[发明专利]显示器照明装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及以偏振光为显示器照明的照明装置和这样的照明装置的制造方法。

背景技术

诸如液晶显示器(LCD)的平板显示器是很多种电子设备的部件，所述电子设备包括诸如计算机、个人数字助理(PDA)、数字记录装置、硬盘驱动装置和移动通信终端等的便携式装置。这样的装置的一个考虑事项在于通过有效的方式利用能量，从而在此类装置靠电池工作时，将其功耗降至最低以延长电池寿命。

诸如背光或前光(front light)的偏振照明装置在电子工业中应用广泛，因为其能够对具有某种不需要的偏振，例如P偏振的光进行再利用，并将其转化至预期的偏振状态，即S偏振。无法通过要求向LCD安装独立的偏振装置的常规非偏振照明装置实现这种对光的再利用。因而，所述偏振照明装置在理论上将光效率提高了二分之一。此外，偏振背光的结构使得构成背光的部件叠层的总体结构更薄，而且制造成本更低。例如，可以从US 2003/0058386了解这样的背光。在这一文献中还提出了使入射到该系统中的光准直。尽管发现其提高了输出光的对比率，但是其具有降低了光输出的缺点。

US 2003/0058383描述了一种背光，其包括设有微结构的波导和各向异性层。在所述波导的一端设有光源。在所述波导的另一端设有去偏振末端反射器。采用折射率匹配各向同性胶粘剂将各向异性层粘到所述波导朝向LCD屏板的一侧。处于所述各向同性粘结层和各向异性层之间的边界的结构仅使S偏振光发生偏转，之后，所述光从所述光波导朝向LCD屏板射出，同时，P偏振光保持在所述波导之内，其可以在传输过程中被转化为S偏振光，例如，通过去偏振末端反射器实现这一转换。具有这样的常规背光的问题在于从所述装置输出的光的光分布相当宽。这一点对于观看者要求沿特定方向具有最大光输出的便携式或手提显示器尤为不利。尽管已经开发出了增强亮度的箔片。但是，将这样的箔片结合到背光装置当中增加了装置的复杂性和成本，因为其需要将所述箔片包含在包括漫射器和偏振器等的整个箔片叠层之内。

本发明的目的在于解决常规背光装置中遇到的问题。具体而言，本发明的目的在于提高对比率，同时保持光输出水平。本发明的另一目的在于改善特定观看方向的光分布，同时避免提高所述装置的制造复杂性的问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于以偏振光照射显示器的照明装置，所述照明装置包括用于引导光的波导和各向异性层，所述各向异性层包括被设置为朝向所述波导的第一表面和被设置为朝向离开所述波导的方向的第二表面，其中，所述第一表面设有用于从所述波导耦出具有预定偏振的光的耦出装置，所述第二表面设有用于沿预定方向准直从所述波导耦出的光的准直装置。

通过这种方式，更为有效地利用了由照明装置中的灯提供的光。在不需要向所述装置提供额外的功率的情况下，提高了在采用所述装置时，观看者感受到的亮度。这是因为各向异性层提供了两种功能而不是一种功能。所述层能够仅耦出S偏振光，并且能够准直耦出光。经准直的耦出光具有改善的光耦出分布，从而使观看者在观看位置从显示中接收到了提高的光输出。此外，在不要求额外的箔片部件或增加制造所述装置的复杂性的情况下实现了所述各向异性层的改进的功能性。因而，可以省略常规的进行光准直的专用箔片，从而使照明装置的制造更加简单，成本更加低廉。本发明的另一优点在于，包括所述各向异性层的照明装置比常规装置更薄，其提高了通用性和应用范围，并且还允许降低设置了所述照明装置的装置的尺寸。

在优选实施例中，耦出装置包括形成于所述第一表面内的第一多个微结构，其中，所述第一多个微结构中的至少一个具有第一纵轴，并且其中，所述准直装置包括形成于所述第二表面内的第二多个微结构。

在优选实施例中，将所述第二多个微结构布置为沿所述第一纵轴的方向对光进行准直。

在优选实施例中，所述第二多个微结构中的至少一个具有相对于所述第一纵轴成一定角度设置的第二纵轴。尽管第二多个微结构的形成决定着一个准直方向，第一纵轴相对于第二纵轴的取向也决定着受到所述第二多个微结构准直的光的准直方向。通过这种方式，控制耦出光的分布方向，从而使耦出光沿选定方向具有改善的分布。

在优选实施例中，所述第一和第二纵轴之间的角度处于被界定为从90度减去所述波导的全内反射角(total internal reflection angle)到90度加上所述全内反射角的范围内。通过这种方式，实现了沿预期方向的进一步改善的准直。

在优选实施例中，第一纵轴基本垂直于第二纵轴。通过这种方式，使光垂直于显示器准直。