KR20100102177A - 경면 부분 반사기와 원형 모드 반사 편광기를 포함하는 백라이트 시스템 - Google Patents

경면 부분 반사기와 원형 모드 반사 편광기를 포함하는 백라이트 시스템 Download PDF

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KR20100102177A
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

디스플레이 백라이트(120, 220, 420)에서, 경면 부분 반사기(250, 450)는 원형 모드 반사 편광기(242, 442)와 조명 장치(230, 430) 사이에 배치된다. 경면 부분 반사기(450)는 원형 모드 반사 편광기(442)로부터 반사되는 그렇지 않으면 사용되지 않는 편광(468L)을 재활용하며 이는 최적화된 백라이트 밝기를 가져온다. 백라이트(120)의 주된 응용은 액정 디스플레이(100)에 있다.

Description

경면 부분 반사기와 원형 모드 반사 편광기를 포함하는 백라이트 시스템{BACKLIGHTING SYSTEM INCLUDING A SPECULAR PARTIAL REFLECTOR AND A CIRCULAR-MODE REFLECTIVE POLARIZER}
관련 출원
본 출원은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2007년 12월 28일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/017255호의 이익을 주장한다.
본 개시는 정보 디스플레이에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 반사 편광기를 포함하는 후방 조명 광학 정보 디스플레이에 관한 것이다.
광학 정보 디스플레이는 텔레비젼, 랩탑 및 데스크탑 컴퓨터, 이동 전화기 같은 손에 들고 다니는 디바이스, 및 다른 응용에 일반적으로 사용된다. 널리 사용되는 타입의 디스플레이는 액정(liquid crystal, LC) 디스플레이이다. 전형적인 액정 디스플레이는 액정 패널을 중심으로 구성되며, 여기에서 관련 전극 매트릭스를 구비한 액정이 한쌍의 흡수성 편광기들 사이에 끼워진다. 액정 패널에서, 액정의 부분들은 전극 매트릭스를 통해 인가된 전기장에 의해 변경되는 광학적 상태를 가진다. 그 상태에 따라, 액정의 주어진 부분(디스플레이의 픽셀 또는 서브 픽셀에 대응하는)은 그것을 통해 전달되는 광의 편광을 더 크거나 더 작은 크기로 회전시킬 것이다. 입구 편광기, 액정 및 출구 편광기를 통해 진행하는 광은 광이 만나는 액정의 부분의 광학적 상태에 따라 가변하는 정도로 감쇄된다. 액정 디스플레이는 다른 영역에서 다른 외관을 가지는 전자적으로 제어 가능한 디스플레이를 제공하기 위해 이러한 거동을 활용한다.
액정 패널은 자체로는 광을 발생시키지 않기 때문에, 액정 디스플레이는 조명원-전형적으로는 반사 주변광 또는 더 일반적으로 백라이트로부터의 광-을 필요로 한다. 백라이트는 일반적으로 발광 다이오드나 형광등과 같은 광원을 포함할 수 있는 조명 디바이스, 및 조명 디바이스와 액정 패널 사이에 있는 다수의 광 관리 필름들을 포함한다. 일반적으로, 광 관리 필름은 광의 더욱 효율적이고 효과적인 사용을 촉진시킴으로써 디스플레이의 동작을 강화시킬 수 있다.
일 태양에서, 본 개시는 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 디바이스, 원형 모드 반사 편광기, 및 경면 부분 반사기를 포함하는 백라이트를 제공한다. 경면 부분 반사기는 조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치된다. 또한, 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있다.
다른 태양에서, 본 개시는 액정 패널과 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트를 포함하는 디스플레이를 제공한다 백라이트는 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 디바이스, 원형 모드 반사 편광기, 및경면 부분 반사기를 포함한다. 원형 모드 반사 편광기는 디스플레이 모듈과 조명 디바이스 사이에 배치되며 경면 부분 반사기는 조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치된다. 또한, 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있다.
또 다른 태양에서, 본 개시는 적어도 하나의 광원을 가지는 조명 디바이스, 원형 모드 반사 편광기 및경면 부분 반사기를 포함하는 편광을 제공하기 위한 백라이트를 제공한다. 원형 모드 반사 편광기는 제1 원형 편광을 가진 광의 제1부분을 전달하며 제1 원형 편광과 직교하는 제2 원형 편광을 가진 광의 제2부분을 반사하도록 구성된다. 경면 부분 반사기는 조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치된다. 그것은 원형 모드 반사 편광기로부터 광의 제2부분을 받아들이며 원형 모드 반사 편광기로 광의 제3부분을 복귀시키기에 적합하다. 광의 제3부분은 광의 제2부분의 일정 비율이며 원형 모드 반사 편광기에 의해 전달 가능한 제1 원형 편광을 가진다.
또 다른 태양에서, 본 개시는 백라이트 제조 방법을 제공해준다. 본 방법은 조명 디바이스와원형 모드 반사 편광기를 제공하는 단계,최적화된 백라이트 밝기를 생성하기 위해서 경면 부분 반사기를 위한 직교 반사 비율값을 선택하는 단계, 및조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 선택된 직교 반사 비율값을 가진 경면 부분 반사기를 배치하는 단계를 포함한다. 또한, 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있다.
본 발명의 이들 및 기타 태양은 하기의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기 개요는 특허 청구된 기술적 요지를 한정하는 것으로 파악되어서는 아니 되며, 기술적 요지는 특허 절차의 수행 동안 보정될 수 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
본 개시는 첨부 도면과 관련하여 기술되고, 여기에서 유사한 참조 번호는 일반적으로 유사한 구성요소를 지시하며, 여기에서
도 1은 광 관리 구성요소들을 포함할 수 있는 광학 디스플레이의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 2는 광학 디스플레이의 다른 실시예의 개략 단면도이다.
도 3은 조명 디바이스의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 4는 백라이트 시스템의 일실시예의 조명 디바이스와 광 관리 구성요소들의 일부의 개략 단면도이다.
도 5는 원형 모드 반사 편광기의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 6은 코팅을 포함한 원형 모드 반사 편광기의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 7은 코팅을 포함한 광학 필름의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 8은 다층 경면 부분 반사기의 일실시예의 개략 단면도이다.
도 9는 조명 디바이스와 광 관리 구성요소의 다양한 실시예의 밝기 성능 대 포함된 경면 부분 반사기들의 수를 도시하는 도표이다.
일반적으로, 본 개시는 편광을 효율적으로 재활용할 수 있는 백라이트를 제공한다. 그러한 편광은 광학 정보 디스플레이를 조명하기 위해 사용될 수 있다.
액정 디스플레이의 백라이트는 광을 디스플레이의 액정 패널로 제공하며, 이 액정 패널은 단지 패널의 입구 편광기를 통해 전달된 "통과" 편광을 가진 광으로부터 이미지를 형성한다. "차단" 편광을 가진 액정 패널에 입사된 광은 일반적으로 입구 편광기에 의해 흡수되어 소모된다. 따라서, 백라이트로부터 패널에 도달하는 통과 편광의 양을 최대화하며 패널에 도달하는 차단 편광의 양을 최소화하는 것이 흥미롭다.
통과 편광을 최대화하며 차단 편광을 최소화하기 위한 하나의 기법은 통과 편광을 액정 패널에 전달하며 차단 편광을 백라이트로 반사시키기 위해 반사 편광기를 백라이트와 액정 패널 사이에 위치시키는 것이다. 반사 차단 편광의 광은 그 후 통과 편광을 가진 광으로 변환되어 두 번째 또는 다음에 만날 때에 반사 편광기를 통해 전달될 수 있다.
차단 편광에서 통과 편광으로의 변환은 다양한 방식으로 발생될 수 있다. 그것은 백라이트에서의 광의 산란의 결과로 발생될 수 있으며, 이것은 편광을 무작위 추출하는 경향이 있다. 무작위 추출로 인해, 차단 편광의 고작 절반이 주어진 주기 내에서 산란에 의해서 통과 편광으로 변환될 수 있다. 두번째 또는 다음 차례에서 반사 편광기와 만나는 차단 편광을 가진 광은 무작위 추출되어 최종적으로 방출되는 다른 기회를 위해 백라이트로 다시 한번 반사될 수 있으나, 또한 손실 메카니즘으로 인해 광이 재활용될 때 마다 크기가 감소될 것이다. 재활용을 가능하게 하기 위해 무작위 추출에 의존하는 백라이트는 현재 사용 가능한 디스플레이에서 일반적으로 사용된다. 백라이트 성능의 잠재적 향상이 확정 과정에 의존하는 광의 편광을 변환하기 위한 다른 메카니즘의 이용을 통해서 달성될 수 있다.
본 개시에서, 편광 변환 반사기는 반사 편광기를 통해 그 후 액정 패널로 전달하기 위해서 차단 편광에서 통과 편광으로 광을 확정적으로 변환하기 위해 백라이트 내부에 배치될 수 있다. 그러한 반사기를 위한 하나의 배치는 백라이트의 후방에 있다. 이러한 배치의 잠재적 단점은 통과 편광을 가진 광이 후방의 반사기에서 전방의 반사 편광기로 진행함에 따라 편광의 품질을 저하시킬 수 있는 다른 백라이트 요소들로부터 산란될 수 있거나 그 요소들을 통해 굴절될 수 있는 것이다. 다른 선택은 편광 변환광이 잠재적으로 해로운 개재하는 백라이트 구성요소와 만나지 않고서 반사기로부터 반사 편광기로 진행할 수 있도록 편광 변환 부분 반사기를 반사 편광기의 근처에 있는 백라이트의 보다 전방에 배치하는 것이다. 이런 타입의 설계에서 고려해야 할 사항은 부분 반사기가 일부 광을 그것이 반사 편광기에 도달하기 전에 백라이트 내부에서 후방으로 반사하는 것이다. 그러나, 본 개시에서, 백라이트 시스템의 전체 성능이 고려될 때 이러한 반사기 배치의 장점들이 단점들을 극복할 수 있을 것으로 보인다.
도 1은 광학 디스플레이(100)의 일실시예의 개략 단면도이다. 디스플레이(100)는 액정 패널(110)과 광을 액정 패널(110)에 제공해줄 수 있는 백라이트(120)를 포함한다.
일부 실시예에서, 백라이트(120)는 조명 디바이스(130) 및 조명 디바이스와 액정 패널(110) 사이에 위치된 하나 이상의 광 관리 필름(140)을 포함한다. 이하에서 더 기술되는 바와 같이, 조명 디바이스(130)는 조명광을 액정 패널(110)에 제공해줄 수 있는 하나 이상의 광원(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 광 관리 필름(140)은 디스플레이(100)의 동작을 강화하는 다양한 광학 필름이나 다른 구성요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그것은 예를 들어 광의 각도 분포에 영향을 미치는 확산기(diffuser)나 프리즘 밝기 강화 필름을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광 관리 필름(140)은 또한 편광이 액정 패널(110)에 도달하도록 허용하는 반사 편광기 필름을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 액정 패널(110)은 하나의("통과") 편광을 가진 광을 변조하며 직교의("차단") 편광을 가진 광을 흡수한다. 액정 패널(110)의 액정의 부분(디스플레이(100)의 픽셀들이나 서브 픽셀들에 대응하는)의 상태에 따라, 통과 편광을 가진 입사광의 편광은 어느 크기로 회전되며, 그 광은 그 후 편광의 회전의 정도에 따라 부분적으로 전달되고 부분적으로 흡수된다. 다른 실시예에서, 액정 이외의 기술에 기반한 편광 디스플레이 모듈이 심사 숙고될 수 있다.
액정 패널(110)에 입사된 광 중에서, 통과 편광을 가진 광의 대체로 단지 일부 비율이 액정 패널에 의해 변조될 수 있으며, 차단 편광을 가진 광의 일부 비율이 우세하게 흡수되어 사용되지 않는다. 이것을 고려하여, 액정 패널의 조명을 위한 다른 요건들이 충족되는 한도 내에서 사용되지 않는 차단 편광을 희생하여 가능한 많은 광을 통과 편광 상태에서 액정 패널(110)에 효율적으로 전달하도록 백라이트(120)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 이유로, 하나 이상의 광 관리 필름(140)이 통과 편광을 가진 광을 액정 패널(110)에 제공하기 위해 반사 편광기를 포함할 수 있다.
반사 편광기는 제1편광(전술한 통과 편광, 또는 예를 들어 지연기에 의해 통과 편광으로 변환될 수 있는 편광 상태)을 가진 광을 전달하며 제2 직교 편광을 가진 광을 반사한다. 조명 디바이스(130)로부터의 광이 반사 편광기에 입사하면, 제1편광을 가진 광의 일부는 액정 패널(110)로 전달되며, 제2편광을 가진 광의 일부는 반사된다. 그 다음, 제2편광을 가진 반사광의 일부가 그 후 백라이트 내부의 어느 구조물(예를 들어, 반사기, 도시되지 않음)에 의해 반사 편광기를 향해서 전방으로 재반사될 수 있다. 전방으로 재반사되는 과정에서, 재반사광의 편광은 광의 일부가 전달 가능한 제1 편광 상태에 있도록 변경될 수 있다. 제2(반사된) 편광 상태로 남아있는 광은 결국 제1 편광 상태에서 반사 편광기를 통해 전달될 때까지 반사를 더 경험할 수 있거나 광학적 공동에서 흡수된다. 이 과정을 통해서, 반사 편광기는 제2편광을 가진 그렇지 않으면 사용되지 않는 광의 "재활용(recycling)"을 가능하게 한해준다. 반사 편광기를 포함하는 디스플레이의 설명이 예를 들어 미국 특허 제6,025,897호(웨버(Weber) 등)에서 발견될 수 있다.
여기에서 기술된 바와 같은 재활용 백라이트는 반사 편광기에 의해 반사된 제2편광을 가진 광의 일부를 전달 가능한 제1편광을 가진 광으로 변환하는 하나 이상의 메카니즘에 의존할 수 있다. 전형적으로, 이것은 조명 디바이스(130)의 후방 반사기로부터의 광의 재반사를 이용해서 발생한다. 때때로 확산 반사인 이 재반사에서, 편광은 스크램블되거나, 무작위 추출되거나, 그렇지 않으면 혼합될 수 있다. 광이 다른 백라이트 구성요소를 통과하거나 마찬가지로 다른 백라이트 구성요소로부터 반사될 때 편광 상태의 변화가 또한 발생될 수 있다. 일반적으로, 반사 편광기를 향해 후방으로 반사된 광의 단지 일부분이 전달 가능한 제1편광 상태에 있는 것이 발견된다.
만일 제2편광을 가진 반사광이 전달 가능한 제1편광을 가진 광으로 효율적으로 변환되어 반사 편광기로 복귀될 수 있다면, 그 때 백라이트는 제1편광 상태에 있는 광을 더 효율적으로 액정 패널(110)로 전달할 수 있다. 원형 편광의 성질의 활용은 그렇게 하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 경면 반사는 원형 편광의 손 대칭성을 반전시키며, 직교하는 편광 상태 사이에서 변환하기 위한 간단한 확정 과정을 제공해준다. 비록 후방 반사기와 반사 편광기 사이에 배치된 광학 구성요소들이 제2편광에서 제1편광으로의 간단한 변환을 방해하더라도, 그러한 경면 반사는 백라이트 시스템의 후방에서 후방 반사기에 의해 제공될 수 있을 것이다. 백라이트 구성요소의 적절한 배치를 이용해서, 이러한 복잡성이 회피될 수 있다.하나 이상의 경면 반사기와 원형 모드 반사 편광기를 포함하는 백라이트가 여기에서 기술된다.
도 2는 광학 디스플레이(200)의 일실시예의 개략 단면도이다. 디스플레이(200)는 액정 패널(210)과 백라이트(220)를 포함한다. 백라이트(220)는 조명 디바이스(230) 및 액정 패널(210)과 조명 디바이스(230) 사이에 배치된 하나 이상의 광 관리 필름(240)을 포함한다.
조명 디바이스(230)는 하나 이상의 광원(232)을 포함한다. 광원(232)은 선형의 냉음극 형광 램프(cold-cathode fluorescent lamp, CCFL)일 수 있다. 그러나, 다른 다양한 형광 램프들, 백열 전구들, 발광 다이오드들, 유기 발광 다이오드들 또는 적합하다고 알려진 다른 광원들과 같은 다른 타입의 광원들이 사용될 수 있다.
조명 디바이스(230)는 후방 반사기(234)를 포함할 수 있다. 후방 반사기(234)는 경면 반사기, 확산 반사기, 또는 경면 및 확산 조합 반사기일 수 있다. 경면 반사기의 일례는 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수 가능한 Vikuiti™ 인핸스트 스페큘러 리플렉션(ESR: Enhanced Specular Reflection) 필름이다. 적합한 확산 반사기의 예는 확산 반사 입자들로 적재된 중합체들을 포함한다. 미공성 재료와 미소섬유(fibril) 함유 재료를 포함하는 확산 반사기의 다른 예는 미국 특허 제6,497,946호(크렛맨(Kretman) 등)에 논의된 바와 같다. 여기에 열거된 것들과 다른 타입의 반사기들이 또한 후방 반사기(234)를 위해 사용될 수 있다.
디스플레이(200)는 "직하 방식(direct-lit)"인 것으로 기술될 수 있으며, 액정 패널(210) 의 바로 뒤에 배치된 광원들(232)을 구비하고 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이(200)는 에지 방식(edge-lit) 조명 디바이스, 예들 들어 도 3의 에지 방식 조명 디바이스(330)를 포함할 수 있다. 조명 디바이스(330)는 광 가이드(336)의 하나 이상의 에지(227)나 근처에 배치된 하나 이상의 광원(332)을 포함한다. 광 가이드(336)는 일반적으로 평평한 평판이나 쐐기 형태를 가지지만, 어느 적합한 형태를 취할 수 있다. 광원(332)은 일반적으로 광원으로부터 에지(337)를 통해 광 가이드(336)로 방사되는 광의 광학적 결합을 촉진시켜주는 광원 반사기(333)에 의해 둘러 싸인다. 광은 광 가이드(336) 내부에서 부분적으로 전반사의 도움을 받아 전파되며, 출사면(338)을 통해 조명 디바이스(330)를 나와 액정 패널로 진행한다. 조명 디바이스(330)는 또한 후방 반사기(334)를 포함할 수 있으며, 이것은 광선들을 액정 패널의 방향으로 향하게 하는 역할을 할 수 있다. 후방 반사기(334)는 예를 들어 미국 특허 제6,447,135호(워트만(Wortman) 등)에 기재된 바와 같이 광 가이드(336)에 직접 부착되거나, 그것은 구조적으로 독립해서 서 있을 수 있다.
도 2로 돌아가서, 하나 이상의 광 관리 필름(240)은 백라이트의 성능을 강화하고 향상시키도록 한 광학 필름과 가능한 다른 구조물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 광 관리 필름(240)은 원형 모드 반사 편광기(242)를 포함할 수 있다. 원형 모드 반사 편광기는 대체로 거기에 입사된 원형 편광의 하나의 손 대칭성을 가진 광을 반사하며 대체로 원형 편광의 다른 직교 손 대칭성을 가진 광을 전달한다. 원형 모드 반사 편광기(242)로부터 반사된 광은 편광기에 입사하기 전에 그것을 특징짓는 원형 편광의 대체로 동일한 손 대칭성을 유지한다는 사실을 주목하여야 한다. 원형 모드 반사 편광기(242)를 통해 전달된 광은 여기서 더 검토되는 바와 같이 편광기의 구조의 세부 사항에 따라 편광기에 입사되기 전에 광이 보유하는 편광을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 원형 모드 반사 편광기(242)는 독립적으로 서 있는 필름일 수 있거나, 그것은 디스플레이(200)에 있는 다른 구조물에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 원형 모드 반사 편광기(242)는 액정 패널(210)에 부착된다.
원형 모드 반사 편광기(242)는 어느 적합한 반사 편광기, 예를 들어 미국 특허 제5,793,456호(브로어(Broer) 등)에 기재된 편광기들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 원형 모드 반사 편광기는 복수의 방법으로 형성될 수 있다. 원형 모드 반사 편광기는 콜레스테릭 액정 물질을 이용해서 형성될 수 있다. 콜레스테릭 액정 화합물은 전형적으로 카이랄 분자들이고 중합체들일 수 있다. 콜레스테릭 액정 화합물은 액정의 디렉터(director)(즉, 평균 국소 분자 정렬의 방향에서의 단위 벡터)가 디렉터에 수직한 치수 범위를 따라 나선형 방식으로 회전하는 콜레스테릭 액정 상을 가진 화합물을 포함한다. 콜레스테릭 액정 화합물의 피치는 디렉터가 360도 회전하기 위해 취하는 거리(디렉터에 수직인 방향에서의)이다. 이 거리는 전형적으로 100㎚ 이상이다.
콜레스테릭 액정 화합물의 피치는 전형적으로 콜레스테릭 액정 화합물을 네마틱 액정 화합물과 혼합 또는 그렇지 않으면 조합(예를 들어, 공중합에 의해)함으로써 변경될 수 있다. 피치는 콜레스테릭 액정 화합물과 네마틱 액정 화합물의 상대 중량비에 의존한다. 피치는 일반적으로 관심 대상 광의 파장 정도로 선택된다. 디렉터의 나선형 비틀림에 의해 유전 텐서(dielectric tensor)의 공간적으로 주기적인 변동이 발생되며, 이는 이어서 광의 파장 선택적 반사를 일으킨다. 예를 들어, 피치는 선택적 반사가 광의 가시광선, 자외선 또는 적외선 파장에서 최대가 되도록 선택될 수 있다.
콜레스테릭 액정 조성물들(피치를 수정하기 위해서 부가된 추가적인 네마틱 액정 화합물(들)이나 모노머(들)를 구비하거나 구비하지 않는)은 대체로 하나의 원형 편광을 가진 광(예를 들어, 좌 또는 우 원형 편광)을 반사하며 대체로 다른 원형 편광을 가진 광(예를 들어, 우 또는 좌 원형 편광)을 광 파장의 특정 대역폭을 통해 전달하는 층으로 형성될 수 있다. 이러한 특성은 콜레스테릭 액정 물질의 디렉터에 대해 수직 입사시에 배향되는 광의 반사 또는 투과를 설명한다. 다른 각도로 배향되는 광은 전형적으로 콜레스테릭 액정 물질에 의해 타원 편광될 것이다. 콜레스테릭 액정 물질은 일반적으로 수직 입사광에 대해서 특징지워 진다; 그러나, 이러한 물질의 응답이 공지 기법을 이용해서 비수직 입사광에 대해서 결정될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
일정한 피치의 콜레스테릭 액정층은 제한된 대역폭, 전형적으로 100㎚ 이하에서 반사율을 나타낼 것이다.콜레스테릭 액정 물질로 형성된 반사 편광기들의 유용성을 강화시키기 위해서, 다른 피치를 가진 복수층들이 사용될 수 있거나, 불연속적이거나 또는 연속적으로 변화하는 피치를 가진 단일층이 사용될 수 있다. 그러한 구성에 의해서 예를 들어 약 400㎚에서 700㎚의 가시 스펙트럼을 포괄하는 광 대역폭을 가진 반사 편광기가 생성될 수 있다. 콜레스테릭 액정 제조공정과 광학 본체에 대한 설명은 미국 특허 제6,573,963호(아우더컥(Ouderkirk) 등), 제6,876,427호(왓슨(Watson) 등), 제6,913,708호(솔로몬슨(Solomonson) 등), 및 제6,917,399호(왓슨(Watson) 등)에서 발견할 수 있다. Nipocs™(일본의 닛토 덴코(Nitto Denko)사로부터 입수 가능한)는 적합한 콜레스테릭 액정 필름의 일예이다.
원형 모드 반사 편광기는 또한 다른 광학 구성요소의 조합으로 제조될 수 있다. 도 5는 선형 모드 반사 편광기(544)와 사분의 일 파 지연기(546)의 조합으로 형성된 원형 모드 반사 편광기(542)의 단면도이다. 두 개의 일반적으로 평평한 구성요소(544 및 546)는 도시된 바와 같이 물리적으로 연결되어 있을 수 있거나, 그것들은 분리되어 있을 수 있다. 선형 모드 반사 편광기들의 예는 예를 들어 미국 특허 제5,882,774호(존저(Jonza) 등)에 기술된 바와 같은 Vikuiti™ DBEF 다층 광학 필름 반사 편광기들 및 미국 특허 제5,825,543호(아우더컥(Ouderkirk) 등)에 기술된 바와 같은 DRPF 확산 반사 편광 필름을 포함하며, 이 양자는 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수 가능하다. 예를 들어, 미국 특허 제6,122,103호(퍼킨스(Perkins) 등)에 기재된 바와 같은 와이어 그리드 편광기는 다른 타입의 선형 모드 반사 편광기이다. 사분의 일 파 지연기는 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리에틸 테레프탈레이트 또는 폴리비닐 알코올과 같은 배향 중합체 물질이나 코팅 액정 물질로 제공될 수 있다.
그러한 원형 모드 반사 편광기(542)에 있어, 선형 모드 반사 편광기(544)는 제1 선형 편광을 가진 광을 전달하며 제2 직교 선형 편광을 가진 광을 반사한다. 일반적으로, 선형 모드 반사 편광기(544)에 의해 반사된 선형 편광이 다음에 사분의 일 파 지연기(546)를 통과할 때, 타원 편광이 생성된다. 만일 사분의 일 파 지연기(546)의 빠른 축이 선형 모드 반사 편광기(544)로부터 반사된 광의 편광축에 대해 45도의 각도로 배향된다면, 원형 편광이 생성된다. 대안적으로, 해당 기술분야에서 지식을 가진자에 의해 이해되는 바와 같이, 다른 배향을 가진 다른 지연기들이 선형 편광을 원형 편광, 근사 원형 편광 또는 타원 편광으로 변환시키기 위해 사용될 수 있다.
도 2로 돌아가서, 하나 이상의 광 관리 필름(240)은 경면 부분 반사기(250)를 더 포함할 수 있다. 경면 부분 반사기(250)는 조명 디바이스(230)와 원형 모드 반사 편광기(242) 사이에 배치된다. 다양한 실시예에서, 경면 부분 반사기(250)는 도 2에 나타낸 바와 같이 독립적으로 서 있는 구성요소를 포함하거나 백라이트의 다른 구조물에 부착된 코팅 또는 다른 구성요소로서 다양한 형태를 취할 수 있다. 원형 모드 반사 편광기(242)를 마주보는 측면으로부터 경면 부분 반사기(250)로 입사하는 광은 대체로 경면 반사 방식으로 부분적으로 반사된다. 이 경면 부분 반사기(250)에 의한 광의 경면 반사에 의해서 일반적으로 원형 편광의 손 대칭성의 반전이 발생되어, 반사광을 여기에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이 원형 모드 반사 편광기(242)가 다음에 전달할 수 있는 상태에 놓이게 한다.경면 부분 반사기(250)에 의해 반사되지 않는 광의 부분은 경면 반사적으로 전달되거나 전달되지 않을 수 있다. 조명 디바이스(230)를 마주보는 측면으로부터 경면 부분 반사기(250)에 입사되는 광에 대해서, 반사와 전달(각각 독립적으로 고려됨)은 경면 반사적이거나 또는 경면 반사적이 아닐 수 있다.
경면 부분 반사기(250)는 어느 적합한 필름, 필름들 또는 다른 광학 구성요소들을 포함할 수 있다. 경면 부분 반사는 백라이트 내부에서 다른 기능을 가진 구성요소에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 경면 부분 반사기(250)는 커버 시트로 사용되는 저밀도 표면 가공 필름, 즉 광학 필름의 더미의 상면이나 그렇지 않으면 외측 경계에 위치되는 필름에 의해 제공될 수 있다. 경면 부분 반사기(250)는 또한 광 가이드(336)의 출사면(338) 또는 광 관리 필름(240)의 하나의 다른 표면에 의해 제공될 수 있을 것이다. 경면 부분 반사기(250)는 또한 전용 필름이나 필름들에 의해 제공될 수 있을 것이다.
경면 부분 반사기들은 복수의 방식으로 형성될 수 있다. 경면 부분 반사기는 투명 유전체 물질로 형성된 일반적으로 단일 시트로 제조될 수 있다. 유전체의 굴절률의 지식과 결합된 프레즈넬 방정식들이 그러한 경면 부분 반사기의 주된 표면의 반사율을 예측하기 위해서 이용될 수 있다. 적합한 물질은 폴리에틸 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 중합체들을 포함한다. 경면 부분 반사기를 형성하는 다른 방법은 얇은 금속화층이나 금속층, 또는 패턴 금속화층이나 금속층, 및 다른 반사율과 투과율을 가진 영역들을 이용하는 것이다. 그러한 층은 유전체 기판이나 평판 상에 코팅되거나 내부에 내장될 수 있다.
유전체 또는 금속 부분 반사층은 경면 부분 반사기를 제공하기 위해서 백라이트 내부에 있는 다른 광학 구조물이나 기판에 코팅되거나, 부착되거나, 또는 그렇지 않으면 연결될 수 있다. 구조물이나 기판은 반사기의 기능과 다른 광학적 기능을 제공할 수 있다. 도 6의 단면도에서, 예를 들어, 부분 반사층(650)은 원형 모드 반사 편광기(642)에 부착된다. 도 7의 단면도에서, 부분 반사층(750)은 광학 필름(760)과 연결된다. 유전체층의 경우, 상대적으로 높은 굴절률을 가진 유전체들은 일반적으로 이웃하는 매체에 비해서 굴절률에서 큰 차이를 제공하여 결국 강한 반사를 제공하기 때문에, 상대적으로 높은 굴절률을 가진 유전체들이 바람직할 수 있다.
경면 부분 반사기는 복수의 주된 표면으로부터의 반사를 활용할 수 있다. 투명 유전체 물질의 단일 시트로 형성된 경면 부분 반사기에서, 시트의 양 표면이 광을 경면 반사적으로 반사하는 역할을 할 수 있다. 다른 예에서, 투명 유전체 물질의 다층 광학 필름 적층물은 공업화된 반사기를 위한 토대로서 역할을 할 수 있다. 도 8은 유전체 물질의 교대하는 층들(852 및 854)을 포함하는 다층 경면 부분 반사기(850)의 개략 단면도이다. 몇몇 파라미터들이 다층 적층물의 반사율에 영향을 미칠 수 있으며, 그 중에는 층 두께 및 적층물에서의 층들의 굴절률들 사이의 관계가 있다. 적층물은 교대하는 저굴절률과 고굴절률 광학 박층들을 이용해서 설계될 수 있으며, 이것은 관심 대상 파장 정도의 두께를 가진 층들이 표준 박막 광학 설계 기준을 이용해서 광학 간섭 효과를 활용한다는 것을 의미한다. 대안적으로,교대하는 저굴절률과 고굴절률을 가지거나 같은 물질로 형성된 복수의 파장 정도의 두께들을 가진 두꺼운 층들이 간섭 효과가 성능에 영향을 미치지 않는 상태에서 사용될 수 있다.
경면 부분 반사기들에 대한 다른 설계 고려사항은 반사기에 사용되는 유전체 물질의 복굴절이다. 복굴절은 적어도 두 가지 방식으로 반사기 성능에 영향를 미칠 수 있다. 첫째로, 광이 복굴절 유전체 내부에서 내부적으로 전파되는 어느 반사기에서, 복굴절은 광의 편광에 영향을 주거나 편광을 변경시킬 수 있다. 일반적으로, 원형 편광은 타원 편광 상태로 변환될 수 있다. 둘째로, 프레즈넬 방정식에 의해 기술되는 바와 같이 파의 편광 요소는 편광축을 따른 굴절률에 따라 다른 크기로 반사될 것이기 때문에, 복굴절 물질과의 경계면으로부터의 광파의 반사는 일반적으로 물질의 복절률에 민감하다. 본 개시에서, 일부 경면 부분 반사기들은 하나 이상의 대체로 비복굴절 물질을 포함할 것이다.
여기에서 기술된 바와 같이, 본 개시의 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기를 마주보는 측면으로부터 그것에 입사된 광이 대체로 경면 반사 방식으로 부분적으로 반사되는 성질을 가지게 될 것이다. 일반적으로, 등방성 기판으로부터의 수직 입사에서 수직 입사 원형 편광의 경면 반사에 의해서 편광의 반전된(직교의) 손 대칭성을 가진 반사광이 생성될 것이다. 반사가 경면 반사에서 벗어나는 정도에 따라, 반사광의 편광은 입사광의 편광에 덜 확정적으로 관련될 수 있다. 경면 부분 반사기를 위상기하학적으로 거친 표면을 가진 광학 시트로 교체함에 의해서 예를 들어 혼합 편광을 가진 고도로 확산된 반사광이 형성될 수 있다. 또한, 여기에서 논의된 바와 같이, 복굴절 기판에 의해서 원형 편광의 손 대칭성을 완전히 반전시키지 않는 경면 반사가 형성될 수 있다. 이러한 효과 및 다른 효과를 설명하기 위해서, 반사기는 입사광의 것과 직교하는 편광 상태에서 반사되는 입사 원형 편광의 비율에 의해 특징지워질 수 있으며, 이것은 직교 반사 비율로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 공기로부터의 입사를 가정하면, 1.5의 굴절률을 가진 등방성 물질로 형성된 반사기는 명목상으로 수직 입사광의 4%를 반사한다. 만일 이 예에서 반사면이 매우 매끄럽다면, 반사기에 대한 직교 반사 비율값은 4%에 접근할 수 있다. 만일 그러한 물질로 형성된 시트의 두 개의 매끄러운 면을 고려한다면, 그 값은 8%에 접근할 수 있다. 같은 물질로 형성되는 반면에 고도로 확산적으로 반사하는 매우 거친 표면을 가진 대안적인 반사기는 편광을 상당히 무작위로 추출하며, 직교 반사 비율은 예를 들어 2% 정도로 매우 낮을 수 있다.
다시 한번 도 2로 돌아가면, 전형적인 광학 필름(260)과 같은 다른 구성요소들이 또한 하나 이상의 광 관리 필름들(240)에 포함될 수 있다. 광학 필름(260)은 예를 들어 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수 가능한 Vikuiti™ BEF-III 밝기 강화 필름과 같이 광의 각도 분포에 영향을 주는 필름일 수 있다. 밝기 강화 필름의 설명은 예를 들어 미국 특허 제5,771,328호(워트먼(Wortman) 등), 및 제6,354,709호(캠벨(Campbell) 등)에서 발견할 수 있다. 밝기 강화 필름은 전형적으로 디스플레이의 축에 더 가까운 방향으로 축외(off-axis) 광을 리디렉팅(redirect)하게 하는 표면 구조를 포함한다. 다른 가능한 구성요소들은 확산기, 확산기 판, 이득 확산기, 전환 필름, 편광기, 반사 편광기, 지연기, 또는 트랜스프렉터(transflector)를 포함하지만, 그것들로 제한되지는 않는다. 도 2에서, 광학 필름(260)은 경면 부분 반사기(250)와 조명 디바이스(230) 사이에 위치되는 것으로 도시된다.
일부 실시예에서, 편광기(242)와 반사기(250) 사이에 직접적인 광학적 연결이 존재하므로, 그 사이를 진행하는 광이 발광, 전파 방향, 스펙트럼 조성 및 편광 상태와 같은 다양한 물리적인 특성등에 관련해서 대체로 영향을 받지 않는다. 다른 실시예에서, 편광기(242)와 반사기(250) 사이를 진행하는 광의 물리적 특성들 중의 하나 이상이 개재되는 백라이트 구성요소들에 의해 영향을 받을 수 있는 반면, 하나 이상의 다른 것들은 대체로 영향을 받지 않고 유지된다. 부품들 사이를 전파하는 광의 물리적 특성들이 영향을 받지 않을 때에, 그 부품들은 예를 들어 "직접적인 편광 연결 상태" 또는 "직접적인 스펙트럼 연결 상태"에 있는 것으로 기술될 수 있다. 본 개시의 일부 실시예에서, 원형 모드 반사 편광기(242)와 경면 부분 반사기(250)는 대체로 직접 편광 전달 상태에 있다.
액정 패널(210)의 구성은 일반적으로 디스플레이(200)의 백라이트(220)의 구성에 부분적으로 의존할 것이다. 일실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 액정 패널(210)은 관련 전극 매트릭스를 구비한 액정층(212), 지연기(214), 제1 흡수 편광기(216), 및 제2 흡수 편광기(218)를 포함한다. 이 실시예에서, 원형 모드 반사 편광기(242)로부터 전파하며 액정 패널(210)에 입사되는 광은 원형 편광된다. 지연기(214)는 광의 구성 편광 성분의 위상에 영향을 미쳐서, 광을 원형 편광에서 선형 편광으로 변환시킨다. 이 선형 편광은 그 후 통과축이 지연기(214)로부터의 광의 편광축과 정렬되어 있는 제1 흡수 편광기(216)로 입사한다. 제1 흡수 편광기(216)는 액정층(212)으로 입사되는 광의 편광의 대비를 증대시키는 역할을 한다. 제1 흡수 편광기(216)는 때때로 "클린업(clean-up)" 편광기로 지칭될 수 있다.
다른 실시예에서, 액정 패널(210)은 지연기(214)를 반드시 포함하지는 않는다. 이 구성은 원형 모드 반사 편광기(242)가 선형 편광을 액정 패널(210)로 통과시키는 백라이트에 적합할 것이다. 또 다른 실시예에서, 액정 패널(210)은 제1 흡수 편광기(216)를을 구비하고 있지 않을 수 있지만, 액정층(212)과 제2 흡수 편광기 사이에 선택적으로 지연기를 구비한 제2 흡수 편광기(218)를 포함할 수 있다. 액정 패널의 다른 실시예들은 편광기와 지연기들의 다른 구성을 포함할 수 있다.
여기에서 논의된 백라이트 구성은 반사광을 이용해서 액정 패널을 효율적으로 조명할 수 있다. 일반적으로, 이러한 구성은 반사 편광기로부터 반사된 광을 효과적으로 재활용하여, 광이 백라이트에서부터 액정 패널로 전파됨에 따라 그러한 반사광을 다음에 만날 때에 반사 편광기에 의해 전달될 수 있는 편광 상태로 변환시킨다. 다음의 논의는 이러한 개념들을 도 4에 개략 단면도로 도시된 백라이트(420)의 동작의 태양들을 기술함에 의해 설명한다.
백라이트(420)는 조명 디바이스(430)를 포함하며, 이는 하나 이상의 광원들(432)과 후방 반사기(434)를 포함한다. 하나 이상의 광 관리 필름들(440)은 원형 모드 반사 편광기(442) 및 원형 모드 반사 편광기(442)와 조명 디바이스(430) 사이에 위치된 경면 부분 반사기(450)를 포함한다. 도 4는 또한 백라이트(420) 내부의 광의 전파 방향을 표시하는 화살표들을 포함한다. 일반적으로, 이 도면에서 화살표들의 방향성은 오직 백라이트의 출력 방향을 향하거나(위로) 출력 방향으로부터 멀어지는(아래로) 광의 전파에 관하여 의미가 있으며, 백라이트의 출력 방향은 액정 패널이 예를 들어 위치되는 도면의 상측을(위로) 향한다. 도면의 오른쪽으로의 화살표의 방향성은 단지 명료성을 위해서 사용되며, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다; 실제의 광선들은 또한 왼쪽으로 그리고 다양한 각도로도 전파될 것이다.
백라이트(420)의 동작에 대한 논의는 광원(432)로부터 전파하는 광(460)의 전형적인 부분의 검토로부터 시작된다. 경면 부분 반사기(450)와 상호작용을 함에 있어서, 광(460)의 일부는 광(462)으로서 부분 반사기를 통해서 전달되며, 일부는 광(464)으로서 반사된다. 광(462)은 다음에 원형 모드 반사 편광기(442)와 상호작용한다. 편광기(442)에서, 입사광(462)의 일부는 우 원형 편광(466R)으로서 백라이트(420)로부터 전달되며, 일부는 좌 원형 편광(468L)으로서 반사된다. (이 예에서, 편광기(332)를 우 원형 전달 및 좌 원형 반사로 선택하는 것은 전적으로 임의적인 것이며 반전될 수 있다.)
반사광(468L)은 경면 부분 반사기(450)로 복귀될 수 있으며, 여기에서 광의 일부는 좌 원형 편광(470L)으로서 전달되며 광의 일부는 우 원형 편광(472R)으로서 반사된다. 경면 부분 반사기(450)로부터의 경면 반사는 반사광의 편광을 변환한다. 이 변환은 광(472R)을 원형 모드 반사 편광기(442)를 통한 전달을 위해 적합한 상태에 놓이게 하며, 이 결과 전달광(474R)을 형성한다. 이러한 방식으로, 경면 부분 반사기(450)는 백라이트(420)를 위한 재활용 공동부를 형성하도록 돕는다.
경면 부분 반사기(450)로부터 아래로 전파하는 광(464 및 470L)과 광원(432)로부터 아래로 전파하는 광(476)은 집합적으로 후방 반사기(434)를 향해서 전파하는 광을 나타낸다. 이 광은 후방 반사기(434)로부터 반사되며 집합적으로 광(478)으로 표시되며, 그것은 경면 부분 반사기(45)를 향해 전파되며, 여기에서 광(478)의 적어도 한 부분이 우 원형 편광으로서 백라이트(420)로부터 전달될 수 있다. 이러한 방식으로, 후방 반사기(434)는 또한 백라이트(420)를 위한 재활용 공동부를 형성하도록 돕는다.
반사광(478)의 편광은 후방 반사기(434)의 성질들 및 경면 부분 반사기(450)의 기초를 이루는 다른 구조물들의 성질들에 의해 영향을 받을 것이다. 부분적으로, 광(478)의 편광은 광(464, 470L 및 476)의 편광 상태에 확정적으로 의존할 수 있으며, 부분적으로 그것은 착수한 반사의 타입 및 광이 통과한 투명 물질의 복굴절과 같은 인자들에 따라 무작위 추출될 수 있다. 비교해서, 경면 부분 반사기(450)로부터의 좌 원형 편광(468L)의 부분 반사에 기인하는 우 원형 편광(472R)이 매우 확정적으로 편광될 수 있다.
원형 모드 반사 편광기와 경면 부분 반사기를 구비한 백라이트 시스템의 성능은 경면 부분 반사기의 반사율을 포함하는 다양한 인자들에 의존할 것이다. 그러한 반사율은 여기에서 정의된 바와 같이 직교 반사 비율값에 의해서 정량화될 수 있다. 직교 반사 비율값이 증가됨에 따라, 원형 모드 반사 편광기로부터 경면 부분 반사기로 전파되는 제2편광을 가진 광(예를 들어, 도 4의 468L)의 더 큰 비율이 전달 가능한 제1 편광 상태에서 편광기로 재활용 복귀될 것이다(예를 들어, 472R). 동시에, 증가된 반사율은 조명 디바이스(예를 들어, 460, 478)로부터 편광기(예를 들어, 462)에 도달하는 광의 양을 줄여줄 것이다. 직교 반사 비율값은 백라이트로부터 액정 패널로 제공되는 광을 서술하는 밝기나 다른 측정 가능한 파라미터를 최대로 하는 목표를 가지고서 최적화될 수 있다. 일연구가 본 개시의 이러한 태양을 설명하기 위해서 여기에 기술된다.
경면 부분 반사기를 이용하는 백라이트 시스템의 성능이 모델 시스템을 이용해서 시뮬레이션되었다. 백라이트 구성요소의 여러가지 조합들이 조명 디바이스의 상부 표면에 놓여졌으며, 시스템 성능이 측정되었다. 조명 디바이스는 확산 백색 Teflon™ 물질의 패널로 구성된 약 13㎝ 길이의 측면을 갖는 입방체이었다. 광이 광섬유 다발에 의해 입방체의 내측으로 도입되었다. 입방체 내부의 복수의 반사가 광을 동질화하도록 역할을 하였으며 입방체의 표면으로부터 고도로 균일한 동질의 출력을 생성한다. 첫째로, 조명 디바이스의 상부 표면에 대한 기준 측정이 저절로 수행되었다. Photo Research PR-650 분광방사측정기가 휘도 측정을 하기 위해 사용되었다. 기준 측정이 수행된 후에, 반사 편광기가 조명 디바이스 상에 놓여졌으며, 측정이 반복되었다. 다음에는, 일련의 측정이 반사 편광기와 조명 디바이스 사이에 위치된 경면 부분 반사기로서 역할을 하는 증가된 수의 유리 반사기 판들(현미경 슬라이드들)을 이용해서 수행되었다. 이 프로토콜은 원형 모드 반사 편광기와 선형 모드 반사 편광기 둘 다를 사용해서 수행되었다. Nipocs™, 즉 일본의 니토 덴코(Nitto Denko)로부터 입수 가능한 콜레스테릭 액정 필름이 원형 모드 반사 편광기로서 사용되었다. 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수 가능한 DBEF-E와 다른 유사한 DBEF 변형물들이 선형 반사 편광기로서 사용되었다.
도 9는 (a)원형 모드 반사 편광기를 구비한, (b)선형 모드 반사 편광기를 구비한, 그리고 (c) 편광기를 구비하지 않은 세 가지 백라이트 구성에 대해서 휘도 또는 밝기(cd/m2, 즉 "니트(nits)"로 측정된)를 유리 반사기 판들(각 유리판 마다 두개의 반사 주 표면을 구비한)의 수의 함수로서 도시한다. 커브(900a)는 밝기가 세 개의 판을 사용해서 최대가 될 때까지 유리판들이 시스템에 부가됨에 따라(그리고, 그 때문에 직교 반사 비율이 증가된다) 밝기의 증가를 보여주며, 밝기가 최대가 된 후에는 밝기가 추가적인 판을 사용해서 감소된다. 밝기의 증가는 유리판으로부터의 경면 반사에 의해 제공되는 향상된 재활용에 기인하다고 생각된다. 세 개의 판 이후의 감소는 판들의 더욱 더 반사적인 적층물을 통한 조명 디바이스로부터 반사 편광기로의 전달이 방해되는 것에 기인한다고 추정된다. 커브(900a)에 도시된 시스템의 응답에 비해서, 커브(900b)에 의해 표시되는 선형 모드 반사 편광기 백라이트의 성능은 경면 부분 반사기 적층물이 반사율이 증가될 때 단지 밝기의 감소를 보여준다. 이것이 예상된다; 경면 반사는 선형 편광의 재활용을 돕지 않으며, 그것은 반사가 광의 편광 상태를 바꾸지 않기 때문이다. 단지 유리판을 구비한 백라이트의 밝기를 보여주는 커브(900c)는 제1판이 부가됨에 따라 밝기의 증가를 보여준다. 이것은 유리판의 바닥으로부터 비스듬히 상방으로 전파하는 광선들의 비스듬한 반사에 기인한다고 믿어진다. 조명 장치를 행해 후방으로 반사되는 이 광의 일부는 수직에 가까운 각도로 적층물을 통해 후퇴하여 재활용되며, 이것에 축상 휘도 측정이 민감하다.
본 개시는 원형 편광과 원형 모드 편광기에 관하여 백라이트 동작과 성능의 태양들을 검토하지만, 해당 기술분야에서 지식을 가진자는 완전한 원형 편광의 순수 편광 상태는 일반적으로 수학적인 구성 개념으로 간주되어야 하며 실제 시스템에서 원형 편광은 일반적으로 일정 정도의 타원율을 포함할 것이라는 것을 인정하게 될것이다. 또한, 본 개시의 백라이트의 이점들은 순수하게 원형 편광 상태에서 벗어난 편광 상태를 포함한 시스템들에서 실현될 수 있으며, 따라서 그러한 시스템들은 일반적으로 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주되어야 한다.
여기에 인용된 모든 참조 문헌 및 간행물은 본 개시와 직접 모순되지 않는 한 본 발명에 그 전체가 참고로 본 명세서에 명백히 포함된다. 본 발명의 예시적인 실시 형태가 논의되고, 본 발명의 범주 내에서 가능한 변형을 참조하였다. 본 발명에서의 이들 및 다른 변경과 수정은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 자명할 것이며, 본 발명은 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태들로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 이하에 제공된 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 디바이스;
    원형 모드 반사 편광기; 및
    조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치된 경면 부분 반사기를 포함하며;
    경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있는 백라이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 조명 디바이스는 광 가이드를 추가로 포함하며, 적어도 하나의 광원은 광 가이드의 에지와 광학적으로 연결되는 백라이트.
  3. 제 1 항에 있어서, 원형 모드 반사 편광기는 콜레스테릭 액정층을 포함하는 백라이트.
  4. 제 1 항에 있어서, 원형 모드 반사 편광기는
    선형 모드 반사 편광기; 및
    선형 모드 반사 편광기와 경면 부분 반사기 사이에 배치된 사분의 일 파 지연기를 포함하는 백라이트.
  5. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 기판 상에 배치된 층을 포함하며, 기판은 경면 부분 반사기의 광학적 기능과 다른 광학적 기능을 가지는 백라이트.
  6. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기 상에 배치된 코팅을 포함하는 백라이트.
  7. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 금속화된 부분 반사기를 포함하는 백라이트.
  8. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 다수의 대체로 경면적으로 반사하는 주된 표면들을 포함하는 백라이트.
  9. 제 8 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 다층 광학 필름을 포함하는 백라이트.
  10. 제 9 항에 있어서, 다층 광학 필름은 하나 이상의 중합체층을 포함하는 백라이트.
  11. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 적어도 2%의 직교 반사 비율값을 가지는 백라이트.
  12. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 적어도 4%의 직교 반사 비율값을 가지는 백라이트.
  13. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 적어도 8%의 직교 반사 비율값을 가지는 백라이트.
  14. 제 1 항에 있어서, 경면 부분 반사기는 최적화된 백라이트 밝기를 발생시키도록 선택된 직교 반사 비율값을 가지는 백라이트.
  15. 액정 패널과 액정 패널에 광을 제공하는 백라이트를 포함하고, 백라이트는
    적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 디바이스;
    액정 패널과 조명 디바이스 사이에 배치된 원형 모드 반사 편광기; 및
    조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치된 경면 부분 반사기를 포함하며;
    경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있는 디스플레이.
  16. 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 디바이스;
    제1 원형 편광을 가진 광의 제1부분을 전달하며 제1 원형 편광과 직교하는 제2 원형 편광을 가진 광의 제2부분을 반사하도록 구성된 원형 모드 반사 편광기; 및
    조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 배치되며 원형 모드 반사 편광기로부터 광의 제2부분을 받아들이고 원형 모드 반사 편광기로 광의 제3부분을 복귀시키기에 적합하되, 광의 제3부분은 광의 제2부분의 일정 비율이며 원형 모드 반사 편광기에 의해 전달 가능한 제1 원형 편광을 가지는 경면 부분 반사기를 포함하는 편광을 제공하기 위한 백라이트.
  17. 조명 디바이스를 제공하는 단계;
    원형 모드 반사 편광기를 제공하는 단계;
    최적화된 백라이트 밝기를 생성하기 위해서 경면 부분 반사기를 위한 직교 반사 비율값을 선택하는 단계; 및
    조명 디바이스와 원형 모드 반사 편광기 사이에 선택된 직교 반사 비율값을 가진 경면 부분 반사기를 배치하되, 경면 부분 반사기는 원형 모드 반사 편광기와 대체로 직접적인 편광 연결 상태에 있는 단계를 포함하는 백라이트 제조 방법.
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