述各裝置使得可以將背襯底基依次連續(xù)地傳送到裝置a)到e)，以進(jìn)行所述特定的工藝步驟。17.權(quán)利要求16中所述的設(shè)備，其特征在于其包括相對(duì)于所述底基方向傾斜的可以在所述背襯底基上在向外的方向上提供張力的輥。18.權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備，其特征在于裝置a)到e)容納在共同的殼體中。19.權(quán)利要求16到18中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備另外包括一個(gè)或者多個(gè)分層裝置，通過(guò)所述分層裝置可以將所述掩模、所述掩模的背襯膜和/或所述背襯底基分層。20.—種能通過(guò)權(quán)利要求1到15中的方法獲得的衍射光導(dǎo)元件。21.權(quán)利要求20所述的衍射光導(dǎo)元件，特征在于所述光導(dǎo)元件的寬度大于60cm。22.權(quán)利要求20或21所述的衍射光導(dǎo)元件，其特征在于其為折射率梯度膜或者由背襯底基、折射率梯度膜和任選的覆蓋膜所形成的復(fù)合材料。23.權(quán)利要求20到22中任一項(xiàng)所述的衍射光導(dǎo)元件，特征在于所述光導(dǎo)元件為由兩個(gè)或者更多個(gè)光導(dǎo)元件所形成的復(fù)合材料。全文摘要本發(fā)明描述了一種通過(guò)連續(xù)的、單階段的卷對(duì)卷方法制造衍射光導(dǎo)元件的方法，其包括下列步驟a)將光敏涂布組合物涂布到柔韌的背襯底基上，b)干燥所述涂布組合物，c)層壓上柔韌的掩模，d)通過(guò)所述掩模將所述涂布組合物曝光以通過(guò)成圖案方式的曝光在所述涂布組合物中產(chǎn)生折射率梯度，和e)全面積固化所述涂布組合物以固定所述折射率梯度。該方法可用于制造幾乎不含夾雜物或者氣泡的高價(jià)值衍射光導(dǎo)元件。而且，可制造非常大寬度的卷材。所述光導(dǎo)元件適合用于例如大尺寸的應(yīng)用，例如投影屏、投影TV或者大尺寸LCDTV顯示器。文檔編號(hào)G03F7/20GK101405130SQ200780009290公開(kāi)日2009年4月8日申請(qǐng)日期2007年3月14日優(yōu)先權(quán)日2006年3月15日發(fā)明者彼得·奧利維拉,馬丁·門(mén)尼格申請(qǐng)人:Epg(德國(guó)納米產(chǎn)品工程)股份公司