[发明专利]偏振转向膜

说明书

发明领域

本发明一般涉及用来提高来自某个表面的照度的显示器照明器件，更 具体来说涉及一种转向(turning)膜，用来反射来自光导板的光，以及提供偏 振光输出。

发明背景

液晶显示器(LCD)在成本和性能方面一直在获得改进，成为许多计算 机、仪器和娱乐应用优选的显示器种类。用于常规的便携式计算机显示器 的透射LCD是一种背光显示器，具有设置在LCD后面的提供光的表面，用来 使光向外投射，射向LCD。如何提供亮度足够均匀的合适背光设备、同时 仍保持紧凑性和低成本的难题，已经通过以下两种基本方法中的一种得以 解决。在第一种方法中，使用提供光的表面提供在很宽角度范围内照度基本 恒定的高度散射的光，光的散射基本上是朗伯光分布。通过所述第一种方 法，为了增大轴上和轴附近的照度，人们提出了许多种增亮膜，用来使得所 述具有朗伯光分布的光的一部分重新定向，以提供更加准直的光照。人们 提出的关于增亮膜的方案可参见例如美国专利第5,592,332号(Nishio等人)； 美国专利第6,111,696号(Allen等人)；以及美国专利第6,280,063号(Fong等 人)，以上专利中描述的增亮膜(BEF)之类的方案提供了在宽视角内提高亮 度的一些方法。但是即使在使用BEF的时候，总体对比度仍然较差。

第二种提供背光光照的方法使用光导板(LGP)，所述光导板接收来自设 置在侧面的灯或其它光源的入射光，通过内全反射(TIR)在内部导引所述的 光，使光在狭窄的角度范围内从LGP射出。从LGP出射的光通常相对于法线 具有相当陡的角度，例如等于或大于70度。在第二种方法中，随后使用转 向膜(一类光重新定向制品)使从LGP射出的出射光朝向法线重新定向。转向 膜泛指光重新定向制品或光重新定向膜，例如为购自美国纽约州宝德温的 克拉瑞科斯有限公司(Clarex，Inc.，Baldwin，NY)的HSOT(高度散射光学透射) 光导板，提供了一种用来提供这类均匀的背光的改进的方案，其不需要漫 射膜(diffusion film)或者在制造中进行点打印(dot printing)。HSOT光导板和 其它种类的转向膜使用各种组合的棱镜结构阵列，使光从光导板朝向法线 重新定向，或者朝向一些其它合适的目标角度重新定向，所述其它合适的目 标角度通常接近垂直于二维表面。作为一个例子，美国专利第6,746,130号 (Ohkawa)描述了一种光控制片，其作为用于LGP光照的转向膜。

参见图1，图中显示了显示器设备100中光导板10的总体功能。来自光 源12的光在入射面18入射，进入光导板10，所述光导板10通常如图所示是楔 形的。光在光导板10中传播，直到不满足内全反射(TIR)条件，然后可能会 经反射面142反射，从出射面16离开光导板。然后该光线射向转向膜122， 被定向而对光选通装置120进行光照，所述光选通装置120是例如LCD或其 它种类的空间光调制器或其它调制光的二维背光部件。为了在大多数条件 下最优化地观察，发射的光应当在法线N附近较窄的角度范围内提供。需要 在光照路径上设置偏振器124以便为光选通装置120提供适于调制的偏振 光。但是，因为通过转向膜122之后的光是基本非偏振的，或者最多具有一 些很小程度的偏振，所以偏振器必须吸收至少一半的光。为了克服这个问题， 人们经常在吸收偏振器124和转向膜122之间提供反射偏振器125。

Koike等人在名为“具有偏振功能的表面光源装置”的美国专利第 5,982,540号和第6,172,809号中揭示了一种反射偏振器。Koike等人在′540和 ′809中揭示了一种表面光源装置，该装置具有光导板、一个或多个偏振分离 板(polarization separating plate)、光方向调节器(主要是转向膜)和偏振转换 器。所述偏振分离板是一类反射偏振器125。Koike等人在′540中描述的偏振 分离板利用布儒斯特角进行光照的S偏振分量和P偏振分量的分离。尽管该 方法提供了光的一些偏振，但是其仅仅提供了对更常规的反射偏振膜的一 种替代。该方案仍需要另外使用独立的一个或多个偏振膜。另外，Koike等 人在′540和′809中的方法要求用于偏振分离板的材料的折射率n在很窄的范 围内，该范围是基于来自光导板的光的入射角。