JP2005539355A - 偏光放射導波板を有する発光装置 - Google Patents

偏光放射導波板を有する発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2005539355A
JP2005539355A JP2004537364A JP2004537364A JP2005539355A JP 2005539355 A JP2005539355 A JP 2005539355A JP 2004537364 A JP2004537364 A JP 2004537364A JP 2004537364 A JP2004537364 A JP 2004537364A JP 2005539355 A JP2005539355 A JP 2005539355A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
emitting device
light guide
light emitting
guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004537364A
Other languages
English (en)
Inventor
ペーター、アー.ドゥイネ
フーゴ、イェー.コルネリッセン
ティスベルト、エム.ハー.クレーマース
ヨハネス、マーラ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2005539355A publication Critical patent/JP2005539355A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/00362-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0056Means for improving the coupling-out of light from the light guide for producing polarisation effects, e.g. by a surface with polarizing properties or by an additional polarizing elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031Reflecting element, sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055Reflecting element, sheet or layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本発明は、スラブ光ガイド(1)と、前記光ガイド(1)の少なくとも1つの側面(10)の上に配置され、少なくとも1つの光源(20)と光を前記光ガイド(1)内にカップリングさせる光インカップリング手段(21)とを備える少なくとも1つの光入力ユニット(2)と、前記光ガイド(1)の少なくとも1つの側面(11)の上に配置された少なくとも1つの光出力ユニット(3)とを具備してなる発光装置に関する。均質性の高い偏光を供給する装置を提供するために、本発明による光出力ユニット(3)は、第1の偏光状態の光を前記光ガイド(1)から選択的にカップリングする偏光放射導波板(31)を備える。本発明はさらに、本発明による発光装置を備える表示装置、特にLCDに関する。

Description

本発明は、スラブ光ガイドと、光入力ユニットと、光出力ユニットとを備える発光装置に関する。さらに、本発明は、表示装置およびLCDテレビジョンセットに関する。
薄型LCディスプレイ画面の背面照明に用いられているような現在使用されているスラブ光ガイドは通常、エッジライト(サイドライトとも呼ばれる)型であり、部分的に反射器に囲まれた光源が光ガイドの端面の少なくとも一つに隣接して配置され、それによりその光がその端面を介して光ガイドに方向付けられる。このようなスラブ光ガイドが、例えばWO01/63588A1に開示されている。光ガイドに捕えられた光は全反射(TIR)によって光ガイドを伝搬し、通常は光ガイドからカップリングされ、散乱点、散乱表面パターン、または光ガイド表面に設けられた他の光学的な「不規則」等の光散乱および/または反射/屈折手段を有する光ガイドの内部の伝搬光の光学的相互干渉によって、または光ガイド表面の中/上に特別に作られたトポグラフィによって光ガイドから離れるように方向付けられ、すべての光散乱および/または反射/屈折手段は、全反射を「無効に」し、光ガイドからの光アウトカップリングを誘発するという点で共通している。または、光アウトカップリングおよびその後の方向付けを目的として、特殊な織り目加工を施された光学箔を光ガイドと光学的に接触されるようにしてもよい。このような設定によって、ごく小さな厚みを有する空間内にエッジライト型バックライト全体を収容することが可能となり、このことは、即ち薄型ノートブック画面または薄型LCモニタ画面に関連する応用には重要である。
光ガイドの外に特殊な偏光状態、例えばs偏光を有する異方性散乱光のための、好ましくは液晶ディスプレイに用いられる偏光放射導波板が、WO01/90637(PHNL000294EPP)に記載されている。前記導波板は、光を導波板内へカップリングする入射側と、導波板から光をカップリングする主要出射面と、インカップリングされた光の第1の偏光状態の成分を選択的に前記入射側を介して前記出射面に向かって方向付ける偏光手段とを具備してなり、前記偏光手段は、前記出射面に向かって第1の偏光状態の成分を選択的に散乱させる異方性光散乱層を備える。このように、光ガイドにおける光再循環を利用することによりLCDパネルの効率を高めている。この考えは、異方性箔の表面でp偏光を反射する一方で、s偏光を導波板から散乱させるというものである。導波板で偏光解消が発生する際にp偏光を再循環させることができる。
しかし、このような導波板を用いると、s偏光の光再循環および抽出の効率が良過ぎてしまう。ほんの数ミリメートルの距離で偏光解消が発生する可能性があるため、光束における均質性が失われることが多くなることが分かっている。光源から数センチメートル離れると、ほとんどの光は既に抽出されているので、強度が低下する。
従って、本発明の目的は、上述の問題を克服し、特に高い均質性を有する偏光を発生させ、バックライト型のLCDパネルに使用するのに適した発光装置を提供することである。
この目的は、本発明によれば、請求項1に記載の発光装置によって達成され、この発光装置は、
2つの実質的に平行な側面および少なくとも1つの端面を有するスラブ光ガイドと、前記端面は前記側面の表面を接続する表面を有し、
前記光ガイドの少なくとも1つの側面の上に配置され、少なくとも1つの光源と光を前記光ガイド内にカップリングさせる光インカップリング手段とを備える少なくとも1つの光入力ユニットと、
前記光ガイドの少なくとも1つの側面の上に配置され、第1の偏光状態の光を前記光ガイドから選択的にカップリングする偏光放射導波板を備える少なくとも1つの光出力ユニットとを具備してなる。
本発明は、応用に応じて且つ既知の装置に反して、前記光ガイドの少なくとも1つの側面の上のどのような位置にも配置することができる少なくとも1つの光入力ユニットおよび少なくとも1つの光出力ユニットを提供するという考えに基づいている。これによって、光学的に互いに直接カップリングされていない光入力および光出力ユニットの間で光ガイドが光緩衝器として働くことが可能になる。光ガイドの内側の光緩衝は、前記少なくとも1つの光出力ユニットによって覆われている前記光ガイドの少なくとも1つの側面の表面積全体に渡って光強度均質化が達成されることを促進し、これには、ある程度均一な横方向輝度レベルのアウトカップリング光を得るという利点がある。光ガイドを介しての光入力および光出力ユニットの間のカップリングの間接的な程度は、それらの光ガイドとの光学的接触の各面積、即ちそれらの開口と比例し、さらに互いに対する前記光ガイドの少なくとも1つの側面での各光入力ユニットおよび光出力ユニットの位置決めに依存する。
本発明によれば、好ましい偏光状態の光を光ガイドから選択的にカップリングする偏光放射導波板が、光入力ユニット内に設けられている。従って、好ましい偏光状態の光、例えばs偏光のみが光ガイドから抽出されるため、均質性を失うことなく効率的な偏光再循環が達成される。さらに、このような発光装置の製造は非常に簡単である。本発明による発光装置は、直接バックライト型のLCD表示装置、またはLCDテレビジョンセットにおけるモーションアーチファクトを低減させる公知の選択肢である走査バックライトを有するLCDテレビジョンセットに用いられることが好ましい。
光入力ユニットに用いられる光源、例えばランプの数を光ガイドの側面積に対応させることができるため、照明されなければならない表示画面表面積に、または発光照明タイルの表面積に対応させることができる。これによって、それらの設計の細部に応じて、前記光ガイドの少なくとも1つの側面に配置された少なくとも1つの光出力ユニットからの発光に関して高い輝度レベルで高度の横方向輝度均一性を達成することを可能にするか、または集光または光弱化の達成を可能にする発光装置を作成することができる。さらに、前記少なくとも1つの光出力ユニットの設計パラメータに応じて、ある程度の視準を持つ発光装置から発光することができる。これは、例えば前記少なくとも1つの光出力ユニットに直に隣接して配置されたLCD画面を照明する場合には有用である。
本発明の好ましい実施の形態は従属請求項に記載されている。ディスプレイ画面、特にLCD画面と、本発明による発光装置とを備える表示装置、特に直接バックライト型の液晶表示装置は請求項14に記載されている。本発明による発光装置を備えるLCDテレビジョンセットは請求項15に記載されている。
本発明に関して、偏光放射導波路は、第1の偏光状態の光を、前記第1の偏光状態に直交する第2の偏光状態の光に対して選択的に放射する導波路である。放射される光の偏光選択性は、第1の偏光状態の光の放射量の、前記第1の偏光状態に直交する第2の偏光状態の光の放射量に対する比率として定義される。導波板の透過率は、入射側を介して入射する光の量に対する出射面を介して放射される光の量の比率である。
導波板の入射側を介してインカップリングされる入射光は、出射面にほぼ平行な方向に全反射によって板を通して導かれる。通常、この入射光は実質的に偏光されておらず、即ち第1および第2の偏光状態の成分を等しい量で含んでいる。この光は異方性散乱層を通過するため、第1の偏光状態の成分は、第2の偏光状態の成分よりも広範囲に散乱される。
逆に、第2の偏光状態の成分は第1の成分よりも広範囲に透過し、即ち第2の成分は選択的に透過するため導波板に捕えられたままとなる。出射面に向かって進み、全反射の条件を満たさない角度で出射面に入射する散乱光は屈折され、出射面を介して導波板を出射する。
導波板の厚さは目下の特定の応用に必要とされる光の量、および光を導波板に供給するのに用いられる光源の大きさに適合されている。板が薄すぎると光の拡散の効率が下がり、厚すぎると必要以上に重量が増える。厚さは0.1から50mmの間、より良くは0.25から20mmの間であると都合が良い。0.5から10mmの厚さで、効率の良い拡散と板の重量との良いバランスが取られる。
本発明による導波板を備えるLCD装置の表示パネルを効率的に照明するためには、導波の方向における1の偏光状態の成分(即ち、出射面を介してアウトカップリングされる成分)に対する導波板の透過率は、入射側と反対の側に到達するどのような光も第1の偏光の前記成分をある程度含むように選択されてもよい。
本発明による発光装置に応用できる異方性光散乱層の好ましい実施の形態が上述のWO01/90637(PHNL000294EPP)に開示されており、この開示をここに参考として組み入れる。
他の実施の形態において、出力ユニットの導波板は、上述の異方性光散乱層と同一の効果を主に提供するミクロ構造異方性光アウトカップリング層を備えている。さらに、光ガイドと反対に向く側の前記異方性層の上に保護コーティングを設けることができる。ミクロ構造異方性光アウトカップリング層の好ましい実施の形態は請求項4に記載されている。
有利な実施の形態において、導波板は、ヨーロッパ特許出願011206666.1(PHNL010683)に記載されているようなホログラムアウトカップリング層を備えている。この中では、ブラッグ角は好ましくは90°であるか、またはアウトカップリングが偏光選択的となるようにホログラムアウトカップリング層の厚さを選択する。
本発明の他の実施の形態において、例えばUS5,808,713に記載されているような、反射偏光子およびアウトカップリング構造、好ましくは広帯域コレステリックネットワーク、多層膜またはワイヤグリッド偏光子が設けられている。
光入力ユニットの光インカップリング手段は、前記少なくとも1つの光入力ユニットが配置されている前記光ガイドの側面の表面と光学的に接触している複数のインカップリング光学素子を備えることが好ましい。このようなインカップリング光学素子は、さらに請求項10乃至14に記載されているように、異なる断面および表面を有する、円形または楕円形の横断面を持つリブまたは立方体または円筒の形状とすることができる。
有利な実施の形態によれば、前記光ガイドには、その端面に光反射手段、特に正反射器または乱反射器が設けられ、前記乱反射器は実質的に前記光ガイドと光学的接触していない。従って、光線は、光入力ユニットを介してまたは光出力ユニットを介して光ガイドを出射するまでTIRによって光ガイドを伝搬するように強制される。前記少なくとも1つの光入力ユニット内の前記少なくとも1つの光源の後および/または周囲に、即ち光インカップリング手段から離れる方向にさらなる反射面を配置し、それによって光インカップリング手段から離れるように伝搬する光線を光インカップリング手段に向かって戻るように再方向付けることが好ましい。前記さらなる反射面が存在することにより、光入力ユニット内で光の再循環を達成することができる。
大面積LC表示画面のための均質発光バックライトユニットとして用いる場合、光入力ユニットを、それが配置される光ガイドの側面の全表面積に渡って広げることが好ましい。さらに、光入力ユニット内では、個々の光源をこの側面に沿って規則的に配置することができる。同様に、光出力ユニットを、この光出力ユニットが配置される光ガイドの側面の全表面積に渡って広げることができる。
図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
図1は、本発明による発光装置の第1の実施の形態を示している。前記装置は、スラブ光ガイド1と、光ガイド1の一方の側面に配置された光入力ユニット2と、光ガイド1の他方の側面に配置された光出力ユニット3とを備えている。光ガイド1は2つの実質的に平行な側面10、11と、これらの側面10、11の表面を接続する表面を有する端面12とを有している。光入力セクション2は光ガイド1の側面10全体を覆い、光出力セクション3は光ガイド1の側面11全体を覆っている。
光入力ユニット2内には、発光する5つのランプ20が等しい間隔で設けられている。発生した光を光ガイド1内にインカップリングするために、光入力ユニット2は、平らな光ガイド表面10と光学的接触する円形または楕円形の横断面のリブまたは立方体または直立した円筒の形状の複数のインカップリング光学素子22を含む光インカップリング手段21をさらに備えている。光ガイド表面10に対してほぼ直角に位置合わせされた光学素子22の直立面23は光学的に平滑であり、光入力ユニット2から光ガイド1の内部へ光41をカップリングする働きをする。光ガイド表面10に平行に位置合わせされた光学素子22の表面24は、好ましくはアルミニウムで作成され且つほぼ100%の反射率を有する反射層で覆われ、それによってTIRにより光ガイド1を伝搬することができない光ガイド1に入射するどのような光も防止する。光学素子22の表面24は、光ガイド1と反対に向く前記表面24の側で拡散反射して、光42を光入力ユニット2内で反射する。
当然、太陽または外部光源を光源として用いて光ガイド1内にカップリングさせる光4を発生させる場合を除いて、光源20を含む光入力ユニット2は拡散反射器27によって少なくとも部分的に囲まれる。前記拡散反射器27は、光入力ユニット2内でのルーメン出力および光再循環効率を最大限にするために100%の反射率を有することが好ましい。
捕えられた光線は、TIRによって光ガイド1を伝搬する。これらの光線は光インカップリング手段21のインカップリング光学素子22の直立壁23を介して出射してもよく、それにより光源20を含む光入力ユニット2の空洞に戻り、そこから再循環し、光ガイド1内に再度カップリングすることができ、または光出力ユニット3の導波板31を通って出射してもよい。
導波板31は、光をインカップリングする入射側32と、偏光をカップリングする主要出射面33と有している。導波板31は、出射面33に向かって第1の偏光状態の成分を選択的に散乱させる異方性光散乱層の形態の、インカップリングされた光の第1の偏光状態の成分を出射面33に向かって入射側32を介して選択的に方向付ける偏光手段を備えている。この層は、好ましい実施の形態において、分散相35が分散される連続相34を備えている。導波の方向(入射側32の法線)に直交する第1の軸に沿って分散相および連続相の屈折率が実質的に不一致となり、導波の方向および前記第1の軸の両方に直交する第2の軸に沿って屈折率が実質的に一致するように連続および分散相の屈折率が互いに調節される。または、第1の軸を入射側32の法線または出射面33の法線に平行に向けてもよい。
導波板32をさらに発展させることができ、例えばそれに入射する散乱光を出射面33に向かって再方向付けする反射器、導波板によって透過されたどのような光も導波板に再方向付けする反射器12、および/または導波板31と外部表示パネルとの間に配置されて偏光選択性をさらに向上させるダイクロイック偏光子等のさらなる素子を設けることができる。この点で、本発明による発光装置にほぼすべて利用することができる導波板のさらなる実施の形態を記載しているWO01/90637を再度参照する。
光ガイド1および導波板31を通過する光線の偏光成分の典型的な軌道も図1に示されている。等しい量のsおよびp偏光を含む偏光されていない光の光線51が入射側32を介して導波板31に入射する。これは、異方性光散乱層31の連続相34を通過する間に、分散相領域35に遭遇する。p偏光の分散相35の屈折率は異方性光散乱層31の連続相34の屈折率とほぼ一致するため、p偏光成分が実質的に透過される。s偏光の分散相35の屈折率は連続相35の屈折率と一致する。この不一致の結果として入射光線51が一群の散乱光線61、62に散乱し、その少なくとも一部、即ちs偏光されている光線61が出射面33ヘ方向付けられる。このようにして偏光選択が得られる。p偏光されている他の光線62は散乱して光ガイド1に戻り、そこで、光線52に示されているように、反射面25、13および14で全反射によって、即ち正反射によって再循環される。従って、アウトカップリングされた光61の均質性を失うことなく効率の良い偏光再循環が達成される。
スラブ光ガイドと、光入力ユニットと、光出力ユニットとを備える本発明による発光装置によって、光ガイド1は入力および出力ユニット2、3の間で光緩衝器として働くことが可能になる。これらのユニット2、3は互いに直接的に光学的カップリングされず、それらの間の光学的カップリングの(間接的な)度合いは、それらの開口、即ちそれらの光ガイド1との光学的接触の各面積と比例している。従って、光入力ユニット2と光出力ユニット3との間での光緩衝の程度は、両方の入力および出力ユニット2、3の開口と反比例する。ユニット2、3の間の光学的カップリングの(間接的な)度合いは、光ガイド1の各側面での互いに対する各ユニット2、3の位置決めにさらに依存する。
光ガイド1の端面12では、一方向に伝搬するTIR光が正反射器、または好ましくは乱反射器13によって後方反射され、後者は光ガイド1と光学的に接触しないことが好ましい。これによって、光ガイド1全体に渡って光度をさらに滑らかにすることが可能となる。
図2は、本発明による発光装置の他の実施の形態を示している。この中で、光出力ユニット3は、図1に示された異方性光散乱層の代わりに、光学的保護コーティング36によって外側から覆われたミクロ構造異方性層37を備えている。ミクロ構造異方性層37は通常、上述のように異方性散乱層31と同じ機能を実行し、即ち図2に示された実施の形態でも、特定の偏光状態の光、例えばS偏光を、光ガイド1の側面11全体に渡って選択的且つ均質的に放射することができる。
散乱して光インカップリング素子21の反射器24、25に向かって戻るs偏光は、偏光解消が起こっても光ガイド1から漏れる場合がある。しかし、図1および2に示された発光装置の実施の形態を液晶ディスプレイに応用し、LCDパネルが光出力ユニット3の下に位置している場合、LCDパネル自体がその極性によってs偏光を選択する。結果的に光の小さな損失が発生するが、コントラストは依然十分に良好である。
しかし、LCDパネルでは第1の極性が省略される可能性があり、s偏光の光が光ガイド1から漏れることがあっても、全体としては安価となる。これは、非TIR光が光出力ユニット3を通って光ガイド1から漏れることを防止するために光吸収手段が設けられている場合に達成することができる。これは、本発明による発光装置の第3の実施の形態を示す図3に示されている。この中で、光出力ユニット3は図1に示されるような異方性偏光散乱層31を備えている。しかし、光インカップリング手段は、光ガイド1の側面10に沿って等しい間隔で配置された隣接する光学素子22の他に、光源20に向かい合う側に乱反射または正反射層を有する成形された箔またはマスク26を備えている。この遮蔽箔26は、光源20によって発生した光に直接露出されることから隣接する光学素子22の間の光ガイド表面を保護し、空洞28が箔26と光ガイド表面10との間に形成されるように光ガイド1と光学的に接触しないことが好ましい。
さらに、光学素子22の、および光ガイド1に向かい合う成形箔26の表面は、吸収層29、例えば黒いコーティングで覆われ、それにより非TIR角度を有する光線53を吸収して非TIR光が光ガイド1から漏れることを防止する。従って、完全なTIRモードを維持することによりLCD装置の一方の極を省略することができる。
図4は、本発明による発光装置を備えるバックライト型の液晶表示装置を断面図で概略的に示している。LCD装置70は、通常透明ITO電極の間に分散しているLCセルを含むLCDパネル71を備えている。装置70は、光入力ユニット2と、光ガイド1と、出射面33へ偏光を選択的に方向付ける導波板を含む光出力ユニット3とを有する上述のような発光装置をさらに備えている。LCD装置70は、観察者80とパネル71との間に配置された検光子/偏光子72をさらに備えている。
LCD装置120はバックライト型であるため、光入力ユニット2から発生した光を用いることで映像情報を表示することができる。技術的によく知られているように、使用される特定のLCセルに応じて、検光子72および任意の(複数の)偏光子の相互的な方向付けによって異なるLC効果を得ることができる。パネル71の画素に電圧が加えられていないと、光出力ユニット3から放射された偏光がパネル71に入射する。これがLCセルを通過する際に、光の偏向が90°回転して検光子72を通過することができなくなり、画素が黒く見える。画素がオン状態であると、光の偏向はパネル71内で変化しないため、光が妨害されずに検光子72を通過することができ、画素が白く見える。
本発明による発光装置の他の実施の形態が図5に示されており、これは図2および3に示されている実施の形態の一部を組み合わせたものである。光インカップリング構造2は、リッジまたはプリズムの列を光インカップリング手段21として用いて図2に示されるように適合されている。光ガイド1および光出力ユニット3は図2に示されるように適合され、即ち光出力ユニット3はs偏光を選択的にアウトカップリングするミクロ構造異方性層37を備えている。従って、この実施の形態では、発光方向に対する高い制御を達成することができる。
図6は、ホログラフィアウトカップリング層を使用する本発明による発光装置の実施の形態を示している。光入力ユニット2および光ガイド1は図2に示されるように適合されているが、光出力ユニット3は、光学的保護コーティング36の他に、ホログラムアウトカップリング層38を備えている。ホログラムでは、ブラッグ角αが90°であるか、または層38の厚さが適切に選択されている場合、入射光51の1つの偏光が選択的にアウトカップリングされる。従って、s偏光61の光は選択的にアウトカップリングされる。
図6はまた、ホログラム傾斜角βを示しており、これは格子平面の法線と積層方向との間の角度であり、積層方向は格子平面が積層される方向である。ホログラムは格子平面の積層体と考えてもよく、屈折率は各格子平面内では一定し、隣接する平面の間では異なる。このようなホログラム層38のさらに詳細な説明に関しては、上述のヨーロッパ特許出願01120366.1(PHNL010683)を参照のこと。この実施の形態には、単純なアウトカップリング構造で、ミクロ構造およびモアレ干渉が要求されないという利点がある。
図7は、本発明による発光装置のさらに他の実施の形態を示している。この場合も、光入力ユニット2および光ガイド1は図2に示されるように適合されている。光出力ユニット3は、光学的保護コーティング36の他に、反射偏光子39を備え、これは特定の偏光を有する光を選択する。従って、特定の偏光を有する光、例えばs偏光61をアウトカップリング層30によって選択的にアウトカップリングすることができる。異なる偏光の光、例えばp偏光62は反射偏光子39上で反射される。この実施の形態にはアウトカップリング構造と無関係であるという利点があり、例えば異なるアウトカップリング層30をこの実施の形態で使用することができる。
本発明は、光ガイドが光緩衝器として働く発光装置を提供する。好ましい偏光状態の選択的に偏光された光が均質的に放射される。装置の配置は単純であり、広範囲の異なる応用に使用可能である。
図1は、異方性光散乱層を有する発光装置の第1の実施の形態を示している。 図2は、ミクロ構造異方性層を有する発光装置の第2の実施の形態を示している。 図3は、非TIR光線を吸収する吸収手段を有する発光装置の第3の実施の形態を示している。 図4は、本発明による液晶表示装置を示している。 図5は、ミクロ構造異方性層を有する発光装置の第4の実施の形態を示している。 図6は、ホログラフィアウトカップリング層を有する発光装置の第6の実施の形態を示している。 図7は、反射偏光子を有する発光装置の第7の実施の形態を示している。
符号の説明
1 スラブ光ガイド
2 光入力ユニット
3 光出力ユニット
10 光ガイド表面
20 ランプ
21 光インカップリング手段
22 光学素子
27 拡散反射器
31 導波板
36 光学的保護コーティング
37 ミクロ構造異方性層
70 LCD装置
71 LCDパネル
72 検光子

Claims (17)

  1. 2つの実質的に平行な側面および少なくとも1つの端面を有するスラブ光ガイドと、前記端面は前記側面の表面を接続する表面を有し、
    前記光ガイドの少なくとも1つの側面の上に配置され、少なくとも1つの光源と光を前記光ガイド内にカップリングさせる光インカップリング手段とを備える少なくとも1つの光入力ユニットと、
    前記光ガイドの少なくとも1つの側面の上に配置され、第1の偏光状態の光を前記光ガイドから選択的にカップリングする偏光放射導波板を備える少なくとも1つの光出力ユニットとを具備してなる、発光装置。
  2. 前記導波板は、前記光ガイドから前記第1の偏光状態の光を選択的に散乱させる異方性光散乱層を備える、
    請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記導波板は、ミクロ構造異方性光アウトカップリング層を備える、
    請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記ミクロ構造異方性光アウトカップリング層は、液晶ポリマまたは複屈折ポリマ、特にPETまたはPENである、
    請求項3に記載の発光装置。
  5. 前記導波板はホログラムアウトカップリング層を備える、
    請求項1に記載の発光装置。
  6. ブラッグ角は実質的に45°である、
    請求項5に記載の発光装置。
  7. 厚さは、アウトカップリングが偏光選択的となるように選択される、
    請求項5に記載の発光装置。
  8. 反射偏光子およびアウトカップリング構造をさらに備える、
    請求項1に記載の発光装置。
  9. 前記反射偏光子は、広帯域コレステリックネットワーク、多層膜またはワイヤグリッド偏光子である、
    請求項8に記載の発光装置。
  10. 前記光インカップリング手段は、前記光ガイドの前記少なくとも1つの側面の表面と光学的に接触している複数のインカップリング光学素子を備え、前記インカップリング光学素子は、前記光源に向かい合い且つ前記光ガイドの側面の表面に対して実質的に平行に位置合わせされた反射表面セクションを有し、少なくとも1つの透明な表面セクションは、前記光ガイドの側面の表面に対して0°とは異なる角度、特に実質的に90°の角度で配置される、
    請求項1に記載の発光装置。
  11. 前記インカップリング光学素子は間隔をあけて配置され、前記インカップリング光学素子の間には、光反射手段、特に前記光ガイドと実質的に光学的に接触せず且つ光源に向かい合う側で反射する構造化反射箔または構造化反射マスクが配置されている、
    請求項10に記載の発光装置。
  12. 前記インカップリング光学素子および/または前記光反射手段は、前記光ガイドに向かい合う光吸収表面セクションを有する、
    請求項10または11に記載の発光装置。
  13. 前記インカップリング光学素子は間隔をあけて配置され、前記インカップリング光学素子の間には、光反射手段、特に前記光ガイドと実質的に光学的に接触し、前記光ガイドに向かい合う側で正反射する反射層が配置されている、
    請求項10に記載の発光装置。
  14. 前記インカップリング光学素子の反射表面セクションは乱反射し、前記光ガイドと反対に向く前記反射表面セクションの側でほぼ100%の反射率を有する、
    請求項10に記載の発光装置。
  15. 前記光ガイドには、その端面に光反射手段、特に正反射器または乱反射器が設けられている、
    請求項1に記載の発光装置。
  16. 表示装置、特に直接バックライト型の液晶表示装置であって、表示画面、特にLC表示画面と、請求項1に記載の発光装置とを具備してなる表示装置。
  17. 請求項16に記載の表示装置を備える液晶テレビジョンセット。
JP2004537364A 2002-09-18 2003-08-08 偏光放射導波板を有する発光装置 Withdrawn JP2005539355A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02078869 2002-09-18
PCT/IB2003/003547 WO2004027466A1 (en) 2002-09-18 2003-08-08 Light generating device having polarized light emitting waveguide plate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005539355A true JP2005539355A (ja) 2005-12-22

Family

ID=32010990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004537364A Withdrawn JP2005539355A (ja) 2002-09-18 2003-08-08 偏光放射導波板を有する発光装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7068910B2 (ja)
EP (1) EP1543361A1 (ja)
JP (1) JP2005539355A (ja)
KR (1) KR20050057403A (ja)
CN (1) CN1682137A (ja)
AU (1) AU2003253154A1 (ja)
TW (1) TW200408886A (ja)
WO (1) WO2004027466A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506492A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 照明モジュール
JP2011513928A (ja) * 2008-03-07 2011-04-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 脱着可能光抽出部材を有する光システム

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7981111B2 (en) * 2003-02-25 2011-07-19 Tria Beauty, Inc. Method and apparatus for the treatment of benign pigmented lesions
EP2604216B1 (en) 2003-02-25 2018-08-22 Tria Beauty, Inc. Self-contained, diode-laser-based dermatologic treatment apparatus
US7118563B2 (en) 2003-02-25 2006-10-10 Spectragenics, Inc. Self-contained, diode-laser-based dermatologic treatment apparatus
US8709003B2 (en) 2003-02-25 2014-04-29 Tria Beauty, Inc. Capacitive sensing method and device for detecting skin
US20060009749A1 (en) * 2004-02-19 2006-01-12 Weckwerth Mark V Efficient diffuse light source assembly and method
US8777935B2 (en) 2004-02-25 2014-07-15 Tria Beauty, Inc. Optical sensor and method for identifying the presence of skin
KR100657284B1 (ko) * 2004-11-03 2006-12-14 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 채용한 액정표시장치
EP1897146A2 (en) * 2005-06-27 2008-03-12 Lamina Lighting, Inc. Light emitting diode package and method for making same
EP2115397B1 (en) 2007-02-02 2017-08-09 Aztech Associates Inc. Utility monitoring device, system and method
US8755420B2 (en) * 2007-06-14 2014-06-17 Tria Beauty, Inc. Failure protection apparatus and system
US8965214B2 (en) * 2007-06-14 2015-02-24 Tria Beauty, Inc. Manufacturing system and method using IR communications link
WO2009022284A1 (en) * 2007-08-16 2009-02-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting assembly
TW200940871A (en) * 2008-01-08 2009-10-01 Koninkl Philips Electronics Nv Lighting system
WO2009132355A1 (en) 2008-04-25 2009-10-29 Tria Beauty, Inc. Optical sensor and method for identifying the presence of skin and the pigmentation of skin
US9291752B2 (en) 2013-08-19 2016-03-22 3M Innovative Properties Company Retroreflecting optical construction
TWI605276B (zh) 2009-04-15 2017-11-11 3M新設資產公司 光學結構及包含該光學結構之顯示系統
JP2012524381A (ja) 2009-04-15 2012-10-11 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ボイドを含有する光学フィルムを備える光ガイド及びディスプレイシステム用ブラックライト
IN2011CN07418A (ja) 2009-04-15 2015-08-21 3M Innovative Properties Co
CN102460125B (zh) 2009-04-15 2015-11-25 3M创新有限公司 防止光学耦合的光学膜
CN102576119B (zh) 2009-10-24 2014-03-26 3M创新有限公司 光源和采用所述光源的显示系统
EP3270049A3 (en) 2009-12-08 2018-04-18 3M Innovative Properties Co. Optical constructions incorporating a light guide and low refractive index films
KR101954456B1 (ko) 2010-04-15 2019-03-05 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 광학적 활성 영역 및 광학적 불활성 영역을 포함하는 재귀반사성 물품
JP6046605B2 (ja) 2010-04-15 2016-12-21 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 再帰反射性物品を形成する方法
EP3495134B1 (en) 2010-04-15 2020-11-25 3M Innovative Properties Co. Retroreflective articles including optically active areas and optically inactive areas
US10048647B2 (en) 2014-03-27 2018-08-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical waveguide including spatially-varying volume hologram
KR20150145834A (ko) * 2014-06-19 2015-12-31 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
US10884198B2 (en) * 2015-03-24 2021-01-05 Samtec, Inc Optical block with textured surface
US10210844B2 (en) 2015-06-29 2019-02-19 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic near-eye display
US10254542B2 (en) 2016-11-01 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic projector for a waveguide display
US11022939B2 (en) 2017-01-03 2021-06-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Reduced bandwidth holographic near-eye display
CN106896583B (zh) * 2017-05-05 2019-10-25 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其制作方法、显示面板及显示装置
US10712567B2 (en) 2017-06-15 2020-07-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Holographic display system
US11029564B1 (en) * 2019-12-19 2021-06-08 Lumileds Llc Polarizing edge coupled light in backlight

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003524215A (ja) * 2000-02-24 2003-08-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 光導波路を具える表示装置
EP1287288A1 (en) * 2000-05-19 2003-03-05 Stichting Dutch Polymer Institute Polarized light-emitting waveguide plate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009506492A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 照明モジュール
JP2011513928A (ja) * 2008-03-07 2011-04-28 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 脱着可能光抽出部材を有する光システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20060110123A1 (en) 2006-05-25
EP1543361A1 (en) 2005-06-22
WO2004027466A1 (en) 2004-04-01
AU2003253154A1 (en) 2004-04-08
TW200408886A (en) 2004-06-01
US7068910B2 (en) 2006-06-27
KR20050057403A (ko) 2005-06-16
CN1682137A (zh) 2005-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005539355A (ja) 偏光放射導波板を有する発光装置
US10401638B2 (en) Optical stack for imaging directional backlights
JP6584008B2 (ja) 指向性バックライト
KR100660707B1 (ko) 백라이트 유닛
KR101402188B1 (ko) 조명 시스템 및 디스플레이 장치
USRE44063E1 (en) Light source device, display device, and terminal device
EP0787316B1 (en) Illumination system for a flat-panel picture display device
US5845035A (en) Illumination system for a flat-panel picture display device
KR100295080B1 (ko) 전방조명장치및이것을구비한반사형액정표시장치
US20080089093A1 (en) Backlight unit using particular direct backlight assembly
JP3422917B2 (ja) サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置
KR20020064294A (ko) 표시 조광 장치 및 표시 조광 장치의 휘도 증대 방법
US20080252823A1 (en) Double-sided display device employing a polarized light guide
JPH06324217A (ja) 多重反射射光システムを有し、マイクロプリズムを用いるバックライティング用アセンブリ
US8289639B2 (en) Optical films
US20090073722A1 (en) Light source device, display device using same, and terminal device
JP2004213019A (ja) 光ガイド方法及びその装置と、これを有するバックライトアセンブリ及び液晶表示装置
JPH10161123A (ja) 照明装置及び表示装置
JP2005148440A (ja) 照明光制御シートとそれを用いた表示装置
JPH11174214A (ja) 指向性反射板およびそれを用いた反射型表示装置
JP4314890B2 (ja) 液晶表示装置
KR100807296B1 (ko) 액정 표시 장치용 백라이트

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060807

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070105