偏振光生成裝置及顯示裝置製造方法
2023-05-08 23:39:41
偏振光生成裝置及顯示裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種偏振光生成裝置及顯示裝置，所述偏振光生成裝置設置於背光模組和顯示模組之間，包括一偏振光生成單元，所述偏振光生成單元包括：分光單元，用於將接收到的來自背光模組的光線分解為第一偏振方向的第一線偏振光和第二偏振方向的第二線偏振光；第一光傳輸單元，用於將所述第一線偏振光的部分或全部投射到所述顯示模組的輸入面；偏振轉換單元；第二光傳輸單元，用於將所述第二線偏振光投射到所述偏振轉換單元，使得偏振轉換單元將所述第二線偏振光轉換為第一偏振方向的第三線偏振光後，投射到所述顯示模組的輸入面。本發明將入射光線分成不同偏振方向的線偏振光線，由於沒有對入射光線進行吸收，減少了入射光的光能損失。
【專利說明】偏振光生成裝置及顯示裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及顯示領域，特別是涉及一種偏振光生成裝置及顯示裝置。
【背景技術】
[0002]液晶顯示器是一種自身不發光的顯示器，為了圖像顯示，通常需要使用會發光的背光模組作為光源，而液晶在電場的作用下配合偏振材料，其功能如同光閥，結合電極的布置及電極開關的安排，可調節光線的強弱、即可在空間中產生不同的亮暗點而呈現生動的圖像。
[0003]傳統上的偏振片是由二色性材料所形成，使其在兩個互相直交的軸上吸收光線的能力不同，亦即在其中一軸(吸收軸)有入射光的最高吸收度，而在其直交軸(穿透軸)上有最低吸收度，因此就實際狀況而言有一半以上的入射光會被偏振片吸收而損失，造成偏振片及液晶顯示器總體的低光能利用率，無法同時滿足液晶顯示器高亮度與低能量耗損的需求。
【發明內容】
[0004]為了解決現有形成偏振光線時造成能量的損耗的問題，本發明提供了一種偏振光生成裝置及顯示裝置。
[0005]本發明提供了一種偏振光生成裝置，設置於背光模組和顯示模組之間，包括一偏振光生成單元，所述偏振光生成單元包括:
[0006]分光單元，用於將接收到的來自背光模組的光線分解為第一偏振方向的第一線偏振光和第二偏振方向的第二線偏振光；
[0007]第一光傳輸單元，用於將所述第一線偏振光的部分或全部投射到所述顯示模組的輸入面；
[0008]偏振轉換單元；
[0009]第二光傳輸單元，用於將所述第二線偏振光投射到所述偏振轉換單元，使得偏振轉換單元將所述第二線偏振光轉換為第一偏振方向的第三線偏振光後，投射到所述顯示模組的輸入面。
[0010]本發明還提供了一種顯示裝置，包括所述的偏振光生成裝置。
[0011]本發明取得的有益技術成果是:本發明將背光模組的入射光線分成不同偏振方向的線偏振光線，其中第一方向的線偏振光直接進入顯不模組，第二方向的偏振光線轉化為第一方向的線偏振光後進入顯示模組，最終形成相同方向的線偏振光線進入顯示模組。由於沒有對入射光線進行吸收，入射光全部形成線偏振光，減少了入射光的光能損失，提高了光能的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明第一種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖；
[0013]圖2為本發明第二種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖；
[0014]圖3為本發明第二種實施例的優選結構示意圖；
[0015]圖4為本發明第三種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖；
[0016]圖5為本發明一種實施例的分光單元的結構示意圖；
[0017]圖6為本發明一種實施例的偏振光生成裝置的立體示意圖；
[0018]圖7為圖6的另一角度示意圖；
[0019]圖8為圖6的截面圖；
[0020]圖9為圖8的光路示意圖。
[0021]圖10為本發明一種顯示裝置的局部結構示意圖；
[0022]圖11為圖10的光路圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0024]如圖1所示，為本發明第一種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖，該偏振光生成裝置:設置於背光模組200和顯示模組300之間，包括一偏振光生成單元，所述偏振光生成單元包括:
[0025]分光單元101，用於將接收到的來自背光模組200的光線S分解為第一偏振方向的第一線偏振光SI和第二偏振方向的第二線偏振光S2 ；
[0026]第一光傳輸單元(圖中未示出)，用於將所述第一線偏振光SI的部分或全部投射到所述顯示模組300的輸入面；
[0027]偏振轉換單元102 ；
[0028]第二光傳輸單元(圖中未示出)，用於將所述第二線偏振光S2投射到所述偏振轉換單元102，使得偏振轉換單元102將所述第二線偏振光S2轉換為第一偏振方向的第三線偏振光S3後，投射到所述顯示模組300的輸入面。
[0029]本發明將背光模組的入射光線分成不同偏振方向的線偏振光線，其中第一方向的線偏振光直接進入顯示模組，第二方向的偏振光線轉化為第一方向的線偏振光後進入顯示模組，最終形成相同方向的線偏振光線進入顯示模組。由於沒有對入射光線進行吸收，入射光全部轉變為第一偏振方向的能夠被顯不模組所使用的線偏振光，減少了入射光的光能損失，提聞了光能的利用率。
[0030]再次參閱圖1，本實施例的背光模組形成出射光線S，出射光線S進入分光單元後分光為第一偏振方向的第一線偏振光SI和第二偏振方向的第二線偏振光S2,其中,第一線偏振光SI為所述分光單元101反射所述來自背光模組200的光線得到，所述第二線偏振光S2為所述分光單元101透射所述來自背光模組200的光線得到。本發明的分光單元實現了將入射光線分解為不同偏振方向的線偏振光，可以採用任何具有分光功能的光學部件。本發明的偏振轉換單元102實現了偏振光的方向改變，可以採用二分之一波片對入射光線進行改變，當然，也可以採用具有相同功能的光學部件。
[0031]如圖2所示，為本發明第二種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖，該實施例的偏振光生成裝置與第一種實施例基板相同，區別是:還包括一反射單元103，用於將經第一光傳輸單元傳輸的無法投射到所述顯示模組的輸入面的第一線偏振光反射到所述顯示模組的輸入面。當分光單兀對光線進行分光時，反射形成的第一線偏振光會存在不能全部投射到所述顯示模組的輸入面的情況，為了減少光線的損失，本實施例增加了一反射單元，用於將經第一光傳輸單元傳輸的無法投射到所述顯示模組的輸入面的第一線偏振光反射到所述顯示模組的輸入面。
[0032]本發明的分光單元101的入光面與所述背光模組200的出光面成一夾角設置，使得背光模組的出射光線至少部分射入該分光單元的入光面上。當分光單元101的入光面與所述背光模組200的出光面之間的夾角α大於45度，且小於90度時，背光模組形成的入射光線在分光單元上進行反射的光線將以朝向顯示模組的輸入面方向進行出射。此時，通過分光單元101的位置及尺寸調整即可將光線全部照射到顯示模組的輸入面，而不需要設置反射單元就可以將分光後的光線以朝向顯示模組的方向進行出射。
[0033]當然，如果分光單元的入光面與所述背光模組的出光面的夾角α小於等於45度時，會出現第一光傳輸通道傳輸的部分光線無法投射到顯示模組上，此時，就需要設置一反射單元103，用於將經第一光傳輸單元傳輸的無法投射到所述顯示模組的輸入面的第一線偏振光反射到所述顯示模組的輸入面。
[0034]如圖3所示，為圖2中的一種優選實施例的結構示意圖，本實施例的背光模組形成的入射光線為垂直於背光模組的出射面，第一線偏振光SI經過反射單兀反射後形成的第四線偏振光S4以垂直於顯示模組輸入面的方向進行出射，第三線偏振光S3也以垂直於顯示模組輸入面的方向進行出射。本實施例的偏振光生成裝置形成的進入顯示模組的第四線偏振光S4和第三線偏振光S3都以垂直於顯不模組輸入面的方向進入,從而形成單一方向的線偏振光射向顯示模組的輸入面。為了滿足上述關係，本實施例的所述反射單元的反射面與所述背光模組的出光面的夾角β滿足如下關係:β等於α。計算過程如下:假定第一線偏振光SI入射反射單兀的入射角為Y，第四線偏振光S4與入射光線S都垂直於背光模組的出光面，通過角度關係計算得出β等於α。
[0035]本發明給出了一個優選實施例，本優選實施例的分光單元的入光面與所述背光模組的出光面呈45度夾角，所述反射單元的反射面與所述背光模組的出光面呈45度夾角。本實施例的分光單元的入光面與反射單元的反射面平行設置，此時，以垂直於背光模組出光面的入射光線在進入分光單元的入光面進行分光，形成的第一線偏振光在經過反射單元的反射面進行反射後，以豎直向上的方向射向顯示模組的輸入面，同時，形成的第二方向的偏振光經過轉換後，也形成豎直向上的線偏振光進入顯示模組的輸入面。
[0036]如圖4所示為本發明第三種實施例的偏振光生成裝置的結構示意圖，本實施例與第二種實例基本上相同，區別是:還包括遮光單元104，用於阻擋背光模組發出的未進入分光單兀進行分光的入射光線射向所述顯不模組的輸入面。由於背光模組中發出的光線都以線偏振光的方式進入顯示模組的輸入面，此時顯示模組中無需再設置偏振片，從而降低了生產成本。優選地，遮光單元104在朝向背光模組的面上還設有反射層，從而將射向遮光單元的光線向背光模組進行反射，避免了光損失。更優地，遮光單元為偏振片，從而將入射光線轉換為線偏振光進行出射，進一步減少了光的損失。
[0037]本實施例的分光單元的出光面在二分之一波片所在面上的投影位於所述二分之一波片限定的範圍內，從而將經過分光單元的光線都通過二分之一波片進行轉換，避免了未經轉換的光線進入顯示模組的輸入面。
[0038]如圖5所示，為本發明一種實施例的分光單元的結構示意圖，本發明的偏分光單元用於對入射光線進行兩個不同方向的分光，可以是各種分光功能的光學部件，本實施例採用二分之一波片。本實施例的分光單元包括兩個基板和設置在兩個基板之間的由不同折射率材料形成的介質層，介質層的折射率為1.38-1.70，用於對入射光進行分光，形成第一方向線偏振光線和第二方向線偏振光線。該實施例的膜層堆積結構為Glass/(Ti02/Si02)nTi02/Glass，其膜層厚度為1/4主光波波長。當入射自然光處在入射介質面的布儒斯特角時，會出現純S偏振光的反射，利用膜層堆積和1/4波長厚度的膜層會產生增透膜的原理，可以實現P偏振光的完全透射和S偏振光的完全反射。當然，分光層也可以利用現有的具有分光功能的光學儀器進行實現。
[0039]如圖6和7所示，為本發明一種實施例的偏振光生成裝置的立體示意圖，本實施例的偏振光生成裝置包括多個偏振光生成單元，多個偏振光生成單元成陣列分布，圖8立體結構的截面圖，從圖上可以看出，第一偏振光轉換單元中的偏振光轉換單元102的第一端與分光單元101的第一端相連接，第二端與第二偏振光轉換單元中的反射單元103,的第一端相連接，反射單元103,的第二端與分光單元101的第二端相連接。第一偏振光轉換單元中的反射單元103的第一端與第三振光轉換單元中的偏振光轉換單元102"的第一端相連接，第二端與第三偏振光轉換單元的遮擋單元104"的第一端相連接，遮擋單元104"的第二端與第三偏振光轉換單元的分光單元101"的第一端相連接，分光單元101"的第二端與偏振光轉換單元102"的第二端相連接。其中，第一偏振光生成單元中的分光單元101、偏振光轉換單元102和相鄰偏振光生成單元中的遮擋單元104'、反射單元103'形成第一四面體結構，第一偏振光生成單元中的遮擋單元104、反射單元103和相鄰另一偏振光生成單元中的分光單元101"、偏振光轉換單元102"形成第二四面體結構，依次類推，形成多個四面體結構，相鄰的四面體結構之間的間隙為具有入射面105和出射面106的光線通道，相鄰行的四面體結構交錯設置，即其中一行的四面體結構與相鄰行的光線通道位置對應。
[0040]如圖9所示，為圖8的光路圖，本實施例的背光模組發出的光線一部分經由遮光層反射回背光模組，另一部分進入分光單元101，經過分光單元的光線一部分經由反射單元射向顯示模組，一部分經由偏振轉換單元轉換之後射向顯示模組。
[0041]如圖10所示，為本發明一種實施例的顯示裝置的局部結構示意圖，該顯示裝置包括:背光模組200、偏振光生成裝置100和顯示模組300，其中，背光模組200包括光源201、導光板202、反射膜203、稜鏡膜204和散射膜205 ;顯示模組包括偏振片301 ；
[0042]面板302 ；
[0043]偏振光生成裝置100，偏振光生成裝置的具體結構參閱上文描述。
[0044]本發明的光源201可以是雷射、LED、CCFL(冷陰極螢光燈管)等任何一種，光源201設置在導光板202的一側或者位於導光板出光面的相對面上，用於給導光板提供光源.，從而可以形成側入式或直下式光源。本發明的面板302用於接收線偏振光，優選地，在面板302的表面上還設有偏振片301，使得經過偏振光生成裝置100的線偏振光形成具有更好的偏振光。
[0045]如圖11所示，為圖10的光路圖，從圖中可以看出，背光模組發出的入射光線經過該分光單兀分成不同偏振方向的線偏振光線，其中第一方向的線偏振光直接進入顯不模組，第二方向的偏振光線轉化為第一方向的線偏振光後進入顯不模組，最終形成相同方向的線偏振光線進入顯示模組。
[0046]上述技術方案將背光模組的入射光線分成不同偏振方向的線偏振光線,其中第一方向的線偏振光直接進入顯不模組，第二方向的偏振光線轉化為第一方向的線偏振光後進入顯示模組，最終形成相同方向的線偏振光線進入顯示模組。由於沒有對入射光線進行吸收，入射光全部形成線偏振光，減少了入射光的光能損失，提高了光能的利用率。
[0047]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種偏振光生成裝置,設置於背光模組和顯不模組之間，其特徵在於，包括一偏振光生成單元，所述偏振光生成單元包括: 分光單元，用於將接收到的來自背光模組的光線分解為第一偏振方向的第一線偏振光和第二偏振方向的第二線偏振光； 第一光傳輸單元，用於將所述第一線偏振光的部分或全部投射到所述顯示模組的輸入面； 偏振轉換單元； 第二光傳輸單元，用於將所述第二線偏振光投射到所述偏振轉換單元，使得偏振轉換單元將所述第二線偏振光轉換為第一偏振方向的第三線偏振光後，投射到所述顯示模組的輸入面。
2.根據權利要求1所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述第一線偏振光為所述分光單元反射所述來自背光模組的光線得到，所述第二線偏振光為所述分光單元透射所述來自背光模組的光線得到。
3.根據權利要求1所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，當所述第一光傳輸單元無法將所述第一線偏振光的全部投射到所述顯示模組的輸入面時，所述偏振光生成裝置還包括一反射單元，用於將經第一光傳輸單元傳輸的無法投射到所述顯示模組的輸入面的第一線偏振光反射到所述顯示模組的輸入面。
4.根據權利要求3所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述分光單元的入光面與所述背光模組的出光面的夾角α大於45度，且小於90度。
5.根據權利要求3所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述分光單元的入光面與所述背光模組的出光面的夾角α小於等於45度時，所述反射單元的反射面與所述背光模組的出光面的夾角β滿足如下關係:β等於α。
6.根據權利要求5所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述分光單元的入光面與所述背光模組的出光面呈45度夾角，所述反射單元的反射面與所述背光模組的出光面呈45度夾角。
7.根據權利要求1所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述偏振轉換單元為二分之一波片。
8.根據權利要求7所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述分光單元的出光面在二分之一波片所在面上的投影位於所述二分之一波片限定的範圍內。
9.根據權利要求1所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述分光單元包括兩個基板和設置在兩個基板之間的由不同折射率材料形成的介質層。
10.根據權利要求3所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，還包括遮光單元，用於阻擋所述背光模組發出的未經過分光單元進行分光的入射光線射向所述顯示模組的輸入面。
11.根據權利要求10所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述遮光單元在朝向背光模組的方向設有反射層。
12.根據權利要求3所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，還包括一偏振單元，用於將所述背光模組發出的未經過分光單元進行分光的入射光線形成偏振光射向所述顯示模組的輸入面。
13.根據權利要求10-12任何一項所述的偏振光生成裝置，其特徵在於，所述偏振光生成單7Π為多個，多個偏振光生成單7Π陣列分布，其中一個偏振光生成單7Π中的分光單兀、偏振光轉換單元和相鄰的另一偏振光生成單元中的遮光單元、反射單元形成一四面體結構，相鄰的四面體結構之間間隙設置，相鄰行的四面體結構之間交錯分布。
14.一種顯示裝置，其特徵在於，包括如權利要求1-13任何一項所述的偏振光生成裝置。
15.一種顯示裝置，其特徵在於，包括如權利要求1-13任何一項所述的偏振光生成裝置，還包括設置在所述顯示模組輸入面側的偏振片。
【文檔編號】G02B27/28GK104133316SQ201410342514
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】王尚 申請人:京東方科技集團股份有限公司