專利名稱：偏振光發(fā)射波導(dǎo)、照明裝置及其顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有出射表面和入射側(cè)面的偏振光發(fā)射波導(dǎo)，具體涉及一種用于前光照明裝置中的偏振光發(fā)射波導(dǎo)。
本發(fā)明還涉及一種包含偏振光發(fā)射波導(dǎo)的照明裝置，和包括這種照明裝置的顯示裝置。
US5,729,311中披露了一種開頭段落中提及的波導(dǎo)。此處所披露的光波導(dǎo)是用于顯示裝置的側(cè)面發(fā)光背光照明系統(tǒng)的一部分。其具有凹槽，凹槽中填充有光學(xué)性質(zhì)與光波導(dǎo)和凹槽中所包含材料相交處的光波導(dǎo)不同的材料，形成一種凹凸結(jié)構(gòu)界面，由于其每一側(cè)上存在光學(xué)性質(zhì)不同的材料，適用于將入射在其上的任何光改變到出射表面的方向。此外，至少這樣選擇光波導(dǎo)或凹槽處的材料，使得由于光學(xué)各向異性，非偏振波導(dǎo)光入射在界面上時(shí)，在界面處偏振選擇性光束反射和折射?？刹捎靡壕Р牧献鳛楣鈱W(xué)各向異性材料。
對于制造商，US5,729,311建議提供具有凹槽，并且用液晶材料填充該凹槽的波導(dǎo)，然后將液晶材料取向產(chǎn)生光學(xué)各向異性，然后固化該材料形成液晶層。本發(fā)明的發(fā)明者觀察到凹槽的存在使凹槽中存在的液晶材料難以產(chǎn)生所需取向和在固化過程中保持取向。在實(shí)現(xiàn)所需偏振選擇性時(shí)取向非常關(guān)鍵。取向缺陷導(dǎo)致不令人滿意的偏振分離，以及其他不期望的光學(xué)效應(yīng)，如寄生散射。WO 99/22268披露了一種類似的波導(dǎo)，因而具有類似的缺點(diǎn)。
在所有方面之中，本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服這些缺點(diǎn)，并提供一種可通過簡單方式可靠制造的偏振光發(fā)射波導(dǎo)。該波導(dǎo)可應(yīng)用于背光照明裝置，但特別適用于前光裝置。該波導(dǎo)為高效率和/或亮度偏振光的光源。
通過偏振光發(fā)射波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)這些和其他目的，該偏振光發(fā)射波導(dǎo)包括-入射側(cè)面，在使用時(shí)靠近入射側(cè)面設(shè)置的光源發(fā)出的光通過入射側(cè)面進(jìn)入波導(dǎo)；-波導(dǎo)層，用于引導(dǎo)通過入射面進(jìn)入的光；-出射面，在使用時(shí)偏振光通過出射面射出波導(dǎo)；-靠近波導(dǎo)層，優(yōu)選與出射面相對設(shè)置的偏振選擇層；
-形成在波導(dǎo)層與偏振選擇層界面處的平面偏振選擇分束界面；以及-處于偏振選擇層一側(cè)并與偏振選擇分束界面空間間隔的凹凸結(jié)構(gòu)表面，凹凸結(jié)構(gòu)表面用于將經(jīng)分束界面偏振的光改變方向，并入射在凹凸結(jié)構(gòu)表面上，通過出射表面射出波導(dǎo)。
根據(jù)本發(fā)明的偏振光發(fā)射波導(dǎo)具有與US5,729,311的已知波導(dǎo)不同的凹凸結(jié)構(gòu)表面，不過其特征在于凹凸結(jié)構(gòu)表面與偏振選擇分束界面空間分離。通過在波導(dǎo)中其他處包含凹凸結(jié)構(gòu)，可選擇偏振選擇分束界面選擇為平面，從而可解決現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)中凹槽引起的對準(zhǔn)問題。畢竟，平面基板上不具有取向液晶材料缺陷，是液晶(LC)顯示器制造過程中常規(guī)的成熟技術(shù)。因此，可得到能以更加可靠和簡單方式制造的偏振光發(fā)射波導(dǎo)。制造性能的改進(jìn)不會(huì)損害波導(dǎo)的光學(xué)性質(zhì)，從而根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)是一種極其高效和/或明亮的偏振光光源。根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)，可以完全由透明材料制造，其不僅適用于側(cè)面發(fā)光背光裝置，而且也適用于側(cè)面發(fā)光前光裝置。
在使用過程中，靠近入射側(cè)面設(shè)置的光源發(fā)出的光，通過入射側(cè)面進(jìn)入波導(dǎo)層。所進(jìn)入的光通過全內(nèi)反射(TIR)沿波導(dǎo)傳導(dǎo)，由此入射在偏振選擇分束界面上。偏振選擇分束界面用于將第一偏振光全內(nèi)反射，并透過第二偏振光，從而將入射光束分成兩個(gè)互補(bǔ)偏振態(tài)分離光束。因而選擇地導(dǎo)入偏振分離層的第二偏振光朝向凹凸結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鞑?，入射在凹凸結(jié)構(gòu)表面上，然后被改變方向，通過出射表面射出波導(dǎo)。光改變方向角度是這樣的，使方向改變的光不會(huì)被波導(dǎo)層捕獲，從而方向改變的光通過出射面射出。特別是，凹凸結(jié)構(gòu)表面可以與偏振選擇層處于相同側(cè)甚至于與偏振選擇層相同，不過優(yōu)選凹凸結(jié)構(gòu)表面處于與出射表面相對的偏振選擇層的一側(cè)上。被全內(nèi)反射的第一偏振光進(jìn)一步沿著波導(dǎo)引導(dǎo)，用于再利用。再利用的目的在于，通過將第一偏振光轉(zhuǎn)換成非偏振光(消偏振)或者第二偏振光，然后將所轉(zhuǎn)換的光發(fā)送到分束界面，從而增大偏振光發(fā)射波導(dǎo)的效率。實(shí)現(xiàn)這種再利用的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。
偏振選擇分束界面可用于將波導(dǎo)光的入射束分成分離的線偏振光束，從而獲得發(fā)射線偏振光的偏振光發(fā)射波導(dǎo)。可參見例如US5,845,035和5,808,709以及WO01/53745了解到這種界面。或者，偏振光發(fā)射波導(dǎo)可發(fā)射圓偏振光。為了實(shí)現(xiàn)圓偏振光發(fā)射，波導(dǎo)的特征還在于偏振選擇層用于透射選定波長范圍內(nèi)具有第一旋向的圓偏振光，并反射旋向與第一旋向互補(bǔ)的圓偏振光，或者可選擇地可用凹凸結(jié)構(gòu)偏振選擇分束界面取代凹凸結(jié)構(gòu)表面和平面偏振選擇分束界面。
這種偏振選擇層在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，參見例如EP606,940，不過這種已知偏振選擇層特別適合于反射與波導(dǎo)角垂直或近似垂直的可見光。在現(xiàn)有技術(shù)中，這種偏振選擇層稱作(寬帶)膽甾或手性向列或反射偏振片。在圓偏振光發(fā)射波導(dǎo)的一特定實(shí)施例中，將分離的凹凸結(jié)構(gòu)表面和平面偏振選擇分束界面集成，形成凹凸結(jié)構(gòu)偏振選擇分束界面。
為了獲得偏振選擇分束界面，由光學(xué)各向異性材料形成波導(dǎo)層和/或偏振選擇層。如果波導(dǎo)和偏振選擇層都選擇為光學(xué)各向異性的，則可獲得最大的自由度，例如可獨(dú)立地改變四個(gè)折射率，使波導(dǎo)的性能最優(yōu)。不過，從制造和成本觀點(diǎn)看，優(yōu)選減少光學(xué)各向異性層的數(shù)量。此外，由于波導(dǎo)傳播是在波導(dǎo)層中進(jìn)行的，光必然傳播較大距離，優(yōu)選將光學(xué)各向同性波導(dǎo)層與光學(xué)各向異性偏振選擇層組合。
光學(xué)各向異性偏振選擇層可以為無機(jī)雙折射層，如同樣已知的無機(jī)層，或者也已知的光學(xué)各向異性有機(jī)層，特別是拉伸聚合物層。最好，偏振選擇層為液晶聚合物層。
凹凸結(jié)構(gòu)表面適于利用反射改變光的方向，可通過例如微溝槽表面或者利用衍射實(shí)現(xiàn)這種用途，可通過例如光柵實(shí)現(xiàn)這種用途。
優(yōu)選凹凸結(jié)構(gòu)表面是波導(dǎo)的自由邊界，這表明凹凸結(jié)構(gòu)表面是空氣/波導(dǎo)界面。如果表面處存在折射率差，則光的重定向最為有效，使用空氣獲得低折射率一側(cè)。
為了使構(gòu)成波導(dǎo)的層數(shù)最少，凹凸結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)置在偏振選擇層的主表面上。與現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)的液晶層中的取向缺陷關(guān)系不大，根據(jù)本發(fā)明，在凹凸結(jié)構(gòu)界面處不發(fā)生偏振選擇。不過，由于其他原因，如改善液晶材料在偏振選擇分束界面處的取向，和/或無需在分束界面處涂覆取向?qū)?，?或預(yù)先形成凹凸結(jié)構(gòu)界面的能力，和/或在光學(xué)各向同性層中形成凹凸結(jié)構(gòu)，優(yōu)選包括具有包含凹凸結(jié)構(gòu)的主表面的分離的耦出層，耦出層設(shè)置在偏振選擇層遠(yuǎn)離出射面的一側(cè)上。
參見例如US5,608,550可以了解到具有凹凸結(jié)構(gòu)表面用于改變光方向的波導(dǎo)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種側(cè)面發(fā)光照明裝置，包括根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)，和靠近波導(dǎo)入射側(cè)面設(shè)置的光源。
在另一優(yōu)選的實(shí)施例中，側(cè)面發(fā)光照明裝置是顯示裝置的一部分。特別是，本發(fā)明涉及一種前發(fā)光顯示裝置，包括根據(jù)所施加電壓調(diào)制偏振光的顯示板，和包含本發(fā)明波導(dǎo)的側(cè)面發(fā)光前光裝置，用于將偏振光提供給顯示板。
按照僅包含與傳統(tǒng)方法步驟的方法制造根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)?？赏ㄟ^壓花或復(fù)制成型，具體通過在模型中將可聚合液晶材料聚合，制造凹凸結(jié)構(gòu)。如果凹凸結(jié)構(gòu)作為單獨(dú)耦出層的一部分，則按常規(guī)使用噴射模塑或鑄造而形成。
在下面給出的附圖和實(shí)施例中將更詳細(xì)地說明這些和其他方面。
附圖中

圖1在剖面圖中示意地表示根據(jù)本發(fā)明的偏振光發(fā)射波導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例；圖2示意地表示以臨界角度θc入射的光線的全內(nèi)反射；圖3在剖面圖中示意地表示根據(jù)本發(fā)明的偏振光發(fā)射波導(dǎo)的另一實(shí)施例；圖4在剖面圖中示意地表示根據(jù)本發(fā)明包括側(cè)面發(fā)光前光照明裝置的顯示裝置；圖5示意地表示具有本發(fā)明側(cè)面發(fā)光背光裝置的透射型顯示裝置；圖6在剖面圖中示意地表示包括本發(fā)明偏振光發(fā)射波導(dǎo)的顯示裝置的另一實(shí)施例；圖7在剖面圖中示意地表示包括本發(fā)明偏振光發(fā)射波導(dǎo)的顯示裝置的又一實(shí)施例。
圖1在剖面圖中示意地表示根據(jù)本發(fā)明的偏振光發(fā)射波導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例。
波導(dǎo)1具有靠近其設(shè)置的光源2，該組合構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的側(cè)面發(fā)光照明裝置。
光源2可以為任何類型，例如冷陰極熒光燈(CCFL)或者發(fā)光二極管，或者這種二極管或燈的陣列。光源可以發(fā)射彩色光或白光，使用每組由紅、綠和藍(lán)燈組成的三個(gè)一組的燈發(fā)射白光，可選擇地按時(shí)序方式操作。
光源2優(yōu)選為使用點(diǎn)光源與光導(dǎo)管結(jié)合實(shí)現(xiàn)的線形形狀。雖然在本實(shí)施例中光源沿單側(cè)面延伸，不過并非必須如此；光源也可以設(shè)置在另一側(cè)表面旁邊。光源2通常發(fā)射非偏振光，通常與反射器結(jié)合，用于將光源2發(fā)出的光從波導(dǎo)朝向波導(dǎo)傳播。
波導(dǎo)1具有入射側(cè)面5，在使用時(shí)靠近入射側(cè)面5設(shè)置的光源2發(fā)出的光通過入射側(cè)面進(jìn)入波導(dǎo)1。如圖1中所示，入射側(cè)面是波導(dǎo)層3的主要部分(integral part)，不過并非必須如此。入射側(cè)面可以作為分離元件的一部分，和/或盡管在將非偏振光導(dǎo)入凹凸結(jié)構(gòu)表面方面不是優(yōu)選的，不過偏振選擇層11的相應(yīng)側(cè)面也可以用作附加的入射側(cè)面。入射側(cè)面5可以與波導(dǎo)層3的主表面成直角，或者可以傾斜，以便增大可用于從光源2接收光的面積。此外，如本領(lǐng)域中已知，可以與光學(xué)元件(未示出)如準(zhǔn)直器或透鏡結(jié)合，可使耦入的光例如在耦合入的光量和耦合入的光的角度范圍方面最佳。
波導(dǎo)層3將通過入射側(cè)面5進(jìn)入波導(dǎo)1的光，通過全內(nèi)反射(TIR)沿著波導(dǎo)1引導(dǎo)。TIR處于兩個(gè)表面之間，并且根據(jù)本發(fā)明，這些表面其中之一必須為偏振選擇分束界面，在波導(dǎo)1的當(dāng)前實(shí)施例中其由表面9構(gòu)成。在本實(shí)施例中，TIR中涉及的第二表面由出射面7構(gòu)成，不過并非必須如此，為了這個(gè)目的也可以使用其他表面。
參照圖2，如本領(lǐng)域中眾所周知，如果在折射率為n1的第一介質(zhì)中傳播的光，以大于臨界角θc的入射角入射在第一介質(zhì)與折射率為n2的第二介質(zhì)形成的界面上，其中n1/n2＞1.0，則實(shí)現(xiàn)TIR。利用斯涅爾定律，sinθc＝n2/n1sin 90°＝n2/n1。測量相對于入射點(diǎn)處界面法線的臨界角。
根據(jù)本發(fā)明，偏振選擇分束界面9用于將第一偏振光全內(nèi)反射，并透過第二偏振光。在本實(shí)施例中，并非必須如此，第一偏振光是s-偏振光(圖1中用粗黑點(diǎn)表示)，透射光為p-偏振光(圖1中用雙頭箭頭表示)?；蛘撸诹硪粚?shí)施例中，可透過s-偏振光，反射p-偏振光。代替對線偏振光有選擇性，偏振選擇分束界面9也用于有選擇地將圓偏振光束偏振分裂。
為了在線偏振成分中實(shí)現(xiàn)所需的偏振選擇性，波導(dǎo)層和/或偏振選擇層是光學(xué)各向異性的。具體來說，如果np1/nw1＜1.0和np2/nw2＞1.0，其中np1和np2分別為偏振選擇層11對第一和第二偏振的波導(dǎo)光的折射率，則nw1和nw2分別為波導(dǎo)層3對第一和第二偏振波導(dǎo)光的折射率。更具體而言，為了使導(dǎo)入波導(dǎo)的所有具有第一偏振的光在界面9處實(shí)現(xiàn)TIR，光源2和波導(dǎo)1相互配合，使通過入射側(cè)5耦入的所有光都以角度θ入射在界面9上，其中角度θ滿足sinθ＞＝sinθc＝np1/nw1。此外，為了避免任何一種偏振態(tài)的光在表面7處損失，光僅以滿足sinθ＞＝sinθc＝max(ne1/nw1，ne2/nw2)的角度θ入射，其中ne1，ne2分別為第一和第二偏振態(tài)的光在波導(dǎo)層3的表面7附近介質(zhì)中的折射率。如果如本實(shí)施例中，靠近表面7的介質(zhì)為空氣，則sinθ＞＝sinθc＝max(1.0/nw1，1.0/nw2)。
使偏振選擇層11或波導(dǎo)層3其中任何一個(gè)為光學(xué)各向異性，另一個(gè)為光學(xué)各向同性，足以獲得偏振選擇分束界面。優(yōu)選地，選擇波導(dǎo)層3為光學(xué)各向同性，在此情形中上述實(shí)現(xiàn)TIR的條件集合簡化為np1/nw＜1.0和np2/nw＞1.0，且sinθ＞＝sinθc＝np1/nw，或者同樣地簡化為np1＜nw＝＜np2，sinθ＞＝sinθc＝np1/nw且sinθ＞＝sinθc＝1.0/nw，這又可以簡化為np1/nw＝＜sinθ＜1.0＝＜np2/nw。為了使將要透過界面9的光，即第二偏振光，從分束界面9反射的量最少，第二偏振光在波導(dǎo)層3和偏振選擇層11中的折射率優(yōu)選彼此相等，即np2/nw等于大約1.0或np2/nw＜0.99。
可使用光學(xué)各向同性材料形成波導(dǎo)層3或偏振選擇層11其中任何一個(gè)，不過優(yōu)選形成波導(dǎo)層3?？蛇m當(dāng)使用任何在波導(dǎo)1工作區(qū)域中透明的無機(jī)材料，如玻璃或陶瓷或基于石英的聚合物或者水解濃縮硅烷化合物(hydrolytically condensed silane compound)。也可以使用有機(jī)材料如聚合物材料作為光學(xué)各向同性材料。實(shí)際上，難以得到理想的光學(xué)各向同性材料，在某種程度上總存在產(chǎn)生局部光學(xué)各向異性的光學(xué)缺陷。在本發(fā)明范圍內(nèi)，如果折射率在尺寸和/或方向上存在基本上在任何長度刻度上隨機(jī)改變的波動(dòng)(如果存在任何波動(dòng)的話)，則認(rèn)為該材料是光學(xué)各向同性的。這些的例子是本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的，在聚合物的情況下，包括聚碳酸酯，聚(甲基)丙烯酸酯(poly(meth)acrylate)，聚苯乙烯，環(huán)烯聚合物(cyclic olephinepolymer)，聚酯砜(polyestersulphone)，聚硫醇(polythiolene)，聚硅氧烷(polysiloxane)，聚酰亞胺，聚酰胺，聚亞安酯等。聚合物可以為熱塑性或熱固性聚合物，交聯(lián)聚合物或直鏈聚合物，如側(cè)鏈聚合物，其可以是或者不是輕微交聯(lián)的。使用聚合物材料，特別是光學(xué)各向同性聚合物材料，具有易于成型從而包含其他功能的優(yōu)點(diǎn)，如用于將波導(dǎo)組裝到顯示器中的連接裝置和將光源2固定到波導(dǎo)1的裝置，從而實(shí)現(xiàn)集成化?？赏ㄟ^傳統(tǒng)方法如噴射模塑(injection molding)、模內(nèi)復(fù)制(in-mold replication)等進(jìn)行成型。聚合物材料特別適于形成柔性、可彎曲、可折疊或者甚至為可纏繞(wrappable)的波導(dǎo)。
可以通過對于特定光學(xué)各向同性材料常規(guī)的任何方法，將光學(xué)各向同性材料加工成包括波導(dǎo)層3或偏振選擇層11的成型物體。在聚合物的情況下，根據(jù)特定的聚合物，通過噴射注模，擠壓，鑄件模內(nèi)復(fù)制涂覆和固化方法等，執(zhí)行材料成型。
可使用光學(xué)各向異性材料形成波導(dǎo)層3和/或偏振選擇層11，不過優(yōu)選僅偏振選擇層11由這種材料形成。
可通過光學(xué)折射率橢球，二秩張量(second rank tensor)定義光學(xué)各向異性的特征，當(dāng)用對角形式3×3矩陣表示時(shí)，在對角線上具有折射率nx，ny和nz，表示三個(gè)正交空間方向的折射率。如果在所希望的長度上折射率差異(大小和/或方向)較大，比如至少0.03，并且是非隨機(jī)的，則認(rèn)為該材料是光學(xué)各向異性的。對于本發(fā)明，在垂直于波導(dǎo)主方向的方向上的折射率比如說為ny和nz，值(如果是波導(dǎo))是不同的，波導(dǎo)中的折射率nx彼此相等，則就足夠了。因此，雙折射材料，即特征在于兩個(gè)不同折射率，特別是在一個(gè)方向?yàn)榉菍こ９庹凵渎蕁e，在垂直于該方向的方向?yàn)閷こ９庹凵渎蕁o的材料適用于本發(fā)明波導(dǎo)中的光學(xué)各向異性材料，在此情形中ny＝nz＝no且nx＝ne。
光學(xué)各向異性材料可以為無機(jī)物如無機(jī)雙折射晶體，或者有機(jī)物如液晶材料。為了獲得大表面面積層，優(yōu)選聚合物光學(xué)各向異性材料。光學(xué)各向異性聚合物材料可以為拉伸聚合物材料，通過拉伸得到單軸或雙軸或雙折射取向，或者液晶聚合物材料。
可通過拉伸獲得光學(xué)各向異性材料的聚合物的例子，如雙折射材料，具體包括聚乙烯鄰苯二甲酸酯(polyethylenenaphthalate)和聚乙烯對苯二酸酯(polyethyleneterephthalate)。在US5,825,543(特別是第12欄第50行至第14欄第67行)中描述了拉伸聚合物和這種拉伸聚合物制造方法以及其各層制造方法的其他例子。
正如本領(lǐng)域中眾所周知的，可通過將單體聚合形成液晶聚合物，然后將液晶聚合物取向，賦予液晶聚合物光學(xué)各向異性，從而形成光學(xué)各向異性液晶聚合物，這可以通過將聚合物加熱到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上，并通過傳統(tǒng)取向方法如取向?qū)?、電場或磁場將所得到的熔液取向而?shí)現(xiàn)?；蛘撸赏ㄟ^流致取向方法將聚合物取向。聚合物形成之后的取向特別適用于熱塑性LC聚合物。這種聚合物為典型的直鏈聚合物，其中在聚合物的主鏈或側(cè)鏈中包含導(dǎo)致各向異性取向的LC內(nèi)消旋配合基(mesogens)。
在光學(xué)各向異性LC聚合物的另一實(shí)施例中，本領(lǐng)域中已知的如原位(in-situ)光聚合LC聚合物，使用常規(guī)取向方法將可聚合LC單體成分取向，然后在保持所產(chǎn)生取向的同時(shí)將經(jīng)過取向的成分聚合。該方法可以用于直鏈LC聚合物，不過特別適用于熱固性交鏈聚合物。如本領(lǐng)域公知的，適宜的LC單體包括LC(甲基)丙烯酸酯，單-和二-(甲基)丙烯酸酯，特別是硫醇-烯，環(huán)氧化物，乙烯-醚，雜氧環(huán)乙烷和肉桂酸。
LC聚合物可具有任何適于實(shí)現(xiàn)偏振分束界面的取向，特別是可使用向列或盤形取向獲得雙折射材料。如果需要圓偏振光，則可使用手性向列或膽甾材料。已知可例如通過將手性化合物加入雙折射向列材料中而獲得這種材料。
波導(dǎo)層3可由光學(xué)各向異性材料制成，不過優(yōu)選由各向同性材料制成。對于顯示應(yīng)用來說，波導(dǎo)層通常是平板型的，按照顯示板的尺寸選擇表面面積。結(jié)合光源2的孔徑角選擇波導(dǎo)層3的厚度，使通過入射側(cè)面耦入的光量最大。一般，厚度為大約0.1mm到大約5mm，優(yōu)選為0.5mm到大約2mm。通常，波導(dǎo)層3是自支撐的，并且可用作設(shè)置偏振選擇層11的基板。如圖1中所示其主表面可以設(shè)置成平行的，不過并非必須如此。也可以為楔形或者具有階梯形主表面，以便控制耦合出的光的空間分布。
偏振選擇層11優(yōu)選由光學(xué)各向異性材料制成。偏振選擇層11的厚度無關(guān)緊要。波導(dǎo)層提供波導(dǎo)和光耦入功能，厚度可以相當(dāng)小，如小到0.1μm。厚度也可以為0.50μm或1.0μm或者更大。如果偏振選擇層11由拉伸聚合物制成，則厚度優(yōu)選為至少50μm，避免制造或者層壓過程中層11破裂。如果需要也可以將原位聚合LC聚合物制成更薄的層，如小至0.1μm。
偏振選擇層11具有與波導(dǎo)層3的平坦主表面接觸的平坦主表面，形成平坦的偏振選擇分束界面9。通過使平坦的偏振選擇分束界面與具有凹凸結(jié)構(gòu)的偏振選擇分束界面相對，可避免與凹凸結(jié)構(gòu)偏振選擇分束界面有關(guān)的光學(xué)各向異性材料的取向問題。偏振選擇分束界面9用于將第一偏振態(tài)的波導(dǎo)光全內(nèi)反射，并透過第二偏振態(tài)的波導(dǎo)光。以可以偏振選擇的波導(dǎo)光角度范圍形式測量的偏振選擇分束界面9的效率，為經(jīng)受全內(nèi)反射的光的折射率差的函數(shù)。具體來說，差別越高，則臨界角θc越小。通常，折射率差nw1-np1至少為0.05，優(yōu)選至少為0.1。由于差別為0.2的材料的選擇受到限制，優(yōu)選差別小于0.2。另一方面，為了減小所不期望的反射，透射光的折射率nw2-np2優(yōu)選小于0.1或最好小于0.05。
可選擇地，波導(dǎo)層3和/或偏振選擇層11可包括主表面參與形成偏振選擇分束界面9的其他層。例如，在波導(dǎo)層3上原位聚合LC聚合物制成的偏振選擇層的情況下，波導(dǎo)層3可包括取向?qū)右垣@得和保持待聚合的LC單體的所需取向。另一個(gè)例子是，為了獲得光學(xué)質(zhì)量和/或良好粘接的接觸表面，必須使用光學(xué)粘接劑。
波導(dǎo)1還包括凹凸結(jié)構(gòu)表面13。表面13用于使通過分束界面9而偏振的光(在本實(shí)施例中為p-偏振光)改變方向到出射表面7的方向。表面13處于偏振選擇層一側(cè)，并且與分束界面9空間分離。
凹凸結(jié)構(gòu)23可以為這樣一種表面，其采用適當(dāng)?shù)难苌溲b置如光柵或凹凸結(jié)構(gòu)全息圖，利用衍射，將通過偏振選擇分束界面9而導(dǎo)入在偏振選擇層11中的偏振光改變到出射表面7的方向。光柵可以為格柵或全息光柵。包含這種衍射元件的波導(dǎo)本身在本領(lǐng)域中是已知的。
圖1所示的實(shí)施例中，凹凸結(jié)構(gòu)表面23包含彼此平行延伸的凹槽或微凹槽和入射側(cè)面5，其利用反射改變通過偏振選擇分束界面9而容納在偏振選擇層11中的偏振光的方向。包含這種微凹槽表面的波導(dǎo)是已知的，并且詳細(xì)內(nèi)容參考例如US5,608,550。一般，微凹槽為三角形的，并且深度小于100μm。優(yōu)選深度為5至50μm，或者更優(yōu)選8至15μm。角度α一般在10°與60°之間改變，優(yōu)選為15°至50°。最佳角度為大約45°。凹槽的間距，即凹槽之間的相互(中心到中心)距離為10μm至1mm，優(yōu)選50μm至500μm，或者更好為100μm至400μm。為了補(bǔ)償從入射側(cè)面到相對端面行進(jìn)時(shí)的光損失，從而在出射面7上獲得更均勻的光耦合輸出，可使凹槽的間距不均勻，例如從入射側(cè)面5到波導(dǎo)層3的相對端面間距減小。
在波導(dǎo)1的該實(shí)施例中，凹凸結(jié)構(gòu)表面23為自由面，表明靠近其一側(cè)處存在空氣。盡管并非必須具有這種自由面，不過其有利于使折射率差最大，因?yàn)榭諝獾恼凵渎驶镜扔谧钚≈?.0。折射率越大，則凹凸結(jié)構(gòu)表面13將光改變到出射面7的方向的效率越大。
在波導(dǎo)1中，凹凸結(jié)構(gòu)表面13包含在偏振選擇層11的主表面中。不過本發(fā)明廣義而言并非如此，其有利于僅使用兩個(gè)不同層實(shí)現(xiàn)偏振光發(fā)射，產(chǎn)生特別緊湊和重量輕的偏振光發(fā)射波導(dǎo)。由于凹凸結(jié)構(gòu)表面13處不發(fā)生偏振選擇，與偏振選擇分束界面附近將要產(chǎn)生對準(zhǔn)誤差的情形相比，制造過程中可能產(chǎn)生的任何對準(zhǔn)誤差的影響減弱。
相反，圖3中所示的波導(dǎo)31包括耦出層15，耦出層15具有其中包含凹凸結(jié)構(gòu)表面13的主表面。耦出層15設(shè)置在偏振選擇層11遠(yuǎn)離出射面7的一側(cè)上。盡管原則上耦出層15可由光學(xué)各向異性材料制成，不過其優(yōu)選由光學(xué)各向同性材料制成，上面已經(jīng)描述了這種材料的適當(dāng)例子。為了減小偏振選擇層11與耦出層15之間界面處的寄生反射，偏振選擇層11對導(dǎo)入偏振選擇層11的偏振光的折射率優(yōu)選與耦出層15的折射率匹配。分離的光學(xué)各向同性耦出層15中包含凹凸結(jié)構(gòu)表面13，具有消除對準(zhǔn)缺陷產(chǎn)生危險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)。此外，通過使微凹槽處于耦出層15中，其典型深度為100μm，可大大減小偏振選擇層11的厚度，從而降低波導(dǎo)的成本，因?yàn)橥ǔＵJ(rèn)為光學(xué)各向同性材料比各向異性材料廉價(jià)。另外，由于光通過光耦出層15僅傳播較短距離，凹凸結(jié)構(gòu)表面13制造時(shí)產(chǎn)生的任何光學(xué)缺陷與凹凸結(jié)構(gòu)表面處于波導(dǎo)層3中的情形相比都微不足道。當(dāng)由原位聚合LC聚合物形成偏振選擇層11時(shí)，耦出層15面對出射面7的表面可以設(shè)有取向?qū)?，從而保證待聚合LC單體適當(dāng)取向。結(jié)果，偏振選擇分束界面9處甚至不需要取向?qū)?，從而避免了這種取向?qū)訉ζ襁x擇分束界面9的任何潛在的不利影響。
參照圖2和3，出射面7為主表面，由凹凸結(jié)構(gòu)表面13改變方向的偏振光通過該主表面朝向其應(yīng)該照明的物體例如顯示器耦合出波導(dǎo)。在波導(dǎo)1和31中，出射面7一般與波導(dǎo)層3的主表面相同，不過并非必須如此。出射面7是平坦的，不過也可以設(shè)有凹凸結(jié)構(gòu)，以便調(diào)節(jié)耦出光的分布，如沿出射面的角度分布和/或強(qiáng)度分布。包含這種凹凸結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)在本領(lǐng)域中是已知的，包括微透鏡和棱鏡陣列。顯然，凹凸結(jié)構(gòu)也可以通過與波導(dǎo)分離或者層疊在波導(dǎo)上的單獨(dú)的層提供。
為了提高偏振光發(fā)射波導(dǎo)的效率，保持在波導(dǎo)層3中的光的偏振態(tài)可以轉(zhuǎn)變成偏振態(tài)與之正交的光，并且再次將所轉(zhuǎn)換的光提供給偏振選擇分束界面9。由于波導(dǎo)光通過光稠密介質(zhì)傳播很大距離，實(shí)際上在某種程度上總存在的光學(xué)缺陷，作為將偏振光消偏振的有效手段。這種光學(xué)缺陷的一個(gè)例子為波導(dǎo)層制造過程中產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致的雙折射。此外，為了增強(qiáng)波導(dǎo)的效率，與入射側(cè)面5相對的端面可由消偏振反射裝置形成，如漫射消偏振反射鏡或者偏振態(tài)反轉(zhuǎn)反射裝置，如結(jié)合一四分之一延遲片的偏振反射鏡，其引導(dǎo)第一偏振態(tài)的光，否則該偏振光在端面處離開波導(dǎo)層3，回到波導(dǎo)層3中，從而將所反射的光再次提供給偏振選擇分束界面9。為了提高偏振對比度，與入射側(cè)面相對的端面可設(shè)有光吸收裝置。
可使用常規(guī)加工方法制造根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)?？墒褂脭D壓，或者優(yōu)選利用噴射注模制造光學(xué)各向同性聚合物波導(dǎo)層3，其能形成復(fù)雜的形狀，從而將功能集成?？赏ㄟ^單軸或雙軸拉伸各向同性聚合物層，原位聚合(交聯(lián))取向LC單體層，或者通過在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)將LC聚合物取向，并冷卻到該溫度下形成用于波導(dǎo)層或偏振選擇層的光學(xué)各向異性聚合物層。可通過將預(yù)先形成的偏振選擇層和預(yù)先形成的波導(dǎo)層層疊在一起，可選擇地結(jié)合支撐底箔以便產(chǎn)生易于處理的機(jī)械強(qiáng)度，從而將偏振選擇層和波導(dǎo)層結(jié)合。如果待組合的各層相對較厚，例如大約100μm或更大，那么疊層結(jié)構(gòu)尤為吸引人。如果波導(dǎo)層或偏振選擇層相對較薄，例如大約100μm或更小，則在其他層上印刷，涂覆或者通過其他方式沉積薄層是非常吸引人的。如果由原位聚合LC聚合物形成偏振選擇層11，則可通過將單體LC材料夾在兩片基板之間來制造偏振選擇層，并將LC單體聚合形成聚合物，其中一個(gè)基板為波導(dǎo)層3或者包含波導(dǎo)層3。在聚合之后，如同制造波導(dǎo)1那樣，可去除與波導(dǎo)層3相對的基板，或者如制造波導(dǎo)31那樣將其保留在適當(dāng)?shù)奈恢?。為了在波?dǎo)1的偏振選擇層11中形成凹凸結(jié)構(gòu)表面13，基板可以設(shè)有相應(yīng)的凹凸結(jié)構(gòu)表面。
可通過傳統(tǒng)方法如噴射注模，復(fù)制成型，蝕刻，使用金剛石切割器切割或者壓印形成凹凸結(jié)構(gòu)表面。在通過將LC聚合物層壓在波導(dǎo)層3上形成偏振選擇層的情況下，壓印偏振選擇層是形成凹凸結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方法。在采用分離耦出層的情況下，可使用耦出層作為壓印處理中的可釋放標(biāo)志，或者模壓過程中的可釋放模型(releasable mold)。
出射表面和凹凸結(jié)構(gòu)表面可與被照射物體配合。具體來說，如果物體為顯示板，特別是劃分成像素的顯示板，則可將出射表面和凹凸結(jié)構(gòu)表面構(gòu)圖，從而將光特定地引導(dǎo)到顯示板的象素。如果顯示板為多色或全彩色的，則波導(dǎo)中可以包含顏色選擇裝置，這種裝置可以例如構(gòu)圖成分離光柵的衍射光柵層，每個(gè)光柵可能有選擇地改變特定顏色如紅、綠或藍(lán)光的方向。
可使用根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)和側(cè)面發(fā)光照明裝置照射任何物體，優(yōu)選物體為顯示裝置。
圖4在剖面圖中示意地表示包括本發(fā)明側(cè)面發(fā)光前光照明裝置的顯示裝置。前發(fā)光顯示裝置61是一種反射型顯示器，具有響應(yīng)LC單元63中施加的電壓而調(diào)制偏振光的顯示板，其中LC單元63包括玻璃基板65，和處于玻璃基板之間的LC層67。也可以使用其他的非發(fā)射型顯示單元。
在LC層67中，使用反射A1電極68限定單獨(dú)可尋址象素69。在本例中，采用(超)扭曲向列單元。象素69處于尋址狀態(tài)時(shí)，不改變透過單元63的光的偏振態(tài)。象素67處于非尋址狀態(tài)時(shí)，偏振態(tài)改變90°或90°的奇數(shù)倍。
顯示裝置61具有設(shè)置在單元63與觀察者2之間的單個(gè)線吸收偏振片75，在本實(shí)施例中吸收p-偏振光，透過s-偏振光。
側(cè)面發(fā)光前光裝置77設(shè)置于偏振片75與顯示單元63之間。裝置77具有靠近圖1中所示波導(dǎo)1的入射側(cè)面5設(shè)置的光源79。
使用過程中，利用環(huán)境光，環(huán)境光線ru通過偏振片75偏振成某一偏振態(tài)，即s-偏振的光線rs，其未受干擾地穿過波導(dǎo)1。入射在處于尋址狀態(tài)的象素69上時(shí)，光線rs透過LC層67，被電極68反射，并再次通過LC層67，所有光線均沒有改變偏振態(tài)。由于當(dāng)光線rs再次到達(dá)偏振片75時(shí)偏振態(tài)不發(fā)生改變，透過偏振片75。另一方面，當(dāng)環(huán)境s-偏振光線rs2入射在非尋址象素上時(shí)，偏振態(tài)改變，從而形成p-偏振光線rp2，然后光線rp2被偏振片75吸收。當(dāng)環(huán)境光大小不足以提供舒適觀察時(shí)，打開前光裝置77，光源79發(fā)出的s-偏振光成分透過偏振選擇分束界面9，被凹凸結(jié)構(gòu)層13改變到出射表面7的方向，使波導(dǎo)1照射顯示單元63。波導(dǎo)光的p-偏振光成分通過偏振選擇分束界面9全內(nèi)反射，并且進(jìn)一步沿著波導(dǎo)層3引導(dǎo)。波導(dǎo)層3中發(fā)生消偏振，并且消偏振光進(jìn)一步沿著波導(dǎo)1方向再次入射在偏振選擇分束界面9上，從而循環(huán)利用p-偏振光成分。在前光裝置77中使用波導(dǎo)1，產(chǎn)生明亮且光效率高的顯示裝置。
在顯示裝置61的一變型例中，用透射例如銦錫氧化物電極替代反射電極68。為了將所需光線朝向觀察者2反射，應(yīng)當(dāng)在顯示板63的后面設(shè)置反射器。
圖5示意地表示具有本發(fā)明側(cè)面發(fā)光背光裝置的透射型顯示裝置。
顯示裝置91為包括顯示LC單元93的透射型裝置，其中顯示LC單元93具有單獨(dú)可尋址象素94。在觀察者2與顯示單元93之間設(shè)置吸收s-偏振光且透過p-偏振光的線吸收偏振片95。包括光源2和本發(fā)明波導(dǎo)1的側(cè)面發(fā)光背光裝置從后面照射顯示單元93。為了反射光源2的雜散光，可以在波導(dǎo)1的后面設(shè)置反射器97?？蛇x擇地，為了進(jìn)一步增大波導(dǎo)1所發(fā)射光的偏振對比度，可在波導(dǎo)1與顯示單元93之間設(shè)置凈化吸收偏振片。
在上面所述的實(shí)施例中，波導(dǎo)有選擇地發(fā)射線偏振光。不過并非必須如此。根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)還用于發(fā)射圓偏振光，如圖6中所示。
圖6用剖面圖示意地表示包括本發(fā)明偏振光發(fā)射波導(dǎo)的顯示裝置的另一實(shí)施例。
顯示裝置120為反射型顯示裝置。包括根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)121，與光源122一起構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的照明裝置。在使用時(shí)，波導(dǎo)通過出射面137發(fā)射左旋圓偏振光LH。由通過入射側(cè)面135進(jìn)入波導(dǎo)層123中，并入射在偏振選擇分束界面129上的非偏振光實(shí)現(xiàn)偏振光發(fā)射。偏振選擇分束界面129用于將非偏振光分成右旋圓偏振光全內(nèi)反射光束RH和左旋圓偏振光透射光束LH。通過波導(dǎo)層123與偏振選擇層131分界實(shí)現(xiàn)所需光束分裂，其中偏振選擇層131用于有選擇地反射右旋圓偏振光，并透過左旋偏振光。這種層本身是已知的，通常由膽甾有序材料制成。例如在EP606940中披露了能有選擇地反射全部可見波長范圍的膽甾偏振片。為了使此處披露的偏振片適用于反射以波導(dǎo)角度入射而非垂直入射的光，必須使膽甾材料的螺距較小。由此，垂直入射的反射帶偏移到光譜的UV范圍，從而，偏振片對于以垂直或近似垂直角度入射的環(huán)境可見光更加透明。為了實(shí)現(xiàn)有效的反射，偏振選擇層131必須具有與形成偏振選擇層131的手性向列材料螺距的四倍相應(yīng)的最小厚度。通常，厚度為大約1到10μm。正如眾所周知的，反射光的波長λ與螺距p的關(guān)系為λ＝n·p，其中n為手性向列材料的平均折射率。
通過偏振選擇分束界面?zhèn)鬏數(shù)狡襁x擇層131中的LH圓偏振光入射到凹凸結(jié)構(gòu)表面133上，其通過出射表面137將光朝向根據(jù)所施加電壓調(diào)制偏振光的顯示板引導(dǎo)，射出波導(dǎo)，在本實(shí)施例中顯示板由包括多個(gè)獨(dú)立可尋址像素的(超)扭曲向列(S)TN單元139構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，出射表面137和凹凸結(jié)構(gòu)表面133分離，并處于偏振選擇層131的相對側(cè)上。這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的但并非必須如此，或者出射表面可以與凹凸結(jié)構(gòu)表面處于相同側(cè)甚至相同。此外，作為另一個(gè)例子，凹凸結(jié)構(gòu)表面133和偏振選擇分束界面123可以結(jié)合形成單一的凹凸結(jié)構(gòu)偏振選擇分束界面，結(jié)果被偏振選擇層反射的成分耦合出波導(dǎo)，透射成分進(jìn)一步沿著波導(dǎo)引導(dǎo)。
波導(dǎo)121發(fā)射出用光束F表示的LH偏振光。為了將線偏振光提供給單元139，在單元與波導(dǎo)121之間設(shè)置四分之一波層141。如果像素如像素139a處于尋址狀態(tài)，那么線偏振光不加改變地透過，而如果像素處于非尋址狀態(tài)如像素139b，則偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，得到互補(bǔ)的線偏振。在穿過(S)TN單元139之后，光入射在線偏振片143上，線偏振片143設(shè)置成在尋址狀態(tài)下透過光，在非尋址裝置下吸收光。透過偏振片143的光被反射器145反射，并且不加改變地原路返回通過偏振片143和單元139。四分之一波層141將線偏振光束轉(zhuǎn)換成LH偏振光束。LH光束不加改變地通過前光裝置，并入射在四分之一波層147上，通過四分之一波層將RH光束線偏振。然后線偏振光束穿過用于透過p-偏振光的線偏振片149，并到達(dá)觀察者2。因此概括而言，通過打開前光，在尋址狀態(tài)下顯示器的像素為亮，在非尋址狀態(tài)為暗。對于環(huán)境光(圖6中用光束A表示)而言，顯示器通過相同方式工作，因?yàn)槠衿?49-四分之一波層147組合將非偏振光轉(zhuǎn)變成左旋圓偏振光。
圖7在剖面圖中示意地表示包括本發(fā)明偏振光發(fā)射波導(dǎo)的顯示裝置的另一實(shí)施例。
顯示器150包括與上述實(shí)施例中所用波導(dǎo)相同的波導(dǎo)，其區(qū)別在于根據(jù)所施加電壓調(diào)制偏振光的顯示板此處為可切換四分之一波層153的形式，其在尋址狀態(tài)下產(chǎn)生四分之一波長的延遲，在非尋址狀態(tài)下不產(chǎn)生延遲。在尋址狀態(tài)下，LH偏振光朝向觀察者2反射，在非尋址狀態(tài)下RH偏振光朝向觀察者2反射。為了區(qū)分尋址狀態(tài)和非尋址狀態(tài)，在觀察者2與波導(dǎo)121之間設(shè)置四分之一波層157和線吸收偏振片159組成的檢偏器，用于有選擇地吸收RH偏振光。環(huán)境光A通過線性偏振片-延遲器組合147-149轉(zhuǎn)換成LH偏振光。
與發(fā)射線偏振光的波導(dǎo)不同，發(fā)射圓偏振光的波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)在于，環(huán)境光或前光在穿過到達(dá)觀察者時(shí)所遇到的多個(gè)界面的寄生反射(圖6和7中所示光束FP受到的反射)，通過設(shè)置在觀察者與前光之間的偏振片-延遲器組合而得到抑制，從而增大顯示器的對比度。畢竟，通過(寄生)反射圓偏振光的旋向改變，從而在前光發(fā)射光為左旋的顯示器中，該光的寄生反射通常是右旋的，從而在穿過延遲器147或157之后被線偏振片149或159吸收。
權(quán)利要求
1.一種偏振光發(fā)射波導(dǎo)，包括入射側(cè)面，在使用過程中靠近入射側(cè)面設(shè)置的光源發(fā)出的光通過入射側(cè)面進(jìn)入波導(dǎo)中；-波導(dǎo)層，用于引導(dǎo)通過入射側(cè)面進(jìn)入的波導(dǎo)光；-出射表面，在使用時(shí)偏振光通過出射表面射出波導(dǎo)；-靠近波導(dǎo)層并且優(yōu)選與出射表面相對設(shè)置的偏振選擇層；-在波導(dǎo)層與偏振選擇層的界面處形成的平坦的偏振選擇分束界面；以及-設(shè)置在偏振選擇層一側(cè)上并與偏振選擇分束界面空間分離的凹凸結(jié)構(gòu)表面，該凹凸結(jié)構(gòu)表面用于改變經(jīng)由分束界面偏振并入射在凹凸結(jié)構(gòu)表面上的光的方向，通過出射表面射出波導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振光發(fā)射波導(dǎo)，其中在選定波長范圍內(nèi)偏振選擇層用于透過第一旋向的圓偏振光，并反射其旋向與第一旋向互補(bǔ)的圓偏振光，或者凹凸結(jié)構(gòu)表面和平坦的偏振選擇分束界面用凹凸結(jié)構(gòu)偏振選擇分束界面取代。
3.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中偏振選擇層是光學(xué)各向異性的。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的波導(dǎo)，其中偏振選擇層是液晶聚合物層。
5.如權(quán)利要求1，2，3或4所述的波導(dǎo)，其中凹凸結(jié)構(gòu)表面是波導(dǎo)的自由邊界表面。
6.如權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的波導(dǎo)，其中凹凸結(jié)構(gòu)表面處于偏振選擇層的主表面中。
7.如權(quán)利要求1，2，3，4或5所述的波導(dǎo)，其中該波導(dǎo)包括具有主表面的耦出層，在該主表面中包含凹凸結(jié)構(gòu)表面，耦出層設(shè)置在偏振選擇層遠(yuǎn)離出射表面的一側(cè)上。
8.如權(quán)利要求7所述的波導(dǎo)，其中耦出層是光學(xué)各向同性的。
9.一種側(cè)面發(fā)光照明裝置，包括權(quán)利要求1-8其中任何一個(gè)所述的波導(dǎo)，和靠近該波導(dǎo)入射側(cè)面設(shè)置的光源。
10.一種顯示裝置，包括權(quán)利要求9所述的側(cè)面發(fā)光照明裝置。
11.一種前光顯示裝置，包括用于響應(yīng)所施加電壓調(diào)制偏振光的顯示板，和用于將偏振光提供給顯示板的側(cè)面發(fā)光前光裝置，側(cè)面發(fā)光前光裝置包括前面任一權(quán)利要求所述的波導(dǎo)。
全文摘要
一種側(cè)面發(fā)光照明裝置(77)包括偏振光發(fā)射波導(dǎo)(1)，偏振光發(fā)射波導(dǎo)(1)包括在波導(dǎo)層(3)與偏振選擇層(11)的界面(9)處形成偏振選擇分束界面。為了避免波導(dǎo)制造過程中影響偏振選擇分束界面正常功能的對準(zhǔn)問題，偏振選擇分束界面是平坦的。由偏振選擇分束界面且傳輸和偏振的進(jìn)入偏振選擇層的波導(dǎo)光，通過凹凸結(jié)構(gòu)表面(7)經(jīng)由出射表面(7)耦合出。具有這種波導(dǎo)，特別是如果用于前光時(shí)的顯示裝置具有高亮度和高效率。
文檔編號G02F1/13357GK1643299SQ03806336
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者H·P·M·胡克, H·J·科內(nèi)里斯森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司