專利名稱：均勻衍射光導、背光和顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種例如與至少部分透射型空間光調(diào)制器一起使用的光導和/或背 光。本發(fā)明還涉及一種包括這種光導和/或背光的顯示器，以及一種可以用于普通照明的 分布式照明面板。更具體地，本發(fā)明涉及一種裝置和方法，用于保持光導所提供的光的均勻 性以及確保在單程中從光導提取光的實質(zhì)部分。
背景技術：
附圖中的圖1示出了例如用于移動電話或PDA設備的、小尺寸的典型液晶顯示器 (IXD)模塊的堆疊結(jié)構(gòu)。該顯示器包括IXD面板形式的平坦透射型空間光調(diào)制器(SLM)，在 其底側(cè)和頂面上具有輸入和輸出偏振器。該結(jié)構(gòu)的其余部分一般被視為背光系統(tǒng)，如下所 述。光源(例如，LED或激光器)發(fā)射光，光耦合到光導中并通過全內(nèi)反射(TIR)在顯示器 的背后分布，使得在不存在散射結(jié)構(gòu)的情況下，光將傳播，直到到達光導的端部。在光導內(nèi)， 存在多個散射結(jié)構(gòu)，這些散射結(jié)構(gòu)通過破壞其所位于的光導表面處的TIR條件，由此允許 光通過空氣光導界面，來從光導中提取光，以照射IXD面板。這些散射特征可以位于光導的 頂或底部主表面。光散射特征的密度可以隨著與光源的距離的增加而增加，以保持沿著光 導的長度的光提取的均勻比率。由于既向下也向上地從光導中提取光，因此將反射膜置于 光導之下，以提高背光的效率。在光導與LCD面板之間還有一些光學膜，放置這些光學膜， 以在顯示區(qū)域上提供更好的照明均勻性，并且增強給定視角范圍內(nèi)的亮度。這些膜典型地 由漫射層和棱鏡膜組成，其增強背光的中心亮度。這些結(jié)構(gòu)的形式在現(xiàn)有技術中是公知的， 這里不進一步討論。提取光的特征的形式可以采用許多形式。這種提取所采用的形式可以確定隨后以 某種方式被漫射或利用的光導發(fā)射的角度概況(angular profile)。例如，對于需要光導來 產(chǎn)生準直發(fā)射的背光，發(fā)射的形式對光導中光的角度范圍非常敏感。諸如亞波長、衍射或全 息特征之類的其他可能的提取針對它們的提取概況的質(zhì)量，也會依賴于角度范圍。為了最小化背光內(nèi)光導中的損失，通常有必要在光到達另一端部之前提取光的大 部分。光的反射和二次通過通常效率很低，并且會引入顯著的非均勻性。使用亞波長或光子特征向外耦合光以便從光導中提取光的提取特征必須遠小于 在單程中保持光導上良好均勻性所需的典型的非衍射特征。由此，提取效率通常較低，尤其 是在特征僅是折射率光柵的情況下。此外，對提取進行圖案化意味著，光導表面的實質(zhì)部分 (尤其是接近光源的部分)不用于提取，這進一步降低了總提取效率。這意味著通常很難僅 使用衍射特征來獲得全高效提取。US 2006/0285185 (Samsung Electronics Co.，2006 年 12 月 21 日)描述了一種全
息光柵，該全息光柵的幅度隨著與光源遠離而增加，以增強提取效率。盡管沒有指出，但是 預計總提取效率較差，尤其是對于小面積背光。US 2006/0187677 (Parrika等人，2006年8月24日)描述了一種具有光柵的衍射 型背光，該光柵的占空比(或填充因子)隨著與發(fā)光設備遠離而增加，以增加光提取。這種設計的效率受到光柵的周期的限制，周期越小，可以填充的占空比越小。同樣，預計總提取 效率較差，尤其是對于小面積背光。US 2005/0111814(Taiwan Nano Electrico-Optical Technology Co. ，2005 年 5 月26日)描述了一種僅具有縱向衍射元件的衍射型背光。衍射元件的尺寸、密度以及形狀 沿著背光而改變，以提高均勻性。預計總提取效率非常差。US 2005/0052732 (Hon-Hai Precision Industry Co.，2005 年 3 月 10 日)描述了 一種具有多個衍射單元的背光，其依據(jù)凹槽相對于光的方向的取向而具有不同效率。這種 設計可能受到角度非均勻性的影響。同樣，其總提取可能較差。US 7253799 (Samsung Electronics Co.，2007 年 8 月 7 日)描述了一種具有衍射 光柵的背光系統(tǒng)，該衍射光柵的頻率、形狀以及幅度保持恒定。安裝在光導板與光源相對的 端部處的反射鏡向后反射沒有提取的光，以再利用。顯示器中接近背光的兩端的部分看起 來較亮，而向著背光中間的部分看起來較暗，存在反射損失。US 6773126 (0y Modilis Ltd.，2004年8月10日)描述了印刷在背光上的衍射元 件，其中，提取效率依據(jù)衍射元件相對于光傳播方向的取向而改變。通過接近光源放置“較 弱”衍射元件并且遠離光源放置“較強”衍射元件，來實現(xiàn)均勻性。利用這種設計，會發(fā)生角 度非均勻性，并且對于小面積背光而言總提取效率較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于在最簡單的亞波長結(jié)構(gòu)(一維和二維矩形和方形光柵)上 提高從光導的光提取效率以及保持所提取的光的均勻性的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的原理 還可以應用于更復雜的光柵。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法涉及用于向外耦合光的結(jié)構(gòu)。更具體地，該裝置和方法 涉及亞波長光柵或光子結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于分布從光源接收到的光的光導。光導作 為針對空間光調(diào)制器的、背光組件中的一部分而存在。例如，這可以是液晶顯示器(LCD)或 利用背光的其他顯示設備。背光單元可以包括在與LCD相對的面上的、且不與光導接觸的 反射組件。光源可以照射光導的另一面，所述另一面在面積上可以遠小于兩個主面。光的 實質(zhì)部分通過全內(nèi)反射傳播通過光導。光導包括與相鄰層實質(zhì)上光接觸的至少一個層。層 之間的至少一個面或界面由以下結(jié)構(gòu)組成當結(jié)合該結(jié)構(gòu)時可以從光導中向外耦合光。利用亞波長光柵結(jié)構(gòu)，能夠控制從光導發(fā)射的光的許多方面。例如，能夠控制角度 分布、偏振等，這對基于偏振的透射型空間光調(diào)制器(SLM)而言非常重要，例如，對于液晶 顯示器LCD。角度分布的控制允許更高的亮度，而無需許多附加組件，從而允許實現(xiàn)更高效、 更亮和更薄的顯示器。這些特性中的許多特性可以通過可變類型的簡單光柵結(jié)構(gòu)來獲得。典型地在光導中使用的正常提取特征典型地為20-70 μ m。亞波長結(jié)構(gòu)在尺寸上必 需是Iym量級或更小，這意味著亞波長結(jié)構(gòu)在提取通過全內(nèi)反射(TIR)傳播的光時效率較 低。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的裝置和方法涉及具有高提取效率并同時保持上述特性 的提取特征。在優(yōu)選實施例中，可以針對具體的提取特性，來優(yōu)化簡單的二級光柵結(jié)構(gòu)，并 且該光柵結(jié)構(gòu)可以通過疊加被切入到第一光柵的“峰”中的第二光柵，來具有增強的和可控的提取。第二光柵(也被稱作切去部分(cutaway))可以具有與第一光柵相同的間距 (pitch)，并且可以具有小于第一光柵的“峰”的寬度的寬度。該第二光柵通過干涉進行工 作，以增強從結(jié)構(gòu)的給定區(qū)域的提取。提取特征的深度可以隨位置而改變，從而實現(xiàn)可控的提取(意味著可以覆蓋整個 光導)。這可以降低莫爾效應，提高均勻性，并且通過更多地覆蓋光導來提高總提取效率。 這還允許以納米壓印模具來更簡單地構(gòu)造該特征，而不是通過在光導上進行圖案化來構(gòu)造 該特征。提取結(jié)構(gòu)可以在光導的一側(cè)或兩側(cè)上。在本發(fā)明的第二方面中，提供了進一步改進，該進一步改進可以與優(yōu)選實施例一 起使用，而且自身上也可以與正常光柵一起使用。更具體地，與其他光線相比，對于與表面 法線成較小角度的光線，光提取效率更高。在這種情況下，可以設計在提取特征的相對側(cè)具 有一系列階梯型傾斜特征的光導。該改變了角度分布，使得與法線成較小角度的更多光線 入射，這是由于這些光線在光導上被“耗盡”。這實現(xiàn)了更高效的提取和提高的均勻性。這 些特征不被設計為自己來提取光，而僅用于改變特征上的角度分布。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于在顯示設備中提供光的光導包括光導基板，具 有第一和第二主面、以及在第一和第二主面之間的端面，來自光源的光入射到端面中，光導 基板被配置為通過全內(nèi)反射在第一和第二主面之間傳播光；以及在光導基板的第一或第二 主面中的至少一個上的提取結(jié)構(gòu)，提取結(jié)構(gòu)被配置為從光導基板提取光，并且包括第一提 取特征和第二提取特征，其中，第二提取特征在第一提取特征的峰中形成。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提取特征利用干涉來增強從提取結(jié)構(gòu)的給定區(qū)域的光提 取。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第二提取特征的間距等于第一提取特征的間距。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第二提取特征的寬度小于第一提取特征的峰的寬度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在第一提取特征內(nèi)的第二提取特征的深度是根據(jù)提取結(jié) 構(gòu)內(nèi)第二提取特征的位置的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提取結(jié)構(gòu)包括第三提取特征和在第三提取特征的峰中形 成的第四提取特征，其中，相比于第三提取特征，第一提取特征位于更接近端面的位置，第 二提取特征的深度小于第四提取特征的深度。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提取特征包括第一和第二光柵。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提取特征是亞波長全息結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第一或第二提取特征中的至少一個沿著第一或第二主面 在至少一個維度中發(fā)生變化。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提取結(jié)構(gòu)形成在第一和第二主面上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，第一和第二提取特征包括一維或二維方形光柵中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，光導還包括在提取結(jié)構(gòu)的相對的側(cè)布置的一系列階梯型 傾斜特征。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于在顯示設備中提供光的光導包括光導基板，具 有第一和第二主面、以及在第一和第二主面之間的端面，來自光源的光入射到端面中，光導 基板被配置為通過全內(nèi)反射在第一和第二主面之間傳播光；在光導基板的第一或第二主面中的至少一個上的提取結(jié)構(gòu)，從光導基板中提取光；以及在提取特征的相對側(cè)布置的一系 列階梯型傾斜特征。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一系列階梯型傾斜特征包括第一階梯型傾斜特征和第二 階梯型傾斜特征，相比于第二階梯型傾斜特征，第一階梯型傾斜特征位于更接近端面的位 置，其中第一階梯型傾斜特征的斜率小于第二階梯型傾斜特征的斜率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，階梯型傾斜特征形成為透鏡狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，階梯型傾斜特征形成為三角形結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，每個階梯型傾斜特征的斜率是根據(jù)提取結(jié)構(gòu)中階梯型傾 斜特征的位置的。為了實現(xiàn)上述和相關目的，因此本發(fā)明包括下文中完整描述并在權利要求中具體 指出的特征。以下說明書和附圖詳細闡述了本發(fā)明的具體示意實施例。然而，這些實施例 指示采用本發(fā)明原理的各種方式中的少數(shù)方式。結(jié)合附圖，根據(jù)本發(fā)明的以下詳細描述，本 發(fā)明的其他目的、優(yōu)點和新穎特征將變得顯而易見。


圖1示出了傳統(tǒng)背光。圖2a示出了傳統(tǒng)光導的細節(jié)。圖2b示出了傳統(tǒng)光柵提取特征的細節(jié)。圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的示例裝置的概述。圖3b示出了圖3a的裝置的衍射層的細節(jié)。圖3c示出了圖3a的裝置的衍射層的另一細節(jié)圖4a示出了根據(jù)第二特征的高度的提取效率。圖4b示出了兩種情況下光導中能量的相對變化。圖4c示出了根據(jù)位置的光導的均勻性。圖5示出了隨著深度增加的相消干涉。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例裝置。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖詳細描述本發(fā)明，其中，貫穿附圖，類似的附圖標記用于指代類似的 元件。圖1示出了傳統(tǒng)的小面積液晶顯示器。該顯示器包括液晶顯示面板1和背光單 元2。設置白光源3以將光注入到薄光導4的邊沿，白光源3可以是熒光管、具有熒光體的 LED、RGB LED組、激光器或其他光源。光導4被設計為通過全內(nèi)反射(TIR) 14在顯示器的 區(qū)域上傳播光。光導4可以在接近光源的較大側(cè)中的一側(cè)具有錐形體16，以實現(xiàn)更薄的光 導。至少一個較大面(可以是頂面、底面(所示)或頂面和底面兩個面)具有特征6，特征 6破壞光導中的TIR 14，使得光13離開光導。離開光導的光通常具有對于顯示器而言錯誤 的角亮度特性，因此使用四個附加層，強漫射器7、沿正交方向的兩個交叉的棱鏡片8和9、 以及弱漫射器10，來產(chǎn)生正確的角度分布。在許多情況下，將弱漫射器10合并到上棱鏡層 9中。另一層11可以是偏振轉(zhuǎn)換膜，典型地，可以是反射一種偏振并透射另一種偏振以提高效率的干涉膜。圖2a示出了同樣在圖1中示出的傳統(tǒng)光源3和光導布置17。光導布置17的光 導4可以具有錐形體16，但是這與本發(fā)明關系并不密切，并且未在圖2a中示出。在這種情 況下，提取特征6包括亞波長全息結(jié)構(gòu)，在這種情況下，光柵應當是透鏡狀(一維)、或“峰” 或“孔”的網(wǎng)格。圖2b示出了接近光源的位置20處的ID或2D光柵的截面。所示的光柵 200是矩形的，但是可以是任何規(guī)則的周期性形狀，并且可以具有在兩個維度上具有不同的 周期。光柵的特性由間距(pitch) 203、“峰”寬度202以及“峰”高度201來確定。這種類型的光柵中的均勻性常規(guī)地通過以下方式來實現(xiàn)對這些特征的空間密度 進行圖案化，改變特征的間距或高度。在前一種情況中，結(jié)果是莫爾條紋和低提取效率。在 后一種情況中，結(jié)果是提取特性根據(jù)位置而不同。在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中，保持了光柵的提取特性，保持了在光導上的圖案 化，以及顯著提高了提取效率。在圖3a中示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例的總覽 圖。優(yōu)選實施例示出了光導結(jié)構(gòu)30，該光導結(jié)構(gòu)30包括參照圖1的現(xiàn)有技術光導4描 述的光導31和光源3，，這里僅描述改變之處。改變之處只是涉及光導，背光的其他特征保 持相同。光導由光源3(例如，LED、激光器或熒光管光源)照射，其中發(fā)射的光的大部分入 射到光導中。光導可以具有錐形體16，但是這與本發(fā)明沒有密切關系，并未在圖3a中示出。 光導31具有新的提取特征32 (也被稱作提取結(jié)構(gòu)32)，提取特征32可以從光源開始以一維 或二維方式發(fā)生變化，并且示出了兩個具體示例。這些示例是1)接近光源33、和2)遠離光 源，并且在圖3b和3c中分別示出了這些示例。圖3b所示的部分示出了具有間距203、“峰”寬度202和高度201的光柵結(jié)構(gòu)300， 如現(xiàn)有技術中描述一樣，光柵結(jié)構(gòu)300確定光導的總體輸出特性。如前所述，光柵可以是透 鏡狀或二維光柵結(jié)構(gòu)。針對圖3b的接近光源的結(jié)構(gòu)33的示例尺寸如下。高度201可以是 200nm,峰寬度202可以是200nm，間距203可以是400nm，深度301可以在0到1200nm之間， 并且寬度302可以是lOOnm。為了保持均勻性，沒有使用傳統(tǒng)方法。而是以恒定方式在光導上對光柵進行圖案 化，但是從該結(jié)構(gòu)的“峰”中切去特征，并且可以改變這些特征的高度301和寬度302?？梢?只使深度301隨著位置的ID或2D函數(shù)而發(fā)生變化。其他切去特征可以具有提高的效率， 但是方形配置是當前最容易制造的，從而對這種配置進行描述。在接近光源處，深度301較小。在圖3c中，寬度304和深度303是不同的。兩個 寬度302和304可以實質(zhì)上相同。深度303明顯更大，以提取光導中更大部分的光。針對 結(jié)構(gòu)34的示例尺寸如下。高度201可以是200nm，峰寬度202可以是200nm，間距203可 以是400nm，深度303可以在O與1200nm之間(但是大于深度301)，以及寬度304可以是 IOOnm0因此，提取結(jié)構(gòu)32包括由高度201、峰寬度202和間距203限定的第一提取特征 32a,以及在第一提取特征32a的峰中形成的第二提取特征32b，第二提取特征32b由深度 301和寬度302來限定。如應理解的，提取結(jié)構(gòu)32可以包括多個提取特征，例如，第一提取 特征32a、在第一提取特征32a的峰中形成的第二提取特征32b、與第一提取特征32a相鄰的第三提取特征32c、在第三提取特征32c的峰中形成的第四提取特征32d、等等，在本示例 的情況下，第一提取特征32a比第三提取特征32c更接近邊沿面。第一、第三、第五等提取 特征可以形成第一光柵，并且第二、第四、第六等提取特征(即，在第一、第三、第五等提取 特征的峰中形成的提取特征)可以形成第二光柵。為了示意根據(jù)本發(fā)明的光導的操作，考慮具體光柵結(jié)構(gòu)，其中，光柵間距203為 400nm、寬度202為200nm、以及高度201為200nm。在該圖案中，實質(zhì)上與表面垂直地提取 550nm波長的提取光。在任一側(cè)以小角度提取紅和藍光。在圖4a中示出了根據(jù)該光柵中的切去高度301的提取效率。該圖是提取效率40 相對于切去高度301的繪圖。繪圖41示出了兩個強烈的最小值、以及最大值。在該圖上， 現(xiàn)有技術的提取效率49是0.4。在需要較少提取的接近光源的位置(提取效率<0. 1)，可 以使用較低值200nm的切去高度301，，而在遠離光源處(提取效率為1)，可以使用較高值 的高度303，如接近700nm。圖4b示出了根據(jù)與光源43的距離的、光導42中的功率量。對于均勻發(fā)射，在光 導的遠端，功率量應當是從1到0的直線?，F(xiàn)有技術45的結(jié)果示出了明顯的曲線，而本發(fā) 明具有類似的提取，但是具有直得多的線46。圖4c示出了相對于位置43的上述繪圖的微分44?，F(xiàn)有技術的結(jié)果48示出了明 顯的曲線，而根據(jù)本發(fā)明的光導示出了平坦且非常均勻的發(fā)射47。利用現(xiàn)有技術的特征， 提取特性決定結(jié)構(gòu)，并由此設定了提取效率。根據(jù)本發(fā)明的裝置改善并控制提取效率。更 具體地，根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法允許控制提取效率，同時保持正常參數(shù)。本質(zhì)上，切去部 分(第二提取特征)具有與原始特征相同的間距(第二提取特征的間距等于第一提取特征 的間距)，因此，間距依賴效果(例如，主衍射方向)沒有改變。切去部分對主峰進行劃分， 使得依賴于切去特征的尺寸和形狀，這兩個部分之間的衍射可以沿著主衍射方向進行相長 (提高提取)或相消(降低提取)干涉。圖5示出了針對該具體示例的在深度增加情況下 的相消干涉?？刂圃撔螤羁梢酝ㄟ^控制提取效率來控制均勻性。因此，根據(jù)本發(fā)明的提取結(jié)構(gòu)32可以使用干涉來增強從提取結(jié)構(gòu)的給定區(qū)域的 光提取。為了提高總提取效率，重要的是，將提取效率看作是根據(jù)來自于光導內(nèi)的光入射 到光柵結(jié)構(gòu)上的角度的。對于上述光柵結(jié)構(gòu)，在圖5中示出了數(shù)據(jù)。在該圖中，針對不同入 射角度，示出了沿著光導43相對于距離的平面光柵上的提取效率42。繪圖50a示出了與 法線成89度的光線的提取，50b示出了成79度的光線的提取，50c針對成69度的光線，50d 針對成59度的光線，以及50e針對成49度的接近TIR界限的光線?？梢郧宄乜吹?，對于 成較低角度的光線，提取非常高效。接近光源的大角度光線的提取意味著，越是遠離光源，提取變得愈加困難。因此為 了提高提取，改變未提取的光的角度是有價值的。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一方面的裝置。該裝置尋求解決上述角度問題。本發(fā)明 方面包括新的光導布置60，新的光導布置60包括光導61、光源3以及提取特征32。新的光 導61具有坡度較緩的斜面62，斜面62切入到與提取特征相對的光導表面。該斜面不提取 大量的光，而是用于改變光的角度。可以快速提取與法線63成小角度的光13a，但是與法線 64成較大角度的光13b通過與斜面相互作用，減小角度，直到被提取特征高效地提取為止。
該布置通過根據(jù)位置來適當控制傾斜值，以提高光導的均勻性。傾斜角度很可能 小于等效的提取特征，并且可以從光源處的零值變化到遠離光源處的較大值。特征可以具 有恒定的傾斜角度，但是具有可變的特征尺寸，越是遠離光源，特征尺寸變得越大。斜面被 設計為，改變光導中光線的方向，使得光線與光導表面的法線成略微更小的角度。典型地， 傾斜角度在1到3度的量級上。斜面可以是透鏡狀結(jié)構(gòu)，但是也可以在兩個維度中對該斜面進行圖案化，以改變 總體均勻性。在存在相對于光導的沿著兩個或多個方向的光源的情況下，三角形結(jié)構(gòu)也是 可以的。根據(jù)本發(fā)明的提取特征在以與法線成較小角度提取光時更高效(見圖5)。斜面將 存在的相對于法線的光線角度移動至更高效的提取區(qū)域。盡管關于特定優(yōu)選實施例示出了描述了本發(fā)明，但是顯而易見的是，本領域技術 人員在閱讀和理解說明書時將想到等同物和修改。本發(fā)明包括所有這樣的等同物和修改， 不僅限于以上權利要求的范圍。
權利要求
一種用于在顯示設備中提供光的光導，包括光導基板，具有第一和第二主面、以及在第一和第二主面之間的端面，來自光源的光入射到端面中，光導基板被配置為通過全內(nèi)反射在第一和第二主面之間傳播光；以及在光導基板的第一或第二主面中的至少一個上的提取結(jié)構(gòu)，提取結(jié)構(gòu)被配置為從光導基板提取光，并且包括第一提取特征和第二提取特征，其中，第二提取特征形成在第一提取特征的峰中。
2.根據(jù)權利要求1所述的光導，其中，提取結(jié)構(gòu)利用干涉來增強從提取結(jié)構(gòu)的給定區(qū) 域的光提取。
3.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，第二提取特征的間距等于第一提取 特征的間距。
4.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，第二提取特征的寬度小于第一提取 特征的峰的寬度。
5.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，第一提取特征內(nèi)第二提取特征的深 度是根據(jù)提取結(jié)構(gòu)中第二提取特征的位置的。
6.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，提取結(jié)構(gòu)包括第三提取特征以及在 第三提取特征的峰中形成的第四提取特征，其中，相比于第三提取特征，第一提取特征位于 更接近端面的位置，第二提取特征的深度小于第四提取特征的深度。
7.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，提取特征包括第一和第二光柵。
8.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，提取特征是亞波長全息結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，第二提取特征沿著第一或第二主面 在至少一個維度中發(fā)生變化。
10.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，提取結(jié)構(gòu)形成在第一和第二主面上。
11.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，第一和第二提取特征包括一維或二 維方形光柵中的至少一種。
12.根據(jù)權利要求1-2中任一項所述的光導，其中，光導還包括在提取結(jié)構(gòu)的相對側(cè)布 置的一系列階梯型傾斜特征。
13.一種用于在顯示設備中提供光的光導，包括光導基板，具有第一和第二主面、以及在第一和第二主面之間的端面，來自光源的光入 射到端面中，光導基板被配置為通過全內(nèi)反射在第一和第二主面之間傳播光；在光導基板的第一或第二主面中的至少一個上的提取結(jié)構(gòu)，用于從光導基板提取光；以及在提取特征的相對側(cè)布置的一系列階梯型傾斜特征。
14.根據(jù)權利要求12-13中任一項所述的光導，其中，一系列階梯型傾斜特征包括第一 階梯型傾斜特征和第二階梯型傾斜特征，相比于第二階梯型傾斜特征，第一階梯型傾斜特 征位于更接近端面的位置，第一階梯型傾斜特征的斜率小于第二階梯型傾斜特征的斜率。
15.根據(jù)權利要求12-13中任一項所述的光導，其中，階梯型傾斜特征被形成為透鏡狀結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權利要求12-13中任一項所述的光導，其中，階梯型傾斜特征被形成為三角形結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權利要求12-13中任一項所述的光導，其中，每個階梯型傾斜特征的斜率是根 據(jù)提取結(jié)構(gòu)中階梯型傾斜特征的位置的。
18.一種背光組件，包括根據(jù)權利要求1-2或12-13中任一項所述的光導；以及 光耦合至光導的端面的光源。
19.一種包括根據(jù)權利要求18所述的背光組件的顯示設備。
20.根據(jù)權利要求19所述的顯示設備，其中，顯示設備是液晶顯示設備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于照射至少為部分透射型的顯示器的背光。該背光包括光源。光導從端面接收光，并通過全內(nèi)反射引導光。使用基于一種光柵結(jié)構(gòu)而設計的亞波長提取特征來從光導中提取光，該光柵結(jié)構(gòu)具有切入到第一結(jié)構(gòu)中的第二互連結(jié)構(gòu)。第一結(jié)構(gòu)確定提取特性。第二結(jié)構(gòu)確定系統(tǒng)的提取效率和均勻性。利用根據(jù)本發(fā)明的裝置，可以實現(xiàn)更高效率和更均勻亞波長提取。
文檔編號F21V8/00GK101994996SQ20101026111
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2009年8月25日
發(fā)明者大衛(wèi)·詹姆斯·蒙哥馬利, 艾爾安尼斯·帕帕康斯坦提努 申請人:夏普株式會社