(57)【要約】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。
2005539355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【発明の開示】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】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】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】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】図４は、本発明による液晶表示装置を示している。
【図５】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】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】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】
【００４５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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