起偏器及使用這種起偏器的液晶顯示器的製作方法
2023-07-22 05:43:36 2
專利名稱：起偏器及使用這種起偏器的液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及起偏器，尤其涉及液晶顯示器中的偏振起偏器以及使用這種起偏器的液晶顯示器。
背景技術：
液晶顯示器的亮度和液晶顯示器的光透過率密切相關，在現有的液晶顯示器背光源的設計中，背光源發射的光有一半被液晶顯示器的偏振片吸收，因此大大減小背光的能
量利用率。申請號為201010101161. 1的中國專利申請公開了一種可以將自然光完全轉化成線偏振光的方法。利用這種方法構成的液晶顯示器將背光源發射的光中與液晶屏偏振透射部件同一偏振方向的偏振光成分通過，而對於與偏振透射部件偏振方向正交的光成分，則不像傳統的偏振片中那樣被吸收，而是被反射回光源方向，並經設置在光源後方的旋光反射部件將其振動方向旋轉到與偏振透射部件同一偏振方向後再反射出去，從而實現幾乎把背光源發射的光全部入射到液晶屏。然而，申請號為201010101161. 1的中國專利申請中所公開的方法由於使正交方向的偏振光成分通過被反射迴旋光反射部件來進行回收，因此轉化效率勢必有一定損失。 此外，通過反射進行回收時回收光路的實現較為複雜，因此很難在實際應用中將上述方法用於液晶顯示器中。
實用新型內容本實用新型的目的就是針對上述背景技術中存在的轉化效率仍不理想以及應用到液晶顯示器還存在工藝上的困難等問題，提出了一種利用各向異性材料的雙折射效應， 將自然光按照偏振方向分成兩束，再進行分別處理，從而實現高轉化效率的起偏器以及使用這種起偏器的顯示器。根據本實用新型第一方面的起偏器，能夠將自然光全部轉化成線偏振光，所述起偏器的特徵在於包括各向異性材料體，其位於光路的上遊，被配置成使得自然光入射並將入射的自然光分成偏振方向不同的兩束偏振光而出射；以及光調節器，其位於光路的下遊， 被配置成使得從所述各向異性材料體出射的兩束偏振光中的一束入射並使入射的偏振光的偏振方向與所述兩束偏振光中的另一束的偏振方向完全一致而出射。利用本實用新型的起偏器，由於避免了使用反射光路進行回收，因此光路結構容易控制和實現，能夠簡單有效地應用到液晶顯示器中。而且本實用新型的起偏器利用這種簡單的光路結構使得背光源發射的光幾乎全部轉化成偏振方向完全一致的線偏振光，大大提高了起偏器的光轉化效率和光透過率，從而實現節約液晶顯示器中背光能量的效果。本實用新型的起偏器中，各向異性材料體優選的為雙折射晶體。其中，在包括雙折射晶體的起偏器中，光調節器優選的為二分之一波片。優選地，本實用新型的起偏器進一步包括一個機構，該機構位於光路中各向異性材料體的上遊，並被配置成將光源發出的自然光聚集成條狀光束並將條狀光束入射到所述各向異性材料體。利用該實用新型優選方面的起偏器，能夠以較為簡單的工藝來實現對點光源或線光源發出的光進行轉化處理，從而應用到以點光源或線光源為背光源的液晶顯示器中，以提高起偏器的光轉化效率和液晶顯示器中的背光利用率。本實用新型的起偏器中，各向異性材料體優選的為液晶透鏡。其中，在包括液晶透鏡的起偏器中，光調節器優選地包括由多個二分之一波片構成的陣列，陣列中的相鄰兩二分之一波片通過不對偏振光有任何相位延遲作用的透明介質構成的連接件連接，並且其中從液晶透鏡出射的一種偏振方向的偏振光入射到陣列中的二分之一波片，而另一種偏振方向的偏振光入射到陣列中的連接件。利用該實用新型優選方面的起偏器，能夠通過液晶透鏡對面光源發出的光進行轉化處理，從而應用到以面光源為背光源的液晶顯示器中，以提高起偏器的光轉化效率和液晶顯示器中的背光利用率。根據本實用新型的另一方面，提供了一種液晶顯示器，其包括本實用新型第一方面及其優選方面所描述的任意一種起偏器。
圖1是示出根據本實用新型一個實施例的起偏器的結構示意圖。圖2是示出根據本實用新型另一個實施例的起偏器的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖詳細描述根據本實用新型的起偏器的優選實施方式。圖1示出了根據本實用新型一個優選實施例的起偏器1的結構示意圖。如圖1所示，本實用新型的起偏器ι包括各向異性材料體11和光調節器12。假設光源發出的是分散的自然光，在入射到起偏器1之前，首先將分散的自然光匯聚成條狀光束，圖中用箭頭表示。將光源發出的自然光匯聚成條狀光束的方法可以是本領域公知，例如，利用透鏡進行匯聚，或者利用反射膜包圍光源使得分散光經多次反射後從狹縫開口出射。隨後，條狀光束入射到起偏器1的各向異性材料體11。在本實施例中，各向異性材料體11例如是雙折射晶體。入射的條狀光束經過雙折射晶體分解為兩束偏振方向不同的偏振光。本實施例中示出的是分解為偏振方向平行於雙折射晶體主截面的e光(圖中用短橫線箭頭表示)和偏振方向垂直於雙折射晶體主截面的0光(圖中用圓點箭頭表示)的情況。接著，使兩束偏振光中的一束入射到起偏器1的光調節器12，以使該偏振光的振動方向偏轉一個角度。在本實施例中，光調節器12例如是二分之一波片。如圖1所示，例如使偏振方向垂直於雙折射晶體主截面的0光入射到二分之一波片。調整該二分之一波片的光軸角度或者調整雙折射晶體的光軸角度，以控制兩個光軸的相對角度。在該實施例中控制兩個光軸的相對角度為45度，從而使二分之一波片的出射光的偏振方向與入射光的偏振方向垂直，即與e光的偏振方向一致。而對於另一束偏振方向平行於雙折射晶體主截面的e光則不做任何處理。從而經起偏器1出射的光束為偏振方向完全一致的線偏振光。[0020]以上是以對偏振方向垂直於雙折射晶體主截面的0光經二分之一波片偏轉來使兩束偏振光的偏振方向一致為例進行的描述。但是應該理解，上述實施例並非限制性的，對分束後的任一偏振方向的偏振光經過光調節器偏轉，使其出射光的偏振方向與另一偏振光的偏振方向一致，而不對另一偏振方向的偏振光做任何處理，同樣能實現使兩束偏振光的偏振方向一致，從而輸出線偏振光。下面結合圖2來描述根據本實用新型另一實施例的起偏器2。如圖2所示，該起偏器2包括液晶透鏡21和二分之一波片陣列22。圖2中的中空箭頭表示自然光，讓自然光直接入射到起偏器2的液晶透鏡21。作為一種特殊的各向異性材料，液晶透鏡21能夠通過控制加在液晶兩端的電壓來改變液晶的雙折射係數，從而改變通過液晶透鏡21的光的相位差。自然光經過液晶透鏡21的陣列中的每個單位都被分束成兩種不同偏振方向的偏振光，例如圖2中示出了這樣的情況，即， 控制液晶透鏡21的雙折射係數，使得從液晶透鏡21出射的偏振光被分束成偏振方向平行於液晶透鏡主截面的e光(圖中用短橫線箭頭表示)，以及偏振方向垂直於液晶透鏡主截面的0光(圖中用圓點箭頭表示)。隨後，從液晶透鏡21出射的偏振光入射到二分之一波片陣列22。如圖2所示，二分之一波片陣列22包括多個用黑色矩形塊表示的二分之一波片以及在每兩個二分之一波片之間用白色矩形塊表示的連接件。在該二分之一波片陣列22中，白色矩形塊所表示的連接件是不對入射的偏振光有任何相位延遲作用的透明介質，僅用於連接兩個相鄰的二分之一波片。使從液晶透鏡21的陣列中的每個單位出射的偏振光中的一種偏振方向的偏振光，例如圖2中示出了使偏振方向垂直於液晶透鏡主截面的0光各自經過二分之一波片陣列22中的一個二分之一波片。調整二分之一波片的光軸角度或者調整加在液晶透鏡21的液晶兩端的電壓，從而使經過二分之一波片的偏振光的偏振方向與e光一致，即平行於液晶透鏡的主截面。而對於從液晶透鏡21的陣列中的每個單位出射的偏振光中另一種偏振方向的偏振光，例如e光，則使其經過二分之一波片陣列22中的連接件而不產生任何相位延遲。從而經起偏器2出射的光為偏振方向完全一致的線偏振光。通過結合上述優選實施例描述的本實用新型的起偏器以及使用該起偏器的液晶顯示器相對於現有技術提高了轉化效率，從而解決了液晶顯示器中背光利用率低的問題。 同時，本實用新型的起偏器還克服了現有的回收反射光技術難以控制和實現的問題，從而能夠簡單有效地應用到液晶顯示器中來代替現有的起偏器。
權利要求1.一種起偏器，能夠將光源發出的自然光轉化成線偏振光，其特徵在於包括各向異性材料體，其位於光路的上遊，被配置成使得自然光入射並將入射的自然光分成偏振方向不同的兩束偏振光而出射；以及光調節器，其位於光路的下遊，被配置成使得從所述各向異性材料體出射的兩束偏振光中的一束入射並使入射的一束偏振光的偏振方向與所述兩束偏振光中的另一束的偏振方向完全一致而出射。
2.根據權利要求1所述的起偏器，其中所述各向異性材料體為雙折射晶體。
3.根據權利要求2所述的起偏器，所述光調節器為二分之一波片。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的起偏器，進一步包括一個機構，該機構位於光路中各向異性材料體的上方，並被配置成將光源發出的自然光聚集成條狀光束並將條狀光束入射到所述各向異性材料體。
5.根據權利要求1所述的起偏器，其中所述各向異性材料體為液晶透鏡。
6.根據權利要求5所述的起偏器，其中所述的光調節器包括由多個二分之一波片構成的陣列，陣列中的相鄰兩個二分之一波片通過不對偏振光有任何相位延遲作用的透明介質構成的連接件連接，且其中從所述液晶透鏡出射的一種偏振方向的偏振光入射到所述陣列中的二分之一波片，而另一種偏振方向的偏振光入射到所述陣列中的連接件。
7.一種液晶顯示器，其特徵在於包括如權利要求1至6中任意一項所述的起偏器。
專利摘要本實用新型涉及一種起偏器及使用這種起偏器的液晶顯示器。該起偏器能夠將自然光全部轉化成線偏振光，該起偏器的特徵在於包括各向異性材料體，其位於光路的上遊，被配置成使得自然光入射並將入射的自然光分成偏振方向不同的兩束偏振光而出射；以及光調節器，其位於光路的下遊，被配置成使得從所述各向異性材料體出射的兩束偏振光中的一束入射並使入射的偏振光的偏振方向與所述兩束偏振光中的另一束的偏振方向完全一致而出射。
文檔編號G02F1/1335GK202008552SQ20112008923
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者周曉東, 秦廣奎 申請人:京東方科技集團股份有限公司