CN101218519B - 减少莫尔效应的具有不规则棱形结构的光学基板 - Google Patents

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Abstract

一种光学基板，具有能增强亮度并减少莫尔效应的结构化表面。光学基板具有三维的变化的结构化的光输出面，所述光输出面包括不规则的棱形结构。此不规则棱形结构可包括横向布置而限定出峰与谷的纵向棱形块或由其形成的棱形块行。相邻的峰、相邻的谷、和/或相邻的峰与谷可以是平行或不平行，以规则地、半规则地、随机地、或拟随机的方式。横向相邻的峰、相邻的谷、和/或相邻的峰与谷则是不平行的。相邻的不规则棱形块可以是具有相同长度的不规则纵向段，或是具有不同长度的随机或拟随机的不规则段。每一棱形块的小面可以是平坦的或是弯曲的，即为凹的和/或凸的。

Description

减少莫尔效应的具有不规则棱形结构的光学基板
技术领域
本发明涉及一种具有结构化表面(structured surface)的光学基板，特别涉及能增强亮度的光学基板，更特别地，涉及用于具有平面光源的平面显示器的能增强亮度的光学基板。
背景技术
所有提及的公开参考文献在此全文引作结合。
平面显示科技广泛应用于电视显示器、电脑显示器及掌上型电子产品(如手机、个人数位助理(PDA)等)。液晶显示器(LCD)是平面显示器中的一种，它配置有一具有像素阵列以表现出图像的液晶(LC)模块。在背光LCD中，亮度增强膜使用棱形体形的结构沿着视线轴(即与显示器垂直)引导光线，以增强由显示器使用者所看到的光的亮度，因而可使这个系统用较少的能量来产生所需要的轴上照明。
现有的亮度增强膜中，在膜的光线发射表面上设置有平行的棱形体形沟槽、透镜状沟槽或金字塔形结构，用以改变薄膜与空气界面的角度，使光线能从薄膜发出，并使光线能倾斜入射在薄膜的其他表面，以在更垂直于薄膜的光输出面的方向上重新分配光线。亮度增强膜具有平滑的光入射面，经由此面使光由背光模块进入。迄今，许多应用使用两个彼此相对转动的亮度增强膜层，各膜层的沟槽彼此成90度角。
在平面显示器中使用两个亮度增强膜时，可能产生不希望出现的现象，即由于两个亮度增强膜的表面上的两个棱形体形的周期图案之间相干造成出现莫尔图案。至今为止，亮度增强膜已经发展出各种不同的结构化表面以避免形成莫尔图案。在采用单层亮度增强膜的平面显示器中，形成莫尔图案的周期图案包括在薄膜上的棱形体形结构的图案及这些图案的反射图像(当被平面显示器中的其他表面反射)所造成。另外，亮度增强膜的结构及LC模块上的像素阵列也会形成莫尔图案。
例如，美国专利号码5,280,371公开了使用两层亮度增强膜的不同的空间频率或平行间距。它更进一步公开了相对于LC模块的像素阵列旋转至少一个亮度增强膜，使得薄膜上的纵向结构与像素阵列形成一角度，进而减少莫尔效应。然而，由于传统的亮度薄膜的制造工艺，需要明显的剪切(trimming)以得到一矩形的亮度增强膜，以与矩形的平面显示器一起使用，如此相对于LC模块的像素阵列而言，棱形结构形被旋转一角度。这方法大大地增加了生产的成本。
美国专利号5,919,551公开一种结构化的光学薄膜以及采用一层或多层所述薄膜的光学显示器，所述光学薄膜具有平行的可变间距的峰和/或沟槽以减少可见的莫尔干涉图案。间距变化可以在相邻的峰和/或谷之间或是介于相邻的成对的峰和/或谷之间。光学薄膜的截面视图沿着峰及谷的方向保持不变。
美国专利号6,862,141公开一种光学基板，其具有三维的表面且具有约1厘米或更少的相关长度(correlation length)。此光学基板限定有被第二个表面结构功能所调整的第一表面结构功能，所述第一表面结构功能从第一束进入的光线产生至少一个反射分量。三维表面的各峰位于相同的平面上。这光学基板适用于各种不同的应用，包括亮度增强。这份专利提供相当复杂的方法来获得光学基板的表面结构。从这份专利无法清楚地知道光学基板实际上是如何被实现。更进一步的说，怀疑所公开的结构其亮度增强的程度是否能达到与棱形体形薄膜相当的程度。
我们所需要的是一种成本低的光学基板，其能提供在单层基板中具有亮度增强与减少莫尔效应两者的表面结构。
发明内容
本发明涉及一种光学基板，其具有一种在单层基板中的可增强照明或亮度及减少莫尔效应的结构化表面。本发明的一方面中，光学基板可以是膜状、片状、碟状及其他形状类似的形式，可以是柔性的或刚性的，具有三维变化的结构化的光输出表面，包括一组不规则的棱形结构及一组非结构化的光滑且平的光输入面。
在本发明的一具体实例中，在整个光学基板结构中，光输出面与光输入面通常是互相平行的(即：并不形成大体呈锥形、凹状或凸状的整个基板结构)。
在本发明的另一具体实例中，光输出面的不规则的棱形结构可视为包括横向地(并排地)布置的纵向不规则棱形块，限定出峰及谷。纵向不规则棱形块的小面(facet)则被限定于每一个相邻的峰与谷间。纵向变化的棱形结构有一个或多个如下的结构特性。至少多个不规则棱形块具有由一大端呈锥形延伸到一小端的形式，或从较宽的宽度到较窄的宽度的形式，或从高的峰高度到低的峰高度的形式。相邻的峰、相邻的谷、和/或相邻的峰与谷在至少一定范围的横向棱形块中是不平行的。相邻的峰、相邻的谷、和/或相邻的峰与谷可以规则地、半规则地、随机地、或拟随机地方式交替地从平行变化为非平行。类似的，相对于一特定的纵向方向，非平行的峰、谷和/或峰与谷可以规则地、半规则地、随机地、或拟随机地在收敛至发散间交替。所有的峰并不位于相同的平面上，而所有的谷可或不可位于相同的平面上。横截峰及谷的纵向截面不是恒定的。横跨棱形块横向相邻的峰、相邻的谷和/或相邻的峰及谷的间距以规则地、半规则地、随机地、或拟随机的方式改变。
在本发明的另一具体实例中，光输出表面的不规则棱形结构可视为包括并排或横向多行布置的不规则棱形块，其中每一个不规则棱形块的纵行可视为包括以连续的方式端部与端部连接的多个不规则棱形块。在一具体实例中，相同的行中一个棱形块的小端部连接到另外一个棱形块的小端部，而一个棱形块的大端部连接到另外一个棱形块的大端部。横向相邻的峰、相邻的谷和/或相邻的峰及谷是不平行的。横跨棱形块的多个峰与谷结构可具有与先前的具体实例相似的结构特性。相邻的不规则棱形块可以是具有相同长度的不规则的纵向段，或是具有不同长度的随机或拟随机的不规则段。
在本发明更进一步的具体实例中，相邻行的棱形块的峰或谷都是平行的，且一行的不规则棱形块与另一行的不规则棱形块相交。
在本发明另外一具体实例中，每个棱形块的一个或多个小面可能是大体平的或弯曲的(凸的和/或凹的)。
附图说明
为了能完全了解本发明的特性及优点以及较佳的使用模式，可参考如下结合附图的详细说明。在以下的附图中，相似的参考符号指代相似的部件。
图1概要说明根据本发明的一具体实例的具有光学基板的LCD结构。
图2根据本发明的一具体实例是光学基板的结构化光输出面的透视图。
图3是图2的结构化光输出面的俯视图。
图4是根据本发明的一具体实例的不规则棱形块的透视图，其可被视为光学基板的结构化光输出面的结构单元。
图5根据本发明的另一具体实例的光学基板的结构化光输出面的概要透视图。
图6根据本发明的一具体实例的排列成行的多个不规则棱形块的概要透视图。
图7根据本发明的一更进一步的具体实例的光学基板的结构化光输出面的概要透视图。
图8是图7的结构化光输出面的俯视图。
图9A根据本发明的一具体实例的排列成行的多个块的概要透视图，包括不规则与规则棱形块的混合。
图9B根据本发明的另一具体实例的图9A的成行的棱形块的另一实例的概要透视图，其中以平面来看棱形块斜弯一角度。
图10根据本发明的另一具体实例的光学基板的结构化光输出面的透视图。
图11根据本发明的更进一步的具体实例的光学基板的结构化光输出面的透视图。
图12是图11的结构化光输出面的俯视图。
图13根据本发明的更进一步的具体实例的光学基板的结构化光输出面的透视图。
图14是图13的结构化光输出面的俯视图。
图15概要地说明相对于棱形块的峰的各种不同端表面结构的俯视图。
图16根据本发明的一具体实例的电子装置的概要图，包括一具有本发明的光学基板的LCD面板。
具体实施方式
本描述是目前实现本发明的最好的形态。本发明在此所描述参照了各种不同的具体实例及附图。本描述是为了阐明本发明的一般性原理因此不该视为限制的观点。在不悖离本发明的范围与精神下，以本发明所提及的方式加以变化及增进并且完成的技术是被赞许的。而本发明的范围最好是参考所附的权利要求来决定。
本发明涉及一种具有结构化表面以增强亮度及减少莫尔效应(moiréeffect)的光学基板。根据本发明的一方面，光学基板是膜形、片形、板形等形状，可以是柔性的或刚性的，并且具有三维变化的结构化的光输出面，所述光输出面包括不规则棱形结构及非结构化的、平滑、平面的光输入面。说明性的但不限于此，本发明将描述LCD中使用的光学基板，此LCD具有包括大体长方形的显示区域以显示图像的LC面板。
图1图示一平面显示器的例子。依据本发明的其中一具体实例的背光LCD 10包括：液晶(LC)显示器模块12；背光模块14形式的平面光源；及几个插入LC模块12与背光模块14间的光学薄膜。LC模块12包括夹在两个透明基板之间的液晶，以及限定二维像素阵列的控制线路。背光模块14提供平面光分布，可以是光源于平面上延展的背光形态，也可以是如图1所示的边缘光源形态，在光导器18的边缘设置线性光源16。提供反射器20以导引光线由线性光源16经由光导器18边缘进入光导器18中。此光导器是结构化的(例如具有逐渐变窄的板，并且在背对IC模块12的底面具有光反射和/或散射表面的结构)，以便经由面朝LC模块12的顶平面分散和引导光。此光学薄膜可包括上下散射膜22及24，以散射从光导器18的平面来的光线。光学薄膜更进一步包括上下结构化表面，及依据本发明的光学基板26和28，用以重新分布经过的光，以使从薄膜发出的光线的分布沿着更垂直于薄膜表面的方向。光学基板26和28常在本领域中作为如照明或亮度增强膜、光引导膜(light redirecting film)及方向性散射膜等。光线从上述光学薄膜组合进入LC模块12，空间均匀地分布于LC模块12的平面上，并且具有相对强的垂直光强度。依据本发明的光学基板可与LCD一起用以各种显示器，例如电视、笔记型电脑、萤幕、可携式装置(如手机、PDA及相关产品)，以增强显示器亮度。
在本发明的一具体实例中，在整个光学基板结构中，一般而言，光输出面与光输入面是彼此平行的(即，通常并不形成整个基板结构如同背光模块的光导板一样呈锥形的形状，或者凹的形状或是凸的形状)。参照图2，光学基板30具有一平坦光滑的光输入面32，并且有一具有不规则棱形结构的光输出面34，此不规则棱形结构可视为包括布置成在横向行(即并排排列)的纵向不规则棱形块。
为了容易参考，在此将采用如下的正交x、y、z轴系统用以解释各种不同的方向。如图2所示，x轴是横跨峰、谷的方向，也被称为横向的方向。棱形块的纵向方向参照俯视图中棱形块35的峰36。y轴与x轴正交，大致沿棱形块35的纵向方向。棱形块35为不规则的几何形状时，y轴可以不必位于纵向方向或是俯视图中沿着峰(例如，图3)。光输入面32位于x-y平面上。对长方形的光学基板来说，x及y轴可沿着基板的正交边缘。z轴正交于x及y轴。表示棱形块的横向行的端部的边缘位于x-z平面上，如图2所示。棱形块35的横截面是指沿着y轴的不同位置的x-z截面。进一步来说，水平方向是指在x-y平面中，而垂直方向是指z方向。
图4说明单个纵向、不规则的棱形块35。棱形块35可视为依据本发明的一具体实例中的光学基板的结构单元。须注意的是，在此以下显然，各个棱形块连接从而沿纵向和/或横向相邻各个棱形块。因为棱形块事实上并非由单独分离的块组合在一起，棱形块的材料是连续不断的单体结构，本质上没有实际的接触或相邻面。然而，为了易于说明本发明，光学基板的结构化表面可视为由多个棱形块所组成。然而，棱形块的小面结构外观很明显的是来自于此结构面。棱形块的端面或谷由位于纵向相邻的块之间的过渡部分(如示意图所示的过渡线)所限定的。更进一步的，在棱形块内的小面间的过渡部分(例如：在峰上)及位于不同棱形块间的小面间的过渡部分可是切出圆弧的或倒圆的，但是这样的过渡部分仍然是由小面方位的改变来决定。
用图4的端部40作参考，棱形块35的横截面在图4通常是三角形的，在三角形29a下方设有一薄层的基板或长方形基座31a(即，三角形的底部往下延伸)。注意的是，基座31a及三角形29a都是整合体或单体结构的一部分。棱形块35包括一大端部39及一小端部40，以及以直线方式从大端部39到小端部40倾斜的一峰36。在图2和3的具体实例中，在棱形块的端部39和40的小面是平行的，峰36与端部小面(从上方以平面视之)偏斜一角度。(以下所讨论的其他具体实例，棱形块的端面可能是平行的，峰36垂直于至少一端或者与至少一个端面偏斜一角度，或是小面可能是非平行的。例如参看图15不规则棱形体的端面的几何形状，以及相对于端部的峰。)在峰36的每个横侧是棱形块的平小面38。由沿着整个棱形块35长度的不同x-z截面来看，峰36的顶角保持恒定(例如，介于70度至110度，以90度较佳)。当参考例如图2的光学基板30讨论峰顶角时，这将会更加明显。须注意的是顶角在此是指沿着y方向各个位置的x-z截面的峰36的角度，如上所限定出。图4表示基座31a具有均匀厚度，也可以具有不均匀厚度，因为谷37的高度(在z-方向)可能沿着各个谷37的纵向方向和横向方向改变，如以下更进一步解释。下文中，峰与谷的高度是自z方向相对于光输入平面32量测的。注意的是，由于制造所限，从x-z截面来看，峰36的顶角及谷37的底角(在此称为谷顶角)可能被倒圆，而非尖锐的。
特别说明的是，多个纵向棱形块35布置成横向行，如图2所示。当由垂直于x-y平面及棱形体纵向方向的截面来看时，峰36的顶角是变化的，但是由沿着棱形块的不同的y位置的x-z截面(例如，参见图3中的平行截面A-A、B-B、C-C、D-D)来看，峰36的顶角保持不变。峰36顶角直接或间接地由加工模子以制造峰36的工具的角度确定，取决于制造工艺。例如，该工具可被工作台支撑以多自由度(包括x、y及z方向)地移动，以三维变化光学基板30的结构化表面的不规则棱形块，其在沿y方向上的不同位置的x-z平面上保持不变的峰顶角。更复杂的支撑装置可用来提供更多的自由度，x、y及z方向的运动及绕x、y、z轴的转动，使得棱形块具有更复杂的三维变化结构。
相邻棱形块35的小面38彼此相交而限定出一谷37。横跨横向相邻的列来看，谷37的顶角可能是变化的也可能是没有变化的。这些棱形块内的每一个棱形块可关于x-y、x-z和/或y-z平面非对称，或可关于某些平面对称(例如：在图3中，棱形块35c及35h分别关于经由峰36c及36h的垂直y-z平面对称。)棱形块35的组合可横跨整个光学基板30的平面区域非对称，或者可沿某些平面对称(例如：图3中的光学基板30中，相对于经由介于棱形块35e及35f间的谷37e的y-z平面，其左半截面与右半截面是互相对称的)。注意，在光学基板30中，不同的棱形块35的几何形状(例如：整体的尺寸、大小端部对峰36的角度、峰与谷的高度等)可能是不同的。
如图2所示，不规则棱形结构的光输出面34包括以横向行方式布置(即并排排列)的纵向的不规则棱形块35a到35j，限定出峰36a到36j及谷37a到37i。图3的俯视图更清楚的说明了光学基板30，除了已于上述所强调过的，纵向变化的棱形块有如下的结构特性。至少多个棱形块每一个具有大端部39(有较大的宽度及峰高度)，上述大端部39呈锥形为小端部40(具有较小的宽度及峰高度)。例如，棱形块35a、35b、35d、35e、35f、35g、35i及35j。参考图2，在光学基板30内，至少部分峰36不在相同的x-y水平面上，并且在光学基板30内，至少部分谷37a到37i在相同的x-y水平面上(即，对某些谷来说，谷的高度，或介于谷37a到37i与光输入面32之间的基座材料的厚度是不变的)。或者，未示出，至少部分谷37a到37i不在相同的x-y水平面上。更进一步的说，谷37的高度(即谷与光输入面32之间的厚度)可以沿着谷37变化。更进一步的，沿着x方向的光学基板30的相对边缘，至少在横向布置的不规则棱形块的范围内，大端部39与小端部40是以随机、拟随机、规则、半规则的形式混合(例如，交替着从大的宽度到窄的宽度，或是从较大的峰高度到较小的峰高度)。横向相邻棱形块之间的过渡部分(即谷37)是连续的(即，没有落差)，即使此过渡部分是在各个平的小面38之间也是如此。或者，通过在相邻棱形块间的过渡部分或连接点上提供圆角(未示出)，横向相邻棱形块之间的过渡部分可为光滑的或圆的。这种倒圆的圆角可能是由制造的限制所形成，但所述结构化表面特征的整体具有轮廓分明的平小面，除了也许介于相邻棱形块的过渡部分点和/或沿着峰之外。
相邻峰36、相邻谷37、和/或相邻峰36与谷37的间距是以规则地、半规则地、随机地、或拟随机的形式改变着。要注意的是一组随机不规则的棱形块形成的阵列、图案或构造可能在一定范围的面积或长度中重复分布于整个光学基板30的结构化光输出面上，导致整体地规则地、半规则地、或拟随机的图案或安排于整个光学基板上，如图10所示，并讨论如下。相邻的峰、相邻的谷和/或相邻的峰与谷在至少一段范围的横向棱形块中都不是平行的。相邻的峰36、相邻的谷37和/或相邻的峰36与谷37可能以规则地、半规则地、随机地、或拟随机地形式由平行到非平行交替着。同样的，相邻但不平行的峰36、相邻的谷37和/或相邻的峰36与谷37可能以规则地、半规则地、随机地、或拟随机地形式交替着从收敛到发散(相对于相同的大体棱形块的纵向方向)。只要不悖离本发明的范围与精神，大端部39和/或小端部40可以是相同的大小及形状，但也可以是不同的。光学基板30在不同的y-方向位置上和/或在特定峰与谷的大体纵向上沿x-z平面横截峰36与谷37的截面并非不变的。在图2及图3所示的具体实例中，有许多纵向的棱形块35c及35h在沿着它们的纵向方向来看，可能具有均匀的宽度、端部及或峰与谷。即使这些特别的个别棱形块具有规则的几何形状，然而参照其他的棱形块，以整体来看，它们仍然对结构化表面的不规则性有所贡献。
在本发明的其他具体实例中，在光输出面的不规则棱形结构可视为包括并排或横向成行的不规则棱形结构，其中每个不规则棱形结构的纵向列可被视为包括多个不规则棱形块，彼此交叉或是以连续地端部与端部连接。在图5所示的具体实例中，在光输出面43，一个棱形块的小端部在光学基板31内沿着相同的列连接到另一棱形块较小端部上，而一个棱形块大端部沿着相同的列连接到另一棱形块大端部。图6示出两个纵向棱形块35m及35n，每一个都相似于图4中的棱形块35，两者的小端部处端部与端部相连。当由薄膜31的结构化基板上面看，一个或多个纵向棱形块的两个端部可能是平行的，同时峰垂直于端部或横向地与端部偏斜一角度，或此端部可能是非平行的。(注意，棱形块的端部可能是也可能不是位于x-z平面上，参考图5的光学基板31)。图15表示各种不规则棱形体例子的俯视图，特别是端部39和40与峰36的关系及各棱形体的纵向呈锥形的侧部。特别说明的，在A的棱形块35中，端面39和40是互相平行的，而峰36则垂直于这两个端面；在B的棱形块35中，端面39和40是不平行的，而峰36只与端面39垂直；在C的棱形块35中，端面39和40是不平行的，而峰36不垂直于任一端面；在D的棱形块35中，端面39和40是互相平行的，而峰36不垂直于任一端面。
纵向棱形块也可能彼此相交或端对端地于大端部处连接，如图5所示(例如：35p及35q)。通过在介于相邻棱形块间的过渡部分或连接点上提供一圆角(未示出)，介于纵向相邻的棱形块间的过渡部分27可能是光滑或倒圆的。特定行的不规则棱形块35可能有不同或相似的大小及几何形状(例如：不同的长度、呈锥形的锥角、端面的大小等等)。举例来说，代替如图5中所示的成行的大体相似长度的不规则棱形块交替，不同几何形状与大小的不规则棱形块也可能成行地规则地、半规则地、随机或拟随机地混合连接，以形成图7及图8的结构化的光输出面45(以下将会讨论，在另一具体实例中图7及图8所示的薄膜41也可包括规则的棱形块)。举例来说，第一不规则棱形块35r的一端可以连接到不同长度的第二不规则棱形块35s的一端。多行不规则棱形块并排或横向布置，以形成光学基板41。
一行的纵向相邻的棱形块之间的过渡部分及不同行之间的过渡部分(即，谷37)是连续的，相邻棱形块之间无台阶，即使这过渡部分是介于平坦的小面之间也是如此(在同一行以及行与行之间都是如此)。相同行上纵向相邻的棱形块的直峰的过渡部分也是连续的无台阶的。所述过渡部分通过在过渡部分提供曲度而可以被作得光滑或倒圆，但是棱形块的结构化表面的整体仍是平坦的小面。换句话说，过渡部分被倒圆到一定程度。这种倒圆的弯曲可能源自于通过使用特殊的工具及这种工具在基板上移动以形成结构化表面的制造限制所形成的。一般而言，当与棱形块的平坦小面的特性尺寸(长和/或宽)来比较时，弯曲截面的长度(以弯曲所在平面来看)是非常小的(例如：为了说明倒圆与小面的相对性，弯曲可能是平坦小面截面的特性尺寸的小于15％、以小于10％较佳、更佳的为小于5％的程度)。
图9A表示一行棱形块相交或连接的另一具体实例。棱形块行包括纵向不规则棱形块35(与图4相似)，及不同大小的规则棱形块33(例如：不规则棱形块35t及35u，及规则棱形块33a及33b)，依据不规则棱形块35的相邻端部的尺寸而定。图9A表示两个不规则棱形块35及规则棱形块33布置在一行的例子。更多的棱形块33及35也可能提供在此行上。不规则棱形块35及规则棱形块33在特定的行各自有不同的大小和/或几何形状，或相似的大小和/或几何形状(例如，不规则棱形块35及规则棱形块33的长度不同，不规则棱形块35呈锥形的锥角，不规则棱形块35及规则棱形块33的端部尺寸等)。另外，除了在一行上不规则棱形块35及规则棱形块33交替，规则棱形块33及不规则棱形块35可能以任何或随机方式在一行混合连接。例如，第一个不规则棱形块35的一端可连接到第二个不规则棱形块35的一端上，而第一个不规则棱形块35的另一端可连接到规则棱形块33。当俯视时，图9A的一个或多个棱形块的两端面可能平行，其中棱形块的峰36垂直于端面或相对端部横向偏斜一角度，或端面是不平行的。过渡部分27是连续的，且可能光滑的或倒圆以具有弯曲，如前述具体实例所示。
图9B表示图9A的另一具体实例，其中不规则棱形块35w及35x是以端对端的形式彼此相交或连接到规则棱形块33c及33d，使得俯视看时棱形块的峰彼此偏斜一角度(例如：0到45度)。在此具体实例中，每个或两个不规则棱形块35w及35x的端面是不平行的，和/或每个或两个规则棱形块33c及33d的端面是不平行的，或另一种形式则是如果端面是平行的，而棱形块的峰不垂直于它的端面。如早先的具体实例，过渡部分27是连续的，并且可能被倒圆。
多行不规则及规则棱形块可能并排或横向地布置，以形成光学基板的结构化光输出面。图7和8所示的薄膜41可包括不规则及规则棱形块的混合(即，图6、图9A和/或图9B中所示的结构单元的组合)。
在图7具体实例中横跨整个棱形块的峰与谷结构可以具有与早先关于图2描述的具体实例相似的结构特性。例如，在横向和/或纵向相邻棱形块的范围上，棱形块的峰与谷在俯视图中是不平行的(即，在横向方向)。然而与图2的具体实例不同，在图7的具体实例中，大部分谷并不在膜内的同一水平面上，因为一行棱形块的小面相交于另一行的棱形块小面，并且小面的相交线(即，谷)与光输入面32相距不同的高度，部分取决于棱形块的宽度。
图10示出光学基板49的结构化的光输出面46的具体实例，其中更清楚的示出在整个薄膜平面上随机结构面阵列的特性在一定长度或面积之后重复出现，如此在整个光学基板49的结构化表面上形成规则的、半规则的、或拟随机的不规则棱形块结构。重复性阵列的特性尺寸是以每2列到50列，较佳以每2列到35列，更佳地每2列到20列或甚至更佳地每2列到10列的方式出现。
在本发明的更进一步具体实例，在光学基板47平面的横向方向上(即，俯视)，相邻行的棱形块的峰是平行的，如图11和12所示。光学基板47的结构化光输出面48可视为包括图6和9中的块结构，但是与先前图7的具体实例不同，一行的棱形块的峰36布置成一直线，而相邻行之间的相邻峰36在薄膜47的平面内是平行的，至少在一定的横向行范围来看。每个棱形块的两端面是平行的，且其棱形块的峰垂直于端部。与图7具体实例相似，图11的具体实例中的大部分谷并不位于薄膜47内相同的水平面上，因为一行的棱形块的小面相交于另一行的棱形块小面，使相交线(即，谷)相距光输入面32的高度不同，部分取决于棱形块的宽度。
值得注意的是，在图7和8以及图11和12的具体实例中，一个棱形块35与另一个棱形块在纵向与横向的方向彼此相交。更进一步来说，参考图12的光学基板47的左侧，棱形块53与相邻棱形块相交使得它在纵向方向终止。在此特殊的例子，棱形块53的峰终止，且棱形块53任一侧的谷相会而沿纵向方向形成单一谷。进一步参考图11，相邻棱形块相交而使得在某些相邻小面之间无过渡部分。例如，参考图11和12，在光学基板47的左边角落位置，一个棱形块的小面61可以连续地连到相邻的棱形块小面而无任何过渡部分。
在本发明另一具体实例中，一个或多个小面50和/或一个或多个棱形块峰55可能大致弯曲(凸或凹的)，如图13及14所示的结构化表面54。峰55可能沿着波状起伏的线，而小面50可能有或者可能没有波状起伏的表面，包括凹或凸两者的表面。在沿着y-方向的各个x-z平面截面来看，波状起伏的棱形块的峰55的顶角可以有或者没有固定的角度。须注意的是，除了两侧都有弯曲小面的情形外，峰55的任一侧上，一面可能弯曲而另一面可能是平的。不同的峰55依循不同的曲线，可能包括只有一个曲率的截面，或者许多不同曲率的截面以随机地、规则地、或半规则地方式沿着特定的峰分布。图13及14清楚的显示了横跨结构化表面54的相邻的棱形块可能具有不同的曲线或波状的峰和/或小面，具有不同弯曲度并以随机地、拟随机地、规则地、或半规则地方式分布着。
这些附加的具体实例具有先前描述的具体实例类似的结构化表面的更进一步的特性与特色。
当应用于例如LCD时，依据本发明的光学基板包括不规则的、棱形体形的、结构化的光输出面，其具有增强亮度及减少干涉的形态。结构化光输出面的各种具体实例已经如上所描述的，然而不同的具体实例组合到单一的光学基板的做法在无悖离本发明的范围与精神原则下是可取的。
作为根据本发明的光学基板的相对尺寸的一个范例说明，在不同x-y位置的峰高度，其变化可小至1到10um，大至100到200um的程度。峰之间的相对高度差异(沿着一特定峰或横向峰之间)可以有1到100um的程度变化，谷之间的相对高度差异也可能有2到200um的变化程度。棱形块的长度可能有100um到500mm的变化程度。前述的大小是意图说明结构化表面特征是um量级的微观结构。作为示例，光学基板的面积的整个尺寸的宽度与长度可以有2mm到10m的变化(甚至于可能更大的尺寸变化)，依据特别的应用而定(例如：手机的平板显示器，或超大的电视屏幕平板显示器)。光学基板的结构化表面上的棱形块的特征尺寸不需随整体光学基板尺寸显著改变。上述所讨论的不同的具体实例的光学基板可能被基座所支撑，如图2所示的基座51。光学基板由光学透明材料制成。例如，基座51可能由与光学基板30相同的透明材料所构成，提供额外的结构支持相对薄的光学基板30。光学基板可以具有相当的弹性以成卷制造，放置并粘接到单独的基座51上。另外一种方式，基座51可能与光学基板30的单体结构形成整体。基座厚度可以是25到300um的程度。基座厚度可能较此厚度厚或薄，视特殊应用而定。一般而言，较大尺寸的光学基板可能需要较厚的基座以得到较好的支撑，而小规模应用中较小尺寸的光学基板则可能需要较薄的基座。
本发明的光学基板的结构化表面可能依据许多制造技术而产生，包括使用硬工具微加工以形成用以制作前述的不规则棱形体外观的模具或相似物。硬工具可能是非常小尺寸并安装在CNC(电脑数码控制)的机器上的工具(例：车削、研磨及刻线/塑造机器)。这些机器加上一些振动装置以协助此工具微小移动，以制造不同程度的不规则的棱形体。已知的STS(Slow ToolServer)，FTS(Fast Tool Server)及某些超音波振动的器具是这些装置的例子。以美国专利号6581286为例，公开FTS的一种应用，通过螺纹加工的方式制作光学薄膜上的沟槽。这工具安装在机器上，用以在棱形体内产生相对于沿y方向的x-z平面上的恒定的峰顶角。使用此装置以在模具中形成表面且相关增加自由度，可得到上述的光学基板的不规则棱形块的三维可变的结构化表面。
母板(master)可直接被用于模制光学基板，或是用于电成形母板的复本，这种复本用于模制光学基板。所述模具可以为带状、鼓状、盘状、或腔状的形态出现。通过对基板的热压印(hot embossing)和/或在形成结构的材料中添加紫外线硬化或热固化材料，所述模具可被用来形成基板上的棱形结构。此模具通过喷射注模的方式可被用来形成光学基板。基板或是覆盖的材质可能是有机的、无机的、或是混合的光学的透明物质，也可能包括悬浮的散射、双折射或折射率变更微粒。
结合此发明的光学基板的LCD可应用在电子装置上。如图16所示，电子装置110(可能是PDA、手机、电视、显示器屏幕、手提电脑、冰箱等的其中一种)包括根据本发明的具体实例的LCD 10(图1)。LCD 10包括上述的光学基板。在适合的机壳内，电子装置110可进一步地包括按键及按钮等的使用者输入界面(概要地表示为功能块116)、如控制器等的用以管理输入到LCD面板10的图像数据的图像数据控制电路(概既要地表示为功能块112)，可能包括处理器、模数转换器、存储装置、数据储存装置等的电子装置110专有的电子器件(整体概要地由功能块118所示)，以及供应外部电源的如电源供应器、电池或插座(jack)等的电源(由功能块114概要地表示)，在本领域中这些都是习知的。
在此所描述的本发明的特殊具体实例是为了说明本发明而非限制，如果这些部件的细节、材料以及布置变化而不悖离如在所附权利要求中限定的本发明的范围，则可取。

Claims (21)

1.一种光学基板，包括：
基座；
位于基座一侧的平的光输入面；及
自基座的另一侧延伸的光输出面，其中所述光输出面与所述光输入面相对，所述光输出面为由多个不规则棱形体表示的三维变化的结构化表面，其包括不规则棱形体，每个限定出峰，其中所述多个棱形体被布置成纵向行，其中，所述纵向行沿侧向方向并排布置，在两个相邻的棱形体纵向行之间形成谷；
其中，每一不规则棱形体包括具有第一端及第二端的大体纵向呈锥形的本体，以及从所述第一端向所述第二端延伸的峰，以及
由一个不规则棱形体到另一纵向相邻的不规则棱形体的过渡部分是连续无台阶的；
其中，所述多个棱形体具有在所述结构化表面的区域上至少沿着每行以随机方式变化的物理几何形状和尺寸，其中，所述每行不围绕相应行中的中点沿纵向对称。
2.根据权利要求1所述的光学基板，其中，所述第一端与所述第二端尺寸不同。
3.根据权利要求2所述的光学基板，其中，所述峰与所述第一端和第二端中的至少一个相垂直，或者相对于所述第一端和第二端中的至少一个偏斜一角度。
4.根据权利要求3所述的光学基板，其中，所述第一端与所述第二端面是平行的。
5.根据权利要求1所述的光学基板，其中，相邻的谷、相邻的峰、或相邻的峰与谷是非平行的，至少在相邻的行的范围上。
6.根据权利要求1所述的光学基板，其中，多行中每一行包括布置在一纵向行中的多个不规则棱形体。
7.根据权利要求1所述的光学基板，其中，至少一行棱形体包括至少一个不规则棱形体以及纵向且直接邻接的第一和第二棱形体，其中所述不规则棱形体包括具有小端及大端的大体纵向呈锥形的本体，以及从所述小端向所述大端延伸的峰，其中，所述不规则棱形体的大端直接地邻接所述纵向和邻接第一棱形体的第一端，所述第一端的尺寸与所述不规则棱形体的大端相同，在所述不规则棱形体的邻接大端与第一棱形体的第一端之间具有直接邻接的交互平面，所述不规则棱形体的小端直接邻接所述纵向和邻接第二棱形体的第二端，所述第二端的尺寸与所述不规则棱形体的小端相同，在不规则棱形体的邻接小端与第二棱形体的第二端之间具有直接邻接的交互平面。
8.根据权利要求7所述的光学基板，其中，所述行还包括布置在纵向和邻接的两个不规则棱形体之间的至少一个规则棱形体，在所述邻接棱形体之间的直接邻接交互平面。
9.根据权利要求8所述的光学基板，其中，一行中相邻的不规则和规则棱形体具有彼此偏斜一角度的峰。
10.根据权利要求1所述的光学基板，其中，每一峰具有70度到110度的顶角。
11.根据权利要求10所述的光学基板，其中，每个棱形体的顶角在垂直于光输入面且与横断峰及谷的边缘平行的平面内相似。
12.根据权利要求1所述的光学基板，其中，所述多个棱形块的峰不在相同平面上。
13.根据权利要求1所述的光学基板，其中，所述峰分隔棱形体的第一小面和第二小面，其中，第一和第二小面的每个包括平的表面。
14.一种平面显示器，包括：
依据图像来发光的显示器模块；以及
如权利要求1所述的光学基板，在一特别的视角上增强图像亮度。
15.一种电子装置，包括：
如权利要求14所述的平面显示器；以及
将图像数据导向平面显示器以根据图像数据产生图像的控制电子部件。
16.根据权利要求1所述的光学基板，其中，每个棱形体在峰的每侧上具有基本上平的小面表面，其中，每个谷通过相邻棱形体的侧向相邻平小面表面的交叉而形成。
17.根据权利要求7所述的光学基板，其中，所述第一棱形体和所述第二棱形体也是不规则的棱形体，其中，所述第一棱形体的第一端是大端，所述第一棱形体的第二端是小端，所述第二棱形体的第一端是大端，所述第二棱形体的第二端是小端，其中，第二棱形体的小端纵向地且直接地邻接所述不规则棱形体的小端，所述第一棱形体的大端纵向地且直接地邻接所述不规则棱形体的大端。
18.根据权利要求17所述的光学基板，其中，所述行中的所有棱形体是纵向地且直接地邻接的，所述行中的棱形体的所有峰形成邻接系列的峰。
19.根据权利要求1所述的光学基板，其中，至少一行所述棱形体从一个边缘延伸至所述结构化表面的相对边缘。
20.根据权利要求1所述的光学基板，其中，所述光输出表面沿着垂直于所述基部的方向与所述光输入表面相对。
21.根据权利要求1所述的光学基板，其中，所述纵向行不是围绕着沿侧向方向的将光输出表面平分的轴线对称的。
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