带减缺陷表面的光学薄膜及其制作方法 背景
本发明一般涉及透光学薄膜，特别针对减少缺陷进入显示器的薄膜。
显示器应用薄膜是众所周知的。例如，在背投显示器中，增亮膜用棱柱结构沿视轴引导光，这样可增大观者感觉到的光的亮度。作为另一例子，背投计算机显示屏可用若干不同的薄膜形成高反差、高全亮度的屏，同时在一些选择的方向保持高而均匀的亮度，在其它方向保持较低的亮度。这类屏可使用几类薄膜，如漫射膜与棱柱膜或凹凸膜相结合。
显示器应用薄膜的一个问题是对近看的显示器如计算机显示器等有极高的装饰要求，因为这类显示屏要长时间靠近观看，肉眼能看出即使极小的缺陷，造成观者分心。消除这类缺陷可能既费检查时间，又费材料成本。
缺陷以几种不同的方式显现。有斑点、绒毛、刮痕、杂质等物理缺陷，也有光学现象一类的缺陷。最常见的光学现象是“润湿”与牛顿环。当两表面相互光学接触并由此有效地消除折射率变化使光从一薄膜传播到另一薄膜时，就会出现了“润湿”。这一现象对用结构性表面实现光学作用的薄膜尤其成问题，因为结构性表面地折射特性失效了。“润湿”作用对屏形成一种有斑点而变化的外观。牛顿环是两膜间的气隙逐渐变化的结果，可由两膜间的一个尘粒造成。牛顿环可在透射或反射中形成。牛顿环的结果是使观者感到屏上有一轮廓图案而可能分心。
有几种方法可解决多膜显示组件中的缺陷问题。一种方法是接受用常规制造工艺生产的合格显示组件的低成品率，这在竞争性市场中显然是无法接受的。第二种方法是采纳极洁净且精细的制造步骤，推行严密的质量管理标准。这样虽能提高成品率，但因涉及到洁净设施与检验，生产成本增高了。
减少缺陷的另一种方法是对显示器引入一漫射器，可以是表面漫射器或块状漫射器。这类漫射器可遮盖许多缺陷，且以低廉的附加费用提高了制造成品率。然而，漫射器会散射光，降低了观者感觉到的轴向光亮度，从而降低了性能。
目前仍然要求减少显示器中出现的缺陷，能以很少的附加费用提高制造成品率，同时保持良好性能。
【发明内容】
本发明一般涉及膜的表面，这种膜可用于减少使用该膜的显示器中出现的光学缺陷。具体而言，表面具有随机化特征，可减少诸如润湿、牛顿环与莫尔效应等缺陷。本发明还涉及制膜方法、制膜工具和工具制作方法。
在一实施例中，膜的第一表面无规则结构，第一表面有多个局部最大高度，第一表面的特征量度有一个在预定范围内的随机值。膜还具有与第一表面相对的第二表面。一种光学薄膜制作法包括将一无规则结构的图案压印到膜的第一表面上，其中第一表面有多个局部最大高度，第一表面的特征量度具有预定范围内的随机值。特征量度可以是膜表面的实际高度与标准高度之差、表面上局部最大高度之间的平均间距，或者第一表面某一局部最大高度附近的倾斜角。
在另一实施例中，本发明包括的膜在没有规则折射结构的第一表面上有一防润湿表面，第二表面与第一表面相对。在另一实施例中，膜包括第一表面，而置于第一表面上的减润湿装置可减少第一表面与另一光学表面间的润湿。
在本发明的另一实施例中，光学装置包括光源和在没有规则折射结构的第一表面上具有防润湿表面的膜。第二光学元件具有与前述第一表面相对的第二表面，来自光源的光通过该膜和第二光学元件传播。
在本发明另一实施例中，光学薄膜制作法包括在该光学薄膜第一表面上形成防润湿表面。
在本发明另一实施例中，一种用于将一表面压印在膜上的鼓的制作方法，该方法包括使鼓绕转轴相对于切具旋转，用切具切割鼓表面，并随机改变切具的切割特征，使产生的特征变化随机位于一预定范围内。用于将一表面压印在膜上的鼓包括一没有规则结构的表面，且具有多个局部最大高度，表面的特征量度是在一预定范围内的随机值。
上述发明内容不准备描述本发明的每个示例实施例或每种实施方式，诸附图和下面的详细描述将更具体地说明这些实施例。
附图概述
通过下面结合附图对本发明各种实施例的详细描述，可更全面地理解本发明，其中：
图1A与1B示出相邻膜之间出现的“润湿”问题；
图2A与2B示出相邻膜之间形成的牛顿环问题；
图3A与3B示出本发明一实施例的膜结构；
图4A-4C示出本发明带减润湿表面的表面结构膜；
图4D示出本发明带减润湿表面的平坦膜；
图5A与5B示出配用本发明带减润湿表面的膜的照明装置实施例；
图5C示出通过图5B所示照明装置之光转向膜传播的光；
图6示意表示制作本发明膜的一种工艺；
图7示意表示用于制造本发明膜的鼓的第一种制作方法；
图8示出控制本发明切具的一些随机控制信号；
图9示意示出用于制造本发明膜的鼓的第二种制作方法；
图10示出在图7与9所示的鼓制作方法中使用的工具；和
图11A与11B示出一例具有按本发明形成的表面的膜。
虽然本发明可作各种修正并具有各种替代形式，但是其特征已在附图中举例说明并将作详细描述。但应理解，本发明并不限于描述的诸具体实施例。相反地，本发明包括落在所附权利要求书限定的本发明精神与范围内的所有修正、等效方案与替代形式。
详细描述
本发明适用于光控膜(1ight management film)，而且相信尤其适用于与用作计算机显示器或监视器的液晶显示器配用的光控膜。本发明还可用于使用多个光控膜的其它领域，如应用于背投显示屏和架空投影显示器。本发明的优点之一是减小了视区上缺陷的强度，由此提高了制造成品率。
出于示例的目的，下面描述的本发明具体应用于多膜液晶计算机显示器。显然，本发明的应用并非如此加以限制，在具有多光控膜的广泛应用场合中，本发明都适用。
润湿与牛顿环都是光学现象，是多层显示器的缺陷源。图1A与1B示出多层膜100的润湿问题。多层膜100具有至少两层102与104。第二膜104的上表面103在光接触部分106与上膜102光学接触。发生光接触时，通过光接触区106的任何光就从一层膜进入下一层膜，折射作用减小。在上下膜102与104的折射率相同的地方，无折射作用。反之，在光从一层膜传播到另一个无光接触的膜时，如图示的光线110，光在每层膜一空气界面上发生折射。结果，观者把润湿区106看作透光特性与周围区域不同的区域，因而视为有异常或缺陷。
另一缺陷源是牛顿环的形成，可在透射或反射中看到。牛顿环可在具有至少两层膜202与204的多层显示器200中形成。一颗尘粒206可能落在两膜202与204之间，在上下膜202与204的各上下表面203与205之间造成气隙208。两表面203与205间的间隔随与尘粒206的距离而变。如通常对形成牛顿环所理解的，干涉环由通过显示器200的光形成，这里的气隙208是光半波长的倍数。在两表面203与205间的间隔小于约1.5μm处肯定有这种效应，因为会形成白光条纹。若表面203与205的间隔大于约1.5μm，则不能断定有该效应，因为条纹是色特定的(color-specific)，且无白光条纹，不像白光条纹那样容易看到。
已经发现，当不同膜的相邻表面光滑而平坦时，会出现若干缺陷，包括润湿与牛顿环。减少此类缺陷的一种方法是使至少一个膜表面的高度以随机方式变化。该方法例如示于图3A，其中多膜显示器300有两层膜302与304，上膜302有上下表面306与308。
下膜304的上表面310在膜304整个平面具有随机变化的高度。表面310的一些局部最大值312高得足以触及上膜302，而且其它局部最大值314的高度还不足以触及膜302。
高度的随机性可防止形成图1那样的润湿区。下膜304仅在若干观者看不见的极小的点与上膜302接触，而不是在发生润湿的大区域上接触。此外，牛顿环的表像可用高度随机变化的表面减弱，这里的局部最大值的间隔相互充分靠近，足以使牛顿环图案小得难以让观者看到。例如，研究一下相邻局部最大值以平均距离约200μm隔开的表面。两膜表面的间距变化约1.5μm，该距离约为三个波长，相当于6条条纹，因此离该局部最大值100μm的距离(最大值间间隔的一半)平均有6条条纹，得到的特征尺寸约16μm，小得让观者无法看到。
膜表面高度的随机变化除了减小润湿和牛顿环以外，还可得出若干其它未料到的有益结果。首先，按本发明制作的膜没有高性能、透明光学薄膜的外观，而是呈现出令人误解且几乎是模糊的外观，但这些外观能遮掉某些膜上任何结构中的小缺陷，从而能提高制造过程的成品率。其次，本发明的膜还有助于消除或遮盖显示器中不同膜上结构间的干涉造成的莫尔图案。另一主要结果是，当膜堆中一层或多层膜的表面具有随机高度时，多层显示器中不同膜的光学效应如增亮、漫射或准直等基本上未受影响。
为便于描述，把具有随机高度部分的表面称为“防润湿表面”，虽然应理解此类表面不仅能减润湿，还能例如减少牛顿环。防润湿表面基本上在大范围内是平坦的，观者一般感觉得到。在较小范围内，表面上有许多尖峰或局部表面最大高度，但观者看不到。这些局部表面最大高度与介入的局部表面最小高度的平均差一般很小，为一或二微米左右。因此，若将防润湿表面贴放到另一光滑表面上，防润湿表面上的大部分区域不与第二表面接触，距离为几微米或更短。尖峰接触第二表面，且每个接触点的面积小得足以在任一尖峰上避免任何感得到的润湿。诸尖峰的间隔并不规则，平均间距例如在50μm-500μm范围内，最好在100μm-250μm范围内。尖峰的高度不一，在一特定范围内，局部最大值与局部最小值之间的平均高度差小于约5μm，最好小于2μm。局部最小值与最大值的高度平均间隔约1.5μm。
因此，在尖峰间隔方面，可以存在某种不规则性或无序度，在尖峰高度上也可以存在另一种无序度。然而，尖峰间隔或尖峰高度并非真正无序。在某一预选的范围内，峰高度和/或峰间隔值可以随机或伪随机地各取一个值。通过对峰间隔和/或峰高度设置上下界限，可以减少由可以统计的极端峰间隔或峰高度造成的某些类型的缺陷。
允许以随机方式在极限内变化的防润湿表面的另一特征，是指向局部最大值的表面倾斜角。倾斜角大时，通过大倾斜角表面部分的光以比通过小倾斜角表面部分的光更大的角度折射到膜洁线，这会影响膜的弥散质量，因而表面倾斜角较大的膜通过更大的角弥散光。而且，防润湿表面上尖峰的斜率不一定绕尖峰对称，如可以有大的斜率，从而相对于第一轴线有大的弥散，也可以有小的斜率，从而相对于与第一轴线正交的第二轴线有很小的弥散。膜表面上指定方向表面的斜率在规定极限内时随机的。
按本发明制作的膜可用任何基本上透明的材料制造。块状漫射材料可以取用于本发明的膜，尽管在许多场合中会劣化该光学薄膜的性能。另外，单层膜可包含多层膜与材料，以产生特定的光学效应，如反射偏振。整体挤压的丙烯酸可以时一种两部分结构，其中结构表面在具有本发明光滑而随机化高度的表面的基片上浇注和固化，如可以使用浇注在聚酯基片上的紫外线固化的丙烯酸。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为基片很合适，上面可固化结构。轴向定向的PET通常具有较佳的机械与光学特征。能用作基片的聚酯膜可向杜邦ICI美洲公司购买(Hopewell，Virgimia)，商标为MELINEXTM617。聚乙烯萘(PEN)也能很好地作为聚合材料制造光学薄膜，可以单独使用，也可与PET成为共聚物(如CoPEN)。
防润湿表面可以设置在许多不同类光学薄膜上。如美国专利No.5,506,892描述的棱柱增亮膜400，可以设置一下表面402，它是图4A所示的防润湿表面。注意，像附图4B-4D一样，该图不按比例。
增亮膜400有一系列棱柱结构404平行设置在一个称为结构表面的表面上，棱柱结构404增大了观者通过显示器看到的图案的亮度。光例如光线410或412经下表面402进入增亮膜400，光线被导向膜表面的洁线而从膜400出射，因而本来以与膜洁线成较大角度发射的光就被导向膜洁线，使显示器对观者呈现得更明亮。有些光如光线414，完全被棱柱结构404内反射而返回光源。若光源保持在适度反射包封内，反射的光线414经反复循环而通过增亮膜400传播。
膜400的厚度t通常在100μm～250μm范围内。防润湿表面402上局部最大值与局部最小值的高度弯化δ，一般在0μm～5μm以内，较佳在0μm～2μm以内，最佳值约为1.5μm，在最佳值时，色分离降低了牛顿环的能见度。光峰高度、局部最大值还可用实际高度与标称高度之差束描述，如尖峰的实际高度可达到与标称高度相差5μm，较佳地该差值小于1.5μm。局部最大值的平均间隔通常在20μm～400μm以内，最好在100um～250μm以内。
如上所述，牛顿环图案的尺寸取决于局部最大值的平均间隔，间隔越大，就越可能看到牛顿环图案，因而缩小最大值间平均间隔是有利的。另一方面，若局部最大值的平均高度不变，则缩小最大值间平均间隔会导致较大的表面倾斜角，使通过膜表面的光产生较大的漫射。尽管某些应用场合可以接受一定程度的表面漫射，但是其它场合要将表面漫射减至最小。因此，为减小润湿与牛顿环问题，可以使用约1.5μm的δ值和150μm～250μm范围内的局部最大值平均间隔，同时也减少了表面漫射。这些值只是建议的工作要点，并不用来限制本发明。
本发明的另一优点是能相对于膜另一面的结构先对防润湿表面定向，如可将防润湿表面402选成在垂直于棱柱结构404棱柱体的方向上具有小的表面斜率，同时沿平行于该棱柱体的方向在表面402上具有较大的斜率。这种配置可有利地沿平行于棱柱结构的方向漫射光，不会增强沿穿过棱柱结构的方向的光漫射。
可以使用防润湿表面的另一例结构膜示于图4B。膜420在上表面424上有一凹凸图案423，该图案可用来例如沿与凹凸图案423的槽成直角的方向漫射一准的光。例如，光线426与428在图示从凹凸表面424出射的平面内沿某一方向折射，因而通过该膜420的光就以X方向分布。下表面422是减少光学缺司的防润湿表面。凹凸膜420的症均厚度t通常在100μm～500μm内。
可带防润湿表面的另一类结构膜示于图4C。膜440是块菲涅耳透镜，在上表面445上有一菲涅耳结构444，下表面442是防润湿表面。
显然，除了图4A-4C示出的情况以外，防润湿表面还可应用于其它结构膜，如其它结构可以呈现在膜结构表面上面，诸如透镜，或者其它光折射或光衍射结构。
此外，防润湿表面还可以在基本上无表面结构(如偏振器、块状漫射器、散射膜、延迟膜等)的膜上使用。这类膜的光学效应通常基于膜体内发生的光学互作用，并不依赖于结构表面的折射作用。图4D示出一种偏振膜460，其下表面464是防润湿表面。很容易明白，不带折射结构的膜可在每个表面462与464上具有防润湿表面。
图示的膜460有一通过膜460之中心、基本上平行于表面462与464的虚构平面466，各表面462和464与平面466的高度总变化在各自的δ1与δ2范围内，δ1与δ2一般在0μm～5μm范围内，大多数为约1.5μm。
因此，对原来光滑的膜表面提供防润湿特性，显然能减少显示器的缺陷，这适用于许多不同类的膜。此类膜可以包括表面上的折射结构，或者以依赖于光通过膜传播的膜体光学互作用效应为基础。带防润湿表面的膜还可以体效应与表面效应相结合为基础。
图5A的拓展图示出一例特定的设备，它应用了带防润湿表面的膜。液晶显示器(LCD)照明模块500把荧光灯502和反射器503用作光源，将光导入光波导504，后者在下表面507上设置了温反射提取点506。宽带漫反射器508位于光波导504下面，反射从光波导504上方任何元件再循环的任何光。来自荧光灯502的光进入光波导504一侧，通过光波导504表面的内反射沿光波导504引导。入射在提取点506之一上的光线510经漫反射生成若干漫射光线512。
从提取点506向上传播的光通过光波导504的一表面513。漫射器514可以位于光波导上方进一步漫射从光波导504提取的光，使LCD显示器524后续的照明更均匀。
于是，继续沿向上方向的光可以通过下面的增亮膜(BEF)516，后者在上表面的棱柱结构类似于图4A中增亮膜的棱柱结构。下面的BEF516减少了光沿一维(如离开图示平面)方向的发散。在下面BEF516上方的上面BEF518，具有相对于下面BEF516的棱柱结构成90长定向的棱柱结构，减少光沿第二维(如图示平面)方向的发散。由上面或下面BEF518或516反射的光可用反射器508再循环。交叉成对的BEF膜518可以减少从光波导504提取的光的总发散。
反射偏振膜520位于上面BEF518的上方。反射偏振器发射一种偏振光并反射正交偏振光，这样就偏振了通过振膜520的光。偏振膜520反身的光可用反射器508再循环，偏振膜520配有防润湿上表面522。
LCD阵列524置于偏振膜520的上方。通过LCD阵列的偏振光用信息(如图像)作空间调制，然后发射。防润湿表面522减少在偏振膜520与LCD阵列524之间形成的润湿与牛顿环，由此提高了观者看到的图像质量。使用防润表面522可避免在偏振膜520与LCD阵列524之间安置减润湿覆盖层。
模块500可以包括其它元件，如上面BEF518与偏振膜520之间的覆盖片。
图5B示出另一类显示器550，它使用了本发明的光转向膜。来自发光元件552的光由反射器554导入光波导556，发光元件552一般是荧光管，虽然也可使用其它类型的元件。光波导556呈楔形，但也可用其它形状，如伪楔形。光波导556可以是透明的，或可以包括一块状漫射器。
从光波导556发出的光以小角度或掠射角进入光转向膜558，后者的结构表面侧560有多块线状棱镜，如线状棱镜562，它有第一侧564和第二侧566。来自光波导556的光一般通过线状棱镜562第一侧564进入转向膜558，并被第二侧564全内反射，如图5C所示的光线565。全内反射后，光通过输出表面568从转向膜558发出，然后通过液晶显示器等光闸装置570。转向膜568的输出表面568可以是一种防润湿表面，可防止在转向膜568与光闸装置570之间出现光学缺陷。
很明显，描述的模块500和550仅用于示例，并不以任何方式限制使用带防润湿表面的膜。在许多不同类型的光学系统中，本束两个光学表面会相互接触而产生润湿或牛顿环，现在都可应用带防润湿表面的膜。
光学薄膜通常用各种不同的方法制造，包括模压、挤压、浇注与固化、压模与注模等，这些方法都适于在膜上形成防润湿表面。例如，膜可以浇注在一对以规定尺寸间隔开的轧辊之间，如图6所示，其中膜602由挤压辊604通过拉模600从储器601中拉出，在挤压辊604与第二轧辊606可以是一根图案轧辊，其预定的表面将某种图案压印到膜602上。如在把膜602制成图4A所示的增亮膜的场合中，第二轧辊606在其表面周围配有多个棱柱结构608，在膜602上表面612中产生互补的压痕。图案辊的直径范围可在15CM～60Cm内。挤压辊604也可配上压印图案，这种图案将某种图案印到膜的下表面618上。膜602通过轧辊604与606之后冷却，如在冷却器620中冷却，并保持由轧辊604与606印在上面的图案。在图示的具体实施例中，挤压辊604的表面606具有随机变化的高度，用于将防润湿表面压印在膜618下表面上。
上轧辊606可以配置许多不同类型的压印图案。上轧辊606上可以使用的压印图案的例子有增亮膜用的棱柱图案，凹凸膜用的凹凸图案和菲涅耳透镜用的菲涅耳图案。此外，可以沿垂直于旋转方向的方向围绕轧辊606四周设置上轧辊606上的棱柱结构，而不是沿平行于旋转方向的方向设置，如图6所示。上轧辊606也可以是光滑的，以提供平坦的膜表面，或可以配用一把防润湿图案压印到膜602上表面612上的表面。挤压辊604的表面可以包括一种形成防润湿表面的不规则压印图案，虽然不作为一种要求。若亮根轧辊604于606都具有不规则压印图案，得到的膜就有两个防润湿表面。
可用其它方法形成带一个或多个防润湿表面的膜，这些方法包括压片、注射模与压制模。在一种具体方法中，将加到膜板上可压印材料膜压住图案表面，把图案表面的补体压印到膜上。可压印材料可以是一种热塑材料，因而可在膜冷却的同时，使之压住图案表面，让材料连同压印在其上的图案一起硬化。在该法的一种变型中，可压印材料是一种可固化的聚合物，可在图案表面原位或移去图案表面后被固化或部分固化。
在另一种防润湿表面形成方法中，可以用其上有不规则图案的模具注射模制膜，得到的注模膜的防润湿表面是模具中不规则图案的互补图案。在另一方法中，膜可以压模制作，模具可以配备某种不规则表面在模制件上形成防润湿表面。
膜经压印后，可作附加的后处理步骤，如涂覆，以形成防反射涂层等。
膜制作后，还可用一种或多种不同的方法拉伸。例如，一种或多种不同的方法是长度定向，其中把膜板夹在两组轧辊之间，下游一组轧辊的旋转快于上游一组轧辊。另一方法是用拉幅机拉伸，涉及到用膜板任一侧安置成传送带状的连续的夹子夹住膜的边缘，随着夹子向前移动，连续的夹子移动分开，将其间的膜拉伸预定的距离。拉幅机拉伸一般只沿一个方向拉伸膜，如穿过膜板，沿膜板方向不作拉伸。一般将膜板拉伸到足以达到所需厚度或膜中所需的分子定向的程度。在拉幅机拉伸过程中，膜的宽度可以增大到2-10倍，一般为3-8倍。膜也可以拉伸架中被拉伸成片材而不膜板，其中片材的边缘附接至架的侧边，架的侧边被拉开。
拉伸时，由于膜材量保持基本不变，所以膜的截面形状变化可以很好地限定。在膜被横向拉长X倍时，膜的高度就减小X倍，因为截面积保持不变。因此，若未拉伸的膜有一压印在一个表面上的防润湿图案，而且局部最大值与局部最小值的平均高度为Y，则拉伸膜的该平均高度差约为Y/X。例如，若末拉伸膜的防润湿表面的局部最大值与最小值之平均高度差为8μm，且该膜被拉长4倍，则膜在拉伸后，其上述平均高度差约为2μm。
因此，将防润湿表面形成在具有一定尺寸如平均峰高、平均峰间隔的膜上，这些尺寸根据该膜是否准备拉伸而选择。若不作拉伸，则膜上形成的表面具有期望的峰高与平均间隔。然而，若该膜要拉伸，如沿一个方向拉伸，则表面上的峰高为X乘以期望的最后峰高，X是拉伸系数。顺便提一下，膜表面上沿拉伸方向的平均峰间隔为1/X乘上沿该拉伸方向期望的最后峰间隔。若只沿一个方向拉伸，则沿正交于拉伸方向的方向的平均峰间隔不变，因而膜上沿正交方向的平均峰间隔，在拉伸后具有与期望值同样的值。下面举例作详细说明。
在沿两个方向如穿过膜板与顺着膜板拉伸膜时，形成在膜上的表面的尺寸经选择，使防润湿表面的尺寸在拉伸后保持在期望的板值内。
制作棱柱膜，凹凸膜与带菲涅耳透镜的膜等结构膜所使用的工具母版，可用金刚石切削技术制造。这些母版可通过挤压或浇注固化工艺制造膜片。一般而言，用于线状图案的工具是在称为辊的圆柱形坯料上经金刚石切削而制成的。辊表面通常为硬质铜，尽管其它材料也可使用。结构以连续环境辊四周的图案形成。在一特定实施例中，结构用称为螺纹切割的技术作机加工，加工中在辊上作连续切削，同时金刚石工具沿转辊的横向移动。若要制作的结构有固定的节距，工具就沿辊恒速移动。普通的金刚石本庆可以独立控制工具渗透入辊的深度，工具与辊和工具横移速度的水平角与垂直角，此外，还可控制辊的转速。可以采用类似的技术制造防润湿压印辊。
图7所示方法可制造压印防润湿表面的辊。鼓100通过鼓驱动器704绕轴702旋转，计算机706控制鼓驱动器704，还可监视鼓700当前的角位置4。控制计算机706还控制着金刚石切具708的移动与操作。计算机706向切具支架发出控制信号，令其沿平行于轴702的Z方向，径向导向轻702的X方向移动，还可对工具708与鼓700表面之间的夹角∏发出控制信号。切具的大小与形状根据辊700准备对其制作的具体的膜类型而选择。
计算机706通常沿Z方向驱动切具，使切具708沿转动的鼓700移动，沿X方向控制切具708，控制了切入鼓700表面的度。金刚石切具708可以装在附接于刀架712的快速伺服单元710中，刀架712在计算机706控制下可在X与Z方向平移，快速伺服单元710也沿X方向平移切具708。然而，切具708以普通机床刀架一般达不到的频率操作。快速伺服单元响应特性的频率上限为几KHz至几十KHz，而普通机床刀架的频响特性通常不大于5Hz。快速伺服单元710的行程在X方向造成的长度一般很短，小于50μm，也不能不到20μm，显然可在行程长度与频响上限之间作一折衷。一般而言，快速伺服单元710使刀具708沿X方向作快速的短小移动，而刀架712使刀具708沿X方向作较慢的长移动。通过螺纹切割鼓上的线槽，即使切具708沿Z方向平移，同时切入鼓700的表面，在鼓上切割防润湿表面图案。刀架712可以是第二伺服单元，其工作频段低于快速伺服单元710。
可用几种不同的方法控制鼓700上的表面切割。在图7的一种方法中，计算机706对z有时对门产生控制信号，还对切具708产生有两个分量的控制信号x。第一分量x0是一慢变函数，令刀架712沿x方向平移快速伺服单元710，慢变函数可以是例如正弦或随机函数；第二分量x1是一计算机产生的噪音函数，控制快速伺服单元708沿x方向作短小、迅速、独立、随机定时的移动。
在辊700表面上得到的随机切割，具有辊周围局部最小值的平均间距，它取决于辊相对于刀具708的表面速度，还具有切具708沿x方向随机定时移动的平均时间周期。由于鼓700的表面在膜上形成了互补的表面，所以辊表面上的局部最小值对应于膜表面上的局部最大值。若把辊表面高度的局部最小值的平均间隔选为约150μm，辊708移动的平均时间为200μs(对应于5KHz约平均切具工作频率)，则将辊表面速度选为约0.75/ms。
除了利用快速伺服单元710通过快速x平移而改变切具708的x位置以外，还可在x0信号分量控制下通过刀架712的慢速x平移来改变切具708的x位置。这里x0信号的变化速率不是辊700转动速率的某个谐波或子谐波，故可避免切割表面出现有规则的周期性。刀架712的慢速x平移可以将表面切入辊700的高度变化量大于快速伺服单元710的行程长度。
图8A-8C示出几例不同类型的控制信号，它是电压与时间的函数， 由计算机706发送给快速伺服单元710，以在辊700表面上切割某种随机或伪随机图案。
图8A中，控制信号800包括一连串幅值与宽度固定的脉冲，脉冲间隔可随机改变。图8B中，控制信号802包括一连串幅值与间隔固定而宽度可随机变化的脉冲。图8C中，控制信号804包括一连串宽度与间隔固定而幅值可随机变化的脉冲。
信号800，802和804中随机出现的脉冲的图案，由快速伺服单元710在切割到辊700表面上随机分布的最小部分上平移成各自等鼓的图案。提供给快速伺服单元710的控制信号中的一连串脉冲，可以包括任意组合的随机变化的脉冲幅值，脉冲宽度与脉冲间隔。计算机706向快速伺服单元710提供随机或伪随机变化控制信号的优点在于，切割到一根辊上的随机产生的图案可以在计算机706中编程，并在另一辊上重复。
在脉冲控制信号的其它优点当中，可以减少快速伺服单元710发热，更容易提高辊切割速度，设计者更易于理解和模拟切割过程。
可向快速伺服单元710发送其它类型的信号，是切具708合理地平移以切割辊700，而图8a-8C的例子并不限制本发明。
如上所述，本发明的一个优点是能将防润湿表面的特征选成相对于某一方面有一特定值，如沿平行于棱柱膜上棱镜方向的方向的表面斜率。在防润湿表面定向的另一例子中，在切割鼓的同时，能把表面最小的“顺螺纹”间隔范围选成例如在150μm与200μm之间，而且对局部最小值的“横螺纹”不加任何具体的限制。随机特性的这种定向选择例如对避免线状莫尔图案等线性效应是有利的。
图9示出把防润湿表面切割到鼓上的另一种方法，与图7类似的元件采用同样的标号。将控制切割操作的计算机900接至鼓驱动器704，以便控制与监视鼓700绕轴702旋转时的角度ψ。计算机900向刀架712发出控制信号以控制切具708沿y方向的移动，并发出一慢x信号令切具708沿x方向作相对慢移动，还可提供其它控制信号来控制切具708与辊700表面之间的夹角θ。
噪声源904产生的噪声信号In一般通过带通滤波器906，必要时，滤波的噪声信号在放大器907中放大后，作为快x信号提供给快速伺服单元710，使切具708沿x方向作无规则的快移动。
滤波器906的通带可以调节，以便通过在所需噪声频率范围内的频率，如该带通可在几KHz宽的窗口上延伸，而且可在1或2KHz到几十KHz范围内确定中心。频带中心根据鼓切面上局部最小值所需的平均间距选择，而选择的通带宽度决定了所需的内部最小距离的扩展。频带中心的选择还依赖于所需的快速伺服单元710的行程长度，该长度一般随工作频率增高而减小。
应该理解，由于来自噪声源904的信号正作滤波，所以送到快速伺服单元710的信号并非真的随机，呈伪随机。然而，限制噪声信号的频率可避免在快x信号中出现在统计上极端的频漂。在较短内部最小间距部分接近较长内部最小间距部分的辊中，可能造成这种频漂，由此导致观者看得见的显示缺陷。
在图8的一个具体系统例子中，以40μm的切距使用64μm半径金刚石的切具708。切距是切具708在鼓700转一圈期间沿z方向运行的距离。利用鼓每转1.69圈使慢x平移约6μm，改变切具的深度，选用的比率提供深度变化的恒定图案，在应用接近一圈尤其是略小于一圈的循环时没有看得出的循环问题。在慢x平移的顶部加一用滤波型随机噪声发生器产生的3μm随机信号，滤波器在4KHz-5.6KHz通带内使噪声通过。鼓的表面速度经选择，使鼓表面上光泽的标称或平均间距约为170μm。
图10是一个具体的用于保持切具的快速伺服单元的实施例。快速伺候单元1000包括切具1002，该切具从具有壁1006与背部1008的外壳1004伸出，并由任一侧的压电元件堆1010支持。当压电堆1010受到快变电信号激励时，使刀具1002移动，它从外壳1004伸出的距离就变化某一小小的量。压电堆1010可以用恒定、编程或不规则的频率激励。然而，为在高度随机变化的辊800上产生一表面，加到压电堆1010的信号通常是随机或伪随机的。这里的随机应理解成包括了伪随机。
举例
用辊制作带防润湿表面的反射偏振器膜，辊表面的制备如下所述。辊以约0.8/ms的表面速度旋转，快速伺服单元用频率范围为4KHz-5.6KHz的噪声源发出的信号操作，快速伺服单元的行程长度约7μm，慢x平移约3μm，加到快速伺服单元的周期等于约辊转1.69圈，金刚石刀具的半径约50μm，在辊表面上切槽，槽距约22-28μm，切割平均垂度约2μm，因而深度的最大峰各差约12μm(7＋3＋2μm)。相邻槽间尖峰约z尺寸的变化围绕辊不平均，但根据尖峰任一侧谷底的相对切割深度，有某种快z变化。然而，z方向最小之间的平均间隔等于z节距，即22-28μm。在沿槽的周围方向上，最小的平均间隔约175μm。
用于在挤压过程中在膜上形成表面的辊，类似于图6的过程。该膜是一种多层反射偏振器膜，由下列已公开PCT专利申请中所述的PEN和CoPEN交替层所形成：WO95/17303、WO96/19347、WO95/17699、WO95/17692和WO95/17691，这些专利申请的内容都结合在此作参照。在形成膜之后，横向拉伸膜大约6倍。相应地，拉伸膜中最大峰谷高度约2μm(12÷6)，拉伸方向的平均尖峰间隔不受拉伸的影响，保持为约175μm。
膜上防润湿表面的一例子示于图11A与11B。膜形成在由50μm半径金刚石刀具以25μm节距切割的鼓上，切具具有7μm的高频随机摆幅和3μm的慢x摆幅，膜制成后拉长约5倍。图11A对1.18mm(z轴)×1.36mm(y轴)的膜部分示出了防润湿表面的三维表面图。拉伸方向顺y轴。该图示出在取样的表面平行于z轴的一条线的表面剖面，沿直线剖面长度的高度变化约0.3μm。
如上所述，本发明使用于显示系统，深信尤其有利于减少背投显示器与背投影屏等具有多层光控膜的显示器与显示屏的装饰缺陷。因此，不应认为本发明只限于上述诸具体例子，而应理解成包括了在所附权利要求书中提出的本发明所有方面。对于参阅了本说明书的本领域技术人员而言，显然明白本发明适用的各种修改、同等过程及各种结构。所附权利要求旨在包括这类修改和装置。