再循环背光源的制作方法

背光源为光选通型显示器(诸如液晶显示器)提供基本上均匀的照明。显示器诸如依赖于偏振操纵以形成图像的液晶显示器可以使用有效的光循环腔，以便将不可用偏振的光(例如，将由液晶模块以其他方式吸收的光)转化为可用偏振。

技术实现要素：

一方面，本发明书涉及一种再循环背光系统。该背光源系统包括圆形反射偏振器、具有金属化反射表面的反射器(该金属化反射表面面向圆形反射偏振器)，以及设置在反射器和圆形反射偏振器之间的光导。

另一方面，本说明书涉及一种再循环背光系统。该背光源系统包括线性反射偏振器、具有金属化反射表面的反射器(该金属化反射表面面向线性反射偏振器)、设置在反射器和线性反射偏振器之间的光导、设置在反射器和线性反射偏振器之间的光导，以及设置在反射器和光导之间的四分之一波延迟器。

附图说明

图1为示例性再循环背光系统的分解正视图。

图2为另一示例性再循环背光系统的分解正视图。

图3为具有液晶模块的图1或图2的再循环背光系统的分解正视图。

具体实施方式

图1是示例性再循环背光系统的分解正视图。该再循环背光系统包括线性反射偏振器110、四分之一波延迟器112、包括金属化反射表面122的反射器120，以及光导130。

线性反射偏振器110可以为任何合适的反射偏振器，包括线栅反射偏振器或多层光学膜反射偏振器。例如，线性反射偏振器110可以是或包括反射偏振器层合物，诸如dbef反射偏振器(得自明尼苏达州圣保罗市的3m公司(3mcompany,st.paul,minn.))。在一些实施方案中，线性反射偏振器可以是玻璃上型反射偏振器，诸如apf反射偏振器(得自明尼苏达州圣保罗市的3m公司(3mcompany,st.paul,minn.))。

多层光学膜反射偏振器可以由交替的双折射材料(尤其是聚合物材料)的任何合适组合形成。在一些实施方案中，仅交替层中的一个可以是双折射的。当在仔细控制的工艺和材料条件下取向时，该层沿正交x、y和z方向形成交替的高折射率和低折射率的叠堆，其中x方向为最大拉伸的平面内方向。反射偏振器通常在平面内方向上的层之间通常具有紧密匹配的(小于0.05)折射率差值，并且在平面内方向上的其它层之间具有不匹配的(大于0.05)的折射率差值。每个层对的光学厚度(折射率乘以物理厚度)确定对应于该层对的反射带的中心的层，并且两层之间的折射对比度(差值)确定该反射带的相对强度。可以修改各种其它细节，诸如层轮廓设计、保护性边界层、表层或层对的f比，以适合所需的应用。反射偏振器还可以具有尺寸上厚或稳定的层以保持或增强物理特性，诸如抗翘曲性或刚度。

四分之一波延迟器112或四分之一波板为任何合适的双折射基板，其起作用以延迟光，以便改变其从例如线性偏振至圆偏振的偏振。在一些实施方案中，四分之一波延迟器112可以为液晶层。在一些实施方案中，四分之一波延迟器112可以为拉伸的聚合膜。在一些实施方案中，四分之一波延迟器112可以为用于550nm光的四分之一波延迟器，但是可以为用于可见光的其它波长的近四分之一波延迟器。例如，可以将550nm的线性偏振光转换为圆形偏振光，但是可以将400nm或700nm的光转换为椭圆偏振光。在一些实施方案中，四分之一波延迟器可以理解为是用于可见范围内的至少一个波长的四分之一波延迟器。在一些实施方案中，四分之一波延迟器是消色差的，或至少基本上为消色差的，这意味着其延迟基本上不随波长而变化。在一些实施方案中，基本上不变化可以意味着其不会变化超过20％、超过10％，或甚至超过5％。在一些实施方案中，四分之一波延迟器可以被配置为补偿波长色散。

线性反射偏振器和四分之一波延迟器实际上一起形成圆形反射偏振器。换句话讲，线性反射偏振器和四分之一波延迟器合在一起反射一个圆偏振旋向的光，并使相反圆偏振旋向的光通过(尽管它作为线性偏振光通过)。在一些实施方案中，四分之一波延迟器和线性反射偏振器不需要直接放置为彼此相邻。圆形模式反射偏振器可以用于替换线性反射偏振器/四分之一波延迟器组合，例如胆甾型反射偏振器。

反射器120可以为任何合适的反射器。在一些实施方案中，反射器120为金属沉积镜。在一些实施方案中，反射器120为实心反射金属。在一些实施方案中，反射器120为多层光学膜，诸如esr反射器(得自明尼苏达州圣保罗市的3m公司(3mcompany,st.paul,minn.))。在一些实施方案中，反射器120为结构化反射器。在一些实施方案中，反射器120为被配置为将入射到其上的光中的至少一些重新导向的结构化反射器。在一些实施方案中，反射器120为具有金属化表面的聚合物或其它基底。在一些实施方案中，反射器的结构为或用作再循环背光系统内的四分之一波延迟器。如图1所示，如果使用的话，金属化表面122是在面向圆形反射偏振器的反射器的侧面。注意，这仅在反射器主体的其余部分不透明的情况下是必要的。如果反射器主体是透明的，则反射器与圆形偏振器相对的一侧上的金属化表面仍可以被认为面向圆形反射偏振器。换句话讲，金属化反射表面必须与再循环背光系统的其余部分光学连通。

光导130可以为任何合适的厚度，并且可以具有任何合适的形状。在一些实施方案中，光导130可以基本上为平面的或膜形的。在一些实施方案中，光导130可以为楔形的。在一些实施方案中，光导130通过注塑或任何其它合适的工艺由透明聚合材料形成。光导130可以包括任何数量的提取特征部，例如正或负微观特征部。在一些实施方案中，提取特征部可被印刷或屏幕印刷点或其他散射特征部。在一些实施方案中，为提供按面积更均匀的光提取，提取特征部可以以特定图案或梯度进行布置。

从光导130提取的光为非偏振的，因此通常包括所有偏振态的混合。光直接入射在圆形反射偏振器(四分之一波延迟器，在一些实施方案中)上，或者通过反射器120并且下一步入射在圆形反射偏振器上。该线性反射偏振器具有基本上透射第一偏振态的光的通过轴和基本上反射正交偏振态的光的阻挡轴。左圆偏振光被转换为第一线性偏振态，其出于解释的目的，可以假设该第一线性偏振态是反射偏振器通过的偏振态(通过轴和阻挡轴的配置以及它们对应的圆形偏振光的旋向将取决于反射偏振器在再循环背光系统中的轴向位置。在该示例性配置中，右圆偏振光被转换为由线性反射偏振器反射的线性偏振态，并且被转换回右圆偏振光(其第二次穿过四分之一波板)并且被反射回反射器。由于金属化反射器的反射表面，圆形偏振光在反射时改变其旋向。因此，该右圆偏振光变为左圆偏振光，并且现在被转换为用于反射偏振器的通过偏振状态。

再循环背光系统中的该旋向切换允许给定等效输入亮度与典型的再循环系统相比具有更高的亮度值。典型的再循环系统使用反射来重新随机化再循环光的偏振态，并且在被透射前可以需要再循环背光系统内的大量反弹。每次反弹增加给定光线将被吸收的累积概率。依靠金属化反射表面的旋向偏移，并结合基于圆偏振光的旋向的反射偏振器选择，能够实现比这些典型系统更有效的再循环系统。

为实现与圆形反射偏振器和金属化反射表面相关联的优点，必须限制金属化反射表面与四分之一波板之间的腔体中的散射和延迟。在一些实施方案中，对于550nm光，金属化反射表面和四分之一波板之间的最短路径的延迟不超过68nm。在一些实施方案中，四分之一波板和金属化反射表面之间没有去偏振超过30％的光散射元件。

在一些实施方案中，再循环背光系统的所有部件相结合以形成单一整体。在一些实施方案中，再循环背光系统的部件与粘合剂(诸如压敏粘合剂、光学透明粘合剂、可uv固化粘合剂、可热固化粘合剂等等)结合。在一些实施方案中，热结合再循环背光系统的部件。在一些实施方案中，超声焊接再循环背光系统的部件。在一些实施方案中，使用至少两个不同的结合方法或材料来结合再循环背光系统的部件。

图2为另一示例性再循环背光系统的分解正视图。该再循环背光系统包括线性反射偏振器210、包括金属化表面222的反射器220、四分之一波延迟器224和光导230。在图2的配置中，四分之一波延迟器224不设置在线性反射偏振器210上而是设置在反射器220上。如在图1的再循环背光系统中，四分之一波延迟器无需直接与反射器相邻或附接到反射器。

图2的配置表明，即使四分之一波延迟器没有直接设置在线性反射偏振器上，也能保持圆形反射偏振器的有效功能。尽管光导230设置在四分之一波延迟器224和线性反射偏振器210之间，但是线性反射偏振器和四分之一波板的组合用作圆形反射偏振器。除了图2的配置之外，四分之一波延迟器与线性反射偏振器之间的路径可以具有如结合图1所述的对去偏振散射和延迟的受控限制，感兴趣的光学路径在四分之一波延迟器224和线性反射偏振器210之间。也如图1所示，只要反射器220基本上透明并且金属化反射表面222不与四分之一波延迟器224光学连通，金属化反射表面222不需要在反射器220与四分之一波延迟器相邻的一侧上，。在四分之一波板不邻近金属化反射表面设置的情况下，对延迟和去偏振散射的限制应施加到四分之一波板和金属化反射表面之间的光学路径上。

类似于图1，在一些实施方案中，再循环背光系统的所有部件相结合以形成单一整体。在一些实施方案中，再循环背光系统的部件与粘合剂(诸如压敏粘合剂、光学透明粘合剂、可uv固化粘合剂、可热固化粘合剂等)结合。在一些实施方案中，热结合背光再循环系统的部件。在一些实施方案中，超声焊接背光源系统的部件。在一些实施方案中，再循环背光系统的部件之间使用至少两种不同的结合方法或材料。

图3为具有液晶模块的图1或图2的再循环背光系统的分解正视图。再循环背光系统310与液晶模块320组合。再循环背光系统310对应于图1中的再循环背光系统或图2中的再循环背光系统。图3示出再循环背光系统可以与液晶模块一起使用。在一些实施方案中，液晶模块包括液晶层和两个吸收偏振器。根据所使用的液晶材料的类型，该吸收偏振器可以为交叉的或平行的。在一些实施方案中，再循环背光源可以被层压或粘附到液晶模块320。在一些实施方案中，可以通过粘合剂、热结合、超声焊接或它们的某些组合结合整个再循环背光源和液晶模块的组合以形成整体式结构。

除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其它附图中的对应元件。本发明不应被视为限于上述具体实施例和实施方案，因为详细描述此类实施方案是为了便于说明本发明的各个方面。相反，本发明应被理解为涵盖本发明的所有方面，包括落在由所附权利要求书及其等同物所限定的本发明的范围内的各种修改、等同工艺和替代装置。

实施例

光导叠堆的制备

用于再循环背光系统的光导堆叠被组装如下。底层为线性棱柱膜，该线性棱柱膜具有由可uv固化的丙烯酸酯树脂在2密耳(51微米)厚的pet基底上制成17微米的间距。使用公知的浇铸固化工艺制备棱柱。棱镜具有90度的顶角以及39度和51度的底角。使用标准工作台顶部方法，将棱柱的表面用3nmazo(掺杂铝的氧化锌)然后用150nm银层并且然后用75nmalsiox层溅涂。然后将涂覆的膜层压到具有折射率1.417的50微米厚的硅氧烷压敏粘合剂上，在打开的粘合剂侧上留下隔离衬垫。然后将层压体切割成195.0mm乘以288.4mm的尺寸，其中棱柱在长度方向上延伸。

使用具有1.585的折射率的lc21202聚碳酸酯(购自日本东京的出光兴产株式会社(idemitsukosanco.,tokyo,japan))进行压缩注塑。其550微米厚、196.75mm长、289.5mm宽，其中光输出边缘沿长侧中的一个。光导的顶部侧具有面向外并向下延伸导向(沿短方向)的棱柱，该棱柱具有17微米的间距以及156.8度的平均夹角和11.6度的等底角。棱镜特征件在输入边缘处开始并且在距远侧边缘1.7mm终止沿连续向下导向延伸。光导右侧存在0.5mm宽的平面无特征区域，光导左侧存在0.1mm宽的平面无特征区域。光导板的底侧具有棱镜作为提取特征部，该提取特征部被定向为交叉引导(沿长度方向)，并且切割成平均深度为1.29微米、面向光导的输入侧的底角为3.2度并且另一底角为20度的光导。提取特征图案面积从输入端延伸到远端，并且光导的左侧存在0.9mm的平均间隙，光导的右侧存在0.2mm的平均间隙。提取特征部为分段的交叉导向，并且具有从光输入侧向远侧增大的密度。向下导向位置x处的提取器密度d大约由以下公式给出。

d＝7x10^-6x²+0.0008x+0.0234

然后在移除隔离衬垫之后将溅涂的棱柱膜层压到光导板的底部侧。层压是这样进行的，即棱柱的39度刻面面向光导的光输入边缘。层压在光导的短边缘上留下0.55mm的间隙，在输入边缘上留下1mm的间隙，并且在远端上留下0.75mm的间隙。接下来，通过将具有折射率1.585的浇铸250微米厚聚碳酸酯膜层压到具有1.417的折射率的50微米厚的硅氧烷压敏粘合剂上，在打开的粘合剂侧上留下隔离衬片来制备用于光导的顶部侧的包层。然后将层压膜切成195.0mm乘以288.4mm的尺寸，移除隔离衬垫，并且将包层粘附到光导板的上层。

热塑性膜的制备

制备其它单独的膜以用于测试。使用其自身的粘合剂将sanritzhlc2-5618s吸收偏振器(得自加利福尼亚州丘拉维斯塔的sanritz美国公司(sanritzamerica,chulavistaca))层压到3mapf-v3(得自明尼苏达州圣保罗市的3m公司(3mcompany,st.paul,minn.))，其中反射偏振器的透射轴与吸收偏振器的透射轴对齐。然后将层压膜切割成195.0乘以288.4的尺寸，其中透射轴沿长度方向。

将第二sanritz偏振器层压到apf-qwp(得自3m公司(3mcompany))，其中膜的透射轴再次对齐。然后将层压膜以相同方式切割成上述相同的尺寸。

还制备了两个pet样品。一个biaxpet为使用双轴取向工艺制造2密耳(51微米)厚的pet。使用横向方向取向、主要在垂直于幅材路径的方向上拉伸制造相同厚度的第二(tdopet)。使用来自膜上的各种横向幅材位置的样品进行这些膜的测量以确定延迟范围和延迟取向。使用axoscanmueller矩阵偏振仪(得自亚拉巴马州亨茨维尔的axometrics公司(axometricsinc.,huntsvilleal))进行延迟测量。表1记录了下面所描述的测试中所包括的各种部件的延迟和延迟取向。

测试

所描述的光导堆叠使用柔性印刷电路上的lednssw306f—hgled(可购自日亚公司，徳岛，日本)从光导的光输入侧被照亮，所述led的间距为1.825mm并以20毫安为每led在供电测量面积平均亮度和相对于光导叠堆与层压偏振器组合(sanritz吸收偏振器/apf-v3)的组合的亮度，其中apf-v3面向光导叠堆并与光导叠堆分离小的气隙。使用具有200nm的canano透镜ef1:2.8的辐射成像prometrici-plusic-pm18系统(得自英国贝德福德郡pro-lite技术有限公司(pro-litetechnologyltd.,bedfordshireuk))在3.8米工作距离下测量亮度。对测试的每种配置在表2中报告结果。表2中的第一配置是指不具有附加膜的基本光导叠堆的测量。如果命名了另外的膜或膜组合，则它们与基本光导叠堆偏移小的气隙。在使用sanritz吸收偏振器/apfqwp组合时，apfqwp面向光导堆叠。

表1

表2

以下是根据本公开的示例性实施方案：

项目1.一种再循环背光系统，所述再循环背光系统包括：

圆形反射偏振器；

反射器，所述反射器具有金属化反射表面，所述金属化反射表面面向

所述圆形反射偏振器；以及

光导，所述光导设置在所述反射器和所述反射偏振器之间。

项目2.根据项目1所述的再循环背光系统，其中所述圆形反射偏振器包括线性反射偏振器和四分之一波延迟器，其中所述四分之一波延迟器被设置为更靠近所述光导。

项目3.根据项目1所述的再循环背光系统，还包括液晶模块，其中所述液晶模块被设置为最靠近所述圆形反射偏振器。

项目4.根据项目1所述的再循环背光系统，其中所述反射器、所述圆形反射偏振器和所述光导结合在一起以形成单一整体。

项目5.根据项目4所述的再循环背光系统，其中热结合所述反射器、所述圆形反射偏振器和所述光导。

项目6.根据项目4所述的再循环背光系统，其中所述反射器、所述圆形反射偏振器和所述光导与压敏粘合剂粘附。

项目7.根据项目4所述的再循环背光系统，其中用光学透明的粘合剂粘附所述反射器、所述圆形反射偏振器和所述光导。

项目8.根据项目4所述的再循环背光系统，其中所述反射器、所述圆形反射偏振器和所述光导通过至少两种不同的方法结合。

项目9.根据项目1所述的再循环背光系统，其中所述反射器为结构化反射器。

项目10.根据项目8所述的再循环背光系统，其中所述结构化反射器被配置为将入射到所述结构化反射器上的光的至少一部重新定向。

项目11.根据项目1所述的再循环背光系统，其中所述反射器为镜面反射器。

项目12.根据项目1所述的再循环背光系统，其中在所述圆形反射偏振器和所述反射器之间不存在延迟超过68nm的层。

项目13.根据项目1所述的再循环背光系统，其中在所述圆形反射偏振器和所述反射器之间，在所述圆形反射偏振器和所述反射器之间行进最短路径的550nm光的总延迟不超过68nm。

项目14.一种再循环背光系统，所述再循环背光系统包括：

线性反射偏振器；

反射器，所述反射器具有金属化反射表面，所述金属化反射表面面向所述线性反射偏振器；

光导，所述光导设置在所述反射器和所述线性反射偏振器之间；以及

四分之一波延迟器，所述四分之一波延迟器设置在所述金属化反射表面与所述光导之间。

项目15.根据项目14所述的再循环背光系统，还包括液晶模块，其中所述液晶模块被设置为最靠近所述线性反射偏振器。

项目16.根据项目14所述的再循环背光系统，其中在所述线性反射偏振器和所述四分之一波延迟器之间不存在在550nm下延迟超过68nm的层。

项目17.根据项目1所述的再循环背光系统，其中在所述线性反射偏振器和所述四分之一波延迟器之间，在所述线性反射偏振器和所述四分之一波延迟器之间行进最短路径的550nm光的总延迟不超过68nm。