[实用新型]一种用于提高LED背光照明效率的偏振转换光学系统

说明书

本实用新型公开了一种用于提高LED背光照明效率的偏振转换光学系统，涉及偏振转换光学系统技术领域，包括准直透镜模组和偏振转换器，偏振转换器包括棱镜一到镜七，棱镜一到棱镜七的斜面通过光学胶胶合为一体，棱镜五、棱镜六、棱镜七相对于棱镜四与棱镜三、棱镜二、棱镜一呈对称式分布；第一胶合面、第三胶合面、第四胶合面和第六胶合面均镀制有偏振分束膜；第一外侧面、第二胶合面、第五胶合面和第二外侧面均镀制有全反射金属膜。本实用新型用于提高LED背光照明效率的偏振转换光学系统，可以将出射的非偏振光束全部转换为单一偏振态偏振光且可实现均匀化，且不需配合使用微透镜阵列组，减小透镜组的设计尺寸，降低了光源部分的设计难度，降低成本。

技术领域

本实用新型涉及偏振转换光学系统，具体地说是一种用于提高LED背光照明效率的偏振转换光学系统。

背景技术

LED背光是指用LED(发光二极管)来作为LCD显示屏的背光源用于照亮LCD显示屏。而现有背光源多使用LED作为照明光源且采用直下式照明方式，LED为非偏振光源，而LCD为偏振特性器件，其中仅有水平偏振光照明LCD，而垂直偏振光被吸收损失，故而该系统光能利用率低，显示亮度不高；且由于LCD自身的透过率较低，吸收较大，且大量吸收垂直偏振光，使得LCD屏温升过高出现损坏现象。

现有技术中用于提高直下式背光照明效率的偏振转换光学系统主要采用以下技术方案实现：

技术方案一：如图1所示，LED光源经过准直后，用两组微阵列透镜，一块方解石晶体和一些半波片制作的偏光转换装置。在该结构中，第一微阵列透镜的每一个小透镜都成一个光源的像，并将这个像成像在对应的第二微阵列透镜上，第二微阵列透镜将第一微阵列透镜的像成像在其后的空间通过叠加成像在LCD屏上，从而达到匀光的目的，其中第一个微阵列透镜的单元透镜是第二微阵列透镜的单元透镜的2倍，二者相配，从而使平行入射的非偏振光分割成宽度相等，间隔相等的平行光束入射到方解石晶体上。由于方解石晶体的结构特性，其光轴与解理面成45°23′，当非偏振光垂直解理面入射时，将被分成垂直偏振光和水平偏振光，垂直偏振光的振动方向垂直光轴(也垂直入射面)，水平偏振光的传播方向与光轴有一定的夹角，振动方向与垂直偏振光的振动方向垂直，垂直偏振光和水平偏振光在方解石晶体的出射面是分开的，两者没有重合部分，在垂直偏振光的出射区域粘贴半波片，半波片的主轴与垂直偏振光的振动方向成45°，所以垂直偏振光通过贴在晶体上的条状半波片后，其振动方向被旋转90°，就与水平偏振光的振动方向一致，而垂直偏振光出射区域没有半波片，所以其振动方向不变，于是得到偏振方向一致的线偏振光。狭缝光栅的作用是阻挡小透镜边缘的漏光，不让杂散光通过垂直偏振光光出射的区域，以提高输出光的消光比。

上述技术方案的缺陷在于：必须使用微阵列透镜，才能保证来自光源的光可有效的分成两部分，且由于加工设计及平行光的平行度影响，最后从偏振转换器转换后的出光不免会夹杂有非偏振光或水平偏振光，影响光效，且准直透镜组的尺寸大小需和偏振转换器大小相同，故而采用该种方案光学设计复杂，成本较高。

技术方案二：如图2、3所示，采用将若干个棱镜线性排列组合一起，在该偏光转换器的出射面上每隔一个棱镜贴合一个半波片，该偏光转换器的入射面被分成透光与非透光形成间隔排列，该结构采用棱镜胶合，但必须同时配合微阵列透镜使用，以保证光束只能通过透光区域进行入射，这样才能充分使用光源发出的光，并且将射入该偏振转换器的非偏振光全部转换成垂直方向偏振光，由于透镜为非单一透镜阵列组成，且需做好透光区域与非透光区域，因此该设计同样复杂成本较高。

上述技术方案的缺陷在于：需对胶合棱镜进行透光与非透光处理，必须采用微阵列透镜组，且该微阵列透镜组为非单一透镜阵列，造成加工难度较高，且易从偏振转化器转换后的出光夹杂有非偏振光或水平偏振光，影响光效，且准直透镜组的尺寸大小需和偏振转换器大小相同，故而采用该种方案光学设计复杂，成本较高。

实用新型内容