專利名稱：顯示照明裝置和提高顯示照明裝置中的亮度的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及適用于使用在需照明的顯示器中的顯示照明裝置，尤其涉及一種背燈(backlight)照明裝置和提高照明裝置中的亮度的方法。
相關(guān)技術(shù)的描述諸如液晶顯示(LCD)裝置之類的背燈顯示裝置一般采用楔狀光導(dǎo)。該楔狀光導(dǎo)將來自諸如冷陰極熒光燈(CCFL)之類的大致線性光源的光耦合至大致平面狀輸出部。該平面狀輸出部接著耦合至LCD。
顯示裝置的性能通常是由其亮度來進(jìn)行判斷的。從主觀上講，總亮度中較小的增量是不易被顯示裝置的最終用戶察覺到的，但可客觀地測得該亮度中較小的增量。雖然最終用戶未能直接體會(huì)到，但具有客觀測得的總亮度中僅僅很小的百分比、例如或許只有1％小的增量的顯示器卻能由使用該顯示器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)者明顯地察覺到。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)者可向顯示裝置配給較少的電力，但仍然能獲得可接受的亮度大小。對于由電池供電的便攜式裝置而言，這樣就能延長工作時(shí)間。
用于增加顯示器亮度的可供選擇的方法包括采用更多或更亮的光源。與減少配給至顯示裝置的電力的能力相背的是，附加的光源和/或更亮的光源會(huì)消耗更多的能量，對于便攜式裝置而言，這樣就會(huì)縮短電池壽命。另外，向裝置增加光源還會(huì)增加產(chǎn)品成本，并且會(huì)導(dǎo)致裝置的可靠性下降。
還能通過更有效地利用在顯示裝置中可利用的光，即使顯示器中可利用的光更多地沿著一較佳的觀察軸照射來提高亮度。顯示裝置中已采用許多機(jī)構(gòu)來提高顯示裝置的效率。例如，經(jīng)常采用具有棱柱結(jié)構(gòu)的亮度提高膜片來使否則看不到的光沿著觀察軸照射。一種典型的平面顯示裝置可采用幾種不同的膜片來提供沿著較佳的觀察方向具有大致均勻的輸出的一種總體明亮且高對比度的顯示器。有時(shí)采用表面漫射體或塊狀漫射體來掩飾光導(dǎo)輸出部中的缺陷，但大部分的漫射體會(huì)使光從觀察軸漫射，因而降低了該軸上的亮度。
光導(dǎo)的改進(jìn)也有助于提高顯示裝置中的亮度。典型的光導(dǎo)引出(extract)漫射光，并可通過幾何再循環(huán)被提高。進(jìn)入光導(dǎo)的光線遇到漫射件、典型地呈施加在光導(dǎo)表面上的若干白點(diǎn)的圖案，并通過從光導(dǎo)散射被漫射引出。其它的光線在光導(dǎo)中被全內(nèi)部反射，直到遇到漫射件為止。在這些過程中會(huì)產(chǎn)生損耗，并且由于光是被漫射引出的，因而在不作任何瞄準(zhǔn)的情況下，軸上的亮度較低。在改進(jìn)之后，漫射光線在準(zhǔn)瞄準(zhǔn)過程中可更多地照射在軸上，從而提高了軸上的亮度。
從光導(dǎo)中引出光的另一種方法是采用受抑全內(nèi)部反射(TIR)。在其中一種類型的受抑TIR中，光導(dǎo)呈楔狀，入射在光導(dǎo)的厚邊緣上的光線被全內(nèi)部反射，直到相對于光導(dǎo)的頂表面和底表面達(dá)到臨界角為止。然后這些次臨界角光線以與輸出表面所成的掠射角被引出，或者從光導(dǎo)上更簡潔地(succinctly)折射。為了可用于照明顯示裝置，這些光線接著必須轉(zhuǎn)向至與顯示裝置的觀察或輸出軸大致平行。這種轉(zhuǎn)向通常是利用轉(zhuǎn)向(turning)透鏡或轉(zhuǎn)向膜片來實(shí)現(xiàn)的。
轉(zhuǎn)向透鏡或轉(zhuǎn)向膜片一般具有形成在輸入表面上的棱柱結(jié)構(gòu)，并且該輸入表面鄰近光導(dǎo)放置。以與輸出表面成通常小于30°的掠射角離開光導(dǎo)的光線遇到棱柱結(jié)構(gòu)。該光線由棱柱結(jié)構(gòu)的第一表面折射，并由棱柱結(jié)構(gòu)的第二表面折射，以便它們借助轉(zhuǎn)向透鏡或膜片沿所需的方向、例如大致平行于顯示器的觀察軸的方向照射。
利用受抑TIR原理工作的光導(dǎo)及其相應(yīng)的照明系統(tǒng)通常被稱之為單通道(one-pass)背燈。這是因?yàn)殡x開光導(dǎo)的光不會(huì)重新回射到光導(dǎo)上，而這在再循環(huán)光導(dǎo)中是會(huì)發(fā)生的。再循環(huán)光導(dǎo)通常引出自形成在光導(dǎo)的底表面上的、精心設(shè)計(jì)的漫射點(diǎn)圖案漫反射的光。設(shè)置在漫射圖案之后的僅僅是高反射片，但未被層疊。設(shè)置在光導(dǎo)之上的(朝著LC模塊)是漫射片和用于將光線沿著較佳的觀察軸照射、且控制光的偏振的任意的上述光學(xué)膜片。以不適當(dāng)?shù)慕嵌群?或錯(cuò)誤的偏振離開的光線通常會(huì)反射回光導(dǎo)，于是它們在遇到漫射圖案和/或背側(cè)反射體后會(huì)散開和改變偏振。由于發(fā)射出更多適當(dāng)角度取向和偏振的光線，因而光線的這種反射或再循環(huán)使空腔變得更亮。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，一種包含有在受抑全內(nèi)部反射原理下工作的光導(dǎo)的照明系統(tǒng)包括光學(xué)元件和用于提高光導(dǎo)的外觀亮度的光學(xué)元件的組合。
在本發(fā)明的第一個(gè)方面中，一種照明裝置包括光源和與該光源相耦合的光導(dǎo)。該光導(dǎo)被設(shè)置成可通過受抑全內(nèi)部反射來引出光。轉(zhuǎn)向膜片與光導(dǎo)的輸出相耦合，并被設(shè)置成能使來自光導(dǎo)的輸出表面的光線重新照射通過轉(zhuǎn)向膜片。一光學(xué)元件與轉(zhuǎn)向膜片相耦合，該光學(xué)元件包含有透射具有第一特性的光線并反射具有第二特性的光線的光學(xué)結(jié)構(gòu)。一反射體與光導(dǎo)的背面相耦合，具有第二特性的光線由光學(xué)元件反射通過轉(zhuǎn)向膜片而進(jìn)入光導(dǎo)，反射光線的至少一部分具有第一特性并重新從光導(dǎo)中射出。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，顯示裝置包括液晶顯示模塊。漫射體與該液晶顯示模塊相耦合，并且反射偏振體與該漫射體的輸入相耦合。轉(zhuǎn)向膜片與反射偏振體的輸入及光導(dǎo)相耦合。光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使來自光源的光線照射通過輸出表面。一反射體與光導(dǎo)的背面相耦合。該反射偏振體透射具有第一偏振的光線，并反射具有第二偏振的光線。反射光線通過轉(zhuǎn)向膜片反射到光導(dǎo)中，并且反射光線的至少一部分具有第一偏振而在背面處由反射體反射并重新從光導(dǎo)中射出。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，一種提高顯示裝置中的亮度的方法，其中該顯示裝置包括液晶顯示組件和照明源，該照明源具有根據(jù)受抑全內(nèi)部反射原理來引出光線的光導(dǎo)；該方法包括將具有第一偏振取向和第二偏振取向的光線在輸入表面處入射到光導(dǎo)內(nèi)；將離開光導(dǎo)的輸出表面的光線轉(zhuǎn)向至大致垂直于輸出表面的方向；透射具有第一偏振取向的光線；將具有第二偏振取向的光線朝著光導(dǎo)回射，并大致穿過該光導(dǎo)；使反射光線的偏振取向隨機(jī)化，以使反射光線的一部分具有第一偏振取向；以及透射這部分光線。
附圖簡介本技術(shù)領(lǐng)域中的任何一名普通技術(shù)人員在參照附圖閱讀了以下對本發(fā)明幾種較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述之后將對本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)一目了然，附圖中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，在這些附圖中

圖1是一種顯示裝置的示意圖；圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的顯示裝置的示意圖；圖3是適用于使用在圖2所示顯示裝置中的一種反射偏振體的立體圖；圖4是適用于使用在圖2所示顯示裝置中的另一種反射偏振體的立體圖5是本發(fā)明另一種實(shí)施例的照明裝置的示意圖；圖6是本發(fā)明又一種實(shí)施例的照明裝置的示意圖；圖7是本發(fā)明再一種實(shí)施例的照明裝置的示意圖；圖8是本發(fā)明還有一種實(shí)施例的照明裝置的示意圖；以及圖9是本發(fā)明另外一種實(shí)施例的照射裝置的示意圖。
較佳實(shí)施例的詳述本發(fā)明是根據(jù)幾種較佳實(shí)施例、尤其是根據(jù)適用于使用在通常在諸如膝上型計(jì)算機(jī)顯示器或臺(tái)式計(jì)算機(jī)平面顯示器之類的平面顯示裝置中所用的背燈照明裝置中的轉(zhuǎn)向膜片來進(jìn)行描述的。然而，本發(fā)明并不局限在這些應(yīng)用中，本技術(shù)領(lǐng)域中的任何一名普通技術(shù)任何應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，事實(shí)上本發(fā)明可應(yīng)用到任何光學(xué)系統(tǒng)中，例如應(yīng)用到投影屏裝置和平面電視機(jī)上。因此，本文中所述的較佳實(shí)施例不應(yīng)被看作是對本發(fā)明廣大范圍的限制。
請參閱圖1，顯示器10如圖所示具有一多層液晶顯示組件12，該組件可包含有前偏振體14、玻璃層15、液晶層16、玻璃層17和后偏振體18。顯示器10還包括一具有光導(dǎo)22、光源組件24和轉(zhuǎn)向膜片26的顯示照明裝置20。光源組件24可包含有置于反射殼體30內(nèi)、鄰近光導(dǎo)22的輸入表面32的冷陰極熒光管(CCFT)發(fā)光體28。
轉(zhuǎn)向膜片26具有形成有朝著光導(dǎo)22的輸出表面36設(shè)置的多個(gè)棱柱結(jié)構(gòu)36的輸入表面34。鄰近光導(dǎo)22的背面38放置的是反射體40。在轉(zhuǎn)向膜片26與顯示組件14之間可放置一漫射體42，以便掩飾缺陷或不均勻。光導(dǎo)22本身可為楔狀體或板狀體以及/或者各自的變化形式。
邊緣耦合的光因TIR的限制而自輸入表面32朝著端面33傳播。該光因TIR的抑制而可從光導(dǎo)22中引出。被限制在光導(dǎo)22之中的光線因楔角而增大其相對于頂壁和底壁平面的入射角，其中各壁對TIR多次反射(bounce)。最終，由于光不再由TIR所抑制，因而它終于分別自輸出表面36和背面38向外折射。自背面38向外折射的光由反射體40鏡面或漫反射回光導(dǎo)22并很大程度上穿過該光導(dǎo)。轉(zhuǎn)向膜片26被布置成可使離開輸出表面36的光線沿著一與較佳的觀察方向大致平行的方向重新照射。該較佳的觀察方向可以是輸出表面36的法線方向，但也更典型地是與輸出表面36成一定角度。
離開轉(zhuǎn)向膜片26的光線通常由具有第一偏振取向(a)和第二偏振取向(b)的光線的射束44來表示。這些光線在穿過漫射體42時(shí)漫射，并進(jìn)入顯示組件12。通過顯示組件12的正常工作，具有第一偏振取向(a)的光線由顯示組件12透射(箭頭45)，而具有第二偏振取向(b)的光線則被吸收，由自顯示組件12的側(cè)面離開的箭頭46來表示。因此，假設(shè)顯示器10內(nèi)不存在損耗，則通過設(shè)計(jì)只有進(jìn)入光導(dǎo)的可利用光線的一半到達(dá)觀察者。
現(xiàn)在請參閱圖2，顯示器100如圖所示具有一多層液晶顯示組件102，該組件可包含有前偏振體104、玻璃層105、液晶層106、玻璃層107和后偏振體108。顯示器100還包括一具有光導(dǎo)112、光源組件114和轉(zhuǎn)向膜片116的顯示照明裝置110。該光源組件可包含有置于反射殼體120內(nèi)、鄰近光導(dǎo)112的輸入表面122的冷陰極熒光管(CCFT)發(fā)光體118。
轉(zhuǎn)向膜片116具有形成有朝著光導(dǎo)112的輸出表面126放置的多個(gè)棱柱結(jié)構(gòu)126的輸入表面124。鄰近光導(dǎo)112的背面128放置的是反射體130。在轉(zhuǎn)向膜片116與顯示組件102之間置有一漫射體131，以便掩飾缺陷或不均勻。
顯示器100還可包括一置于轉(zhuǎn)向膜片116與顯示組件102之間的反射偏振體132。該反射偏振體132可為圖3所示的多層反射偏振體134，或者可為圖4所示的連續(xù)反射偏振體136，它由其中包含有大致非雙折射分散相的大致雙折射連續(xù)相所構(gòu)成。反射偏振體132還可為膽甾醇(cholersteric)偏振體或雙折射膜片延遲體。
首先請參閱圖3，圖示的多層反射偏振體134由兩種不同的聚合材料層交替形成(ABABAB…)。在隨后的描述中，這些被稱之為材料“A”和材料“B”。這兩種材料可被擠壓在一起，并且由此所形成的多層(ABABAB…)材料沿著一根軸(由“X”表示)伸展接近5∶1，而沿著另一根軸(由“Y”表示)則1∶1沒有明顯的伸展。X軸被稱之為“伸展”方向，而Y軸則被稱之為“橫向”方向。
B材料可具有大致不會(huì)因伸展處理而改變的標(biāo)稱折射率(例如n＝1.64)。A材料具有因伸展處理而改變的折射率。例如，A材料的單軸伸展片將具有與伸展方向相關(guān)的折射率(例如n＝1.88)和與橫向方向相關(guān)的不同的折射率(例如n＝1.64)。通過定義，與平面中軸(平行于膜片表面的軸)相關(guān)的折射率是用于其偏振平面與該軸相平行的平面偏振入射光的有效折射率。
因此，在使多層堆積物(ABABAB…)伸展之后，材料表現(xiàn)出與伸展方向相關(guān)的諸層之間較大的折射率差異(Δn＝1.88-1.64＝0.24)。而在橫向方向中，諸層之間相關(guān)的折射率基本相同(Δn＝1.64-1.64＝0)。這些光學(xué)特征使得該多層層壓物起到反射偏振體的作用，它將透射相對于透射軸(由“T”表示)正確取向的入射光的偏振成分。從反射偏振體134中射出的光被稱之為具有第一偏振取向(a)。
未穿過反射偏振體134的光具有不同于第一偏振取向(a)的偏振取向(b)。呈現(xiàn)該偏振取向的光將遇到導(dǎo)致該光反射的折射率差異。多層反射偏振體134的結(jié)構(gòu)和功能在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5,828,488號(hào)中有更全面的描述，在此援引該專利以供參考。
請參閱圖4，反射偏振體136可包含有其中設(shè)置有不連續(xù)或分散相140的雙折射材料的大致連續(xù)基塊138。連續(xù)相的雙折射率通常為至少大約0.05，并且可在大約0.1-0.2之間。連續(xù)和分散相的折射率沿著三根相互垂直的軸的第一根軸大致匹配(即，相差小于大約0.05)，而沿著這三根相互垂直的軸的第二根軸大致不匹配(即，相差大于大約0.05)。沿著匹配軸的折射率應(yīng)相差小于大于0.01-0.03，而沿著不匹配軸的折射率應(yīng)相差大約至少0.07，較佳地超出0.2。
沿著特定軸的折射率的不匹配具有使沿著該軸偏振的入射光將大致散開、從而引起相當(dāng)大的反射量的作用。相反，沿著其中折射率匹配的軸偏振的入射光將以光譜(spectrally)透射或反射少得多的量。
分散相140可具有圖4所示的定向桿狀幾何形狀，當(dāng)然也可采用其它的幾何形狀。用于形成圖示結(jié)構(gòu)的一種方法是將其中包含有分散相140的球狀微粒的連續(xù)相138制成為膜片，然后使該膜片沿著一根軸伸展，以使球狀微粒取向并延伸成圖示的桿狀結(jié)構(gòu)。也可擠壓諸成分，以便同時(shí)形成連續(xù)相138和分散相140。反射偏振體136的結(jié)構(gòu)和功能在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5,783,120號(hào)中有更全面的描述，在此援引該專利以供參考。
請?jiān)賲㈤唸D2，光導(dǎo)112可藉由上述受抑全內(nèi)部反射來引出光。離開光導(dǎo)112的輸出表面的光線藉由轉(zhuǎn)向膜片116轉(zhuǎn)向至大致沿著顯示器102的較佳的觀察方向。
離開轉(zhuǎn)向膜片116的光線通常由射束142來表示，并被隨機(jī)偏振，并且例如，包含有第一偏振取向(a)和第二偏振取向(b)的光線。第一偏振取向(a)的光線由反射偏振體132透射。這些光線由射束144來表示。具有第二偏振取向(b)的光線朝著轉(zhuǎn)向膜片116和光導(dǎo)112反射回來，并且由射束146來表示。
射束146中所包含的光線將重新進(jìn)入光導(dǎo)112，并由反射體130反射，其中該光線的一些部分的方向和偏振被隨機(jī)化(randomize)。于是，這些光線的一部分具有第一偏振取向(a)將重新從光導(dǎo)中射出，并由射束148來表示。射束148的光線加入到射束144的光線中，從而增加顯示器100的總外觀亮度。會(huì)發(fā)生一些吸收損耗，由射束150來表示，然而，由于反射偏振體132的緣故，因而離開光導(dǎo)112的光線幾乎不會(huì)被二色吸收偏振體108吸收。
圖5示出了其結(jié)構(gòu)類似于顯示器100的顯示器200。相同的標(biāo)號(hào)用于表示顯示器100和顯示器200的相同部件。
如圖5所示，轉(zhuǎn)向膜片116和反射偏振體132由組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體202來取代。該組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體202可通過將諸如反射偏振體132之類的反射偏振體204層壓在諸如轉(zhuǎn)向膜片116之類的轉(zhuǎn)向膜片206上所制成?；蛘?，從反射偏振體開始，可利用輻射或紫外線(UV)固化處理將轉(zhuǎn)向膜片結(jié)構(gòu)直接形成到反射偏振體上。還可通過模壓反射偏振體的表皮部分來形成轉(zhuǎn)向棱柱結(jié)構(gòu)。
圖6示出了其結(jié)構(gòu)類似于顯示器100的顯示器300。相同的標(biāo)號(hào)用于表示顯示器100和顯示器300的相同部件。
在圖6中，接合圖2所述的反射偏振體132和漫射體131由組合的漫射體/反射偏振體302來取代。該組合的漫射體/反射偏振體302可通過將諸如反射偏振體132之類的反射偏振體306層壓在諸如漫射體131之類的漫射體304上所制成。如上所述，也可采用諸如UV固化或模壓之類的多種其它制造方法來制造組合的漫射體/反射偏振體302。還可通過使反射偏振體的外層中包含有漫射微粒、或者通過在反射偏振體上施加漫射微粒涂層來建立漫射體/反射偏振體302的漫射特性。
圖7示出了其結(jié)構(gòu)類似于顯示器100的顯示器400。相同的標(biāo)號(hào)用于表示顯示器100和顯示器400的相同部件。
在圖7中，圖2中所示的轉(zhuǎn)向膜片116、反射偏振體132和漫射體131由組合件402來取代。該組合件402可通過將諸如轉(zhuǎn)向膜片116之類的轉(zhuǎn)向膜片404、諸如反射偏振體132之類的反射偏振體406以及諸如漫射體131之類的漫射體408層壓在一起而制成。該組合件402也可利用UV或輻射固化技術(shù)來形成轉(zhuǎn)向棱柱結(jié)構(gòu)制成，其中表皮材料還包含有塊狀漫射材料。
圖8示出了其結(jié)構(gòu)類似于顯示器100的顯示器500。相同的標(biāo)號(hào)用于表示顯示器100和顯示器500的相同部件。
在圖8中，圖2中所示的后偏振體108、漫射體131和反射偏振體132由組合件502所取代。該組合件502可通過將諸如后偏振體108之類的后偏振體504、諸如漫射體131之類的漫射體506以及諸如反射偏振體132之類的反射偏振體508層壓在一起制成。要意識(shí)到的是，也可采用用于制造組合件502的其它技術(shù)。
圖9示出了其結(jié)構(gòu)類似于顯示器100的顯示器600。相同的標(biāo)號(hào)用于表示顯示器100和顯示器600的相同部件。
在圖9中，圖2中所示的后偏振體108、漫射體131、反射偏振體132和轉(zhuǎn)向膜片116由組合件602來取代。該組合件602可通過將諸如后偏振體108之類的后偏振體602、諸如漫射體131之類的漫射體604、諸如反射偏振體132之類的反射偏振體606以及諸如轉(zhuǎn)向膜片116之類的轉(zhuǎn)向膜片608層壓一起所制成?；蛘撸尚纬芍T如組合件502之類的組合件，然后再將諸如后漫射體108之類的后漫射體層壓在該組合件上。要意識(shí)到的是每，也可采用用于制造組合件602的其它技術(shù)。
在圖5-9中所示的各種實(shí)施例中，組合的光學(xué)元件通過將具有第二偏振取向(b)的光線朝著光導(dǎo)112反射回來并大部分進(jìn)入其中來提高外觀顯示亮度，這些光線在光導(dǎo)中的偏振和方向是隨機(jī)的。這些隨機(jī)化的光線的一部分具有第一偏振取向(a)并重新從光導(dǎo)中射出。由于具有第一偏振取向(a)的光線透射通過液晶顯示裝置102，因而更多的光線最終從顯示器中射出而提高了顯示器的亮度。此外，光學(xué)元件的組合可減小顯示裝置的厚度和重量，并可減少因顯示器中的相鄰光學(xué)元件的光學(xué)耦合而引起的光學(xué)缺陷。
鑒于上述描述，本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練技術(shù)人員將對本發(fā)明的變化形式和其它實(shí)施例一目了然。該描述只是作圖示用的，是為了本技術(shù)領(lǐng)域中的那些熟練技術(shù)人員能更好地理解本發(fā)明的實(shí)施模式。在不脫離本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的情況下，結(jié)構(gòu)和方法的細(xì)節(jié)可顯著變化，而且所用的變化形式均落在附加權(quán)利要求的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，包括光源；光導(dǎo)，所述光導(dǎo)具有輸入表面、輸出表面和背面，所述光源入射在所述輸入表面上，其中所述光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使將來自光源的光線在輸入表面處射入光導(dǎo)，以便以大致均勻的方式通過所述輸出表面離開光導(dǎo)；與光導(dǎo)的輸出表面相耦合的轉(zhuǎn)向膜片，所述轉(zhuǎn)向膜片包含有設(shè)置在其輸入表面上的多個(gè)棱柱結(jié)構(gòu)，所述棱柱結(jié)構(gòu)用于使來自光導(dǎo)的輸出表面的光線重新照射通過轉(zhuǎn)向膜片，并自轉(zhuǎn)向膜片的輸出表面射出；至少一個(gè)與所述轉(zhuǎn)向膜片相耦合的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包括透射具有第一特性的光線、并反射具有第二特性的光線的光學(xué)結(jié)構(gòu)；與所述光導(dǎo)的背面相耦合的反射體；以及其中具有所述第二特性的光線由所述光學(xué)元件通過所述轉(zhuǎn)向膜片反射到光導(dǎo)中，并且所述反射光線的至少一部分從光導(dǎo)中射出而具有所述第一特性。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述第一特性包括第一偏振，而所述第二特性則包括不同于所述第一偏振的第二偏振。
3.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述第一特性包括第一角度范圍，而所述第二特性則包括不同于所述第一角度范圍的第二角度范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括反射偏振體。
5.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件與所述轉(zhuǎn)向膜片一體成形。
6.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括反射偏振體與漫射體的組合。
7.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括亮度提高棱柱膜片和反射偏振體的組合。
8.如權(quán)利要求7所述的照明裝置，其特征在于，所述反射偏振體與所述亮度提高棱柱膜片的輸出表面相耦合。
9.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件被層壓至所述轉(zhuǎn)向膜片的輸出表面。
10.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括漫反射偏振體與吸收偏振體的組合。
11.如權(quán)利要求10所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件被層壓至所述轉(zhuǎn)向膜片的輸出表面。
12.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件與所述轉(zhuǎn)向膜片一體成形。
13.如權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件包括膽甾醇偏振體和雙折射膜片延遲體的組合。
14.一種顯示裝置，包括液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊具有輸入偏振體和輸出偏振體；漫射體，所述漫射體與液晶顯示模塊的輸入偏振體相耦合；反射偏振體，所述反射偏振體與所述漫射體的輸入相耦合；轉(zhuǎn)向膜片，所述轉(zhuǎn)向膜片與所述反射偏振體的輸入相耦合；光導(dǎo)，所述光導(dǎo)具有輸入表面、輸出表面和背面；光源，所述光源入射在所述光導(dǎo)的輸入表面上，其中所述光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使來自光源的光線在輸入表面處射入光導(dǎo)，以便以大致均勻的方式通過所述輸出表面離開光導(dǎo)；與光導(dǎo)的背面相耦合的反射體；以及其中所述反射偏振體透射具有第一偏振的光線，并反射具有第二偏振的光線，所述反射光線被反射通過轉(zhuǎn)向膜片而進(jìn)入到光導(dǎo)中，并且所述反射光線的至少一部分在背面處由所述反射體反射，并重新從光導(dǎo)中射出而具有所述第一偏振。
15.一種顯示裝置，包括液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊具有輸入偏振體和輸出偏振體；組合的漫射體/反射偏振體，所述組合的漫射體/反射偏振體與液晶顯示模塊的輸入偏振體相耦合；轉(zhuǎn)向膜片，所述轉(zhuǎn)向膜片與所述組合的漫射體/反射偏振體的輸入相耦合；光導(dǎo)，所述光導(dǎo)具有輸入表面、輸出表面和背面；光源，所述光源入射在所述光導(dǎo)的輸入表面上，其中所述光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使來自光源的光線在輸入表面處射入光導(dǎo)，以便以大致均勻的方式通過所述輸出表面離開光導(dǎo)；與光導(dǎo)的背面相耦合的反射體；以及其中所述組合的漫射體/反射偏振體透射具有第一偏振的光線，并反射具有第二偏振的光線，所述反射光線被反射通過轉(zhuǎn)向膜片而進(jìn)入到光導(dǎo)中，并且所述反射光線的至少一部分在背面處由所述反射體反射，并重新從光導(dǎo)中射出而具有所述第一偏振。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的漫射體/反射偏振體包括包含有漫射體和反射偏振膜片的層壓物。
17.如權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的漫射體/反射偏振體包括形成在反射偏振膜片的輸出表面中的漫射結(jié)構(gòu)。
18.一種顯示裝置，包括液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊具有輸入偏振體和輸出偏振體；漫射體，所述漫射體與液晶顯示模塊的輸入偏振體相耦合；組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體，所述組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體與所述漫射體的輸入相耦合；光導(dǎo)，所述光導(dǎo)具有輸入表面、鄰近所述組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體的輸出表面和背面；光源，所述光源入射在所述光導(dǎo)的輸入表面上，其中所述光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使來自光源的光線在輸入表面處射入光導(dǎo)，以便以大致均勻的方式通過所述輸出表面離開光導(dǎo)；與光導(dǎo)的背面相耦合的反射體；以及其中所述組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體透射具有第一偏振的光線，并反射具有第二偏振的光線，所述反射光線被反射而進(jìn)入到光導(dǎo)中，并且所述反射光線的至少一部分在背面處由所述反射體反射，并重新從光導(dǎo)中射出而具有所述第一偏振。
19.如權(quán)利要求18所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體包括包含有轉(zhuǎn)向膜片和反射偏振膜片的層壓物。
20.如權(quán)利要求18所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體包括形成在反射偏振體的輸入表面中的轉(zhuǎn)向棱柱。
21.一種顯示裝置，包括液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊具有輸入偏振體和輸出偏振體；組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體，所述組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體與液晶顯示模塊的輸入偏振體相耦合；光導(dǎo)，所述光導(dǎo)具有輸入表面、鄰近所述組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體的輸出表面和背面；光源，所述光源入射在所述光導(dǎo)的輸入表面上，其中所述光導(dǎo)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作，以使來自光源的光線在輸入表面處射入光導(dǎo)，以便以大致均勻的方式通過所述輸出表面離開光導(dǎo)；與光導(dǎo)的背面相耦合的反射體；以及其中所述組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體透射具有第一偏振的光線，并反射具有第二偏振的光線，所述反射光線被反射而進(jìn)入到光導(dǎo)中，并且所述反射光線的至少一部分在背面處由所述反射體反射，并重新從光導(dǎo)中射出而具有所述第一偏振。
22.如權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體包括包含有漫射體、轉(zhuǎn)向膜片和反射偏振膜片的層壓物。
23.如權(quán)利要求21所述的顯示裝置，其特征在于，所述組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體包括形成在反射偏振體的輸入表面上的轉(zhuǎn)向棱柱和形成在所述反射偏振體的輸出表面上的漫射結(jié)構(gòu)。
24.一種提高顯示裝置中的亮度的方法，所述顯示裝置包括液晶顯示組件和照明源，所述照明源具有根據(jù)受抑全內(nèi)部反射原理來引出光線的光導(dǎo)；所述方法包括將具有第一偏振取向和第二偏振取向的光線在輸入表面處入射到所述光導(dǎo)內(nèi)；將離開光導(dǎo)的輸出表面的光線轉(zhuǎn)向至大致垂直于所述輸出表面的方向；透射具有所述第一偏振取向的光線；將具有所述第二偏振取向的光線朝著光導(dǎo)反射回來，并大致穿過該光導(dǎo)；使所述反射光線的偏振取向隨機(jī)化，以使所述反射光線的一部分具有所述第一偏振取向；以及透射這部分光線。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，反射光線的步驟包括在所述液晶顯示組件與所述照明源之間設(shè)置反射偏振體。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，反射光線的步驟包括在所述液晶顯示組件與所述照明源之間設(shè)置組合的轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，反射光線的步驟包括在所述液晶顯示組件與所述照明源之間設(shè)置組合的漫射體/反射偏振體。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，反射光線的步驟包括在所述液晶顯示組件與所述照明源之間設(shè)置組合的漫射體/轉(zhuǎn)向膜片/反射偏振體。
全文摘要
包含有光導(dǎo)(112)的照明裝置(110)在受抑全內(nèi)部反射原理下工作。該照明裝置(120)包含有諸光學(xué)元件和用于提高光導(dǎo)(112)的外觀亮度的光學(xué)元件的組合。
文檔編號(hào)G02F1/13363GK1377453SQ00813766
公開日2002年10月30日 申請日期2000年9月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者W·D·克雷特蔓, S·科布, K·A·愛潑斯坦, M·E·加德納, D·L·沃特曼 申請人:3M創(chuàng)新有限公司