(57)【要約】加工物（１１２、１１４）の表面を機械加工する方法は、切削ツール（１１０）を加工物表面に接触させ、１以上の切削パスｉにおいて、加工物表面の経路（１１２、１１６）に沿って切削ツール（１１０）と加工物表面の間で相対運動させて実施される。経路（１１２、１１６）は、座標系のセグメントＣ全域で定義され、振幅、位相及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有する。切削ツール（１１０）と加工物表面（１１２、１１４）の間の相対運動は、ノイズ信号（１０４）を帯域通過フィルタ処理し、ノイズ信号（１０４）を関数発生器（１０６）に供給してランダムに変調した数学関数を生成し、変調関数に応答して切削ツール（１１０）と加工物（１１２、１１４）表面の間で加工物表面の経路（１１２、１１６）に沿って相対運動を誘導することによって行われる。
2006511887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工物（１１２、１１４）の表面を機械加工する方法であって、当該方法が、
切削ツール（１１０）を加工物（１１２、１１４）の表面と接触させる段階と、
１以上の切削パスｉにおいて、加工物（１１２、１１４）表面の経路（１１６、１２２）に沿って切削ツール（１１０）と加工物表面とを相対運動させる段階と、
を含み、
経路（１１６、１２２）が、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムのパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有する方法。
【請求項２】
数学関数が次の等式で定義される、請求項１記載の方法
【数１】
2006511887.tif 000008
式中、ｉは切削パスの数を表す整数、ｙiはｉ番目の切削パス上のＣに対する切削ツール（１１０）の瞬時的変位、ＡiはＣに対する切削ツール（１１０）の最大変位、Ψiはｙiの位相、Ｓiはｙiの開始位置のシフトである。
【請求項３】
Ψiが次の式である、請求項２記載の方法。
【数２】
2006511887.tif 000009
式中、φはゼロ以上２πラジアン以下の数であり、
【数３】
2006511887.tif 000010
であり、Ｎは非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに選択された正又は負の整数であり、
【数４】
2006511887.tif 000011
はｋ番目の後続切削パスでλiを修正する加算因数、Φiは非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに選択されたゼロ以上２πラジアン以下の数である。
【請求項４】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、数学関数の開始ポイントをｉ番目の切削パスに対する数学関数の開始ポイントから距離Ｓiだけシフトさせる段階をさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項５】
Ａiに対して非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに値を割り当てる段階をさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項６】
数学関数は、三角波関数、鋸波関数、及び方形波関数からなる数学関数の群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
【数５】
2006511887.tif 000012
である、請求項２記載の方法（ここでφはゼロ以上２πラジアン以下の数であり、
【数６】
2006511887.tif 000013
であり、ここでＮは非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに選択された正又は負の整数であり、
【数７】
2006511887.tif 000014
はｋ番目の後続切削パスでλｉを修正する加算因数、Φiランダム又は擬似ランダムに選択されたゼロ以上２πラジアン以下の数であり、ａiとｂiはスカラ量、Ωiは非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに選択されたゼロ以上２πラジアン以下の数である）。
【請求項８】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、数学関数の開始ポイントをｉ番目の切削パスに対する数学関数の開始ポイントから距離Ｓiだけシフトさせる段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
Ａiに対して非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに値を割り当てる段階をさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
切削ツール（１１０）と加工物（１１２、１１４）表面との間で相対運動させる段階が、
ノイズ信号（１０４）を帯域通過フィルタ処理する段階と、
帯域通過フィルタ処理されたノイズ信号を関数発生器（１０６）に供給する段階と、
関数発生器からランダムに変調した数学関数を生成する段階と、
ランダムに変調した数学関数に応答して、切削ツール（１１０）と加工物（１１２、１１４）表面との間で、加工物表面の経路に沿って相対運動を誘導する段階と、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
加工物の機械加工された表面から光学基板を製造する方法であって、
加工物（１１２、１１４）の表面を覆ってポジ型又はネガ型の電鋳物を形成する段階と、
電鋳物の複製を形成する段階と、
電鋳物の複製を光学基板に転写する段階と、
を含む方法。
【請求項１２】
切削ツール（１１０）を加工物（１１２、１１４）の表面と接触させることによって機械加工されたマスター表面から形成される表面（１４２）を備えた光学基板であって、
１以上の切削パスｉにおいて、加工物表面の経路に沿って切削ツールと加工物表面とを相対運動させ、
経路（１１６、１２２）が、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムのパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有し、
加工物の表面を覆ってポジ型又はネガ型の電鋳物を形成し、
電鋳物の複製を形成し、
電鋳物の複製を光学基板に転写する、
ようにして形成された光学基板。
【請求項１３】
バックライト・ディスプレイデバイス（３００）において、
光（３０６）を発生する光源（３０２）と、
光（３０６）を配光する光導波路（３０４）と、
光導波路（３０４）から外に光（３０６）を反射させるために、光導波路（３０４）に沿って配置された反射デバイス（３０８）と、
光導波路（３０４）から光（３０６）を受け取る光学基板（３１４）と、
を備え、
光学基板（３１４）が、
切削ツール（１１０）を加工物（１１２、１１４）の表面と接触させることによって機械加工されたマスター表面から形成される表面（１４２）を備え、
１以上の切削パスｉにおいて、加工物（１１２、１１４）表面の経路（１１２、１１６）に沿って切削ツール（１１０）と加工物（１１２、１１４）表面とを相対運動させ、
経路（１１６、１２２）が、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムのパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有し、
加工物の表面にポジ型又はネガ型の電鋳物を形成し、
電鋳物の複製を形成し、
電鋳物の複製を光学基板に転写する、
ようにして形成されたバックライト・ディスプレイデバイス（３００）。
【請求項１４】
請求項１に記載された方法によって機械加工された表面を有するマスター。
【請求項１５】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｋ番目の切削パスの幅ｗkはｉ番目の切削パスとは異なる、請求項４記載の方法。
【請求項１６】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｉ番目の切削パスに対するｋ番目の切削パスの幅ｗkの差が全切削パスにわたる勾配である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｉ番目の切削パスに対するｋ番目の切削パスの幅ｗkの差がランダム又は擬似ランダムである、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
バックライト・ディスプレイデバイス（３００）において、
光（３０６）を発生する光源（３０２）と、
光（３０６）を配光する光導波路（３０４）と、
光導波路（３０４）から外に光（３０６）を反射させるために、光導波路（３０４）に沿って配置された反射デバイス（３０８）と、
を備え、
光導波路（３０４）が、切削ツールを加工物表面と接触させることによって機械加工されたマスター表面から形成される表面（１４２）を含み、
１以上の切削パスｉにおいて、加工物表面の経路に沿って切削ツールと加工物表面とを相対運動させ、
経路が、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムのパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有し、
加工物の表面を覆ってポジ型又はネガ型の電鋳物を形成し、
電鋳物の複製を形成し、
電鋳物の複製を光学基板に転写する、
ようにして形成されたバックライト・ディスプレイデバイス（３００）。
【請求項１９】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｋ番目の切削パスの幅ｗkはｉ番目の切削パスとは異なる、請求項１８記載のディスプレイデバイス。
【請求項２０】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｉ番目の切削パスに対するｋ番目の切削パスの幅ｗkの差が全切削パスにわたる勾配である、請求項１９記載のディスプレイデバイス。
【請求項２１】
ｉ番目の切削パスに続くｋ番目の切削パスにおいて、ｉ番目の切削パスに対するｋ番目の切削パスの幅ｗkの差がランダム又は擬似ランダムである、請求項１９記載のディスプレイデバイス。
【請求項２２】
シリンダ（１１２）の表面を機械加工する方法であって、
切削ツール（１１０）をシリンダ（１１２）の表面と接触させる段階と、
１以上の切削パスｉにおいて、シリンダ（１１２）表面に接する平面内の経路（１１６、１２２）に沿って切削ツール（１１０）とシリンダ（１１２）表面とを相対運動させる段階と、
を含み、
経路（１１６、１２２）が、シリンダのセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムのパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光調整フィルムを製造する方法及び装置に関し、より詳細にはランダム又は擬似ランダムのマスター表面から製造されたこうしたフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライトコンピュータディスプレイ又は他のシステムでは、光を配光又は拡散するために一般にフィルムが使用される。例えば、バックライトディスプレイにおいては、高輝度のフィルムがプリズム状又はテクスチャ化構造体を使用して、視軸に沿って（すなわちディスプレイに垂直に）光を配光し、ディスプレイのユーザが見る光の輝度を高め、システムが省電力で軸上の所望の照明レベルを生成することが可能となる。また、光を調整するためのフィルムは、投写型ディスプレイ、交通信号、及び照明標識などの広い範囲の他の光学的設計で使用することができる。バックライトディスプレイ及び他のシステムは、プリズム又はテクスチュア面が互いに直交し、かつディフューザとして知られる他の光学フィルム間に挟まれるように積重ねて配置されるフィルムの層を使用することができる。ディフューザの表面は高度に不規則であり、すなわちランダム化されている。
【０００３】
テクスチャ面は、バックライトディスプレイフィルム、ディフューザ、及び後部リフレクタなどの光学的用途で幅広く使用されてきた。広範囲の光学設計において、輝度、拡散、又は吸収を高めるように光を再配光して再配分する（又は光を拡散する）ために微細構造体を使用することが必要である。例えば、バックライトディスプレイシステムでは、スクリーンに入射する照明をスクリーンに直角な方向に向けて配光し、同時にビューア空間全域に照明を広げることが要求される場合が多い。テクスチャＴＣＯ／ガラス／金属基板による光捕捉と、角度選択鏡面反射鏡によって、薄膜太陽電池の性能を大幅に改善することができる。ピットなどの製造上の欠陥と、モアレパターン、スペックル、及びニュートンリングなどの２つの構成要素間の光干渉による欠陥を低減するために、微細構造体がランダム化される場合がある。理想的には、２枚又はそれ以上のフィルムを一緒にする代わりに、光学フィルムが輝度を高め欠陥を最小にする両方の特性を具備すべきである。
【０００４】
バックライトの用途では、光を再配光して再配分するために、ディスプレイスクリーンの部分として、通常高輝度のフィルムとディフューザフィルムとが組み合わせられる。従来技術では、輝度を高めるための典型的な解決方法は、線形プリズムを使用して構成された表面の光学フィルムを使用することである。例えば従来技術には、バックライト液晶ディスプレイの軸上の輝度を高めるために、プリズム状フィルムの使用が記載されている。製造上の欠陥を隠して光結合を低減させるために、長さ方向に沿って高さがランダムに変化する構造の光学フィルムが精巧に作られ、輝度を高めると同時に、製造上の欠陥を隠して２枚のフィルムの間の光結合を低減させた。
【特許文献１】米国特許第２４０３７３１号明細書
【特許文献２】米国特許第４５４２４４９号明細書
【特許文献３】米国特許第４５７６８５０号明細書
【特許文献４】米国特許第４９０６０７０号明細書
【特許文献５】米国特許第４９８４１４４号明細書
【特許文献６】米国特許第５０５６８９２号明細書
【特許文献７】米国特許第５７７１３２８号明細書
【特許文献８】米国特許第５８６１９９０号明細書
【特許文献９】米国特許第５９１７６６４号明細書
【特許文献１０】米国特許第５９１９５５１号明細書
【特許文献１１】米国特許第６００２８２９号明細書
【特許文献１２】米国特許第６００４１９６号明細書
【特許文献１３】米国特許第６０５２１６４号明細書
【特許文献１４】米国特許第６０９１５４７号明細書
【特許文献１５】米国特許第６１０８１３１号明細書
【特許文献１６】米国特許第６２０８４６３号明細書
【特許文献１７】米国特許第６２４３０６８号明細書
【特許文献１８】米国特許第６２７７４７１号明細書
【特許文献１９】米国特許第６２８００６３号明細書
【特許文献２０】米国特許第６３２２２３６号明細書
【特許文献２１】米国特許第６３３５９９９号明細書
【特許文献２２】米国特許第６３５４７０９号明細書
【特許文献２３】米国特許第６３５６３９１号明細書
【特許文献２４】米国特許第６４５６４３７号明細書
【特許文献２５】米国特許第５９４４４０５号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２００２／００６１１７８号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２００２／０１０１６５９号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２００２／００８０５９８号明細書
【特許文献２９】米国特許出願公開第２００２／００９７４９６号明細書
【特許文献３０】米国特許出願公開第２００１／００５１２６４号明細書
【特許文献３１】国際公開第９８／３３００６号パンフレット
【特許文献３２】国際公開第９９／５９００５号パンフレット
【特許文献３３】国際公開第０１／７９９２３号パンフレット
【特許文献３４】国際公開第９９／６３３９７号パンフレット
【特許文献３５】国際公開第９９／４２８６１号パンフレット
【特許文献３６】国際公開第０１／２７５２７号パンフレット
【特許文献３７】国際公開第０１／２７６６３号パンフレット
【特許文献３８】国際公開第００／４８０３７号パンフレット
【非特許文献１】Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ，  Ｄ．Ｊ．，  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ，  ＩＯＰ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｌｔｄ．，  １９９４，  Ｐａｇｅｓ  ４９−５８
【非特許文献２】Ｍａｘ  Ｌｅｖｙ  Ａｕｔｏｇｒａｐｈ，  Ｉｎｃ．  ＭＬＡ  ４０００  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｕｌｔｒａ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｍｉｃｒｏ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ／Ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ，  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  ２０５０，  Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ
【非特許文献３】３Ｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ，  ３Ｍ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ  （ＩＩＩ），  Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ
【非特許文献４】Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｐａｇｅｓ  Ｆ−２／３７／−Ｆ−２／４４
【非特許文献５】Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｄｅｓｉｇｎ，  ”Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｌｍ  Ｒｅｆｌｅｃｔｓ  Ａｒｏｕｎｄ  ｔｈｅ  Ｃｏｒｎｅｒ”，  Ｐａｇｅｓ  ５２，  Ａｕｇｕｓｔ  １９７７
【非特許文献６】Ａ．  Ｔａｇａｙａ，  Ｙ．  Ｋｏｉｋｅ，  ”Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  Ｆｏｒ  Ｂｒｉｇｈｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ”，  Ｐａｇｅｓ  １１６３−１１６４
【非特許文献７】Ｓ．Ｇ．  Ｓａｘｅ，  Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｐｒｉｓｍａｔｉｃ  Ｆｉｌｍ  Ｌｉｇｈｔ  Ｇｕｉｄｅｓ：  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ，  Ｖｏｌ．１９，  Ｎｏ．９５−１０９，  Ｎｏｒｔｈ−Ｈｏｌｌａｎｄ，  Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，  Ｐａｇｅｓ  ９５−１０９
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
加工物の表面を機械加工する方法は、切削ツールを加工物の表面に接触させ、１以上の切削パスｉにおいて、加工物の表面の経路に沿って切削ツールと加工物表面との間で相対運動をさせることによって実施される。経路は、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周期すなわち周波数からなる群から選択される非ランダム、ランダム又は疑似ランダムパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有する。
【０００６】
切削ツールと加工物表面との間の相対運動は、ノイズ信号を帯域通過フィルタ処理し、帯域通過フィルタ処理されたノイズ信号を関数発生器に供給し、関数発生器からランダムに変調した数学関数を生成し、ランダムに変調した関数に応答して切削ツールと加工物表面の間で加工物表面の経路に沿って相対運動を誘導することによって行われる。
【０００７】
本発明は、非ランダム、ランダム（又は擬似ランダム）な振幅及び周期を使用して、水平方向（高さに垂直な方向）の公称線形経路から光学フィルムのプリズム構造体を変調することによって機能する。このような微細構造のフィルムを製造するためのツールのマスターは、円筒形ドラム又は平坦なプレート上で回転するダイヤモンドで形成することができる。ドラムは通常、溝がネジ切りされるか、又は環状に切削された硬い銅又はニッケルで被覆される。ねじ切りカット又は環状カットのために、ダイヤモンド切削ツールが回転方向に対して横方向に移動する間にドラムが回転し、所望のピッチを生成する。モジュレーションを生成するために、ツールを横方向に駆動するのに高速ツールサーボシステム（ＦＴＳ）が使用される。圧電トランスデューサを使用して、ランダムな又は擬似ランダムな周波数でトランスデューサに供給される電圧を変動させることにより、ダイヤモンドツールを所望の変位まで移動させる。ある瞬間の変位（振幅）及び周波数は、パーソナルコンピュータにおいてランダムに発生させることができ、次いで、増幅器に送られて所望の電圧を発生させる。圧電材料の温度とヒステリシス効果に起因して、正確なツールの移動を保証するために、距離プローブを備えたフィードバック制御装置が必要とされる場合がある。横方向及び高さ方向の両方の切削の変調では、独立したコントローラとプローブを備えた２つのトランスデューサを有するＦＴＳを使用する可能性がある。
【０００８】
本発明は、光学システムの構成部品の数を低減させるので、コストと重量を低減させる。一般的にはこれにより、考えられる多くの光干渉及び結合を最小限にすることによって光学特性が改善される。本製造方法は光の方向でより正確に制御された微細構造を提供する。
【０００９】
本発明は、プリズム構造体を横方向と高さ方向にランダムに変化させることによって、光学的なアーチファクトなしに光を増強し拡散させる。横方向のランダムな要素に起因して、モアレパターン、スペックル、及びニュートンリングのような２枚の光学フィルム間の干渉に起因する光学的な欠陥は殆ど存在しない。拡散の生成と特にモアレ効果の光学的欠陥の低減において、横方向の変動は高さ方向の変動よりも効果的である。プリズムパターンのランダム性により、可視的な継ぎ目がなく、機械加工されたパッチの接合部を一体化することが可能となる。従って、ドラムの長さは切削ツールの移動によって限定されない。切削ツールの横方向の運動は、圧電スタックに対するヒステリシス、クリープ、及び温度を克服するために正確な位置合わせを保証するためのフィードバック制御を有する。横方向と高さ方向の変動の組み合わせは、ディフューザ、太陽電池パネル、リフレクタのような、多くの用途に対する表面微細構造の機械加工において大幅な自由度を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、加工物の表面を機械加工する方法が、全体的に１００で示されている。ノイズ信号１０２は、帯域通過フィルタ１０４に通されて、関数発生器１０６に対する入力として供給される。正弦波形状などの変調した数学関数は、サーボ機構１０８に対する入力として関数発生器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に対して入力信号を生成するための適切な信号処理ソフトウエア並びにディジタルアナログ変換ボードを装備したコンピュータシステムで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、円筒座標系（ｒ，θ,ｚ）の角速度ωで回転しているドラム１１２の表面との間で相対的な移動を誘導する。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に相対的に移動し、ドラム１１２の軸に平行に最大約２，０００Ｈｚの周波数で前後にランダム運動する。切削ツール１１０は回転ドラム１１０の表面と連続的に接触しているので、ドラム１１２の表面にピッチＰのランダムな螺旋状又はネジ状パターン１１６（図３）を切削又は機械加工する。２軸切削ツール１１０では、切削ツール１１０は、ドラム１１２の表面の異なる深さを切削するために、ドラム軸１１２に平行な前後方向だけでなく、ドラム表面に垂直な方向にも移動する。
【００１１】
或いは、図２に見られるように、切削ツール１１０は、直線座標系（ｘ，ｙ，ｚ）で速度νで移動する平坦プレート１１４の表面と接触することができる。同様に、プレート１１４が速度νで移動し、切削ツール１１０がプレート全面で前後にランダムに移動すると、切削ツール１１０は、常にプレート１１４の表面と接触するので、ランダム三角形パターン１２２（図５）をプレート１１４の表面に切削又は機械加工する。
【００１２】
本発明の別の実施形態において、図４で分かるようにドラム１１２は、該ドラム１１２が回転するときにｚ軸に沿って移動する必要がない。従って、切削ツールは、ドラム１１２の表面の連続するｉ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番目の切削パスのパターンを切削ツール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だけ次の、すなわちｋ番目の切削パスにシフト又は進む。
【００１３】
切削ツール１１０が、２つ以上の移動軸を有することができることは理解されるであろう。例えば、切削ツールは、円筒座標におけるｒ、θ、ｚ、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加工物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１６において、ｉ番目の切削パスはｗiの厚み又は幅を有し、ｋ番目の切削パスはｗkの厚みを有し、この場合ｗiはｗkよりも大きいか又は小さい。加えて、ｎ番目の切削パスはｗnの幅を有し、この場合ｗnはｗk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、ランダム又は疑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１、２、５、及び６の、ピッチ１５２、ヨー１５０、ロール１５４）を用いて、加工物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。
【００１４】
加工物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、座標系のセグメントＣ全域で定義され、かつ振幅、位相、及び周波数からなる群から選択されるランダム又は擬似ランダムパラメータのセットで特徴付けられる数学関数の性質を有する。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、式１の正弦波関数である。
【００１５】
【数１】
2006511887.tif 000003
【００１６】
ここで、ｙiはｉ番目の切削パス上のＣに対する切削ツールの瞬時的変位、ＡiはＣに対する切削ツールの変位、Ψiはｙiの位相、Ｓiはｙiの開始位置のシフトである。
式（１）において、位相Ψiは、
【００１７】
【数２】
2006511887.tif 000004
【００１８】
である。
ここで、φはゼロ以上２πラジアン以下の数である。切削ツール１１０をｉ番目の切削パスの終わりに開始位置１２２に戻すために、全体的に数学関数が定義されるセグメントＣは波長λiの半分の整数に等しくなる。従って、ｉ番目の切削パスは次式で表される。
【００１９】
【数３】
2006511887.tif 000005
【００２０】
ここで、Ｎはランダム又は擬似ランダムに選択された正又は負の整数である。式（２）において、
【００２１】
【数４】
2006511887.tif 000006
【００２２】
はｋ番目の後続切削パスでλiを修正する加算因数、Φiはランダム又は擬似ランダムに選択されたゼロ以上２πラジアン以下の数である。
さらに、式（１）において位相Ψiは次式で表すことができる。
【００２３】
【数５】
2006511887.tif 000007
【００２４】
ここで、ａiとｂiはスカラ量、及びΩiは非ランダム、ランダム又は疑似ランダムに選択されたゼロ以上２πラジアン以下の数である。
【００２５】
上述の数学関数は、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とすることができることは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、鋸波関数、及び方形波関数が含まれ（図１３）、これらの各々は振幅、位相、及び周波数をランダムに変調することができる。
【００２６】
図７及び図８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１３８、１４０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７及び図８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。
【００２７】
本発明の加工物１１２、１１４の表面を機械加工するのに必要な設備が図１２に示される。加工物１１２、１１４の表面の機械加工は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）フライス盤又は切削機械２０２を利用する方法に従って行われ、該機械２０２は、切削ツール１１０を有し、コンピュータ２０４に組み込まれたソフトウエアプログラム２０８によって制御される。ソフトウエアプログラム２０８は、切削ツール１１０の動きを制御するように記述される。コンピュータ２０４は適切な配線システムを使用してＣＮＣフライス盤２０２に相互接続される。コンピュータ２０４は、ソフトウエアプログラム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、該プロセッサにマニュアルで入力するためのキーボード２１０、及びインターネット２１４又はローカルネットワークを介して遠隔のコンピュータ２１６と通信するためのモデム又はネットワークカードを含む。
【００２８】
図１５には、加工物表面で横方向の変動を有して、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、該ユニット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。ＤＡトランスデューサ４０６から信号を受け取る電圧増幅器４０８は、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に供給し、該増幅器が信号を増幅する。増幅された信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）トランスデューサ４２０に向けられる。レース・エンコーダ４１４が、加工物（例えばドラム１１２）の位置を測定し、Ａ／Ｄトランスデューサ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トランスデューサは、切削ツール１１０の位置及び加工物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に供給し、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。
【００２９】
本方法により、ランダム又は擬似ランダムに機械加工された加工物１１２、１１４の表面が得られる。ソフトウエアプログラム２０８が組み込まれたコンピュータ２０４がＣＮＣフライス盤２０２と通信すると、オペレータは、加工物１１２、１１４の表面をランダム又は擬似ランダムに機械加工する方法を開始できるようになる。本方法により、オペレータは、Ａi、Ψiの値を入力としてパーソナルコンピュータ２０４に供給することによって開始する。オペレータの入力は、キーボード２１０を使用してＡi、Ψiの値を手動でタイプすることによって供給することができる。１つ又は複数の数学関数（図１３）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。
【００３０】
オペレータは、Ａi、Ψiの値をＣＮＣマシン２０２へ供給するように要求される。これらの値が供給されると、ＣＮＣマシン２０２の切削エレメント１１０は加工物１１２、１１４のフライス加工を開始する。ソフトウエアプログラム２０８によって供給されたコマンドは、これに応じて加工物１１２、１１４をフライス加工するように切削ツール１１０を正確に誘導する。これは、切削ツール１１０の動きを適切な座標系でモニターすることによって達成される。加えて、プログラム２０８は、フライス加工が行われる深さを正確に制御する。これもまた、切削ツール１１０の動きを座標系でモニタすることによって達成される。最もよく理解されるように、切削プロセスによって結果として得られる加工物１１２、１１４の非ランダム、ランダム又は擬似ランダムな表面は、「ポジ型」又は「ネガ型」マスターの形態とすることができる。
【００３１】
加工物１１２、１１４の表面上にネガ型又はポジ型の電鋳物を形成することによって、マスターから光学基板１４２（図１０）を生成することができる。或いは、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。
【００３２】
表面計測においては、自己相関関数Ｒ（ｘ，ｙ）は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。
【００３３】
本発明の幾つかの実施形態において、光学基板１４２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。さら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。さら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。
【００３４】
図１４にはバックライト・ディスプレイデバイス３００の斜視図が示される。バックライト・ディスプレイデバイス３００は、光３０６を発生させる光源３０２を備える。光導波路３０４は、全反射（ＴＩＲ）により該導波路に沿って光３０６を配光する。光導波路３０４は、光３０６を光導波路３０４から逃がす破壊的機能を包含する。このような破壊的機能は、図１６に関して説明されたように、例えば、機械加工された切削勾配を有するマスターから作られた表面を含むことができる。光導波路３０４の下側表面に沿って位置づけられた反射基板３０８は、光導波路３０４の下側表面から逃げるすべての光３０６を反射し、光導波路３０４を通って、非ランダム、ランダム又は疑似ランダム表面を有するポジ型又はネガ型マスターから作られた光学基板３１４に向けて戻す。１以上の光学基板３１４は、光導波路３０４から光３０６を受け入れる。光学基板３１４はその一方の側に平坦面３１０と、他方の対向する側面に加工物１１２、１１４のランダム表面（例えばマスタードラム又はマスタープレート）から生成されたランダム表面３１２とを備える。光学基板３１４はまた、その両側にランダム表面を備えてもよい。光学基板３１４は、光３１６を受け入れて、図示のようにｚ軸の方向に沿って光学基板３１４に対して実質的に垂直な方向に光３１６を転回して拡散するように働く。次に、光３０６は表示のためにＬＣＤに配向される。ディフューザ３１６を光学基板３１４の上部に配置して、光３０６の拡散を可能にすることができる。この基板３１４は、光がＬＣＤの入力偏光軸とより良好に整合するように光学基板３１４を出る光の偏光面を回転させるのに使用される位相差フィルムとすることができる。光学基板３１４を出る実質的に線形に偏光された光を回転させるために、例えば半波位相差を使用することができる。位相差は、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の平面内の１つの軸に沿って延伸することによって形成することができる。或いは、液体又は固体の結晶デバイスを使用してもよい。或いは、この目的のために、下側のＬＣＤ基板に位相差フィルム３１６を実装することもできる。
【００３５】
第１、第２など、又は前後、右左、上下、上側下側、及び水平と垂直、或いは別のものに対するある変数又は数量に関する他のどのような語句に対するすべての言及は、特に記載がない限り説明を容易にするためのものであり、任意の１つの位置又は空間的な方向に対して本発明又はその構成要素を限定するものではない。添付図面の構成要素のすべての寸法は、本発明の範囲から逸脱することなく、実施形態の可能な設計及び意図された用途に応じて変えることができる。
【００３６】
本発明を幾つかの実施形態に関連して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ、均等物をその要素と置き換え得ることは、当業者には理解されるであろう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に対して適合させるために多くの修正を行うことができる。従って本発明は、本発明を実施するために企図された最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の請求項に包含されるすべての実施形態を含むことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】マスタードラムである加工物の表面を機械加工する方法を示すフローチャート。
【図２】マスタープレート上にある加工物の表面を機械加工する方法を示すフローチャート。
【図３】略螺旋状又はネジ状経路に追従するランダム又は擬似ランダムパターンを有する図１のマスタードラムの図。
【図４】略同心リングでランダム又は擬似ランダムパターンを有する図１のマスタードラムの図。
【図５】略鋸歯状又は三角形経路に追従するランダム又は擬似ランダムパターンを有する図２のマスタードラムの図。
【図６】一連の略同心リングに沿ってランダム又は擬似ランダムパターンを有する図２のマスタードラムの図。
【図７】本質的にプリズム状構造体の切削ツールの断面図。
【図８】複合角度ファセットを有する図５のプリズム状切削ツールの図。
【図９】空間周波数の関数としての加工物のランダム化された表面の電力スペクトル密度の振幅のグラフ図。
【図１０】本発明の方法によって生成された加工物のランダム化された表面の平面図。
【図１１】加工物の表面を通過する複数の切削パスによる複数の経路のグラフ図。
【図１２】遠隔位置との通信又はデータネットワークで通信して加工物の表面を機械加工するシステム及び装置の概略図。
【図１３】数学関数のグラフ図。
【図１４】バックライト・ディスプレイデバイスの三次元図。
【図１５】加工物の表面の横方向変動を有する溝を切削する高速ツールサーボを備えたマスター機械加工システムの概略図
【図１６】加工物の機械加工面の表面に導入された切削勾配を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１１０  切削ツール
１１２  加工物
１１６  経路
【図１】
2006511887.tif 000015
【図２】
2006511887.tif 000016
【図３】
2006511887.tif 000017
【図４】
2006511887.tif 000018
【図５】
2006511887.tif 000019
【図６】
2006511887.tif 000020
【図７】
2006511887.tif 000021
【図８】
2006511887.tif 000022
【図９】
2006511887.tif 000023
【図１０】
2006511887.tif 000024
【図１１】
2006511887.tif 000025
【図１２】
2006511887.tif 000026
【図１３】
2006511887.tif 000027
【図１４】
2006511887.tif 000028
【図１５】
2006511887.tif 000029
【図１６】
2006511887.tif 000030
【国際調査報告】
2006511887.tif 000031
2006511887.tif 000032
2006511887.tif 000033
2006511887.tif 000034
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