專利名稱：偏振光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振光源，更明確的說，尤有關(guān)于一種可發(fā)出特定線性偏振光的光源模塊。
現(xiàn)有技術(shù)近年來，由于液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)具有輕薄、低電壓驅(qū)動與低消耗功率等優(yōu)點(diǎn)，因此已大幅應(yīng)用于桌上型、筆記型計(jì)算機(jī)的屏幕，甚至有逐漸取代傳統(tǒng)映像管顯示器的趨勢，也因?yàn)槿绱耍湎嚓P(guān)技術(shù)正不斷發(fā)展當(dāng)中。
直視型與投影型液晶顯示器的主要結(jié)構(gòu)包含光源、液晶面板、及分別位于液晶面板前后兩側(cè)的兩偏光組件。光線由光源發(fā)出后，到達(dá)液晶面板靠近光源側(cè)的偏光組件，此時(shí)約有一半的光線可通過，而另約一半的光線則被偏光組件吸收或反射。其后，通過的光線通過液晶面板與另一側(cè)的偏光組件而呈現(xiàn)影像。
如上所述，由于目前大部份的液晶顯示器皆利用熒光光源或是高壓氣體等非偏振光源來做為照明系統(tǒng)的主體，因此當(dāng)光線通過光源側(cè)的偏光組件后，約有一半的光線被吸收，僅有一半的光線可供利用。這使得整個(gè)液晶顯示器的光利用效率大幅降低，也帶來系統(tǒng)散熱與環(huán)保等問題。
有鑒于此，若能提供一種可有效發(fā)出線性偏振光的光源，并適當(dāng)搭配液晶顯示器的其它組件，必可大幅提高其光利用效率，改善現(xiàn)有液晶顯示器的問題與缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的即是在于提供一種偏振光源，其可有效率地將非極化光轉(zhuǎn)換為特定偏振光再予以射出。若將其應(yīng)用于液晶顯示器，可大幅提高液晶顯示器的光利用效率與亮度。
依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供一種偏振光源，其包含至少一非極化光源；一反射式偏光分光器，用以讓該非極化光源的一特定偏振光通過(A型偏振光)，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)；一反射面，用來反射該反射式偏光分光器所反射的B型偏振光；及一相位轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置于該反射面及該反射式偏光分光器之間，以使該另一特定偏振光，通過該相位轉(zhuǎn)換裝置二次，以轉(zhuǎn)換為A型偏振光，進(jìn)而能通過該反射式偏光分光器。
依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供一種偏振光源，其包含一反射器，呈容器狀且具有一開口與一內(nèi)表面，其內(nèi)表面可反射光線；一基座，位于該反射器的內(nèi)表面上；至少一發(fā)光二極管，位于該基座上且線路連接于該基座，用來作為光源；一四分之一波片，覆蓋且封閉該反射器的開口，以使該基座與該至少一發(fā)光二極管位于由該反射器與該四分之一波片所包圍的封閉空間中；及一反射式偏光分光器，位于該四分之一波片上，用以讓該光源的一特定偏振光(A型偏振光)通過，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)，其中設(shè)置該四分之一波片，以使由該反射式偏光分光器所反射的B型偏振光通過兩次該四分之一波片后，轉(zhuǎn)換為該A型偏振光。
依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供一種偏振光源，其包含一反射器，呈容器狀且具有一開口與一內(nèi)表面，其內(nèi)表面可反射光線；一基座，位于該反射器的內(nèi)表面上，其具有四分之一波片的功能；至少一發(fā)光二極管，位于該基座上且電性連接于該基座，用來作為光源；及一反射式偏光分光器，覆蓋且封閉該反射器的開口，以使該基座與該至少一發(fā)光二極管位于由該反射器與該反射式偏光分光器所包圍的封閉空間中，且該反射式偏光分光器用以使該光源的一特定偏振光(A型偏振光)通過，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)，其中設(shè)置該基座，以使由該反射式偏光分光器所反射的B型偏振光通過兩次該基座后，轉(zhuǎn)換為該A型偏振光。
借著本發(fā)明的偏振光源，可有效率地發(fā)出線性偏振光，因而改善現(xiàn)有液晶顯示器的缺點(diǎn)與問題。
附圖簡單說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖；圖2為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖。
組件符號說明11、21、31 反射器11a、21a、31a 高反射率層12、22、32 基座13、23、33 發(fā)光二極管13a 發(fā)光區(qū)13b 電極14、24 四分之一波片15、25、35 反射式偏光分光器22a 高反射率層具體實(shí)施方式
接下來將配合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中相同的組件將以相似的符號表示。
依據(jù)本發(fā)明的偏振光源，其主要結(jié)構(gòu)包括至少一可發(fā)出光線的非極化光源、一可使特定偏振光通過并使另一型偏振光反射的反射式偏光分光器、一用來反射光線的反射面、與一可改變光線偏振態(tài)的相位轉(zhuǎn)換裝置。各組件的功用與配置詳細(xì)說明如下。
第一實(shí)施例圖1為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖。如圖1所示，第一實(shí)施例的偏振光源包含一具有凹槽的反射器11，其凹槽中的內(nèi)表面11a可用來反射光線，在本實(shí)施例中，整個(gè)內(nèi)表面11a可為一高反射率層。在反射器11凹槽中的內(nèi)表面11a上設(shè)置一基座12，在此實(shí)施例中，為了要增加系統(tǒng)的散熱效果，基座12可由一高傳熱材質(zhì)所組成。在基座12上則設(shè)置至少一發(fā)光二極管13來做為光源，其與基座12的導(dǎo)線連接。為了提升亮度，發(fā)光二極管13可由覆晶(flip-chip)的方式與基座12的導(dǎo)線連接(如圖1所示)，此外，理想上，發(fā)光二極管13的電極13b最好為透明電極，舉例來說，此透明電極可由銦錫氧化物(ITO)所組成。
此外，在反射器11凹槽的開口處設(shè)置一四分之一波片14，其完全覆蓋住反射器11的開口，如此使得基座12與發(fā)光二極管13位于由反射器11與四分之一波片14所包圍的封閉空間中。在此實(shí)施例中四分之一波片14做為一相位轉(zhuǎn)換裝置，可使線性偏振光在通過四分之一波片14兩次之后，旋轉(zhuǎn)其偏振態(tài)九十度，舉例來說，S偏振光通過四分之一波片14兩次后會轉(zhuǎn)換為P偏振光，P偏振光通過四分之一波片14兩次后則會轉(zhuǎn)換為S偏振光。最后，在四分之一波片14上設(shè)置一反射式偏光分光器15而形成偏振光源的整體結(jié)構(gòu)，反射式偏光分光器15可使發(fā)光二極管13所發(fā)射出的特定偏振光通過(如S偏振光)，并反射另一特定偏振光(如P偏振光)。在此實(shí)施例中，利用一線柵偏光分光器(wire grid polarizer)來做為反射式偏光分光器15。
接下來說明此實(shí)施例的偏振光源運(yùn)作的方式。如圖1所示，非極化光線由發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)13a發(fā)出后，由于四分之一波片并不會改變非極化光的狀態(tài)，因此向上的光線通過四分之一波片14后仍為非極化光。接著，向上的非極化光到達(dá)反射式偏光分光器15，此時(shí)，一特定偏振光(如S偏振光)可穿過反射式偏光分光器15而到達(dá)外界，而另一特定偏振光(如P偏振光)則被反射向下。隨后，被反射的P偏振光通過四分之一波片14后成為圓偏振光，并繼續(xù)向下傳播通過發(fā)光二極管13與基座12。的后，此圓偏振光被反射器11的內(nèi)表面11a反射向上，通過四分之一波片14后轉(zhuǎn)換成為S偏振光，最后通過反射式偏光分光器15。
另外一方面，由發(fā)光二極管13的發(fā)光區(qū)13a所發(fā)出的向下的非極化光，先經(jīng)反射器11的內(nèi)表面11a反射向上，通過四分之一波片14后到達(dá)反射式偏光分光器15。如上所述，S偏振光可穿過反射式偏光分光器15而到達(dá)外界，而P偏振光則被反射向下，其后，P偏振光經(jīng)由前一段所述相同的機(jī)制被轉(zhuǎn)換為S偏振光而通過反射式偏光分光器15。此外，由于發(fā)光二極管13被包圍在由反射器11與四分之一波片14所形成的封閉空間中，而且反射器11的整個(gè)內(nèi)表面11a均為高反射率層，因此發(fā)光二極管13往側(cè)邊發(fā)射的光線會被反射并在封閉空間中傳播，并且會以如上所述的機(jī)制，完全轉(zhuǎn)換為S偏振光而通過反射式偏光分光器15。
如上述例子，借著四分之一波片14、反射式偏光分光器15、與反射器11所形成的機(jī)制與結(jié)構(gòu)，僅特定偏振光(此實(shí)施例中為S偏振光)得以由此偏振光源射出。此外，由于發(fā)光二極管13被包圍在由反射器11與四分之一波片14所形成的封閉空間中，因此發(fā)光二極管13所發(fā)出的非極化光線會不斷在此封閉空間中傳播，直到完全被轉(zhuǎn)換為S偏振光而通過反射式偏光分光器15，因此本發(fā)明的偏振光源可有效地將發(fā)光二極管13所發(fā)出的光線轉(zhuǎn)換為S偏振光。此處需注意，在此實(shí)施例中，僅S偏振光得以通過反射式偏光分光器15，然而，適當(dāng)?shù)呐渲梅瓷涫狡夥止馄?5與四分之一波片14，亦可使偏振光源只發(fā)出其它特定偏振光(如P偏振光)。
第二實(shí)施例圖2為依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖。第二實(shí)施例的偏振光源結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例大致相同，不同的處在于基座22的上表面22a鍍有一高反射率層，且反射器21的內(nèi)表面除了與基座22相連接的區(qū)域外，為一高反射率層21a。由圖2可知，第二實(shí)施例的偏振光源運(yùn)作方式與第一實(shí)施例相似，由發(fā)光二極管23所發(fā)出的非極化光，會不斷在反射器21與四分之一波片24所形成的封閉空間中傳播，并被基座22的上表面22a與反射器21內(nèi)表面的高反射率層21a所反射，最后將完全轉(zhuǎn)換為特定偏振光，穿過反射式偏光分光器25而到達(dá)外界。與第一實(shí)施例相比，由于光線不會通過基座22，因此可減少部份透射所造成的損耗，故第二實(shí)施例的偏振光源可更有效率的將非極化光轉(zhuǎn)換為特定偏振光。
第三實(shí)施例圖3為依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的偏振光源的橫剖面圖。如圖3所示，第三實(shí)施例的偏振光源結(jié)構(gòu)亦與第一實(shí)施例大致相同，不同的處在于將基座32制作成具有四分之一波片的功能，因此不需準(zhǔn)備另外的四分之一波片，在此實(shí)施例中，基座32可由一雙折射介質(zhì)材料所組成；此外，反射式偏光分光器35完全覆蓋住反射器31的開口，如此使得基座32與發(fā)光二極管33位于由反射器31與反射式偏光分光器35所包圍的封閉空間中。
同樣的，發(fā)光二極管33所發(fā)出的非極化光會不斷在該封閉空間中傳播，直到完全被基座32轉(zhuǎn)換為特定偏振光，穿過反射式偏光分光器35而到達(dá)外界。在此實(shí)施例中，由于光線不需通過另外的四分之一波片，因此可減少部份透射所造成的損耗，故可提高偏振光源的光利用效率。此外，由于不需準(zhǔn)備另外的四分之一波片，因此可降低偏振光源的成本。
很明顯地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不離開本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，當(dāng)可對本發(fā)明進(jìn)行各種修改與變化。因此所有與權(quán)利要求意義相等的變化均應(yīng)包含于本發(fā)明的中。
權(quán)利要求
1.一種偏振光源，包含至少一非極化光源；一反射式偏光分光器，用以讓該非極化光源的一特定偏振光通過，并反射另一特定偏振光；一反射面，用以反射該反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光；及一相位轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)于該反射面及該反射式偏光分光器之間，以使該另一特定偏振光，通過該相位轉(zhuǎn)換裝置二次；通過該相位轉(zhuǎn)換裝置二次之該另一特定偏振光，轉(zhuǎn)換為該特定偏振光，而通過該反射式偏光分光器。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振光源，其中該相位轉(zhuǎn)換裝置為一四分之一波片。
3.一種偏振光源，包含一反射器，呈容器狀且具有一開口與一內(nèi)表面，其內(nèi)表面可反射光線；一基座，位于該反射器的內(nèi)表面上；至少一發(fā)光二極管，位于該基座上且導(dǎo)線連接于該基座，用來作為光源；一四分之一波片，覆蓋且封閉該反射器的開口，使該基座與該至少一發(fā)光二極管位于由該反射器與該四分之一波片所包圍的封閉空間中；及一反射式偏光分光器，位于該四分之一波片上，用以讓該光源的一特定偏振光通過，并反射另一特定偏振光，其中設(shè)置該四分之一波片，使由該反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光通過兩次該四分之一波片后，轉(zhuǎn)換為該特定偏振光。
4.如權(quán)利要求3所述的偏振光源，其中該基座由一高傳熱材質(zhì)所組成。
5.如權(quán)利要求3所述的偏振光源，其中該至少一發(fā)光二極管的電極為透明電極。
6.如權(quán)利要求3所述的偏振光源，其中該反射式偏光分光器為一線柵偏光分光器。
7.如權(quán)利要求3所述的偏振光源，其中該基座靠近該反射器的開口的表面上鍍有一高反射率層。
8.如權(quán)利要求7所述的偏振光源，其中該反射器的內(nèi)表面除了與該基座相連接的區(qū)域外，為一高反射率層。
9.一種偏振光源，包含一反射器，呈容器狀且具有一開口與一內(nèi)表面，其內(nèi)表面可反射光線；一基座，位于該反射器的內(nèi)表面上，其具有四分之一波片的功能；至少一發(fā)光二極管，位于該基座上且電性連接于該基座，用來作為光源；及一反射式偏光分光器，覆蓋且封閉該反射器的開口，以使該基座與該至少一發(fā)光二極管位于由該反射器與該反射式偏光分光器所包圍的封閉空間中，且該反射式偏光分光器用以使該光源的一特定偏振光通過，并反射另一特定偏振光，其中設(shè)置該基座，以使由該反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光通過兩次該基座后，轉(zhuǎn)換為該特定偏振光。
10.如權(quán)利要求9所述的偏振光源，其中該基座由一雙折射介質(zhì)材料所組成。
11.如權(quán)利要求9所述的偏振光源，其中該至少一發(fā)光二極管的電極為透明電極。
12.如權(quán)利要求9所述的偏振光源，其中該反射式偏光分光器為一線柵偏光分光器。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種偏振光源，其主要結(jié)構(gòu)包括至少一可發(fā)射出光線之非極化光源、一可使特定偏振光通過的反射式偏光分光器、一用來反射光線的反射面、與一可改變光線偏振態(tài)的相位轉(zhuǎn)換裝置。借著在光的行進(jìn)路線上適當(dāng)?shù)呐渲梅瓷涿媾c相位轉(zhuǎn)換裝置，可使非極化光有效率地轉(zhuǎn)換為特定偏振光而自該偏振光源的結(jié)構(gòu)中射出。
文檔編號G02F1/13357GK1601352SQ03154419
公開日2005年3月30日 申請日期2003年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月27日
發(fā)明者李孝貽, 劉賀強(qiáng), 鄭宏隆 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司