TWI342451B - Light source system - Google Patents

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100年01月24日修正替換頁 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明提供一種可作為顯示裝置之背光模組的光源系統 ’尤指一種包含有模組増亮裝置之光源系統。 【先前技術】 [0002] 液晶顯示器因為具有外型輕薄、耗電量少以及無韓射污 染4特性’因此為目則曰漸普及的一種顯示裝置，已廣 泛地應用於個人桌上型電腦螢幕以及筆記型電腦、個人 數位助理（PDA)、手機等攜帶式資訊產品上，並逐漸取代 陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT)監視器及傳統電 視。 _3]—般而言’液晶顯示模組（liquid crystal display module, LCM)為一液晶顯示器中最關鍵的裝置，其包含 有液晶顯示面板及背光模組等元件。液晶顯示面板係在 兩片玻璃基板中設置一液晶分子層，通常在各玻璃基板 上會先塗佈配向層，以使液晶分子順著一個特定且平行 於玻璃表面的方向排列。藉由在玻璃基板上的電晶體、 電極等電子元件，可對液晶分子提供電場而使液晶分子 隨電場大小而旋轉，由於液晶分子的雙折射率會隨液晶 分子的方向而改變，便會使偏極光在經過液晶分子時產 生偏極方向的改變。因此，液晶顯示面板的顯示原理即 是在液晶顯示面板的上、下兩側各設置一偏光片 (Polarizer)，並配合液晶分子的旋轉以控制出光面的 光線量，便可顯示出畫面》 [0004] 請參考第1圓，第1圖為習知一液晶顯示面板的顯示原理 表單編珑 A0101 第 3 1/共 35 頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日修正替换頁 示意圖。習知液晶顯示面板包含有二玻璃基板1 2 2 0，其 上設有電極，而玻璃基板1 220中間設置有液晶分子1440 。玻璃基板1 22 0的兩側則設置有二互相垂直之第一與第 二偏光片1660、1880，因此，在上圖未施加電場的情形 下，光源所產生的的自然光在經過第一偏光片1660時， 會形成僅具有第一偏極分量的線偏極光P，再經過玻璃基 板1 220以及液晶分子層。值得注意的是，在適當厚度的 液晶分子層中，液晶分子1 4 4 0會使線偏極光P的偏極方向 剛好改變90度而形成第二偏極分量-線偏極光S，便可通 過第二偏光片1 880。另一;T面，當對液晶分子施加電壓 時可改變液晶分子1440的的情況） ’例如使液晶分子1440的進暴平行’使 得線偏極光P在經過液晶分詈極方向，便 無法通過第二偏光片1880。由上述可知，藉由偏光片將 光源轉換成線偏極光，並配合對液晶分子施加不同電場 以使線偏極光轉換成橢圓此...能磁示灰階影像 ，故一般在液晶顯示面板Ιέ/片是液晶顯示器 、Γί':- 的必要設計。 '一々ίν.

[0005] 然而，一般偏光片的功能係使某一偏極方向的線偏極光 可通過偏光片，而將垂直於該偏極方向的光線吸收，亦 即會吸收百分之四十三至五十的光線，導致光線利用率 較低。因此，如何改善液晶顯示模組設計，以提高液晶 顯示模組的光利用效率，能有效利用大部分的自然光， 仍為業界持續研究之課題。 【發明内容】 095109719 表單編號Α0101 第4頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日按正替換頁 [0006] 本發明之主要目的在於提供一種能有效利用隨機偏極光 線的光源系統，其具有模組增亮裝置（P-S converter) ，以作為液晶顯示模組或其他需要光源的背光模組，進 而解決上述習知平面顯示模組的問題。

V

[0007] 根據本發明之申請專利範圍，係揭露一種光源系統，其 包含有用以產生隨機偏極光線之至少一光源，以及一模 組增亮裝置設於光源之一側，以使光源所產生的隨機偏 極光線能直接射入模組增亮裝置。模組增亮裝置包含有 至少一光偏極化元件與至少一偏極調變元件，其中，光 偏極化元件包含有一第一雙折射面與一第二雙折射面。 Λ 第一雙折射面，其一面為第一穿透面，與之相反一面為 第一反射面，該第一穿透面係用以反射隨機偏極光線之 一第一偏極分量，並使隨機偏極光線之一第二偏極分量 通過；而一第二雙折射面，其一面為第二穿透面，與之 相反一面為第二反射面，該第二穿透面能反射隨機偏極 光線之第二偏極分量，並使第一偏極分量通過。上述第 一反射面將由該第二穿透面反射的該隨機偏極光線之該 第二偏極分量朝遠離該光源的方向反射而離開該光偏極 化元件；該第二反射面係用以將射向其上的光線朝遠離 該光源之方向反射而離開光偏極化元件。此外，偏極調 變元件對應該第一雙折射面設置，用於將該第一反射面 反射的該隨機偏極光線之第二偏極分量以及經由該第一 穿透面通過的該隨機偏極光線之該第二偏極分量旋轉偏 極。 [0008] 一種光源系統，其包含有：至少一光源，用以產生隨機 095109719 表單編號A0101 第5頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正替換頁 偏極光線；以及一模組增亮裝置，包含有緊鄰平行並排 設置的複數個光偏極化單元及複數個偏極調變元件，各 該光偏極化單元包含有：相互平行設置之一雙折射面與 二出光面，每一雙折射面的一面為穿透面，與之相反的 一面為反射面，該穿透面用以使該隨機偏極光線之一第 一偏極分量通過，並反射該隨機偏極光線之一第二偏極 分量，該二出光面不平行於該雙折射面，其一出光面出 射經由該穿透面通過的該第一偏極分量；該複數個偏極 調變元件分別設置於二雙折射面之間，並對應另一出光 面表面，以將被反射的該第/齊極分量轉換為該第一偏 極分量；該雙折射面之另 該偏極調變元件轉換後的第 光源之方向反射而離開該 生之隨機偏極光線係直接入射至該等淹錐極化單元中。 [0009]

以將經由 朝遠離該 申該光源所產 nfei|ecty〇 +，其包含声至二 rrooerw 一種模組增亮裝置，其包食有：ΓΓ光偏極Φ元件與一偏 極調變元件，光偏極化元体;，H含:有_至少二光偏極化 單元，平行並排設置，而各屬ί光丨偏極化單元包含有：一 UTnce 入光面，以使隨機偏極光線直接經由該入光面進入該光 偏極化單元；一雙折射面，用以使該隨機偏極光線之一 第一偏極分量通過，並反射該隨機偏極光線之一第二偏 極分量，且該雙折射面之一面為一反射面；以及一第一 出光面與一第二出光面，不平行於該雙折射面，且該第 一出光面垂直於該入光面，該偏極調變元件設置於二光 偏極化單元之間，用以將該第二偏極分量旋轉偏極，其 中該反射面係用以將光線朝該第二出光面反射以離開該 095109719 表單編號A0101 第6頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正替換頁 光偏極化元件。 [〇〇1〇] 一種光源系統，其包含有：至少一光源，用以產生隨機 偏極光線及一模組增亮裝置，該模組增亮裝置，緊鄰於 該光源設置，且該光源系設於該模組增亮裝置之至少一 側邊。該模組增亮裝置包含有：一光偏極化元件與一偏 極調變元件，光偏極化元件，其包含有至少二光偏極化 單元，平行並排設置，而各該光偏極化單元包含有：一 入光面，以使隨機偏極光線直接經由該入光面進入該光 偏極化單元；一雙折射面，用以使該隨機偏極光線之一 第一偏極分量通過，並反射該隨機偏極光線之一第二偏 極分量，且該雙折射面之一面為一反射面；以及一第一 出光面與一第二出光面，不平行於該雙折射面，且該第 一出光面垂直於該入光面，該偏極調變元件設置於二光 偏極化單元之間，用以將該第一偏極分量旋轉偏極，其 中至少二光偏極化單元的雙折射面平行，該反射面係用 以將經由該偏極調變元件轉化的第二偏極分量光線朝該 第一出光面反射以離開該光偏極化元件。 [0011] 由於本發明之光源系統中包含有一模組增亮裝置，能將 光源所產生的隨機偏極光線轉換成單一線偏極分量，因 此本發明光源系統作為液晶顯示模組的背光模組時，能 有效利用光源，使得至少80%以上光源所產生的光線能 被有效利用，以產生液晶顯示模組的影像畫面。 【實施方式】 [0012] 請參考第2圖，第2圖為本發明光源系統應用於一液晶顯 示模組的示意圖。液晶顯示模組10包含有一液晶顯示單 095109719 表單編號A0101 第7頁/共35頁 1003026372-0 T342451 100年01月24日核正替换頁 元12以及一本發明光源系統14，其中本發明光源系統14 包含有一作為光源的背光模組16，其包含有一光源產生 器18、一導光板24、一反光罩20用以將光源產生器18所 產生的光線反射至導光板24之内、一反射板22以及複數 個光學膜片26、28。由於光源產生器18可為燈管或其他 一般具發光功能之元件，其產生的光線為隨機偏極光線 ，因此由背光模組16射出的光線亦為隨機偏光，如光學 膜片26表面箭頭所示。此外，光源系統14另包含有一模 組增亮裝置30，用以將背光模組16產生的隨機偏光轉換 成單一偏極分量，例如為S線偏;释典.如.爾中垂直箭頭所 標示。 [0013] 液晶顯示單元12包含有液曰光片3& 一下偏光片32分別設於液晶面板34的表下雨侧，其中上 偏光片36與下偏光片32的穿透轴互相·Ϊ。此外，下偏 光片32的穿透軸平行於由-組增|芦裝置30射出的偏極分 I ntpliprty π* 量，因此由模組增亮裝置3汉知茁碎全通過下偏

Pmwy 光片32而不會被其吸收或過·遽r 以被液晶顯示單元3 6充

Wf-CR 分利用。當S線偏極光通過液晶顯示面板34時，會隨液晶 分子的旋轉角度而改變偏極方向，最後通過上偏光片36 之光線即為P線偏極光，以顯示影像畫面。 [0014] 請一併參考第3圖，第3圖為第2圖所示模組增亮裝置30的 放大側面示意圖。模組增亮裝置30包含有至少一光偏極 化元件38與至少一偏極調變元件40。在本實施例中，模 組增亮裝置30包含有複數個光偏極化元件38互相緊鄰平 行並排，如圖中所示之光偏極化元件38a、38b等。光偏 095109719 表單編號A0101 第8頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日孩正替换頁 極化元件38為雙折射（double refraction)晶體所構成 ，例如石英、方解石或冰洲石，能將隨機偏極光線分為 一第一偏極分量與一第二偏極分量，並讓第一偏極分量 通過，而反射第二偏極分量。此外，各光偏極化元件38a 、38b皆包含有一第一入光面42、一第二入光面44、一第 一出光面50、一第二出光面51以及一第三出光面52，其 中第一出光面50與第二出光面51不平行於第三出光面52 ，而第一入光面42與第二入光面44係位於同一平面上， 平行於第一出光面50。此外，元件符號46、48所指平面 定義為雙折射面46、48，互相平行設置，且其相反於第 一、第二入光面42、44之一側為第一與第二反射面46b與 48b，而鄰近於第一、第二入光面42、44 —側之平面為第 一、第二穿透面46a、48a。當光線行進至雙折射面46、 48時，雙折射面46、48可使某一偏極分量直接通過，而 完全反射另一偏極分量。在此實施例中，雙折射面48能 讓第一偏極分量通過，即讓S偏極分量通過，而反射P偏 極分量，而雙折射面46的穿透軸則與其相反，能讓第二 偏極分量一P偏極分量通過，而反射S偏極分量。此外， 偏極調變元件40設於各光偏極化元件38之第一出光面50 表面，為一相位延遲元件，可將第一偏極分量與第二偏 極分量互相調變，其中偏極調變元件40較佳為一二分之 一相位延遲膜。 [0015] 本實施例中光線的行進路徑係敘述如下：以光偏極化元 件38b為例，由光源產生器18產生的隨機偏極光線，會經 由第一入光面42或第二入光面44進入光偏極元件38b，其 095109719 表單編號A0101 第9頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日按正番换頁 中定義由第一入光面42入射的光線包含有第一偏極分量S 與第二偏極分量P。當光線由第一入光面42進入光偏極化 元件38b時，會先行進至雙折射面46，此時第二偏極分量 P可通過穿透面46a而直接朝第一出光面50行進，而第一 偏極分量S會被反射，朝第三出光面52射出而進入相鄰的 光偏極化元件38a中。因此，由第一出光面50射出的光線 僅具有單一偏極分量，即第二偏極分量P，而第二偏極分 量P又會經由第一出光面50表面的偏極調變元件40調變轉 換成第一偏極分量S，朝頂面射出而離開模組增亮裝置。 另一方面，被雙折射面46反射的第一#解分量S行進至相 鄰糸偏極化元#38a的反射嗯全反射而朝 頂面射出進入液晶顯示單 [0016] 再者，由光偏極化元件38b的第二入光遍魏進入的光線同 · 樣為隨機偏極光線，為便於說明，定藉游包含有第一偏 極分量s’與第二偏極分量p’，的線，第r偏極分量s’ 與第二偏極分量p’與上第二偏極分 ^r operh" 量p的總和即為背光模組16.所.irk怎線2的總和。在第一偏 極分量S’與第二偏極分量P:行i至雙折射面48時，穿 透面48a會使第一偏極分量S’直接通過，而完全反射第 二偏極分量P’ ，以讓第一偏極分量S’朝頂面射出進入 液晶顯示單元12,而第二偏極分量P’則於光偏極化元件 38b之内繼續行進至反射面46b，被反射後由第一出光面 50射出，並經由偏極調變元件40轉換為第一偏極分量S’ 。由上述可知，由背光模組16產生的光線皆被模組增亮 裝置30轉換成S偏極分量而進入液晶顯示單元12，因此背 095109719 表單編號A0101 第10頁/共35頁 1003026372-0 100年01月24日核正替換頁 光拉組1 6產生的大部分光線皆能被液晶 顯示單元1 2有效 利用值得注意的是，雙折射面4 6、4 8不平行於任一光 偏極元件38的入光面（例如第一入光面42)或出光面（ ^第出光面5〇)，但雙折射面46、48與光偏極元件 38之入光面或出光面的夾角可依裝置之需要而有不同的 設計。 [0017] 請一a. 4^ ^ 汗，考第4圖，第4圖為第2圖所示模組增亮裝置30之 另實鈪例的側面放大示意圖。在本實施例十，模組增 冗裝置30包含有複數個呈水平並排之光偏極化單元54以 及複數個偏極調變元件64，設於相鄰之光偏極化單元54 之間。光偏極化單元54為雙折射材料，例如石英、方解 石或冰洲石等雙折射晶體，且較佳具有正方形側面形狀 ’其包含有一入光面62以及一出光面60 ’而元件符號58 所指之平面係為一雙折射面58，其外表面為一反射面56b ’而内表面為一穿透面56a，其中，入光面62、出光面6〇 與雙折射面58形成一三角形側面形狀，較佳為等腰直角 三角形。因此，在光偏極化單元54内的光線行進至雙折 射面58時’第一偏極分量可通過穿透面56a，而第二偏極 分量則會被完全反射。另一方面，偏極調變元件64設於 出光面60表面，係為二分之一相位延遲膜，能將第二偏 極分量轉換為第一偏極分量。 [0018] 本實施例模組增亮裝置30對於光線的作用說明如下：以 光偏極化單元54b為例，從背光模組16射出的光線包含有 第一偏極分量S’與第二偏極分量p，，由入光面62射入 光偏極化單元54b中，行進至雙折射面58時，第一偏極分 095109719 表單煸號A0101 第11頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24 3修正替换頁 lS可由其穿透面56a直接射出，而第二偏極分量p，則 會被反射而由出光面60射出光偏極化單元54b，然後被偏 極調變元件64轉換成第一偏極分量S，，接著行進至相鄰 的光偏極化單元54a，並經由反射面56b完全反射而向外 射出離開模組增亮裝置30。因此，由入光面62進入模組 增7C裝置3 0的光線皆會被轉換成第一偏極分量s、s，而 提供給液晶顯示單元12僅具有單一偏極分量的背光源。 [0019] 請參考第5圖，第5圖為本發明光源系統之第三實施例的 側面示意圖。本發明光源系統包含有一模組增亮裝置1 〇 〇 以及二光源設於模組增亮裝置10办之兩祕^ ,而模組增亮裝 置1〇〇包含有至少-光偏極偏極調變 元件10 4以及-具反射性膜0 化元件 102包含有一第一光偏極化單元1023舞_^筹·二光偏極化單 元102b ’而偏極調變元件104係設於案会^偏極化單元 102a與第二光偏極化單元1021)$間，較佳5為二分之一相 位延遲膜。光偏極調變元^平行的第一入 光面126與第二入光面128爵.彳£禹Α光源所產生的隨 ... ；rT!CF： 機偏極光線、二位於同一平面的一出光面122、124與 第二出光面118、120，以及二位於同一平面的第三出光 面114與第四出光面116，其中偏極調變元件1〇4係緊鄰 於第一出光面118、120而設置。此外，第一光偏極化單 元102a與第二光偏極化單元〖〇2b皆分別包含有一雙折射 面107、109，其中雙折射面1〇7相反於第一入光面126之 一面為一反射面110,能完全反射光線，而雙折射面107 鄰近於第一入光面126之一面為一穿透面106，會反射第 095109719 表單編號A0101 第12頁/共35頁 1003026372-0 1342451 _ •· 100年01月24日按正替换頁 二偏極分量而讓第一偏極分量通過；類似地，第二光偏 極化單元102b的雙折射面1〇9在相反於第二入光面128之 一面為一反射面112，其反面則為穿透面1〇8，同樣會反 射第二偏極分量，而讓第一偏極分量通過。此外，在本 實施例中’雙折射面1〇7與第一入光面126的夾角相同於 雙折射面109與第二入光面128之夾角。再者，具反射性 膜片130係垂直於第一、第二入光面j 26、128所設置， ， 且設於第三、第四出光面1M、116表面。 . [0020]左側光源所產生的光線包含有第一偏極分量p，與第二偏 極分量S’ ’會經由第一入光面126進入光偏極化單元 102a中，行進至雙折射面1〇7時，第一偏極分量P’可通 過穿透面106而行進至第二出光面118，經由偏極調變元 件1 04轉換為第二偏極分量s，，再行進至第二光偏極化 單元102b的雙折射面1〇9，被反射面丨丨2完全反射，而由 第一出光面124射出；而由第一入光面126進入光偏極化 單兀*102a中的第二偏極分量s，，則會被雙折射面1〇7反 射，由第二出光面114射出，接著被具反射性膜片130反 射回光偏極化單元l〇2a之内，經過穿透面1〇6而由第一出 、’ 光面122射出。同樣的，由右側光源經由第二入光面128 、， 進入第二偏極化單元1 〇2b内的光線包含有第一偏極分量p 與第二偏極分量5，其中第一偏極分量p會穿過穿透面 而行進至第二出光面12〇，被偏極調變元件1〇4轉換成第 二偏極分量S，被反射面U〇完全反射而由第一出光面122 射出，由第一入光面128進入的第二偏極分量5則會被雙 折射面109反射，由第四出光面116射出，再被具反射性 095109719 表單編號A0101 第13頁/共35頁 1003026372-0 H42451 100年01月24日修正替換頁 膜片130反射回第二光偏極單元10 2b而由第一出光面124 射出。由上述可知，光源所產生的隨機偏極光線皆被轉 換為第二偏極分量S、S’ ，而由模組增亮裝置100的第一 出光面122、124射出，以提供具有單一線偏極分量的光 源系統。 [0021] [0022}

請參考第6圖，第6圖為本發明光源系統之第四實施例的 剖面示意圖。在此實施例中，本發明光源系統包含有一 模組增亮裝置150以及二側光源，分別設於模組增亮裝置 150之兩側。模組增亮裝置150包含有一光偏極化元件 152、一偏極調變元件1?4與一具反射‘故膜片176依序堆 疊設置，其中偏極調變元延遲膜 能將線偏極光轉換為圓偏極 光偏極化元件152為雙折射晶體所構成，、城如石英、方解 石或冰洲石，包含有一第一光偏極化單先152a與一第二 光偏極化單元l52b，平行务作备郵酌gj。第一光偏極 化單元152a包含有一第一 4武r齊·1，5:4.卞厂第一出光面162 、一第二出光面158以及一’而第二光偏極 化單元152b亦包含有一第一入光面156、一第一出光面 164、一第二出光面160以及雙折射面173。其中，雙折 射面171、173相鄰於第一入光面154、156之一面皆為穿 透面166、168,其反面皆為反射面170、172,而穿透面 166、168能讓第一偏極分量（S偏極分量）通過，並反射 第二偏極分量（P偏極分量）。 [0023] 本發明光源系統之運作係敘述如下：由左側光源所產生 的光線為隨機偏極光線，包括第一偏極分量S’與第二偏 095109719 表單編號A0101 第14頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日俊正替換頁 ·> [0024] 極分量P’ ，由第一入光面154進入第一光偏極化單元 152a中，其中第一偏極分量s’會通過穿透面166而繼續 行進至第二光偏極化單元152b之内，然後被反射面172反 射而由第一出光面164射出；第二偏極分量p’則會被雙 折射面171反射，由第二出光面！ 58射出，經由偏極調變 π件174轉換為圓偏光，然後被具反射性膜片176反射後 ，再經過偏極調變元件174轉換為第一偏極分量S，，進 入第一光偏極單元152a中，穿過穿透面166而由第一出光 面162射出。同樣的，右側光源所產生的光線包含有第一 偏極分量S與第二偏極分量p，由第一入光面156進入第二 光偏極單元152b之中，其中第一偏極分量s會通過穿透面 168而進入第一光偏極單元152a中，被反射面170反射而 由第一出光面162射出；而第二偏極分量p則會在進入第 二光偏極化單元152b之後，被雙折射面173反射，由第二 出光面160射出’經由偏極調變元件174轉變為圓偏光， 然後被具反射性膜片1 7 6反射’再經由偏極調變元件1 7 4 轉變為第一偏極分量S，接著進入第二光偏極化單元丨52b 中，穿過穿透面168而由第一出光面164射出。因此，本 發明光源系統之兩側光源所發出的光線皆會由模組增亮 裝置150轉換成僅包含有第一偏極分量s、S’的光線，以 提供給液晶顯示單元。 上述本發明光源系統第一與第二實施例中對光線之作用 可參考第7圖》首先，由發光光源或背光源2〇〇所產生的 光線會經由光偏極化元件202而分成第一偏極分量與第二 偏極分量，再經由偏極調變元件204將第二偏極分量轉變 095109719 表單編號Α0101 第15頁/共35頁 1003026372-0 1342451 1叩年01月24日修正替换頁

為第一偏極分量，以使轉變為第一偏極分量的光線進入 具偏光板的液晶顯示單元206中。再者，本發明光源系統 第三與第四實施例的光線作用則可以第8圖表示，由發光 源或背光源300所產生的光線，同樣經由模組增亮裝置後 轉變為具有單一偏極分量的光線，再進入具偏光片的液 晶顯示單元308中。值得注意的是，第三、第四實施例中 模組增亮裝置包含有光偏極化元件302、偏極調變元件 304及具反射性膜片306，因此光線會先經由光偏極化元 件302分成第一偏極分量與第二偏極分量，而第二偏極分 量藉由偏極調變元件304轉雙為苐一偏極分量，之後再利 用具反射性醉與3 0 6調整夫偏極分量皆 朝特定方向行進。 [0025] 此外，由於本發明模組增亮裝置的入光搔蛰互相平行， 且可設計成彼此相連而形成一完整的較夫平面，因此在 使用模組增亮裝置將隨機^極光淨轉換成f一偏極分量 時，不需先行利用特定元將原光線導 w〇C wfv 引至模組增亮裝置的特定位屋η丨彳堇需詠光源設置於入光 面附近，使光源所產生的隨機偏極光線直接由入光面進 入模組增亮裝置，便可達到將隨機偏極光線皆轉換成單 一偏極分量之功能。 [0026] 本發明模組增亮裝置與光源系統可應用於一般需要背光 模組或背光源的裝置中，例如液晶顯示器。相較於習知 技術，本發明光源系統之模組增亮裝置係利用光偏極化 元件與偏極調變元件相組合，因此，除了被光源系統内 膜片所吸收的部分光線，大約80%至99%的原來隨機偏 095109719 表單編號Α0101 第16頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正替换頁 極光線均可被模組增亮裝置轉換成具有單一偏極分量的 光線，以供液晶顯示單元利用。因此，利用本發明光源 系統作為液晶顯示模組的背光模組，可使用能量較小光 源產生器，便達到相同於習知技術的亮度，藉此降低成 本及提升能量的使用。此外，在一般背光模組中加裝本 發明模組增亮裝置，即可明顯提高亮度與輝度，甚至能 達到增亮一倍亮度的效果，有效改善顯示器的影像畫面 品質。 [0027] 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範 圍。 【圖式簡單說明】 [0028] 第1圖為習知一液晶顯示面板的顯示原理示意圖。 [0029] 第2圖為本發明光源系統應用於一液晶顯示模組的示意圖 〇 [0030] 第3圖為第2圖所示模組增亮裝置的放大側面示意圖。 [0031] 第4圖為第2圖所示模組增亮裝置之另一實施例的側面放 大示意圖。 [0032] 第5圖為本發明光源模組之第三實施例的侧面示意圖。 [0033] 第6圖為本發明光源系統之第四實施例的剖面示意圖。 [0034] 第7圖為本發明光源系統第一與第二實施例中對光線之作 用流程示意圖。 [0035] 第8圖為本發明光源系統第三與第四實施例中對光線之作 095109719 表單編號A0101 第Π頁/共35頁 1003026372-0 1342451 用流程示意圖。 【主要元件符號說明】 [0036] 液晶顯不模組. 10 [0037] 液晶顯不早元· 12 [0038] 光源系統：14 [0039] 背光模組：16 [0040] 光源產生器：18 [0041] 反光罩：20 [0042] 反射板：22 [0043] 導光板：24 [0044} 光學膜片：26、 28 [0045] 模組增亮裝置： 30 [0046] 下偏光片：32 [0047] 液晶面板.3 4 [0048] 上偏光片：36 [0049] 光偏極化元件： 38 、 38a [0050] 偏極調變元件： 40 [0051] 第一入光面：42 [0052] 第二入光面：44 [0053] 雙折射面：4 6 表單編號Α0101 095109719 100年01月24日修正替换頁

Hrr 38b 笫18頁/共35頁 1003026372-0 1342451 ή [0054] 雙折射面：4 8 [0055] 第一穿透面：46a [0056] 第一反射面：46b [0057] 第二穿透面：48a [0058] 第二反射面：48b [0059] 第一出光面：50 [0060] 第二出光面：51 [0061] 第三出光面：52 [0062] 光偏極化單元：54 [0063] 穿透面：56a [0064] 反射面：56b [0065] 雙折射面：58 [0066] 出光面：60 [0067] 入光面：6 2 [0068] 偏極調變元件：64 [0069] 模組增亮裝置：100 [0070] 光偏極化元件：102 [0071] 第一光偏極化單元： 102a [0072] 第二光偏極化單元： 102b 095109719 表單編號Α0101 第19頁/共35頁 100年01月Ζ4日梭正替換頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日修正替换頁 偏極調 變元件 ：104 穿透面 ：106 、108 雙折射 面：107、109 反射面 ：110 、112 第三出 光面： 114 第四出 光面： 116 第二出 光面： 118、 120 第一出 光面： 122 ' 124 第一入光面： 126 第二入 光面： 128 [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] [0087] [0088] [0089] [0090] [0091] 具反射性膜片：130 模組增亮裝置：150 光偏極化元件：152 第一光偏極化單元：152a 第二光偏極化單元：152b 第一入光面：154、156 第二出光面：158、160 第一出光面：162、164 穿透面：166、168

095109719 表單編號A0101 第20頁/共35頁 1003026372-0 100年01月24日按正替换頁 1342451 [0092] 反射面：170、1 72 [0093] 雙折射面：171、173 - [〇〇94] 偏極調變元件：174 [0095] 具反射性膜片：176 [0096] 發光光源、背光源：200、300 [0097] 光偏極化元件：202、302 [0098] 偏極調變元件：204、304 [0099] 液晶顯示單元：206、308 [0100] 具反射性膜片：306 095109719 表單編號A0101 第21頁/共35頁 1003026372-0

Claims (1)

1342451 100年01月24日梭正替換頁 七、申請專利範圍··

一種光源系統，其包含有： 至少一光源，用以產生隨機偏極光線；以及 一模組增亮裝置（P-S converter)，設於該光源之一側 ，以使該隨機偏極光線直接射入該模組增亮裝置十，該模 組增亮裝置包含有： 至少一光偏極化元件，而該光偏極化元件包含有： 一第一雙折射面，其一面為第一穿透面，與之相反一面為 第一反射面，該第一穿透面用以反射該隨機偏極光線之一 第一偏極分量，並使談隨機橋極光線之一第二偏極分量通

過；以及 一第二雙折射面，其一面為相反一面為 第二反射面，該第二穿透面用"α反射該‘緣機偏極光線之該 第二偏極分量，並使該隨機偏極光線之‘敎第一偏極分量通 過； 其中該第一反射面將由該过S丨·#逆备士該隨機偏極光 線之該第二偏極分量朝遠成知向反射而離開該光 4 i knT 偏極化元件；該第二反射面爿f射向其上的光線朝遠 離該光源之方向反射而離開該光偏極化元件；以及 至少一偏極調變元件對應該第一雙折射面設置，用於將該 第一反射面反射的該隨機偏極光線之第二偏極分量以及經 由該第一穿透面通過的該隨機偏極光線之該第二偏極分量 旋轉偏極。 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該模組增亮 裝置進一步包含另一偏極化元件，該另一偏極化元件包含 095109719 表單编號A0101 第22頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正縣頁 另—第一雙折射面，該模組增亮裝置還包含對應該另一第 —雙折射面的另一偏極調變元件，該第二雙折射面位於該 兩個第一雙折射面之間，該另一第一雙折射面一面為第一 穿透面，與之相反一面為第一反射面，該第二反射面用以 將該另一第一雙折射面的第一穿透面反射的該隨機偏極光 線之該第一偏極分量朝遠離該光源之方向反射而離開該光 偏極化元件。 .如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中模組增亮裝 置進一步包含再一偏極化元件，該再一偏極化元件包含再 第一雙折射面，該第一雙折射面位於該兩個第二雙折射 面之間，該再一第二雙折射面一面為第二穿透面，與之相 反一面為第二反射面，該第二反射面用以將該第—雙折射 面的第一穿透面反射的該隨機偏極光線之該第一偏極分量 朝遠離該光源之方向反射而離開該光偏極化元件。 .如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該偏極調變 元件為一二分之一相位延遲膜。 如申請專利範圍第1項所述之光馮系統，其中該光偏極化 元件之該第一與該第二雙折射茴係平行設置。 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該光偏極化 元件包含有-第-人光面與-第二人光面，且該隨機偏極 光線由該第一入光面進入該光偏極化元件時，會先行進至 該第一雙折射面，而該隨機光線由該第二入光面進入該光 偏極化元件時，會先行進至該第二雙折射面。 如申請專利範圍第6項所述之光源系統，其中該第一入光 面與該第二入光面係平行設置。 095109719 如申請專利範圍第7項所述之光源系統 表單編號A0101 第23頁/共35頁 其中第一入光面 1003026372-0 丄〜451 10 . 11 . 12 . 100年01月24日庚正替换頁 與该第二入光面係位於同一平面上。 如申4專利範圍第6項所述之光源系統，其中該光偏極化 元件另包含有一第一出光面與一第二出光面，且該第一出 光面與該第二出光面平行於該第一入光面。 — 如申請專利範圍第9項所述之光源系統，其中該光偏極化 元件另包含有-第三出光面，不平行於該第—出光面。 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中該模組增亮 破置包含有複數個該光偏極化元件與複數個該偏極調變元 _ 件，且該等光偏極化元件係互相平行並排。 13 14 . 15 . 如申4專·圍第1項所述系統，其中該光源包含 有一光源產生器以及一導 如申請專職©第1销述光偏極化 元件之材料係為雙折射材料。 如申請專㈣㈣12項所述之光源线'，其中該雙折… 料包含有石英、方解石或冰洲石。-種光源系統，其包含有：ΐη治丨丨 « 至少 光源，用以產生隨;及 模組增亮裝置，包含有，jhn 複數個u減單元，緊料行肋，各糾驗化單元 包含有： 相互平行設置之-雙折射面，每—雙折射面之—面為穿透 面，，與之相反的—面為反射面，該穿透面用以使該隨機偏 極光線之n極分量通過，並反射該隨機偏極光線之 一第二偏極分量；以及 Λ 095109719 二出光面，不平行於該雙折射面，其一出 穿透面通過的該第一偏極分量；以及 表單編號_ » 24頁/共35 Ά 光面出射經由該 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正替换頁 複數個偏極調變元件，分別設置於二光偏極化單元之間， 對應另一出光面表面，以將被反射的該第二偏極分量轉換 為該第一偏極分量；該雙折射面之另一面為一反射面，用 以將經由該偏極調變元件轉換後的第一偏極分量的光線朝 遠離該光源之方向反射而離開該光偏極化單元； 其中該光源所產生之隨機偏極光線係直接入射至該等光偏 極化單元中。 16 .如申請專利範圍第15項所述之光源系統，其中各該光偏極 化單元具有一入光面，而該入光面、該另一出光面與該雙 折射面形成一三角形結構。 17 .如申請專利範圍第16項所述之光源系統，其中該三角形結 構係為一等腰直角三角形。 18 .如申請專利範圍第15項所述之光源系統，其中各該偏極調 變元件係設於自各該光偏極化單元之該另一出光面至相鄰 之該光偏極化單元之該反射面之光路徑上。 19 .如申請專利範圍第15項所述之光源系統，其中該光源包含 有一光源產生器以及一導光板。 20 .如申請專利範圍第15項所述之羌源系統，其中該光偏極化 單元之材料係為雙折射材料。 21 .如申請專利範圍第20項所述之光源系統，其中該雙折射材 料包含有石英、方解石或冰洲石。 22 .如申請專利範圍第15項所述之光源系統，其中該偏極調變 元件為一二分之一相位延遲膜。 23. —種模組增亮裝置，其包含有： 一光偏極化元件，其包含有至少二光偏極化單元，平行並 排設置，而各該光偏極化單元包含有： 095109719 表單編號A0101 第25頁/共35頁 1003026372-0 1342451 100年01月24日核正替換頁 一入光面，以使隨機偏極光線直接經由該入光面進入該光 偏極化單元； 一雙折射面，用以使該隨機偏極光線之一第一偏極分量通 過，並反射該隨機偏極光線之一第二偏極分量，且該雙折 射面之一面為一反射面；以及 一第一出光面與一第二出光面，不平行於該雙折射面，且 該第一出光面垂直於該入光面； 一偏極調變元件設置於二光偏極化單元之間，用以將該第 一偏極分量旋轉偏極； 其中至少二光偏極化單元的雙拆射辨平行，該反射面係用 以將經由該偏極調變元件轉光線朝該第 24 25 -出光面反射以離開該光偏暴豳·遍 如申請專雜©帛2 3賴，μ該偏極 調變元件係為一二分之一相位延遲膜。 如申請專利範圍第24項所述之模組增亮裝置，其中該第一 偏極分量在通過一該光偏d射面後，會先 經過該偏極調變元件後轉換^分量，再被相鄰 ，. ι % \ \ ^ 之該光偏極化單元之該反射>'面反射而離開該模組增亮裝置 〇 26 .如申請專利範圍第23項所述之模組增亮裝置，其中該光偏 極化元件之材料為雙折射材料。 27 .如申請專利範圍第26項所述之模組增亮裝置，其中該雙折 射材料包含有石英、方解石或冰洲石。 2 8 . —種光源系統，其包含有： 至少一光源，用以產生隨機偏極光線；以及 如申請專利範圍第23項所述之一模組增亮裝置，緊鄰於該 095109719 表單编號 A0101 第 26 頁/共 35 頁 1003026372-0 1342451 _ - 100年01月24日核正替换頁 光源設置，且該光源系設於該模組增亮裝置之至少一側邊 095109719 表單編號A0101 第27頁/共35頁 1003026372-0