KR20050003473A - 광학 기판의 표면을 모델링하는 방법, 광학 기판, 휘도강화 필름 및 백라이트 디스플레이 장치 - Google Patents

광학 기판의 표면을 모델링하는 방법, 광학 기판, 휘도강화 필름 및 백라이트 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

미공개됨

Description

광학 기판의 표면을 모델링하는 방법, 광학 기판, 휘도 강화 필름 및 백라이트 디스플레이 장치{OPTICAL SUBSTRATE AND METHOD OF MAKING}
백라이트 컴퓨터 디스플레이 또는 다른 시스템에서, 광을 유도하는데 일반적으로 필름이 사용된다. 예를 들어, 백라이트 디스플레이에서, 휘도 강화 필름은 프리즘 구조체를 사용하여 시축(viewing axis)(디스플레이에 직교함)을 따라 광을 유도함으로써, 디스플레이의 사용자가 보는 광의 휘도를 강화시키고 시스템이 보다 적은 전력을 사용하여 원하는 레벨의 축상 조명(on-axis illumination)을 발생시킨다. 광의 방향을 변화시키는 필름은 넓은 범위의 다른 광학 설계, 예를 들어 프로젝션 디스플레이, 교통 신호 및 조명 간판에도 사용될 수 있다.
백라이트 디스플레이 및 다른 시스템은, 프리즘형 표면이 서로 수직이고 확산체(diffusers)로서 알려져 있는 다른 광학 필름 사이에 샌드위치되도록 적층되고 배열된 필름 층을 사용한다. 확산체는 매우 불규칙한 표면을 갖는다.
본 발명은 광학 기판에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 적어도 두 개의 광학 기능을 수행하는 표면을 구비한 광학 기판에 관한 것이다.
도 1은 일련의 프리즘형 구조체가 사용되어 광을 방향 전환시키는 종래 기술의 필름에 대한 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판의 평면도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제 2 광학 기판의 평면도,
도 4는 도 3의 광학 기판의 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판의 단면도를 도시하는 그래픽 표현,
도 6은 광 빔의 방향 전환 및 확산을 도시하는 본 발명에 일 실시예에 따른 광학 기판의 단면도,
도 7은 평판 디스플레이의 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 기판을 모델링하는데 사용될 수 있는 단일 파형의 평면도,
도 9는 도 8에 도시된 파형의 길이에 따른 위상의 변화를 도시하는 도면,
도 10은 도 8에 도시된 파형의 길이에 따란 피크 각도의 변화를 도시하는 도면,
도 11은 마스터 이미지 상에 변조된 파형 구조를 배치시키는 제 1 반복을 수행한 후에 형성된 표면 구조를 도시하는 도면,
도 12는 도 11의 구조상에 변조된 파형 구조를 배치하는 제 2 반복을 수행한 후에 형성된 표면 구조를 도시하는 도면,
도 13은 랜덤화된 기판 표면을 나타내는 도면,
도 14는 변조된 파형을 생성하기 위한 윈도우 내에 랜덤하게 배치된 제어 포인트의 개략도,
도 15는 마스터 함수에 적용된 도 14의 변조된 파형을 나타내는 도면,
도 16은 랜덤한 기판 표면을 생성하는 방법에 대한 흐름도,
도 17은 웨이퍼 상에 랜덤한 기판 표면의 타일화(tiling)를 나타내는 도면,
도 18은 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵의 평면도,
도 19는 도 18의 40 um 피치 프리즘 어레이의 수평적 단면에 대한 표준화된 자동상관 함수를 나타내는 도면,
도 20은 50 um 피치 기준 프리즘을 갖는 도 18의 40 um 피치 프리즘 어레이의 모이레 맵을 나타내는 평면도,
도 21은 도 20의 모이레 맵의 프로파일을 나타내는 도면,
도 22는 프리즘 중심의 수평 위치에서 랜덤한 도 18의 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵에 대한 평면도,
도 23은 도 22의 높이 맵의 수평 단면의 표준화된 자동 상관 함수를 나타내는 도면,
도 24는 도 22의 높이 맵의 모이레 맵의 평면도,
도 25는 도 24의 모이레 맵의 프로파일을 도시하는 도면,
도 26은 중첩된 위상 변조 프리즘 파형을 갖는 프리즘 중앙의 수평 위치에서 전체 싸이클이 랜덤한 도 18의 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵에 대한 평면도,
도 27은 도 26의 높이 맵의 수평 단면의 표준화된 자동 상관 함수를 나타내는 도면,
도 28은 도 26의 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵의 모이레 맵에 대한 평면도,
도 29는 도 28의 모이레 맵의 프로파일을 도시하는 도면,
도 30은 44 um 피치 기준 프리즘 어레이를 갖는 40 um 피치 프리즘 어레이의 모이레 맵에 대한 평면도,
도 31은 44 um 피치 기준 프리즘 어레이를 갖는 프리즘 중앙의 수평 위치에서 랜덤한 40 um 피치 프리즘 어레이의 모이레 맵에 대한 평면도,
도 32는 44 um 피치 기준 프리즘 어레이에 대한 도 26의 높이 맵에 대한 모이레 맵의 평면도,
도 33은 도 26의 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵에 대한 수직 자동 상관을 나타내는 도면,
도 34는 도 22의 40 um 피치 프리즘 어레이의 높이 맵의 수직 자동 상관을 도시하는 도면,
도 35는 랜덤 함수에 의해 진폭 변조된 반송파(c(x))의 그래픽 표현,
도 36은 랜덤 함수에 의해 위상 변조된 반송파(c(x))의 그래픽 표현,
도 37은 랜덤 함수에 의해 주파수 변조된 반송파(c(x))의 제 1 그래픽 표현,
도 38은 랜덤 함수에 의해 주파수 변조된 반송파(c(x))의 제 2 그래픽 표현,
도 39는 공간적으로 변하는 반송파 및 노이즈 함수를 갖는 주파수 및 진폭 변조에 대한 그래픽 표현,
도 40은 골격 마스크 함수의 이미지를 나타내는 도면,
도 41은 백라이트 디스플레이 장치의 단면도.
본 발명은 다수의 기능의 광학 기판 및 이를 제조하는 방법을 특징으로 한다. 본 발명의 일 관점에 따르면, 광학 기판은 3차원 표면을 포함하는데 이 표면은 1 ㎝ 이하의 상관 길이(lc) 내에서 초기값(R)의 약 37 퍼센트(1/e) 미만의 값을 갖는 상관 함수(R(x,y))와 같은 함수에 의해 특징지워진다. 이 3차원 표면은 제 2의, 랜덤한, 또는 적어도 의사 랜덤한 함수에 의해 변조되는 제 1 표면 구조 함수에 의해 정의된다. 제 1 표면 구조 함수의 특성은 광의 제 1 입력 빔으로부터 정반사 성분(specular component)을 생성하고, 이러한 광의 방향전환 동작은 2차원 표면에서 유지된다. 일반적으로, 의사 랜덤 함수(pseudo-random function)는 제 1 표면 구조 함수의 주파수, 높이(height), 피크 각도(peak angle) 또는 위상의 임의의 조합을 변조하는 신호이다. 윈도우가 정의되고 윈도우 내에서 포인트가 랜덤하게 선택되어 랜덤하게 선택된 포인트들을 연결하는 변조 경로가 생성된다. 마스터 함수가 정의되고, 표면 함수는 변조 경로를 따라 생성되고 마스터 함수 내의 연속적인 지점에서 마스터 함수와 반복적으로 결합된다. 기판의 결과적인 3차원 표면은 제 1 표면 구조 함수의 광 방향전환 특성을 유지하기도 하지만, 예를 들어 광을 확산시켜 모이레 아티팩트(Moire artifacts)를 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 광학 기판은 백라이트 패널의 광 가이드에서 휘도 강화를 위해 사용되는 필름의 하나 이상의 측면에 적용된다. 광학 기판은 또한 휘도 강화 애플리케이션에서 적어도 30 퍼센트의 휘도를축상에서 증가시킨다. 또한, 3차원 표면은 약 0.1과 60도 사이의 전력 반각을 갖는 확산된 정반사 성분을생성한다.
본 발명의 실시예는 자신의 표면을 사용하여 광을 방향 전환시키고 확산시키는 광학 기판을 제공한다. 이 기판은 광을 방향 전환시키는 제 1 표면 구조 함수와 광을 확산시키는 제 2 표면 구조 함수에 의해 정의되는 표면을 포함한다. 이들 두 개의 표면 함수의 결합은 광을 방향 전환시키고 확산시키는 단일 3차원 표면을 야기한다.
기판에 대한 실시예는 백라이트 디스플레이 등에 사용되는 휘도 강화 필름에 대하여 이하에서 설명될 것이다. 그러나, 광학 기판은 폭넓고 다양한 다른 애플리케이션에도 사용될 수 있다.
도 1은 일련의 프리즘형 구조체(10)를 사용하여 광을 방향 전환시키는 종래 기술의 필름을 단면도로 도시하고 있다. 백라이트 디스플레이에서, 광은 표면(20)에 입사되고 표면(30)으로 출력된다. 도 1의 필름에서, 광 입사 표면(20)에 대해 0의 입사각을 갖는 광의 빔(A)은 프리즘형 구조체(10)로 유도되지 못하고 본질적으로 입력쪽으로 반사된다. 입사각(θ)을 갖는 제 2 광 빔(B)은 프리즘형 구조체(10)에 의해 방향 전환되어 그것은 광 출구 표면(light-exiting surface)(30)을 통해 전송되고 실질적으로 광 입사 표면(20)에 대해 수직으로 출력된다. 다른 빔(도시되어 있지 않음)은 다른 각도로 방향 전환 또는 반사될 것이다. 이러한 필름의 벌크 통계적 특성은 광학 이득 및 보는 각도와 같은 파라메터에 의해 특징지어진다.
이러한 종래의 필름에서, 표면(30)은 함수로서 설명될 수 있다. 표면(20)에 대한 표면(30)의 높이가 좌표(z)이고 페이지를 가로지르는 좌표 및 페이지에 수직인 좌표가 각각 x, y인 경우, 표면(30)은 함수(z=f(x,y))로 정의될 수 있다. 이 경우에, f(x)는 표면(20)에 대해 일정한 오프셋을 갖는 반복적인 삼각파형, 또는 톱니 파형이다. 이 경우에, 표면(30)을 정의하는 함수는 위에서 설명한 바와 같이 광을 방향 전환시키고 반사시키는 특별한 기하학적 구조를 갖는다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 기판(40)의 평면도이다. 도 2의 실시예는 약 2000 마이크론의 길이(l)와 약 2000 마이크론의 폭(w)을 갖는 기판(40)의 일부분을 도시한다. 도 3은 약 500 마이크론 대 500 마이크론의 크기를 갖는 기판(42)의 일부분의 실시예에 대한 평면도이고, 도 4는 도 3의 기판(42)의 일부분에 대한 사시도이다. 도 3 및 도 4의 실시예는 도 2의 3차원 표면보다 매우 불규칙한 3차원 표면을 갖는다. 일반적으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 기판은 자신의 광 출구 표면상에 불규칙한 3차원 표면의 구조체를 갖는다. 이러한 기하학적 구조 때문에, 불규칙한 3차원 표면 구조체는 광을 방향 전환시켜 출력 정반사 성분을 생성하고, 동시에 광을 확산시키며 낮은 상관 길이(lc)를 갖는다. 기판의 실시예는 단일 표면상에서 광을 방향 전환시키고 확산시키기 때문에, 일부 애플리케이션에서는 별도의 확산 표면은 제거될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 기판은 불규칙한 3차원 표면을 갖는다. 그러나, 도 1의 광 탈출 표면(30)의 경우에서와 같이 이러한 불규칙한 표면은 잘 알려져 있는 함수에 의해 쉽게 정의되지 않는다. 대신, 이러한 표면 함수는 제 2 표면 함수를 이용하여 제 1 표면 구조 함수를 변조함으로써, 또한 몇몇 경우에서는 이러한 변조된 함수와 유사하게 형성된 다른 함수를 혼합함으로써 보다 잘 정의된다. 예를 들어, 제 1 함수는 도 1의 광 출구 표면(30)에 의해 정의된 것과 유사할 수 있다. 이 제 1 함수는 단일 프리즘의 것일 수도 있다. 제 2 함수는 높이, 위상, 주파수 또는 피크 각도에 대한 의사 랜덤 함수일 수 있다. 또한, 제 2 함수에 의해 제 1 함수를 변조하여 결합이 이루어짐으로써 기판(40)의 결과적인 함수(z=f(x,y))는 기판(40)의 "l" 방향을 따라 의사 랜덤하게 달라지는 높이, 위상, 주파수 또는 피크 각도를 갖는다(도 2). 제 1 함수는 광을 방향 전환시키거나 반사시키는 기하학적 특성을 제공하고 제 2 함수는 방향 전환된 광 또는 반사된 광을 확산시키는 기하학적 특성을 제공한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 다른 함수가 대체될 수 있고 다른 파라메터가 관련될 수 있다(예를 들어, 엔터티의 위상). 제 1 함수로서 프리즘형 표면 함수가 사용되는 경우, 제 1 표면 함수의 높이(h), 폭(s) 및 피크 각도(α)는 기판의 용도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 이 제 1 표면 함수는 도 1에 도시된 대칭적 구조일 필요는 없다.
일 실시예에서, 제 1 표면 구조 함수는 위상, 주파수, 피크 각도 또는 높이에 대해 제 2 표면 구조 함수에 의해 변조된다. 제 2 표면 구조 함수는 변조 유형을 정의하여, 기판(40)의 광 출구 표면(41)(도 2) 상에 3차원 표면을 생성한다. 따라서, 기판(40)의 광 출구 표면(41)의 표면 높이는 이들 두 개의 표면 구조 함수의 결합에 의해 정의된다. 예를 들어, 제 1 표면 구조 함수, 예를 들어 프림즘의 하나 이상의 피크에 대한 높이는 기판(40)의 길이(l)를 따라 변조될 수 있다. 높이는 기판(40)의 길이(l)를 따라 랜덤한 또는 고정된 간격으로 소정의 한계치(limits) 사이에서 랜덤하게 또는 의사 랜덤하게 변조될 수 있다. 가장 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 랜덤이라는 용어는 참된 랜덤성(true randomness) 또는 사람에 의해 생성되는 경우 의사 랜덤성을 의미하는 가능한 범위까지의 랜덤성을 의미한다. 또 다른 예에서, 제 1 표면 구조 함수의 하나 이상의 위상, 즉 기판(40)의 폭(w)을 따른 수평적 위치는 기판(40)의 길이(l)를 따라 소정의 한계치 사이에서 적어도 의사 랜덤하게 변조될 수 있다. 또 다른 예에서, 제 1 표면 구조 함수의 피크 각도는 기판(40)의 길이(l)를 따라 변조될 수 있다. 그러므로, 변조 기법의 결합이 사용되어 기판(40)의 3차원 표면을 생성하는데 이 단일 3차원 표면은 광을 방향 전환시키고 확산시킨다. 도 2에 도시된 기판(40)을 생성하는데 사용된 특정 변조 기법은 이하에서 자세히 설명될 것이다.
도 5는 도 2의 길이("l")를 따라 상이한 위치에 있는 기판(40)의 3개의 단면도를 도시하는 그래픽 표현이다. 예를 들어 도 2의 "l" 방향을 따라 400 마이크론의 위치에서 취하여진 제 1 단면(50)은 기판(40)의 폭(w)의 일부분에 대해 연장할수 있다(구체적으로, "w" 방향의 약 200 마이크론과 500 마이크론 사이에서). 제 2 단면(52)은 예를 들어 도 2의 "l" 방향을 따라 800 마이크론의 위치에서 취하여지고, 제 3 단면(54)은 예를 들어 도 2의 "l" 방향을 따라 약 1400 마이크론의 위치에서 취하여질 수 있다. 도 5의 수직축은 기판(40)의 실제 높이가 아닌 기판(40)의 표면의 높이 변동량만을 도시하는 것을 의미한다. 도 5의 수평축은 도 2의 w 방향을 따라 수평 위치를 도시한다. 도 5의 단면에서 알 수 있는 바와 같이, 변조된 톱니 함수는 기판(40)의 특정 단면(50,52 및 54)에 존재하도록 지속된다. 그러나, 이들 구조의 위상은 변조되었기 때문에, 각 단면(50,52,54)은 다른 단면(50,52,54)과 정렬되어 있지 않은 피크(56)를 갖는다. 이것은 도 2의 평면도로부터 알 수 있는데, 여기서 기판(40)의 길이(l)를 따라 변조된 표면 함수(46)는 동요(sway), 방향전환, 결합 또는 두 갈래로 분할(bifurcate)되려 하고 또한 이산 요소가 존재하지 않도록 교차한다. 도 5에서, 톱니 함수의 피크 각도(58)는 약 90도이다. 도 5는 톱니 함수의 변조된 피크 각도를 도시하지 않지만, 이들 피크 각도는 주어진 광학 소자(46)에 대해 도 2의 대체적으로 세로인 방향("l")을 따라 하나의 피크에서 다음 피크로 달라질 수 있다. 피크는 w 방향의 결과적인 표면 단면상의 지역적 높이의 최대값이다.
제 1 표면 구조 함수가 변조되어 기판(40)의 3차원 표면을 생성한 후에도, 광의 입력 빔으로부터 출력 정반사 성분을 생성하는 제 1 표면 구조 함수의 특성은 결과적인 3차원 표면에서 대부분 유지된다. 정반사 작용, 또는 광 방향 전환 작용의 양은 제 1 표면 구조 함수에 인가된 진폭 및/또는 주파수 변조를 변경시킴으로써 조정가능하다. 예를 들어, 제 1 표면 구조 함수에 인가된 변조량을 감소시키면 정반사 작용은 증가한다. 이와 대조적으로, 제 1 표면 구조 함수에 인가된 변조량을 증가시키면 정반사 작용은 감소하지만 확산은 증가한다. 유사하게, 제 1 표면 구조 함수에 인가된 변조량을 감소시키면 또한 기판의 확산 작용은 감소하고, 제 1 표면 구조 함수에 인가된 변조량을 증가시키면 기판의 확산 작용은 증가한다
도 6은 휘도 강화 애플리케이션에 사용될 수 있는 광학 기판(100)의 예시적인 실시예의 방향 전환 및 확산 특성을 도시한다. 도 6에서 분명하게 하기 위해, 도 2의 불규칙한 3차원 표면(41)은 도시되어 있지 않지만, 약 100 ㎜ 내지 약 1 ㎚의 특징적 표면 크기를 갖는 광 탈출 표면(102)으로 도시되는 경우엔 표현될 수도 있다. 기판(100)에 대해 0도의 입사각(θ)을 갖는 광의 제 1 빔(138)은 광 탈출 표면(102)에 의해 다시 입력 쪽으로 유도된다. 이 광은 역으로 유도될 뿐만 아니라 확산되어, 단일 출력 빔이 형성되는 대신, 광선(136 및 134)에 의해 형성되는 제 1 확산 타원형이 존재한다. 확산된 광은 예를 들어 입체 타원형이 형성되도록 광선(136 및 140)에 의해 형성된 타원형 내에서 존재할 수 있다. 입사각(θ)의 입력 각도를 갖는 제 2 입력 빔(124)은 기판(100)으로 유도되고 그것은 빔(128)을 출력시키는 광 출구 표면(102)에 전송되고 기판(100)에 대해 거의 수직이도록 방향 전환된다. 빔(128)은 또한 광 출구 표면(102)에 의해 확산되어 제 2 확산 타원형이 형성된다. 제 2 확산 타원형은 빔(128)과 광선(130 또는 132) 사이의 전력 반각(Φ)에 의해 형성된다. 기판(100)의 확산 특성의 하나의 측정치로서 사용될 수 있는 전력 반각(Φ)은 약 0.1 내지 60도 사이에서 달라질 수 있다. 다른 실시예에서, 변조 유형 및/또는 양을 변경함으로써, 전력 반각(Φ)은 약 1 내지 5도 사이에 존재할 수 있다. 도 6은 광의 적어도 하나의 출력 빔(130,132)이 기판(100)에 의해 방향 전환되고 그것의 입사각(θ)으로부터 벗어나는 것을 도시한다.
도 6의 기판(100)의 확산 특성은 광범위하게 달라질 수 있다. 예를 들어, 형성된 확산 타원형은 일 실시예에서 대칭적인 원추형일 수 있다. 다른 실시예에서, 이 확산은 대칭성을 전혀 가지지 않거나 매우 적은 대칭성을 가질 수 있다. w 및 l 방향으로 별도로 확산시키도록 랜덤한 변조를 제어할 수 있는데, 즉, 적용되는 진폭, 대역폭 및 변조 파라메터는 w 또는 l 방향을 따라 1차원일 수 있고, 또는 w,l을 따라 상이한 파라메터를 갖는 2차원일 수 있다. 다른 좌표가 사용되어 제 1 표면 함수에 대한 변조 함수의 배향을 변경하는데, 예를 들어 원통형, 구형 또는 일반적으로 랩형(warped) 좌표 시스템과 같은 다른 회전 또는 시프팅된 데카르트 기하학적구조를 포함한다. 이들은 비대칭적인 광 패턴이 바람직한 경우 사용될 수 있다.
기판의 광 유도 특성도 광범위하게 달라질 수 있다. 도 7을 참조하면, 램프(108) 및 보다 낮은 반사 표면(109)을 갖는 백라이트 유닛의 광 가이드(106)와 함께 사용되는 경우, 기판(112 및 114)은 광을 확산시키면서 실질적으로 휘도를 증가시킬 수 있다. 휘도 강화 실시예에서, 기판(112 및 114)은 축 상에서 보는 경우 약 30 퍼센트 내지 300 퍼센트만큼 휘도를 증가시킬 수 있다. 종래의 선형 프리즘 어레이 및 랜덤한 프리즘 어레이를 갖는 휘도 강화 필름은 사용될 수 없거나, 모이레 효과 때문에 이러한 어레이를 동시에 사용하는 것은 바람직하지 않다. 본 발명을 통해, 부족(the lack) 또는 모이레 효과 때문에 두 개의 기판을 서로에 대해 교차(수직) 상태와 평행 상태 사이에서 임의의 각도로 사용할 수 있다. 이것은 광 출력 패턴에 보다 큰 가요성을 허용한다. 다른 실시예에서, 기판은 축상 휘도를 적어도 50 퍼센트 또한 가능하면 약 200 퍼센트만큼 증가시킨다. 휘도 강화 실시예에서, 두 개의 기판(112,114)은 확산 방향으로부터의 광의 입력 빔을 방향 전환 및 확산시키기 위해 서로에 대해 수직이도록 정렬될 수 있다. 확산 작용은 기판(112,114) 내로 내장되기 때문에, 확산 기판이 다른 이유로 본 발명의 범주 내에서 사용될 수 있을 지라도, 기판(112,114)에 의해 야기된 모이레 아티팩트를 제거하기 위해 별도의 확산 기판이 사용될 필요는 없다.
종래 기술의 도 7은 확산체(116,118)를 도시한다. 확산체(118)는 기판(112,114)의 임의의 고유 규칙성(any inherent regularity)으로 인해 야기된 간섭으로부터의 모이레 아티팩트를 확산시킨다. 확산체(116)는 광 가이드(106)의 밑면(120) 상의 추출자 패턴(extractor pattern)의 규칙성 및 LCD 패널(122)의 규칙성으로 인한 모이레 아티팩트를 확산시킨다. 종래의 휘도 강화 필름(112,114)은 본 발명으로 대체될 수 있어 확산체(118 및 116)를 제거할 수 있다.
기판(112,114)의 확산 특성은 도 1에 도시된 것과 같은 다수의 일반적 광 유도 필름에 의해 야기된 모이레 아티팩트를 감소 또는 제거한다. 그러므로, 이들 필름을 통합하는 예시적인 필름은 하나의 표면상의 광을 방향 전환 및 확산시킬 수 있다.
자동상관 함수(R(x,y))는 표면의 랜덤성에 관한 측정이며, 이는 표면 측정에사용된다. 그러나, 소정의 상관 길이(lc)를 넘어서면, 자동상관 함수(R(x,y))의 값은 그것의 초기 값의 몇 분의 1까지 떨어진다. 예를 들어, 1.0의 상관값은 매우 또는 완벽히 상관된 표면으로 간주될 수 있다. 상관 길이(lc)는 자동상관 함수의 값이 그것의 초기 값의 소정의 분수값의 길이이다. 전형적으로, 상관 길이는 1/e의 값에 기초하거나, 또는 자동상관 함수의 초기 값의 약 37 퍼센트이다. 보다 큰 상관 길이는 표면이 보다 작은 상관 길이를 갖는 표면보다 덜 랜덤하다는 것을 의미한다. 자동상관 함수에 대한 보다 상세한 내용은 David J. Whitehouse, Handbook of Surface Metrology, IOP Publishing Ltd.(1994), p.49-58에 제공된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 광학 기판(100)의 3차원 표면에 대한 자동상관 함수의 값은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서의 초기 값의 1/e 이하까지 떨어진다. 또 다른 실시예에서, 자동상관 함수의 값은 약 0.5 ㎝ 이하의 초기 값의 1/e까지 떨어진다. 도 2 및 도 6에 도시된 기판(40,100)의 실시예에 대해, 길이(l)에 따른 자동상관 함수의 값은 약 200 마이크론 이하의 초기 값의 1/e 이하까지 떨어진다. 도 2 및 도 6의 동일한 실시예에 대해, 폭(w)을 따른 자동상관 함수의 값은 약 11 마이크론 이하의 초기 값의 1/e 이하까지 떨어진다.
상관 길이는 모이레 아티팩트의 감소와 관련된다. 설명한 바와 같이, 보다 작은 상관 길이는 보다 큰 상관 길이보다 더 랜덤한 표면을 나타내고, 이 보다 작은 상관 길이는 보다 큰 확산 및 모이레 아티팩트의 감소와도 관련된다. 기판(40,100)의 3차원 표면은 매우 불규칙하기 때문에, 낮은 상관 길이로 표시한 바와같이, 기판(40,100)은 모이레 아티팩트를 감소시키는데 효과적일 수 있다.
후속하는 설명은 본 발명의 안티 모이레 특성에 대한 일부 예시를 제공하려 한다. 후속하는 예에서, 1) 본 발명은 직선 프리즘과 랜덤한 프리즘 구조체 모두 보다 훨씬 낮은 자동상관을 갖고, 2) 자동 상관 길이는 구조가 시스템에서 모이레 패턴을 생성하게 될 확률에 대한 좋은 표시자이다 라는 것을 알 수 있을 것이다.
베이스라인으로서 도 18의 20 um 높이, 40 um 피치의 직선 프리즘 어레이(400)를 고려한다. w 방향을 따라 프리즘 구조체(400)를 통해 취하여진 수평 프로파일의 자동상관 함수(402)는 도 19에 도시되어 있다. 자동 상관 함수(402)의 감쇠는 구조체의 랜덤성에 관한 표시자이다. 도 18의 구조체는 완벽하게 순서화되어 있고 따라서 샘플의 유한 범위에 인한 감쇠만이 존재한다. 다른 예와 비교할 경우 사인곡선의 자동 상관 함수의 엔벨로프의 이러한 롤 오프(roll off)를 고려해야 한다.
도 20은 모이레 맵(404)을 도시한다. 도 18의 프리즘 구조체(400)에 대해, 도 20의 모이레 맵은 도 18의 구조체의 높이(height)(비록 변조되는 높이일 필요는 없을 지라도) 맵에 유사한 피치의 기준 프리즘 구조체의 맵을 곱함으로써 생성된 이미지이다. 이것은 두 개의 구조체가 광학 시스템에서 근접하게 배치되는 경우(또는 하나가 다른 것 상에 이미지화되는 경우) 발생하는 것과 유사하다. 기준 프리즘 구조체는 도 18의 프리즘 구조체(400)의 것과 평행하게 배향된 50 um 피치의 프리즘 어레이이다. 이것은 모이레를 야기하는 최악의 경우이다.
도 21에서 참조번호(46)로 모이레 플롯이 도시되어 있다. 이것은 w 방향에따른 도 20의 모이레 맵(404)의 프로파일이다. 도 18의 40 um 피치 프리즘에 대해, 도 20의 모이레 맵 및 도 21의 모이레 플롯 모두는 낮은 주파수 엔벨로프로서 강한 비트 패턴을 도시한다.
다음으로, 도 22에서 참조 번호(408)로 도시된 바와 같이 수직 즉, l 방향의 각 프리즘을 따라 랜덤한 편차를 야기하는 프리즘 센터의 수평 위치(w 방향)에 도입된 +/- 20% 랜덤성을 갖는 도 18의 40 um 피치 프리즘 어레이를 고려한다.
이제 도 23에서, 자동 상관의 다소 보다 빠른 감소를 고려한다. 이것은 프리즘 40 um 피치 프리즘 어레이에 랜덤성을 도입한 결과이다. 도 24의 모이레 맵(412) 및 도 25에서의 그들의 프로파일에서, 비트 패턴은 다소 스크램블링되지만 여전히 가시적이다. 도 19에서와 같이, 도 23의 자동상관의 감쇠는 샘플의 유한 범위에서 이루어진다.
도 26에서 참조 번호(416)로 도시된 본 발명의 다음의 일 실시예를 고려한다. 이 구조는 20 um 내지 10 um의 높이와 40도 내지 50도의 슬로프를 갖는 중첩된 위상 변조된 "프리즘 파형"을 따라 완전한 싸이클(예를 들어, "피치"의 100%보다 큰) 랜덤화를 갖는다. 이 경우, 사용된 이 랜덤성 및 중첩성은 구조체 및 요소들의 두 갈래로의 나누어짐(또는 분할) 및 합병을 야기한다.
도 27에 도시되어 있는 바와 같이, 도 26의 프로파일(418)의 자동상관 함수는 도 19 및 23과 비교해 상당히 빨리 떨어진다(예를 들어, 100 um 하에서 0.2 미만까지). 그러므로, 도 26의 안티 모이레 성능은 도 18 및 도 22에서보다 더 낫다는 것이 기대된다. 이것은 도 28 및 도 29에서 참조 번호(420 및 422)로 도시되어있다. 비트 주파수는 완전히 존재하지 않고 이 모든 것은 균일하지 않은 영역에 존재한다. 도 29에 도시되어 있는 바와 같이, 이들 작은 비 균일성은 본 발명의 지역적 구조와 연관되고 비트 패턴의 결과는 아니다. 이러한 결과는 도 30, 31 및 32에 도시되어 있다. 여기서 모이레 맵은 44 um 피치 기준 프리즘 어레이에 사용하여 생성된다. 도 18의 직선 프리즘 및 도 22의 20 % 랜덤화된 프리즘에 대해, 비트 패턴은 보다 낮은 공간 주파수(맵 양단에 걸쳐 보다 적은 싸이클)에 존재한다.
대조적으로, 도 26의 맵에 대한 비 균일성은 도 24의 것과 유사하다. 이 비 균일성은 구조체와 동일한 스케일 상에 항상 존재하기 때문에, 그들은 디스플레이 내에서 보여지지 않을 것이며 또한 관심이 없다(설계 피치가 충분히 정교한 경우). 전자의 예의 모이레는 훨씬 더 문제점을 갖고 있는데 그 이유는 비트 패턴이 다수의 큰 프리즘 피치의 주기를 가질 수 있고 또한 쉽게 볼 수 있는 아티팩트를 야기할 수 있기 때문이다.
도 33에서, 도 26의 수직(l 방향) 자동 상관(430)이 도시되어 있다. 여기서, 수직 방향에서의 보다 긴 주기의 변조로 인해, 롤 오프는 도 27의 것보다 훨씬 적다는 것을 알 수 있다. 이 예에서, 수직 변조는 진동 주기가 300 um 내지 500 um이도록 설정된다. 도 22의 프리즘 어레이에 대해, 수직 변조는 진동 주기(실행 길이)가 10 um 내지 100 um이도록 설정된다. 이 경우에, 감쇠는 도 31의 것보다 더 빠르다(도 34의 참조번호(432)를 참조).
예시적인 기판의 표면에 대한 모델의 생성을 이하에서 자세히 설명할 것이다. 표면 모델의 생성을 위한 다수의 방법이 사용될 수 있고 후속하는 설명은 이들 방법들 중 하나일 뿐이라는 것을 이해해야 한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 표면은 랜덤하게, 또는 의사 랜덤하게 변조된 파형의 중첩의 반복적 프로세스를 사용하여 생성될 수 있다. 도 2에서, 일련의 중첩된 파형은 일반적으로 필름의 3차원 표면을 형성한다. 그러나, 도 2의 결과적인 구조의 이들 "파형"은 반드시 별개의 파형으로서 존재할 필요는 없다. 대신, 도 2의 결과적인 3차원 표면은 서로 교차하거나 소정의 위치에서 단일 파형으로 결합하는 중첩된 파형을 포함한다.
도 2에 도시된 것과 같은, 기판(40)을 생성하는 반복적인 프로세스를 시작하기 위해, 일련의 파형이 정의된다. 정의된 각각의 파형은 기준면 위에 약 20 마이크론(um)의 높이를 갖는 톱니 형태의 일반적인 단면을 갖는다. 이러한 일련의 파형은 위에서 언급한 제 1 표면 구조 함수이다. 각각의 파형은 광을 방향 전환시키는 기하학적 특성을 갖는다. 각각의 파형은 앞서 설명한 바와 같이, 주파수, 위상, 피크 각도(또는 높이) 중 하나 이상으로 변조된다. 예를 들어, 도 8은 도 2의 l 방향을 따라 하나의 종단에서 다른 종단으로 연장하는 단일 파형(140)을 도시한다. 이 파형(140)은 위상 변조되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 파형의 피크의 수평 위치는 중앙 위치(142)에서 w 방향으로 -20 내지 +20 마이크론 사이에서 변동한다. 도 9는 도 8의 방향(l)에 따른 위치 함수로서 파형(140)의 위상 변화를 도시한다. 도 8 및 도 9의 실시예에서, 파형의 길이(l)를 따라 약 300 내지 500 마이크론 사이의 랜덤한 간격의 파형에 변조가 이루어져 l이 달라짐에 따라 매 300 내지 500 마이크론마다 피크의 위상은 변동한다.
피크 각도는 파형의 피크에서 형성된 각도이고 도 5에서 참조번호(58)로 도시되어 있다. 도 8의 파형에 대해, 피크 각도는 l을 따라 매 300 내지 500 마이크론마다 90도 내지 92.8도 사이에서 변조되었다. 도 10은 길이(l)를 따라 도 8의 파형의 피크 각도의 변동을 도시한다. 각 파형의 높이는 또한 길이(l)를 따라 15 마이크론 내지 20 마이크론 사이에서 랜덤하게 변조될 수 있다.
도 8에 도시된 파형에서 위상 및 피크 각도만이 랜덤하게 변조되어 있지만, 다른 실시예에서 주파수 및 높이도 변조될 수 있다. 또 다른 실시에에서, 단일 파형의 주파수는 길이(l)를 따라 랜덤하게 변조될 수 있다. 따라서, 파형은 일부 위치에서 얇고 다른 위치에서는 더 두껍다. 또 다른 실시예에서, 상이한 파형의 높이는 별개로 변조될 수 있다. 그러므로, 다양한 위상, 주파수, 피크 각도 및 높이 변조 기법이 본 발명의 범주 내에서 사용되어 기판(40,100)의 3차원 표면 구조를 형성할 수 있다. 변조량은 다양한 기법에 따랄 폭넓게 달라질 수 있다.
도 2에 도시된 구조를 형성하기 위해, 파형 중첩의 제 1 반복이 수행된다. 도시된 실시예에서, 각 개별 파형(위에서 설명한 변조된)은 기판(40,100)의 폭(w)을 따라 약 40 마이크론 간격으로 기판(40,100)의 표면 상에 나아가거나 또는 배치된다. 도 2에 도시된 2,000 마이크론 폭의 표면에 대해, 50개의 파형이 약 40 마이크론 간격으로 중첩될 수 있다. 이 제 1 반복 이후의 결과적인 표면 구조 모델은 도 11에 도시된 것과 같이 나타날 수 있다.
변조된 파형의 중첩의 제 2 반복이 수행된다. 이 제 2 반복은 제 1 반복과유사한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 일련의 파형이 위에서 설명한 바와 같이 생성될 수 있고 기판의 폭(w)을 따라 약 40 마이크론 간격으로 중첩될 수 있다. 결과적인 표면 구제 모델은 도 12에 도시되어 있다.
반드시 필요한 것은 아니지만, 도 12에 도시된 것으로부터 도 2에 도시된 표면 구조 모델을 형성하기 위해, 톱니 함수가 중첩되는 제 3 반복이 수행될 수 있다. 이 톱니 함수는 8 마이크론 높이를 가질 수 있고 필름의 폭(w)을 따라 20 마이크론 간격으로 중첩될 수 있다. 결과적인 표면 높이 맵의 일부분을 구성하는 이 제 3 반복은 주로 기판 상의 평탄한 스폿을 충진하는데 사용될 수 있다. 결과적인 3차원 표면은 개개의 파형이 중첩되어 기판을 형성하는 랜덤한 또는 의사 랜덤한 구조를 갖는다. 중첩의 반복적인 방법 및 랜덤한 위상 변조 함수의 큰 높이로 인해, 표면은 개개의 광학 소자를 포함하지 않는다. 대신, 결과적인 표면은 부울 결합(Boolean union)을 통해 다수의 변조 및 중첩을 집중시킴으로써 형성되는 집적 광학 기판이다.
도 14, 15 및 도 16을 참조하면, 기판이 랜덤화되는 방법이 설명될 것이다. 제 1 윈도우(216)는 좌표계에 정의된다. 제어 포인트(202,204)의 위치는 랜덤화되어 제 2 윈도우(200) 내에 변조 경로(206)를 형성한다. 이 제 2 윈도우(200)는 표며 함수(208)의 단면보다 넓다. 예를 들어, 표면 함수(208)의 폭의 3배이다. 표면 함수는 예를 들어 톱니 함수 또는 삼각형 함수일 수 있다. 제 2 윈도우(200)의 상단의 제 1 제어 포인트(202)에서 시작하면, 각 제어 포인트 위치에서 후속하는 요소, 즉, +/- 20um와 같은 사전결정된 범위 내의 제어 포인트의 x 위치와, 300 um내지 500 um와 같은 사전결정된 범위 내의 다음 제어 포인트까지의 y 거리와, 0 um 또는 20 um와 같은 표면 함수의 높이는 랜덤화된다.
랜덤화된 제어 포인트 위치(202,204)는 회절 영향을 감소시키기 위해 20 um와 같은 사전결정된 간격으로 양자화된다. y(또는 l) 방향의 제 2 윈도우(200)의 길이가 초과될 때까지 변조 경로(206)를 따라 제 2 윈도우(200)에 새로운 제어 포인트가 랜덤하게 부가된다. 그러나, 제 2 윈도우(200)를 벗어나는 제 1 제어 포인트(202,204)는 유지된다.
변조 경로(206)는 예를 들어 가장 가까운 이웃의 결합 또는 선형 또는 입체 보간을 사용하여 제어 포인트(202,204)로부터 결정된다. 높이가 0인 제어 포인트(204)가 높이가 0이 아닌 두 개의 연속적인 제어 포인트(202) 사이에 놓이는 경우 높이가 0이 아닌 임의의 두 개의 연속적인 제어 포인트(202) 사이에 변조 경로(206)를 따라 불연속성이 제공된다.
0이 아닌 표면 함수(208)가 높이가 0이 아닌 연속적인 제어 포인트(202) 사이의 변조 경로를 따라 생성된다. 이 표면 함수(208)는 높이가 0인 제어 포인트(204)가 높이가 0이 아닌 두 개의 연속적인 제어 포인트(202) 사이에 놓이는 경우 높이가 0이 아닌 제어 포인트(202) 사이에 0의 값을 가정한다. 이 표면 함수(208)는 예를 들어 톱니 함수의 단면 프로파일을 가질 수 있다.
랜덤화된 표면 함수(208)를 포함하는 윈도우(200)는 제 1 위치에서 초기에는 0인 마스터 함수(210)와 정렬(aligned) 및 오버레이된다. 부울 결합 연산은 윈도우(200) 및 마스터 함수(210) 내의 표면 함수(208) 사이에 수행된다. 이것은 마스터 함수(210) 상의 표면 함수(208)를 야기한다. 윈도우(200)는 예를 들어 40 um의 사전결정된 증가 단계로 마스터 함수(210)를 따라 좌에서 우로 이동한다. 위에서 설명한 방식대로 윈도우(200) 내에 새로운 표면 함수(208)가 이제 랜덤하게 생성되고 부울 결합 연산이 이 새로운 표면 함수(208)와 마스터 함수(210) 사이에 수행된다. 윈도우는 다시 사전결정된 증가 단계로 이동하고, 보다 새로운 표면 함수(208)가 위에서 설명한 방식대로 윈도우 내에서 다시 랜덤하게 생성되고 또한 새로운 부울 결합 연산이 이 보다 새로운 표면 함수(208) 사이에 수행된다. 이 랜덤화, 부울 결합 및 단계적 프로세싱은 마스터 함수(210)의 전체 폭에 걸쳐 반복된다. 마스터 함수(210)의 끝에서, 윈도우는 제 1 위치로 복귀하고 랜덤화, 부울 결합 및 단계적 프로세싱은 마스터 함수(210)의 전체 폭에 걸쳐 임의의 횟수만큼 반복되어 도 13의 랜덤화된 표면(152)을 생성한다.
표면 함수는 대략 40 um의 폭과 1um 내지 200 um의 높이를 갖는 또는 보다 구체적으로 대략 40 um의 폭과 18 um의 높이를 갖는 삼각형이다. 표면 함수는 또한 밑면 대 높이 비율이 40 대 1 내지 1 대 10인 또는 보다 구체적으로 밑면 대 높이 비율이 대략 40 대 18인 삼각형일 수 있다.
랜덤화된 기판에서 높이가 0인 홀 또는 영역이 형태학적 오퍼레이터를 사용하여 발견되고 "골격 마스크" 함수가 생성된다(도 40). 이 함수는 표면 함수(208)와 콘볼브되고(convolved) 그 결과는 부울 결합에 의해 마스터 함수(210)와 결합된다. 이들 장소(sights) 또는 영역은 나머지 패턴보다 더 큰 높이를 갖는 방습(anti-wet-out)(또는 뉴톤의 링) 융기부 또는 돌출부로 이루어진 드문드문한 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다. 이들 융기부는 표면의 벌크와 동일한 형태 또는 함수를 가질 필요는 없다. 최종 패턴(212)은 마스터 함수(210)로부터 적어도 100 um 멀리 정렬시킴으로써 이루어진다. 도 22에서, 최종 패턴(212)의 다수의 복사물들은 1차 연속성을 위해 서로에 대해 미러링된(mirrored) 웨이퍼(214) 상의 2차원 어레이와 같은 기판 표면을 생성하기 위해, 서로 인접하게 배치되고, 또는 타일형식으로 배치된다. 타일, 즉 마스터의 크기는 결과적인 패턴의 상관 길이보다 더 크다.
그러므로, 도 16에서, 단계(302)에서 윈도우가 정의되고 윈도우(304) 내에 포인트가 랜덤하게 선택되어 이 랜덤하게 선택된 포인트들을 연결하는 변조 경로를 생성한다(단계(306)). 단계(308)에서, 윈도우 내의 랜덤하게 선택된 포인트에 높이가 랜덤하게 할당된다. 단계(314)에서 마스터 함수가 정의되고 마스터 함수 내의 연속적인 위치에서 마스터 함수(312)와 반복적으로 결합된다.
가장 잘 이해되는 바와 같이, 기판의 표면은 높이, 주파수 또는 피크 각도 측면에서 랜덤화될 뿐만 아니라, 굴절률에 대해서도 랜덤화된다. 이들 파라메터들 중 임의의 파라메터는 도 35 내지 도 39에 도시된 바와 같이 변조될 수 있다. 여기서, 사인곡선의 반송파형 sin(x)는 진폭, 위상 또는 주파수가 후속하는 방정식들 중 임의의 방정식에 따라 랜덤화된 함수 R(x)를 생성하는 랜덤 함수 r(x)에 의해 변조될 수 있다.
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+10(r(x)))×(n)/(x+n)(4)
R(x)=r'(x)+sawtooth(x2/(k+m×r(x)))×(n)/(x+n)(5)
여기서, r'(x)는 제 2 랜덤 함수(또는 제 3 표면 함수)이고 c,k 및 n은 상수이다. 톱니 함수는 시간(t) 또는 공간(w,l)의 함수로서 2π의 주기를 갖는 톱니파를 생성한다. 이 톱니는 -1 및 1의 피크를 갖는 sin(t,w,l)과 유사한 파를 생성한다. 톱니파는 2π의 배수에서 -1이고 다른 모든 때에서는 1/π의 슬로프 갖는 시간에 따라 선형적으로 증가하도록 정의된다. 일반적으로, 제 1 표면 함수의 다수의 파라메터를 변조하기 위해 다수의 랜덤 함수가 사용된다. 도 39에 도시된 다수의 랜덤 함수(r(x))는 각각 공간적으로 일정할 수 있고 또는 공간적으로 변할 수 있으며, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
약 100 ㎜ 내지 1 ㎚의 특징적 크기를 갖는 기판의 실제 표면은 다수의 프로세싱 기법에 따라 생성될 수 있다. 이들 프로세싱 기법은 포토리쏘그래피, 그레이 스케일 리쏘그래피, 마이크로리쏘그래피, 단단한 도구를 사용하는 전기적인 방전 기계가공 및 마이크로기계가공을 포함하여 위에서 설명한 표면 모델에 대한 몰드(molds) 등을 형성한다.
예를 들어, 기판을 제조하는 방법은 마스터링, 전기주조 및 몰드 형성에 의해 이루어질 수 있다. 포토리쏘그래피 마스터링은 포토레지스트, 타일형식을 이룰 수 있는 그레이 스케일 마스크 또는 일련의 하프톤 마스크에 레이저 기록을 야기하는데 사용될 수 있다. 이 포토레지스트는 레이저 광자에 의해 직접 제거되고 또는 반응성 이온 에칭(RIE)과 같은 부가적인 프로세스 단계에 대해 선임자(precursor)로서 사용될 수 있다. 이와 달리, 다섯 축 밀(five axis mill) 상의 단일 포인트 다이아몬드 도구와 같은 단단한 도구를 사용하여 기하학적 구조가 마스터링될 수 있다. 이 마스터는 일반적으로 네거티브로서 이루어질 것이다. 이 마스터의 기판은 퓨즈형 실리카를 포함하는 유리, 결정체, 금속 또는 플라스틱(예를 들어, 폴리카보네이트)일 수 있다. 마스터는 플라스틱 부분을 직접 몰딩하는데 사용될 수 있거나 또는 전기주조에 사용될 수 있다.
전기주조는 하나 또는 두 개의 단계로 이루어진다. 마스터는 하나의 단계만이 사용되는 경우 포지티브일 것이다. 마스터는 얇은 금속 코팅으로 코팅된다(특히, 마스터가 맨 먼저 도전성을 가지고 있지 않은 경우). 마스터 상에 니켈을 전기 증착시킴으로써 "부계(father)" 전기주조물이 생성된다. 이러한 복제는 다시 전기주조되어 플라스틱 부분을 몰딩하는데 사용되는 "자식(daughter)"를 생성한다.
장치(필름)를 몰딩하는데 사용되는 객체는 몰드로서 지칭된다. 이 몰드는 벨트, 드럼, 플레이트 또는 공동의 형태를 가질 수 있다. 이 몰드는 다수의 마스터 또는 전기주조물로부터 타일형태를 가질 수 있다. 이 몰드는 기판의 핫 엠보싱, 또는 기판의 콜드 캘린더링을 통해, 또는 구조체가 형성되는 자외선 경화 또는 열 세팅 물질을 부가함으로써 기판 상에 구조체를 형성하는데 사용될 수 있다. 이 몰드는 또 주입 몰딩 또는 진공 성형을 통해 필름을 형성하는데 사용될 수 있다. 기판 또는 코팅 물질은 임의의 유기질, 무기질 또는 하이브리드식의 광학적 투과물질일 수 있고 입자의 상태를 바꾸는 서스펜딩형 확산, 복굴절 또는 굴절률을 포함할 수 있다.
이렇게 형성된 광학 기판은 1.1 내지 3.0의 굴절률을 갖는 보다 구체적으로 대략 1.75의 굴절률을 갖는 광학적으로 투과성의 물질로 형성될 수 있다.
도 41에서, 백라이트 디스플레이 장치(500)의 단면이 도시되어 있다. 이 백라이트 디스플레이 장치(500)는 광(504)을 생성하는 광원(502)을 포함한다. 광 가이드(506)는 그를 따라 광(504)을 안내한다. 반사 표면(508)은 광 가이드(506)로부터 광(504)을 반사한다. 적어도 하나의 광학 기판(510)은 반사 표면(510)으로부터 광(504)을 수신한다. 광학 기판(510)은 두 개의 표면 구조 함수에 의해 정의된 3차원 표면(512)을 포함하고, 제 1 표면 구조 함수는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 갖는다. 제 2 표면 구조 함수는 제 1 표면 구조 함수의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상으로 제 1 표면 구조 함수를 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적 구조를 갖는다. 3차원 표면(512)은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수값을 갖는다. 백라이트 디스플레이 장치(500)에서, 광학 기판(510) 중 하나는 제 1의 3차원 표면(512)과 이 제 1의 3차원 표면(512)과 마주보는 제 2의 3차원 표면(514)을 포함할 수 있다. 이 제 2의 3차원 표면(514)은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수값을 가질 수 있다. 제 2의 3차원 표면은 두 개의 표면 구조 함수, 즉 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 구비한 제 3 표면 구조 함수와 제 1 표면 구조 함수의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상으로 제 1 표면 구조 함수를 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적 구조를 구비한 제 4 표면 구조 함수를 포함한다.
백라이트 디스플레이 장치(500)에 있어서, 광학 기판(510)은 서로에 대해 0 내지 90도의 상대적 배향을 갖는 제 1 및 제 2 표면 함수를 포함하는데, 이 상대적 배향은 서로에 대해 수평 또는 수직일 수 있다.
휘도 강화를 위해 백라이트 디스플레이에서 위에서 설명한 광학 기판을 사용하는 것 외에, 이 기판은 폭넓고 다양한 다른 애플리케이션에서도 사용될 수 있다. 이러한 기판의 실시예는 프레넬 렌즈, 홀로그래픽 기판에 사용될 수 있고 또는 종래의 렌즈, 프리즘 또는 미러와 결합하여 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 고정된 특성을 갖는 동심원 또는 타원형을 변조함으로써 형성될 수 있다. 이 광학 기판은 한번 또는 여러번 반사하는, 전송하는 또는 부분적으로 전송하는 광흡수 또는 비 광흡수 프리즘, 홀로그래픽 광학 소자 또는 회절발에 사용될 수 있고, 정반사 성분의 출력 각도는 제 1 표면 구조 함수를 변경함으로써 튜닝될 수 있다. 이 기판은 프로젝션 디스플레이, 조명 간판 및 교통 신호와 같은 다른 애플리케이션에도 사용될 수 있다.
본 설명에서, 정반사는 매크로스코픽 스케일 상에서 확산되지 않는 반사된 또는 전송된 광의 임의의 성분을 의미하도록 정의된다. 이 매크로스코픽은 약 500 마이크론 이상의 직경을 갖는 일관된 광의 빔을 기판의 표면에 보냄으로써 관측될수 있는 큰 행위이다. 고전적인 다차식 회절발(multi-order grating)은 다수의 정반사 성분을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
설명을 편의를 위해 앞과 뒤, 좌와 우, 상과 하, 상위와 하위 및 수수평과 수직에 대해 달리 언급하지 않으면 임의의 기준이 의도되나, 본 발명을 제한, 즉 그것의 구성 요소를 임의의 하나의 위치 또는 공간 방향에 제한하지 않는다. 첨부한 도면의 구성 요소의 모든 크기는 잠재적인 설계 및 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 실시예의 의도한 사용에 따라 달라질 수 있다.
본 발명은 이들의 몇몇 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업자라면, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서 다양한 변화가 이루어질 수 있고 등가물이 이들의 요소들을 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서 본 발명의 개시물에 대해 특정 상황 또는 물질을 적응시키도록 다수의 수정이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은, 본 발명을 수행함에 있어 최상의 모드로서 개시되어 있는 특정 실시예에 제한되지 않고, 본 발명은 첨부한 청구항의 범주 내에 들어가는 모든 실시예를 포함할 것이다.

Claims (76)

  1. 광학 기판(100)의 표면을 모델링하는 방법에 있어서,
    좌표계에 제 1 윈도우(216)를 정의하는 단계와,
    상기 제 1 윈도우(216) 내에 마스터 함수(210)를 정의하는 단계와,
    상기 제 1 윈도우(216) 내의 제 1 위치에 상기 제 1 윈도우(216)의 일부분으로서 제 2 윈도우(200)를 정의하는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200) 내에서 포인트 세트를 선택하는 단계와,
    상기 선택된 포인트 세트를 상호연결하는 변조 경로(206)를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 표면 함수를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 변조하는 단계와,
    상기 마스터 함수(210)와 상기 변조된 표면 함수를 결합하여, 상기 변조 경로(206)의 범위에 걸쳐 3차원 구조 패턴을 생성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 윈도우(200)내에서 포인트 세트를 선택하는 단계는 상기 제 2 윈도우(200) 내의 포인트 세트를 랜덤하게 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 변조하는 단계는 상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 랜덤하게 변조하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 윈도우(216) 내의 새로운 위치에 상기 제 2 윈도우(200)를 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 윈도우(200) 내에서 포인트 세트를 선택하는 단계와,
    상기 선택된 포인트 세트를 상호연결하는 변조 경로(206)를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 표면 함수를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 변조하는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200)가 상기 제 1 윈도우(216) 내의 상기 모든 포인트와 공존했을 때까지 상기 마스터 함수(210)와 상기 변조된 표면 함수를 결합하여, 상기 변조 경로(206)의 범위에 걸쳐 3차원 구조 패턴을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 윈도우(200)를 상기 제 1 윈도우(216) 내의 상기 제 1 위치로 되돌리는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200) 내에서 포인트 세트를 선택하는 것을 반복하는 단계와,
    상기 선택된 포인트 세트를 상호연결하는 변조 경로(206)를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 표면 함수를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 변조하는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200)가 상기 제 1 윈도우(216) 내의 상기 모든 포인트와 공존했을 때까지 상기 마스터 함수(210)와 상기 변조된 표면 함수를 결합하여, 상기 제 1 윈도우(216)의 범위에 걸쳐 3차원 구조 패턴을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    형태학적 오퍼레이터로부터 마스크 함수(442)를 생성하는 단계와,
    상기 마스크 함수(442)를 상기 표면 함수와 콘볼브(convolve)하는 단계와,
    상기 마스크 함수(442)와 상기 변조 함수의 콘볼루션과 상기 마스크 함수(210)와의 부울 결합(Boolean union)을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조된 표면 함수와 상기 마스터 함수(210)의 결합 단계는 상기 변조된 표면 함수와 상기 마스터 함수(210)의 상기 부울 결합을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 윈도우(216)의 상기 범위에 걸쳐 생성된 다수의 3차원 구조 패턴을 서로에 대해 나란히 배치하여 3차원 구조 패턴 어레이를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 청구항 1에 따른 방법에 의해 생성된 광학 기판(100).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 좌표계 내의 제 1 방향에서 상기 3차원 구조 패턴 내의 제 1 위치로부터 사전정의된 거리 내에 1/e의 상관 함수 값을 갖는 광학 기판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상관 함수는 자동 상관 함수인 광학 기판.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 상관 함수는 교차 상관 함수인 광학 기판.
  14. 제 11 항에 있어서,
    최소화된 모이레 패턴(Moire patterns)을 갖는 광학 기판.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 변조된 표면 함수를 상기 마스터 함수(210)와 결합하는 단계는 상기 변조된 표면 함수와 상기 마스터 함수(210)의 부울 결합을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
  16. 광학 기판(100)에 있어서,
    약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값에 의해 특징지워지는 표면을 포함하되,
    상기 표면은 제 2 함수에 의해 변조되는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 정의되고, 상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 광의 제 1 입력 빔으로부터 정반사 및 확산 광을 생성하는
    광학 기판.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 상기 기판의 제 1 종단에서 제 2 종단까지의 길이를 연장하는 광학 기판.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 톱니 또는 삼각형의 단면을 갖는 광학 기판.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 약 0.1 내지 약 60도의 전력 반각을 각각 갖는 다수의 확산 타원형을 형성하도록 광을 방향 전환시키고 확산시키는 형상을 포함하는 광학 기판.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전력 반각은 약 1 내지 약 5도인 광학 기판.
  21. 제 19 항에 있어서,
    광의 제 1 입력 빔은 제 1 입사각을 갖고 상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 광의 상기 제 1 입력 빔이 상기 광학 기판(100)을 통해 전송되고 상기 광학 기판(100)의 상기 표면에 의해 상기 제 1 입사각과는 다른 출력 각으로 방향 전환되도록 형성되는 광학 기판.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 정반사 성분의 상기 출력각은 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 사전결정되는 광학 기판.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)에 수직인 광의 제 2 입력 빔은 실질적으로 상기 광학 기판(100)의 상기 표면에 의해 반사되고 약 0.1 내지 약 60 도의 전력 반각을 갖는 출력 정반사 성분을 형성하는 광학 기판.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 상관 길이는 약 200 마이크론 이하인 광학 기판.
  25. 휘도 강화 필름에 있어서,
    약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에 의해 특징지워지는 표면을 포함하되,
    상기 표면은 관찰자로의 축 상에 적어도 30 퍼센트 휘도 증가를 제공하도록 입사광을 방향 전환 및 확산시키는 형상을 갖고, 상기 표면은 약 0.1 내지 60도의전력 반각을 갖는 광의 확산 성분을 생성하는 필름.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 표면은 약 200 마이크론 이하의 상관 길이에 의해 특징지워지는 필름.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 축상의 휘도 증가는 약 30 퍼센트 내지 약 300 퍼센트인 필름.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 축상의 휘도 증가는 약 50 퍼센트 내지 200 퍼센트인 필름.
  29. 광학 기판(100)에 있어서,
    두 개의 표면 구조 함수에 의해 정의되는 표면을 포함하되,
    제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하도록 하는 광학적 특성을 갖는 기하학적 구조를 구비하고,
    제 2 표면 구조 함수(144,146)는 상기 제 1 표면 구조 함수를 변조하도록 하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적구조를 구비하고,
    3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값을 갖는
    광학 기판.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 표면은 약 200 마이크론의 상관 길이에 의해 특징지워지는 광학 기판.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 각각이 길이, 폭 및 피크 각도를 갖는 일련의 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 특징지워지는 광학 기판.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 2 표면 구조 함수(144,146)의 적어도 의사 랜덤한 특성은 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 주파수, 위상 및 피크 각도 변조 중 하나 이상을 생성하는 광학 기판.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 위상 변조는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 적어도 하나의 수평 위치를 변조하는 단계를 포함하는 광학 기판.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 주파수 변조는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 적어도 하나의 폭을 변조하는 단계를 포함하는 광학 기판.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 피크 각도 변조는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 적어도 하나의 피크 각도를 변조하는 단계를 포함하는 광학 기판.
  36. 제 29 항에 있어서,
    상기 표면은 광의 상기 입력 빔을 확산 및 방향 전환시켜 각각이 약 0.1 내지 약 60도의 전력 반각을 갖는 다수의 확산 타원형을 형성하는 광학 기판.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 전력 반각은 약 1 내지 약 5도인 광학 기판.
  38. 제 36 항에 있어서,
    광의 상기 입력 빔은 입사각을 갖고 상기 표면은 광의 상기 입력 빔이 상기 광학 기판(100)을 통과하고 상기 표면에 의해 방향 전환되어 상기 입사각과는 다른 정반사 성분의 출력각을 형성하도록 구성되는 광학 기판.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 정반사 성분의 상기 출력각은 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 결정되는 광학 기판.
  40. 광학 필름의 3차원 표면을 모델링하는 방법에 있어서,
    다수의 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)를 변조하여 불규칙한, 변조된 파형을 생성하는 단계와,
    작업 표면상에 다수의 변조된 파형으로 이루어진 제 1 세트를 띄엄띄엄 배치하되, 상기 제 1 세트의 상기 변조된 파형 각각은 인접 변조 파형 위에 중첩되는 단계와,
    상기 작업 표면상에 상기 다수의 변조된 파형으로 이루어진 제 2 세트를 띄엄띄엄 배치하되, 상기 제 2 세트의 변조 파형은 상기 제 1 세트의 변조 파형 위에 중첩되는 단계
    를 포함하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 파형은 변조에 앞서 단면이 톱니 또는 삼각형 함수의 형상을 갖는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 다수의 톱니 또는 삼각형 함수는 위상, 주파수 및 피크 각도 변조 중 하나 이상에 의해 변조되는 방법.
  43. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)은 단단한 도구를 사용하여 몰드(molds)를 형성하는 포토리쏘그래피, 그레이 스케일 리쏘그래피, 마이크로리쏘그래피, 전기적 방전 기계가공 또는 마이크로기계가공에 의해 생성되는 광학 기판.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)은 100 ㎜ 내지 1 ㎚의 특징적 크기를 갖는 표면을 포함하는 광학 기판.
  45. 광학 기판(100)의 표면을 모델링하는 방법에 있어서,
    좌표계에 제 1 윈도우(216)를 정의하는 단계와,
    상기 제 1 윈도우(216) 내에 마스터 함수(210)를 정의하는 단계와,
    상기 제 1 윈도우(216) 내의 제 1 위치에 제 2 윈도우(200)를 정의하는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200) 내에서 포인트 세트를 랜덤하게 선택하는 단계와,
    상기 선택된 포인트 세트를 상호연결하는 변조 경로(206)를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 표면 함수를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 랜덤하게 변조하는 단계와,
    상기 마스터 함수(210)와 상기 변조된 표면 함수를 결합하여, 상기 변조 경로(206)의 범위에 걸쳐 3차원 구조 패턴을 생성하는 단계와,
    상기 제 1 윈도우(216) 내의 새로운 위치에 상기 제 2 윈도우(200)를 이동시키는고,
    상기 제 2 윈도우(200) 내에서 포인트 세트를 선택하는 단계와,
    상기 선택된 포인트 세트를 상호연결하는 변조 경로(206)를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 표면 함수를 정의하는 단계와,
    상기 변조 경로(206)를 따라 상기 표면 함수를 변조하는 단계와,
    상기 제 2 윈도우(200)가 상기 제 1 윈도우(216) 내의 상기 모든 포인트와 공존했을 때까지 상기 마스터 함수(210)와 상기 변조된 표면 함수를 결합하여, 상기 변조 경로(206)의 범위에 걸쳐 3차원 구조 패턴을 생성하는 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는 방법.
  46. 광학 기판(100)에 있어서,
    약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수값에 의해 특징지워지는 표면을 포함하되,
    상기 표면은 제 2 함수에 의해 변조되는, 상기 기판의 제 1 종단에서 제 2 종단까지의 길이를 연장하는 톱니 또는 삼각형 단면을 갖는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 정의되고, 상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 광의 제 1 입력 빔으로부터 정반사 및 확산 광을 생성하는
    광학 기판.
  47. 휘도 강화 필름에 있어서,
    약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에 의해 특징지워지는 표면을 포함하되,
    상기 표면은 관찰자로의 축 상에 50 퍼센트 내지 200 퍼센트 휘도 증가를 제공하도록 입사광을 방향 전환 및 확산시키는 형상을 갖고, 상기 표면은 약 0.1 내지 60도의 전력 반각을 갖는 광의 확산 성분을 생성하는 필름.
  48. 광학 기판(100)에 있어서,
    두 개의 표면 구조 함수에 의해 정의되는 표면을 포함하되,
    제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하도록 하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 구비하고,
    제 2 표면 구조 함수(144,146)는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)를 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상에 대해 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적구조를 구비하고,
    3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값을 갖는
    광학 기판.
  49. 광학 필름의 3차원 표면을 모델링하는 방법에 있어서,
    불규칙한, 변조된 파형을 생성하도록 톱니 또는 삼각형 함수와 같이 단면이 형성된 다수의 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 대해 위상, 주파수 및 피크 각도 중 적어도 하나를 변조하는 단계와,
    작업 표면상에 다수의 변조된 파형으로 이루어진 제 1 세트를 띄엄띄엄 배치하되, 상기 제 1 세트의 상기 변조된 파형 각각은 인접 변조 파형 위에 중첩되는 단계와,
    상기 작업 표면상에 상기 다수의 변조된 파형으로 이루어진 제 2 세트를 띄엄띄엄 배치하되, 상기 제 2 세트의 변조 파형은 상기 제 1 세트의 변조 파형 위에 중첩되는 단계
    를 포함하는 방법.
  50. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값에 의해 특징지워지는 표면을 포함하는 광학 기판(100)을 제조하되, 상기 표면은 제 2 함수에 의해 변조되는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 정의되고, 상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 광의 제 1 입력 빔으로부터의 광을 정반사 및 확산시키는 방법에 있어서,
    포토레지스트, 그레이 스케일 마스크 또는 하프톤 마스크에 상기 광학 기판(100)의 상기 표면을 포토리쏘그래피식으로 마스터링하는 단계와,
    핫 엠보싱, 콜드 칼렌더링, 자외선 경화 또는 열 세팅에 의해 상기 마스터로부터 상기 광학 기판(100)의 상기 표면의 몰드를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    금속 코팅으로 상기 마스터를 전기주조하여 부모 전기주조(parent electroform)를 형성하는 단계와,
    상기 부모 전기주조를 전기주조하여 자식 전기주조(child electroform)를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 부모 및 자식 전기주조를 전기주조하는 단계는 그 위에 니켈을 전기 증착하는 단계를 포함하는 방법.
  53. 제 50 항에 있어서,
    상기 기판은 입자를 변경시키는 서스펜딩형 확산, 복굴절 또는 굴절률을 포함하는 유기질, 무기질 또는 하이브리드식 광 투과 물질을 포함하는 방법.
  54. 제 50 항에 있어서,
    상기 마스터는 상기 광학 기판(100)의 네거티브인 방법.
  55. 제 50 항에 있어서,
    상기 마스터는 유리, 결정체, 금속 또는 플라스틱을 포함하는 방법.
  56. 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수값에 의해 특징지워지는 표면을 포함하는 광학 기판(100)을 제조하되, 상기 표면은 제 2 함수에 의해 변조되는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 정의되고, 상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 광의 제 1 입력 빔으로부터의 광을 정반사 및 확산시키는 방법에 있어서,
    상기 광학 기판(100)의 상기 표면을 단단한 도구로 마스터링하는 단계와,
    핫 엠보싱, 콜드 칼렌더링, 자외선 경화 또는 열 세팅에 의해 상기 마스터로부터 상기 광학 기판(100)의 상기 표면의 몰드를 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  57. 백라이트 디스플레이 장치(500)에 있어서,
    광을 발생시키는 광원(502)과,
    광 가이드(506)로부터 상기 광을 반사시키는 반사 표면(508)을 포함하는 자신을 따라 상기 광을 안내하는 광 가이드(506)와,
    상기 반사 표면(508)으로부터 상기 광을 수신하는 적어도 하나의 광학 기판(510)
    을 포함하되,
    상기 광학 기판(510)은 두 개의 표면 구조 함수에 의해 정의되는 3차원 표면을 포함하고, 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하도록 하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 구비하고,
    제 2 표면 구조 함수(144,146)는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)를 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상에 대해 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적구조를 구비하고,
    상기 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값을 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 기판(510)은 다수의 광학 기판(510)을 포함하는 백라이트 디스플레이 장치.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 다수의 광학 기판(510)은 서로에 대해 0 내지 90도의 상대적 배향을 갖는 제 1 및 제 2 표면 함수를 포함하는 백라이트 디스플레이 장치.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 표면 함수의 상기 상대적 배향은 서로에 대해 평행 또는 수직인 백라이트 장치.
  61. 백라이트 디스플레이 장치(500)에 있어서,
    광을 발생시키는 광원(502)과,
    광 가이드(506)로부터 상기 광을 반사시키는 반사 표면(508)을 포함하는, 자신을 따라 상기 광을 안내하는 광 가이드(506)와,
    상기 반사 표면(508)으로부터 상기 광을 수신하는 광학 기판(510)
    을 포함하되,
    상기 광학 기판(510)은 제 1 및 제 2 표면 구조 함수(144,146)에 의해 정의되는 제 1의 3차원 표면을 포함하고, 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하도록 하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 구비하고,
    제 2 표면 구조 함수(144,146)는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)를 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상에 대해 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적구조를 구비하고,
    또한, 상기 광학 기판(510)은 상기 제 1의 3차원 표면과 마주보고 두 개의 표면 구조 함수에 의해 정의되는 제 2의 3차원 표면을 포함하고, 제 3 표면 구조 함수는 광의 입력 빔으로부터 적어도 하나의 출력 정반사 성분을 생성하도록 하는 광학적 특성을 갖는 길이, 폭 및 피크 각도를 구비하고,
    제 4 표면 구조 함수는 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)를 상기 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)의 길이를 따라 주파수, 위상 및 피크 각도 중 하나 이상에 대해 변조하는 적어도 의사 랜덤한 특성을 갖는 기하학적구조를 구비하고,
    상기 제 1 및 제 2의 3차원 표면은 약 1 ㎝ 이하의 상관 길이에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값을 갖는
    백라이트 디스플레이 장치.
  62. 제 61 항에 있어서,
    상기 광학 기판(510)은 서로에 대해 0 내지 90도의 상대적 배향을 갖는 제 1 및 제 2 표면 함수를 포함하는 백라이트 디스플레이 장치.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 표면 함수의 상기 상대적 배향은 서로에 대해 수평 또는 수직인 방법.
  64. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면 함수는 대략 40 um의 폭과 1 um 내지 200 um의 높이를 갖는 삼각형인 광학 기판.
  65. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면 함수는 대략 40 um의 폭과 대략 18 um의 높이를 갖는 삼각형인 광학 기판.
  66. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면 함수는 밑면 대 높이의 비율이 40 대 1 내지 1 대 10을 갖는 삼각형인 광학 기판.
  67. 제 10 항에 있어서,
    상기 표면 함수는 밑면 대 높이의 비율이 대략 40 대 18을 갖는 삼각형인 광학 기판.
  68. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 1.1 내지 3.0의 굴절률을 갖는 광 투과 물질로 형성되는 광학 기판.
  69. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 대략 1.75의 굴절률을 갖는 광 투과 물질로 형성되는 광학 기판.
  70. 제 65 항에 있어서,
    상기 광학 기판(100)의 상기 표면은 대략 1.75의 굴절률을 갖는 광 투과 물질로 형성되는 광학 기판.
  71. 제 61 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 광학적으로 평활 또는 평면인 광학 기판.
  72. 제 61 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 광택이 없거나 또는 확산성을 갖는 마감을 갖는 광학 기판.
  73. 제 72 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 왜곡 또는 이방성의 확산 특성을 갖는 광학 기판.
  74. 제 61 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 기판 내에 형성되거나 또는 접착제로 접착되는 융기부 패턴을 포함하는 광학적으로 평활 또는 평면인 광학 기판.
  75. 광학 기판(100)에 있어서,
    약 1 ㎝ 이하의 상관 길이 내에서 초기값의 약 37 퍼센트 이하의 상관 함수 값에 의해 특징지워지는 표면을 포함하되, 상기 표면은 다수의 랜덤 함수에 의해 변조되는 다수의 파라메터를 갖는 제 1 표면 구조 함수(50,52,54)에 의해 정의되는 광학 기판.
  76. 제 75 항에 있어서,
    상기 다수의 랜덤 함수는 공간적으로 일정하거나 또는 공간적으로 변동하는 광학 기판.
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