本發(fā)明涉及液晶顯示投影和特殊液晶顯示用光源領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于液晶投影顯示或超高亮液晶顯示（如hud液晶顯示像源），用led代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金鹵燈、高壓氙燈的新型光源，具體地說是一種用于液晶投影顯示系統(tǒng)或液晶顯示器的薄型led偏光光源。

背景技術(shù)：

目前，在液晶投影顯示行業(yè)逐步采用led代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金鹵燈、高壓氙燈，以達(dá)到提高發(fā)光效率，降低功耗、減少散熱結(jié)構(gòu)成本、增加光源壽命的目的。傳統(tǒng)的液晶投影顯示光源有關(guān)光路示意圖見圖1。

pbs（polarizationbeamspliter偏光分光棱鏡）板是一種通常用于液晶投影光源的光學(xué)器件，可以將入射的非偏振的平行光分成兩束互相垂直的線偏振光，配合1/2波長延遲膜的應(yīng)用將其中的一束線偏振光旋轉(zhuǎn)90°，即使兩束光成為方向一致的線偏振光。如圖2，從進(jìn)光區(qū)入射的非偏振的平行光分成兩束互相垂直的線偏振光，直接透過的是s波，p波經(jīng)兩次反射后透過pbs板經(jīng)過1/2波長延遲膜偏振光旋轉(zhuǎn)90°轉(zhuǎn)變?yōu)閟波，即使輸出的光線全部成為方向一致的s波線偏振光。

在液晶投影顯示行業(yè)，為了提高光線利用效率通常采用pbs板的偏光增光技術(shù)，在使用pbs板時必須將光線集中對準(zhǔn)pbs板的進(jìn)光區(qū)域，這個區(qū)域約占pbs板的50%面積，另外的區(qū)域為鍍反射膜的區(qū)域（有的產(chǎn)品用散熱柵格代替）。所以必須將氙燈光源或其他光源發(fā)出的光線分解為等間隔的光線束，一般采用分束透鏡，分束透鏡陣列將平行光聚光壓縮為約50%間隔的光線束與pbs板的排列間隔對應(yīng)；為了消除雜光及將分束后的光線恢復(fù)為平行光，通常需要增加散熱柵格和準(zhǔn)則透鏡。pbs板結(jié)構(gòu)如圖3。

這種結(jié)構(gòu)設(shè)計必然導(dǎo)致偏光光源厚度大，尺寸難以縮小，制造成本高，功耗大等一系列問題的產(chǎn)生，必須加以改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的偏光光源存在的厚度大、成本高、功耗大的問題，設(shè)計一種薄型液晶投影顯示led偏光光源。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種薄型液晶投影顯示led偏光光源，它由以下部分組成：

a、高效發(fā)光二極管led1組成的陣列及準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2；

b、pbs板3，在pbs板3的出光側(cè)間隔粘貼有1/2波長延遲膜4；

c、蜂窩透鏡板5；

pbs板3和高效發(fā)光二極管led1組成的陣列分別位于準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2的兩側(cè)，蜂窩透鏡板5位于粘貼有1/2波長延遲膜4的pbs板3的外側(cè)；

其特征在于：每個led1及其準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2的出光口都與pbs板3的進(jìn)光區(qū)對齊；每一束入射到pbs板3進(jìn)光區(qū)的光線分解為兩束互相垂直的線偏振光，用1/2波長延遲膜4將其中的一束光線偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，變成與另一束光線偏振方向一致的線偏振光。

通過pbs板3及1/2波長延遲膜4出射的線偏振光，偏振方向與液晶屏的前置偏光片的偏振方向一致。

通過設(shè)置蜂窩透鏡板5上的子透鏡尺寸、曲率、材料折射率及透鏡板楔形角度θ參數(shù)通增加光源的均勻性，并且能夠?qū)⑵叫泄饩€偏轉(zhuǎn)、擴(kuò)散到投影系統(tǒng)需要的光線角度。

led陣列由白色發(fā)光管組成，為單光路類型的彩色液晶投影顯示設(shè)備提供光源。

led陣列由紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光管組成，為三片式液晶投影顯示設(shè)備提供紅綠藍(lán)三色光源。

led陣列由單色發(fā)光管組成，為單色液晶顯示屏或顯示模塊提供光源。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明對比傳統(tǒng)的液晶投影顯示光源具有厚度?。ü廨S方向尺寸?。瑹o需分束透鏡、準(zhǔn)直透鏡、散熱柵格，達(dá)到節(jié)約成本、提高led光源利用率、降低液晶投影顯示功耗、滿足投影光路對光源的特殊角度要求等目的。同時本發(fā)明的薄型液晶投影顯示led偏光光源具有能效比高，節(jié)能環(huán)保，使用壽命長，安裝維修方便的優(yōu)點。

附圖說明：

圖1是傳統(tǒng)液晶投影顯示系統(tǒng)的光路示意圖。

圖2是本發(fā)明的pbs板光路原理示意圖。

圖3是本發(fā)明的pbs板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4本發(fā)明的led光源的液晶投影顯示的光路示意圖。

圖5本發(fā)明的led陣列排布示意圖。

圖6是本發(fā)明薄型液晶投影顯示led偏光光源光路結(jié)構(gòu)。

圖7是為了降低蜂窩透鏡楔形板的厚度和重量，采用多段楔形的方法制作的薄型液晶投影顯示led偏光光源光路結(jié)構(gòu)。多段楔形結(jié)構(gòu)也可以采用特殊角度的棱鏡膜粘接代替。

圖中：1、led發(fā)光單元；2、準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)；3、pbs板；4、1/2延遲膜；5、蜂窩透鏡板；6、液晶屏。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖4-6所示。

一種薄型液晶投影顯示led偏光光源，它主要由高效發(fā)光二極管led1組成的陣列及準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2、pbs板3和蜂窩透鏡板5組成，如圖6所示，在pbs板3的出光側(cè)間隔粘貼有1/2波長延遲膜4；pbs板3和高效發(fā)光二極管led1組成的陣列分別位于準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2的兩側(cè)，蜂窩透鏡板5位于粘貼有1/2波長延遲膜4的pbs板3的外側(cè)；每個led1及其準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)2的出光口都與pbs板3的進(jìn)光區(qū)對齊；每一束入射到pbs板3進(jìn)光區(qū)的光線分解為兩束互相垂直的線偏振光，用1/2波長延遲膜4將其中的一束光線偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，變成與另一束光線偏振方向一致的線偏振光。

本發(fā)明可以將led陣列發(fā)出的光線匯聚成準(zhǔn)直光線，經(jīng)過pbs板3及1/2波長延遲膜4轉(zhuǎn)換成偏振方向一致的線偏振光，為液晶屏提供幾乎能夠全部利用的線偏振光源。通過設(shè)置蜂窩透鏡（可參照相關(guān)設(shè)計手冊或教科書進(jìn)行），調(diào)整其子透鏡尺寸、曲率、材料折射率及透鏡板楔形角度θ等參數(shù)（如圖7），增加光源的均勻性，同時能夠?qū)⑵叫泄饩€偏轉(zhuǎn)、擴(kuò)散到投影系統(tǒng)光路需要的光線角度。本發(fā)明對比傳統(tǒng)的液晶投影顯示光源具有厚度?。ü廨S方向尺寸小），無需分束透鏡、準(zhǔn)直透鏡、散熱柵格，達(dá)到節(jié)約成本、提高led光源利用率、降低液晶投影顯示功耗的目的。

具體實施時可采用led排布與pbs板間隔一致的設(shè)計方法（如兩者的間隔周期h值一致），用反射碗及匯聚透鏡或其他聚光的方法將每一行或列發(fā)出的光線進(jìn)入對應(yīng)的pbs板進(jìn)光區(qū)，如圖4。這種設(shè)計方案對比傳統(tǒng)的液晶投影顯示光源具有總厚度?。ü廨S方向尺寸?。瑹o需分束透鏡、準(zhǔn)直透鏡、散熱柵格，達(dá)到節(jié)約成本、提高led光源利用率、降低液晶投影顯示功耗的目的。圖5是led陣列排布示意圖。其中的led1陣列由單色發(fā)光管組成，為單色液晶顯示屏或顯示模塊提供光源。led陣列電路板上每個led單元配置反射碗及匯聚透鏡或其他聚光結(jié)構(gòu)，可以將led發(fā)出的光線匯聚成準(zhǔn)直光線；每個led及其準(zhǔn)直聚光結(jié)構(gòu)的出光口與pbs板的進(jìn)光區(qū)對齊，對應(yīng)led陣列發(fā)出的光線進(jìn)入對應(yīng)的pbs板進(jìn)光區(qū)，從進(jìn)光區(qū)入射的非偏振的平行光分成兩束偏振方向互相垂直的線偏振光，直接透過的是s波，p波經(jīng)兩次反射后透過pbs板，經(jīng)過1/2波長延遲膜偏振光旋轉(zhuǎn)90°轉(zhuǎn)變?yōu)閟波（參見圖2），即出射的光線全部成為方向一致的s波線偏振光。設(shè)計時pbs板及1/2波長延遲膜出射的線偏振光，偏振方向必須與液晶屏的前置偏光片的偏振方向一致。用蜂窩透鏡板5對pbs板3出射的平行光進(jìn)行勻光及角度發(fā)散處理，增加偏光光源的均勻性，并將平行光轉(zhuǎn)換成滿足液晶投影顯示要求的發(fā)光角度。在投影系統(tǒng)的光軸與光源光軸有夾角時，調(diào)整蜂窩透鏡板的θ角，能夠?qū)⑵叫泄饩€偏轉(zhuǎn)、擴(kuò)散到投影系統(tǒng)需要的光線角度。led為白色發(fā)光管時，可以作為單片液晶類型的彩色液晶投影顯示設(shè)備的光源。led分別為紅色、綠色和藍(lán)發(fā)光管時，設(shè)計三路上述光源，可以作為三片式液晶投影顯示設(shè)備的紅綠藍(lán)三色光源。led為單色發(fā)光管時，可以作為單色液晶投影顯示或單色液晶顯示模塊的光源。

本發(fā)明未涉及部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。