JP2017518604A - 偏光光源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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7.WO2010/0155749
8.US5,825,543
9.WO2008/027936
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本明細書における上記の参考文献の認知は、いかなる意味でも本願で開示された主題の特許性に関係することを意味するものとは推論すべきではない。
上記のように、いくつかの態様においては、偏光ナノロッドフィルムのエッジ照明が使用され、かつ/または、ナノロッドによって出射された光の偏光を維持するために、偏光保存ライトガイドおよび/または逆プリズムフィルムが使用される。
励起ポンプフィールドに応答して、1つまたは2つ以上の波長の光を出射するように構成された複数のナノロッドであって、出射光の所望の偏光方向を生成するように所定の整列軸に整列されたナノロッドを含む、前記複数のナノロッドを含む、少なくとも1つの光学活性構造;および
発光構造から出射される光の光学経路内に1つまたは2つ以上の再指向光学要素を含み、前記1つまたは2つ以上の再指向光学要素のそれぞれが、前記光の偏光に実質的に影響を与えることなく、前記再指向光学要素と相互作用している光の伝播の方向に影響を与えるように構成されている、光指向アセンブリであって、それによって、出力光の偏光と強度分布を最適化することによって、発光構造からの出射光の出力を増強するように構成されている、前記光指向アセンブリ
を含む、偏光光源が提供される。
いくつかの態様において、光指向アセンブリは、発光構造に向かって伝播するポンピング光の光学経路に位置する拡散体を備える。
一般的に、光学活性構造に向かうポンピング光の光学経路内の拡散体、および使用される場合には、光学活性構造から出射される光の光学経路内の拡散層は、好ましくは、ヘイズ率が50%から95%の間、より好ましくは80%から95%の間で構成される。追加的または代替的に、これらの拡散体は、光学活性構造にそれらのいずれかの側から取り付けてもよい。
上記のように、光指向アセンブリは、一般的に、発光構造から出現する光を再指向させるための1つまたは2つ以上の光学要素を含む。光再指向光学要素は、光学活性構造から出射された光成分を指向させて、それによってデバイスからの光出力の偏光および強度分布を最適化するように構成してもよい。光再指向光学要素には、好ましくは、光再利用光学要素、反射層および拡散層などの、光学要素を含めてもよい。また、光再指向光学要素は、その主軸が、ナノロッドの整列軸に平行になるように整列されるように構成してもよい。すなわち、複屈折の速軸または遅軸は、発光ナノロッドの整列軸に実質的に平行、または実質的に垂直となり、それによって、出射光の偏光特性を保存する。追加的または代替的に、光再指向光学要素は、低減された遅延、好ましくは100nm未満、より好ましくは50nm未満を有するように構成してもよい。
本発明のさらにいくつかの態様によれば、光学活性構造には、該光学活性構造に対する、機械的支持または歪保護、および化学的保護の少なくとも一種を含めてもよく、前記保護層は、100nm未満の遅延を誘発するように構成されている。
いくつかの態様によれば、本発明は、上記のような偏光光源であって、前記少なくとも1つの光学活性構造と前記光指向アセンブリが、光学スタック配設を一緒に画定しており、該光学スタック配設は、少なくとも2つの層を含み、該少なくとも2つの層は、その複屈折の主軸が互いに平行になるように配向されている、偏光光源を提供する。光学スタックは、それによって、光学活性構造から出射されて前記光学スタックを通過する光の、所定の偏光特性を実質的に保存する。
本発明の別の1つの広義の観点によれば、照明デバイスでの使用に適する、光学スタック配設が提供される。この光学スタック配設は、1つまたは2つ以上の層の複屈折の主軸が互いに平行になるように配向された、1つまたは2つ以上の層を含み、それによって前記光学スタックは、それを通過する光の所定の偏光特性を実質的に保存する。光学スタックには、それを通過する光の均一性を増大させるように構成された、少なくとも1つの拡散層をさらに含めてもよい。
本発明の別の1つの広義の観点によれば、ディスプレイ装置に使用するためのバックライトユニットであって、ポンピング光源と、上述のような光学スタックとを含む、バックライトユニットが提供される。
発明の1つの別の広い別の観点によれば、上述のバックライトユニットと、放出光の空間分布を変更させ、それによって表示された画像を提供するように構成された、空間変調ユニット(例えば、液晶セル)とを含む、ディスプレイ装置が提供される。
本発明は、LCDデバイスのバックライトユニットに使用するのに特に適した、新規な偏光光源と、そのような偏光光源を使用するLCDデバイスとを提供する。本発明の偏光光源は、ポンピング場(光学的および/または電気的)で励起可能な、少なくとも1層の整列された発光ナノ構造を含む、光学活性構造と、光学活性構造と一体の(に埋め込まれた)1つまたは2つ以上の要素、および/または光学活性構造の外部の1つまたは2つ以上の要素を含む、偏光保存アセンブリとを含む。
LROEフィルムは、「ゼロ‐ゼロ」複屈折特性を備えて構成されてもよく、すなわち、フィルム材料が、複屈折性なしに、または遅軸および速軸(例えば、Koikeら[12]に記載されているように)に対して類似の屈折率を有して、調製されてもよい。
LROEフィルムは、速軸および遅軸(例えば、図10A、10Bにおける810および820)に沿って異なる偏光を有する光に対して、異なる遅延特性を有するフィルムで製作してもよい。複屈折特性は、フィルタ全体にわたって均質である。特に、フィルムは、複屈折の選好軸が、細長い形体の長軸の方向に沿うか、またはこの軸に垂直になるように位置合わせされる。
いくつかの態様において、バックライトユニット1004には、カスケード状に配設された、2枚以上のLROE、すなわちLROE同士の積み重ね、を含めてもよいことに留意すべきである。そのようなカスケード接続されたLROE配設を使用して、光をさらに再指向させる、例えば、単層LROEによって与えることのできるものに対して広い角度分布を与えてもよい。やはり上述したように、各LROEは、好ましくは、ゼロ複屈折特性または低複屈折特性(すなわち、それを通過する光に対する誘発された低減された遅延)を有して構成されること、および/または他のLROEの複屈折光学軸に対して、および出射光の偏光方向(ナノロッドの整列軸)に対して、平行または垂直のいずれかである、それ自体の複屈折光学軸を有することに留意すべきである。
以下は、本発明者らにより行われた、本発明の選択された態様の実験的な実現の説明である。
バックライトユニットを構築するために、整列されたナノロッドフィルムを、青色発光LEDバー(中心波長450nm、FWHM=20nm、エッジライト)の形態のポンピング光源に結合された、ライトガイド板(スラブ)の表面上に設置した。銀層被覆をベースとする、高度に反射性のシートを、後方に出射される光を再使用するために、ライトガイドの背面に設置した。
輝度均一性を改善するために、ナノロッド層から出力された偏光を、偏光維持拡散体(この非限定の例においては、Luminitから入手可能な、LSDTMホログラフィック拡散体、円形30度)を通過するように指向させた。
バックライトユニットを構築するために、整列されたナノロッドフィルムを、青色発光LEDバー(中心波長450nm、FWHM=20nm、エッジライト)に結合されたライトガイド板(スラブ)の表面上に設置した。銀層被覆(Oikeにより市販されている、「BLフィルム」)をベースとする、高度に反射性のシートを、後方に出射される光を再使用するために、ライトガイドの背面に設置した。
Claims (31)
- ポンプフィールドの励起に応答して、1つまたは2つ以上の波長の光を出射するように構成された複数のナノロッドであって、出射光の所望の偏光方向を生成するように所定の整列軸に整列されたナノロッドを含む、前記複数のナノロッドを含む、少なくとも1つの光学活性構造;および
発光構造から出射される光の光学経路内に1つまたは2つ以上の再指向光学要素を含み、前記1つまたは2つ以上の再指向光学要素のそれぞれが、前記光の偏光に実質的に影響を与えることなく、前記再指向光学要素と相互作用している光の伝播の方向に影響を与えるように構成されている、光指向アセンブリであって、それによって、出力光の偏光と強度分布を最適化することによって、発光構造からの出射光の出力を増強するように構成されている、前記光指向アセンブリ
を含む、偏光光源。 - 1つまたは2つ以上の光再指向光学要素が、次のもの:光再使用光学要素、反射層、および拡散層の内の少なくとも1種を含む、請求項1に記載の偏光光源。
- 1つまたは2つ以上の光再指向要素が、その主複屈折軸が発光ナノロッドの整列軸に実質的に平行、または実質的に直角であり、それによって前記1つまたは2つ以上の光再指向光学要素を通過する出射光の偏光特性を保存するように、複数のナノロッドの整列軸に対して整列されている光再指向要素を含む、請求項1または2に記載の偏光光源。
- 1つまたは2つ以上の光再指向要素が、低複屈折性を有して構成された、少なくとも1つの光再指向要素を含み、実質的に100nmを超えない遅延係数を規定して、それによって出射光の偏光特性を保存する、請求項1から3のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 低複屈折性を有して構成された、少なくとも1つの光再指向要素が、実質的に50nmを超えない遅延係数を有する、請求項4に記載の偏光光源。
- 光学活性構造が、ホスト母材を含み、複数のナノロッドは、前記ホスト母材内に埋め込まれ、前記光学活性構造は、ナノロッドから出射される光の偏光特性を実質的に維持しながら、前記出射光の出力を増強するように構成されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 光学活性構造が、複数のナノロッドと混合されて、ホスト母材内に埋め込まれた、複数の散乱粒子をさらに含み、前記散乱粒子は、前記ホスト材料に対して、異なる複屈折特性を有する、請求項6に記載の偏光光源。
- ホスト母材が、該ホスト母材のゼロまたは比較的低い複屈折特性を有する、等方性材料組成物で形成されており、散乱粒子が、所定の非ゼロ複屈折特性を有して構成されている、請求項7に記載の偏光光源。
- 散乱粒子が、ホスト母材の材料成分物の速軸と遅軸の間の複屈折率の差と比較して、ゼロまたは比較的低い複屈折率を有する、請求項7に記載の偏光光源。
- 散乱粒子が、整列軸に沿って偏光された光成分に対する屈折率における不整合をもたらしながら、前記整列軸に垂直な偏光方位を有する光成分に対して屈折率整合をもたらすように構成されている、請求項8または9に記載の偏光光源。
- 光指向アセンブリが、光学活性構造に向かって伝播するポンピング光の光学経路内に位置する拡散体を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 拡散体が、光学活性構造に光学的に取り付けられている、請求項11に記載の偏光光源。
- 拡散体が、50%から95%の間のヘイズ率を有して構成されている、請求項11または12に記載の偏光光源。
- 拡散体が、80%から95%の間のヘイズ率を有して構成されている、請求項13に記載の偏光光源。
- 光指向アセンブリが、光学活性構造から伝播する出射光の光学経路内に位置する、少なくとも1つの拡散層を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 少なくとも1つの拡散層の1つが、光学活性構造に光学的に取り付けられている、請求項15に記載の偏光光源。
- 拡散層が、50%から95%の間のヘイズ率を有して構成されている、請求項15または16に記載の偏光光源。
- 拡散層が、80%から95%の間のヘイズ率を有して構成されている、請求項17に記載の偏光光源。
- 光学活性構造を励起するための、ポンピング光を生成して再指向させるように構成された光学ポンピングアセンブリをさらに含み、前記光学ポンピングアセンブリが、直接バックライトポンピング光アセンブリとして構成されて、ポンピング光を、偏光光源の光出力方向に実質的に平行な軸に沿って、前記光学活性構造上に指向させる、請求項1から18のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 光学活性構造を励起するための、ポンピング光を生成して再指向させるように構成された光学ポンピングアセンブリをさらに含み、前記光学ポンピングアセンブリは、エッジライトバックライトポンピング光アセンブリとして構成されて、ポンピング光を、偏光光源の光出力方向に実質的に垂直な軸に沿って、前記光学活性構造上に指向させる、請求項1から18のいずれか一項に記載の偏光光源。
- ポンピング光源からポンピング光を受けるともに、前記ポンピング光を光学活性構造に向けて指向させるように構成されたライトガイドユニットをさらに含む、請求項1から20のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 光学活性構造が、該光学活性構造に対して、機械的支持、および歪保護、および化学的保護の少なくとも1種を提供するように構成された、保護層構造をさらに含む、請求項1から21のいずれか一項に記載の偏光光源。
- 保護層構造が、次の構成:保護層構造が、その主軸がナノロッドの整列軸に平行となるように配向されている構成、および前記保護層構造が、100nm未満の遅延を誘発するように構成されている構成、の少なくとも一方を有する、請求項22に記載の偏光光源。
- 保護層構造が、次のもの:透明カプセル化層、バリア層、および機械的支持フィルム、の少なくとも1種を含む、請求項22または23に記載の偏光光源。
- 少なくとも1つの光学活性構造と光指向アセンブリが、光学スタック配設を一緒に画定しており、該光学スタック配設は、少なくとも2つの層を含み、該少なくとも2つの層は、その複屈折の主軸が互いに平行になるように配向されており、
前記光学スタックは、それによって、前記光学活性構造から出射されて前記光学スタックを通過する光の、所定の偏光特性を実質的に保存する、請求項1から24のいずれか一項に記載の偏光光源。 - 請求項1から25のいずれか一項に記載の偏光光源と、該偏光光源の出力光の空間分布を変更させて、それによって表示画像を提供するように構成された、空間変調ユニットとを含む、ディスプレイ装置。
- 照明デバイスでの使用に適する、光学スタック配設であって、
1つまたは2つ以上の層の複屈折の主軸が互いに平行になるように配向された、前記1つまたは2つ以上の層を含み;
それによって、前記光学スタックは、それを通過する光の所定の偏光特性を実質的に保存する、前記光学スタック配設。 - それを通過する光の均一性を増大させるように構成された、少なくとも1つの拡散層をさらに含む、請求項27に記載の光学スタック。
- 光学スタックの主軸に平行な所定の軸に沿って整列された複数のナノロッドを含む、光学活性層をさらに含む、請求項27または28に記載の光学スタック。
- ポンピング光源、および請求項27から29のいずれかに記載された光学スタックを含む、ディスプレイ装置に使用するための、バックライトユニット。
- 請求項30に記載のバックライトユニットと、出射光の空間分布を変更させて、それによって表示画像を提供するように構成された、空間変調ユニットとを含む、ディスプレイ装置。
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