利用内全反射的偏振转向膜制造技术

一种光重新定向制品，用来将光朝向目标角重新定向。所述光重新定向制品具有入射面和出射面，所述入射面用来在一定的入射角范围接收入射光照，所述出射面具有大量的光重新定向结构，每个光重新定向结构包括内反射面和出射表面，所述内反射面相对于入射面平面以第一角度取向，所述出射表面用来以发射光角度发射出射光，所述出射表面相对于入射面平面以第二角度取向。对于以与法线夹角大于６０度的主角入射的入射光照，光从内反射面反射，以与目标角度相差５度以内的发射光角度从出射表面发射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及用来提高来自表面的亮度的显示器照明制件，更具体来说涉及一种转向(tuming)膜，用来使来自光导板的光重新定向，并提供偏 振光输出。
技术介绍
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。用于常规的膝上型计算机显示器 的透射LCD是一种背光(backlit)显示器，具有设置在LCD后面的将光朝外射 向LCD的表面。提供具有足够均匀的亮度、同时仍保持紧凑性和低成本的 合适的背光设备问题，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上具有基本恒定亮 度的高度散射的光，光的散射基本上是朗伯光分布。按照所述第一种方法， 为了增大轴上和轴附近的亮度，人们提出了许多种亮度提高膜，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 提出的关于亮度提高膜的解决方案可参见例如美国专利第5，592，332号 (Nishio等)；美国专利第6,lll,696号(Allen等)；以及美国专利第6,280，063号 (Fong等)。以上提到专利中描述的亮度提高膜(BEF)之类的解决方案提供了 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 置在该侧的灯或其它光源的入射光，通过内全反射(TIR)内部引导所述的光， 使得光在狭窄的角度范围内从LGP发射。从LGP出射的光通常相对于法线呈 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)使得从LGP射出的发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，例如装有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) 光导板的膜，提供了一种用来提供这类均匀的背光的改进的解决方案，其 不需要漫射膜(difftision 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柱结构阵列，使得光从光导 板朝向法线重新定向，或者朝向一些其它合适的目标角重新定向，所述其它 合适的目标角通常相对于二维表面、位于法线附近。作为一个例子，美国 专利第6，746,130号(Ohkawa)描述了一种光控片，其作为用于LGP光照的转向膜。参见图l,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，通入光导板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 从反射面142反射，在出射面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(light-gating)器件120进行光照，所述光选通器件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 大多数条件下优化观察，发射的光应当在绕法线N较窄的角度范围内提供。 需要在光照路径上设置偏振器124以便为光选通器件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124必须吸收约一半的光。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等在题为"具有偏振功能的表面光源器件"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等在'540和 '809中显示了一种表面光源器件，该器件具有光导板、 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)，偏振转换 器。所述偏振分离板是一类反射偏振器125。 Koike等在'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。 该解决方案仍需要另外使用独立的一个或多个偏振膜。另外，Koike等在'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。很明显，如果能够在不降低图像质量和性能的前提下、减少提供偏振 光照所需的部件的总数，将会是有益的。考虑到这个目标，人们提出了许多 解决方案，用来简化偏振器125的结构，或者通过合并功能而省去作为单独单元的该部件。在一种合并功能的尝试中，Arai的题为"输出偏振的正面光 照光的表面光源器4牛(Surface Light Source Device Outputting Polarized Frontal Illumination Light)"的美国专利第6,027,220号揭示了一种能够产生 至少部分偏振的光照的表面光源器件。如Arai在'220中所述，从光导板10发 射的光本身有一定程度的偏振(图l)。另外，所述转向膜本身对该光进行了 进一步的偏振。在使用一对转向膜的构造中，甚至还可进一步略微地获得偏 振。依照Arai在'220中揭示的方法，可以设计一种表面光源，该表面光源能 够仅仅通过对各种转向膜使用合适的材料、根据它们的折射率n使这些材料 与来自光导板的光的倾斜角度相匹配，从而提供一定程度的偏振。尽管该 方法有益地提供了一些偏振的方法，但是，对于仅仅依靠指定折射率n能够 获得多大的改进尚存在实际的限制。另外，使用多个转向膜的实施方式会增 加光照系统设计的成本、厚度和复杂性。在另一个方法中，Suzuki的题为"用于增加偏振分量的设备、光导单元、 液晶显示器禾口偏振方法(Apparatus for Increasing a Polarization Component, Light Guide Unit, Liquid Crystal Display and Polarization Method)"的美国专 利第6，079,841号提供了一种光导板，其自身设计用来输送偏振光。Suzuki 的'841的光导板使用层叠在一起的一叠光导，这些光导通过取向提供对光的 布儒斯特角调整，以达到优选的偏振态。尽管这方法的优点是能够将偏振 部件结合入光导本身当中，但是这类方法仍存在缺陷。光导板的复杂性以及 附加的对半波长板或四分之一波长板和反射器的要求都抵消了由于省去作 为光照路径中独立部件的偏振器所获得的优点。因此，可以看到，尽管人们已经尝试通过将偏振功能与其它部件相结 合来提供偏振光照，但是这些尝试不够灵活、成本不够低、解决方案不够有 效。因此，人们需要能够以减少的部件数量提供偏振的光照的低成本转向 膜的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用来将光朝向目标角度重新定向的光重新定向制品, 所述光重新定向制品包括(a) 入射面，用来在一个入射角范围内接收入射光照；(b) 出射面(output surface),其包括大量光重新定向结构，每个光重新定 向结构包括(i) 与所述入射面的平面成第一角度取向的内反射面；(ii) 用来以发射光角度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来使光朝向目标角度重新定向的光重新定向制品，所述光重新定向制品包括：　（ａ）入射面，用来在一个入射角范围内接收入射光照；　（ｂ）出射面，其包括大量光重新定向结构，每个光重新定向结构包括　（ｉ）与所述入射面的平面成第一角度取向的内反射面；　（ｉｉ）用来以发射光角度发射出射光的出射表面，所述出射表面相对于入射面的平面以第二角度取向，　因此对于以与法线夹角大于６０度的主角入射的光照，光线从内反射面反射，以与目标角相差５度以内的发射光角度从出射表面发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：XD米，
申请(专利权)人：罗门哈斯丹麦金融有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[]