具有偏振光发射波导板的光产生器件制造技术

本发明专利技术涉及光产生器件，包括：板条光导（１）；至少一个光输入单元（２），放置在所述光导（１）的至少一侧（１０）上，包括至少一个光源（２０）和用于将光耦合入所述光导（１）中的光入耦合装置（２１）；以及至少一个光输出单元（３），安置在所述光导（１）的至少一侧（１１）上。为了提供能够提供具有高度均匀性的偏振光的器件，本发明专利技术的光输出单元（３）包括偏振光发射波导板（３１），用于选择性将具有第一偏振状态的光耦合出所述光导（１）。本发明专利技术还涉及显示器件，特别是包含本发明专利技术的光产生器件的ＬＣＤ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括板条光导、光输入单元和光输出单元的光产生器件。此外本专利技术涉及显示器件和LCD电视机。当前使用的板条光导，例如用于薄LC显示屏的背照明的板条光导，通常是边照明的(edge-lit)(也称作侧照明)类型，其中部分被反射器包围的光源放在靠近该光导的至少一个边缘的位置，使得它的光通过其边缘被导入光导。在例如WO 01/63588中公开了这种板条光导。光导中俘获的光通过全内反射(TIR)在该光导中传播，并且通常通过在该光导内传播的光与设在该光导表面的光散射和/或反射/折射装置(例如散射点、散射表面图形或其它光学“不规则性”)的光学相互作用、或者通过该光导表面内/上特别制造的表面形貌耦合出该光导，所有的光散射和/或反射/折射装置的共同点在于它们“破坏”全内反射并且引导光从该光导耦合出。或者，可以使特别织构的光学箔与该光导光学接触用于该光出耦合的目的以及用于其随后的导向。使用这种配置，可以使整个边照明的背光包含在仅有小厚度的空间内，这对于所涉及的应用，即薄笔记本屏幕或薄LC监示器屏幕，是重要的。在WO 01/90637(PHNL 000294 EPP)中描述了优选在液晶显示器中使用的偏振光发射波导板，该波导板用于各向异性地将具有特定偏振状态的光(例如s偏振光)散射出光导。所述波导板包括将光耦合到波导板内的入射侧、将光耦合出该波导板的主要出射表面以及偏振装置，该偏振装置用于选择性地将经由入射侧耦合进来的光的第一偏振状态的分量向出射表面引导，该偏振装置包括将第一偏振状态的分量选择性向出射表面散射的各向异性光散射层。因此，在光导再循环的光被用于使LCD-面板更高效。该思想是在各向异性箔的表面反射p偏振光而同时将s偏振光散射出光导。当光导内发生消偏振时，P偏振光可被再循环。然而，使用这种波导板，光再循环和s偏振光的提取太有效。已经发现消偏振可以在仅仅几毫米的距离发生，因此导致光通量的均匀性损失。在距光源几厘米处，大部分光已经被提取，导致强度降低。因此本专利技术的目的是提供克服上述问题的光产生器件，该器件特别产生具有高均匀性的偏振光并且适合用在背光型的LCD面板中。根据本专利技术，通过如权利要求1中所述的光产生器件实现该目的，其包括-具有两个基本平行的侧面以及至少一个边缘的板条光导，该边缘的表面连接所述侧面的表面，-布置在所述光导的至少一个侧面上的至少一个光输入单元，包括至少一个光源以及用于将光耦合入所述光导中的光入耦合(incoupling)装置，以及-布置在所述光导的至少一个侧面上的至少一个光输出单元，包括用于选择性将具有第一偏振状态的光耦合出所述光导的偏振光发射波导板。本专利技术基于这样的思想提供至少一个光输入单元和至少一个光输出单元，它们依赖于应用、不同于已知装置，可以安置在所述光导的至少一个侧面上的任何位置的任何地方。这使得光导充当并不直接相互光学耦合的光输入和光输出单元之间的光缓冲器。光在该光导内的缓冲提高了要在被至少一个光输出单元覆盖的该光导的至少一个侧面的表面区域上获得的光强度的均匀性，这有利于获得具有相当均匀的横向亮度水平的出耦合光。光输入和光输出单元之间经由光导的耦合的间接程度与它们各自与光导的光学接触面积(即它们的孔径)成比例，并且还依赖于相应的光输入单元和光输出单元在所述光导的至少一个侧面的相互之间的定位。根据本专利技术在光输出单元中提供偏振光发射波导板，该波导板用于选择性将具有优选偏振状态的光耦合出光导。因此，仅仅具有优选偏振状态的光(例如s偏振光)将被提取出光导，因此在不损失均匀性的条件下获得了有效的偏振光再循环。此外，这种光产生器件的制造相当容易。根据本专利技术的光产生器件优选用于直接背照明型LCD显示器件或者具有扫描背光的LCD电视机，所述扫描背光是减少LCD电视机中运动赝像的已知选择。用在光输入单元中的光源(例如灯)的数量可以根据光导的侧面面积调整并且可以因此与必须被照明的显示屏表面面积相适应或者发光光源瓦(luminaire tile)的表面面积相适应。这允许光产生器件被构造成(取决于它们的设计细节)使得能以高亮度水平获得高度的横向亮度均匀性，或者使得能够实现光集中或光稀释，所述高亮度水平涉及来自安置在所述光导的至少一个侧面上的至少一个光输出单元的发射光。此外，取决于该至少一个光输出单元的设计参数，光可以从拥有一定程度的准直的光产生器件发射。这对于，例如照明直接靠近该至少一个光输出单元放置的LCD屏是有用的。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中定义。在权利要求14中请求保护包括显示屏(特别是LCD屏)的以及根据本专利技术的光产生器件的显示器件，特别是直接背光型的液晶显示器件。在权利要求15中请求保护包括根据本专利技术的光产生器件的LCD电视机。在本专利技术的上下文中，偏振光发射波导是相对于具有第二偏振的状态的光选择性发射具有第一偏振状态的光的波导，所述第二偏振状态与所述第一偏振状态正交。发射光的偏振选择性定义为具有第一偏振状态的光的发射量与具有第二偏振状态的光的发射量之比，所述第二偏振状态与所述第一偏振状态正交。波导板的透射率是经由出射表面发射的光量与经由入射侧进入的光量之比。经由波导板的入射侧耦合进来的入射光通过在或多或少平行于出射表面的方向上的全内反射被引导通过该板。通常，该入射光基本是非偏振的，也就是说，它包含等量的第一和第二偏振状态的分量。当该光通过各向异性散射层传播时，第一偏振状态的分量被散射的程度大于第二偏振状态的分量。相反地，第二偏振状态的分量比第一分量更大程度地被透射，也就是说，该第二分量被选择性透射并因此保持俘获在该波导板中。向出射表面传播并且以不满足全内反射条件的角度入射到该出射表面上的散射光将被折射并且通过该出射表面射出该波导板。波导板的厚度被调整到适合于即将到来的特定应用所需的光量以及用于向该波导板提供光的光源的尺寸。如果该板太薄，则光传播效率较低，然而，如果它太厚，就会增加不必要的重量。有利的是，厚度为0.1-50mm，或者更好是0.25-20mm。在0.5-10mm的厚度达到有效传播和板的重量之间的良好平衡。为了有效照明包括根据本专利技术的波导板的LCD器件的显示面板，在波导方向，波导板关于第一偏振状态的分量(也就是要通过出射表面耦合出来的分量)的透射率可以选择为，使得任何从入射侧达到相对侧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)中公开了可用于根据本专利技术的光产生器件的各向异性光散射层的优选实施例，其内容在此引入作为参考。在可替换的实施例中，输出单元的波导板包括微-构造的各向异性光出耦合层，其大体上提供与上述各向异性光散射层相同的效果。此外，可以在所述各向异性层的背离该光导的一侧的顶上提供保护涂层。微构造的各向异性光出耦合层的优选实施例在权利要求4中定义。在有利的实施例中，波导板包括欧洲专利申请011206666.1(PHNL010683)中所述的全息出耦合层。其中布拉格角优选为90°或者全息出耦合层的厚度选择为使得出耦合是偏振选择性的。在本专利技术的另一个实施例中，提供如例如US 5,808,713中所述的反射偏振器和出耦合结构，其优选为宽带胆甾型网络、多层膜或者线栅(wire grid)偏振器。光本文档来自技高网...

【技术保护点】
光产生器件，包括：－具有两个基本平行的侧面（１０、１１）以及至少一个边缘的板条光导（１），该边缘（１２）的表面连接所述侧面（１０、１１）的表面，－布置在所述光导（１）的至少一个侧面（１０）上的至少一个光输入单元（２），包括至 少一个光源（２０）以及用于将光耦合入所述光导（１）中的光入耦合装置（２１），以及－布置在所述光导（１）的至少一个侧面（１１）上的至少一个光输出单元（３），包括用于选择性将具有第一偏振状态的光耦合出所述光导（１）的偏振光发射波导板（３ １）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PA杜伊内，HJ科内里斯森，TMH克里梅斯，J马拉，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]