專利名稱：光學基板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學基板，具體地，涉及一種具有執(zhí)行至少兩種光學功 能的表面的光學基板。
背景技術：
在背光電腦顯示器或其它系統(tǒng)中，通常用膜來導光。例如，在背光顯示 器中，增亮膜采用棱鏡結構沿觀察軸(即，垂直于顯示器)導光，提高顯示 器用戶看到的光的亮度，并使系統(tǒng)采用較小的功率而生成所需軸上照明水 平。用于偏轉光的膜還可廣泛應用在其他光學設計中，例如投影顯示器、交 通信號以及照明式標志。背光顯示器和其他系統(tǒng)采用多層膜，其堆疊和排列使得其棱鏡表面互相 垂直并夾在已知作為散射器的其它光學膜之間。散射器具有高度不規(guī)則的表 面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種多功能光學基板及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一個方 面，所述光學基板包括由一個函數(shù)表征的三維表面，所述函數(shù)例如為相關函
數(shù)R(x,y)，其在大約lcm或更小的相關長度(correlation length)內(nèi)具有小于 初始值R的大約37% ( 1/e)的值。所述三維表面由被第二隨機或至少偽隨 機函數(shù)調(diào)制的第一表面結構函數(shù)定義。所述第一表面結構函數(shù)的性質導致由 第一輸入光束生成鏡面(specular)分量，并且這種光偏轉特性在三維表面 中保留。通常，偽隨機函數(shù)是調(diào)制第一表面結構函數(shù)的頻率、高度、峰角或 相位的任意組合的信號。定義一個窗口并在該窗口內(nèi)隨^L選擇點從而生成連 接所述隨機選擇的點的調(diào)制路徑。定義主函數(shù)，沿所述調(diào)制路徑生成表面函 數(shù)，并在主函數(shù)內(nèi)在相繼的位置上與主函數(shù)反復結合。所得基板三維表面保 留第一表面結構函數(shù)的光偏轉特性，但同時也散射光，以例如減小莫爾現(xiàn)象 (Moir6 artifact )。
在本發(fā)明的另一方面，所述光學基板應用到在背光面板光導中增亮用的 膜的一個或多個面上。在所述增亮應用中，所述光學基板還產(chǎn)生至少30%的亮度提高。另外，三維表面產(chǎn)生波束角(powerhalf angle)在大約0.1到60 度之間的光的散射鏡面分量。在本發(fā)明的另一個方面，提供一種光學基板。所述光學基板具有三維表 面。所述光學基板由被第二表面結構函數(shù)的第一表面結構函數(shù)調(diào)制定義，所 述第一表面結構函數(shù)由第一輸入光束產(chǎn)生至少一個鏡面分量。所述第二表面 結構函數(shù)具有至少偽隨機特性的幾何形狀以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使 得所述光學基板的表面從所述第一輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光。所述光學基 板適用于各種領域，包括增亮和投影設備。


圖1是示出現(xiàn)有技術膜的截面圖，其中一系列棱鏡結構用于使光偏轉。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學基板的俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的另一光學基板的俯視圖。圖4是圖3的光學基板的透視圖。圖5圖示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學基板的三個截面圖。 圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光學基板的截面圖，示出光束的偏轉 和散射。圖7是平板顯示器的透視圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可用于對光學基板進行建模的單 個波形的俯;f見圖。圖9是示出沿圖8所示波形長度的相位變化的圖。圖IO是示出沿圖8所示波形長度的峰角變化的圖。圖ll是執(zhí)行在母版圖像(master image )上應用調(diào)制波形結構的第一次 迭代后的形成的表面結構。圖12是執(zhí)行在圖11的結構上放置調(diào)制波形結構的第二次迭代后的形成 的表面結構。圖13表示隨機化基板表面。圖14示意性表示隨機地位于窗口內(nèi)的產(chǎn)生調(diào)制波形的控制點。 圖15表示應用到主函數(shù)的圖14的調(diào)制波形。
圖16是產(chǎn)生隨機基板表面的方法的流程圖。
圖17是表示隨機基板表面鋪設(tile)在晶片上。 圖18是40fim節(jié)距棱鏡陣列的高度圖(heightmap)的俯視圖。 圖19是圖18的40pm節(jié)距棱鏡陣列的水平截面的歸一化自相關函數(shù)。 圖20是圖18的40)um節(jié)距棱鏡陣列與50!im節(jié)距參考棱鏡的莫爾圖的 俯視圖。
圖21是圖20的莫爾圖的輪廓。
圖22是在隨機化棱鏡中心的水平位置的情況下，圖18的40|im節(jié)距棱 鏡陣列的高度圖的俯視圖。
圖23是圖22的高度圖的水平截面的歸一化自相關函數(shù)。 圖24是圖22的高度圖的莫爾圖的俯視圖。 圖25是圖24的莫爾圖的輪廓。
圖26是在用疊加相位調(diào)制的棱鏡波形整周期隨機化棱鏡中心的水平位 置的情況下，圖18的40^im節(jié)距棱鏡陣列的高度圖的俯視圖。 圖27是圖26的高度圖的水平截面的歸一化自相關函數(shù)。 圖28是圖26的40(im節(jié)距棱鏡陣列的高度圖的莫爾圖的俯視圖。 圖29是圖28的莫爾圖的輪廓。
圖30是40pm節(jié)距棱鏡陣列與44|iim節(jié)距棱鏡陣列的莫爾圖的俯視圖。 圖31是在用44pm節(jié)距棱鏡陣列隨機化棱鏡中心的水平位置的情況下， 40|iim節(jié)距棱鏡陣列的莫爾圖的俯視圖。
圖32是圖26的高度圖相對44|im節(jié)距參考棱鏡陣列的莫爾圖的俯視圖。
圖33是圖26的40iiim節(jié)距棱鏡陣列的高度圖的垂直自相關。
圖34是圖22的40pm節(jié)距棱鏡陣列的高度圖的垂直自相關。
圖35圖示由隨機函數(shù)調(diào)制幅度的載波c(x)。
圖36圖示由隨機函數(shù)調(diào)制相位的載波c(x)。
圖37是由隨機函數(shù)調(diào)制頻率的載波c(x)的第一圖示。
圖3 8是由隨機函數(shù)調(diào)制頻率的載波c(x)的第二圖示。
圖39是由空間變化的載波和噪聲函數(shù)調(diào)制頻率和幅度的圖示。
圖40是骨架掩模(skeleton mask)函數(shù)的圖像。
圖41是背光顯示設備的截面圖。
圖42是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的顯示設備的側視截面圖。
圖43是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖44是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖45是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖46是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖47是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖48是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖49是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的透視圖。
圖50是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖51是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖52是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的透視圖。
圖53是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖54是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖55是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學基板的側視截面圖。
圖56是根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的光學基板的一部分的俯視截面圖。
圖57是背光顯示設備的截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例提供一種用其表面偏轉和散射光的光學基板。該基板包 括用于偏轉光的第一表面結構函數(shù)和用于散射光的第二表面結構函數(shù)所定 義的表面。這兩個表面函數(shù)的結合導致一個既偏轉又散射光的三維表面。
以下將描述有關用于背光顯示器等的增亮膜的基板實施例。但是，該光 學基板也可廣泛用于其它領域。
圖1示出現(xiàn)有技術膜的截面，其中一系列棱鏡結構IO用于偏轉光。在 背光顯示器中，光進入表面20而射出表面30。在圖l的膜中，對入光面20 具有零度入射角的一束光A被導出棱鏡結構10并基本反射回輸入側。具有 入射角e的第二束光B被棱鏡結構IO偏轉，從而透射通過光出射表面30并 基本垂直于入光面20射出。其它光束(未示出)會以其它角度偏轉或反射。 這種膜的總的統(tǒng)計學特性由例如光學增益和視角這樣的參數(shù)表征。
在該現(xiàn)有技術膜中，表面30可用函數(shù)描述。如果表面30相對表面20 的高度是坐標z，橫穿紙面及垂直于紙面的坐標分別是x、 y，則表面30可由 函數(shù)Z=f(x,y)確定。在這種情況中，f(x)是重復的三角或鋸齒波，相對表面20
有一恒定偏移。在這種情況中，定義表面30的函數(shù)具有如上所述的既偏轉 又反射光的特殊幾何形狀。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學基板40的俯視圖。圖2的實施 例示出 一部分基板40，長/大約2000微米，寬w大約2000微米。圖3是基 板42的一部分的實施例的俯視圖，該部分的尺寸是大約500微米乘500微 米，圖4示出圖3所示基板42的一部分的透視圖。圖3和4的實施例的三 維表面比圖2的三維表面具有更高的不規(guī)則度。通常，圖2-4所示的基板 在其光出射表面上具有不規(guī)則三維表面。由于其幾何形狀，不規(guī)則三維表面 結構使光偏轉以產(chǎn)生輸出鏡面分量(specular component),同時散射光，并 具有低相關長度4。由于該基板的實施例可在單個表面上偏轉和散射光，所 以在某些應用中可避免單獨的散射表面。
圖2-4所示基板具有不規(guī)則的三維表面。但是該三維表面不容易像圖1 的光出射表面30那樣由公知的數(shù)學函數(shù)限定。相反，該表面函數(shù)較易由第 二表面函數(shù)調(diào)制第一表面函數(shù)的結果而定義，在某些情況中，則通過荻得這 種經(jīng)調(diào)制的函數(shù)并將其與其它簡單形式函數(shù)疊加來進行定義。例如，第一函 數(shù)可類似于由圖1的光出射表面30所定義的函數(shù)。第一函數(shù)還可為單個棱 鏡的函數(shù)。第二函數(shù)可為高度、相位、頻率或峰角的偽隨機函數(shù)。另外，可 通過由第二函數(shù)調(diào)制第一函數(shù)而實現(xiàn)組合,使得所得的基板40的函數(shù)e/(x,力 沿基板40的'7"方向具有偽隨機變化的高度、相位、頻率或峰角(圖2)。 第一函數(shù)提供偏轉或反射光的幾何性質，第二函數(shù)提供散射所偏轉或反射的 光的幾何性質。如下所述，可用其它函數(shù)代替，也可涉及其它參數(shù)(例如， 實體相位)。如果棱鏡表面函數(shù)用作第一函數(shù)，第一表面函數(shù)的高度/z、寬度 s和峰角a可根據(jù)基板的預計用途而改變。另外，第一表面函數(shù)不需要是如圖 1所示的對稱結構。
在一個實施例中，第一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)在相位、頻率、 峰角或高度上進行調(diào)制。第二表面結構函數(shù)限定調(diào)制的類型，以在基板40 的光出射表面41 (圖2)上生成膜的三維表面。因此基板40的光出射表面 41的表面高度由這兩個表面結構函數(shù)的組合而限定。例如， 一個或幾個第一 表面結構函數(shù)(如棱鏡)的峰高可沿基板40的長度/被調(diào)制。高度可在一定 限度之間以隨機或固定間隔沿基板40的長度/隨機或偽隨機調(diào)制。這里，術 語隨機指的是隨機或人為手段所能產(chǎn)生的隨機，如偽隨機。在另一例中，可
沿基板40的長度/在一定限度之間至少偽隨機地調(diào)制一個或多個第一表面結構函數(shù)的相位，即沿基板40寬度w的水平位置。在另一例中，可沿基板40的長度/調(diào)制第一表面結構函數(shù)的峰角。如此，調(diào)制技術的組合可用于生成基板40的三維表面，使得一個三維表面可偏轉和散射光。以下將更詳細地 描述圖2所示用于生成基板40的具體調(diào)制技術。
圖5圖示出沿圖2的長度'7"在不同位置上的基板40的三個截面。在 例如沿圖2的'7"方向400微米位置上截取的第一截面50可延伸于基板40 的寬度w的一部分(具體地，在w方向上大約200到500微米之間)上。 第二截面52可在例如沿圖2的"/"方向800微米的位置取得，第三截面54 可在例如沿圖2的"/"方向大約1400微米的位置取得。圖5的縱軸只示出 基板40的表面高度上的變化量，而不是基板40的實際高度。圖5的橫軸示 出沿圖2中w方向的水平位置?？蓮膱D5的截面中看出，被調(diào)制的鋸齒函數(shù) 仍存在于基板40的具體截面50、 52和54。但是，由于這些結構的相位已被 調(diào)制，每個截面50、 52、 54具有與其它截面50、 52、 54不對齊的峰56。這 還可從圖2的俯視圖中顯見，其中延伸于基板40的長度/上的被調(diào)制表面函 數(shù)46趨于搖擺、偏轉、組合或分叉，并以沒有離散元素的方式交叉。在圖5 中，鋸齒函數(shù)的峰角58是大約90度。盡管圖5未示出鋸齒函數(shù)的調(diào)制后的 峰角，但是對于給定光學元件46該峰角也可沿圖2的大致縱向方向'7"在 峰與峰之間變化。該峰是所得表面的截面在w方向上的局部高度最大值。
即使第一表面結構函數(shù)被調(diào)制而生成基板40的三維表面之后，在所得 三維表面中也會很大程度上保留第 一表面結構函數(shù)從輸入光束產(chǎn)生輸出鏡 面分量的特性。鏡面特性，或光偏轉特性可通過改變應用于第一表面結構函 數(shù)的幅度和/或空間頻率調(diào)制而調(diào)整。例如，減少應用于第一表面結構函數(shù)的 調(diào)制量會增加鏡面特性。相反，增加應用于第一表面結構函數(shù)的調(diào)制量會減 少鏡面特性，卻增加散射。類似地，減少應用于第一表面結構函數(shù)的調(diào)制量 也減少基板的散射特性，而增加應用于第一表面結構函數(shù)的調(diào)制量增加基板 的散射特性。
圖6示出可用于增亮應用的光學基板100的示范實施例的偏轉和散射性 質。圖6中為清晰起見，未示出圖2的不規(guī)則三維表面41,但如果所示為具 有從大約100mm到大約lnm的特征表面尺寸的光出射表面102時也會存在 不規(guī)則三維表面。第一光束138對基板100具有零度入射角e，其被光出射
表面102朝輸入側導回。該光不僅被導回，而且也一皮散射，使得不是形成一
個輸出束，而是具有由光線136和134形成的第一散射橢圓。例如，散射光 可在由光線136和134形成的橢圓內(nèi)存在，4吏得形成實心橢圓。具有入射角 e的輸入角的第二輸入光束124被基板100引導，使其作為出射光束128透 射通過光出射表面102，并偏轉，從而大致垂直于基板100出射。光束128 還由光出射表面102散射，從而形成第二散射橢圓。第二散射橢圓由128與 光線130或132之間的波束角①形成。波束角O可用于基板100的散射特性 的一個量度，可在大約0.1到60度之間變化。在其它實施例中，通過改變調(diào) 制類型和/或量，波束角①可在大約1到5度之間。圖6示出至少一個輸出光
束130、 132被基板ioo偏轉并偏離其輸入入射角e。
圖6的基板100的散射特性可有較大變化。例如，所形成的散射橢圓可 在一個實施例中為對稱錐形。在其它實施例中，散射可根本不具有對稱性或 只具有很小的對稱性?？煽刂齐S機調(diào)制以對w和/方向上的散射產(chǎn)生不同影 響，即，幅度、帶寬和調(diào)制參數(shù)可以是沿w或/方向上的一維的，或是沿w、 /具有不同參數(shù)的二維的。其它坐標可用于改變調(diào)制函數(shù)相對第一表面函數(shù) 的取向，包括其它旋轉或平移笛卡爾幾何結構，例如，柱形、球形或總體扭 曲的坐標系。這些可在需要不對稱光學圖案時使用。
基板的導光特性也可有較大變化。參照圖7，如果所用背光單元的光導 106具有燈108和下反射表面109，則基板112和114可實質上增加亮度， 同時還散射光。在增亮實施例中，基板112和114可增加軸上觀測亮度大約 30%到300%。因為莫爾效應，不能使用現(xiàn)有技術線性棱鏡陣列和具有隨機 棱鏡陣列的增亮膜，或者不宜使用這種陣列。對于本發(fā)明，由于沒有莫爾效 應，兩個基板可用在交叉(垂直)與平行之間任何彼此相對的角度。這使得 在光輸出模式上具有更大的靈活性。在其它實施例中，基板軸上亮度增加量 至少為50%，有可能多達約200%。在增亮實施例中，兩個基板112、 114可 彼此垂直布置，以偏轉和散射來自不同方向的輸入光束。由于基板112、 114 具有散射特性，所以不需要用單獨的散射基板來消除基板112、 114導致的 莫爾現(xiàn)象，當然，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)出于其它原因而使用散射基板。
現(xiàn)有技術圖7示出散射板116、 118。散射板118散射由于基板112、 114 的任何固有規(guī)律性引起的干涉而導致的莫爾現(xiàn)象。散射板116散射由于光導 106下側120上的凸出圖案(extractor pattern )的規(guī)律性及LCD面板122的
規(guī)律性造成的莫爾現(xiàn)象。常規(guī)的增亮膜112、 114可用本發(fā)明代替，由此可
不再使用散射板118和116。
基板112、 114的散射特性減少或消除很多普通光導膜，如圖1所示光 導膜導致的莫爾現(xiàn)象。因此，集合這些基板的示例膜可在一個表面上偏轉和 散射光，從而減少或消除莫爾現(xiàn)象。
自相關函數(shù)/^x，力是表面隨機性的量度，用于表面度量衡學。但是，在
一定相關長度/e上，自相關函數(shù)i (3c,^的值下降到其原始值的一個分數(shù)。例 如，自相關值l.O可被認為高度或完美相關表面。相關長度4是一個長度，
在該長度上自相關函數(shù)值是其原始值的一定分數(shù)。通常，相關長度基于自相
關函數(shù)原始值的l/e值，或大約37%。與相關長度小的表面相比，相關長度 長的表面具有較小的隨機性。在文獻David J. Whitehouse， Handbook of Surface Metrology, IOP Publishing Ltd. (1994)， p.49 _ 58中提供了關于自相關 函凄t的更詳細的討論。
在本發(fā)明的一些實施例中，光學基板100的三維表面的自相關函數(shù)值在 大約lcm或更小的相關長度上下降到小于或等于其原始值的l/e。在其它實 施例中，自相關函數(shù)的值在大約0.5cm或更短的長度中下降到其原始值的 l/e。對于圖2和6所示基板40、 100的實施例，在大約200微米或更短的長 度中沿長度/的自相關函數(shù)值下降到小于或等于其原始值的l/e。對于圖2 和6的同一實施例，在11微米或更短的長度中沿寬度w的自相關函數(shù)值下 降到小于或等于其原始值的l/e。
相關長度涉及到減少莫爾現(xiàn)象。注意，與較大的相關長度相比，較小的 相關長度表示更隨機的表面，而且該較小相關長度還意味著散射更大及莫爾 現(xiàn)象減少。由于正如低相關長度所表示的，基板40、 100的三維表面高度不 規(guī)則，所以基板40、 100可有效減少莫爾現(xiàn)象。
以下討論將說明本發(fā)明的抗莫爾性質。在以下實施例中，將示出1) 本發(fā)明比直棱鏡和隨機棱鏡結構都具有低得多的自相關性；2)自相關長度 是系統(tǒng)中結構產(chǎn)生莫爾圖案可能性的很好的指示。
將圖18的20|nm高40fim節(jié)距的直棱鏡陣列400作為基準。在圖19中 示出沿w方向穿過棱鏡結構400取得的水平輪廓的自相關函數(shù)402。自相關 函數(shù)402的衰減是結構隨機性的指示。圖18中的結構完全有序，因此僅有 的衰減是因為樣本的范圍有限。與其它例子相比時，我們必須考慮正弦自相
關函數(shù)的包絡的這種重復(roll off )。圖20示出莫爾圖404。對于圖18的棱鏡結構400,圖20中的莫爾圖是 將圖18的結構的高度(盡管不必是經(jīng)調(diào)制的高度)圖與相似節(jié)距的參考棱 鏡結構相乘而得到的圖像。這與兩個結構在光學系統(tǒng)中鄰近放置的情況類似 (或者一個成像到另一個上)。參考棱鏡結構是50pm節(jié)距棱鏡陣列，其取 向平行于圖18的棱鏡結構400。這是產(chǎn)生莫爾現(xiàn)象的最壞情況。圖21中的406示出莫爾曲線。這是圖20沿w方向的莫爾圖404的輪廓。 注意，對于圖18的40|iim節(jié)距棱鏡，圖20的莫爾圖和圖21的莫爾曲線示 出低頻包絡形式的強拍頻波形圖。接下來考慮圖18的40^im節(jié)距的棱鏡陣列，在其棱鏡中心水平位置(w 方向)中引入+/-20%隨機度，導致沿垂直方向或/方向上每個棱鏡上的隨機 變化，如圖22的408所示?，F(xiàn)在注意，在圖23中，自相關某種程度上更快衰減。這是因為40pm 節(jié)距棱鏡陣列中引入了隨機度。在圖24的莫爾圖412中以及圖25所示其輪 廓414中，拍頻波形圖稍顯混亂但仍可見。如圖19中一樣，圖23中的自相 關衰減是因為樣本的范圍有限。考慮如圖26的416所示的本發(fā)明的下一個實施例。該結構具有整周期 (即，大于100% "節(jié)距，，)隨機度，以及疊加的相位調(diào)制"棱鏡波形"，其 高度在20jmi到10fxm之間，坡度在40到50度之間。在這種情況下，所用 隨機度和疊加導致分叉(或分裂)和合并結構或單元。注意，如圖27所示，圖26的4侖廓418的自相關函數(shù)相比圖19和23的 自相關函數(shù)下降非常迅速(例如，在100lam以下的長度內(nèi)下降到小于0.2)。 這樣，可期望圖26的抗莫爾性能好于圖18和22的。這在圖28和29的420 和422示出。拍頻完全消失，所剩的全都是非均勻區(qū)域。如圖29所示，這 些小的非均勻處與本發(fā)明的局部結構有關，而不是拍頻波形圖的結果。這一 結果在圖30、 31和32中示出。這里，莫爾圖由采用44pm節(jié)距參考棱鏡陣 列產(chǎn)生。注意，對于圖18的直棱鏡和圖22的20%隨機度的棱鏡，拍頻波形 圖是低空間頻率的(在整個圖上周期較少)。相反，圖26的圖中的非均勻與圖24中的類似。由于非均勻總是與結構 在同一量級上，所以在顯示器中不會看見，因此不用關注(如果設計節(jié)距足 夠精細)。前一例子中的莫爾現(xiàn)象則大成問題，因為拍頻波形圖的周期可為
棱鏡節(jié)距很多倍，并導致易于看到的缺陷。在圖33中，示出圖26的垂直(/方向)自相關430。因為在垂直方向上 的調(diào)制周期更長，這里可看出重復次數(shù)遠少于圖27中的重復次數(shù)。在該例 中，設置垂直調(diào)制使得振蕩周期在300inm到500lim之間。對于圖22的棱鏡 陣列，設置垂直調(diào)制使得振蕩周期(運行長度)在10pm到100pm之間。在 這種情況中，衰減比圖31的情況要快(見圖34的432 )?，F(xiàn)將詳細描述示例基板表面模型的產(chǎn)生。應注意，可采用多種方法生成 表面模型，以下討論只是這些方法中的一個。通過例子，圖2所示表面可利用疊加隨機或偽隨機調(diào)制波形的迭代過程 生成。圖2中， 一系列疊加波形大致形成膜的三維表面。但是，在圖2的合 成結構中的這些"波形，，不必作為不同的波形出現(xiàn)。相反，圖2的合成三維 表面包含在某些位置上互相交疊和/或合并成單個波形的疊加波形。為開始生成如圖2所示基板40的迭代過程，定義一系列波形。所定義 的每個波形具有參考平面上方大約20微米((im)高的大致鋸齒形截面。這 一系列波形是上述第 一表面結構函數(shù)。每個波形具有使光偏轉的幾何性質。 如先前所述，每個波形在頻率、相位、峰角(或高度)中的一個或幾個上受 到調(diào)制。例如，圖8示出沿圖2的/方向從一端延伸到另一端的單個波形140。 該波形140已在相位上進行過調(diào)制，使得，如圖8所示，波形的峰水平位置 在w方向上相對于中心位置在-20到+20微米之間變化。圖9示出作為沿圖 8所示/方向上位置的函數(shù)的波形14 0的相位變化。在圖8和9的實施例中， 沿波形的長度/以大約300與500微米之間隨機間隔對波形施加調(diào)制，使得 峰的相位隨/變化而每300到500微米發(fā)生變化。峰角是在波形峰上形成的角度，如圖5的標號58所示。對于圖8的波 形，峰角也已在90度與92，8度之間沿/每300到500微米受到調(diào)制。圖10 示出圖8的波形的峰角沿長度/的變化。每個波形的高度還可沿長度/在15 與20微米之間隨機調(diào)制。盡管在圖8所示波形中只有相位和峰角被隨機調(diào)制，在其它實施例中， 頻率和高度也可被調(diào)制。例如，在一個實施例中，單個波形的高度可沿長度/隨機調(diào)制。在其它實施例中，單個波形的頻率可沿長度/隨機調(diào)制。這樣， 波形在某些位置較薄而在其它位置較厚。在另外的實施例中，可不同地調(diào)制 不同波形的高度。這樣，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用各種各樣相位、頻率、峰
角和高度調(diào)制技術，以形成基板40、 IOO的三維表面結構。在各種技術中調(diào) 制量也可有較大變化。為形成圖2所示結構，進行波形疊加的第一次迭代。在所示實施例中， 每個單獨的波形(如上所述地調(diào)制的)沿基板40、 100的寬度w以大約40 微米間距步進或放置在基板40、 100的表面上。對于圖2所示2000微米寬 的表面，可以大約40微米間距疊加五十個波形。該第一次迭代后所得表面 結構模型看起來會如圖11所示。然后進行調(diào)制波形疊加的第二次迭代。該第二次迭代可以與第 一次迭代 相似的方式進行。例如，可如上所述生成另一系列波形，并可沿基板的寬度 w以大約40微米間距疊加。所得表面結構模型如圖12所示。盡管不必要，為從圖12所示形成圖2所示表面結構模型，也可進行疊 加鋸齒函數(shù)的第三次迭代。所述鋸齒函數(shù)可為8微米高并以20微米間距沿 膜的寬度w疊加。該第三次迭代生成一小部分合成表面高度圖，可主要用于 填充表面上的平坦點。所得三維表面可具有隨機或偽隨機結構，其中單獨的 波形被疊加以形成該表面。由于疊加的迭代方法以及大高度的隨機相位調(diào)制 函數(shù)，表面不包含獨立的光學元件。相反，合成表面是由多次調(diào)制和通過布 爾合并(Booleanunion)疊加的綜合結果形成的集成光學基板。參照圖14、 15和16，現(xiàn)將解釋基板隨機化的方法。在坐標系中定義第 一窗口 216?？刂泣c202、 204的位置被隨機化以形成第二窗口 200中的調(diào)制 路徑206。第二窗口 200比表面函數(shù)208的截面寬，例如，表面函數(shù)208寬 度的三倍。表面函數(shù)可為例如鋸齒函數(shù)或三角函數(shù)。從第二窗口 200頂部的 第一控制點202開始，在每個控制點位置，以下元素被隨機化.'預設范圍如 +/-20|im內(nèi)控制點的x位置；到預設范圍如300|_im到500pm內(nèi)的下一個控 制點的y距離；表面函凄t的高度，例如，0lum或20nm。隨機控制點位置202、 204被量化為具有預設間隔，如20iLim，以減少衍 射效應。新的控制點可沿調(diào)制路徑206隨機添加到第二窗口 200，直到超過 第二窗口 200在y(或/)方向的長度。但是，保留落在第二窗口 200外部的 第一控制點202、 204。調(diào)制路徑206例如通過采用最接近相鄰插值或線性插值或立方插值方法 的組合而由控制點202、 204決定。當零高度的控制點204位于非零高度的 兩個相鄰控制點202之間時，則在非零高度的任意兩個相鄰控制點202之間
產(chǎn)生沿調(diào)制路徑206的間斷。在具有非零高度的相繼的控制點202之間沿調(diào)制路徑產(chǎn)生非零表面函數(shù) 208。當具有零高度的控制點204位于具有非零高度的相鄰控制點202之間 時，表面函數(shù)208假設在具有非零高度的控制點202之間為零值。表面函數(shù) 208可具有例如鋸齒函數(shù)的截面輪廓。包含隨機表面函數(shù)208的窗口 200與初始為零的主函數(shù)210在第一位置 對齊并重疊。在窗口 200內(nèi)的表面函數(shù)208與主函數(shù)210之間進行布爾合并 運算。這導致主函數(shù)210上的表面函數(shù)208。窗口 200沿主函數(shù)210以預設 的步進增量，例如40jim， /人左向右移動?，F(xiàn)在在窗口 200內(nèi)以上述方式隨 機生成新的表面函數(shù)208，并在新的表面函數(shù)208與主函數(shù)210之間進行布 爾合并運算。窗口再次移動預設增量級，在窗口內(nèi)以上述方式又一次隨機生 成另 一個新的表面函數(shù)208，并在更新的第一函數(shù)208與主函數(shù)210之間進 行另一次新的布爾合并運算。在主函數(shù)210的整個寬度上重復這種隨機化、 布爾合并與步進過程。在主函數(shù)210的末尾，窗口回到第一位置，而隨機化、 布爾合并與步進過程在主函數(shù)210的整個寬度上重復任意多次，產(chǎn)生圖13 的隨機化基板152。表面函數(shù)是三角函數(shù)，其寬度大約40pim，高度在lnm與200nm之間， 或具體地，寬度大約40)nm，高度大約18|dm。表面函數(shù)還可為底高比(base to height ratio )在40比1與1比10之間的三角函數(shù)，具體地，底高比大約 是40比18。隨機基板中的孔或零高度區(qū)域用形態(tài)算子(morphologic operator)產(chǎn)生， 生成"骨架掩模"函數(shù)(圖40)。該函數(shù)與表面函數(shù)208巻積，其結果與主 函數(shù)通過布爾合并結合。這些部分或區(qū)域也可用于生成抗浸濕(或牛頓環(huán)) 隆起或突起的稀疏圖案，所述隆起或突起的高度大于圖案的其余部分。這些 隆起不需要具有與表面整體相同的形式或函數(shù)。最終圖案212由從主函數(shù) 210修剪掉至少外部100|im而得到。在圖22中，最終圖案212的多個復本 則互相并排放置，或"鋪設(tile)"，從而在晶片214上生成作為二維陣列的 基板表面，所述復本彼此成鏡像以實現(xiàn)一階連續(xù)。鋪設片(tile)(即母版 (master))的尺寸大于合成圖案的相關長度。這樣，在圖16中，在302定義窗口，在窗口內(nèi)隨才幾選^^點304,從而生 成連接隨機選擇的點的調(diào)制路徑306。在308為窗口內(nèi)的隨機選擇點隨機分 配高度。在314定義主函數(shù)，在310沿調(diào)制路徑產(chǎn)生表面函數(shù)，并與在主函 數(shù)內(nèi)的相繼位置上將表面函數(shù)與主函數(shù)反復地結合312。如本文所示，基板的表面可能不只是在高度、頻率、相位或峰角上隨機 化，還可以用折射率隨機化。這些參數(shù)的任意一項也可如圖35 - 39所示調(diào) 制。因此，正弦載波波形sin(x)可在幅值、相位或頻率上由隨機函數(shù)r(x)調(diào)制， 其中根據(jù)如下等式中的任一項產(chǎn)生隨機化函數(shù)R(x):R(x) = r(x) + sin(x/" (1)R(Jt) = sin(x / A: + c x r(x)) ( 2 )R(x) = sin(x /(A: + c x r(x))) ( 3 )R(x) = sawtooth(x2 /(w +10 r(x))) x (") /(x + ") ( 4 )R(;c) = r'(x) + sawtooth(x2 /(A: + m x r(x))) x (") /(x + ") ( 5 )其中r'(;c)是第二隨機函數(shù)(或第三表面函數(shù))，而c、 A:和n是常數(shù)。sawtooth 函數(shù)(鋸齒波函數(shù))產(chǎn)生作為時間f或空間w、 /的函數(shù)的鋸齒波，其周期為 2tt。鋸齒波產(chǎn)生類似于峰值為-1和1的正弦函數(shù)sin(t,w，l)的波。鋸齒波定 義為在2兀倍數(shù)時為-l，在所有其它時間以1/7l的斜率隨時間線性增加。通常 可用多個隨機函數(shù)調(diào)制第一表面函數(shù)的多個參數(shù)。如圖39所示，多個隨機 函數(shù)r(jc)每一個可為空間恒定或空間變化的，或可以為兩者的任意組合。具有100mm到lnm特征尺寸的基板的實際表面可按照多種工藝技術生 成。這些工藝技術包括光刻、灰階平版印刷、縮微平版印刷、電火花加工和 采用硬刀具的微切削加工，以生成如上所述表面模型的模具等。例如，制造基板的方法可以是通過母版制作(mastering )、電鑄(electro forming)以及成4莫(mold forming )。光刻母版制作可用于將激光寫入光刻膠、 灰階掩模或可鋪設的一系列網(wǎng)板掩模(halftone mask )。光刻膠可由激光光子 直接移除，或用作另外工藝步驟，例如反應離子刻蝕(RIE)的前體。替代 地，可采用硬刀具例如五軸磨床上的單點金剛石刀具，通過母版制作形成幾 何形狀。母版通常制成負片。母版的基板可為玻璃，包括熔融石英、水晶體、 金屬或塑料(例如聚碳酸酯)。母版可用于直接模制塑料零件或用在電鑄中。電鑄可分為一個或兩個步驟。如果只用一個步驟則母版是正片。母版可 用薄的金屬涂層涂敷(特別是如果母版開始不導電)。通過在母版上沉積鎳 而生成"父，，電鑄版。這一復制品再次電鑄而生成用于模制塑料零件的"子" 版。
用于模制所述裝置(膜)的物體稱為模具。模具可為帶形、鼓形、板形 或腔形。該模具可由多個母版或電鑄品鋪設而成。模具可通過對基板進行熱 模壓印、對基板進行冷軋，或通過添加形成基板上的結構的紫外固化或熱固 材料而形成所述結構。模具可通過注模或真空成型而形成膜?；寤蛲糠蟛?料可為任何有機、無機或混合光學透明材料，可包括懸浮的散射、雙折射或 折射率修正粒子。如此形成的光學基板可用折射率在1.1與3.0之間的光學透明材料形成， 具體的，折射率為大約1.75。在圖41中示出背光顯示器500的截面圖。背光顯示器500包括產(chǎn)生光 504的光源502。光導506沿其引導光504。反射表面508將光504反射出光 導506。至少一個光學基板510可接收來自反射表面510的光504。光學基 板510包括由兩個表面結構函數(shù)定義的三維表面512,第一表面結構函數(shù)的 長、寬和峰角具有從一個輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性。 第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有沿第一表面結構函數(shù)的長度在頻率、相位 和峰角中的一個或多個上調(diào)制第一表面結構函數(shù)的至少偽隨機特性。在大約 lcm或更短的相關長度上，三維表面512的相關函數(shù)小于初始值的大約37%。 在背光顯示器500中，光學基板510中的一個可包括第一三維表面512和與 第一三維表面512相反的第二三維表面514。第二三維表面514的相關函數(shù) 值也可在大約lcm或更短相關長度上小于初始值的大約37%。第二三維表 面可具有兩個表面結構函數(shù)；第三表面結構函數(shù)的長度、寬度和峰角具有從 輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性，而第四表面結構函數(shù)的幾 何形狀具有沿第一表面結構函數(shù)的長度在頻率、相位和峰角中的一個或多個 上調(diào)制第 一表面結構函數(shù)的至少偽隨機特性。在背光顯示器500中，光學基板510包括相對彼此具有零到九十度的相 對取向，即可彼此平行或垂直的第一和第二表面函數(shù)。除了上述在背光顯示器中增亮的用途外，基板還可廣泛用在其它領域。 基板的實施例可用在菲涅爾透鏡、全息板中或與常規(guī)透鏡、棱鏡或反射鏡結 合。這些實施例可由調(diào)制具有固定特性的同心環(huán)或橢圓實現(xiàn)。光學基板還可 用于單級或多級反射、透射或部分透射的光吸收或非光吸收材料、全息光學 元件或衍射光柵，鏡面分量的輸出角可通過改變第一表面結構函數(shù)而轉動。 基板也可用在其它領域中，例如投影顯示器、照明式標志和交通信號。
以上描述了具有由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維 表面的光學基板或膜的幾個例子，其中第 一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從 輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性。在這些例子中，第二表面 結構函數(shù)的幾何形狀具有調(diào)制第 一表面結構函數(shù)的至少偽隨機光學特性，使 得光學基板的表面由輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光的光學基板。根據(jù)所需應 用，第一表面結構函數(shù)可以多種方式定義。另外，第二表面結構函數(shù)可在一個方向或在多于一個方向上，例如在兩 個正交方向上調(diào)制第一表面結構函數(shù)。例如圖6的圖示中示出了在兩個方向 上的調(diào)制。進一步地，通常隨機調(diào)制可調(diào)制第一表面結構的任意一個或幾個參數(shù)。 根據(jù)具體的第一表面結構函數(shù)，所述參數(shù)可包括節(jié)距、峰高、相位、峰角或其它參數(shù)。以下為不同領域提供幾個第 一表面函數(shù)的進一步的實施例，所述領域中 要求用具有至少偽隨機特性的幾何形狀的第二表面結構函數(shù)調(diào)制第 一表面 函數(shù)，使得所得表面除了產(chǎn)生因第一表面結構函數(shù)的鏡面光外還產(chǎn)生散射這里，鏡面定義為在宏觀尺度上不散射的任何反射或透射光。宏觀是用直徑大約500微米或更大的一束相干光調(diào)查基板表面會觀測到的整體表現(xiàn)。典型的多級光柵會被認為具有多個鏡面分量。例如，偽隨機調(diào)制可應用到光顯示器(lightdisplay)中出光方向修正器 的光出射表面。圖42是光顯示器1000的示意圖，所述光顯示器1000具有 起到提供平行光作用的光通量平行器IOIO和接收來自光通量平行器1010的 光的出光方向修正器1020。在例如美國專利No.5,982，540中示出這種光顯示 器。出光方向修正器1020包括朝向光通量平行器1010的光入射表面1022。 光入射表面1022接收來自光通量平行器1010的光。出光方向修正器1020 還包括與光入射表面1022相反的光出射表面1024。光入射表面1022由定義 多個棱鏡1023表面的第一表面結構函數(shù)定義。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，圖 42所示作為光入射表面1022的第一表面結構函數(shù)由提供偽隨機調(diào)制的第二 表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖43所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖43 示出具有所示表面1055的基板1050。在例如WOO 1/27527 A1中描述了這一
基板。這種情況下的表面1055是具有第一棱鏡構造的多個第一棱鏡1060和 具有不同于第一棱鏡構造的第二棱鏡構造的多個第二棱鏡1070的表面。例 如，第一棱鏡構造可具有邊角A和B的第一棱鏡1060,而第二棱鏡構造可 具有邊角D和E的第二棱鏡1070?；蛘?，第一棱鏡構造可為第一棱鏡1060 的角度取向，第二棱鏡構造可為第二棱鏡1070的角度取向。根據(jù)本發(fā)明的 一個方面，所述第一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖44所示表面所定義的第一表面結構函數(shù)。圖 44示出具有所示表面1105的基板1100。在例如美國專利5，771，328中描述 這一基板。在這種情況下的表面1105具有第一區(qū)域1110和第二區(qū)域1120， 所述第一區(qū)域1110具有第一平均峰高的多個峰，第二區(qū)域1120具有第二平 均峰高的多個峰。第二平均峰高不同于第一平均峰高。在圖44所示情況中， 第二平均峰高小于第一平均峰高。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖45所示表面所定義的第一表面結構函數(shù)。圖 45示出具有所示表面1155的增亮膜1150。在例如美國專利5,917,664中描 述這一基板。表面1155是具有并排成對棱鏡1160的表面。每對具有第一和 第二棱鏡，每個棱鏡具有棱鏡角1162和谷角1164。每對棱鏡的所述棱鏡角 或所述谷角中的一個相等，但不是兩者都相等。才艮據(jù)本發(fā)明的一個方面，所 迷第 一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖46所示的第一表面結構函數(shù)。圖46示出具有 抗浸濕(anti-wet-out)表面1205和具有多個棱鏡1215并與抗浸濕表面1205 相反的表面1210的基板1200。在例如美國專利6，322，236中描述這一基板。 所述抗浸濕表面1205可隨機調(diào)制以減少表面之間的浸透現(xiàn)象。第一表面結 構函數(shù)由具有與抗浸濕表面1205相反的多個棱鏡1215的表面1210定義。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖47所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖47 示出具有所示表面1255的光學基板1250。表面1255是多個棱鏡1260的表 面，每個棱鏡1260具有由坡角1265定義的坡面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 所述第 一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制，其中第二表面結構函數(shù)調(diào) 制所述坡面。偽隨機調(diào)制可應用到如圖48所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖48
示出具有所示表面1355的光學基板1350。表面1355是包括小透鏡Uenslet) 1360陣列的小透鏡(lenslet)陣列的表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第 一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖49所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖49 示出具有所示表面1405的光學基板1400。在例如美國專利申請公布 2003/0035231中描述這一基板。在這種情況中的表面1405具有大致沿第一 方向(x方向)延伸的多個棱鏡結構1410，相鄰的棱4竟結構1410之間在垂 直于第一方向的第二方向(y方向)上具有間距。棱鏡結構1410具有在第一 方向上變化的高度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函數(shù)由第二 表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到如圖50中示意性示出的顯示設備的光學膜所定義 的第一表面結構函數(shù)。圖50示出具有具有背光裝置1445和有著所示表面 1455的膜1450的顯示設備1440。在例如美國專利申請公布2003/0035231 中描述這一膜。背光裝置1445給膜1450提供光。膜內(nèi)具有多個珠子(bead) 1465以幫助散射來自背光裝置1445的光。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第 一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。上述光學膜和基板通常是絕緣材料的。本發(fā)明預計也可用于其上具有金 屬層的膜和基板。另外，上述光學膜和基板通常被描述為具有定義為有序排列結構的第一 表面結構函數(shù)，例如有序排列的棱鏡。作為替代，結構的排列不必是有序的， 而是可用無序的代替。偽隨機調(diào)制可應用到如圖51所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖51 示出具有所示表面1505的光學基板1500。在例如美國專利6,456,437中描述 這一基板。在這種情況中的表面1505具有多個折射棱鏡1515和多個反射棱 鏡1525。折射棱鏡1515只以小的彎曲角有效透射光，而反射棱鏡1525特別 適合實現(xiàn)大于20。的出射角。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函 數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。于光滑面。偽隨機調(diào)制可應用到由圖52的基板1550所示的一個表面所定義 的第一表面結構函數(shù)，其相反面上有數(shù)個隆起。圖52示出具有一個表面 1555，及其上有多個隨機取向的隆起1565的相反面1560的基板1550。在例
如美國專利5,808,784中描述這一基板。這種情況下的表面1555可為其上具 有多個棱鏡結構1570的透鏡陣列的表面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第 一表面結構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。以下提供另 一個例子，其中與由第二表面結構函數(shù)隨機或偽隨機調(diào)制的 表面相反的基板表面不限于光滑面。偽隨機調(diào)制可應用到由圖53所示的一 個表面所定義的第一表面結構函數(shù)，其相反面上有多個圓形或多邊形點。圖 53示出具有一個表面1605，及其上有多個圓形或多邊形點1615的相反面 1560的基板1600。在例如W099/63394中描述這一基板。第一表面結構函 數(shù)由一個表面1605定義。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函數(shù) 由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到由圖54所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖54 示出具有所示表面1655的基板1650。在例如美國專利6,759,113中描述這一 基板。這種情況中的表面1655具有多個棱鏡1660,其中所迷棱鏡在兩個正 交方向上具有彎曲面。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結構函數(shù)由第 二表面結構函數(shù)調(diào)制。偽隨機調(diào)制可應用到由圖55所示表面定義的第一表面結構函數(shù)。圖55 示出具有所示表面1705的基板1700。在例如美國專利公開2004/0109663中 描述這一基板。這種情況中的表面1705具有多個棱鏡1710,其中每個棱鏡 1710具有彎曲截面的倒角1715。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述第一表面結 構函數(shù)由第二表面結構函數(shù)調(diào)制。圖56是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學膜示樣的一部分的俯視圖。在 該實施例中，基板的表面由節(jié)距(棱鏡結構的相鄰峰之間的距離)大約37|im 的棱鏡結構陣列定義。每個棱鏡結構大致沿平行于其它棱鏡結構的水平方向 延伸。棱鏡峰的位置在y方向(位于圖56中紙平面中并垂直于x方向)上 被調(diào)制了大約18)Lim。偽隨機調(diào)制可應用到背光顯示設備的偏轉膜的表面。圖57是背光顯示 設備1800的示意圖。顯示設備1800包括產(chǎn)生光的光源1810,以及具有反射 表面1814的光導1812,反射表面1814將沿光導1812引導的光在光出射表 面反射出光導。顯示設備還包括具有光入射表面1805的偏轉膜1820。光導 1812的光出射表面面朝所述偏轉膜。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，圖57所示作 為光入射表面1805的第一表面結構函數(shù)被提供偽隨機調(diào)制的第二表面結構
函數(shù)調(diào)制。第一表面結構函數(shù)由面對光導1814的多個棱鏡1822定義。顯示 設備1800還包括LCD基板1824,并還可在偏轉膜1820與LCD基板1824 之間包括偏振器1826、 1828。棱鏡的名義節(jié)距可在例如50|iim與500|am之 間。偏轉膜1820可層積到LCD基板上。如上所述，在本發(fā)明中，鏡面定義為在宏觀尺度上不散射的任何反射或 透射光分量。宏觀是可通過用直徑大約500微米或更大的一束相干光調(diào)查基 板表面而觀察到的整體表現(xiàn)。典型的多級光柵會被認為是具有多個鏡面分 量。除非特意指出，所稱的前后、左右、頂和底、上下及水平垂直僅為便于 描述，而不是限制本發(fā)明或其元件的任何位置或空間取向。在不背離本發(fā)明 的范圍的情況下，附圖中元件的所有尺寸都可隨可能的設計及實施例的預計 用途而改變。盡管已參照本發(fā)明的若干實施例描述了本發(fā)明時，本領域的技術人員將 可以理解在不背離本發(fā)明范圍的情況下其中可做各種改變，并且等效物可替 換其元件。另外，不背離本發(fā)明基本范圍的情況下可做許多修改以適應特殊 環(huán)境或材料。因此，本發(fā)明不限于作為實施本發(fā)明的最佳方式所公開的特定 實施例，而是包括落入所附權利要求范圍內(nèi)的所有實施例。
權利要求
1.一種光學基板，包括一表面，所述表面的特征在于，在大約1cm或更小的相關長度內(nèi)，相關函數(shù)值小于初始值的大約37％，其中所述表面由被第二表面結構函數(shù)調(diào)制的第一表面結構函數(shù)定義，所述光學基板的所述表面由第一輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第一表面結構函數(shù)延伸 從所述基板的第 一端到第二端的長度。
3. 根據(jù)權利要求2所述的光學基板，其中，所述第一表面結構函數(shù)具有 鋸齒或三角形截面。
4. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述光學基板的所述表面包 括偏轉和散射光以形成多個散射橢圓的形狀，每個所述散射橢圓的波束角在 大約0.1到60度之間。
5. 根據(jù)權利要求4所述的光學基板，其中，所述波束角在大約1到5 度之間。
6. 根據(jù)權利要求4所述的光學基板，其中，第一輸入光束具有第一入射 角，所述光學基板的所述表面的形狀使得所述第一輸入光束透射通過所述光 學基板并被所述光學基板的所述表面偏轉到與第一入射角不同的輸出角。
7. 根據(jù)權利要求6所述的光學基板，其中，所述鏡面分量的輸出角由所 述第一表面結構函數(shù)確定。
8. 根據(jù)權利要求7所述的光學基板，其中，垂直于所述光學基板的第二 輸入光束被所述光學基板的所述表面基本反射，并形成波束角在大約0.1到 60度之間的輸出鏡面分量。
9. 根據(jù)權利要求8所述的光學基板，其中，所述相關長度為大約200 微米或更短。
10. —種增亮膜，包括一表面，所述表面的特征在于，相關長度為大約lcm或更小，該表面具 有偏轉和散射入射光以產(chǎn)生對于觀眾的至少30%的軸上亮度提高的形狀，其 中，所述表面產(chǎn)生波束角在大約0.1與60度之間的散射光分量。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的膜，其中，所述表面的特征在于相關長度為大約200微米或更短。
12.根據(jù)權利要求10所述的膜，其中，所述軸上亮度提高為大約30% 到300%。
13.根據(jù)權利要求10所述的膜，其中，所述軸上亮度提高為大約50% 到200%。
14. 一種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)；其中，在大約lcm或更小的相關長度內(nèi)，所述三維表面的相關函數(shù)值小 于初始相關函數(shù)值的大約37%。
15. 根據(jù)權利要求14所述的光學基板，其中，所述表面的特征在于相關 長度為大約200微米或更短。
16. 根據(jù)權利要求14所述的光學基板，其中，所述第一表面結構函數(shù)的 特征在于其具有 一 系列第 一表面結構函數(shù)，每個第 一表面結構函數(shù)具有長 度、寬度和峰角。
17. 根據(jù)權利要求14所述的光學基板，其中，所述表面散射并偏轉輸入 光束以形成多個散射橢圓，每個散射橢圓具有大約0.1到60度之間的波束角。
18. 根據(jù)權利要求17所述的光學基板，其中，所述波束角在大約1到5 度之間。
19. 根據(jù)權利要求17所述的光學基板，其中，所述輸入光束具有一入射 角，所述表面的結構使得所述輸入光束透射通過所述光學基板并被所述表面 偏轉，以形成與所述入射角不同的鏡面分量輸出角。
20. 根據(jù)權利要求19所述的光學基板，其中，所述鏡面分量的輸出角由 所述第 一表面結構函數(shù)確定。
21. —種光學基板，包括一表面，所述表面的特征在于，在大約lcm或更小的相關長度內(nèi)，相關 函數(shù)值小于初始值的大約37%,其中，所述表面由被第二函數(shù)調(diào)制的第一表 面結構函數(shù)定義，所述第一表面結構函數(shù)具有鋸齒或三角形截面并延伸從基板第 一端到第二端的長度，所述光學基板的表面從第 一輸入光束產(chǎn)生鏡面和 散射光。
22. —種增亮膜，包括一表面，所述表面的特征在于，相關長度為大約lcm或更小，該表面具 有偏轉和散射入射光以產(chǎn)生對于觀眾的50%到200%的軸上亮度提高的形 狀，其中，所述表面產(chǎn)生波束角在大約O.l與60度之間的散射光分量。
23. —種光學基板，包括由第 一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的長度、寬度和峰角具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量 的光學特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第一 表面結構函數(shù)的長度在頻率、相位和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表 面結構函數(shù)；其中，在大約lcm或更小的相關長度內(nèi)，所述三維表面的相關函數(shù)值小 于初始相關函lt值的大約37%。
24. —種背光顯示設備，包括 產(chǎn)生光的光源；沿其導光的光導，包括用于將光反射出所述光導的反射面；至少一個光學基板，其接收來自所述反射面的光，所述光學基板包括 由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第 一表面結構函數(shù)的長度、寬度和峰角具有從輸入光束產(chǎn)生至少一 個輸出鏡面分量的光學特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第一表面結構函數(shù)的長度在頻率、相位和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表 面結構函數(shù)，所述相位是沿所述寬度的峰水平位置；其中，在大約lcm或更小的相關長度內(nèi)，所述三維表面的相關函數(shù)值小 于初始相關函IK直的大約37%。
25. 根據(jù)權利要求24所述的背光顯示設備，其中，所述至少一個光學基 板包括多個光學基板。
26. 根據(jù)權利要求25所述的背光顯示設備，其中，所述多個光學基板包 括相對于彼此具有零到九十度的相對取向的第一和第二表面函數(shù)。
27. 根據(jù)權利要求26所述的背光顯示設備，其中，所述第一和第二表面函數(shù)的相對取向彼此平行或垂直。
28. —種背光顯示設備，包括 產(chǎn)生光的光源；沿其導光的光導，包括用于將光反射出所述光導的反射面；以及 一光學基板，其接收來自所述反射面的光，所述光學基板包括 由第一和第二表面結構函數(shù)定義的第一三維表面；所述第一表面結構函 數(shù)的長度、寬度和峰角具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特 性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表 面結構函數(shù)的長度在頻率、相位和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面 結構函數(shù)，所述相位是沿第一表面結構函數(shù)寬度的峰水平位置；與所述第一三維表面相對并由第三表面結構函數(shù)和第四表面結構函數(shù) 定義的第二三維表面；所述第三表面結構函數(shù)的長度、寬度和峰角具有從輸 入光束產(chǎn)生至少 一個輸出鏡面分量的光學特性；所述第四表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第三 表面結構函數(shù)的長度在頻率、相位和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第三表 面結構函數(shù)，所述相位是沿第三表面結構函數(shù)寬度的峰水平位置；其中，在大約lcm或更小的相關長度內(nèi)，所述第一和第二三維表面的相 關函數(shù)值小于初始相關函數(shù)值的大約37%。
29. 根據(jù)權利要求28所述的背光顯示設備，其中，所述第一和第二表面 結構函數(shù)相對于彼此具有零到九十度的相對取向。
30. 根據(jù)權利要求29所述的背光顯示設備，其中，所述第一和第二表面 結構函數(shù)的相對取向為彼此平行或垂直。
31. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第一表面函數(shù)是寬大 約40fim,高大約在1 |Lim與200pm之間的三角。
32. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第一表面函數(shù)是寬大 約40fim,高大約18|um的三角。
33. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第一表面函數(shù)是底高 比在40比1到1比10之間的三角。
34. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第一表面函數(shù)是底高 比為大約40比18的三角。
35. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述光學基板的表面由折射率在1.1與3.0之間的光學透明材料形成。
36. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述光學基板的表面由折 射率大約1.75的光學透明材料形成。
37. 根據(jù)權利要求32所述的光學基板，其中，所述光學基板的表面由折 射率大約1.75的光學透明材料形成。
38. 根據(jù)權利要求28所述的光學基板，其中，所述第二表面是光學光滑 面或平面。
39. 根據(jù)權利要求28所述的光學基板，其中，所述第二表面具有消光或 散射表面紋理。
40. 根據(jù)權利要求39所述的光學基板，其中，所述第二表面具有變形或 各向異性的散射特性。
41. 根據(jù)權利要求28所述的光學基板，其中，所述第二表面是包括在所 述基板中或利用粘接劑粘接而形成的突起圖案的光學光滑面或平面。
42. 根據(jù)權利要求1所述的光學基板，其中，所述第二表面結構函數(shù)的 幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一 表面結構函數(shù)的長度在頻率和 峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)。
43. 根據(jù)權利要求IO所述的增亮膜，其中，所述第二表面結構函數(shù)的幾 何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表面結構函數(shù)的長度在頻率和峰 角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)。
44. 根據(jù)權利要求14所述的光學基板，其中，所述第二表面結構函數(shù)的 幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表面結構函數(shù)的長度在頻率和 峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)。
45. 根據(jù)權利要求21所述的光學基板，其中，所述第二表面結構函數(shù)的 幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表面結構函數(shù)的長度在頻率和 峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)。
46. 根據(jù)權利要求22所述的增亮膜，其中，所述第二表面結構函數(shù)的幾 何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第一表面結構函數(shù)的長度在頻率和峰 角中的 一個或多個上調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)。
47. 根據(jù)權利要求23所述的光學基板，其中，所述第二表面結構函數(shù)的 幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表面結構函數(shù)的長度在頻率和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)。
48. 根據(jù)權利要求28所述的背光顯示設備，其中，所述第二表面結構函 數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以沿所述第 一表面結構函數(shù)的長度在頻 率和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)，并且，所述第四表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特'1"生以沿所述第三表面結構函數(shù)的 長度在頻率和峰角中的一個或多個上調(diào)制所述第三表面結構函數(shù)。
49. 根據(jù)權利要求16所述的光學基板，其中，所述光學基板包括增亮膜。
50. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第二表面結構函數(shù)在兩個正交方向上調(diào)制所述第一表面結構函 數(shù)；
51. —種光顯示器，包括 提供光的光通量平行器；出光方向修正器，具有與所述光通量平行器相反的光出射表面，以及朝 向所述光通量平行器以接收來自所述光通量平行器的光的光入射表面，所述光入射表面由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義，所述第 一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的 光學特性，所述第一表面結構函數(shù)定義多個棱鏡表面，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光入射表面從所接收的光產(chǎn)生鏡面和散射光。
52. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第 一表面結構函數(shù)定義為具有第 一棱鏡構造的多個第一棱鏡以及具有不同于第 一棱鏡構造的第二構造的多個第二棱鏡的表面。
53. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其中，所述第一表面結構函數(shù)定義為具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的表面， 所述第一區(qū)域具有第一平均峰高的多個峰，所述第二區(qū)域具有不同于第一平均峰高的第二平均峰高的多個峰。
54. —種增亮膜，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述增亮膜的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其中，所述第一表面結構函數(shù)定義為具有并排成對棱鏡的表面，每對棱 鏡具有第一和第二棱鏡，每個棱鏡具有棱鏡角和谷角，其中，每對棱鏡的所 述棱鏡角或谷角中的一個相等，但不是兩者都相等。
55. —種光學基板，包括 抗浸濕表面；以及與所述抗浸濕表面相反的三維表面，所述三維表面由第一表面結構函數(shù) 和第二表面結構函數(shù)定義，所述第 一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光 束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 以及其中，所述第一表面結構函數(shù)定義為具有多個棱鏡的表面。
56. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 所述第一表面結構函數(shù)定義多個棱鏡，每個棱鏡具有一坡面，其中，所述第 二表面結構函數(shù)調(diào)制所述坡面。
57. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少 一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 所述第 一表面結構函數(shù)定義為小透鏡陣列表面。
58. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其中，所述第一表面結構函數(shù)定義成多個第一棱鏡和多個第二棱鏡的表 面，每個所述第一棱鏡具有第一棱鏡角方向，每個所述第二棱鏡具有與所述 第一棱鏡角方向不同的第二棱鏡角方向。
59. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其中，所述第一表面結構函數(shù)定義成大致在第一方向上延伸的多個棱鏡 結構的表面，所述棱鏡結構在相鄰棱鏡結構之間具有沿垂直于所述第一方向 的第二方向的一間距，并且所述棱鏡結構具有在所述第一方向上變化的高度。
60. —種顯示設備，包括 用于提供光的背光裝置；以及可接收來自所述背光裝置的光學膜，所述光學膜包括由第一表面結構 函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表面結構函數(shù)的幾何形 狀具有由從所述背光裝置接收的光產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面由從所述背光裝置接收的光產(chǎn)生 鏡面和散射光，其中，所述光學膜中包括珠子以由從所述背光裝置接收的光 產(chǎn)生散射光。
61. —種光學基板，包括具有由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面的光學 膜，所述第一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡 面分量的光學特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光； 以及所述光學膜上的一金屬層。
62. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第一表面結構函數(shù)由無序布置的棱鏡的表面定義。
63， 一種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第 一表面結構函數(shù)由多個折射棱鏡與多個反射棱鏡的表面定義。
64. —種光學基板，包括 一光學膜，包括具有多個隨機取向隆起的第一表面，以及由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的第二三維表面，所述第 一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的 光學特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第一表面結構函數(shù)由棱鏡陣列的表面定義。
65. —種光導板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光導板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光；以 及與所述三維表面相反并具有多個圓形或多邊形點的表面。
66. —種光導板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光導板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其 中，所述第一表面結構函數(shù)由多個棱鏡的表面定義，所述棱鏡在兩個正交方 向上具有彎曲表面。
67. —種光學基板，包括由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義的三維表面，所述第一表 面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少 一個輸出鏡面分量的光學 特性；所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光，其中，所述第一表面結構函數(shù)由多個棱鏡的表面定義，每個棱鏡具有有著彎 曲截面的倒角。
68. —種背光顯示設備，包括 產(chǎn)生光的光源；沿其導光的光導，包括光射出所述光導的出射面；一偏轉膜，具有接收來自所述出射面的光的三維表面，所述出射面面朝 所述偏轉膜，所述三維表面由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義， 所述第一表面結構函數(shù)的幾何形狀具有從輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面 分量的光學特性，所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第 一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光， 其中，所述第一表面結構函數(shù)由多個棱鏡的表面定義。
69. 根據(jù)權利要求68所述的背光顯示設備，其中，所述棱鏡具有50pm 與500|um之間的名義節(jié)距。
70. 根據(jù)權利要求68所述的背光顯示設備，其中，所述偏轉膜層壓到液 晶基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學表面基板。所述光學基板具有三維表面。所述光學基板由第一表面結構函數(shù)和第二表面結構函數(shù)定義，所述第一表面結構函數(shù)從第一輸入光束產(chǎn)生至少一個輸出鏡面分量。所述第二表面結構函數(shù)的幾何形狀具有至少偽隨機特性以調(diào)制所述第一表面結構函數(shù)，使得所述光學基板的表面從第一輸入光束產(chǎn)生鏡面和散射光。所述光學基板適用于各種應用，包括增亮和投影設備。
文檔編號G02B5/02GK101120270SQ200580048174
公開日2008年2月6日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權日2004年12月23日
發(fā)明者尤金·奧爾克扎克 申請人:通用電氣公司