KR20070093436A - 광학 기판, 휘도 향상 필름, 백라이트 디스플레이 장치 및광 디스플레이 - Google Patents

광학 기판, 휘도 향상 필름, 백라이트 디스플레이 장치 및광 디스플레이 Download PDF

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Abstract

광학 기판. 상기 광학 기판은 3차원 표면을 특징으로 한다. 상기 광학 기판은 제2 표면 함수에 의해서 변조된 제1 표면 구조 함수에 의해서 정의되며, 제1 표면 구조 함수는 제1 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 반사 성분을 생성한다. 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 제1 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 형상을 갖는다. 이 광학 기판은 휘도 향상 및 투사 장치들을 포함하는 다양한 애플리케이션에서의 사용에 적합하다.

Description

광학 기판, 휘도 향상 필름, 백라이트 디스플레이 장치 및 광 디스플레이{OPTICAL SUBSTRATE AND METHOD OF MAKING}
본 발명은 광학 기판, 특히, 그 표면이 적어도 두 가지의 광학 기능을 수행하는 광학 기판에 관한 것이다.
백라이트 컴퓨터 디스플레이나 기타 시스템들에서는, 일반적으로, 빛을 안내하기 위해서 필름이 사용된다. 예를 들어, 백라이트 디스플레이의 경우, 프리즘 구조의 휘도 향상 필름을 이용하여 빛이 시축(viewing axis)(즉, 디스플레이에 수직인 축)을 따라 이동하게 한다. 휘도 향상 필름은 디스플레이 사용자가 보게 될 빛의 휘도를 향상시키며, 시스템이 보다 작은 전력을 이용해서 원하는 레벨의 축상 조도를 만들게 할 수 있다. 빛의 방향을 전환하기 위한 필름들은 광범위한 다른 광학 디자인들, 예를 들어, 투사 디스플레이들, 트래픽 신호들, 조명 표식들(illuminated signs)에 사용될 수도 있다.
백라이트 디스플레이들 및 기타 시스템들은, 필름들을 쌓아서 만든 층들을 이용하는데, 각 층을 이루는 필름들은 그 프리즘 표면들이 서로 수직을 이루도록 적층되며 확산기로 알려진 다른 광학 필름들 사이에 끼워진다. 확산기들은 매우 불균일한 표면을 갖는다.
본 발명은, 다기능의 광학 기판 및 그 제조 방법을 특징으로 한다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 광학 기판이, 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이(lc) 내에서 R의 초기치의 약 37% (1/e) 미만의 값을 갖는 상관 함수 R(x, y)와 같은 함수에 의해서 특징지워지는 3차원 표면을 포함한다. 3차원 표면은 제2의 랜덤 함수 또는 의사-랜덤 함수에 의해서 변조된 제1 표면 구조 함수에 의해서 정의된다. 제1 표면 구조 함수의 특성은 제1 입력 광빔으로부터 반사 성분을 생성하고 이 광 방향 전환 작용은 3차원 표면 내에서 유지된다. 일반적으로, 의사-랜덤 함수는, 제1 표면 구조 함수의 주파수, 높이, 피크 각도 또는 위상의 임의의 조합을 변조하는 신호이다. 하나의 윈도우를 정의하고, 그 윈도우 내에서 점들을 랜덤하게 선택하고, 그 랜덤하게 선택된 점들을 연결하는 변조 경로를 만든다. 마스터 함수를 정의하고, 변조 경로를 따라서 하나의 표면 함수를 생성하고, 그 표면 함수를 마스터 함수 내의 연속하는 위치들에서 마스터 함수와 반복적으로 합성한다. 이렇게 얻어진 기판의 3차원 표면은 제1 표면 구조 함수의 광 방향 전환 특성을 보유할 뿐만 아니라 광을 확산시켜, 예를 들어, 무아레 아티팩트들(Moire' artifact)을 줄인다.
본 발명의 다른 관점에서는, 광학 기판이 백라이트 패널 광 가이드에서 휘도 향상용으로 이용되는 필름의 하나 이상의 면에 적용된다. 광학 기판은 휘도 향상 애플리케이션에서 30% 이상의 축상 휘도 증가도 야기한다. 게다가, 이 3차원 표면은 약 0.1도 내지 60도의 파워 하프 앵글(power half angle)을 갖는 광의 확산된 반사 성분들을 생성한다.
본 발명의 또 다른 관점에서는, 광학 기판이 제공된다. 본 광학 기판은 3차원 표면을 특징으로 한다. 본 광학 기판은 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된 제1 표면 구조 함수에 의해서 정의되며, 제1 표면 구조 함수는 제1 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 반사 성분을 생성한다. 제2 표면 구조 함수는, 광학 기판의 표면이 상기 제1 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 제1 표면 구조 함수를 변조하는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 형상을 갖는다. 이러한 광학 기판은, 휘도 향상 및 투사 장치들을 포함하는 다양한 애플리케이션에서의 사용에 적합하다.
도 1은 일련의 프리즘 구조들을 이용하여 빛의 방향을 전환하는 종래의 필름의 단면도,
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광학 기판의 상면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 광학 기판의 상면도,
도 4는 도 3의 광학 기판의 사시도,
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광학 기판의 3개의 단면도들을 나타 내는 그래프,
도 6은, 광빔의 방향 전환 및 확산을 나타내는, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광학 기판의 단면도,
도 7은 평판 디스플레이의 사시도,
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광학 기판을 모델링하는데 사용될 수 있는 단일 파형의 상면도,
도 9는 도 8에 도시된 파형의 길이에 따른 위상 변화를 나타내는 플롯,
도 10은 도 8에 도시된 파형의 길이에 따른 피크 각도의 변화를 나타내는 플롯,
도 11은 마스터 이미지 상에의 변조 파형 구조들의 배치의 제1 반복을 실행한 후에 형성된 표면 구조,
도 12는 도 11의 구조상에의 변조 파형 구조들의 배치의 제2 반복을 실행한 후에 형성된 표면 구조를 도시한 도면,
도 13은 랜덤화된 기판 표면을 도시한 도면,
도 14는 변조 파형을 생성하기 위한 윈도우 내에 랜덤하게 위치하는 제어점들의 개략도,
도 15는 마스터 함수에 적용된 도 14의 변조 파형을 도시한 도면,
도 16은 랜덤 기판 표면을 생성하는 방법의 순서도,
도 17은 웨이퍼 상에의 랜덤 기판 표면의 타일링(tiling)을 나타낸 도면,
도 18은 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 상면도,
도 19는 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 수평 부분의 표준화된 자기상관 함수를 도시한 도면,
도 20은, 50 ㎛ 피치의 참조 프리즘을 포함하는, 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 무아레 맵의 상면도,
도 21은 도 20의 무아레 맵의 프로파일을 도시한 도면.
도 22는 프리즘 센터들의 수평 위치에서 랜덤화된 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 상면도.
도 23은 도 22의 높이 맵의 수평 부분의 표준화된 자기상관 함수를 도시한 도면,
도 24는 도 22의 높이 맵의 무아레 맵의 상면도,
도 25는 도 24의 무아레 맵의 프로파일을 도시한 도면,
도 26은 중합된 위상 변조된 프리즘 파형들에 의해 프리즘 센터들의 수평 위치에서 풀 사이클 랜덤화된 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 상면도,
도 27은 도 26의 높이 맵의 수평 부분의 표준화된 자기상관 함수를 도시한 도면,
도 28은 도 26의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 무아레 맵의 상면도,
도 29는 도 28의 무아레 맵의 프로파일을 도시한 도면,
도 30은, 44 ㎛ 피치의 프리즘 어레이를 포함하는, 40㎛ 피치의 프리즘 어레 이의 무아레 맵의 상면도,
도 31은 44 ㎛ 피치의 프리즘 어레이로 프리즘 센터들의 수평 위치에서 랜덤화된 40㎛ 피치의 프리즘 어레이의 무아레 맵의 상면도,
도 32는 44 ㎛ 피치의 참조 프리즘 어레이에 대한 도 26의 높이 맵의 무아레 맵의 상면도,
도 33은 도 26의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 수직 자기상관을 도시한 도면,
도 34는 도 22의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이의 높이 맵의 수직 자기상관을 도시한 도면,
도 35는 랜덤 함수에 의해 진폭이 변조된 반송파 c(x)의 그래프,
도 36은 랜덤 함수에 의해 위상이 변조된 반송파 c(x)의 그래프,
도 37는 랜덤 함수에 의해 주파수가 변조된 반송파 c(x)의 제1 그래프,
도 38은 랜덤 함수에 의해 주파수가 변조된 반송파 c(x)의 제2 그래프,
도 39는 공간적으로 변하는 캐리어 및 노이즈 함수들에 의한 주파수 및 진폭 변조의 그래프,
도 40은 골격 마스크 함수의 이미지를 도시한 도면,
도 41은 백라이트 디스플레이 장치의 단면도,
도 42는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 측단면도,
도 43은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 44는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 45는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 46은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 47은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 48은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 49는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 사시도,
도 50은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 측단면도,
도 51은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 52는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 사시도,
도 53은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 54는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 55는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 측단면도,
도 56은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 기판의 일부의 상면도,
도 57은 백라이트 디스플레이 장치의 단면도.
본 발명의 실시예들은, 표면을 이용하여 빛의 방향을 바꾸고 빛을 확산시키는 광학 기판을 제공한다. 기판은 빛의 방향을 바꾸는 제1 표면 구조 기능과 빛을 확산시키는 제2 표면 구조 기능으로 규정된 표면을 갖는다. 두 가지 표면 기능들을 조합하면, 빛의 방향을 바꾸고 빛을 확산시키는 단일 3차원 표면을 얻을 수 있다.
백라이트 디스플레이 등에 이용되는 휘도 향상 필름과 관련하여, 기판의 실시예들에 대해 아래에 설명한다. 다만, 그러한 광학 기판들은 기타 에플리케이션들에도 광범위하게 이용될 수 있다.
도 1은 일련의 프리즘 구조들(10)을 이용하여 빛의 방향을 전환하는 종래의 필름의 단면도다. 백라이트 디스플레이에서, 빛은 표면(20)으로 들어가서 표면(30)에서 나온다. 도 1에 나타낸 필름에서, 광입사면(20)에 대한 입사각이 0도인 광빔(A)은 프리즘 구조들(10)에서 벗어나서, 기본적으로는, 입사한 측을 향해 반사된다. 입사각이 θ인 제2의 광빔(B)의 방향은 프리즘 구조들(10)에 의해서 바뀌므로, 제2 광빔은 광출사면(30)을 투과하여 광입사면(20)과 거의 수직을 이루는 방향으로 방출된다. 기타 빔들(도시 안함)은 다른 각도로 방향 전환 혹은 반사된다. 그러한 필름의 벌크(bulk) 통계 특성은 광학 이득이나 시각(viewing angle) 등의 파라미터들로 특징 지워진다.
상기 종래의 필름에서, 표면(30)은 하나의 함수로 설명될 수 있다. 표면(20)에 관한 표면(30)의 높이가 좌표 z이고, 도 1의 지면을 가로지르는 좌표 및 그 지면에 수직인 좌표가 각각 x와 y이면, 표면(30)은 함수 z=f(x,y)로 정의될 수 있다. 이 경우, f(x)는 표면(20)에 관하여 일정한 오프셋(offset)을 갖는 반복되는 삼각파형 혹은 톱니이다. 이 경우, 표면(30)을 정의하는 함수는, 위에서 간략히 설명한 바와 같이 빛의 방향을 바꾸고 빛을 반사하는 독특한 기하학적 형상을 갖는다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 기판(40)의 상면도이다. 도 2의 실시예는 기판(40) 중 일부를 나타내는 것으로서, 그 길이(l)가 2000 마이크론이고 폭(w)이 2000 마이크론이다. 도 3은 기판(42)의 일부의 실시예의 상면도로, 해당 부분의 치수는 사방 약 500 마이크론이고, 도 4는 도 3에 나타낸 기판(42) 중 일부의 사시도이다. 도 3 및 도 4의 실시예들은 도 2에 나타낸 3차원 표면보다 더 불규칙한 3차원 표면을 갖는다. 일반적으로 도 2 내지 도 4에 나타낸 기판들은 그 광출사면에 불규칙한 3차원 표면 구조를 갖는다. 그 기하학적 형상 때문에, 상기 불규칙한 3차원 표면 구조는 빛의 방향을 바꾸어 출력 반사 성분들(specular component)을 생성하며, 그와 동시에 광을 확산시키고 작은 상관 길이(lc)를 갖는다. 상기 기판들의 실시예들은 하나의 표면상에서 빛의 방향을 바꾸고 그 빛을 확산시킬 수 있으므로, 어떤 실시예들에서는 별도의 확산 표면을 제거할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 기판들은 불규칙한 3차원 표면을 갖는다. 그러나, 상기 불규칙한 표면은, 도 1의 광출사면(30)에 대한 경우와 같이, 잘 알려져 있는 수학 함수들로 쉽게 규정되지 않는다. 그 대신, 이러한 표면 함수는 제1 표면 구조 함수를 제2 표면 함수로 변조한 결과로 보다 잘 정의되며, 경우에 따라서는, 그러한 변조된 함수들을 구하고 그 함수들을 유사하게 생성한 다른 함수들과 중합함으로써 정의된다. 예를 들어, 제1 함수는 도 1의 광출사면에 의해서 정의된 것과 유사할 수 있다. 제1 함수는 단일 프리즘의 것일 수도 있다. 제2 함수는 높이, 위상, 주파수, 혹은 피크 각도(peak angle)의 의사 랜덤 함수일 수 있다. 또한 상기 합성은, 기판(40)의 결과 함수 z=f(x,y)가 기판 (40)의 길이(l) 방향을 따라 의 사-랜덤하게 변하는 높이, 위상, 주파수, 혹은 피크 각도를 갖도록, 제1 함수를 제2 함수로 변조함으로써 행해질 수 있다(도 2). 제1 함수는, 빛의 방향을 바꾸거나 빛을 반사하기 위한 기하학적 특성들을 제공하며, 제2 함수는, 방향이 바뀐 빛 혹은 반사된 빛을 확산시키기 위한 기하학적 특성들을 제공한다. 이하에 설명하겠지만, 다른 함수들이 대용될 수 있으며 다른 파라미터들(예를 들어, 엔티티(entity)의 위상)이 적절할 수 있다. 프리즘 표면 함수를 제1 함수로 사용하면, 제1 표면 함수의 높이(h), 폭(s), 피크 각도(α)는 기판의 사용 목적에 따라 바뀔 수 있다. 게다가, 제1 표면 함수는, 도 1에 나타낸 바와 같은 대칭 구조들일 필요는 없다.
어떤 실시예에서는, 제2 표면 구조 함수에 의해서 제1 표면 구조 함수의 위상, 주파수, 피크 각도 혹은 높이가 변조된다. 제2 표면 구조 함수는 기판(40)의 (도 2에 도시된) 광출사면(41) 상의 필름의 3차원 표면을 만들기 위한 변조 타입을 규정한다. 따라서, 기판(40)의 광출사면(41)의 표면 높이는 상기 두 개의 표면 구조 함수들의 합성에 의해서 규정된다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 표면 구조 함수, 예를 들어, 하나 이상의 프리즘의 피크의 높이는 기판(40)의 길이(l)에 따라 변조될 수 있다. 상기 높이는 기판(40)의 길이(l) 방향에 따라 랜덤한 간격 혹은 고정된 간격의 소정 한계들 사이에서 랜덤하게 혹은 의사-랜덤하게 변조될 수 있다. 잘 알 수 있는 바와 같이, '랜덤'은, 진정한 무작위성(true randomness) 또는 인간의 도구에 의해서 생성가능한 정도의 무작위성(randomness), 예를 들어, 의사-무작위성(pseudo-randomness)를 의미한다. 다른 예에서는, 하나 이상의 제1 표면 구조 함수의 위상, 즉, 기판(40)의 폭(w)을 따른 수평 위치가 기판(40)의 길이(l) 를 따라 소정 한계들 사이에서 적어도 의사-랜덤하게 변조될 수 있다. 또 다른 예에서는, 제1 표면 구조 함수의 피크 각도가 기판(40)의 길이(l)를 따라 변조될 수 있다. 따라서, 변조 기술들의 조합이, 단일 3차원 표면이 빛의 방향을 바꾸고 빛을 확산시키도록 기판(40)의 3차원 표면을 생성하는데 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 기판(40)을 만드는데 사용된 구체적인 변조 기술들에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명할 것이다.
도 5는 도 2의 길이(l)를 따른 상이한 위치들에서의 기판(40)의 3개의 단면을 나타내는 그래프 표시이다. 예를 들어, 도 2의 길이(l) 방향을 따른 400 ㎛의 위치에서 취한 제1 단면(50)은 기판(40)의 폭(w)의 일부(특히, 폭(w) 방향으로 약 400 ㎛와 500 ㎛ 사이)에 걸친 것이다. 제2 단면(52)은, 예를 들어, 도 2의 길이(l) 방향을 따라 800 ㎛의 위치에서 취해질 수 있으며, 제3 단면(54)은, 예를 들어, 도 2의 길이(l) 방향을 따라 대략 1400 ㎛의 위치에서 취해질 수 있다. 도 5에서, 수직축은 기판(40)의 실제 높이가 아니라 기판(40)의 표면의 높이에 있어서의 변화량을 나타내기 위해 의도된 것이다. 도 5에서, 수평축은 도 2의 폭(w) 방향을 따른 수평 위치를 나타낸다. 도 5의 단면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 변조된 톱니 함수들이 기판(40)의 소정 단면들(50, 52, 54)로 존재하도록 연속된다. 그러나, 이들 구조들의 위상은 변조되었기 때문에, 각 단면(50, 52, 54)은 다른 단면들(50, 52, 54)과 일치하지 않은 피크들(56)을 갖는다. 이것은 도 2의 상면도에도 분명하게 나와 있는데, 도 2에는, 기판(40)의 길이(l)를 연장하는 변조된 표면 함수들(46)이 이산 요소들이 없도록 흔들리거나, 휘거나, 결합하거나, 갈라지고 또 교차하는 경향을 나타낸다. 도 5에서, 톱니 함수들의 피크 각도들(58)은 약 90도이다. 비록 도 5가 톱니 함수들이 변조 피크 각도들을 나타내지는 않지만, 이들 피크 각도도 소정 광학 요소(46)에 대한 도 2의 대략 길이 방향(l)을 따라 하나의 피크에서 다음 피크로 변할 수 있다. 이 피크는 관련 표면 단면에서의 폭(w) 방향의 국부 높이의 최대치이다.
기판(40)의 3차원 표면을 만들기 위해서 제1 표면 구조 함수가 변조된 후에도, 입력 광빔들로부터 출력 반사 성분들을 만드는 제1 표면 구조 함수의 특성들은 대부분 결과 3차원 표면에서 유지된다. 제1 표면 구조 함수에 적용된 진폭 및/또는 공간 주파수 변조를 바꿈으로써, 반사 작용, 혹은 빛 방향 전환 작용의 양을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 표면 구조 함수에 적용된 변조의 양을 감소시키면, 반사 작용은 증가한다. 대조적으로, 제1 표면 구조 함수에 적용된 변조의 양을 증가시키면, 반사 작용은 감소하지만 확산은 증가한다. 유사하게, 제1 표면 구조 함수에 적용된 변조의 양의 감소는 또한 기판의 확산 작용을 감소시키고, 제1 표면 구조 함수에 적용된 변조의 양의 증가는 기판의 확산 작용을 증가시킨다.
도 6은 휘도 향상 애플리케이션에 사용될 수 있는 광학 기판(100)의 예시적인 실시예의 방향 전환 및 확산 특성들을 나타낸다. 도 6에는, 명확성을 위하여, 도 2의 불규칙한 3차원 표면(41)이 도시하지는 않지만, 만약 도시한다면, 약 100 ㎜ 내지 약 1 ㎚의 특성 표면 치수를 갖는 광출사면(102)으로서 존재할 것이다. 기판(100)에 대한 입사각(θ)이 0도인 제1 광빔(138)은 광출사면(102)에 의해서 입력측을 향해 되돌아가게 된다. 이 빛은 되돌아갈 뿐만 아니라, 형성될 단일 출력 빔 대신에 광선들(136, 134)에 의해서 형성된 제1 확산 타원이 있도록 확산된다. 예를 들어, 확산된 빛은, 예를 들어, 솔리드(solid) 타원이 형성되도록 광선들(136, 134)에 의해서 형성된 타원 내에 존재할 수 있다. 입사각이 θ인 제2 입력 빔(124)은, 출사빔(128)으로서 광출사면(102)으로 투과되어, 기판(100)에 대체로 수직으로 존재하도록, 기판(100)에 의해서 방향이 바뀐다. 빔(128)은 또한, 제2 확산 타원이 형성되도록 광출사면(102)에 의해서 확산된다. 제2 확산 타원은 빔(128)과 광선(130) 또는 광선(132) 사이의 파워 하프 앵글(power half angle)(Φ)로 형성된다. 기판(100)의 확산 특성들의 하나의 척도로서 사용될 수 있는 파워 하프 앵글(Φ)은 대략 0.1도 내지 60도 사이에서 변할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 변조의 타입 및/또는 양을 바꿈으로써, 파워 하프 앵글(Φ)은 약 1도 내지 5도 사이에 있을 수 있다. 도 6은 적어도 하나의 출력 광빔(130, 132)이 기판(100)에 의해서 그 방향이 전환되고 입사각(θ)으로부터 벗어나는 것을 나타낸다.
도 6의 기판(100)의 확산 특성들은 광범위하게 변할 수 있다. 예를 들어, 형성된 확산 타원들은 어떤 실시예에서는 대칭적인 원뿔들일 수 있다. 다른 실시예들에서는, 확산이 전혀 대칭적이지 않거나 아주 조금 대칭적일 수 있다. 랜덤 변조는, 폭(w) 및 길이(l) 방향으로의 다른 확산을 하도록, 즉, 진폭, 대역폭이 다른 확산을 하도록, 제어될 수 있는데, 적용된 변조 파라미터가 폭(w) 또는 길이(l) 방향을 따라 일차원적이거나, 폭(w) 및 길이(l) 방향을 따라 상이한 파라미터를 갖는 2차원일 수 있다. 제1 표면 함수에 대한 변조 함수의 배향(orientation)을 바 꾸기 위해서, 원통형, 구형 혹은 개략적으로 왜곡된 좌표 시스템 등의 기타 회전 혹은 시프트(shift)된 데카르트 기하학의 다른 좌표들이 사용될 수 있다. 이러한 좌표들은, 비대칭인 광 패턴이 요구될 때 사용될 수 있다.
기판의 광 안내 특성들도 광범위하게 변할 수 있다. 도 7을 참조하면, 램프(108)와 하부 반사 표면(109)을 갖는 백라이팅부(backlighting unit)의 광 가이드(106)와 함께 사용되는 경우, 기판들(112, 114)은 휘도를 증가시킬 뿐 아니라 빛을 확산시킨다. 휘도 향상 실시예들에서는, 기판들(112, 114)은 축상에서 보았을 때의 휘도를 약 30 내지 300 퍼센트 증가시킬 수 있다. 무아레 효과(Moirㅹ effect) 때문에, 종래의 랜덤화된 프리즘 어레이를 갖는 휘도 향상 필름들뿐만 아니라 선형 프리즘 어레이들은 사용되지 못하거나, 혹은 그러한 어레이들을 평행하게 사용하는 것은 바람직하지 못하다. 본 발명에서는, 무아레 효과가 없기 때문에, 두 개의 기판이 서로에 관하여 직교와 평행 사이의 소정 각도로 사용될 수 있다. 이는 광 출력 패턴에 있어서 보다 큰 유연성을 허용한다. 다른 실시예들에서는, 기판이 축상 휘도(on-axis brightness)를 50 퍼센트 이상, 경우에 따라 약 200 퍼센트까지도 증가시킨다. 휘도 향상 실시예들에서, 두 개의 기판(112, 114)은, 상이한 방향으로부터의 입력 광빔들의 방향을 전환하고 입력 광빔들을 확산시키기 위해서, 서로에 직교하도록 배치될 수 있다. 확산 작용은 기판들(112, 114)에 내재되어 있기 때문에, 기판들(112, 114)에 의해서 야기되는 무아레 아티펙트들(artifacts)를 제거하기 위해서, 별도의 확산 기판들을 사용할 필요는 없다. 다른 이유로 인해 본 발명의 범위 내에서 확산 기판이 사용될 수는 있다.
종래 기술의 도 7은 확산기들(116, 118)을 나타낸다. 확산기(118)는 기판들(112, 114)의 어떤 고유의 규칙성에 기인하는 간섭에 의한 무아레 아티펙트들을 확산시킨다. 확산기(116)는 광 가이드(106)의 저면(120) 상의 추출기 패턴의 규칙성 및 LCD 패널(122)의 규칙성에 기인하는 무아레 아티펙트들을 확산시킨다. 종래의 휘도 향상 필름들(112, 114)을 본 발명으로 대체할 수 있는데, 그렇게 함으로써 확산기들(118, 116)을 제거할 수 있다.
기판들(112, 114)의 확산 특성들은 도 1에 나타낸 바와 같은 다양한 일반 광 안내 필름들에 의해 야기된 무아레 아티팩트들을 감소시키거나 제거한다. 따라서, 이러한 기판들을 통합하는 예시적인 필름들은, 무아레 아티팩트들이 감소 혹은 제거되도록, 단일 표면 상에서 빛의 방향을 바꾸고 빛을 확산시킬 수 있다.
자기상관 함수 R(x,y)는 표면 측정에 사용되는 표면의 무작위성의 척도다. 그러나, 소정 상관 길이(lc)에 걸쳐서, 자기상관 함수 R(x,y)의 값은 그 초기치의 분수로 떨어진다. 예를 들어, 1.0의 자기상관 값은 고도로 혹은 완벽하게 상관된 표면으로 간주된다. 상관 길이(lc)는, 자기상관 함수가 그 초기치의 소정 분수가 되는 길이다. 통상, 상관 길이는 자기상관 함수의 초기치의 1/e의 값 또는 약 37%에 의거한다. 보다 큰 상관 길이는, 보다 작은 상관 길이를 갖는 표면에 비해 해당 표면이 덜 랜덤함을 의미한다. 자기상관 함수에 관한 보다 자세한 설명은 David J. Whitehouse가 저술한 「Handbook of Surface Metrology」(1994년에 IOP Publishing Ltd.에서 발행) 중 49쪽 내지 58쪽에 나와 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서는, 광학 기판(100)의 3차원 표면에 대한 자기상관 함수의 값은, 약 1㎝ 이하의 상관 길이에서 그 초기치의 1/e 이하로 떨어진다. 다른 실시예들에서는, 자기상관 함수의 값이 약 0.5㎝ 이하에서 그 초기치의 1/e로 떨어진다. 도 2 및 도 6에 나타낸 기판(40, 100)의 실시예에 대해서는 길이(l)에 따른 자기상관함수의 값이 약 200 ㎛ 이하에서 그 초기치의 1/e 이하까지 떨어진다. 도 2 및 도 6의 동일 실시예에대하여, 폭(w)에 따른 자기상관 함수의 값은 약 11 ㎛ 이하에서 그 초기치의 1/e까지 떨어진다.
상관 길이는 무아레 아티팩트들의 감소와 관련된다. 상술한 바와 같이, 보다 작은 상관 길이는 보다 큰 상관 길이에 비해 보다 랜덤한 표면을 나타내고, 이 보다 작은 상관 길이는 또한 보다 큰 확산과 무아레 아티팩트들의 감소와 관련된다. 낮은 상관 길이에 의해 나타내지는 바와 같이, 기판들(40, 100)의 3차원 표면은 매우 불규칙하기 때문에, 기판들(40, 100)은 무아레 아티팩트들을 감소시키는데 효과적이다.
다음의 설명은 본 발명의 안티 무아레 특성들의 몇몇 실례를 제공하기 위한 것이다. 다음의 예들에서, 1) 본 발명은 스트레이트 프리즘(straight prism)과 랜덤화된 프리즘 구조 모두보다 훨씬 낮은 자기 상관을 가지며, 2) 자기상관 길이는 어떤 구조가 어떤 시스템 내에서 무아레 패턴들을 만들 확률에 대한 좋은 지표임이 보여질 것이다.
도 18의 높이 20 ㎛, 피치 40 ㎛의 스트레이트 프리즘 어레이(400)를 베이스라인(baseline)으로 하자. 프리즘 구조(400)의 얻은 폭(w) 방향을 따라 수평 프로 파일의 자기상관 함수(402)가 도 19에 나와 있다. 자기상관 함수(402)의 감쇄는 그 구조의 무작위성의 지표이다. 도 18에 있는 구조는 완벽하게 규제되어 있으며 따라서 유일한 감쇄는 그 샘플의 유한한 넓이 때문이다. 다른 예들과 비교할 때 정현파형 자기상관 함수의 포락선(envelope)의 로울 오프(roll off)를 고려해야 한다.
도 20은 무아레 맵(404)을 나타낸다. 도 18의 프리즘 구조(400)에 대하여, 도 20의 무아레 맵은, 도 18의 구조의 높이 (그 높이가 변조된 높이일 필요는 없다) 맵들에 유사한 피치의 참조 프리즘 구조의 높이 맵들을 곱하여 얻어진 이미지이다. 이것은 두 가지 구조가 광학 시스템 내에서 아주 근접하게 위치될 때 (또는 하나의 구조가 다른 하나에 비추어졌을 때) 발생하는 것과 유사하다. 참조 프리즘 구조는 도 18의 프리즘 구조(400)의 어레이에 평행하게 맞추어진 50 ㎛ 피치의 프리즘 어레이이다. 이는 무아레를 도입하는 최악의 시나리오이다.
무아레 플롯이 도 21에 406으로 나와 있다. 이는 도 20의 무아레 맵(404)의 폭(w) 방향을 따른 프로파일이다. 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘의 경우, 도 20의 무아레 맵 및 도 21의 무아레 플롯 모두 낮은 주파수의 포락선으로서 강한 비트(beat) 패턴을 나타냄에 유념한다.
다음으로, 도 22의 408로 나타낸 수직 혹은 길이(l) 방향으로 각 프리즘을 따라서 랜덤한 변화를 일으키는, 프리즘 센터들의 수평 위치(폭(w) 방향)로 도입되는 ㅁ20%의 무작위성을 갖는 도 18의 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이를 고려한다.
도 23에서, 자기상관의 약간 더 빠른 감쇄에 주목한다. 이는 40 ㎛ 피치의 프리즘 어레이에의 무작위성의 도입으로 인한 것이다. 도 24의 무아레 맵(412)과 도 25의 무아레 맵의 프로파일(414)에서, 비트 패턴은 다소 왜곡되지만 여전히 가지적이다. 도 19에서와 마찬가지로, 도 23에서의 자기상관의 감쇄는 샘플의 한정된 넓이로 인한 것이다.
다음으로 도 26에 416으로 나타낸 바와 같은 본 발명의 일 실시예를 고려한다. 이 구조는, 풀 사이클(full cycle) (예를 들어, "피치"의 100% 이상) 랜덤화와 함께 중합된 위상 변조 "프리즘 파형들"을 가지며, 그 높이가 20 ㎛ 내지 10 ㎛이고 기울기가 40도 내지 50도다. 이 경우, 사용된 무작위성 및 중합으로 인해 구조들 혹은 요소들은 이분(혹은 분열)되고 병합된다.
도 27에 나타낸 바와 같이, 도 26의 프로파일(418)의 자기상관 함수는 도 19 및 도 23의 것들에 비해 매우 빠르게 (예를 들어, 100 ㎛ 이하에서 0.2 이하까지) 떨어짐을 주목한다. 따라서, 도 26의 안티 무아레 성능이 도 18 및 도 22에 비해 좋음을 기대할만 하다. 이는 도 28 및 도 29에 420 및 422로 나와 있다. 비트 주파수는 전혀 없으며 남아있는 것은 모두 불균일성의 영역들이다. 도 29로부터 알 수 있는 바와 같이, 이들 작은 불균일성은, 비트 패턴의 결과가 아니라, 본 발명의 국부 구조와 관련된다. 이것의 결론은 도 30, 도 31 및 도 32에 도시되어 있다. 여기서, 무아레 맵들은 44 ㎛ 피치의 참조 프리즘 어레이를 사용함으로써 만들어진다. 도 18의 스트레이트 프리즘과 도 22의 20% 랜덤화된 프리즘의 경우, 비트 패턴은 낮은 공간 주파수(맵에 걸쳐서 보다 작은 사이클)을 가짐을 주목한다.
대조적으로, 도 26의 맵에 대한 불균일성은 도 24에서의 불균일성과 유사하 다. 이 불균일성들은 항상 구조와 같은 스케일이기 때문에, 디스플레이에서는 가시적이지 않을 수 있으며, (디자인 피치가 충분히 미세하면) 문제되지 않는다. 비트 패턴이 프리즘 피치의 다수배인 주기를 가질 수 있으며 쉽게 볼 수 있는 아트팩트들을 야기할 수 있기 때문에, 이전의 예들에서의 무아레가 훨씬 더 문제이다.
도 33에, 도 26의 수직(길이(l) 방향) 자기상관(430)이 나와 있다. 여기서, 수직 방향의 변조의 주기가 더 길기 때문에, 로울 오프가 도 27에서보다 훨씬 덜 함이 보여진다. 이 예에서, 수직 변조는, 진동의 주기가 300 ㎛ 내지 500 ㎛가 되도록 설정된다. 도 22의 프리즘 어레이의 경우, 수직 변조는, 진동(런 랭쓰(run length))의 주기가 10 ㎛ 내지 100 ㎛가 되도록 설정된다. 이 경우, 감쇄는 도 31에서보다 빠르다 (도 34의 432 참조).
지금부터 예시적인 기판의 표면에 대한 모델의 생성에 대하여 상세히 설명한다. 표면 모델 생성을 위하여 다수의 방법들이 사용될 수 있으며 다음 논의는 이러한 방법 중 하나일 뿐임을 유념해야 한다.
예로서, 도 2에 도시된 표면이 랜덤하게 혹은 의사-랜덤하게 변조된 파형들의 중합의 반복 과정을 사용하여 생성될 수 있다. 도 2에서, 일련의 중합된 파형들은 통상 필름의 3차원 표면을 형성한다. 그러나, 도 2에 나타낸 결과 구조에 있는 이들 파형들은 반드시 별개의 파형들로 존재할 필요는 없다. 대신, 도 2에 나타낸 결과로 생긴 3차원 표면이 서로 교차하거나/교차하고 소정 위치들에서 단일 파형으로 합성되는 중합된 파형들을 포함할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같은 표면(40)을 생성하기 위한 반복 처리를 시작하기 위해서, 일련의 파형들이 정의된다. 정의된 파형들 각각은 기준면 상의 약 20 ㎛의 높이를 갖는 톱니의 개략 단면 형상을 갖는다. 이러한 일련의 파형들이 위에서 언급된 제1 표면 구조 함수다. 각 파형은 빛의 방향을 전환하는 기하학적 특성들을 갖는다. 각 파형은 앞에서 설명한 바와 같이 주파수, 위상, 피크 각도 (또는 높이) 중 적어도 하나에 관해서 변조된다. 예를 들어, 도 8은 도 2의 길이(l) 방향에 따라 일단에서 타단까지 연장되는 단일 파형(140)을 나타낸다. 이 파형(140)은, 도 8에 나타낸 바와 같이 파형의 피크의 수평 위치가 중심 위치(142)로부터 폭(w) 방향으로 -20 ㎛ 내지 +20 ㎛ 사이에서 변하도록, 위상으로 변조되었다. 도 9는 도 8의 길이(l) 방향에 따른 위치의 함수로서 파형(140)의 위상 변화를 나타낸다. 도 8 및 도 9의 실시예에서는, 피크의 위상이 파형의 길이(l)가 변화함에 따라 매 300 내지 500 ㎛ 씩 변화하도록, 파형의 길이(l)에 따라 약 300 ㎛와 500 ㎛ 사이의 랜덤한 간격으로 파형에 변조가 가해진다.
피크 각도는 파형의 피크로 형성된 각도이며 도 5에 숫자 58로 도시되어 있다. 도 8의 파형의 경우, 피크 각도도 90도와 92.8도 사이에서 길이(l)에 따라 매 300 내지 500 ㎛마다 변조되었다. 도 10은 길이(l)에 따른 도 8의 파형의 피크 각도의 변화를 나타낸다. 각 파형의 높이도 길이(l)에 따라 15 ㎛와 20 ㎛ 사이에서 랜덤하게 변조될 수 있다.
도 8에 나타낸 파형에서는 위상과 피크 각도만이 랜덤하게 변조되었지만, 다른 실시예에서는 주파수와 높이도 변조될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예에서는, 단일 파형의 높이가 길이(l)를 따라 랜덤하게 변조될 수 있다. 다른 실시예에 서는, 단일 파형의 주파수가 길이(l)를 따라 랜덤하게 변조될 수 있다. 따라서, 파형은 어떤 데는 가늘고 어떤 데는 두껍다. 또 다른 실시예에서는, 상이한 파형들의 높이가 다르게 변조될 수 있다. 따라서, 다양한 위상, 주파수, 피크 각도 및 높이의 변조 기술들이, 본 발명의 범위 내에서, 기판(40, 100)의 3차원 표면을 형성하는데 사용될 수 있다. 변조의 양은 다양한 기술들에서 매우 광범위하게 변할 수 있다.
도 2에 나타낸 구조를 형성하기 위하여, 파형들의 중합의 제1 반복을 실행한다. 도시된 실시예에서는, (상술한 바와 같이 변조된) 각 개별 파형이 기판(40, 100)상에 기판(40,100)의 폭(w)을 따라 약 40 ㎛의 간격으로 계단식으로 배치된다. 도 2에 나타낸 폭 2000 ㎛의 표면의 경우, 50개의 파형들이 약 40 ㎛의 간격으로 중합된다. 제1 반복의 결과로 형성된 표면 구조 모델은 도 11에 표시된 바와 같이 나타날 것이다.
그 후, 변조된 파형들의 중합의 제2 반복이 수행된다. 제2 반복은 제1 방법과 유사한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 일련의 파형들이 상술한 바와 같이 만들어져 기판의 폭(w)을 따라 약 40 ㎛의 간격으로 중합될 수 있다. 그 결과로 형성된 표면 구조 모델이 도 12에 나와 있다.
필수는 아니지만, 도 12에 나타낸 모델로부터 도 2에 나타낸 표면 구조 모델을 형성하기 위하여, 톱날 함수를 중합시키는 제3 반복이 수행될 수 있다. 톱날 함수는 8 ㎛의 높이를 가질 수 있으며 필름의 폭(w)을 따라 20 ㎛의 간격으로 중합될 수 있다. 이 제3 반복은, 그 결과로서 생기는 표면 높이 맵 중의 작은 부분을 이루는 것으로서, 우선적으로는, 표면의 평평한 스폿들(spot)을 채우는데 사용될 수 있다. 결과로서 생기는 3차원 표면은, 개별적이 파형들이 중합되어 표면을 형성하고 있는 랜덤 혹은 의사-랜덤 표면을 갖는다. 중합의 반복 방법 및 랜덤 위상 변조 함수의 큰 높이 때문에, 표면은 개별적인 광학 요소를 포함하지 않는다. 대신에, 결과로서 생긴 표면은 불 유니온(Boolean union)에 의해서 다중 변조들 및 중합들의 수렴에 의해서 형성된 집적 광학 기판이다.
도 14, 도 15 및 도 16을 참조해서, 기판을 랜덤화 방법에 대하여 설명한다. 제1 윈도우(window)(216)를 좌표계에서 정의한다. 제어점들(202, 204)의 위치를 랜덤화하여 제2 위도우(200)에 변조 경로(206)를 형성한다. 제2 윈도우(200)는 표면 함수(208)의 단면에 비해, 예를 들어, 표면 함수(208)의 폭의 3배 정도 넓다. 표면 함수는, 예를 들어, 톱날 함수 또는 삼각 함수일 수 있다. 제2 윈도우(200)의 상단에 있는 제1 제어점(202)에서 시작해서, 각 제어점 위치에서 다음 요소들이 랜덤화된다. 즉, 제어점의 x 위치는 ㅁ20 ㎛의 범위 등의 소정 범위 내로 하고, 다음 제어점의 y 거리는 300 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위 등의 소정 범위 내로 하고, 표면 함수의 높이는 예를 들어 0 ㎛ 또는 20 ㎛로 한다.
회절 효과를 줄이기 위해서, 랜덤화된 제어점 위치들(202, 204)을 20 ㎛ 등의 소정 간격으로 양자화시킨다. 제2 윈도우(200)의 y(또는 l) 방향의 길이를 넘을 때까지, 새로운 제어점들을 제2 윈도우(200)에 변조 경로(206)를 따라 랜덤하게 추가한다. 그러나, 제2 윈도우(200)의 밖에 있는 제1 제어점(202, 204)은 유지된다.
변조 경로(206)는, 예를 들어, 가장 가까운 이웃의 조합 또는 선형 또는 3차 보간법 등을 사용하여 제어점들(202, 204)로부터 결정된다. 0 이외의 높이를 갖는 소정 두 개의 연속하는 제어점들(202) 사이에 높이가 0인 제어점(204)이 놓을 때, 0 이외의 높이를 갖는 상기 두 개의 연속하는 제어점들(202) 사이에 변조 경로(206)에 따라서 불연속성이 도입된다.
0이 아닌 표면 함수(208)가 0 이외의 높이를 갖는 연속 제어점들(202) 사이의 변조 경로를 따라 생성된다. 0 이외의 높이를 갖는 상기 두 개의 연속하는 점들 사이에 높이가 0인 제어점(204)이 놓일 때, 0 이외의 높이를 갖는 제어점들(202) 사이에서 표면 함수(208)는 0의 값을 나타낸다. 표면 함수(208)는, 예를 들어, 톱날 함수의 단면 프로파일을 갖는다.
랜덤화된 표면 함수(208)를 포함하는 윈도우(200)는 초기치가 0인 마스터 함수(210)와 제1 위치에서 정렬되어 마스터 함수(210)상에 놓인다. 불 유니온 연산이 윈도우(200) 내의 표면 함수(208)와 마스터 함수(210) 사이에서 실행된다. 그 결과, 마스터 함수(210) 상에 표면 함수(208)가 놓인다. 윈도우(200)는 마스터 함수(210)를 따라, 예를 들어, 40 ㎛의 소정 증분씩 왼쪽에서 오른쪽으로 이동된다. 그 때, 새로운 표면 함수(208)가 상술한 방식으로 윈도우(200)내에 랜덤하게 생성되며 불 유니온 연산이 새로운 표면 함수(208)와 마스터 함수(210)간에 실행된다. 윈도우는 다시 상기 소정 증분만큼 이동하고, 또 다른 새로운 표면 함수(208)가 상술한 방식으로 위도우 내에 랜덤하게 다시 생성되며, 불 유니온 연산이 상기 또 다른 새로운 표면 함수(208)와 마스터 함수(210)간에 실행된다. 랜덤화, 불 유니온 및 단계적 이동 처리는 마스터 함수(210)의 폭 전체에 걸쳐서 반복된다. 마스터 함수의 끝에서, 윈도우는 제1 위치로 돌아가고, 랜덤화, 불 유니온 및 단계적 이동 처리가 마스터 함수(210)의 폭 전체에 걸쳐서 소정 횟수만큼 반복되어, 도 13의 랜덤화된 기판(152)이 얻어진다.
표면 함수는, 약 40 ㎛의 폭과 1 ㎛와 200 ㎛ 사이의 높이를 갖는 삼각형, 보다 구체적으로는, 약 40 ㎛의 폭과 약 18 ㎛의 높이를 갖는 삼각형이다. 표면 함수는, 밑변 대 높이 비가 40대 1 내지 1대 1인 삼각형, 보다 구체적으로는 밑변 대 높이 비가 약 40대 18인 삼각형일 수도 있다.
랜덤화된 기판내의 높이 0의 홀들 혹은 영역들이 형태학적 연산자들을 이용함으로써 찾아지고 "골격 마스크(skeleton mask)"함수가 생성된다(도 40). 이 함수는 표면 함수(208)와 콘볼루션(convolution)되고, 그 결과는 마스터 함수(210)와 불 유니온에 의해서 합성된다. 이들 부위 또는 영역들은 나머지 패턴보다 큰 높이를 갖는 안티 웨트 아웃 (또는 뉴톤 링(Newton's ring)) 범프들(bump) 또는 돌기들(protrution)의 성긴 패턴을 만드는데 사용될 수도 있다. 이들 범프들이 표면의 대부분과 동일한 형상 혹은 함수를 가질 필요는 없다. 최종 패턴(212)은 마스터 함수(210)로부터 바깥쪽 100 ㎛ 이상을 없앰으로써 얻어진다. 도 22에서, 최종 패턴(212)의 다수의 복사본들이 서로에 나란하게 배치되거나 타일링(tiling)되어, 1차 연속성을 위해 서로에 관해서 비추어진 웨이퍼(214) 상에 2차원 어레이로서 기판 표면을 생성한다. 타일들, 즉, 마스터의 사이즈는 결과로서 생기는 패턴의 상관 길이보다 크다.
따라서, 도 16에서, 윈도우가 단계 302에서 정의되고 점들이 윈도우 내에서 랜덤하게 선택되고(단계 304), 랜덤하게 선택된 점들을 연결하는 변조 경로를 생성한다(단계 306). 단계 308에서, 윈도우 내에서 랜덤하게 선택된 점들에 높이가 랜덤하게 할당된다. 단계 314에서 마스터 함수가 정의되고, 단계 310에서 표면 함수가 변조 경로를 따라 생성되며, 단계312에서 마스터 함수내의 연속적인 위치들에서 마스터 함수와 반복적으로 합성된다.
잘 알 수 있는 바와 같이, 기판의 표면의 높이, 주파수, 위상 또는 피크 각도뿐만 아니라 굴절률도 랜덤화될 수 있다. 이들 파라미터들 중 어떤 것은 도 35 내지 도 39에 나타낸 바와 같이 변조될 수 있다. 여기서, 정현파 반송파 파형 sin(x)의 진폭, 위상 또는 주파수는 랜덤 함수 r(x)에 의해서 변조되고, 다음 식 중 어떤 것에 따라 랜덤화된 함수 R(x)가 얻어진다.
R(x) = r(x) + sin(x/k) (1)
R(x) = sin(x/k+c×r(x)) (2)
R(x) = sin(x/(k +c×r(x))) (3)
R(x) = sawtooth(x2/(n+10r(x))) × (n)/(x+n) (4)
R(x) = r'(x) + sawtooth(x2/(k + m × r(x))) × (n)/(x+n) (5)
여기서, r'(x)는 제2 랜덤 함수 (또는 제3 표면 함수)이고, c, k 및 n은 상수다. 톱날 함수는 톱날파를 2π를 주기로 한 시간(t) 또는 공간(w, l)의 함수로서 생성한다. 톱날은 -1과 1을 피크로 갖는 sin(t, w, l)과 유사한 파를 형성한다. 톱날 파는 2π의 배수에서 -1이 되고 모든 다른 시간들에서는 1/π의 기울기로 시간에 대하여 선형적으로 증가하도록 규정된다. 일반적으로, 복수의 랜덤 함수들을 이용하여 제1 표면 함수의 복수의 파라미터들을 변조할 수 있다. 도 39에 나타낸 바와 같은 복수의 랜덤 함수들 r(x) 각각은 공간적으로 일정하거나 공간적으로 변화하거나 혹은 그들의 임의의 조합일 수 있다.
약 100 ㎜ 내지 1 ㎚의 특성 치수를 갖는, 기판들의 실제 표면은 다수의 처리 기술들에 따라 생성될 수 있다. 이들 처리 기술들에는, 상술한 표면 모델을 위한, 포토리소그래피 기술, 그레이-스케일 리소그래피 기술, 마이크로 리소그래피 기술, 몰드를 형성하기 위한 단단한 도구를 이용하는 방전 가공 혹은 미세가공 기술, 또는 유사 기술들이 포함된다.
예를 들어, 기판들을 만드는 방법은 마스터링(mastering), 전기 주조, 몰드 성형에 의해서 행해진다. 포토리소그래피 마스터링은 이용하여 포토레지스트, 그레이 스케일 마스크, 또는 타일링된 일련의 하프톤 마스크들에의 레이저 기록을 지시할 수 있다. 포토레지스터는 레이저 광자들에 의해서 직접 제거되거나, 반응성 이온 에칭(RIE) 등의 추가적인 처리 단계에서 프리커서(precursor)로서 이용될 수 있다. 혹은, 5축 압착기(five axis mill) 상의 단일점 다이아몬드 도구 등의 단단한 도구들을 이용하여 그 기하학적 형상을 마스터링할 수도 있다. 마스터는 통상 네거티브(negative)형으로 만들어질 수 있다. 마스터의 기재는, 유리, 예를 들어, 융합된 실리카, 수정, 금속 혹은 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트)일 수 있다. 마스터는 플라스틱 부품을 직접 몰딩하는데 사용되거나 전기 주조에 사용될 수 있 다.
전기 주조는 하나 이상의 스테이지이다. 오직 하나의 스테이지만 사용되면 마스터는 파지티브(positive)형일 것이다. (특히 마스터가 시작을 위한 전도성을 띄지 않는 경우) 마스터는 얇은 금속으로 코팅될 수 있다. 파더 일렉트로폼(father electroform)은 마스터 상에 니켈을 전기증착시킴으로써 만들어진다. 이 레플리카(replica)는 다시 전기 주조되어 플라스틱 부품을 몰딩하는데 사용되는 도터(daughter)를 만든다.
이 장치(필름들)를 몰딩하는데 사용되는 물체를 몰드라고 한다. 몰드는 벨트, 판, 공동(cavity) 모양일 수 있다. 몰드는 복수의 마스터들 혹은 일렉트로폼들에 의거한 타일들일 수 있다. 몰드를 이용하여, 기판의 핫 엠보싱(hot embossing), 기판의 콜드 카렌더링(cold carlendaring) 혹은 구조들을 형성하는 자외선 경화성 혹은 열경화성 재료의 추가를 통해서 기판 상에 구조들을 형성할 수 있다. 몰드는 인젝션 몰딩 혹은 진공 성형을 통해서 필름을 형성하는데 사용될 수 있다. 기판 또는 코팅 재료는 광학적으로 투명한 유기, 무기, 혹은 하이드리드 재료일 수 있고 현탁의 확산, 복굴절 혹은 굴절 변조 입자들을 포함할 수 있다.
이렇게 형성된 광학 기판은 1.0 내지 3.0의 굴절률, 보다 구체적으로는, 약 1.75의 굴절률을 갖는 광학적으로 투명한 재료로 형성될 수 있다.
도 41에는, 백라이트 디스플레이 장치(500)의 단면도가 나와 있다. 백라이트 디스플레이 장치(500)는 광(504)을 생성하기 위한 광원(502)를 포함한다. 광 가이드(506)는 광(504)을 가이드한다. 반사면(508)은 광 가이드(506)에서 벗어난 광(504)을 반사한다. 적어도 하나의 광학 기판(510)은 반사면(510)으로부터의 광(504)을 수용할 수 있다. 광학 기판들은, 두 개의 표면 구조 함수들에 의해서 규정된 3차원 표면(512)을 포함하며, 제1 표면 구조 함수는, 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 만들기 위한 광학 특성들을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 갖는다. 제2 표면 구조 함수는, 제1 표면 구조 함수의 길이를 따라 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상, 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키기 위한 적어도 의사-랜덤 특성들을 갖는 기하학적 형상을 갖는다. 3차원 표면(512)은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기치의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 갖는다. 백라이트 디스플레이 장치(500)에서, 광학 기판들(510) 중 하나는, 제1의 3차원 표면(512)과, 제1의 3차원 표면에 대향하는 제2의 3차원 표면(514)을 포함할 수 있다. 제2의 3차원 표면(514)은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기치의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 가질 수도 있다. 제2의 3차원 표면은 두 개의 표면 구조 함수를 가지며, 제3 표면 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 만들기 위한 광학 특성들을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 가지며, 제4 표면 함수는 제1 표면 구조 함수의 길이를 따라 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상, 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키기 위한 적어도 의사-랜덤 특성들을 갖는 기하학적 형상을 갖는다.
백라이트 디스플레이 장치(500)에서, 광학 기판들(510)은, 서로에 관해서 0도 내지 90도로 상대 배향된 제1 및 제2 표면 함수들을 포함하며, 서로에 관해서 수평 혹은 수직일 수 있다.
휘도 향상을 위해서 백라이트 디스플레이들에 상술한 광학 기판들의 사용하는 것 외에, 상기 기판들은 광범위한 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다. 기판들의 실시예들은 프레넬 렌즈(Fresnel lens), 홀로그래픽 기판, 또는 종래 렌즈, 프리즘 또는 미러(mirror)와의 조합에 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 일정한 특성을 갖는 동심원 또는 타원을 변조함으로써 형성될 수 있다. 광학 기판들은 단일 혹은 멀티오더(multi-order)의 반사성, 투과성, 부분 투과성, 광흡수성, 비광흡수성 프리즘, 홀로그래픽 광학 요소, 또는 회절 격자에 사용될 수도 있으며, 반사 성분들의 출력 각도는 제1 표면 구조 함수를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 기판들은 투사 디스플레이들, 조명 표식, 트래픽 신호 등의 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다.
지금까지 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 규정된 3차원 표면을 갖는 광학 기판 또는 필름의 예들이 다수 설명하였으며, 여기서, 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 만들기 위한 광학 특성들을 갖는 기하학적 형상을 갖는다. 이들 예에서, 제2 표면 구조 함수는, 광학 기판의 표면이 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 만들도록 제1 표면 구조 함수를 변조시키기 위한 적어도 의사-랜덤 특성들을 갖는 기하학적 형상을 갖는다. 제1 표면 구조 함수는, 원하는 애플리케이션에 따라 다양한 방식으로 정의될 수 있다.
게다가, 제2 표면 구조 함수는 제1 표면 구조 함수를 하나의 방향 혹은 다수의 방향, 예를 들어, 직교하는 두 개의 방향으로 변조시킬 수 있다. 두 방향으로 의 변조는, 예를 들어, 도 6의 설명에 나와 있다.
또한, 일반적으로, 랜덤 변조는 제1 표면 구조의 파라미터들 중 하나 이상을 변조시킬 수 있다. 특정 제1 표면 구조 함수에 의거해서, 파라미터들은 피치, 피크 높이, 위상, 피크 각도 또는 기타 파라미터들을 포함할 수 있다.
결과로서 생기는 표면이 제1 표면 구조 함수로 인해 반사 광에 부가하여 확산 광을 생성하도록, 적어도 의사-랜덤 특성들을 갖는 기하학적 형상을 갖는 제2 표면 구조 함수로, 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 것이 바람직한 다양한 애플리케이션을 위하여, 제1 표면 함수의 다수의 또 다른 예들이 이하에 제공된다. 일반적으로, 의사-랜덤 변조는, 광빔이 입사되면 확산 광을 제공하는 결과 표면을 제공하기에 충분하다. 본 논의에서, 반사광은, 거시적 스케일로 확산되지 않은 반사 혹은 투과 광의 소정 성분을 의미하는 것으로 정의된다. 거시적이란, 약 500 ㎛ 이상의 직경을 갖는 코히어런트 광빔으로 기판 표면을 검사하는 것에 의해서 관찰될 수 있는 벌크 작용이다. 고전적인 멀티오더 격자는 다수의 반사 성분들을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
의사-랜덤 변조는 예를 들어 광 디스플레이에 출사 광 방향 변경자의 광출사면에 적용될 수 있다. 도 42는 광 디스플레이(1000)의 개략도이며, 광 디스플레이(1000)는, 평행 광을 제공하는 기능을 하는 광속 평행기(1010)와 광속 평행기(1010)로부터 광을 수신하는 출사 광 방향 변경자(1020)를 포함한다. 그러한 광 디스플레이가, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 5,982,540호에 나와 있다. 출사 광 방향 변경자(1020)는 광속 평행기(1010)에 면하는 광입사면(1022)을 포함한다. 출 사 광 방향 변경자(1020)는 광속 평행기(1010)로부터의 광을 수용한다. 출사 광 방향 변경자(1020)는 또한 광입사면(1022)에 대향하는 광출사면(1024)을 포함한다. 광입사면(1022)은 복수의 프리즘(1023)의 표면들을 규정하는 제1 표면 구조 함수로 정의된다. 본 발명의 하나의 관점에 따르면, 도 42에 광입사면(1022)으로서 나타낸 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 의사-랜덤 변조를 제공하는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 43에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 43은, 도시한 바와 같은 표면(1055)을 갖는 기판(1050)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, WO 01/27527 A1에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1055)은, 제1 프리즘 구조를 갖는 복수의 제1 프리즘(1060)과, 제1 프리즘 구조와는 다른 제2 구조를 갖는 복수의 제2 프리즘(1070)의 표면이다. 제1 프리즘 구조는 제1 프리즘들(1060)의 측면 각도 A 및 B의 크기일 수 있으며, 제2 프리즘 구조는 예를 들어, 제2 프리즘들(1070)의 측면 각도 D 및 E의 크기일 수 있다. 대안으로서, 제1 프리즘 구조는 제1 프리즘들(1060)의 각도들의 배향일 수 있으며, 제2 프리즘 구조는 제2 프리즘들(1070)의 각도들의 배향일 수 있다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 44에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 44은, 도시한 바와 같은 표면(1105)을 갖는 기판(1100)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 5,771,328호 에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1105)은, 제1 평균 피크 높이를 갖는 다수의 피크들(1112)을 갖는 제1 영역(1110)과 제2 평균 피크 높이를 갖는 다수의 제2 피크들(1122)을 갖는 제2 영역(1120)을 갖는다. 제2 평균 피크 높이는 제1 평균 피크 높이와 다르다. 도 44에 나타낸 경우에서, 제2 평균 피크 높이는 제1 평균 피크 높이보다 작다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는, 도 45에 나타낸 표면에 의해 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 45는, 도시한 바와 같은 표면(1155)을 갖는 휘도 향상 필름(1150)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 5,917,664호에 기술되어 있다. 표면(1155)은 나란한 프리즘들(1160)의 쌍들을 갖는 표면이다. 각 쌍은 제1 및 제2 프리즘을 가지며, 각 프리즘은 프리즘 각도(1162) 및 밸리(valley) 각도(1164)를 갖는다. 각 쌍의 프리즘 각도와 밸리 각도 중, 둘 다가 아닌 한 쪽만이 동일하다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는, 도 46에 나타낸 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 46은, 안티 웨트 아웃 표면(1205)과 안티 웨트 아웃 표면(1205)에 대향하는 다수의 프리즘들(1215)들을 갖는 표면(1210)을 갖는 기판(1200)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 6,322,236호에 기술되어 있다. 안티 웨트 아웃 표면(1205)은 표면들 간의 웨트 아웃 현상을 줄이기 위해서 랜덤 변조를 가질 수 있다. 제1 표면 구조 함수는 안티 웨트 아웃 표면(1205)에 대향하 는 다수의 프리즘(1215)을 갖는 표면에 의해서 정의된다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 47에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 47은, 도시한 바와 같은 표면(1255)을 갖는 광학 기판(1250)을 나타낸다. 표면(1255)은 복수의 프리즘(1260)의 표면이며, 각 프리즘(1260)은 경사 각도(1265)에 의해서 정의된 기울기를 갖는다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조되며, 이 때 제2 표면 구조 함수는 경사를 변조시킨다.
의사-랜덤 변조는 도 48에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 48은, 도시한 바와 같은 표면(1355)을 갖는 광학 기판(1350)을 나타낸다. 표면(1355)은, 소형렌즈들(lenslet)(1360)의 어레이를 포함하는 소형렌즈 어레이의 표면이다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 49에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 49은, 도시한 바와 같은 표면(1455)을 갖는 기판(1400)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2003/0035231호에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1455)은 복수의 프리즘 구조들(1410)을 갖는데, 프리즘 구조들은, 제1 방향(x 방향)으로 통상 연장하며 프리즘 구조들(1410) 사이에서 제1 방향에 수직인 제2 방향(y 방향)으로 간격을 갖는다. 프리즘 구조들(1410)은 제1 방향으로 변하는 높이를 갖는다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 50에 개략적으로 나타낸 디스플레이 장치의 광학 필름의 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 50은, 백라이트(1445)와 도시한 바와 같은 표면(1455)을 갖는 필름(1450)을 구비한 디스플레이 장치(1440)를 나타낸다. 그러한 필름은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 제 2003/0035231호에 기술되어 있다. 백라이트(1445)는 필름(1450)에 광을 제공한다. 필름은 그 내부에 복수의 비드들(bead)을 가져서 백라이트(1445)로부터의 광의 확산을 돕는다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
상술한 광학 필름들 및 기판들은 일반적으로 절연 물질로 되어 있다. 본 발명은 또한, 그 위에 금속층이 형성된 필름들 및 기판들을 고려한다.
게다가, 상술한 광학 필름들 및 기판들은 일반적으로 프리즘들의 정연한 배열 등과 같은 구조들의 정연한 배열을 정의하는 제1 표면 구조 함수와 관련해서 설명되었다. 대안으로서, 구조들의 배열이 정연할 필요는 없으며 대신에 정연하지 않을 수 있다.
의사-랜덤 변조는 도 51에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 51은, 도시한 바와 같은 표면(1505)을 갖는 기판(1500)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,456,437호 에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1505)은, 복수의 굴절 프리즘들(1515)과 복수의 반사 프리즘들(1525)을 갖는다. 굴절 프리즘들(1515)만이 작은 굴절 각도들을 위해서 광을 효율적으로 투과시키고, 반사 프리즘들(1525)은 특히 20도 이상의 출사각들을 얻는데 적합하다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
제2 표면 구조 함수에 의해서 랜덤하게 혹은 의사-랜덤하게 변조된 표면에 대향하는 기판의 표면은 매끄러운 표면으로 한정되지 않는다. 의사-랜덤 변조는 도 52의 기판(1550)에 나타낸 하나의 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있으며, 이 경우, 대향면은 표면상에 다수의 범프들을 갖는다. 도 52는, 하나의 표면(1555)과, 표면상에 랜덤하게 배향된 다수의 범프들(1565)을 갖는 대향면(1560)을 갖는 기판(1550)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 5,808,784에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1555)은, 복수의 프리즘 구조(1570)를 갖는 랜즈 어레이의 표면일 수 있다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
제2 표면 구조 함수에 의해서 랜덤하게 혹은 의사-랜덤하게 변조된 표면에 대향하는 기판의 표면은 매끄러운 표면으로 한정되지 않는 경우의 또 다른 예가 다음과 같이 제공된다. 의사-랜덤 변조는 도 53에 나타낸 하나의 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있으며, 이 경우, 대향면은 그 상에 다수의 원형 혹은 다각형 도트들을 갖는다. 도 53는, 하나의 표면(1605)과, 표 면상에 다수의 원형 혹은 다각형 도트들(1615)를 갖는 대향면(1610)을 갖는 기판(1600)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, WO 99/63394에 기술되어 있다. 제1 표면 구조 함수는 하나의 표면(1605)에 의해서 정의된다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 54에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 54는, 도시한 바와 같은 표면(1655)을 갖는 기판(1650)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 번호 제 6,759,113호에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1655)은 복수의 프리즘(1660)을 가지며, 프리즘들은 두 개의 직교하는 방향으로의 곡면을 갖는다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
의사-랜덤 변조는 도 55에 나타낸 표면에 의해서 정의된 바와 같은 제1 표면 구조 함수에 적용될 수 있다. 도 55는, 도시한 바와 같은 표면(1705)을 갖는 기판(1700)을 나타낸다. 그러한 기판은, 예를 들어, 미국 특허 공보 번호 제 2004/0109663호에 기술되어 있다. 이 경우 표면(1705)은, 복수의 프리즘(1710)을 가지며, 각 프리즘(1710)은 구부러진 단면을 갖는 작은 면(facet)(1715)을 갖는다. 본 발명의 하나의 관점에서는, 상술한 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다.
도 56은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광학 필름의 샘플의 일부를 나타낸 상면도이다. 본 실시예에서, 기판은 약 37 ㎛의 피치(프리즘 구조들의 인접한 피크들 간의 간격)를 갖는 프리즘 구조들의 어레이에 의해서 정의된 표면을 갖는다. 프리즘 구조 각각은 일반적으로 다른 프리즘 구조에 평행한 수평 방향으로 연장한다. 프리즘 피크들의 위치는, 약 18 ㎛ 만큼 y 방향(x 방향에 수직인 도 56의 지면의 방향으로) 변조되었다.
의사-랜덤 변조는 백라이트 디스플레이 장치의 방향 전환 필름의 표면에 적용될 수 있다. 도 57은 백라이트 디스플레이 장치(1800)의 개략도이다. 상기 장치(1800)는, 광을 생성하는 광원(1810)과, 반사면(1814)을 갖는 광 가이드(1812)를 포함하며, 반사면(1814)은 광 가이드(1812)를 따라 가이드된 빛을 반사하여 출사면에서 광 가이드로부터 출사되도록 한다. 상기 장치는 광입사면(1805)을 갖는 방향 전환 필름(1820)도 포함한다. 광 가이드(1812)의 출사면은 방향 전환 필름에 면하고 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 관점에서는, 도 57에 광입사면(1805)으로서 도시된 바와 같은 제1 표면 구조 함수는 의사-랜덤 변조를 제공하는 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된다. 제1 표면 구조 함수는 광 가이드(1814)에 면하고 있는 복수의 프리즘(1822)에 의해서 정의된다. 상기 장치(1800)는 또한 LCD 기판(1824)을 포함하며, 방향 전환 필름(1820)과 LCD 기판(1824) 사이에 편광기들(1826, 1828)을 포함할 수 있다. 프리즘들의 아주 작은 피치는 예를 들어 50 ㎛와 500 ㎛ 사이일 수 있다. 방향 전환 필름(1820)은 LCD 기판에 적층될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 명세서에서, 반사는 거시적 스케일로는 확산되지 않는 반사 혹은 투과 광의 어떤 성분을 의미하는 것으로 정의된다. 거시적이란, 약 500 ㎛ 이상의 직경을 갖는 코히어런트 광빔으로 기판 표면을 검사함으로써 관찰될 수 있는 벌크 작용이다. 고전적인 멀티오더 격자는 다수의 반사 성분들을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
전후, 좌우, 윗면 및 아래면, 상하, 및 수평 및 수직이 언급되는 경우, 달리 기재되어 있지 않으면, 설명의 편의상, 본 발명 또는 그 성분을 하나의 위치적 또는 공간적 배향으로 제한하지 않는다. 첨부된 도면 중의 성분들의 수치는 모두 본 발명의 범위에서 벗어나는 일 없이 가능한 설계 및 실시예의 의도된 용도에 따라서 변경가능하다.
몇 가지 실시예와 관련하여 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 각종 변경이 이루어질 수 있고 등가물로 그 요소를 치환할 수 있음이 당업자에게는 이해될 것이다. 게다가, 본 발명의 본질적 범위로부터 벗어나는 일 없이, 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 적합하게 하기 위하여 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하는 최선의 태양으로서 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 특허청구범위에 들어가는 모든 실시예를 포함한다.

Claims (70)

  1. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기치의 약 37% 미만의 상관 함수 값에 의해서 특징지워지는 표면을 포함하는 광학 기판으로서, 상기 표면이 제2 표면 구조 함수에 의해서 변조된 제1 표면 구조 함수에 의해서 정의되며, 상기 광학 기판의 상기 표면이 제1 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하는
    광학 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 상기 기판의 제1 단부에서 제2 단부까지의 길이로 연장된
    광학 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 톱날 또는 삼각형 단면을 갖는
    광학 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 기판의 상기 표면은, 광을 굴절 및 확산시켜서, 각각 약 0.1도 내지 약 60도의 파워 하프 앵글(power half angle)을 갖는 복수의 확산 타원들을 형성하는 형상을 갖는
    광학 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파워 하프 앵글은 약 1도 내지 약 5도인
    광학 기판.
  6. 제 4 항에 있어서,
    제1 입력 광빔은 제1 입사각을 가지며, 상기 광학 기판의 상기 표면은, 상기 제1 입력 광빔이 상기 광학 기판을 투과하고 상기 광학 기판의 상기 표면에 의해서 상기 제1 입사각과는 다른 출력각으로 굴절될 수 있도록 하는 형상을 하고 있는
    광학 기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사 성분들의 출력각들은 상기 제1 표면 구조 함수에 의해서 결정되는
    광학 기판.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광학 기판에 수직인 제2 입력 광빔은 상기 광학 기판의 상기 표면에 의해서 실질적으로 반사되고 약 0.1도 내지 약 60도 사이의 파워 하프 앵글을 갖는 출력 반사 성분들을 형성하는
    광학 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상관 길이는 약 200 ㎛ 이하인
    광학 기판.
  10. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에 의해서 특징지워지는 표면을 갖는 휘도 향상 필름으로서, 상기 표면은 입사광을 굴절 및 확산시켜 보는 사람에 대한 축 상에서 30% 이상 휘도를 증가시키는 형상을 가지며, 상기 표면은 약 0.1도 내지 60도의 파워 하프 앵들을 갖는 광의 확산 성분을 생성하는
    휘도 향상 필름.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면은 약 200 ㎛ 이하의 상관 길이에 의해서 특징지워지는
    휘도 향상 필름.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 축상의 휘도 증가는 약 30% 내지 300%인
    휘도 향상 필름.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 축상의 휘도 증가는 약 50% 내지 약 200%인
    휘도 향상 필름.
  14. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상(a geometry)을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기 상관 함수 값의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 갖는
    광학 기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 표면은 약 200 ㎛ 이하의 상관 길이에 의해서 특징지워지는
    광학 기판.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 일련의 제1 표면 구조 함수들에 의해서 특징지워지며, 각 제1 표면 구조 함수는 길이, 폭 및 피크 각도를 갖는
    광학 기판.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 표면은 상기 입력 광빔을 확산 및 굴절시켜 약 0.1도 내지 약 60도의 파워 하프 앵글을 갖는 복수의 확산 타원들을 형성하는
    광학 기판.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 파워 하프 앵글은 약 1도 내지 약 5도인
    광학 기판.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 입력 광빔은 입사각을 가지며, 상기 표면은, 상기 입력 광빔이 상기 광학 기판을 투과하고 상기 표면에 의해서 상기 입사각과는 다른 출력각의 상기 반사 성분들을 형성하도록 굴절될 수 있도록 구성되는
    광학 기판.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 반사 성분의 상기 출력각은 상기 제1 표면 구조 함수에 의해서 결정되는
    광학 기판.
  21. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기치의 약 37% 미만의 상관 함수 값에 의해서 특징지워지는 표면을 포함하는 광학 기판으로서, 상기 표면은 제2 함수에 의해서 변조된, 상기 기판의 제1 단부에서 제2 단부까지의 길이로 연장된 톱날 혹은 삼각형 단면을 갖는, 제1 표면 구조 함수에 의해서 정의되며, 상기 광학 기판의 상기 표면이 제1 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하는
    광학 기판.
  22. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에 의해서 특징지워지는 표면을 갖는 휘도 향상 필름으로서, 상기 표면은 입사광을 굴절 및 확산시켜 보는 사람에 대한 축 상에서 50% 내지 200% 휘도를 증가시키는 형상을 가지며, 상기 표면은 약 0.1도 내지 60도의 파워 하프 앵글을 갖는 광의 확산 성분을 생성하는
    휘도 향상 필름.
  23. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상, 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이로 초기 상관 함수 값의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 갖는
    광학 기판.
  24. 광을 생성하는 광원과,
    상기 광을 가이드 하기 위한 광 가이드로서, 상기 광을 반사하여 상기 광 가이드로부터 벗어나게 하기 위한 반사면을 포함하는 광가이드와,
    상기 반사면으로부터의 상기 광을 수용하는 적어도 하나의 광학 기판을 포함하는 백라이트 디스플레이 장치로서,
    상기 광학 기판은, 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 - 상기 위상은 상기 폭을 따른 수평 피크 위치임 - 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이로 초기 상관 함수 값의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 기판은 복수의 광학 기판을 포함하는
    백라이트 디스플레이 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 광학 기판은, 서로에 대해 0도 내지 90도의 상대적 배향(orientation)에 있는 제1 및 제2 표면 함수들을 포함하는
    백라이트 디스플레이 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표면 함수의 상대적 배향은 서로에 대해 평행 혹은 수직인
    백라이트 디스플레이 장치.
  28. 광을 생성하는 광원과,
    광을 가이드 하기 위한 광 가이드로서, 상기 광을 반사하여 광 가이드로부터 벗어나게 하기 위한 반사면을 포함하는 광가이드와,
    상기 반사면으로부터의 상기 광을 수용하는 광학 기판을 포함하는 백라이트 디스플레이 장치로서,
    상기 광학 기판은, 제1 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 제1의 3차원 표면과, 상기 제1의 3차원 표면에 대향하며 제3 및 제4 표면 구조 함수에 의해서 정의된 제2의 3차원 표면을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 - 상기 위상은 상기 제 1 표면 구조 함수의 상기 폭을 따른 수평 피크 위치임 - 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제3 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 가지며,
    상기 제4 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수, 위상 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 - 상기 제3 표면 구조 함수의 상기 폭을 따른 수평 피크 위치임 - 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 및 제2의 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기 상관 함수 값의 약 37% 미만의 상관 함수 값을 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 표면 구조 함수들은, 서로에 대하여 0도 내지 90도의 상대적 배향에 있는
    백라이트 디스플레이 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 표면 구조 함수의 상대적 배향은 서로에 대해 평행 혹은 수직인
    백라이트 디스플레이 장치.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 약 40 ㎛의 폭과 1㎛ 내지 200 ㎛의 높이를 갖는 삼각형인
    광학 기판.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 약 40 ㎛의 폭과 약 18 ㎛의 높이를 갖는 삼각형인
    광학 기판.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 40 대 1 내지 1 대 10의 밑변 대 높이 비를 갖는 삼각형인
    광학 기판.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 밑변 대 높이 비가 약 40 대 18인 삼각형인
    광학 기판.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 기판의 상기 표면은 1.1 내지 3.0의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 형성되는
    광학 기판.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 기판의 상기 표면은 약 1.75의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 형성되는
    광학 기판.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 광학 기판의 상기 표면은 약 1.75의 굴절률을 갖는 광투과성 재료로 형 성되는
    광학 기판.
  38. 제 28 항에 있어서,
    상기 제2 표면은 광학적으로 매끄러운 혹은 평평한
    광학 기판.
  39. 제 28 항에 있어서,
    상기 제2 표면은 매트(matte) 혹은 확산 마무리를 갖는
    광학 기판.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 제2 표면은 애너모픽(anamorphic) 혹은 이방성의 확산특성을 갖는
    광학 기판.
  41. 제 28 항에 있어서,
    상기 제2 표면은 상기 기판 내에 형성되거나 접착제로 접착된 소정 패턴의 돌기들을 포함하며, 광학적으로 매끄럽거나 평평한
    광학 기판.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광학 기판.
  43. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    휘도 향상 필름.
  44. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광학 기판.
  45. 제 21 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광학 기판.
  46. 제 22 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    휘도 향상 필름.
  47. 제 23 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광학 기판.
  48. 제 28 항에 있어서,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 제1 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제1 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제4 표면 구조 함수는, 상기 제3 표면 구조 함수의 상기 길이를 따라 상기 제3 표면 구조 함수의 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  49. 제 16 항에 있어서,
    상기 광학 기판은 휘도 향상 필름을 포함하는
    광학 기판.
  50. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는 상기 제1 표면 구조 함수를 직교하는 두 방향으로 변조시키는
    광학 기판.
  51. 광을 제공하는 광속 평행기와,
    상기 광속 평행기에 대향하는 광출사면과, 상기 광속 평행기에 면하며 상기 광속 평행기로부터의 광을 수용하는 광입사면을 갖는 출사 광 방향 변경자를 포함하는 광 디스플레이로서,
    상기 광입사면은 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의 되며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 상기 수용된 광으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며, 복수의 프리즘 표면을 규정하고
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광입사면이 상기 수용된 광으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광 디스플레이.
  52. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 제1 프리즘 구조를 갖는 복수의 제1 프리즘과 상기 제1 프리즘 구조와는 다른 제2 프리즘 구조를 갖는 복수의 제2 프리즘의 표면으로서 정의되는
    광학 기판.
  53. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 제1 평균 피크 높이를 갖는 다수의 피크를 갖는 제1 영역과, 상기 제1 평균 피크 높이와 다른 제2 평균 피크 높이를 갖는 다수의 피크를 갖는 제2 영역을 갖는 표면으로서 정의되는
    광학 기판.
  54. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 휘도 향상 필름으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 휘도 향상 필름의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 나란한 프리즘들의 쌍들을 갖는 표면으로서 정의되며, 각 쌍은 제1 및 제2 프리즘을 포함하며, 각 프리즘은 프리즘 각도와 밸리 각도(valley angle)를 가지며, 각 쌍의 상기 프리즘 각도와 상기 밸리 각도 양자가 동일한 것이 아니라, 상기 프리즘 각도 또는 상기 밸리 각도가 동일한
    휘도 향상 필름.
  55. 안티 웨트 아웃(anti-wet-out) 표면과,
    상기 안티 웨트 아웃 표면에 대향하며 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 다수의 프리즘을 갖는 표면으로서 정의되는
    광학 기판.
  56. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 기울기를 갖는 복수의 프리즘들을 정의하며,
    상기 제2 표면 구조 함수는 상기 기울기를 변조시키는
    광학 기판.
  57. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 소형렌즈(lenslet) 어레이의 표면으로 정의되는
    광학 기판.
  58. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 복수의 제1 프리즘들과 복수의 제2 프리즘들의 표면으로서 정의되며, 상기 제1 프리즘 각각은 제1 프리즘 각도 배향을 가지며, 상기 제2 프리즘 각각은 상기 제1 프리즘 각도 배향과는 다른 제2 프리즘 각도 배향을 갖는
    광학 기판.
  59. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 대체로 제1 방향으로 연장하며, 인접하는 프리즘 구조들 사이에 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 간격을 가지며, 상기 제1 방향으로 변하는 높이를 갖는 복수의 프리즘 구조들의 표면으로 정의되는
    광학 기판.
  60. 광을 제공하는 백라이트와,
    상기 백라이트로부터의 상기 광을 수용하는 광학 필름을 포함하는 디스플레이 장치로서,
    상기 광학 필름은, 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는, 상기 백라이트로부터 수용된 상기 광으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 백라이트로 부터 수용된 상기 광으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 광학 필름은 내부에 비드들(bead)을 포함하여 상기 백라이트로부터 수용된 상기 광으로부터 확산 광을 생성하는
    디스플레이 장치.
  61. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 필름과,
    상기 광학 필름 상의 금속층을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광학 기판.
  62. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 정연하게 배열되지 않은(of a non-ordered arrangement) 프리즘들의 표면에 의해서 정의되는
    광학 기판.
  63. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 복수의 굴절 프리즘과 복수의 반사 프리즘의 표면에 의해서 정의되는
    광학 기판.
  64. 광학 필름을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 광학 필름은,
    랜덤하게 배향된 복수의 범프(bump)를 갖는 제1의 표면과,
    제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 제2의 3차원 표면을 포함하며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 렌즈 어레이의 표면에 의해서 정의되는
    광학 기판.
  65. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면과,
    상기 3차원 표면에 대향하며 복수의 원형 혹은 다각형 도트(dot)를 갖는 표면을 포함하는 광 가이드 판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광 가이드 판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 갖는
    광 가이드 판.
  66. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광 가이드 판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광 가이드 판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 복수의 프리즘들의 표면에 의해서 정의되며, 상기 프리즘들은 직교하는 두 방향으로의 곡면을 갖는
    광 가이드 판.
  67. 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의된 3차원 표면을 포함하는 광학 기판으로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 복수의 프리즘들의 표면에 의해서 정의되며, 각 프리즘은 구부러진 단면을 갖는 작은 면(facet)을 갖는
    광학 기판.
  68. 광을 생성하는 광원과,
    광을 가이드 하기 위한 광 가이드로서, 상기 광 가이드로부터 출사되는 광을 위한 출사면을 포함하는 광 가이드와,
    상기 출사면에 면하는 방향 전환 필름으로서, 상기 출사면으로부터의 상기 광을 수용하며 제1 표면 구조 함수 및 제2 표면 구조 함수에 의해서 정의되는 3차원 표면을 갖는 상기 방향 전환 필름을 포함하는 백라이트 디스플레이 장치로서,
    상기 제1 표면 구조 함수는 입력 광빔으로부터 적어도 하나의 출력 반사 성분을 생성하는 광학 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제2 표면 구조 함수는, 상기 광학 기판의 상기 표면이 상기 입력 광빔으로부터 반사 및 확산 광을 생성하도록, 상기 제1 표면 구조 함수를 변조시키는 적어도 의사-랜덤 특성을 갖는 기하학적 형상을 가지며,
    상기 제1 표면 구조 함수는 복수의 프리즘의 표면에 의해서 정의되는
    백라이트 디스플레이 장치.
  69. 제 68 항에 있어서,
    상기 프리즘은 50 ㎛와 500 ㎛ 사이의 작은 피치(nominal pitch)를 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  70. 제 68 항에 있어서,
    상기 방향 전환 필름은 액정 기판에 적층되는(laminated)
    백라이트 디스플레이 장치.
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