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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Formung einer LC-Folie.
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Derartige LC-Folien, welche auch als Light Control Film (kurz: LCF) bezeichnet werden können, weisen Lamellen auf, durch welche beispielsweise eine Lichtverteilung senkrecht zu diesen Lamellen eingestellt werden kann, indem die LC-Folien mit elektrischer Energie versorgt werden. Derartige LC-Folien werden beispielsweise zur Hintergrundbeleuchtung von Instrumententafeln moderner Kraftwagen eingesetzt, um nur ein Beispiel zu nennen.
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Aus der
US 5,137,801 A ist ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtsteuerplatte bekannt. Bei dem Verfahren erfolgt ein Herstellen einer Anordnung, bestehend aus einem Film aus einer photopolymerisierbaren Zusammensetzung und einem lichtdurchlässigen Körper mit einem lichtstreuenden durchlässigen Muster, das entlang der Oberfläche des Films angeordnet ist. Zudem erfolgt bei dem Verfahren ein Bestrahlen der Anordnung mit Licht von der Seite der Anordnung, auf der sich der lichtdurchlässige Körper befindet, um dadurch die photopolymerisierbare Zusammensetzung des Films zu polymerisieren und die Lichtsteuerplatte zu bilden, die einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, durch den Licht geradlinig durch das lichtstreuende durchlässige Muster durchtritt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche eine aufwandsarme Formung einer LC-Folie ermöglicht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung einer LC-Folie aus einer LC-Basisfolie. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen der LC-Basisfolie, welche Lamellen umfasst, die in einem Basiswinkel zu einer Oberfläche der LC-Basisfolie ausgerichtet sind;
- - Einklemmen der LC-Basisfolie zwischen relativ zueinander bewegbaren Verformungselementen, wodurch jeweilige Kontaktflächenbereiche der Verformungselemente die LC-Basisfolie berühren und eine vorbestimmte Anpresskraft auf die LC-Basisfolie ausüben;
- - Durchführen zumindest einer Relativbewegung zwischen den Verformungselementen, bei welcher wenigstens einer der Kontaktflächenbereiche parallel zur Oberfläche bewegt und die LC-Basisfolie dadurch mit einer Scherkraft beaufschlagt wird, durch welche die Lamellen ausgehend von dem Basiswinkel geneigt und ein Neigungswinkel zwischen der Oberfläche und den Lamellen der LC-Basisfolie eingestellt wird, wodurch aus der LC-Basisfolie die LC-Folie geformt wird.
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Unter dem Ausdruck LC-Basisfolie ist im Rahmen der Erfindung eine Folie zu verstehen, deren Lamellen eine vorgegebene Orientierung relativ zu der Oberfläche aufweisen, wobei die Orientierung von dem Basiswinkel abhängt. Der Basiswinkel kann beispielsweise einen Wert von 90° aufweisen, sodass die Lamellen dementsprechend senkrecht zur Oberfläche orientiert sein können. Das vorliegende Verfahren ermöglicht es nun durch das Einklemmen der LC-Basisfolie zwischen den relativ zueinander bewegbaren Verformungselementen und das anschließende Durchführen der Relativbewegung zwischen den Verformungselementen die Lamellen ausgehend von dem Basiswinkel zu neigen und durch Einstellen des Neigungswinkels zu verschränken. Anhand der Relativbewegung zwischen den Verformungselementen kann die Formung der LC-Folie aus der LC-Basisfolie besonders aufwandsarm und damit einfach erfolgen, wobei die Lamellen von dem Basiswinkel zu dem Neigungswinkel umorientiert werden können.
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Das Verfahren ermöglicht es insbesondere, auf aus dem Stand der Technik bekannte Prägeverfahren, beispielsweise in Form einer Nanolithographie, zu verzichten. Bei derartigen Prägeverfahren stellt ein Erzeugen schräger Lamellen in Folien eine besondere Schwierigkeit dar, da es meist zu Hinterschnitten bei einer Entformung, also einem Lösen der Folie von Prägewerkzeugen, kommen kann. Das Verfahren ermöglicht es nun in besonders vorteilhafter Weise, die LC-Basisfolie mit den gemäß dem Basiswinkel beispielsweise senkrecht zur Oberfläche orientierten Lamellen bereitzustellen und nachträglich zu der LC-Folie zu formen, wobei eine Ausrichtung der Lamellen von dem ursprünglichen Basiswinkel zu dem Neigungswinkel dementsprechend nachträglich geändert werden kann. Die LC-Basisfolie kann also aufwandsarm ohne schräge Lamellen bereitgestellt werden, wobei anhand des Verfahrens durch das Einstellen des Neigungswinkels eine gewünschte Neigung der Lamellen erzeugt werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer LC-Folie aus einer LC-Basisfolie. Die Vorrichtung umfasst relativ zueinander bewegbar angeordnete Verformungselemente, zum Einklemmen der LC-Basisfolie unter Berührung jeweiliger Kontaktflächenbereiche der Verformungselemente mit der LC-Basisfolie unter Ausübung einer vorbestimmten Anpresskraft auf die LC-Basisfolie mittels der Verformungselemente. Zudem umfasst die Vorrichtung wenigstens einen Antrieb zum Durchführen zumindest einer Relativbewegung zwischen den Verformungselementen, bei welcher wenigstens einer der Kontaktflächenbereiche parallel zu einer Oberfläche der LC-Basisfolie bewegbar und die LC-Basisfolie dadurch mit einer Scherkraft beaufschlagbar ist. Durch die Scherkraft sind jeweilige Lamellen der LC-Basisfolie ausgehend von einem Basiswinkel, den die Lamellen mit der Oberfläche einschließen, neigbar und dadurch ein Neigungswinkel zwischen der Oberfläche und den Lamellen der LC-Basisfolie einstellbar, um aus der LC-Basisfolie die LC-Folie herzustellen. Die Vorrichtung ermöglicht eine besonders aufwandsarme Formung der LC-Folie. Bei dem wenigstens einen Antrieb kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln, um nur ein Beispiel zu nennen. Bevorzugt kann jedem der Verformungselemente jeweils ein Antrieb zugeordnet sein, sodass eine besonders flexible Einstellung der Relativbewegung ermöglicht ist.
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Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung, mittels welcher eine LC-Folie aus einer LC-Basisfolie hergestellt wird;
- 2 eine schematische Seitenansicht einer Variante der Vorrichtung vor der Herstellung der LC-Folie aus der LC-Basisfolie; und
- 3 eine weitere schematische Seitenansicht der Variante der Vorrichtung während der Herstellung der LC-Folie aus der LC-Basisfolie.
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1 bis 3 dienen zur Verdeutlichung eines Verfahrens zur Formung einer LC-Folie 10 aus einer LC-Basisfolie 20. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung 100 verwendet.
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Bei dem Verfahren erfolgt zunächst ein Bereitstellen der LC-Basisfolie 20, welche Lamellen 22 umfasst, die in einem Basiswinkel α zu einer Oberfläche 24 der LC-Basisfolie 20 ausgerichtet sind. Hierbei können jeweilige Längsachsen der Lamellen 22 einen Basiswinkel α mit der Oberfläche 24 der LC-Basisfolie 20 einschließen.
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In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Einklemmen der LC-Basisfolie 20 zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Verformungselementen 50, 60 der Vorrichtung 100, wodurch jeweilige Kontaktflächenbereiche 52, 62 der Verformungselemente 50, 60 die LC-Basisfolie 20 berühren und eine vorbestimmte Anpresskraft F_A auf die LC-Basisfolie 20 ausüben.
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Zudem erfolgt in einem weiteren Schritt des Verfahrens ein Durchführen zumindest einer Relativbewegung 54, 64 zwischen den Verformungselementen 50, 60, bei welcher wenigstens einer der Kontaktflächenbereiche 52, 62 parallel zur Oberfläche 24 bewegt und die LC-Basisfolie 20 dadurch mit einer Scherkraft F_S beaufschlagt wird. Durch die Scherkraft F_S werden die Lamellen 22 ausgehend von dem Basiswinkel α geneigt und dabei ein Neigungswinkel β zwischen der Oberfläche 24 und den Lamellen 22 der LC-Basisfolie 20 eingestellt, wobei aus der LC-Basisfolie 20 die LC-Folie 10 geformt wird. Die LC-Folie 10 unterscheidet sich von der LC-Basisfolie 20 insbesondere darin, dass die Lamellen 22 der LC-Folie 10 den Neigungswinkel β mit der Oberfläche 24 einschließen, wohingegen die Lamellen 22 der LC-Basisfolie 20 den Basiswinkel α mit der Oberfläche 24 einschließen. Der Neigungswinkel β ist dabei kleiner als der Basiswinkel α. Um die Relativbewegung 54 des Verformungselements 50 zu bewirken, kann die Vorrichtung 100 einen ersten Antrieb 56 aufweisen, welcher beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein kann. Um die Relativbewegung 64 des Verformungselements 60 zu bewirken, kann die Vorrichtung 100 einen zweiten Antrieb 66 aufweisen, welcher ebenfalls als Elektromotor ausgebildet sein kann.
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1 zeigt, dass die zwei Verformungselemente 50, 60 jeweils als Rolle ausgebildet sein können. Mit anderen Worten kann sowohl das erste Verformungselement 50 der zwei Verformungselemente 50, 60, als auch das zweite Verformungselement 60 der zwei Verformungselemente 50, 60 als Rolle ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, da bei der Ausgestaltung der beiden Verformungselemente 50, 60 als jeweilige Rollen ein Durchziehen der LC-Basisfolie 20 bzw. der LC-Folie 10 zwischen den beiden Verformungselementen 50, 60 erfolgen kann, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die LC-Basisfolie 20 beispielsweise als Endlosfolie bereitgestellt wird. Bei der Ausgestaltung der Verformungselemente 50, 60 als Rolle kann anhand der Antriebe 56, 66 eine Rotation der Verformungselemente 50, 60 bewirkt werden. Dementsprechend kann es sich bei den Relativbewegungen 54, 64 um jeweilige Rotationsbewegungen handeln. Die Scherkraft F_S kann dabei besonders einfach durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Rotationsbewegungen (Relativbewegungen 54, 64) erzeugt werden.
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2 und 3 zeigen, dass als Alternative zur Ausgestaltung der Verformungselemente 50, 60 als jeweilige Rollen auch eine Ausgestaltung der Verformungselemente 50, 60 als jeweilige Platten denkbar ist. Derartige Platten sind besonders aufwandsarm herstellbar. Bei der Ausgestaltung der Verformungselemente 50, 60 als Platten können die Antriebe 56, 66 beispielsweise als Linearmotoren ausgebildet sein, anhand welcher die Verformungselemente 50, 60 bedarfsgerecht relativ zueinander verschoben, insbesondere parallele zueinander verschoben, werden können. Dabei kann es sich bei den Relativbewegungen 54, 64 um jeweilige Linearbewegungen handeln.
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Denkbar ist es auch, eines der Verformungselemente 50, 60 als Rolle und ein anderes der Verformungselemente 50, 60 als Platte auszubilden. So kann beispielsweise das erste Verformungselement 50 als Rolle und das zweite Verformungselement 60 als Platte ausgebildet sein.
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In 3 ist lediglich die Relativbewegung 54 des ersten Verformungselements 50 gezeigt, wohingegen das zweite Verformungselement 60 still steht. Dadurch kann eine besonders aufwandsarme Formung der LC-Folie 10 erfolgen.
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Allgemein wird die LC-Basisfolie 20 mit den senkrechten Lamellen 22 (Basiswinkel α entspricht dem Wert 90°) bereitgestellt.
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Die LC-Basisfolie 20 wird dann - wie in 2 und 3 gezeigt - entweder zwischen den zwei Platten (als die Verformungselemente 50, 60) unter Wirkung der Anpresskraft F_A und damit unter definiertem Druck positioniert, wobei anschließend zumindest eine der Platten relativ zur anderen relativ bewegt wird und dadurch die Verschränkung der Lamellen 22 unter Formung der LC-Folie 10 aus der LC-Basisfolie 20 erfolgt.
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Alternativ dazu wird die LC-Basisfolie 20 - wie in 1 gezeigt - zwischen den zwei Rollen (als die Verformungselemente 50, 60) unter Wirkung der Anpresskraft F_A und damit unter definiertem Druck hindurchgeführt. Dadurch kann über unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Rollen bei den Relativbewegungen 54, 64 der Kontaktflächenbereiche 52, 62 die Verschränkung der Lamellen 22 unter Formung der LC-Folie 10 aus der LC-Basisfolie 20 erfolgen. Je nach Ausgangsmaterial und gewünschtem Neigungswinkel β der Lamellen 22 kann eine mehrmalige Ausübung der Scherkraft F_S beispielsweise durch mehrere, hintereinander angeordnete Rollenpaare ausgeführt werden. Dadurch lassen sich größere Neigungswinkel auch bei kritischen Materialien der LC-Basisfolie 20 bzw. der LC-Folie 10 einstellen.
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Zusammenfassend ist durch die Erfindung neben dem Verfahren auch die Vorrichtung 100 zur nachträglichen Verschränkung der Lamellen 22 der LC-Basisfolie 20 geschaffen, wobei die Verschränkung der Lamellen 22 durch Einstellen des Neigungswinkels β erfolgt, wodurch aus der LC-Basisfolie 20 die LC-Folie 10 mit den verschränkten Lamellen 22 geformt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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