[发明专利]制作光管理基片的方法和装置

说明书

本申请是申请号为200380106363.3、申请日为2003年12月9日、申请人为通用电气公司、发明名称为“制作光管理基片的方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及制作光管理(light management)膜的方法和装置，具体而言，涉及由随机或者准随机控制的表面(mastered surface)制作的这种膜。

背景技术

在背光计算机显示器或者其它系统中，膜通常被用来对光进行引导或散射。例如，在背光显示器中，增亮膜利用棱形或有纹理的表面沿视轴(viewingaxis)(即垂直于显示器)对光进行引导，这提高了显示器使用者所观察到的光的亮度，并使得系统能够使用更少的电力产生希望水平的轴上光通量。用于偏转光的膜还可以用在广泛的其它光学设计中，例如用于投影显示器、交通信号和照明标志。背光显示器和其它系统使用多层膜，这些膜被堆叠和布置成使得其棱形或有纹理的表面彼此垂直并且夹在其它被称为散射器的光学膜之间。散射器具有高度不平整或随机的表面。

有纹理的表面已经被广泛使用在诸如背光显示膜、散射器以及后反射器的光学应用中。在很多光学设计中，必须使用微结构来重新引导和重新分布光(或散射光)，以提高亮度、增强散射或增强吸收。例如，在背光显示器系统中，经常既需要朝着垂直于屏幕的方向对入射在屏幕上的光通量进行引导，又需要将该光通量展开在整个观察空间上。薄膜太阳能电池的性能可以通过基于有纹理的TCO/玻璃/金属基片的光捕获和角度选择性镜面反射器而被显著改善。微结构有时被随机化，以减少制造诸如凹坑之类的缺陷以及源于两个元件之间的光学界面的缺陷，例如莫尔纹、散斑和牛顿环。理想地，替代一起的两层或者更多层膜，一层光学膜应该既具有增亮性能又有着最少的缺陷。

在背光应用中，增亮膜和散射膜通常合并作为显示器屏幕的一部分，用于对光进行重新引导和重新分布。在现有技术中，提高亮度的典型方案是使用具有构造有线性棱形体的表面的光学膜。例如，现有技术描述了使用棱形膜来提高背光液晶显示器的轴上亮度。为了避免制造缺陷和降低光学耦合，有着沿其长度方向高度随机变化的结构的光学膜已经被设计用于实现增亮，同时避免制造缺陷和降低两片这种膜之间的光学耦合。

发明内容

一种加工工件表面的方法是通过以下步骤实现的：使一切削刀具(110)接触工件的表面；并且对于至少一次切削经过i，使得切削刀具(110)与工件的表面之间的相对运动沿着工件的表面上的一路径。所述路径本质上是定义在一坐标系的一个区间C上的一数学函数，其特征在于一组非随机的、随机的或者准随机的参数，所述参数选自幅度、相位和周期或者频率。

所述切削刀具与工件表面之间的相对运动是通过以下步骤实现的：对一噪声信号(104)进行带通滤波；将经带通滤波的噪声信号提供给一函数发生器(106)；由函数发生器产生一随机调制的数学函数；响应于所述随机调制的函数，沿工件表面上的路径引导切削刀具(110)与工件的表面之间的相对运动。

本发明的作用方式是通过利用非随机、随机(或者准随机)的幅度和周期由名义上的线性路径在横向上(垂直于高度的方向)调制光学膜的棱形体结构。用于刀具制造具有这种微结构的膜的母模可以通过在柱形鼓轮或者平板上进行金刚石车削而制成。鼓轮一般涂覆有坚硬的铜或镍，在铜或镍上螺纹状或者环状切削凹槽。鼓轮回转，同时对于螺纹切削或者环状切削，金刚石切削刀具横对着回转方向移动以产生所希望的节距。为了实现调制，快速刀具伺服(FTS)系统被用来横向驱动刀具。压电换能器用于通过以随机或者准随机的频率改变施加在换能器上的电压将金刚石刀具移动至一希望的位移。任何时刻的位移(幅度)和频率可以在个人计算机中随机地生成，然后发送到放大器以产生希望的电压。由于压电材料的温度和磁滞效应，可能需要有着一距离探测器的反馈控制来确保正确的刀具移动。为了在横向和高度两个方向上调制切削，可以使用具有两个有着独立控制器的和探测器的FTS。

本发明减少了光学系统中部件的数量，从而减小了成本和重量。总体上来说，其通过最小化很多可能的光学干涉和耦合改善了光学性能。所述制造方法提供了光方向上得到更多控制的微结构。