光学基底及其制造方法技术

本发明专利技术披露一种光学表面基底。光学基底的特征在于相关长度为约１厘米或更小的三维表面。光学基底是由第一表面结构函数定义的，第一表面结构函数由第二表面结构函数调制，第一表面结构函数从第一输入光束中产生至少一个镜像分量。光学基底适用于多种应用，包括亮度增强和投影器件在内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学基底，以及更具体地涉及具有执行至少两种功能的表面的光学基底。
技术介绍
在背光计算机显示器(backlight computer display)或其它系统中，薄膜通常用于引导光。例如，在背光显示器中，亮度增强膜采用棱镜结构，沿着观察轴(即，垂直于显示器)引导光，这增强了显示器的使用者观察到的光的亮度以及使得该系统使用较少功率就能产生所需程度的轴上(on-axis)照明。用于改变光方向的薄膜也可使用在多种其它光学设计中，例如用于投影显示仪、交通信号灯和照明标志中。背光显示器和其它系统使用下述膜的层，堆叠和布置所述膜以使其棱柱曲面互相垂直并夹在称为散射体(diffuser)的其它光学膜之间。散射体具有高度不规则表面。
技术实现思路
本专利技术特征在于多功能。在本专利技术的一个方面，光学基底包括以例如相关函数R(x，y)等函数为特征的三维表面，所述相关函数R(x，y)在约1厘米或更小的相关长度lc内具有小于其初始值R的约37％(1/e)的值。该三维表面是由第一表面结构函数定义的，该第一表面结构函数由第二随机函数或至少是伪随机函数调制。第一表面结构函数的性质从第一输入光束中产生了镜像分量(specular component)，以及该光方向改变性能保留在该三维表面内。通常，伪随机函数是一种信号，其调制第一表面结构函数的频率、高度、最大角(peak angle)或相的任意组合。定义一个窗口，并在该窗口内随机选择点，从而创建连接随机选择的点的调制通道。定义一个主函数并沿着调制通道产生表面函数，表面函数在主函数内连续位置处与该主函数重复结合。所得的基底三维表面不仅保持第一表面结构函数的光方向改变特性，而且可散射光以减少，例如莫尔条纹假象(Moireartifact)。在本专利技术的另一个方面，光学基底被涂布到在背光面板导光板(backlight panel light guide)中用于亮度增强的膜的一侧或多侧。在亮度增强应用中，该光学基底也产生至少约30％的轴上亮度增加。此外，三维表面产生光的散射镜像分量，其具有约0.1-60°之间的半功率角(power half angle)。附图说明图1是现有技术膜的截面图，其中使用一系列棱镜结构来改变光方向。图2是本专利技术一个实施方案的光学基底的顶视图。图3是本专利技术另一实施方案的第二光学基底的顶视图。图4是图3的光学基底的透视图。图5是显示本专利技术一个实施方案的光学基底的三个截面图的图示。图6是本专利技术一个实施方案的光学基底的截面图，其显示了光束的改向和散射。图7是平板显示器的透视图。图8是单波形的顶视图，其可用于对本专利技术一个实施方案的光学基底建立模型。图9是显示在图8所示的波形长度方向上相的变化的图。图10是显示在图8所示的波形长度方向上最大角的变化的图。图11是在进行将调制的波形结构放置在主图像(master image)上的第一迭代后形成的表面结构。图12是在将调制的波形结构放置在图11的结构上的第二迭代后形成的表面结构。图13是随机化的基底表面的图示。图14是在产生调制波形的窗口内随机分布的控制点的示意图。图15是将图14的调制波形施加至主函数的图示。图16是产生随机基底表面的方法的流程图。图17是在晶片上平铺(tile)随机基底表面的图示。图18是40微米间距棱镜阵列的高度图(height map)的顶视图。图19是图18的40微米间距棱镜阵列的水平部分的归一化自相关函数。图20是图18的40微米间距棱镜阵列与50微米间距参照棱镜的莫尔条纹干涉图(Moire map)的顶视图。图21是图20的莫尔条纹干涉图的分布。图22是在棱镜中心水平位置随机化的图18的40微米间距棱镜阵列的高度图的顶视图。图23是图22的高度图的水平部分的归一化自相关函数。图24是图22的高度图的莫尔条纹干涉图的顶视25是图24的莫尔条纹干涉图的分布。图26是在棱镜中心水平位置满循环(full cycle)随机化的图18的40微米间距棱镜阵列的高度图的顶视图，所述棱镜中心具有叠加相调制的棱镜波形。图27是图26的高度图的水平部分的归一化自相关函数。图28是图26的40微米间距棱镜阵列的高度图的莫尔条纹干涉图的顶视图。图29是图28的莫尔条纹干涉图的分布。图30是40微米间距棱镜阵列和44微米间距棱镜阵列的莫尔条纹干涉图的顶视图。图31是在棱镜中心水平位置随机化的40微米间距棱镜阵列和44微米间距棱镜阵列的莫尔条纹干涉图的顶视图。图32是图26的高度图相对于44微米间距参照棱镜阵列的莫尔条纹干涉图的顶视图。图33是图26的40微米间距棱镜阵列的高度图的垂直自相关图。图34是图22的40微米间距棱镜阵列的高度图的垂直自相关图。图35是由随机函数在幅度上调制的载波c(x)的图示。图36是由随机函数在相上调制的载波c(x)的图示。图37是由随机函数在频率上调制的载波c(x)的第一图示。图38是由随机函数在频率上调制的载波c(x)的第二图示。图39是使用承载形函数(carrier function)和噪声函数调制频率和幅度的图示。图40是骨架屏蔽函数(skeleton mask function)的图像。图41是背光显示器件的剖视图。具体实施例方式本专利技术的实施方案提供使用光学基底的表面改向和散射光的光学基底。该基底包括由用于改变光方向的第一表面结构函数和用于散射光的第二表面结构函数所定义的表面。这两个表面函数的结合生成了能改变光方向和散射光的单个三维表面。以下将参考用于背光显示器等的亮度增强膜，描述基底的实施方案。然而，光学基底也可用于多种其它应用中。图1描述了现有技术膜的横截面，其中使用一系列棱镜结构10来改变光方向。在背光显示器中，光进入表面20并从表面30逸出。在图1的膜中，将与光进入表面(light-entering surface)20具有0°入射角的光束A引导离开棱镜结构10，以及基本上反射回至输入。通过棱镜结构10改变具有θ入射角的第二光束B的方向，以使其透射通过光逸出表面(light-exitingsurface)30以及基本上垂直于光进入表面20逸出。其它光束(未显示)将以其它角度改变方向或反射。这种膜的整体统计性质的特征在于如光学增益和观察角等参数。在该现有技术的膜中，可将表面30描述成一个函数。如果表面30相对于表面20的高度是z，以及穿过纸张和垂直于纸张的坐标分别是x，y，则表面30可定义成函数z＝f(x，y)。在这种情况下，f(x)是相对于表面20具有恒定偏移的重复三角波形或锯齿形。在这种情况下，定义表面30的函数具有以上概述的同时改变光方向和反射光的特殊几何形状。图2是本专利技术第一实施方案的光学基底的顶视图。图2的实施方案显示了长(l)约2000微米和宽(w)约2000微米的基底40的一部分。图3是尺寸约为500微米×500微米的一部分基底42的实施方案的顶视图，图4是图3的一部分光学基底42的透视图。图3和4的实施方案的三维表面比图2的三维表面更不规则。通常，图2-4中所示的基底在其光逸出表面上具有不规则的三维表面结构。由于它的几何形状，不规则的三维表面结构改变光的方向，产生输出镜像分量，同时散射光并具有小的相关长度lc。因为该基底的实施方案可在单个表面上改变光方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟光学基底（１００）的表面的方法，所述方法包括：在坐标系统内定义第一窗口（２１６）；在第一窗口（２１６）内定义主函数（２１０）；在第一窗口（２１６）内的第一位置处，定义作为第一窗口（２１６）部分的第二窗口（２００）；在第二窗口（２００）内选择点集合；定义使所选择的点集合互相连接的调制通道（２０６）；沿着调制通道（２０６）定义表面函数；沿着调制通道（２０６）调制表面函数；结合调制的表面函数和主函数（２１０），从而在调制通道（２０６）的范围内产生三维结构图案。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤金G奥尔克扎克，
申请(专利权)人：沙伯基础塑料创新知识产权有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]