CN100462751C - 偏振干涉再循环背光模块及包含该模块的液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一个用于生成具有单偏振态的光的偏振干涉再循环背光模块，该背光模块减少光束输出中的光学损耗，适合于大量生产，并降低制造成本。该背光易于和常规的电光显示设备集成一体并实现高质量的偏振。本发明的偏振干涉再循环背光模块包括一个光学腔以及一个由叠层构成的干涉偏振器(I-Polar)。所述I-Polar中至少有一层是光学各向异性的，并通过级联结晶工艺制得，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，该层在可见光光谱区域内是透明的，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。本发明的另一方面是一个包含该偏振干涉再循环背光模块的液晶显示器。

Description

偏振干涉再循环背光模块及包含该模块的液晶显示器
相关申请的相互参引
本申请要求于2004年3月4日申请的系列号为60/550,644的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的公开内容特此通过援引的方式完整纳入。
技术领域
本发明大体涉及用于电光显示设备的背光模块，更具体地，本发明涉及一种用于生成具有单偏振态的光的背光模块。
背景技术
以厚度小，重量轻和功耗低为特征的平板显示器作为便携式设备的显示器获得不断增长的应用。在各种类型的平板显示器中，液晶显示器(LCD)设备由于其卓越的分辨率，彩色图像以及显示质量在膝上型计算机和台式显示器方面得到最为广泛的应用。
LCD设备利用液晶分子的光学各向异性以及偏振特性产生预定图像。液晶分子具有依赖于其独特特征的确定取向。该取向可由施加在液晶分子轴两端上的电场改变。换句话说，施加在分子轴两端上的电场可以改变液晶分子的取向。由于光学各向异性，入射光根据液晶分子的取向发生折射。
LCD设备包括带有电极的上基底和下基底，它们相互隔开且面向彼此，还包括封闭在这些基底之间的一层液晶物质。当借助置于各基底上的电极将电压施加到该液晶层时，液晶分子的排列方向根据所施加的电压而改变，以显示所需的图像。通过控制所施加的电压，有可能在LCD设备中提供光束的可变透射以显示数据图像。
但是LCD设备本身不发光，并且只控制入射光的透射。因此，每个LCD设备均需要一个额外的光源。特别是，LCD设备经常使用背光模块形式的光源。根据一个(或多个)照明灯的安排，背光模块被分成“直下式背光”(或简称“直下式”)以及“侧光式背光”(或简称“侧光式”)类型。将直下式背光模块用于液晶显示设备时，由照明灯辐射的光束直接入射到LCD面板上。当使用侧光式背光模块时，由照明灯辐射的光束通过光导向装置或反射器进入LCD面板。光导向装置由光透明材料制得，该材料可以以全内反射的方式使光沿长度方向传播。最后，光束从光导向装置后表面以一定角度朝向前表面反射，这使得光从光导向装置的前边出射。各种反射机构，包含反射点阵、沟槽、刻面(facet)等，均用来使从光导向装置出射的光均匀分布于面板上。
使用非准直光源，比如荧光灯，的背光模块典型地包含至少两个反射器。一个灯腔反射器用来将沿远离光导向装置方向发射的光反射回光导向装置。该反射器可以是镜面反射型或漫反射型的，尽管经常使用的是镜面反射型反射器。
第二反射器置于邻近光导向装置后表面的位置，以从光导向装置后表面反射光，并将之引向光导向装置的前表面，在该处光能透射至观看者(至LCD设备)。
用于灯腔中和光导向装置后表面处的常规反射器的主要缺点是其对入射光相对较高的光学吸收和高透射。典型的反射器吸收或透射约4％至15％的入射光。这部分光显然不可能到达观看者；因此该吸收和/或透射导致背光模块性能的降低。
随着信息技术时代的到来，对高质量LCD的需求增加。高质量成像要求对光源发出的辐射光有更高效的利用。常规地，为了从一个LCD背光模块获取单偏振的光束输出，在LCD设备和背光模块之间安排一个偏振器，用来抑制具有不需要的偏振的光束的通过。实际上，就光照度而言，得到的具有单偏振态的光束的强度比原光束的一半还要低。
发明内容
该公开发明描述了一个偏振干涉再循环(polariedinterference recycling)背光模块。该背光模块包括一个作为光源的光学腔和一个包括叠层(stacked layers)的I-Polar，所述光学腔能够将入射到其前表面上并进入所述光学腔内的光在所述光学腔内反射并随机化，所述I-Polar位于光学腔的前表面上，它在至少一个光谱区域内确保具有预定偏振态的光的透射和具有垂直偏振态的光的反射。
所述I-Polar中至少有一层是光学各向异性的，并通过级联结晶工艺(Cascade Crystallization Process)制得。该层的特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0010172001QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，该层在400nm至700nm的可见光光谱范围内是透明的，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型(ionogenic)基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
本发明的另一方面是一个液晶显示器，包括一个液晶单元和一个背光模块。该背光模块包括一个作为光源的光学腔，它将入射到所述光学腔前表面上并进入所述光学腔内的光在所述光学腔内反射并随机化。该背光模块还包括包括有叠层的I-Polar。所述I-Polar位于光学腔的前表面和液晶单元之间，在至少一个光谱区域内提供对具有预定偏振态的光的透射和对具有垂直偏振态的光的反射。所述I-Polar中至少有一层是光学各向异性的，并由级联结晶工艺制得，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0010172023QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，该层在400nm至700nm的可见光光谱范围内是透明的，并由包括至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
附图说明
参考下面的详细描述，并结合附图和详细说明，将更好地理解本发明及其众多优点，从而易于对其进行更全面的评价，所述附图和详细说明均构成本公开内容的一部分：
图1显示了一个包括I-Polar的侧光式偏振干涉再循环背光模块的截面图。
图2a显示了包括交替叠层的I-Polar的截面图。
图2b显示了包括具有互相垂直的排列方向的交替叠层的反射多层薄膜的截面图。
图3是意于将具有和不具有I-Polar的光学显示器进行比较的一个示意图。
图4a是本发明一个实施方案的背光模块的示意图，该背光模块包括I-Polar、一个双面场致发光板(two-sided electroluminescentpanel)以及一个透明基底。
图4b是反射延迟薄膜的一个实施方案的示意图。
图5是本发明另一个实施方案的背光模块的示意图，该背光模块包括I-Polar和一个双面场致发光板。
图6是本发明一个实施方案的背光模块的示意图，该背光模块包括I-Polar、一个双面场致发光板、以及一个光散射结构。
图7是本发明一个实施方案的背光模块的示意图，该背光模块包括I-Polar、一个单面场致发光板、以及一个光散射结构。
图8是本发明的背光模块的示意图，该背光模块有一个组合光源。
图9显示了对于一个低折射率固定在1.5的、三层(高折射率)1/4波长腔，其偏振器反射率作为波长的函数。
图10显示了对于具有不同数目的高折射率层(H层)(高折射率固定在1.8，低折射率固定在1.5)的1/4波长腔，其偏振器反射率作为波长的函数。
图11显示了对于一个具有15个H层(高折射率固定在1.8，低折射率固定在1.5)的6个1/4波长腔结构，其偏振器反射率作为波长的函数。
图12为浓度25mg/l的磺化苊并[1，2-b]喹喔啉水溶液的吸收光谱。
图13是一个显示了由磺化苊并[1，2-b]喹喔啉衍生物的混合物生成的层的透射系数对波长的依赖关系的透射光谱。
图14显示了对于由磺化苊并[1，2-b]喹喔啉衍生物的混合物生成的层，沿平行和垂直于排列方向测得的折射率(ne，no)和吸收系数(ke，ko)对波长的依赖关系。
图15是在一个光学各向异性层置于平行偏振器间的结构中测得的，在波长为450、575、以及700纳米下透射率对旋转角度的曲线图。
具体实施方式
对本发明作了概括性描述后，参考具体的优选实施方案可以确保对其有进一步理解，本发明提供实施方案仅供描述用，并不意于限制所附的权利要求的范围。
图1显示了本发明一个实施方案的偏振干涉再循环背光模块的截面图。在该实施方案中，侧光式背光的光学腔(12)在灯腔反射器(31)内包含一个光源(30)。光源(30)可以是任何类型的，比如，一个荧光灯，白炽灯，固态光源，场致发光(EL)设备等。尽管下面描述的实施方案典型地包含一个此类光源，但应该理解的是，本发明的背光系统还可以包含两个或更多个位于同一位置或不同位置，并组合用于提供所需光量的光源。在优选实施方案中，光源(30)包括一个发射随机偏振态的光的光源。
来自光源(30)的光被耦合到光导向装置(32)中，光在光导向装置(32)中传播直到它碰到一个漫反射结构，例如点阵(33)。安排一个非连续点阵以提取光，并将之引向观看者(17)。用于从光导向装置(32)提取光的机构并不限于在后表面(42)上使用漫反射点阵，还可以使用任何其他合适的机构。光提取机构的例子包括(但不局限于)在后表面(42)上形成沟槽，使伪楔子(pseudo wedge)光导向装置(32)伴有非连续性并增加该楔形光导向装置内的反射角，以及将反射器连接到光导向装置并确保漫射光在光导向装置内散射的接线柱(post)。进入光学腔(12)的环境光可能入射在一个点上，或者它也可以通过点与点之间的间隙逸出光导向装置。一个漫反射层(34)位于光导向装置(32)下面，以截断和反射回这类光束。通常情况下，所有从光学腔(12)出射的光束用箭头35标出。这些光束入射到一个干涉偏振器(I-Polar)(1)上，该干涉偏振器(1)透射具有第一偏振态(a)的光，并且有效反射具有垂直偏振态(b)的光。结果，由箭头(37)标出的一定量的光将通过I-Polar(1)透射，而大量其余的光将被反射回去，如箭头(36)所示。优选的I-Polar材料是非常有效的，由I-Polar(1)的内部吸收导致的总损耗非常低(为1％量级)。该损耗由箭头(38)所示。被I-Polar(1)反射的具有偏振态(b)的光重新进入光学腔(12)，此处，光线入射在一个漫反射结构上，例如点阵(33)或漫反射层(34)上。漫反射表面将被光学腔(12)反射的光的偏振态随机化。该再循环和随机化过程由轨线(39)示出。光学腔(12)不是一个理想的反射器：腔内由散射和吸收引起的光损耗由箭头(40)示出。这些损耗也是很低的。受光学腔(12)和I-Polar(1)联合影响的多重再循环为将光从偏振态(b)转换至偏振态(a)用于最终透射给观看者(17)提供了一个有效的机构。
该过程的效率依赖于本发明所公开的I-Polar的低吸收，以及很多漫反射表面所呈现的高反射和随机化特性。
本发明所描述的背光模块依赖于多层光学薄膜独特的、有利的性质。多层光学薄膜可用作，比如，高效镜面(反射器)和偏振器。下面给出结合本发明使用的多层光学薄膜的性质和特征的简要描述。此多层光学薄膜表现出对入射光相对低的吸收，以及对垂直入射光束和斜入射光束的高反射。这些性质通常决定这些薄膜是用于对光作纯粹的反射还是反射式偏振。多层光学薄膜的独特性质和优点为设计高效率的背光模块提供了机会，该高效率背光模块相比于现有技术已知的背光模块呈现出低吸收损耗。
图2a是一个I-Polar(1)截面示意图。该图显示了一个定义了在描述I-Polar(1)中所提到的X、Y、Z方向的坐标系(8)。图示的I-Polar结构包括两种不同的多环有机材料的交替层(ABABA...)，这两种不同的多环有机材料在整个图示和描述中被称为层A和层B。这两种类型的层相互交叠，得到的多层结构(ABABA...)就是I-Polar。各向异性层A可以由Optiva公司开发的被称作级联结晶工艺[P.Lazarev和M.Paukshto，Proceedings of the 7th InternationalWorkshop“Displays，Materials and Components”(Kobe，日本，2000年11月29日-12月1日)，第1159-1160页]的方法制得。根据该方法，将一种有机化合物溶解在适当溶剂中形成胶体体系(溶致液晶溶液)，在该体系中分子聚集为构成体系动力单元的超分子。该液晶相实质上是该系统有序态的一个前体，在接下来的超分子排列和溶剂去除过程中，由其形成固态的各向异性晶体层(有时候也称为晶体薄膜，TCF)。
用于从一个具有超分子的胶体体系合成各向异性TCF的所规定的方法包括以下阶段：
(i)将前述胶体体系涂布到基底上(或者设备上或多层结构的一层上)；胶体体系必须具有触变性质，该性质通过将分散相保持在预定温度和某个浓度来提供；
(ii)通过任何外部作用(加热，剪切应变等)降低溶液的黏度，从而将所涂布的胶体体系转化为高流动(降低的黏度)状态；这种外部作用可以在整个随后的排列阶段中施加或只持续一段最小的必要时间，以使体系不会在排列阶段回退到一个黏度升高的状态；
(iii)向体系施加外部排列作用，该外部排列作用可以通过使用机械因素或任何其他方法实现；该外部作用的程度必须足以使胶体体系的动力单元获取必要的取向并形成一种将作为各向异性晶体薄膜的晶格基础的结构；
(iv)将层中已排列的区域从由外部作用获得的黏度降低的状态转变为最初的或更高粘度的状态；进行这种转变是为了不使得各向异性晶体薄膜的结构取向杂乱并且不生成表面缺陷；
(v)最后一步去除溶剂(干燥)，在该过程中形成最终的各向异性晶体薄膜结构。
在得到的各向异性层中，至少在一部分层中，分子平面互相平行，分子构成三维晶体结构。对生产技术进行优化可实现单晶薄膜的形成。
各向异性层的厚度通常不超过1微米。通过改变所涂布的溶液中固体物质的含量和/或改变所涂布的层的厚度可以控制该层的厚度。为了获取具有所需光学特征的层，可以使用混合的胶体体系(该混合物可以形成粘合超分子(joint supramolecule))。
将所述有机化合物在溶液中混合导致成分可变的混合聚集体(aggregate)的形成。对染料混合物的X射线衍射图的分析使我们可以通过出现的特征衍射峰来判断超分子内的分子堆砌，所述特征衍射峰对应于3.1到3.7
Figure C200580033547D0014172208QIETU
范围内的分子间间距。在通常情况下，该值对于晶体以及聚集体形式的芳族化合物而言是正常的。峰强度和锐度在干燥过程中增加，但是峰的位置保持不变。该衍射峰对应于聚集体(叠层)内的分子间间距，并且已在多种材料的X射线衍射图像中观察到。分子(或它们的片段)的平面结构以及在所考虑的有机化合物中一个分子尺寸的一致性有利于混合。在所涂布的含水层里，有机分子在一个方向上长程有序，这和超分子在基底表面上的排列有关。当溶剂蒸发后，能量上有利于分子形成一个三维的双轴晶体结构。可用于该目的的化合物不局限于上述所列出的化合物。
各向异性层还具有高度的光学各向异性。这类层具有E型偏振器性质，这与超分子复合物的光学吸收特性相关，在吸收不显著的光谱范围内，这类层表现为延迟器(相移薄膜)。这些各向异性层的延迟性质与它们的双折射(双重屈折)有关，也即指，与LLC溶液在基底上的涂布方向及其垂直方向上所测得的折射率的差有关。由基于强(不褪色)染料分子的LLC体系所形成的层具有高的热稳定性以及耐光性的特征。它们在约350-700℃的温度范围内保持稳定。
因此，光学各向异性层A由级联结晶工艺制得。这类层的特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0015172231QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构。各层A的特征是具有至少两个折射率：nx和ny。这些层具有一个低于400nm的基本吸收限(fundamental absorption edge)，它们在可见光波段内均匀透明，并且具有一个不低于0.98的透射系数。各层A由棒状超分子构成，这些棒状超分子代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物。
下文中X轴指的是“排列”方向，而Y轴指的是“横”向。
层B是各向同性的，并且有一个基本不因级联结晶工艺而改变的标称折射率(比如，n＝1.64)。
级联结晶工艺改变表示层A的TCF的折射率。TCF具有一个与排列方向相关的折射率(比如，n＝1.64)以及一个与横向相关的不同折射率(比如，n＝1.88)。通过定义，与位于平面内的轴(一个平行于薄膜表面的轴)相关的折射率称为偏振平面平行于该轴的平面偏振入射光的“有效”折射率。
这样，多叠层(TCF-B-TCF-B-TCF...)的层与层之间在与横向相关的折射率上有很大不同(Δn＝1.88-1.64＝0.24)。在排列方向上，各层的折射率实质上是相同的(Δn＝1.64-1.64＝0)。这些光学特征允许多层结构透射入射光中相对于图2a显示的“透射”轴(9)适当取向的偏振分量。在所调查的实施方案中，该透射轴和排列方向重合。从I-Polar(1)出射的光被称为具有第一偏振取向(a)的光。
未透过干涉偏振器(I-Polar)(1)的光具有与第一取向(a)不同的偏振取向(b)。具有偏振取向(b)的光将遇到折射率差异，这导致该光的反射。因此，横向方向定义所称的“消光”轴，如图(2a)显示的轴(10)。以这种方式，I-Polar(1)透射具有选定的第一偏振(a)的光，并反射具有第二偏振(b)的光。
通常需要I-Polar在所研究的波段内以及所研究的角度范围内保证沿透射轴方向偏振的光的最大透过率。
沿透射轴偏振的光在垂直入射时，I-Polar在整个可见光谱内(400-700nm，带宽300nm)的平均透射率理想地为至少50％，优选地为至少70％，更优选地为至少85％，且进一步更优选地为至少90％。这样的光相对于法向60度入射时(对于p偏振的光，沿透射轴测得)，在400-700nm波段内的平均透射率理想地为至少50％，优选地为至少70％，更优选地为至少80％，且进一步更优选地为至少90％。
沿消光轴方向偏振的光在垂直入射时，多层I-Polar在整个可见光谱范围内(400-700nm，带宽300nm)的平均透射率理想地为低于50％，优选地为低于30％，更优选地为低于15％，且进一步更优选地低于5％。此类光相对于法向60度入射时(对于p偏振的光，沿透射轴测得)，在400-700nm波段内的平均透射率理想地低于50％，优选地为低于30％，更优选地为低于15％，且进一步更优选地为低于5％。
尽管通过一个示例性的、包括仅两种类型的层交替的I-Polar多层结构对干涉偏振器(1)进行了讨论，但是应该理解的是干涉偏振器可以采取多种形式。比如，其他类型的附加层可以包括进多层结构中。在所公开的背光模块的一个实施方案中，I-Polar可以包括至少一个由荧光材料构成、将紫外辐射转换为可见光的层。
让我们重新回到图1。灯腔反射器(31)被描述为部分环绕着光源(30)并且将之耦合到光导向装置(32)。常规的灯腔反射器使用在可见光光谱范围内具有约96％反射率的镀银的薄膜，而其他辐射基本上被反射器吸收。然而，使用本发明的反射多层薄膜构建的灯腔反射器(31)呈现出高得多的反射率，典型地约为98％或更高，这显著降低了损耗。此外，如下面将要指出的，对于相对于法向以一个角度(比如，大于45度)入射的光，该多层薄膜也具有一个高反射率，优选至少为90％，更优选地为95％，以及进一步更优选地为至少98％。
当用一个本发明的反射多层薄膜替换镀银的光学薄膜时(其他条件相同)，包含一个反射多层薄膜作为灯腔反射器(31)的背光模块在亮度方面将典型地增加约20％或更高。该增加可大部分归功于该多层薄膜的极低的吸收和极高的反射。
在背光模块中，灯腔反射器(31)优选地与反射层(34)一体，该一体通过将这两部分层压在一起或者附着在一起，或通过使用一个连续的薄片用于这两个功能来实现。于是，基本上不存在与两反射器(31)和(34)之间的交界面相关的损耗。此外，此种设计可以简化背光模块的制造。在特定应用中，还可优选为将反射层(34)层压或类似地附着到光导向装置(32)的背面。该设计消除了两组件间的气隙，因此减少了表面反射并增加了系统的整体效率。
在一些特定情况下，当使用一个效率较低的反射多层薄膜作为反射层(34)时，在反射层(34)的面对背离光导向装置(32)的表面上提供薄金属涂层或其他反射涂层以降低透过反射多层薄膜(34)的损耗可能是有利的，因此提高反射多层薄膜(34)的反射率。当然，金属或其他反射涂层可能存在一些吸收损耗，但是透过薄膜(34)的光部分将典型地低于整个入射到薄膜(34)上的光的5％(更优选地低于约1％)。
在光于其中反复地从反射层(34)反射的偏振干涉再循环背光模块情况下，降低反射层(34)的光损耗是特别重要的一个问题。如上面提到的，常规的反射层将吸收或透射大约4％到15％的入射光。其吸收损耗自然随着每一次光从常规反射器的表面反射而增加。即便是最好的、吸收4％的入射光的常规反射器，在经过仅6次反射后，其反射光的强度级约为78.3％。在常规反射器吸收约15％入射光的情况下，在经过仅5次反射后，反射光的强度级将降到约44.4％。
尽管本发明背光模块的灯腔反射器(31)和反射层(34)都被描述成代表多层光学薄膜，但是应该理解的是，反射器(31)或(34)中可以只有其中一个由此类多层光学薄膜制得，而另一个可以采用常规的反射材料。然而，由于过多的吸收损耗，这种设计对于特定应用可能并不是优选的。
获取反射多层薄膜的一个方法是双轴拉伸一个多叠层，该多叠层包含一种双折射材料作为一对低/高折射率中的高折射率层(H层)。另一个获取反射多层薄膜的方法是利用级联结晶工艺来制造多叠层。在这种情况下，多叠层包括交替层，该交替层具有图2b所示的互相垂直的排列方向，其中箭头(44)和箭头(46)指示了反射多层薄膜相邻层的排列方向。该反射多层薄膜可以包括几个层，各个层可由不同的材料制得。决定用于一特定多层薄膜的材料选取标准依赖于反射多层薄膜所需的光学性质。该多层薄膜包含的材料种类可以和薄膜的层数一样多。为了制造过程简单，优选的反射多层薄膜应该仅包含少量几种不同材料。同一材料层之间或化学上相同，物理性质不同的材料层之间的边界可以是分明的或是平滑的。除了一些解析解的简单情况外，对折射率连续变化的后一类型的层状介质的分析通常考虑数目大得多的更薄的均匀层来处理，这些层具有分明的边界，相邻层之间性质变化小。
对于一个高效率反射多层薄膜，在垂直入射下，在整个可见光谱(400-700nm)范围内沿各偏振方向的平均透射率理想地低于10％(反射率大于90％)，优选地低于5％(反射率大于95％)，更优选地低于2％(反射率大于98％)，以及进一步更优选地低于1％(反射率大于99％)。对于相对于法向60度入射的光，在400-700nm波段内的平均透射率理想地低于20％(反射率大于80％)，优选地低于10％(反射率大于90％)，更优选地低于5％(反射率大于95％)，进一步更优选地低于2％(反射率大于98％)，并且再进一步更优选地低于1％(反射率大于99％)。
图3示意性地显示了不具有I-Polar(1)的光学显示器(1)的一部分，以此可以将具有和不具有I-Polar的系统性能进行比较。在通常情况下，由粗箭头(13)表示的、从光学腔(12)的一个单元区域出射的光束，将随机地偏振为呈现出偏振态(a)和(b)。此光的大约一半，即偏振态为(b)的光，被二向色型吸收偏振器(14)吸收，该二向色型吸收偏振器(14)组成显示器单元(15)的一部分。其余的具有偏振态(a)的光透过该二向色型吸收偏振器(14)。这样，由箭头(16)表示的、从显示器单元(15)出射的光束代表偏振态(a)。因此，只有偏振态为(a)的光被引向观看者(17)。其余的具有偏振态(b)的光，将被二向色型吸收偏振器(14)吸收。这样，由光学腔(12)提供的光强度实际上只有大约一半贡献于观看者(17)所看到的显示器的亮度。
在同样的显示器中，I-Polar运行以便更有效地利用可从光学腔(12)获取的光。如果同样单位量的光，如箭头(18)所示，被引向I-Polar(1)，大约一半的光，即具有偏振态(a)的光将在第一次经过I-Polar(1)时通过I-Polar(1)。该光具有和二向色型吸收偏振器(14)的透射轴相匹配的合适的偏振，由箭头(19)标出。然而，具有偏振态(b)的其余的光将被I-Polar(1)反射回光学腔，如箭头20所示。该光的一部分将在方向和偏振上被光学腔(12)随机化为偏振态(a)。然后，该光将以偏振态(a)和(b)从光学腔出射，如箭头(21)所示。接着，具有偏振态(a)的再循环光将加入到如箭头(22)所示的主透射光中。这样，由箭头(22)和(19)所示的光的总量由于“再循环”而增加。由于只有具有和二向色型吸收偏振器(14)的透射轴相匹配的合适的偏振态(a)的光才通过I-Polar(1)，更多从显示器出射的光，如箭头(23)所示，被引向观看者(17)。而且，由于具有偏振态(b)的光被I-Polar(1)反射，因此该光极少被二向色型吸收偏振器(14)吸收。其结果是得到这样一个显示器，其中由箭头(23)标出的出射至观看者的光可以比箭头(16)所示的光亮70％。
图4a显示了本发明一个实施方案的偏振干涉再循环背光模块的截面图。该背光模块是一个包括光学腔(12)和I-Polar(1)的层状结构。光学腔包含一个底板(4)，一个双面场致发光板(3)，以及一个透明基底(2)。底板(4)有一个覆盖有反射延迟薄膜(5)的脊状的后表面，它转换入射到其上的光束的偏振，并将已转换的光束反射至I-Polar(1)。在该实施方案中，底板(4)的脊状后表面上任何两个相邻脊之间的凹槽角度是90度。然而，任何其他适合于反射其上光束的凹槽角度都可以使用。I-Polar(1)允许具有预定偏振态的光束透过，而使其他偏振态的光束被反射。比如，根据本发明，一个叠层结构可以用作I-Polar，使得具有一个预定偏振态的偏振光束将透过该叠层结构，而具有另一个预定偏振态的偏振光束将被反射。I-Polar的各向异性层中至少有一层由上文所详细描述的级联结晶工艺制得。考虑到生产技术，基底(2)可以由任何合适的光学材料制成，比如，塑料或任何类型的玻璃。
应该注意的是，在实际生产的一个变体方案中，反射延迟薄膜(5)是一个通过光学精密涂布工艺形成的固态薄膜或者通过向底板的脊状后表面上蒸发而沉积的固态薄膜，以使入射到该处的光束反射回基底。如果基底由具有折射率为1.53的材料制得，并且底板后表面上的脊角为90度，入射光束的波长位于400-700nm之间，那么多层反射薄膜的典型成分为具有各自层厚——比如，110.82，20.13，84.88，141.93，111.47，84.88以及25.38nm——的MgF2，ZnS，CeF3，MgF2，ZnS，CeF3和MgF2。
图4b显示了反射延迟薄膜(5)的另一个变体方案。该反射延迟薄膜是一个多叠层，包括一个透明基底(48)，第一I-Polar(50)，一层(或多层)相位调节层(52)，以及第二I-Polar(54)。第一I-Polar反射具有偏振态(b)的光，并透射具有偏振态(a)的光。第二I-Polar反射具有偏振态(a)的光，并透射具有偏振态(b)的光。第一I-Polar和第二I-Polar由上述提到的方式制得。第一I-Polar包括一个叠层，第二I-Polar也可以代表一个多层薄膜(为了简化，图4b只显示了三层)。相位调节层(52)显示为一个单层，但是它也可以包括一个多层系统。
非偏振入射光(56)被第一I-Polar(50)部分反射并部分透射。所述的I-Polar(50)反射具有偏振态(b)的光分量(58)。具有与偏振态(b)垂直的偏振态(a)的偏振分量透过第一I-Polar(50)。第二I-Polar(54)设计为反射具有偏振态(a)的光。
具有偏振态(a)的光波透过第一I-Polar(50)和相位调节层(52)，接着从第二I-Polar(54)处反射并且再次透过相位调节层(52)以及第一I-Polar(50)。具有偏振态a的反射波(60)的相位相对于具有偏振态b的反射波(58)有所延迟，从而在反射波(58)和反射波(60)入射到基底(48)上时，在它们之间提供一个预定的相位差。优选地，该临时相位差为180度，这导致偏振面的旋转，使得入射和出射的线偏振互相垂直。由于反射波(58)和(60)相对于它们在入射光(56)中的对应分量也分别旋转预定角度——优选地为0度和180度，所以基底(48)中的光将被线性偏振，使得入射波和反射波在相互垂直的方向上偏振。
考查图4b将看到相位变化或相位差可由以下等式定义：
Figure C200580033547D00211
其中
Figure C200580033547D00212
是具有a偏振态的光波穿过第一I-Polar(50)的透射相位变化；是具有a偏振态的光波从第二I-Polar(54)反射的相位变化；
Figure C200580033547D00214
是从第一I-Polar(50)反射的相位变化，δ是相位调节层的光学厚度，δ＝2π/λnd，其中n是折射率，d是物理厚度。
相位变化依赖于第一I-Polar中，第二I-Polar中，以及相位调节层中所使用的薄层的折射率和厚度。这些相位变化可由现有技术中已知的方法计算出来。
图5显示了本发明另一实施方案的偏振干涉再循环背光模块的截面图。该背光模块是一个包括光学腔(12)和I-Polar(1)的层状结构。该光学腔包括一个底板(4)和一个双面场致发光板(3)。底板(4)具有一个覆盖有反射延迟薄膜(5)的脊状的下表面，它转换入射到其上的光束的偏振，并将已转换的光束反射至I-Polar(1)。在该实施方案中，底板(4)的脊状下表面上任何两个相邻脊之间的凹槽角度是90度。然而，任何其他适合于反射其上光束的凹槽角度都可以使用。I-Polar(1)允许具有预定偏振态的光束透过，而使其他预定偏振态的光束被反射。
图6显示了本发明另一个实施方案的背光模块，包括一个双面场致发光板(3)以及一个光散射结构(24)。在散射结构(24)的后表面上设置一个具有高反射率的反射薄膜(25)。I-Polar(1)位于观看者(17)和双面场致发光板(3)之间。这样，本发明前述实施方案中的光束偏振态的转换可以基于散射结构(24)的散射效应实现。应该注意的是，散射结构可由喷涂法形成，或者由具有不同光学系数的材料制成。此外，该结构的散射效应也可以通过一个粗糙表面实现。
图7显示了本发明又一个可能的实施方案的背光模块。在该情况下，光散射结构(24)位于单面场致发光板(26)的前表面和基底(2)之间，而省略了底板。类似地，光束偏振态的转换可以通过从结构(24)散射来实现。该I-Polar(1)位于观看者(17)和基底(2)之间。在一个可能的变体方案中，基底(2)也可以省略，以进一步简化背光模块的构造。
图8所示的背光模块包括一个光学腔(12)以及位于观看者(17)和光学腔(12)之间的I-Polar(1)。光学腔包括一个光源(27)，反射器(28)，以及位于光源和反射器之上的延迟板(29)。光源(27)是一个代表，比如，荧光灯或LED矩阵的组合光源。位于背光系统之后的反射器(28)使源发射得以更有效的利用。反射器可以是任何类型的——镜面反射型的或漫反射型的。
实施例
本公开发明的一个优选实施方案是一个偏振干涉再循环背光模块。该背光模块包括一个作为光源的光学腔和一个由叠层组成的I-Polar，所述光学腔可以将入射到其前表面上的光反射并随机化，所述I-Polar位于光学腔前表面的相对位置处。所述I-Polar在至少一个光谱区域内确保具有预定偏振态的光的透射和具有垂直偏振态的光的反射。所述I-Polar中至少有一层是光学各向异性的，并由级联结晶工艺制得。该层的特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0022172504QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，它在可见光谱范围内透明，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
在一个公开的背光模块的实施方案中，I-Polar中至少有一层由将紫外辐射转换为可见光的荧光材料制得。在公开的背光模块的一个可能的变体方案中，I-Polar中至少有一层具有一个低于400nm的基本吸收限。在公开的背光模块的另一个可能的变体方案中，I-Polar具有一个不低于0.98的透射系数。在公开的背光模块的又一个可能的变体方案中，I-Polar中至少有一层在可见光谱范围内是均匀透明的。
在另一个优选的实施方案中，本发明提供一个背光模块，其中至少一个光学各向异性层用二价和/或三价金属的离子处理。在另一个背光模块中，至少一种有机化合物材料的分子包含杂环。在所公开发明的一个变体方案中，背光模块包含至少一个由基于至少一种二向色型染料的溶致液晶制得的光学各向异性层。
在所公开的背光模块的一个变体方案中，光学腔包括一个具有面对光学腔前表面的脊状后表面的底板，一个沉积在所述底板的脊状后表面上的反射延迟薄膜，一个位于底板相对位置处的双面场致发光板(作为一个光源)，以及一个位于所述双面场致发光板上并具有侧面的透明基底。在一个实施方案中，背光模块进一步包括沉积在所述基底的所述侧面上的反射薄膜。
在所公开的背光模块的另一个变体方案中，光学腔包括一个具有脊状后表面的底板，一个沉积在所述底板的脊状后表面上的反射延迟薄膜，一个位于底板前表面相对位置的双面场致发光板(作为一个光源)，以及一个位于双面场致发光板上的透明基底。在一个实施方案中，所述反射延迟薄膜使反射光的偏振面旋转，使得入射光和反射光沿互相垂直的方向偏振。所述反射延迟薄膜包括第一I-Polar，第二I-Polar以及一个位于所述I-Polar间的相位调节层。第一I-Polar反射具有预定偏振态(b)的光并透射具有相对于偏振态(b)垂直的偏振态(a)的光，第二I-Polar反射具有偏振态(a)的光并透射具有偏振态(b)的光。选择相位调节层的折射率和物理厚度，由此使得所述反射光在基本垂直于入射光的方向上偏振。
在背光模块的一个实施方案中，反射延迟薄膜是一个通过光学精密涂布工艺形成的固态薄膜。在所公开的背光模块的另一个变体方案中，光学腔包括一个具有一个面对光学腔前表面的前表面以及一个后表面的散射结构，一个沉积在散射结构后表面上的反射薄膜，以及一个位于散射结构前表面相对位置的双面场致发光板。
在所公开的背光模块的一个可能的变体方案中，光学腔包括一个具有一个面对光学腔前表面的前表面以及一个后表面的散射结构，一个位于散射结构前表面上的基底，以及一个位于散射结构后表面上的单面场致发光板。
在另一个变体方案中，背光模块包括一个双面场致发光板，该双面场致发光板包括一个照明层，一个绝缘层，以及两个透明电极。该照明层和绝缘层相邻并且位于所述透明电极之间。在所公开发明的一个变体方案中，背光模块进一步包括沉积在基底侧面上的反射薄膜。而在另一个变体方案中，背光模块包括一个沉积在I-Polar上的波浪形薄膜，用于控制光束的出射角和散射角。
在所公开背光模块的一个可能的变体方案中，光学腔进一步包括(i)具有一个面对光学腔前表面的前表面、一个后表面、以及一个边缘的光导向装置，(ii)一个光学连接到光导向装置边缘并且发射光到光导向装置中的光源，(iii)一个位于光导向装置前表面之上的延迟薄膜，以及(iv)一个紧接着光导向装置后表面的后反射器，它包括一个如下反射薄膜，该反射薄膜反射至少约80％的垂直入射光以及至少约80％的相对法向60度入射的光。在一个实施方案中，反射多层薄膜包括交替层，该交易层由级联结晶工艺制得，并且具有互相垂直的排列方向。在背光模块的一个可能的变体方案中，后反射器反射至少约90％的垂直入射光。在背光模块的另一个变体方案中，后反射器反射至少约95％的垂直入射光。在又一个变体方案中，后反射器反射至少约98％的垂直入射光，而在另一个变体方案中，后反射器反射至少约99％的垂直入射光。在背光模块的另一个可能的变体方案中，后反射器反射至少约90％的相对法向60度入射的光。在背光模块的又一个变体方案中，后反射器反射至少约95％的这种光；在另一个变体方案中，它反射至少约98％的所述光，而在又一个变体方案中，后反射器反射至少约99％的相对法向60度入射的光。
在所公开发明的一个可能的变体方案中，背光模块进一步包括确保光从后反射器向光导向装置后表面漫反射的特殊装置。在所公开的背光模块的一个变体方案中，漫反射由分布于反射薄膜内的颗粒提供。在所公开的背光模块的另一个变体方案中，漫反射由存在于反射薄膜表面上的颗粒提供。在所公开的背光模块的另一个变体方案中，漫反射由一个位于后反射器和光导向装置后表面之间的薄膜提供。
在所公开的背光模块的另一个变体方案中，光导向装置后表面由后反射器构成。
在所公开发明的一个可能的实施方案中，背光模块进一步包括一个围绕一部分光源放置的灯腔反射器。把光源的光引向光导向装置边缘的该反射器可以进一步包括一个反射薄膜，该薄膜反射至少约80％的垂直入射光以及至少约80％的相对法向60度入射的光。
在该背光模块的一个可能的变体方案中，灯腔反射器反射至少约90％的垂直入射光。在背光模块的另一个变体方案中，灯腔反射器反射至少约95％的垂直入射光。在另一个变体方案中，反射器反射至少约98％的垂直入射光，而在背光模块的又一个变体方案中，反射器反射至少约99％的垂直入射光。
在所公开的背光模块的一个变体方案中，灯腔反射器反射至少约90％的相对法向60度入射的光。在所公开的背光模块的另一个变体方案中，反射器反射至少约95％的这种光。在另一个变体方案中，灯腔反射器反射至少约98％的相对法向60度入射的光，而在另一个变体方案中，反射器反射至少约99％的这种光。
在背光模块的一个实施方案中，反射薄膜是包括交替层的反射多层薄膜，该交替层由级联结晶工艺制得，并且具有互相垂直的排列方向。所述层具有光学各向异性，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0025172556QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，这些层在可见光波长范围内是透明的，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
所公开发明的另一个优选实施方案是一个液晶显示器，包含一个液晶单元和一个背光模块。该背光模块包含一个作为光源的光学腔。所述的背光模块能够将入射到所述光学腔前表面上的光反射并随机化。该背光模块包括含有叠层的I-Polar，该I-Polar位于光学腔前表面和液晶单元之间。所述I-Polar在可见光谱的至少一个区域内提供对从光源发射的具有预定偏振态的辐射光的透射，以及对垂直偏振光的反射。所述I-Polar中至少有一层是光学各向异性的，并由级联结晶工艺制得。该层的特征是在一个光轴方向上具有3.4±0.3
Figure C200580033547D0025172613QIETU
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构。所述层在可见光波段内是透明的，并由包括至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
在所公开的液晶显示器的一个实施方案中，I-Polar中至少有一层由将紫外辐射转换为可见光的荧光材料制得。在所公开的液晶显示器的一个可能的变体方案中，I-Polar中至少有一层具有低于400nm的基本吸收限。在所公开的液晶显示器的另一个可能的变体方案中，I-Polar具有不低于0.98的透射系数。在所公开的液晶显示器的又一个可能的变体方案中，I-Polar中至少有一层在可见光谱范围内是均匀透明的。在又一种液晶显示器中，至少一种有机化合物材料的分子包含杂环。在本发明的一个实施方案中，液晶显示器进一步包括位于液晶单元上的抗反射涂层。
为了使本发明更易于理解，参考了以下的实施例，这些实施例旨在说明本发明，而并非要限制其范围。
实施例1
典型的干涉偏振器(I-Polar)可以使用在透明基底上沉积的双折射材料和各向同性材料的交替层构成。所述干涉偏振器有一个透射轴AB。如果非偏振光入射到该干涉偏振器上，具有近似垂直于所述透射轴AB的偏振态的一部分这种光将从该干涉偏振器反射。通过控制各个层的折射率和厚度以及总的层数，可以实现所需的性能。偏振器设计的最重要的方面之一是对基础结构的选取。在下面的研究中，假设光垂直入射，并且基底折射率固定为1.5。典型地，干涉偏振器可以设计成在入射光的偏振平面上具有高折射率和低折射率的双层的周期性结构的形式。也即指，同样的一对层反复添加直到实现令人满意的性能。该结构的形式是：(HL)N-1H，其中H和L分别代表高和低折射率层，N是层对的数目。下面，我们将包含总共N层高折射率层(H层)的腔当作此类结构。当光学厚度(由物理厚度乘上折射率)等于1/4波长(1/4波长的厚度)的奇数倍时，该结构在特定波长下产生最大反射。
尽管为单个波长设计干涉偏振器不是目的所在，但其结果可以为设计真正的干涉偏振器提供一些见解和指导。图9和10显示了折射率和层数对一个所研究系统的反射率的影响。材料沉积在基底上。入射光穿过多层结构，并从基底出射。图9显示了一个三层(高折射率)结构的反射率，该结构的低折射率固定为1.5，而另一个折射率从1.8(a)变到2.0(b)和2.2(c)。该光学厚度是550nm的1/4。当折射率的差别增大时，反射率和带宽都增加。只用三个高折射率层，其反射率就可达80％。图10显示了两个折射率固定在1.5和1.8，而高折射率层数从3(a)变到5(b)和7(c)的情况。随着高折射率层的层数增加，反射率急剧增加，并且更突然地从很高的值下跌到一个震荡级别(oscillatory level)。
图9和10的一个实际问题是，层的厚度相对于精确的制造过程控制来说可能太小。在400到700nm的可见光波长范围内，对于1.8的折射率而言物理厚度是55到97nm。光学厚度可以等于1/4波长的奇数(比如，3或5)倍。然而，厚度的增加将降低带宽。
显然，单腔提供狭窄集中在单个波长周围的反射，同时带宽取决于折射率的差别和腔中的层数。因此，多腔结构是兴趣所在。在此类结构中，各腔以不同的波长为中心。此类结构可以写成：
(H1L1)N-1H1C12(H2L2)N-1H2C23...(HmLm)N-1Hm，
其中C12代表腔1和腔2之间的耦合层。C12的值通常选取为L1和L2的平均值。此外，腔之间的波长间隔应该根据各腔的带宽仔细选取。带宽越窄，应选取越小的间隔。
图11显示了一个近乎理想的宽带多层无损耗偏振器的反射光谱，该偏振器包括6个腔，每个腔里有15个高折射率层(一共有95个高折射率层)。可以看到，在500nm到700nm的带宽内，达到近乎100％的反射率。如果高折射率是2.2，我们只要使用4个腔，每个腔由7个层构成(总共有28个高折射率层)，就可实现同样的性能。
在上述所有情况下，每个腔中层的厚度是1/4波长。现在让我们重新考查增加层的厚度的问题。如上面所示，层厚度增加时，带宽降低。这意味着需要有更多的腔来覆盖同一波长范围。比如，如果厚度是3个1/4波长，就有必要使用11个腔，每个腔有17个高折射率层(总共有187个高折射率层)来实现类似于图11的性能。这一数目为较薄层情况下层数的两倍多。
干涉偏振器层由级联结晶工艺制得，对该干涉偏振器层进行分析以确定层的光学特性。在20℃将苊并[1，2-b]喹喔啉的磺基衍生物的混合物(12克)在搅拌下加入到65.0克去离子水中。然后，加入5.3毫升25％的氨水溶液，并搅拌混合液以使其完全溶解。磺化的苊并[1，2-b]喹喔啉的水溶液的电子吸收谱显示在图12中。溶液在一个旋转蒸发器上浓缩到30％，并在温度20℃下，使用2.5#Mayer rod以15mm/s的线速度将其涂层到玻璃基底表面上。该过程在相对湿度为65％的情况下进行。然后，在相同的湿度和温度下干燥薄膜。
为了确定薄膜的光学特征，采用Cary-500分光光度计对波长400到800nm范围内的偏振光的光学透射谱进行测量(图13)。我们使用平行于和垂直于偏振器和分析器的偏振轴(分别为Tpar和Tper)线性偏振的光测量薄膜的光学透射率。图13证实了薄膜在波长430nm以上的可见光谱范围内的极低的吸收率。
所获取的数据用来计算平行于和垂直于排列方向偏振的光的折射率(ne，no)和吸收系数(ke，ko)。所计算的系数示于图14中。所获得的层是光学各向异性的，并在可见光谱范围内呈现出很高的，从0.21最高增到0.38的延迟特征Δn＝no-ne。低的吸收系数ke和ko值确证了层的高透明度。
图15显示了对于一个光学各向异性层位于平行偏振器之间的结构，在波长450nm，575nm，以及700nm下测得的透射率与旋转角度的关系。透射轴对应于0度。吸收轴对应于-90度和90度。这些测量使得我们能够在偏振光通过层时，观察偏振面的旋转。

Claims (48)

1.一个偏振干涉再循环背光模块，包括
一个作为光源的光学腔，它将入射到所述光学腔前表面上并进入所述光学腔内的光在所述光学腔内反射并随机化，
一个包括叠层的I-Polar，所述I-Polar表示干涉偏振器，
其中所述I-Polar位于光学腔前表面的相对的位置，并在至少一个光谱区域内确保具有预定偏振态的光的透射和具有垂直偏振态的光的反射，并且
其中所述I-Polar至少有一层是光学各向异性的，并由级联结晶工艺制得，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，该层在400nm至700nm的可见光光谱区域内是透明的，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
2.根据权利要求1的背光模块，其中，I-Polar至少有一层由将紫外辐射转换为可见光的荧光材料制得。
3.根据权利要求1的背光模块，其中，I-Polar至少有一层具有一个低于400nm的基本吸收限。
4.根据权利要求1的背光模块，其中，I-Polar具有一个不低于0.98的透射系数。
5.根据权利要求1的背光模块，其中，I-Polar至少有一层在可见光光谱范围内是均匀透明的。
6.根据权利要求1的背光模块，其中，至少一个光学各向异性层用二价和/或三价金属的离子处理。
7.根据权利要求1的背光模块，其中，至少一种所述有机化合物的分子包含杂环。
8.根据权利要求1的背光模块，其中，至少一个光学各向异性层由基于至少一种二向色型染料的溶致液晶形成。
9.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面和一个脊状后表面的底板；
一个沉积在底板的脊状后表面上的反射延迟薄膜；
一个位于底板前表面相对位置的双面场致发光板；以及
一个位于双面场致发光板上且具有侧表面的透明基底。
10.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面和一个脊状后表面的底板；
一个沉积在底板脊状后表面上的反射延迟薄膜；以及
一个位于底板前表面相对位置的双面场致发光板。
11.根据权利要求9或10中任一项的背光模块，其中，反射延迟薄膜提供反射光偏振面的旋转，以使入射光和反射光沿互相垂直的方向偏振，该反射延迟薄膜包括一个第一I-Polar，一个第二I-Polar以及一个位于所述I-Polar之间的相位调节层，其中第一I-Polar反射具有预定偏振态(b)的光并透射具有相对于预定偏振态(b)垂直的偏振态(a)的光，第二I-Polar反射具有相对于预定偏振态(b)垂直的偏振态(a)的光并透射具有预定偏振态(b)的光，其中选择相位调节层的折射率和物理厚度，由此使得所述反射光沿基本垂直于入射光的方向偏振。
12.根据权利要求9或10中任一项的背光模块，其中，反射延迟薄膜是一个由光学精密涂布工艺形成的固态薄膜。
13.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面和一个后表面的散射结构，
一个沉积在散射结构后表面上的反射薄膜，以及
一个位于散射结构前表面相对位置的双面场致发光板。
14.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面和一个后表面的散射结构，
一个位于散射结构前表面上的基底，以及
一个位于散射结构后表面上的单面场致发光板。
15.根据权利要求9、10或13中任一项的背光模块，其中，双面场致发光板包括一个照明层，一个绝缘层，以及两个透明电极，其中所述照明层和绝缘层相邻并且位于所述电极之间。
16.根据权利要求9的背光模块，进一步包括置于所述基底侧面上的反射薄膜。
17.根据权利要求1的背光模块，进一步包括一个置于I-Polar上的、用于控制光的出射角和漫射角的波浪形薄膜。
18.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面、一个后表面和一个边缘的光导向装置；
一个光学连接到光导向装置边缘并且发射光到光导向装置中的光源；
一个位于光导向装置前表面之上的延迟薄膜；以及
一个紧接光导向装置后表面并包括一个反射薄膜的后反射器，该反射薄膜反射至少约80％的垂直入射光以及至少约80％的相对法向60度入射的光。
19.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约90％的垂直入射光。
20.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约95％的垂直入射光。
21.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约98％的垂直入射光。
22.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约99％的垂直入射光。
23.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约90％的相对法向60度入射的光。
24.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约95％的相对法向60度入射的光。
25.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约98％的相对法向60度入射的光。
26.根据权利要求18的背光模块，其中，后反射器配置为反射至少约99％的相对法向60度入射的光。
27.根据权利要求18的背光模块，进一步包括用于将从后反射器反射的光朝向光导向装置后表面漫反射的漫反射装置。
28.根据权利要求27的背光模块，其中，漫反射装置包括反射薄膜内的漫反射颗粒。
29.根据权利要求27的背光模块，其中，漫反射装置包括位于反射薄膜表面上的漫反射颗粒。
30.根据权利要求27的背光模块，其中，漫反射装置包括位于后反射器和光导向装置的后表面之间的漫反射薄膜。
31.根据权利要求1的背光模块，其中，光学腔进一步包括
一个具有一个面对光学腔前表面的前表面、一个后表面和一个边缘的光导向装置；
一个光学连接到光导向装置边缘并且发射光到光导向装置中的光源；
一个位于光导向装置前表面之上的延迟薄膜；以及
一个构成光导向装置的后表面的后反射器。
32.根据权利要求18的背光模块，进一步包括一个围绕一部分光源放置的灯腔反射器，灯腔反射器将光源的光引向光导向装置的一个边缘，灯腔反射器包括一个反射薄膜，该薄膜配置为反射至少约80％的垂直入射光以及至少约80％的相对法向60度入射的光。
33.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约90％的垂直入射光。
34.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约95％的垂直入射光。
35.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约98％的垂直入射光。
36.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约99％的垂直入射光。
37.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约90％的相对法向60度入射的光。
38.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约95％的相对法向60度入射的光。
39.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约98％的相对法向60度入射的光。
40.根据权利要求32的背光模块，其中，灯腔反射器配置为反射至少约99％的相对法向60度入射的光。
41.根据权利要求13、16、18、28、29或32中的任一项的背光模块，其中，反射薄膜是一个包括交替层的反射多层薄膜，交替层由级联结晶工艺制得，并且具有互相垂直的排列方向，其中，所述层是光学各向异性的，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±
Figure C200580033547C00061
的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，所述层在可见光波段内是透明的，并由代表至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
42.一个液晶显示器，包括
一个液晶单元，以及
一个背光模块，该背光模块包括
一个作为光源的光学腔，它将入射到所述光学腔前表面上并进入所述光学腔内的光在所述光学腔内反射并随机化，以及
一个包括叠层的I-Polar，所述I-Polar表示干涉偏振器，
其中所述I-Polar位于光学腔的前表面和液晶单元之间，配置为在至少一个光谱区域内提供对具有预定偏振态的光的透射以及对具有垂直偏振态的光的反射，并且
其中所述I-Polar至少有一层是光学各向异性的，并由级联结晶工艺制得，其特征是在一个光轴方向上具有3.4±的分子间间距的全局有序的双轴晶体结构，该层在400nm至700nm的可见光范围内是透明的，并由包括至少一种具有共轭π体系和离子型基团的多环有机化合物的棒状超分子形成。
43.根据权利要求42的液晶显示器，其中，I-Polar至少有一层由将紫外辐射转换为可见光的荧光材料制得。
44.根据权利要求42的液晶显示器，其中，I-Polar至少有一层具有一个低于400nm的基本吸收限。
45.根据权利要求42的液晶显示器，其中，I-Polar配置为具有一个不低于0.98的透过系数。
46.根据权利要求42的液晶显示器，其中，I-Polar至少有一层在可见光谱范围内是均匀透明的。
47.根据权利要求42的液晶显示器，其中，至少一种所述有机化合物的分子包含杂环。
48.根据权利要求42的液晶显示器，进一步包括一个位于液晶单元上的抗反射涂层。
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