JP2005234537A - 変調された構造体を有する光学基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、表面上に変調された構造体を有する光学基板に関する。該光学基板は、液晶ディスプレイ(LCD)バックライトなどのフラットパネルディスプレイのバックライトの光変調基板とすることができる。
【解決手段】 光学基板が提供される。該光学基板は1以上の表面を含む。該1以上の表面は、形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含み、該形状及び寸法は対応する理想的構造体の変調に部分的に相当する。該1以上の光学構造の各々の形状及び寸法は、1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、1以上の光学構造の各々の変調は、表面により構成される隣接する光学構造によって制限される。
【選択図】 図1
【解決手段】 光学基板が提供される。該光学基板は1以上の表面を含む。該1以上の表面は、形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含み、該形状及び寸法は対応する理想的構造体の変調に部分的に相当する。該1以上の光学構造の各々の形状及び寸法は、1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、1以上の光学構造の各々の変調は、表面により構成される隣接する光学構造によって制限される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、表面上に変調された構造体を有する光学基板に関する。該光学基板は、液晶ディスプレイ(LCD)バックライトなどのフラットパネルディスプレイのバックライトの光変調基板とすることができる。
バックライトは、液晶ベースのディスプレイパネルを照明して、LCDディスプレイパネルの全面にわたって均一に強い光分布を形成する。バックライトシステムは、通常、光エネルギーを光源からLCDパネルに結合するためのライトパイプ(光導波路)を組み込んでいる。拡散要素のアレイをライトパイプの一方の表面に沿って配置して、出力平面に向けて入射光線を散乱させることができる。出力平面は光線をLCDパネル内に貫通して結合する。バックライトは、通常はディスプレイに垂直な視軸に沿って光を誘導してビューア空間にわたって照明が広がるように、プリズム状又はテクスチュア構造体を有する光変調基板を使用することができる。バックライトは、プリズム又はテクスチュア面が互いに直交し、且つディフューザとして知られる光学的修正フィルムの間に挟まれるように積重ねて配置される、複数の光学基板を使用することができる。高輝度化光学基板とディフューザフィルムとの組合せは、使用者の見る光の輝度を高め、目標の照明レベルを生成させるのに必要とされるディスプレイ電力を低減する。
製造上の欠陥を隠し、モアレ干渉などの光結合性干渉を低減するために、光学基板の構造的配向を変調することが有利となる場合がある。例えば、2002年12月18日出願の同時係属の特許出願番号第10/248099号は、非ランダム、ランダム(又は擬似ランダム)の振幅及び周期のテクスチュアを加えることによる、横方向(高さに直交する方向)における基準直線経路からの光学基板のプリズム構造体を変調することを開示している。出願番号10/248099の開示内容は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。出願番号10/248099は、干渉モアレ効果を低減する方法を開示している。しかしながら、所与の基準テクスチュアピッチでは、変調されている構造体の山から谷までの深さは、同じピッチの変調されていない構造体よりも約100%大きい。変調された構造体の山から谷までのより大きな深さは、機械的完全性を失わないようにするためには、デバイス全体のより大きな厚みを必要とする可能性がある。基準テクスチュアピッチは、基板上のプリズムなどの隣接する構造体の間の中心間距離であり、山から谷までの深さは山と谷との間の差である。
米国特許出願番号第10/248099号
干渉が少なく且つ機械的完全性を維持する、光調整基板上の光学構造に対する必要性が存在する。
本発明の1つの実施形態によれば、光学基板が提供される。該光学基板は、形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含む1以上の表面を備え、各光学構造の形状及び寸法は、対応する理想的構造体の変調に部分的に相当し、1以上の光学構造の各々の形状及び寸法は、1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、1以上の光学構造の各々の変調は、該表面により構成される隣接する光学構造によって制限される。
この実施形態の1つの態様によれば、1以上の光学構造は、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(1)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
ここで、iはi番目の表面経路を示す整数、yiはi番目の経路上でのCに対する経路の瞬時的変位、AiはCに対するi番目の経路の振幅倍率、Siはyiの開始位置のシフト、φはゼロと2πとを含むその間の数、λは実数の波長であり、Φiはi番目の経路についての位相成分であって、ここで
であり、Qiは1又は−1の値を有するランダム又は擬似ランダムに選択される数、Riは−1と1との間の連続ランダム変数であって、各々はi番目の経路に対して定義され、Δ及びσはそれぞれ位相ステッピング成分の大きさと位相ディザー成分の大きさとを定義する実数である。
この実施形態の別の態様によれば、1以上の光学構造は、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(3a)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
ここで、iはi番目の表面経路を示す整数、yiはi番目の経路上でのCに対する経路の瞬時的変位、Ai,kはCに対するi番目の経路のk番目の振幅倍率、Siはyiの開始位置でのシフト、φはゼロと2πとを含むその間の数、nは1より大きい整数、各波長λkは実数であり、Φi,kはi番目の経路のk番目の位相成分であって、ここで
であり、Qi,kは、i番目の経路についての、1又は−1の値を有するk番目のランダム又は擬似ランダムに選択される数であり、Ri,kはi番目の経路についての−1と1との間のk番目の連続ランダム変数であり、Δ及びσはそれぞれ位相ステッピング成分の大きさと位相ディザー成分の大きさとを定義する実数である。
この実施形態の別の態様によれば、1以上の光学構造は、数学関数(4a)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
ここでfは座標系のセグメントCに対して定義される周期関数、iはi番目の表面経路を示す整数、yiはi番目の経路上でのCに対する経路の瞬時的変位、Ai,kはCに対するi番目の経路のk番目の振幅倍率、Siはyiの開始位置でのシフト、φはゼロと2πとを含むその間の数、nは1より大きい整数、各波長λkは実数、Φi,kはi番目の経路のk番目の位相成分であり、ここで
であり、Qi,kは、i番目の経路についての、1又は−1の値を有するk番目のランダム又は擬似ランダムに選択される数、Ri,kはi番目の経路についての、−1と1との間のk番目の連続ランダム変数、Δ及びσはそれぞれ位相ステッピング成分の大きさと位相ディザー成分の大きさとを定義するディザー成分の大きさを定義する実数である。
この実施形態の別の態様によれば、1以上の光学構造は次の数学関数によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
ここで、i及びi−1はそれぞれi番目及び(i−1)番目の経路を示し、i番目及び(i−1)番目の経路は隣接する経路であり、i番目及び(i−1)番目の経路振幅は混合され、yi−1のランダムベクトルの一部分がi番目の経路のyiに加えられ、ri(φ)はi番目の経路の帯域制限されたφのランダム又は擬似ランダム関数であって、ri(φ)は−1と1との間の連続的に変化する値を備え、φは0から2πであってこれらを含み、mは0と1との間の値を有するスカラー混合パラメータであり、Aiは振幅倍率パラメータであり、Siはyiの開始位置におけるシフトである。
本発明の別の実施形態によれば、バックライトディスプレイデバイスが提供される。該バックライトディスプレイデバイスは、光を発生させる光源と、光を誘導する光導波路であって、該光導波路からの光出力を反射する反射表面を含む光導波路と、光学フィルムとを備え、光学フィルムが、形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含む1以上の表面を備え、光学構造の各々の形状及び寸法が対応する理想的構造体の変調に部分的に相当し、1以上の光学構造の各々の形状及び寸法が、1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、1以上の光学構造の各々の変調が、表面により構成された隣接する光学構造によって制限される。
本発明の1つの態様によれば、位相ステップ制限変調アルゴリズムを適用して、光学構造の構造の正則関数を変調し、変調構造を有する光学構造を形成することができる。得られた光学構造は、位相などの正則関数のパラメータを変調する変調アルゴリズムによって定義される、ランダムに変調された光学構造を含むことができるが、本発明は位相変調に限定されるものではない。好ましくは、該変調の値は量子化され、光学構造の隣接する経路の間隔内に制限される。
本発明の特徴は、限定ではなく例証として本発明の好ましい実施形態を説明している図面並びに以下の詳細な説明により明らかになろう。
図1は、バックライトディスプレイデバイス10の斜視図である。バックライトディスプレイデバイス10は、光16を発生する光源12を備える。光導波路14はその本体に沿って光16を光源12から誘導する。光導波路14は、光16を光導波路14から放射させることを可能とする遮断形状を含む。このような遮断形状は、機械加工された切削勾配を有するマスターから製造された表面を含むことができる。光導波路14の下側表面に沿って位置付けられる反射基板18は、光導波路14の下側表面から放射される光16を反射して光導波路14を通して光学基板24に戻す。光学基板24は、本発明に従って作製される非ランダム化表面、ランダム化表面、又は擬似ランダム化表面22を有するポジ型又はネガ型のマスターにより作ることができる。
1以上の光学基板24は、光導波路14から光16を受け入れる。光学基板24は、一方の側部に平面20を備え、第2の反対の側部にランダム化された3次元表面22を備える。光学基板24は、光16を受け入れて方向を変えて、図のように光学基板24に実質的に垂直な方向に光16を拡散させる。ディフューザ28が、光学基板の上に設置され、光16の拡散を可能にする。例えば、ディフューザ28は、光学基板から放出される光の偏光面を回転させてLCDの入力偏光軸に光を整合させる位相差フィルムとすることができる。位相差フィルムは、テクスチュア加工又は非テクスチュア加工ポリマー基板を該基板24の平面内の軸に沿って伸張することによって形成することができる。
図1には単一の基板24が示されている。しかしながら、バックライトディスプレイデバイスは、それぞれのプリズム状構造体26が互いに角度をなした交差配置で上下に位置付けられた複数の基板24を備えることができる。また更に、基板24の片側又は両側がプリズム状構造体26を備えていてもよい。光学構造24は、本明細書で以下に説明されるように作られるワークピースマスターから電鋳プロセスによって形成することができる。しかしながら光学基板24は、どのような特定の作製プロセスにも限定されるものではない。
図2には、全体が100で示されるマスターなどのワークピースの表面を機械加工する方法が示されている。該ワークピースは、本発明による非ランダム化、ランダム化、又は擬似ランダム化された表面を有する光学基板24を型によって作るためのマスターとすることができる。図2において、ノイズ信号102は、帯域通過フィルタ104で処理され、関数発生器106へ入力として供給される。正弦波形などの変調数学関数が、サーボ機構108への入力として関数発生器106によって供給される。ノイズ信号102、帯域通過フィルタ104、及び関数発生器106は、サーボ機構108への入力信号を生成させるための、適切な信号処理ソフトウェアとデジタル/アナログ変換ボードとを備えるコンピュータシステムと置き換えることができる。
サーボ機構108は、切削ツール110と、円柱座標系(r,θ,z)での角速度ωで回転するドラム112の表面間の相対移動を指示する。ドラム112が角速度ωで回転すると、切削ツール110はドラム軸zに沿ってドラム112に対して相対移動し、且つドラム112のz軸に平行に(該ツールのy軸に沿って)最大約10000Hzの周波数で往復駆動することができる。ツール110は、本発明の実施形態におけるランダム又は擬似ランダム特性でドラムの軸に平行に往復駆動することができる。切削ツール110は、回転ドラム112の表面と連続的に接触し、公称ピッチPのランダム化された螺旋状又はネジ状パターン116(図4)を切削又は機械加工する。2軸切削ツール110は、ドラム軸112に平行に、更にドラム表面に対して垂直方向にも往復移動する。
あるいは、切削ツール110は、図6に見られるように平坦なプレート114の表面と接触して、直線座標系(x、y、z)内で速度vで移動することができる。プレート114が速度vで移動すると、切削ツール110は、ランダム又は擬似ランダムな状態で該プレートにわたって前後に駆動され、例えばランダム化された三角形パターン122(図6)をプレート114の表面に切削又は機械加工する。
本発明の別の実施形態において、図5で分るようにドラム112は、該ドラム112が回転するにつれてz軸に沿って移動する必要はない。従って、切削ツールは、ドラム112の表面の連続する同軸リング118に沿ってランダム化又は擬似ランダム化パターンを機械加工し、これにより切削ツールは各切削パス毎に開始ポイント122に戻る。良好な切削品質を得るために、制御システムは、所望の最終切削深さ及び送り込み速度に応じた回転の回数の間に、任意のi番目の切削パスを切削ツール110に繰り返し行わせることができる。切削ツール110が、この回転の回数を終えて(i−1)番目の切削パスの開始ポイント122に戻ると、切削ツール110は距離Siだけシフト又は進み、次の、すなわちi番目の切削パスのための位置Siに位置決めされる。
切削ツール110は、1つ又はそれ以上の移動軸を有することができる。例えば、切削ツールは、円筒座標におけるr、θ、z、及び直線座標におけるx、y、zである3つの移動軸を有することができる。このような追加の軸は、例えば、ラジアスド(radiused)切削ツール110使用時にトロイダルレンズ形構造の切削を可能とし、又は、例えば切削長さに沿った切削勾配を可能にする。また、並進軸r、θ、z及びx、y、zにより、後続の切削パスのためにワークピース112、114表面への機械加工パターンに切削勾配を導入することが可能になる。このような切削勾配は、図16を参照すると最もよく理解される。図6において、i番目の切削パスはwiの厚み又は幅を有し、i+1番目の切削パスはwi+1の厚みを有し、この場合wiはwi+1よりも大きいか又は小さい。一般的に、n番目の切削パスはwnの幅を有し、この場合i≠nであればwnはwiよりも大きいか又は小さい。後続の切削パスの切削パターンにおける厚みの変化は、非ランダム、ランダム、又は擬似ランダムとすることができることは理解されるであろう。追加的な回転自由度(例えば、図2−図7の、ピッチ152、ヨー150、ロール154)を用いて、ワークピース112、114の表面に対する切削ツール110の角度方向を変化させることができ、このようにして、マスター表面に機械加工されるファセットの幾何学的形状を変更する。
ワークピース112、114の表面に機械加工されるランダム化又は擬似ランダム化パターンは、本質的に幾つかの理想的構造体の経路の性質を持ち、該理想的構造体は、座標系のセグメントCにわたって定義され且つ1セットのランダム又は擬似ランダム的な位相又は他のパラメータによって特徴付けられる数学的関数により時間経路毎に定められる。回転ドラム112の場合、全体的に数学関数が定義されるセグメントCはドラム112の円周である。移動プレート114の場合は、全体にわたり数学関数が定義されるセグメントCはプレート114の幅又は長さである。例示的な数学関数は、セグメントCに対して定義される以下の式1の正弦波の関数などのセグメントCにわたり周期的な関数である。
ここで、iはi番目の表面経路を示す整数、yiはi番目の経路上でのCに対する経路の瞬時的変位、AiはCに対するi番目の経路の振幅倍率、Siはyiの開始位置のシフト、φはゼロと2πとを含むその間の数、及びλは実数の波長である。Φiはi番目の経路についての位相成分であって、ここで
であり、Qiは1又は−1の値を有するランダム又は擬似ランダムに選択された数、Riは−1と1との間の連続ランダム変数であって、各々はi番目の経路に対して定義され、Δ及びσはそれぞれ位相ステッピング成分の大きさと位相ディザー成分の大きさを定義する実数である。基準y位置のSiは、経路のどのような変調もないy位置である。
QiΔ+Riσの絶対値をπラジアン未満に制限することにより、隣接するツール経路がπラジアンの位相範囲外であることが許容されないので、パターン化表面の深さが低減される。
各経路において複数の波長が同時に使用されるより一般的な場合には、表面経路に従う理想的プリズム構造体は、セグメントCに対して定義される数学関数(3a)
によって変調され、ここで、iはi番目の表面経路を示す整数、yiはi番目の経路上でのCに対する経路の瞬時的変位、Ai,kはCに対するi番目の経路のk番目の振幅倍率、Siはyiの開始位置でのシフト、φはゼロと2πとを含むその間の数、nは1より大きい整数、及び各波長λkは実数である。Φi,kはi番目の経路のk番目の位相成分であり、ここで
であり、Qi,kは、i番目の経路についての、1又は−1の値を有するk番目のランダム又は擬似ランダムに選択された数、Ri,kは、i番目の経路についての、−1と1との間のk番目の連続ランダム変数、Δ及びσはそれぞれ位相ステッピング成分の大きさと位相ディザー成分の大きさを定義する実数である。基準y位置のSiは、経路のどのような変調もないy位置である。
関数yiのより一般的な状況は、次式
によって与えられ、ここで式(4a)において、式(3a)の正弦関数の代わりに周期関数fが置き換えられている。この周期関数には、例えば、既知の三角波関数、のこぎり波関数、及び方形波関数が含まれる。
上述の数学関数fは、コンピュータ数値制御(CNC)マシン内にプログラムすることができる任意の数学関数fとすることができることが理解されるであろう。このような関数には、例えば、既知の三角波関数、のこぎり波関数、及び方形波関数が含まれ(図14)、これらの各々は位相がランダムに変調することができる。
別の実施形態において、隣接ツール経路の振幅を混合させることによって、理想的構造体の経路を制限することができる。yiが、
によって与えられると仮定する。ここでri(φ)は各i番目の経路の−1と1との間で連続的に変化する値を備えた、帯域制限されたφのランダム又は擬似ランダム関数、Aiは振幅定数、Siはi番目の経路の開始位置及び基準y位置におけるシフトであり、φは0から2πの範囲内にある。混合は、混合パラメータmの使用により導入することができ、その結果、(i−1)番目のランダム関数についてのランダムベクトルの一部がi番目の経路のyiに加えられ、これは式(6)で与えられる。
ここで、mは、0と1との間の値を有するスカラー混合パラメータである。
図8及び図9を参照すると、切削ツール110は、頂角2θで先端134で交差するストレートファセット132、134を含むことができる断面を有するプリズム構造体を備えることができる。プリズム形状切削ツール110はまた、ファセット132、134のリニアセグメント130、132を含むことができ、結果として複合角度プリズムが得られる。該複合角度プリズムは、プリズム110のベース142に対してαの角度の第1のファッセト138とβの角度の第2のファセット140とを有する。図8及び図9から最もよく理解されるように、切削ツール110は、丸みのある尖端134又は半径「r」を備えた断面を有することができる。一般的に、切削ツールは任意の製造可能な形状の断面を有することができる。
本発明においてワークピース112、114の表面を機械加工するのに使用される設備の実施例が図13に示される。ワークピース112、114の機械加工は、コンピュータ数値制御(CNC)フライスマシン又は切削マシン202によって行うことができる。マシン202は切削ツール110を含み、コンピュータ204に組み込まれているソフトウェアプログラム208により制御される。ソフトウェアプログラム208は、切削ツール110の移動を制御する。コンピュータ204は、適切なケーブルシステム206によってCNCミリングマシン206に相互接続される。コンピュータ204は、ソフトウェアプログラム208を格納するための記憶媒体212、プログラム208を実行するためのプロセッサ、該プロセッサに手動による入力を与えるキーボード210、ディスプレイ218、及び遠隔のコンピュータ216とインターネット214又はローカルネットワークを介して通信するためのモデム又はネットワークカードを含む。
図15には、横方向の変動を有してワークピース溝を切削するための高速ツールサーボ機構を備えたマスター機械加工システム400が示される。入出力データプロセッサ402は、切削コマンドをデジタル信号処理(DSP)ユニット404に供給し、ユニット404はデジタル/アナログ(DA)変換デバイス406に信号を供給する。電圧増幅器408はDA変換器406から信号を受け取り、高速ツールサーボ機構410を駆動して切削ツール110の運動を導く。切削ツール位置プローブ412が、切削ツール110の位置を感知し、該位置を示す信号をセンサ増幅器418に供給する。増幅器418は信号を増幅する。増幅された信号は、アナログ/デジタル(A/D)変換器420に向けられる。レースエンコーダ414が、ワークピース(例えばドラム112)の位置を測定し、A/D変換器420にフィードバック信号を供給する。このようにして、A/D変換器は、切削ツール110の位置及びワークピース112、114の位置を示すフィードバック信号を出力としてデジタル信号処理ユニット404に供給する。DSPユニット404は、処理された信号を入出力プロセッサ402に供給する。
システム400は、ランダム又は擬似ランダムに機械加工されたワークピース表面を形成することができる。作動中、組み込まれたプログラム208を有するコンピュータ204は、CNCミリングマシンと通信する。操作者は、入力値Aiをパーソナルコンピュータ204に供給することができる。操作者入力は、キーボード210を用いてAi値をタイピングすることにより手動で供給することができる。1つ又は複数の制御用数学関数をコンピュータのメモリ内に格納することができ、又は遠隔のコンピュータ216上に格納し、インターネット214又はローカルネットワークを介してアクセスすることができる。
作動中、Ai値は、CNCマシン202に供給される。CNCマシン202の切削エレメント110は、切削ツール110の移動を導く座標を提供するソフトウェアプログラム208によって与えられるコマンドに従ってワークピース112、114のミリングを開始する。加えて、プログラム208は、ミル加工の深さを制御する。該加工は、光学基板を製作するための「ポジ型」マスター又は「ネガ型」マスターとして使用することができる、非ランダム化、ランダム化、又は擬似ランダム化ワークピースを与える。例えば、図1の光学基板24は、ワークピース112、114の表面上のネガ型又はポジ型電鋳物を形成することによって生成することができる。あるいは、例えば、紫外線(UV)硬化又は熱硬化性エポキシ材料又はシリコン材料などの型材料を用いて、原型のポジ型又はネガ型のマスターの複製を形成することができる。これらの複製の何れもプラスチック部品の母型として用いることができる。エンボス加工、射出成形、又は他の方法を用いて該部品を形成することができる。
自己相関関数R(x,y)は、電気的計測における表面のランダム性の尺度である。しかしながら、ある相関長lcにわたる、自己相関関数R(x,y)の値は、その初期値の何分の1にまで低下する。例えば、自己相関関数R(x,y)が1.0であれば、高度に又は完全に相関した表面であると見なされることになる。相関長lcは、相関関数の値がその初期値のある割合の長さである。典型的には、相関長は、自己相関関数の初期値の1/e、すなわち約37パーセントの値に基づいている。より大きい相関長は、より小さい相関長を有する表面に比べて表面がよりランダムでないことを意味している。
本発明の幾つかの実施形態において、光学基板24の3次元表面の自己相関関数値は、約1cm以下の相関長においてその初期値の1/e以下にまで低下する。更に他の実施形態では、該自己相関関数の値は、約0.5cm以下の初期値の1/eにまで低下する。基板の他の実施形態では、長さlに沿った自己相関関数の値は、約200ミクロン以下の初期値の1/e以下にまで低下する。更に他の実施形態では、幅wに沿った自己相関関数の値は、約11ミクロン以下の初期値の1/e以下にまで低下する。
本発明の1つの実施形態によれば、構造体のランダム化は位相変調のみを用いて行われる。例えば、正弦波又は他の周期関数の位相のランダム化を用いて、構造体の続いて起きる隣接する経路にランダム化アルゴリズムを適用することによって変調経路を得ることができる。2つの可能な値だけを有する2値乱数などの乱数が、各経路間でコンピュータにより生成される。次いで、この数が閾値と比較される。この数が閾値よりも大きい場合、次の経路の位相はある定数だけ進められ、この数が該閾値以下である場合、次の経路の位相はある定数だけ遅延される。例証として、閾値は0.5とすることができ、乱数は可能値+1及び−1を有する2進数とすることができる。ランダム化アルゴリズムによって位相が変化する回数は、少なくとも1回であり、場合によっては1回より多くてもよい。本発明は、位相を変化させるための特定の選択された定数に限定されない。選択された定数は、例えば120゜又は90゜とすることができる。次の各パスでは、該乱数が閾値よりも大きいか又は小さいかに従って、次の位相が120゜(又は90゜)だけ進められるか又は遅延される。勿論、別の定数を使用いることができ、あるいは、対称又は非対称の一定の区間内のある範囲の値を閾値として用いることができる。非対称定数の一例として、例えば+120゜及び−90゜とすることができる。
この位相だけが限定された変調手法は、深さのオーバーヘッドが少ない高度にランダム化された表面を生成する。
図17は、式5に従った実施形態の図である。ここで、「スライド送り距離」はSi−Si−1であり、「ランダム信号間隔」はAiri(φ)の振幅である。この実施形態において、yiはドラム円周に沿ってサンプリングされるデジタル信号とすることができる。
図18は、式1から式3に従った実施形態の図であるが、簡単にするために、正弦波の代わりにのこぎり波で示されている。
図19は、式4aから式4cに従って生じる2波長位相シフト設計の複製表面高さマップである。図示の表面は、ドラム表面のネガ型のコピーである。ここで、Si−Si−1=45μm、n=2、A1+A2=22.5μm、λ1=170μm、λ2=20mm、δ1=0、Δ1=π/3ラジアン、δ2=0、Δ2=π/3ラジアン、及びプリズム頂角は90度である。
図20は、円周方向に直交する方向での表面プロフィールに関する図19の表面自己相関である。自己相関長が200μm未満であることに留意されたい。
図21は、図19に示される表面についての表面高さ(深さ)ヒストグラムである。表面の全体の深さが33μmであることに留意されたい。ここで、先のランダム化アルゴリズムを使用すると、45μmの山から谷までの高さが得られる。例えば、山から谷までの所望の変調が45μm(平面で)の場合、変調手法は、制限された位相である第1の成分と、制限されない位相の第2の成分とに分解することができる。本発明の高さ対ピッチの利点は、この2つの成分の比率と位相制限パラメータとに基づいて部分的に低減されることになる。
高さ対ピッチの比率は、許容される位相ステップの範囲に依存することになる。小さい位相ステップ(5度)は、より少ないランダム化を与え、大きい位相ステップ(170度)は、より深い構造体をもたらすことになる。+/−50〜140度が好ましい範囲である。
本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は変形及び修正を行うことが可能であり、従って実施例の厳密な詳細に限定されるべきではない。本発明は、添付の請求項の範囲内に包含される交換及び改変を含むものである。
10 バックライトディスプレイデバイス
12 光源
14 光導波路
16 光
18 反射基板
20 平面
22 ランダム化された3次元表面
24 光学基板
26 プリズム状構造体
28 ディフューザ
12 光源
14 光導波路
16 光
18 反射基板
20 平面
22 ランダム化された3次元表面
24 光学基板
26 プリズム状構造体
28 ディフューザ
Claims (10)
- 形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含む1以上の表面を備えた光学基板であって、前記光学構造の各々の形状及び寸法が対応する理想的構造体の変調に部分的に相当し、前記1以上の光学構造の各々の形状及び寸法が1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、前記1以上の光学構造の各々の変調が前記表面により構成された隣接する光学構造によって制限されることを特徴とする光学基板。
- 前記1以上の光学構造が、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(1)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記1以上の光学構造が、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(3a)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記1以上の光学構造が、数学関数(4a)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記1以上の光学構造が、次の数学関数によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記関数fが、三角波関数、のこぎり波関数、及び方形波関数からなる数学関数の群から選択されることを特徴とする請求項4に記載の光学基板。
- バックライトディスプレイデバイスであって、
光を発生させる光源と、
前記光を誘導する光導波路であって、前記光導波路からの光出力を反射する反射表面を含む光導波路と、
光学フィルムと、
を備え、
前記光学フィルムが、形状及び寸法を有する1以上の光学構造を含む1以上の表面を備え、前記光学構造の各々の形状及び寸法が対応する理想的構造体の変調に部分的に相当し、前記1以上の光学構造の各々の形状及び寸法が、1以上のランダムに生成される変調成分によって部分的に決定され、前記1以上の光学構造の各々の変調が、前記表面により構成された隣接する光学構造によって制限されることを特徴とするバックライトディスプレイデバイス。 - 前記1以上の光学構造が、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(1)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記1以上の光学構造が、座標系のセグメントCに対して定義される数学関数(3a)によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
- 前記1以上の光学構造が、次の数学関数によって変調される表面経路に従う理想的プリズム状構造体に相当し、
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