偏振光源.pdf

本发明揭露一种偏振光源，其主要结构包括至少一可发射出光线之非极化光源、一可使特定偏振光通过的反射式偏光分光器、一用来反射光线的反射面、与一可改变光线偏振态的相位转换装置。借着在光的行进路线上适当的配置反射面与相位转换装置，可使非极化光有效率地转换为特定偏振光而自该偏振光源的结构中射出。

1.  一种偏振光源，包含：
至少一非极化光源；
一反射式偏光分光器，用以让该非极化光源的一特定偏振光通过，并反射另一特定偏振光；
一反射面，用以反射该反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光；及
一相位转换装置，设于该反射面及该反射式偏光分光器之间，以使该另一特定偏振光，通过该相位转换装置二次；
通过该相位转换装置二次之该另一特定偏振光，转换为该特定偏振光，而通过该反射式偏光分光器。

2.  如权利要求1所述的偏振光源，其中该相位转换装置为一四分之一波片。

3.  一种偏振光源，包含：
一反射器，呈容器状且具有一开口与一内表面，其内表面可反射光线；
一基座，位于该反射器的内表面上；
至少一发光二极管，位于该基座上且导线连接于该基座，用来作为光源；
一四分之一波片，覆盖且封闭该反射器的开口，使该基座与该至少一发光二极管位于由该反射器与该四分之一波片所包围的封闭空间中；及
一反射式偏光分光器，位于该四分之一波片上，用以让该光源的一特定偏振光通过，并反射另一特定偏振光，
其中设置该四分之一波片，使由该反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光通过两次该四分之一波片后，转换为该特定偏振光。

4.  如权利要求3所述的偏振光源，其中该基座由一高传热材质所组成。

5.  如权利要求3所述的偏振光源，其中该至少一发光二极管的电极为透明电极。

6.  如权利要求3所述的偏振光源，其中该反射式偏光分光器为一线栅偏光分光器。

7.  如权利要求3所述的偏振光源，其中该基座靠近该反射器的开口的表面上镀有一高反射率层。

8.  如权利要求7所述的偏振光源，其中该反射器的内表面除了与该基座相连接的区域外，为一高反射率层。

9.  一种偏振光源，包含：
一反射器，呈容器状且具有一开口与一内表面，其内表面可反射光线；
一基座，位于该反射器的内表面上，其具有四分之一波片的功能；
至少一发光二极管，位于该基座上且电性连接于该基座，用来作为光源；及
一反射式偏光分光器，覆盖且封闭该反射器的开口，以使该基座与该至少一发光二极管位于由该反射器与该反射式偏光分光器所包围的封闭空间中，且该反射式偏光分光器用以使该光源的一特定偏振光通过，并反射另一特定偏振光，
其中设置该基座，以使由该反射式偏光分光器所反射的另一特定偏振光通过两次该基座后，转换为该特定偏振光。

10.  如权利要求9所述的偏振光源，其中该基座由一双折射介质材料所组成。

11.  如权利要求9所述的偏振光源，其中该至少一发光二极管的电极为透明电极。

12.  如权利要求9所述的偏振光源，其中该反射式偏光分光器为一线栅偏光分光器。

偏振光源
技术领域
本发明涉及一种偏振光源，更明确的说，尤有关于一种可发出特定线性偏振光的光源模块。
现有技术
近年来，由于液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)具有轻薄、低电压驱动与低消耗功率等优点，因此已大幅应用于桌上型、笔记型计算机的屏幕，甚至有逐渐取代传统映像管显示器的趋势，也因为如此，其相关技术正不断发展当中。
直视型与投影型液晶显示器的主要结构包含光源、液晶面板、及分别位于液晶面板前后两侧的两偏光组件。光线由光源发出后，到达液晶面板靠近光源侧的偏光组件，此时约有一半的光线可通过，而另约一半的光线则被偏光组件吸收或反射。其后，通过的光线通过液晶面板与另一侧的偏光组件而呈现影像。
如上所述，由于目前大部份的液晶显示器皆利用荧光光源或是高压气体等非偏振光源来做为照明系统的主体，因此当光线通过光源侧的偏光组件后，约有一半的光线被吸收，仅有一半的光线可供利用。这使得整个液晶显示器的光利用效率大幅降低，也带来系统散热与环保等问题。
有鉴于此，若能提供一种可有效发出线性偏振光的光源，并适当搭配液晶显示器的其它组件，必可大幅提高其光利用效率，改善现有液晶显示器的问题与缺点。
发明内容
因此本发明的目的即是在于提供一种偏振光源，其可有效率地将非极化光转换为特定偏振光再予以射出。若将其应用于液晶显示器，可大幅提高液晶显示器的光利用效率与亮度。
依据本发明的第一实施例，提供一种偏振光源，其包含：至少一非极化光源；一反射式偏光分光器，用以让该非极化光源的一特定偏振光通过(A型偏振光)，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)；一反射面，用来反射该反射式偏光分光器所反射的B型偏振光；及一相位转换装置，设置于该反射面及该反射式偏光分光器之间，以使该另一特定偏振光，通过该相位转换装置二次，以转换为A型偏振光，进而能通过该反射式偏光分光器。
依据本发明的第二实施例，提供一种偏振光源，其包含：一反射器，呈容器状且具有一开口与一内表面，其内表面可反射光线；一基座，位于该反射器的内表面上；至少一发光二极管，位于该基座上且线路连接于该基座，用来作为光源；一四分之一波片，覆盖且封闭该反射器的开口，以使该基座与该至少一发光二极管位于由该反射器与该四分之一波片所包围的封闭空间中；及一反射式偏光分光器，位于该四分之一波片上，用以让该光源的一特定偏振光(A型偏振光)通过，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)，其中设置该四分之一波片，以使由该反射式偏光分光器所反射的B型偏振光通过两次该四分之一波片后，转换为该A型偏振光。
依据本发明的第三实施例，提供一种偏振光源，其包含：一反射器，呈容器状且具有一开口与一内表面，其内表面可反射光线；一基座，位于该反射器的内表面上，其具有四分之一波片的功能；至少一发光二极管，位于该基座上且电性连接于该基座，用来作为光源；及一反射式偏光分光器，覆盖且封闭该反射器的开口，以使该基座与该至少一发光二极管位于由该反射器与该反射式偏光分光器所包围的封闭空间中，且该反射式偏光分光器用以使该光源的一特定偏振光(A型偏振光)通过，并反射另一特定偏振光(B型偏振光)，其中设置该基座，以使由该反射式偏光分光器所反射的B型偏振光通过两次该基座后，转换为该A型偏振光。
借着本发明的偏振光源，可有效率地发出线性偏振光，因而改善现有液晶显示器的缺点与问题。
附图简单说明
图1为依据本发明第一实施例的偏振光源的横剖面图；
图2为依据本发明第二实施例的偏振光源的横剖面图；
图3为依据本发明第三实施例的偏振光源的横剖面图。
组件符号说明：
11、21、31  反射器
11a、21a、31a  高反射率层
12、22、32  基座
13、23、33  发光二极管
13a  发光区
13b  电极
14、24  四分之一波片
15、25、35  反射式偏光分光器
22a  高反射率层
具体实施方式
接下来将配合附图详细说明本发明的优选实施例，其中相同的组件将以相似的符号表示。
依据本发明的偏振光源，其主要结构包括至少一可发出光线的非极化光源、一可使特定偏振光通过并使另一型偏振光反射的反射式偏光分光器、一用来反射光线的反射面、与一可改变光线偏振态的相位转换装置。各组件的功用与配置详细说明如下。
第一实施例
图1为依据本发明第一实施例的偏振光源的横剖面图。如图1所示，第一实施例的偏振光源包含一具有凹槽的反射器11，其凹槽中的内表面11a可用来反射光线，在本实施例中，整个内表面11a可为一高反射率层。在反射器11凹槽中的内表面11a上设置一基座12，在此实施例中，为了要增加系统的散热效果，基座12可由一高传热材质所组成。在基座12上则设置至少一发光二极管13来做为光源，其与基座12的导线连接。为了提升亮度，发光二极管13可由覆晶(flip-chip)的方式与基座12的导线连接(如图1所示)，此外，理想上，发光二极管13的电极13b最好为透明电极，举例来说，此透明电极可由铟锡氧化物(ITO)所组成。
此外，在反射器11凹槽的开口处设置一四分之一波片14，其完全覆盖住反射器11的开口，如此使得基座12与发光二极管13位于由反射器11与四分之一波片14所包围的封闭空间中。在此实施例中四分之一波片14做为一相位转换装置，可使线性偏振光在通过四分之一波片14两次之后，旋转其偏振态九十度，举例来说，S偏振光通过四分之一波片14两次后会转换为P偏振光，P偏振光通过四分之一波片14两次后则会转换为S偏振光。最后，在四分之一波片14上设置一反射式偏光分光器15而形成偏振光源的整体结构，反射式偏光分光器15可使发光二极管13所发射出地特定偏振光通过(如S偏振光)，并反射另一特定偏振光(如P偏振光)。在此实施例中，利用一线栅偏光分光器(wire grid polarizer)来做为反射式偏光分光器15。
接下来说明此实施例的偏振光源运作的方式。如图1所示，非极化光线由发光二极管的发光区13a发出后，由于四分之一波片并不会改变非极化光的状态，因此向上的光线通过四分之一波片14后仍为非极化光。接着，向上的非极化光到达反射式偏光分光器15，此时，一特定偏振光(如S偏振光)可穿过反射式偏光分光器15而到达外界，而另一特定偏振光(如P偏振光)则被反射向下。随后，被反射的P偏振光通过四分之一波片14后成为圆偏振光，并继续向下传播通过发光二极管13与基座12。的后，此圆偏振光被反射器11的内表面11a反射向上，通过四分之一波片14后转换成为S偏振光，最后通过反射式偏光分光器15。
另外一方面，由发光二极管13的发光区13a所发出的向下的非极化光，先经反射器11的内表面11a反射向上，通过四分之一波片14后到达反射式偏光分光器15。如上所述，S偏振光可穿过反射式偏光分光器15而到达外界，而P偏振光则被反射向下，其后，P偏振光经由前一段所述相同的机制被转换为S偏振光而通过反射式偏光分光器15。此外，由于发光二极管13被包围在由反射器11与四分之一波片14所形成的封闭空间中，而且反射器11的整个内表面11a均为高反射率层，因此发光二极管13往侧边发射的光线会被反射并在封闭空间中传播，并且会以如上所述的机制，完全转换为S偏振光而通过反射式偏光分光器15。
如上述例子，借着四分之一波片14、反射式偏光分光器15、与反射器11所形成的机制与结构，仅特定偏振光(此实施例中为S偏振光)得以由此偏振光源射出。此外，由于发光二极管13被包围在由反射器11与四分之一波片14所形成的封闭空间中，因此发光二极管13所发出的非极化光线会不断在此封闭空间中传播，直到完全被转换为S偏振光而通过反射式偏光分光器15，因此本发明的偏振光源可有效地将发光二极管13所发出的光线转换为S偏振光。此处需注意，在此实施例中，仅S偏振光得以通过反射式偏光分光器15，然而，适当的配置反射式偏光分光器15与四分之一波片14，亦可使偏振光源只发出其它特定偏振光(如P偏振光)。
第二实施例
图2为依据本发明第二实施例的偏振光源的横剖面图。第二实施例的偏振光源结构与第一实施例大致相同，不同的处在于：基座22的上表面22a镀有一高反射率层，且反射器21的内表面除了与基座22相连接的区域外，为一高反射率层21a。由图2可知，第二实施例的偏振光源运作方式与第一实施例相似，由发光二极管23所发出的非极化光，会不断在反射器21与四分之一波片24所形成的封闭空间中传播，并被基座22的上表面22a与反射器21内表面的高反射率层21a所反射，最后将完全转换为特定偏振光，穿过反射式偏光分光器25而到达外界。与第一实施例相比，由于光线不会通过基座22，因此可减少部份透射所造成的损耗，故第二实施例的偏振光源可更有效率的将非极化光转换为特定偏振光。
第三实施例
图3为依据本发明第三实施例的偏振光源的横剖面图。如图3所示，第三实施例的偏振光源结构亦与第一实施例大致相同，不同的处在于：将基座32制作成具有四分之一波片的功能，因此不需准备另外的四分之一波片，在此实施例中，基座32可由一双折射介质材料所组成；此外，反射式偏光分光器35完全覆盖住反射器31的开口，如此使得基座32与发光二极管33位于由反射器31与反射式偏光分光器35所包围的封闭空间中。
同样的，发光二极管33所发出的非极化光会不断在该封闭空间中传播，直到完全被基座32转换为特定偏振光，穿过反射式偏光分光器35而到达外界。在此实施例中，由于光线不需通过另外的四分之一波片，因此可减少部份透射所造成的损耗，故可提高偏振光源的光利用效率。此外，由于不需准备另外的四分之一波片，因此可降低偏振光源的成本。
很明显地，本领域的技术人员在不离开本发明的精神与范围内，当可对本发明进行各种修改与变化。因此所有与权利要求意义相等的变化均应包含于本发明的中。