[實(shí)用新型]一種用于提高LED背光照明效率的偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201922044593.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN210954543U
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;楊凱;呂濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇澤景汽車電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G02F1/1335
• 分類號(hào): G02F1/1335
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 湯海鋒

本實(shí)用新型公開了一種用于提高LED背光照明效率的偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)，涉及偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括準(zhǔn)直透鏡模組和偏振轉(zhuǎn)換器，偏振轉(zhuǎn)換器包括棱鏡一到鏡七，棱鏡一到棱鏡七的斜面通過光學(xué)膠膠合為一體，棱鏡五、棱鏡六、棱鏡七相對(duì)于棱鏡四與棱鏡三、棱鏡二、棱鏡一呈對(duì)稱式分布；第一膠合面、第三膠合面、第四膠合面和第六膠合面均鍍制有偏振分束膜；第一外側(cè)面、第二膠合面、第五膠合面和第二外側(cè)面均鍍制有全反射金屬膜。本實(shí)用新型用于提高LED背光照明效率的偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)，可以將出射的非偏振光束全部轉(zhuǎn)換為單一偏振態(tài)偏振光且可實(shí)現(xiàn)均勻化，且不需配合使用微透鏡陣列組，減小透鏡組的設(shè)計(jì)尺寸，降低了光源部分的設(shè)計(jì)難度，降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)，具體地說是一種用于提高LED背光照明效率的偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

LED背光是指用LED(發(fā)光二極管)來作為L(zhǎng)CD顯示屏的背光源用于照亮LCD顯示屏。而現(xiàn)有背光源多使用LED作為照明光源且采用直下式照明方式，LED為非偏振光源，而LCD為偏振特性器件，其中僅有水平偏振光照明LCD，而垂直偏振光被吸收損失，故而該系統(tǒng)光能利用率低，顯示亮度不高；且由于LCD自身的透過率較低，吸收較大，且大量吸收垂直偏振光，使得LCD屏溫升過高出現(xiàn)損壞現(xiàn)象。

現(xiàn)有技術(shù)中用于提高直下式背光照明效率的偏振轉(zhuǎn)換光學(xué)系統(tǒng)主要采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

技術(shù)方案一：如圖1所示，LED光源經(jīng)過準(zhǔn)直后，用兩組微陣列透鏡，一塊方解石晶體和一些半波片制作的偏光轉(zhuǎn)換裝置。在該結(jié)構(gòu)中，第一微陣列透鏡的每一個(gè)小透鏡都成一個(gè)光源的像，并將這個(gè)像成像在對(duì)應(yīng)的第二微陣列透鏡上，第二微陣列透鏡將第一微陣列透鏡的像成像在其后的空間通過疊加成像在LCD屏上，從而達(dá)到勻光的目的，其中第一個(gè)微陣列透鏡的單元透鏡是第二微陣列透鏡的單元透鏡的2倍，二者相配，從而使平行入射的非偏振光分割成寬度相等，間隔相等的平行光束入射到方解石晶體上。由于方解石晶體的結(jié)構(gòu)特性，其光軸與解理面成45°23′，當(dāng)非偏振光垂直解理面入射時(shí)，將被分成垂直偏振光和水平偏振光，垂直偏振光的振動(dòng)方向垂直光軸(也垂直入射面)，水平偏振光的傳播方向與光軸有一定的夾角，振動(dòng)方向與垂直偏振光的振動(dòng)方向垂直，垂直偏振光和水平偏振光在方解石晶體的出射面是分開的，兩者沒有重合部分，在垂直偏振光的出射區(qū)域粘貼半波片，半波片的主軸與垂直偏振光的振動(dòng)方向成45°，所以垂直偏振光通過貼在晶體上的條狀半波片后，其振動(dòng)方向被旋轉(zhuǎn)90°，就與水平偏振光的振動(dòng)方向一致，而垂直偏振光出射區(qū)域沒有半波片，所以其振動(dòng)方向不變，于是得到偏振方向一致的線偏振光。狹縫光柵的作用是阻擋小透鏡邊緣的漏光，不讓雜散光通過垂直偏振光光出射的區(qū)域，以提高輸出光的消光比。

上述技術(shù)方案的缺陷在于：必須使用微陣列透鏡，才能保證來自光源的光可有效的分成兩部分，且由于加工設(shè)計(jì)及平行光的平行度影響，最后從偏振轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的出光不免會(huì)夾雜有非偏振光或水平偏振光，影響光效，且準(zhǔn)直透鏡組的尺寸大小需和偏振轉(zhuǎn)換器大小相同，故而采用該種方案光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。

技術(shù)方案二：如圖2、3所示，采用將若干個(gè)棱鏡線性排列組合一起，在該偏光轉(zhuǎn)換器的出射面上每隔一個(gè)棱鏡貼合一個(gè)半波片，該偏光轉(zhuǎn)換器的入射面被分成透光與非透光形成間隔排列，該結(jié)構(gòu)采用棱鏡膠合，但必須同時(shí)配合微陣列透鏡使用，以保證光束只能通過透光區(qū)域進(jìn)行入射，這樣才能充分使用光源發(fā)出的光，并且將射入該偏振轉(zhuǎn)換器的非偏振光全部轉(zhuǎn)換成垂直方向偏振光，由于透鏡為非單一透鏡陣列組成，且需做好透光區(qū)域與非透光區(qū)域，因此該設(shè)計(jì)同樣復(fù)雜成本較高。

上述技術(shù)方案的缺陷在于：需對(duì)膠合棱鏡進(jìn)行透光與非透光處理，必須采用微陣列透鏡組，且該微陣列透鏡組為非單一透鏡陣列，造成加工難度較高，且易從偏振轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換后的出光夾雜有非偏振光或水平偏振光，影響光效，且準(zhǔn)直透鏡組的尺寸大小需和偏振轉(zhuǎn)換器大小相同，故而采用該種方案光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容