專利名稱：具有偏振光發(fā)射波導(dǎo)板的光產(chǎn)生器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括板條光導(dǎo)、光輸入單元和光輸出單元的光產(chǎn)生器件。此外本發(fā)明涉及顯示器件和LCD電視機(jī)。
當(dāng)前使用的板條光導(dǎo)，例如用于薄LC顯示屏的背照明的板條光導(dǎo)，通常是邊照明的(edge-lit)(也稱作側(cè)照明)類型，其中部分被反射器包圍的光源放在靠近該光導(dǎo)的至少一個(gè)邊緣的位置，使得它的光通過(guò)其邊緣被導(dǎo)入光導(dǎo)。在例如WO 01/63588中公開了這種板條光導(dǎo)。光導(dǎo)中俘獲的光通過(guò)全內(nèi)反射(TIR)在該光導(dǎo)中傳播，并且通常通過(guò)在該光導(dǎo)內(nèi)傳播的光與設(shè)在該光導(dǎo)表面的光散射和/或反射/折射裝置(例如散射點(diǎn)、散射表面圖形或其它光學(xué)“不規(guī)則性”)的光學(xué)相互作用、或者通過(guò)該光導(dǎo)表面內(nèi)/上特別制造的表面形貌耦合出該光導(dǎo)，所有的光散射和/或反射/折射裝置的共同點(diǎn)在于它們“破壞”全內(nèi)反射并且引導(dǎo)光從該光導(dǎo)耦合出?；蛘?，可以使特別織構(gòu)的光學(xué)箔與該光導(dǎo)光學(xué)接觸用于該光出耦合的目的以及用于其隨后的導(dǎo)向。使用這種配置，可以使整個(gè)邊照明的背光包含在僅有小厚度的空間內(nèi)，這對(duì)于所涉及的應(yīng)用，即薄筆記本屏幕或薄LC監(jiān)示器屏幕，是重要的。
在WO 01/90637(PHNL 000294 EPP)中描述了優(yōu)選在液晶顯示器中使用的偏振光發(fā)射波導(dǎo)板，該波導(dǎo)板用于各向異性地將具有特定偏振狀態(tài)的光(例如s偏振光)散射出光導(dǎo)。所述波導(dǎo)板包括將光耦合到波導(dǎo)板內(nèi)的入射側(cè)、將光耦合出該波導(dǎo)板的主要出射表面以及偏振裝置，該偏振裝置用于選擇性地將經(jīng)由入射側(cè)耦合進(jìn)來(lái)的光的第一偏振狀態(tài)的分量向出射表面引導(dǎo)，該偏振裝置包括將第一偏振狀態(tài)的分量選擇性向出射表面散射的各向異性光散射層。因此，在光導(dǎo)再循環(huán)的光被用于使LCD-面板更高效。該思想是在各向異性箔的表面反射p偏振光而同時(shí)將s偏振光散射出光導(dǎo)。當(dāng)光導(dǎo)內(nèi)發(fā)生消偏振時(shí)，P偏振光可被再循環(huán)。
然而，使用這種波導(dǎo)板，光再循環(huán)和s偏振光的提取太有效。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)消偏振可以在僅僅幾毫米的距離發(fā)生，因此導(dǎo)致光通量的均勻性損失。在距光源幾厘米處，大部分光已經(jīng)被提取，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。
因此本發(fā)明的目的是提供克服上述問(wèn)題的光產(chǎn)生器件，該器件特別產(chǎn)生具有高均勻性的偏振光并且適合用在背光型的LCD面板中。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如權(quán)利要求1中所述的光產(chǎn)生器件實(shí)現(xiàn)該目的，其包括-具有兩個(gè)基本平行的側(cè)面以及至少一個(gè)邊緣的板條光導(dǎo)，該邊緣的表面連接所述側(cè)面的表面，-布置在所述光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)光輸入單元，包括至少一個(gè)光源以及用于將光耦合入所述光導(dǎo)中的光入耦合(incoupling)裝置，以及-布置在所述光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)光輸出單元，包括用于選擇性將具有第一偏振狀態(tài)的光耦合出所述光導(dǎo)的偏振光發(fā)射波導(dǎo)板。
本發(fā)明基于這樣的思想提供至少一個(gè)光輸入單元和至少一個(gè)光輸出單元，它們依賴于應(yīng)用、不同于已知裝置，可以安置在所述光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面上的任何位置的任何地方。這使得光導(dǎo)充當(dāng)并不直接相互光學(xué)耦合的光輸入和光輸出單元之間的光緩沖器。光在該光導(dǎo)內(nèi)的緩沖提高了要在被至少一個(gè)光輸出單元覆蓋的該光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面的表面區(qū)域上獲得的光強(qiáng)度的均勻性，這有利于獲得具有相當(dāng)均勻的橫向亮度水平的出耦合光。光輸入和光輸出單元之間經(jīng)由光導(dǎo)的耦合的間接程度與它們各自與光導(dǎo)的光學(xué)接觸面積(即它們的孔徑)成比例，并且還依賴于相應(yīng)的光輸入單元和光輸出單元在所述光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面的相互之間的定位。
根據(jù)本發(fā)明在光輸出單元中提供偏振光發(fā)射波導(dǎo)板，該波導(dǎo)板用于選擇性將具有優(yōu)選偏振狀態(tài)的光耦合出光導(dǎo)。因此，僅僅具有優(yōu)選偏振狀態(tài)的光(例如s偏振光)將被提取出光導(dǎo)，因此在不損失均勻性的條件下獲得了有效的偏振光再循環(huán)。此外，這種光產(chǎn)生器件的制造相當(dāng)容易。根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件優(yōu)選用于直接背照明型LCD顯示器件或者具有掃描背光的LCD電視機(jī)，所述掃描背光是減少LCD電視機(jī)中運(yùn)動(dòng)贗像的已知選擇。
用在光輸入單元中的光源(例如燈)的數(shù)量可以根據(jù)光導(dǎo)的側(cè)面面積調(diào)整并且可以因此與必須被照明的顯示屏表面面積相適應(yīng)或者發(fā)光光源瓦(luminaire tile)的表面面積相適應(yīng)。這允許光產(chǎn)生器件被構(gòu)造成(取決于它們的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié))使得能以高亮度水平獲得高度的橫向亮度均勻性，或者使得能夠?qū)崿F(xiàn)光集中或光稀釋，所述高亮度水平涉及來(lái)自安置在所述光導(dǎo)的至少一個(gè)側(cè)面上的至少一個(gè)光輸出單元的發(fā)射光。此外，取決于該至少一個(gè)光輸出單元的設(shè)計(jì)參數(shù)，光可以從擁有一定程度的準(zhǔn)直的光產(chǎn)生器件發(fā)射。這對(duì)于，例如照明直接靠近該至少一個(gè)光輸出單元放置的LCD屏是有用的。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義。在權(quán)利要求14中請(qǐng)求保護(hù)包括顯示屏(特別是LCD屏)的以及根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的顯示器件，特別是直接背光型的液晶顯示器件。在權(quán)利要求15中請(qǐng)求保護(hù)包括根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的LCD電視機(jī)。
在本發(fā)明的上下文中，偏振光發(fā)射波導(dǎo)是相對(duì)于具有第二偏振的狀態(tài)的光選擇性發(fā)射具有第一偏振狀態(tài)的光的波導(dǎo)，所述第二偏振狀態(tài)與所述第一偏振狀態(tài)正交。發(fā)射光的偏振選擇性定義為具有第一偏振狀態(tài)的光的發(fā)射量與具有第二偏振狀態(tài)的光的發(fā)射量之比，所述第二偏振狀態(tài)與所述第一偏振狀態(tài)正交。波導(dǎo)板的透射率是經(jīng)由出射表面發(fā)射的光量與經(jīng)由入射側(cè)進(jìn)入的光量之比。
經(jīng)由波導(dǎo)板的入射側(cè)耦合進(jìn)來(lái)的入射光通過(guò)在或多或少平行于出射表面的方向上的全內(nèi)反射被引導(dǎo)通過(guò)該板。通常，該入射光基本是非偏振的，也就是說(shuō)，它包含等量的第一和第二偏振狀態(tài)的分量。當(dāng)該光通過(guò)各向異性散射層傳播時(shí)，第一偏振狀態(tài)的分量被散射的程度大于第二偏振狀態(tài)的分量。
相反地，第二偏振狀態(tài)的分量比第一分量更大程度地被透射，也就是說(shuō)，該第二分量被選擇性透射并因此保持俘獲在該波導(dǎo)板中。向出射表面?zhèn)鞑ゲ⑶乙圆粷M足全內(nèi)反射條件的角度入射到該出射表面上的散射光將被折射并且通過(guò)該出射表面射出該波導(dǎo)板。
波導(dǎo)板的厚度被調(diào)整到適合于即將到來(lái)的特定應(yīng)用所需的光量以及用于向該波導(dǎo)板提供光的光源的尺寸。如果該板太薄，則光傳播效率較低，然而，如果它太厚，就會(huì)增加不必要的重量。有利的是，厚度為0.1-50mm，或者更好是0.25-20mm。在0.5-10mm的厚度達(dá)到有效傳播和板的重量之間的良好平衡。
為了有效照明包括根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)板的LCD器件的顯示面板，在波導(dǎo)方向，波導(dǎo)板關(guān)于第一偏振狀態(tài)的分量(也就是要通過(guò)出射表面耦合出來(lái)的分量)的透射率可以選擇為，使得任何從入射側(cè)達(dá)到相對(duì)側(cè)的光都包含一定程度的所述第一偏振的分量。
在前面提及的WO 01/90637(PHNL 000294 EPP)中公開了可用于根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的各向異性光散射層的優(yōu)選實(shí)施例，其內(nèi)容在此引入作為參考。
在可替換的實(shí)施例中，輸出單元的波導(dǎo)板包括微-構(gòu)造的各向異性光出耦合層，其大體上提供與上述各向異性光散射層相同的效果。此外，可以在所述各向異性層的背離該光導(dǎo)的一側(cè)的頂上提供保護(hù)涂層。微構(gòu)造的各向異性光出耦合層的優(yōu)選實(shí)施例在權(quán)利要求4中定義。
在有利的實(shí)施例中，波導(dǎo)板包括歐洲專利申請(qǐng)011206666.1(PHNL010683)中所述的全息出耦合層。其中布拉格角優(yōu)選為90°或者全息出耦合層的厚度選擇為使得出耦合是偏振選擇性的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供如例如US 5,808,713中所述的反射偏振器和出耦合結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選為寬帶膽甾型網(wǎng)絡(luò)、多層膜或者線柵(wire grid)偏振器。
光輸入單元的光入耦合裝置優(yōu)選包括多個(gè)入耦合光學(xué)元件，這些元件與所述光導(dǎo)的其上安置至少一個(gè)光輸入單元的側(cè)面的表面光接觸。這種入耦合光學(xué)元件可以是棱、立方體或者具有圓形或橢圓截面的圓柱體的形式，具有不同的斷面和表面，這在權(quán)利要求10-14中定義。
根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例，為該光導(dǎo)提供有光反射裝置，尤其是鏡面或漫射反射器，漫射反射器的邊緣基本不與該光導(dǎo)光學(xué)接觸。因此，光線被迫通過(guò)TIR在該光導(dǎo)中傳播，直到它們通過(guò)光輸入單元或通過(guò)光輸出單元射出該光導(dǎo)。優(yōu)選在該至少一個(gè)光輸入單元內(nèi)，在該至少一個(gè)光源的背后和/或周圍(即，在遠(yuǎn)離光入耦合裝置的方向上)放置額外的反射表面，以將傳播遠(yuǎn)離該光入耦合裝置的光線重新引導(dǎo)向該光入耦合裝置引導(dǎo)回來(lái)。所述額外的反射表面的存在允許在該光輸入單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)光的反復(fù)利用。
優(yōu)選地，為了用作大面積LC顯示屏的均勻發(fā)光背照明單元，該光輸入單元在放置其的光導(dǎo)的那側(cè)的整個(gè)表面區(qū)域上散布。此外，可以在該光輸入單元內(nèi)沿該側(cè)規(guī)則放置各個(gè)光源。類似地，光輸出單元可以在光導(dǎo)的一側(cè)的整個(gè)表面區(qū)域上散布，在所述光導(dǎo)的一側(cè)上安置有光輸出單元。
現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1示出了具有各向異性光散射層的光產(chǎn)生器件的第一實(shí)施例，圖2示出了具有微構(gòu)造的各向異性層的光產(chǎn)生器件的第二實(shí)施例，圖3示出了具有由于吸收非TIR光線的吸收裝置的光產(chǎn)生器件的第三實(shí)施例，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件，圖5示出了具有微結(jié)構(gòu)的各向異性層的光產(chǎn)生器件的第四實(shí)施例，圖6示出了具有全息出耦合層的光產(chǎn)生器件的第六實(shí)施例，以及圖7示出了具有反射偏振器的光產(chǎn)生器件的第七實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的第一實(shí)施例。所述器件包括板條光導(dǎo)1、安置在光導(dǎo)1的一側(cè)上的光輸入單元2以及安置在光導(dǎo)1的另一側(cè)上的光輸出單元3。光導(dǎo)1具有兩個(gè)基本平行的側(cè)面10、11以及邊緣12，邊緣12具有與側(cè)面10、11的表面連接的表面。光輸入部分2覆蓋光導(dǎo)1的整個(gè)側(cè)面10；光輸出部分3覆蓋光導(dǎo)1的整個(gè)側(cè)面11。
在光輸入單元2內(nèi)，以等間隔提供了用于產(chǎn)生光的5個(gè)燈20。為了將產(chǎn)生的光耦合到光導(dǎo)1內(nèi)，光輸入單元2還包括光入耦合裝置21，該裝置21包括多個(gè)與平坦光導(dǎo)表面10光學(xué)接觸的入耦合光學(xué)元件22，元件22的形式為棱或者立方體或者具有圓形或橢圓截面的直立圓柱?；旧洗怪庇诠鈱?dǎo)表面10排列的光學(xué)元件22的直立表面23是光學(xué)平滑的并且用于將來(lái)自光輸入單元2的光41耦合到光導(dǎo)1的內(nèi)部。平行于光導(dǎo)表面10排列的光學(xué)元件22的表面24覆蓋有反射層以防止任何不能通過(guò)TIR在光導(dǎo)1內(nèi)傳播的光進(jìn)入光導(dǎo)1，該反射層優(yōu)選由鋁制成并且具有基本上100％的反射率。優(yōu)選地，光學(xué)元件22的表面24在所述表面24背離光導(dǎo)1的一側(cè)是漫射反射的，用于將光42反射在光輸入單元2內(nèi)。
包括光源20的光輸入單元2至少部分被漫射反射器27包圍，當(dāng)然除了要使用太陽(yáng)或外部光源作為用于產(chǎn)生要被耦合到光導(dǎo)1內(nèi)的光4的光源時(shí)之外。所述漫射反射器27優(yōu)選具有100％的反射率以最大化流明輸出和光輸入單元2內(nèi)的光反復(fù)利用效率。
俘獲的光線通過(guò)TIR傳播通過(guò)光導(dǎo)1。它們可以通過(guò)光入耦合裝置21的入耦合光學(xué)元件22的直立壁23出射，或者它們可以通過(guò)光輸出單元3的波導(dǎo)板31出射，所述壁23使俘獲的光線回到包含光源20的光輸入單元2的腔內(nèi)，在其中它們可以被再循環(huán)并再次耦合到光導(dǎo)1。
波導(dǎo)板31具有用于耦合進(jìn)光的入射側(cè)32以及用于耦合出偏振光的主要出射表面33。波導(dǎo)板31包括用于選擇性將通過(guò)入射側(cè)32耦合進(jìn)來(lái)的光的第一偏振狀態(tài)的分量向出射表面33引導(dǎo)的偏振裝置，所述出射表面33的形式為各向異性光散射層，其選擇性地將第一偏振狀態(tài)的分量向出射表面33散射。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該層包括其中分散了分散相35的連續(xù)相34。該連續(xù)和該分散相的折射率被調(diào)整成相互協(xié)調(diào)，使得沿垂直于波導(dǎo)方向(垂直于入射側(cè)32)的第一軸，分散相和連續(xù)相的折射率基本不匹配，而沿垂直于波導(dǎo)方向和所述第一軸的第二軸，折射率基本匹配?；蛘?，第一軸可以定向?yàn)槠叫杏谌肷鋫?cè)32的法線或者出射表面33的法線。
可以進(jìn)一步開發(fā)波導(dǎo)板32，并為其提供額外的元件，諸如，例如用于將入射到其上的任何散射光重新向出射表面33引導(dǎo)的反射器；反射器12，該反射器12用于將任何通過(guò)該波導(dǎo)板透射的光重新引導(dǎo)到安置在波導(dǎo)板31和外部顯示板之間的波導(dǎo)板和/或二向色偏振器以進(jìn)一步加強(qiáng)偏振選擇性。關(guān)于這點(diǎn)，可以再次參考WO 01/90637，其中描述了波導(dǎo)板的另外的實(shí)施例，這些波導(dǎo)板通常都可以用在根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件中。
在圖1中也示出了在光導(dǎo)1中和波導(dǎo)板31中傳播的光線的偏振分量的典型軌跡。包括等量的s和p偏振光的非偏振光的光線51通過(guò)入射側(cè)32進(jìn)入波導(dǎo)板31。當(dāng)傳播通過(guò)各向異性光散射層31的連續(xù)相34時(shí)，它遇到分散相區(qū)域35。對(duì)于p偏振光，分散相35的折射率基本與各向異性光散射層31的連續(xù)相34的折射率匹配，因此p偏振分量基本透射。對(duì)于s偏振光，分散相35的折射率與連續(xù)相35的折射率不匹配。該不匹配導(dǎo)致入射光線51散射到散射光線61、62的束內(nèi)，該束的至少一部分(即，s偏振的光線61)被引導(dǎo)向出射表面33。因此獲得了偏振選擇。另外的p偏振的光線62，被散射回到光導(dǎo)1內(nèi)，在其中它們(顯示為光線52)通過(guò)全內(nèi)反射，即通過(guò)在反射表面25、13和14處的鏡面反射被再循環(huán)。因此，在不損失出耦合的光61的均勻性的情況下，實(shí)現(xiàn)了有效的偏振光再循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件包括板條光導(dǎo)、光輸入單元和光輸出單元，該器件使得光導(dǎo)1能夠充當(dāng)輸入和輸出單元2、3之間的光緩沖器。這些單元2、3不直接相互光耦合，它們之間光耦合的(間接)程度與它們的孔徑(即，它們各自與光導(dǎo)1光學(xué)接觸的面積)成比例。光輸入單元2和光輸出單元3之間的光緩沖程度因此與輸入和輸出單元2、3的孔徑成反比。單元2、3之間的光學(xué)耦合的(間接)程度還依賴于各個(gè)單元2、3相對(duì)彼此在光導(dǎo)1的側(cè)面上的位置。
在光導(dǎo)1的邊緣12，在一個(gè)方向傳播的TIR光通過(guò)鏡面或者優(yōu)選漫射反射器13被反射回來(lái)，優(yōu)選后者不與光導(dǎo)1光學(xué)接觸。這使得能夠在光導(dǎo)1上有額外的光強(qiáng)度的平滑。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的另一實(shí)施例。其中，光輸出單元3包括微構(gòu)造的各向異性層37，而不是圖1所示的各向異性光散射層，該層37從外部被任選的保護(hù)涂層36覆蓋。微構(gòu)造的各向異性層37通常完成與前述的各向異性散射層31相同的功能，即，使用圖2所示的實(shí)施例，具有特定偏振狀態(tài)的光(例如s偏振光)可以被選擇性地并均勻地在光導(dǎo)1的整個(gè)側(cè)面11上出射。
即使出現(xiàn)消偏振，向光入耦合元件21的反射器24、25散射回的S偏振光也可以從光導(dǎo)1逃逸出。然而，當(dāng)在液晶顯示器(其中LCD板位于光輸出單元3下方)中應(yīng)用如圖1和圖2所示的光產(chǎn)生器件的實(shí)施例時(shí)，LCD板本身將通過(guò)其極性選擇s偏振。將導(dǎo)致小的光損失，但是對(duì)比度仍然足夠好。
然而，如果僅具有s偏振的光從光導(dǎo)1逃選出，就可能省略LCD面板中第一極性，因此，使得它在總體上更便宜。當(dāng)提供光吸收裝置以防止非TIR光通過(guò)光輸出單元3從光導(dǎo)1逃逸時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)此效果。這在圖3中示出，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的第三實(shí)施例。其中光輸出單元3包括圖1中所示的各向異性偏振光散射層31。然而，除了包括沿光導(dǎo)1的側(cè)面10以等間隔排列的相鄰光學(xué)元件22之外，光入耦合裝置還包括在面向光源20一側(cè)上具有漫射或鏡面反射層的被定型的箔或者掩模26。該遮擋箔26遮擋相鄰光學(xué)元件22之間的光導(dǎo)表面以防止其直接暴露于光源20產(chǎn)生的光，并且優(yōu)選不與光導(dǎo)1光學(xué)接觸以便在箔26和光導(dǎo)表面10之間形成腔28。
此外，面對(duì)光導(dǎo)1的光學(xué)元件22和定型的箔26的表面被吸收層29(例如黑色涂層)覆蓋，以便吸收具有非TIR角度的光線53，從而防止非TIR光從光導(dǎo)1逃逸。因此，保持了全TIR模式，從而可以省略LCD器件的一個(gè)極性。
圖4示意性示出了包括根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的背光照明型液晶顯示器件的截面視圖。LCD器件70包括LCD面板71，該面板71通常包括散布在透明ITO電極之間的LC單元。器件70還包括如上所述的具有光輸入單元2、光導(dǎo)1和光輸出單元3的光產(chǎn)生器件，光輸出單元3包括用于選擇性將偏振光引導(dǎo)到出射表面33的波導(dǎo)板。LCD器件70還包括安置在觀察者80和面板71之間的分析器/偏振器72。
LCD器件120是背光照明型的，因此能夠使用從光輸入單元2產(chǎn)生的光顯示圖象信息。正如本領(lǐng)域中熟知的，取決于所用的特定LC單元類型，分析器72和(多個(gè))任選偏振器的相互取向使得能夠獲得不同的LC效果。當(dāng)面板71的象素上沒(méi)有電壓時(shí)，從光輸出單元3發(fā)射的偏振光進(jìn)入面板71。當(dāng)其通過(guò)LC單元時(shí)，該光的偏振旋轉(zhuǎn)了90°，因此其不能通過(guò)分析器72象素顯示為暗。當(dāng)象素處于開狀態(tài)時(shí)，光的偏振在面板71中不改變，因此光能夠無(wú)阻礙地通過(guò)分析器72象素顯示為白。
在圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的另一實(shí)施例，該實(shí)施例是圖2和3所示的實(shí)施例的部分的組合。使用脊或者棱鏡的陣列作為光入耦合裝置21來(lái)調(diào)整如圖2所示的光入耦合結(jié)構(gòu)2。如圖2那樣調(diào)整光導(dǎo)1和光輸出單元3，即，光輸出單元3包括用于選擇性出耦合s偏振光的微構(gòu)造各向異性層37。因此，使用該實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光發(fā)射方向的高度控制。
圖6示出了使用全息出耦合層的根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件。在如圖2所示調(diào)整光輸入單元2和光導(dǎo)1的同時(shí)，光輸出單元3除了包括任選的保護(hù)涂層36之外，還包括全息出耦合層38。在全息圖中，如果布拉格角α是45°或者如果適當(dāng)選擇層38的厚度，可以選擇性耦合出入射光51的一種偏振。因此，s偏振的光61被選擇性耦合出。
圖6也示出了全息傾斜角度β，該角是光柵平面的法線和堆垛方向之間的角度，堆垛方向是光柵平面堆垛的方向。全息圖可以認(rèn)為是光柵平面的堆垛，每個(gè)光柵平面內(nèi)的折射率是常數(shù)且相鄰平面之間的折射率不同。關(guān)于這種全息層38的更詳細(xì)的描述，參見(jiàn)前面提及的歐洲專利申請(qǐng)01 120 366.1(PHNL 010683)。該實(shí)施例具有不需要微構(gòu)造和莫爾干涉的簡(jiǎn)單出耦合構(gòu)造。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的另一個(gè)實(shí)施例。同樣如圖2那樣調(diào)整光輸入單元2和光導(dǎo)1。光輸出單元3除了包括任選保護(hù)涂層36之外，還包括選擇具有特定偏振的光的反射偏振器39。因此，具有特定偏振的光(例如s偏振光)可以選擇性通過(guò)出耦合層30耦合出來(lái)。具有不同偏振的光(例如p偏振62)在反射偏振器39上被反射。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于不依賴于出耦合結(jié)構(gòu)，例如，在該實(shí)施例中可以使用不同的出耦合層30。
本發(fā)明提供了其中光導(dǎo)作為光緩沖器的光產(chǎn)生器件。具有優(yōu)選偏振狀態(tài)的選擇性偏振光均勻射出。該器件的布局簡(jiǎn)單，并且可以在各種不同的應(yīng)用中使用。
權(quán)利要求
1.光產(chǎn)生器件，包括-具有兩個(gè)基本平行的側(cè)面(10、11)以及至少一個(gè)邊緣的板條光導(dǎo)(1)，該邊緣(12)的表面連接所述側(cè)面(10、11)的表面，-布置在所述光導(dǎo)(1)的至少一個(gè)側(cè)面(10)上的至少一個(gè)光輸入單元(2)，包括至少一個(gè)光源(20)以及用于將光耦合入所述光導(dǎo)(1)中的光入耦合裝置(21)，以及-布置在所述光導(dǎo)(1)的至少一個(gè)側(cè)面(11)上的至少一個(gè)光輸出單元(3)，包括用于選擇性將具有第一偏振狀態(tài)的光耦合出所述光導(dǎo)(1)的偏振光發(fā)射波導(dǎo)板(31)。
2.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，其中所述波導(dǎo)板包括各向異性光散射層(31)，用于將具有所述第一偏振狀態(tài)的光散射出所述光導(dǎo)(1)。
3.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，其中所述波導(dǎo)板包括微構(gòu)造的各向異性光出耦合層(37)。
4.權(quán)利要求3的光產(chǎn)生器件，其中所述光微構(gòu)造的各向異性光出耦合層是液晶聚合物或者雙折射聚合物，特別是PET或PEN。
5.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，其中所述波導(dǎo)板包括全息出耦合層。
6.權(quán)利要求5的光產(chǎn)生器件，其中布拉格角基本是45°。
7.權(quán)利要求5的光產(chǎn)生器件，其中厚度的選擇使得出耦合是偏振選擇性的。
8.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，進(jìn)一步包括反射偏振器和出耦合結(jié)構(gòu)。
9.權(quán)利要求8的光產(chǎn)生器件，其中所述反射偏振器是寬帶膽甾型網(wǎng)絡(luò)、多層膜或者線柵偏振器。
10.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，其中所述光入耦合裝置(21)包括與所述光導(dǎo)(1)的所述至少一個(gè)側(cè)面(10)的表面光學(xué)接觸的多個(gè)入耦合光學(xué)元件(22-24)，所述入耦合光學(xué)元件(22-24)具有面對(duì)光源(20)且基本平行于所述光導(dǎo)(1)的側(cè)面(10)的表面排列的反射表面部分(24)，并具有至少一個(gè)透明表面部分(23)，該表面部分(23)被安排成與所述光導(dǎo)(1)的側(cè)面(10)的表面的夾角不是0°，尤其是基本90°。
11.權(quán)利要求10的光產(chǎn)生器件，其中所述入耦合光學(xué)元件(22-24)相隔間隔排列，并且其中在所述入耦合光學(xué)元件(22-24)之間光反射裝置(25)被安排成特別是構(gòu)造的反射箔或者構(gòu)造的反射掩模，該箔或掩?；静慌c所述光導(dǎo)(1)光學(xué)接觸且在面對(duì)光源(20)的側(cè)面是反射的。
12.權(quán)利要求10或11的光產(chǎn)生器件，其中所述入耦合光學(xué)元件(22-24)和/或所述光反射裝置(25)具有面對(duì)光導(dǎo)(1)的光吸收表面部分(26)。
13.權(quán)利要求10的光產(chǎn)生器件，其中所述入耦合光學(xué)元件(22-24)相隔間隔排列，并且其中在所述入耦合光學(xué)元件(22-24)之間光反射裝置(25)安排成尤其是與所述光導(dǎo)(1)光學(xué)接觸的反射層，該反射層在面對(duì)所述光導(dǎo)(1)的側(cè)面上是鏡面反射的。
14.權(quán)利要求10的光產(chǎn)生器件，其中所述入耦合光學(xué)元件的反射表面部分(24)在所述反射表面部分(24)背離光導(dǎo)(1)的側(cè)面是漫反射的，具有基本上100％的反射率。
15.權(quán)利要求1的光產(chǎn)生器件，其中所述光導(dǎo)(1)在其邊緣(12)設(shè)有光反射裝置(13)，特別是鏡面或者漫反射器。
16.顯示器件，特別是直接背照明型的液晶顯示器件，包括顯示屏，特別是LC顯示屏以及如權(quán)利要求1所述的光產(chǎn)生器件。
17.液晶電視機(jī)，包括如權(quán)利要求16所述的顯示器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及光產(chǎn)生器件，包括板條光導(dǎo)(1)；至少一個(gè)光輸入單元(2)，放置在所述光導(dǎo)(1)的至少一側(cè)(10)上，包括至少一個(gè)光源(20)和用于將光耦合入所述光導(dǎo)(1)中的光入耦合裝置(21)；以及至少一個(gè)光輸出單元(3)，安置在所述光導(dǎo)(1)的至少一側(cè)(11)上。為了提供能夠提供具有高度均勻性的偏振光的器件，本發(fā)明的光輸出單元(3)包括偏振光發(fā)射波導(dǎo)板(31)，用于選擇性將具有第一偏振狀態(tài)的光耦合出所述光導(dǎo)(1)。本發(fā)明還涉及顯示器件，特別是包含本發(fā)明的光產(chǎn)生器件的LCD。
文檔編號(hào)F21V8/00GK1682137SQ03822110
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者P·A·杜伊內(nèi), H·J·科內(nèi)里斯森, T·M·H·克里梅斯, J·馬拉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司