CN203311091U - 一种光学器件、背光源及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学器件、背光源及显示装置。该光学器件包括分光元件、旋光元件以及反射元件，旋光元件与分光元件之间的夹角、旋光元件与反射元件之间的夹角均为布儒斯特角，该光学器件用于将入射光转换为偏振方向和传播方向均相同的光。从而提高了采用该光学器件的背光源中光源的利用率；同时提高了采用该背光源的显示装置用于显示的光线的透过率，进而提高了显示装置的显示亮度。

Description

一种光学器件、背光源及显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种光学器件、背光源及显示装置。

背景技术

随着显示技术的发展，用户对显示装置的显示质量要求越来越高。显示装置的显示质量与其亮度密切相关，液晶显示装置的显示亮度是由为其提供透射光的背光源以及透射光的透过率决定。

根据液晶显示装置的显示原理，透射光需转换为线偏振光才能被真正利用。在现有的液晶显示装置中，一般是在液晶面板的入光面和出光面各设置一片偏振片，两片所述偏振片的偏光轴方向互相垂直。背光源发出的透射光进入液晶之前，通过一片偏振片将透射光调整为线偏振光，利用液晶的旋光性，通过驱动电路控制像素单元对应着的液晶发生旋转，进而使得透射光相应发生旋转，然后再通过另一片偏振片使得发生旋转的透射光射出液晶面板。但是，在背光源发出的光为自然光的情况下，由于自然光偏振方向在垂直于传播方向平面上的各方向均匀分布，经过偏振片获得线偏振光，势必会使得背光源发出的光损失一半（因为自然光偏振方向与偏振片的透振方向垂直的光不能透过偏振片，即这部分光被偏振片吸收，只有偏振方向与偏振片的透振方向一致的光能够完全透过偏振片），大大降低了背光源中光源的利用率。

为提高光源的利用，现有技术中，可以在光源的照射前方设置一偏振透射部件，在光源后方设置一旋光反射部件，偏振透射部件只让沿规定透振方向的偏振光透过，但不吸收与该规定透振方向垂直的偏振光；未被吸收的偏振光被反射回光源方向，再经旋光反射部件将这部分偏振光的偏振方向旋转为与偏振透射部件的规定透振方向相同的偏振方向，并反射到照射前方，从而实现将光源发出的自然光转换成沿同一方向振动的线偏振光输出。

然而，该方法中，分光器件由两种适当折射率的材料交替镀制的多层分光膜构成，而这种膜结构的分光器件加工工艺比较复杂，且在光源的光线垂直入射到该分光器件时，不能有效地将自然光分离成两组偏振方向相正交的线偏振光，转换效率会有一定损失，因此上述方法很难实际应用于显示装置中。

现有技术中还可以采用起偏器，起偏器在光路上游放置各向异性材料，使得自然光被分离成偏振方向不同的两束线偏振光而射出，然后在光路下游放置一光调节器，使得从各向异性材料出射的两束偏振光中的一束入射，并使入射的偏振光的偏振方向与另一束偏振光的偏振方向一致而出射。

然而，该方法中，使用各向异性材料将自然光分离成两束线偏振光，分离的程度取决于各向异性材料的厚度，对于厚度较小的各向异性材料，两偏振光的分离程度很小，在有限的空间内两束偏振光会有交叉部分，在使用光调节器时不能完全将两束偏振光转换成偏振方向相同的线偏振光。其中所采用的光调节器是由多个二分之一半波片组成的阵列，制作成本很高，因此上述方法也很难实际应用于显示装置中。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述技术问题，提出了一种光学器件、背光源及显示装置。该光学器件通过将旋光元件与分光元件以及旋光元件与反射元件之间的夹角设置为布儒斯特角，从而能够将入射光转换为偏振方向和传播方向均相同的线偏振光；从而提高了包括该光学器件的背光源中光源的利用率，进而提高了显示装置的显示亮度。

该光学器件包括：分光元件、旋光元件以及反射元件，所述旋光元件与所述分光元件之间的夹角、所述旋光元件与所述反射元件之间的夹角均为布儒斯特角，其中：

所述分光元件用于将入射光分离得到两组线偏振光，所述两组线偏振光的偏振方向相互垂直，所述两组线偏振光的传播方向的夹角为布儒斯特角的余角的两倍；

所述旋光元件用于将所述两组线偏振光中的一组线偏振光的偏振方向旋转，得到偏振方向相同的两组线偏振光；

所述反射元件用于反射所述两组线性偏振光中的一组线偏振光，得到传播方向相同的两组线偏振光；

所述光学器件用于将所述入射光转换为偏振方向、传播方向均相同的光。

优选的，所述入射光到所述分光元件的入射面的入射角为布儒斯特角；

所述旋光元件，设置于所述分光元件的反射出光面侧或折射出光面侧，且与所述分光元件之间的夹角为布儒斯特角；或者，所述反射元件，设置于所述分光元件的反射出光面侧或折射出光面侧，且与所述分光元件平行；

当所述旋光元件设置于所述分光元件的反射出光面侧时，所述反射元件设置于所述分光元件的折射出光面侧或所述旋光元件的出光面侧；

或者，当所述旋光元件设置于所述分光元件的折射出光面侧时，所述反射元件设置于所述分光元件的反射出光面侧或所述旋光元件的出光面侧；

或者，当所述反射元件设置于所述分光元件的反射出光面侧时，所述旋光元件设置于所述反射元件的反射出光面侧；

或者，当所述反射元件设置于所述分光元件的折射出光面侧时，所述旋光元件设置于所述反射元件的反射出光面侧。

优选的，所述分光元件为平行六面体，所述平行六面体的两相对平行的侧面分别为所述分光元件的入射面/反射出光面和所述分光元件的折射出光面。

优选的，所述分光元件采用具有相同的折射率、反射率以及相同的大小、形状的多个玻璃片堆叠构成，每一所述玻璃片为平行六面体，所述平行六面体的底面与所述分光元件的入射面/反射出光面和所述分光元件的折射出光面之间的夹角为所述布儒斯特角。

优选的，所述旋光元件包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，在所述第一基板靠近所述液晶层的一侧设置有第一取向膜，在所述第二基板靠近所述液晶层的一侧设置有第二取向膜，所述第一取向膜与所述第二取向膜的取向方向相互垂直。

优选的，所述光学器件还包括透镜元件，所述透镜元件设置于所述入射光与所述分光元件的入射面之间，所述透镜元件的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角。

优选的，所述透镜元件为凸透镜，所述凸透镜的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角；

或者，所述透镜元件为凹透镜，所述凹透镜的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角；

或者，所述透镜元件为凸透镜与凹透镜的组合，所述凸透镜的主光轴与所述凹透镜的主光轴重合，且与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角，且所述凸透镜与所述凹透镜之间的间距为二者的焦距差。

优选的，所述布儒斯特角θ_b=arctan（n₂/n₁），其中，n₁为空气的折射系数，n₂为所述分光元件的折射系数。

本实用新型还提供一种背光源，包括光源，所述背光源还包括上述光学器件，所述光学器件设置于所述光源的出射光一侧。

优选的，所述光源的出射光为平行光，所述分光元件设置于所述光源的出射光一侧，所述光源的出射光到所述分光元件的入射面的入射角为所述布儒斯特角；

或者，所述光源为发出自然光的点光源或线光源或面光源，所述光源设置于所述透镜元件一侧，所述透镜元件用于将所述光源的出射光转换为平行光。

本实用新型还提供一种显示装置，包括上述背光源。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种光学器件通过将旋光元件与分光元件、旋光元件与反射元件之间的夹角设置为布儒斯特角，从而能够将入射光转换为偏振方向和传播方向均相同的线偏振光。该光学器件结构简单，制作成本低，利于批量化制作使用；采用该光学器件的背光源，能够将背光源中光源发出的偏振方向和传播方向均不相同（即偏振方向和传播方向均不一致）的光线，根据布儒斯特定律，转换为偏振方向和传播方向均相同（即偏振方向和传播方向均一致）的线偏振光，从而提高了背光源中光源的利用率；进一步地，采用上述背光源的显示装置，由于全部线偏振光均能够透过显示装置，光线的透过率较高，进而提高了显示装置的显示亮度。

附图说明

图1a为实施例1中光学器件的结构示意图；

图1b为实施例1中光学器件的另一种结构示意图；

图2为分光元件的结构示意图；

图3为分光元件的分光原理示意图；

图4为旋光元件的结构示意图；

图5为实施例2中光学器件的结构示意图；

图6为实施例3中光学器件的结构示意图；

图7为实施例4中光学器件的结构示意图；

图8为实施例5中光学器件的结构示意图；

图9为实施例6中光学器件的结构示意图；

其中的附图标记说明：

θ_b.布儒斯特角；102.凸透镜；103.凹透镜；104.分光元件；105.反射元件；106.旋光元件；201’.分散的入射光；201.平行的入射光；202.偏振方向垂直于入射面的线偏振光；203.偏振方向平行于入射面的线偏振光；301.玻璃片；401.第一取向膜；403.第二取向膜；501.第一基板；502.液晶层；503.第二基板。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种光学器件、背光源及显示装置作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种光学器件，包括分光元件、旋光元件以及反射元件，旋光元件与分光元件之间的夹角、旋光元件与反射元件之间的夹角均为布儒斯特角，其中：

分光元件用于将入射光分离得到两组线偏振光，两组线偏振光的偏振方向相互垂直，两组线偏振光的传播方向的夹角为布儒斯特角的余角的两倍；旋光元件用于将所述两组线偏振光中的一组线偏振光的偏振方向旋转，得到偏振方向相同的两组线偏振光；反射元件用于反射所述两组线性偏振光中的一组线偏振光，得到传播方向相同的两组线偏振光；所述光学器件用于将入射光转换为偏振方向、传播方向均相同的光。本实用新型中两元件之间夹角均指二者之间小于90°的锐角夹角，两元件之间的夹角是指各元件的入射面之间的夹角。

如图1a所示，平行的入射光201到分光元件104的入射面的入射角为布儒斯特角θ_b；分光元件104将平行的入射光201分离得到两组线偏振光，两组线偏振光的偏振方向相互垂直，一组为偏振方向垂直于入射面的线偏振光202；另一组为偏振方向平行于入射面的线偏振光203，两组线偏振光的传播方向的夹角为布儒斯特角的余角的两倍；

旋光元件106设置于分光元件104的折射出光面侧，且与分光元件104之间的锐角夹角为布儒斯特角；经旋光元件106对两组线偏振光中的其中一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的偏振方向进行旋转，得到两组线偏振光，两组均为偏振方向垂直于入射面的线偏振光202，且两组线偏振光的传播方向之间的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍；

当旋光元件106设置于分光元件104的折射出光面侧时，反射元件105设置于分光元件104的反射出光面侧，且反射元件105与旋光元件106之间的锐角夹角为布儒斯特角；经反射元件105对两组线偏振光中的其中一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202进行反射，得到两组线偏振光，两组均为偏振方向垂直于入射面的线偏振光202，且两组线偏振光的传播方向相同。

本实施例中，所述入射光为自然光，所述光学器件还包括透镜元件，透镜元件设置于分散的入射光201’与分光元件104的入射面之间，透镜元件的主光轴与分光元件104之间的夹角为布儒斯特角的余角。透镜元件主要是为了将分散的入射光201’转换为平行的入射光201后，再将其入射到分光元件104的入射面。这样使得分散的入射光201’在入射时传播方向平行，从而有利于后续对其传播方向的转换控制。

透镜元件为凸透镜102与凹透镜103的组合，凸透镜102的主光轴与凹透镜103的主光轴重合且与分光元件104之间的夹角为布儒斯特角的余角，凸透镜102与凹透镜103之间的间距为二者的焦距差。如此设置，只要将光源设置在凸透镜102的左侧焦点处，就能够实现将分散的入射光201’转换为平行的入射光201。需要说明的是，透镜元件也可以是只有凸透镜或只有凹透镜的情况，只要确保分散的入射光能转换为平行的入射光即可，如：如果只设置有凸透镜的情况，将光源放置到凸透镜的焦点位置；如果只设置有凹透镜，需要使光源发出的分散的入射光的正面延长线经过凹透镜对面的虚焦点，如此设置，即可实现通过凸透镜或凹透镜将分散的入射光转换为平行的入射光。

另外需要说明的是，所述光学器件中也可以不包括透镜元件，只要确保入射光是平行光即可，如图1b所示，这种情况主要针对光源发出的光线本就是平行光。

其中，分光元件104为平行六面体，平行六面体的两相对平行的侧面分别为分光元件104的入射面/反射出光面（即入射面与反射出光面为一个面）和分光元件104的折射出光面。

如图2所示，分光元件104采用具有相同的折射率、反射率以及相同的大小、形状的多个玻璃片301堆叠构成（即分光元件104为玻片堆），每一玻璃片301为平行六面体，平行六面体的底面（平行六面体是棱柱的一种，其底面指棱柱的两个互相平行的平面，其余各面叫做棱柱的侧面）与分光元件104的入射面/反射出光面和分光元件104的折射出光面（即棱柱的侧面）之间的锐角夹角为布儒斯特角θ_b。

根据布儒斯特定律，当入射光进入玻片堆的入射角为布儒斯特角时，反射光是线偏振光，其只含有垂直于入射面的光振动；而折射光与反射光在传播方向上垂直，其不仅含有垂直于入射面的光振动，还含有平行于入射面的光振动。玻片堆的设置即在于，将折射光经多个玻璃片的多次反射和折射，使得反射光在保持为线偏振光的同时，折射光也能完全转换为线偏振光。如图3所示，以布儒斯特角为入射角入射到玻片堆的入射光，其折射光的传播方向与斜平行六面体的底面相平行，从而使得所有的平行的入射光201都能够透过每个玻璃片301，进而能够将平行的入射光201彻底转换为偏振方向相互垂直的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203。

如图4所示，旋光元件106包括相对设置的第一基板501、第二基板503、以及设置于第一基板501与第二基板503之间的液晶层502，在第一基板501靠近液晶层502的一侧设置有第一取向膜401，在第二基板503靠近液晶层502的一侧设置有第二取向膜403，第一取向膜401与第二取向膜403的取向方向相互垂直。透过第一取向膜401的线偏振光随着液晶依次旋转一定角度，当该线偏振光到达第二取向膜403时，偏振方向恰好被旋转了90°，因此，透过该旋光元件106的线偏振光，其偏振方向被旋转90°。

需要说明的是，所述旋光元件也可以在第一基板和第二基板之间设置电场，通过电场的作用使设置在两基板之间的液晶层旋转90°，从而使透过旋光元件的线偏振光的偏振方向旋转90°。

上面所述布儒斯特角θ_b=arctan（n₂/n₁），其中，n₁为空气的折射系数，n₂为所述分光元件的折射系数（即n₂为玻片堆的折射系数）。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从反射出光面射出的偏振方向垂直于入射面的线偏振光202；其照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的传播方向相同，其偏振方向不变；

上述两组线偏振光中的其中另一组经分光元件104，从折射出光面射出的偏振方向平行于入射面的线偏振光203；其照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的偏振方向相同；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202，且其传播方向相同。

实施例2：

本实施例提供一种光学器件，与实施例1不同的是，如图5所示，旋光元件106设置于分光元件104的反射出光面侧，且与分光元件104之间的锐角夹角为布儒斯特角；反射元件105设置于分光元件104的折射出光面侧，且与旋光元件106之间的锐角夹角为布儒斯特角。

所述光学器件的其它结构及位置关系与实施例1相同，此处不再赘述。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从反射出光面射出的偏振方向垂直于入射面的线偏振光202；其照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的偏振方向相同；

上述两组线偏振光中的其中另一组经分光元件104，从折射出光面射出的偏振方向平行于入射面的线偏振光203；其照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的传播方向相同，其偏振方向不变；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向平行于入射面的线偏振光203，且其传播方向相同。

实施例3：

本实施例提供一种光学器件，与实施例1-2不同的是，如图6所示，旋光元件106，设置于分光元件104的反射出光面侧，且与分光元件104之间的锐角夹角为布儒斯特角；

反射元件105设置于旋光元件106的出光面侧，且与旋光元件106之间的锐角夹角为布儒斯特角。

所述光学器件的其它结构及位置关系与实施例1相同，此处不再赘述。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从反射出光面射出的偏振方向垂直于入射面的线偏振光202；其照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的偏振方向相同；

上述经旋光元件106旋光的其中一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202从旋光元件106的出光面侧射出，照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的传播方向也相同；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向平行于入射面的线偏振光203，且其传播方向相同。

实施例4：

本实施例提供一种光学器件，与实施例1-3不同的是，如图7所示，旋光元件106，设置于分光元件104的折射出光面侧，且与分光元件104之间的锐角夹角为布儒斯特角；

反射元件105设置于旋光元件106的出光面侧，且与旋光元件106之间的锐角夹角为布儒斯特角。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从折射出光面射出的偏振方向平行于入射面的线偏振光203；其照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的偏振方向相同；

上述经旋光元件106旋光的其中一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203从旋光元件106的出光面侧射出，照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的传播方向也相同；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202，且其传播方向相同。

实施例5：

本实施例提供一种光学器件，与实施例1-4不同的是，如图8所示，反射元件105设置于分光元件104的反射出光面侧，且与分光元件104平行；旋光元件106设置于反射元件105的反射出光面侧，且与反射元件105之间的锐角夹角为布儒斯特角；

所述光学器件的其它结构及位置关系与实施例1相同，此处不再赘述。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从反射出光面射出的偏振方向垂直于入射面的线偏振光202；其照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的传播方向相同，其偏振方向不变；

上述经反射元件105反射的其中一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202从反射元件105的反射出光面射出，照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203的偏振方向相同；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向平行于入射面的线偏振光203，且其传播方向相同。

实施例6：

本实施例提供一种光学器件，与实施例1-5不同的是，如图9所示，反射元件105设置于分光元件104的折射出光面侧，且与分光元件104平行；旋光元件106设置于反射元件105的反射出光面侧，且与反射元件105之间的锐角夹角为布儒斯特角；

所述光学器件的其它结构及位置关系与实施例1相同，此处不再赘述。

本实施例中光学器件对入射光的转换过程为：

分散的入射光201’经过透镜元件（即凸透镜102与凹透镜103的组合）后转换为平行的入射光201，该平行的入射光201传播方向相同，偏振方向不同；

平行的入射光201以布儒斯特角θ_b入射到分光元件104的入射面，经过分光元件104的分离，得到偏振方向互相垂直、传播方向的锐角夹角为布儒斯特角余角的两倍的两组线偏振光，即偏振方向垂直于入射面的线偏振光202和偏振方向平行于入射面的线偏振光203；

上述两组线偏振光中的其中一组经过分光元件104，从反射出光面射出的偏振方向平行于入射面的线偏振光203；其照射到反射元件105上，经反射元件105反射后，其传播方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的传播方向相同，其偏振方向不变；

上述经反射元件105反射的其中一组偏振方向平行于入射面的线偏振光203从反射元件105的反射出光面射出，照射到旋光元件106上，经旋光元件106旋光后，其传播方向不变，其偏振方向与两组线偏振光中的另一组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202的偏振方向相同；

至此，平行的入射光201即被转换为偏振方向和传播方向均相同的两组线偏振光，即两组偏振方向垂直于入射面的线偏振光202，且其传播方向相同。

实施例1-6的有益效果：实施例1-6所提供的光学器件通过过将旋光元件与分光元件以及旋光元件与反射元件之间的锐角夹角设置为布儒斯特角，从而能够将入射光转换为偏振方向和传播方向均相同的光；该光学器件结构简单，制作成本低，利于批量化制作使用。

实施例7：

本实施例提供一种背光源，包括光源，还包括上述实施例1-6中任一的光学器件，光学器件设置于光源的出射光一侧。

其中，光源的出射光为平行光，分光元件设置于光源的出射光一侧，即分光元件设置于平行自然光的一侧。显然，如果光源发出的光线为平行光，光学器件中可以不设置透镜元件。

需要说明的是，上述光源也可以是发出自然光的点光源或线光源或面光源，所述光源设置于透镜元件一侧，透镜元件将所述光源的出射光转换为平行光。由于点光源或线光源或面光源发出的光线通常不是平行光，在这种情况下，光学器件中需要设置透镜元件或者其它能将分散的自然光转换为平行光的元件。

采用该光学器件的背光源，能够将背光源中光源发出的偏振方向和传播方向均不相同的光线利用布儒斯特定律转换为偏振方向和传播方向均相同的光线，从而提高了背光源中光源的利用率。

实施例8：

本实施例提供一种显示装置，包括上述实施例7中的背光源。

当将上述背光源应用于液晶显示装置中时，液晶面板在靠近背光源的一侧不设置偏振片，或者设置与经光学器件处理后的光线的偏振方向相同的偏振片，所述液晶面板远离背光源的一侧设置有偏振片，该偏振片的偏振方向与经光学器件处理后的光线的偏振方向相垂直；根据液晶显示面板的模式，远离液晶面板背光源一侧的偏振片的偏振方向也可以与经光学器件处理后的光线的偏振方向平行或成特定角度。这样，经光学器件处理后的光线能够全部被利用，提高了显示装置背光源的利用率，进而提高了显示装置的显示亮度。

实施例1-8的有益效果：实施例1-8所提供的光学器件通过将旋光元件与分光元件、旋光元件与反射元件之间的夹角设置为布儒斯特角，从而能够将入射光转换为偏振方向和传播方向均相同的线偏振光。该光学器件结构简单，制作成本低，利于批量化制作使用；且采用该光学器件的背光源，能够将背光源中光源发出的偏振方向和传播方向均不相同（即偏振方向和传播方向均不一致）的光线，根据布儒斯特定律，转换为偏振方向和传播方向均相同（即偏振方向和传播方向均一致）的线偏振光，从而提高了背光源中光源的利用率；进一步地，采用上述背光源的显示装置，由于背光源发出的光线全部为线偏振光，光线的透过率较高，进而提高了显示装置的显示亮度。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种光学器件，其特征在于，包括分光元件、旋光元件以及反射元件，所述旋光元件与所述分光元件之间的夹角、所述旋光元件与所述反射元件之间的夹角均为布儒斯特角，其中：

所述分光元件用于将入射光分离得到两组线偏振光，所述两组线偏振光的偏振方向相互垂直，所述两组线偏振光的传播方向的夹角为布儒斯特角的余角的两倍；

所述旋光元件用于将所述两组线偏振光中的一组线偏振光的偏振方向旋转，得到偏振方向相同的两组线偏振光；

所述反射元件用于反射所述两组线性偏振光中的一组线偏振光，得到传播方向相同的两组线偏振光；

所述光学器件用于将所述入射光转换为偏振方向、传播方向均相同的光。

2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述入射光到所述分光元件的入射面的入射角为布儒斯特角；

所述旋光元件，设置于所述分光元件的反射出光面侧或折射出光面侧，且与所述分光元件之间的夹角为布儒斯特角；或者，所述反射元件，设置于所述分光元件的反射出光面侧或折射出光面侧，且与所述分光元件平行；

当所述旋光元件设置于所述分光元件的反射出光面侧时，所述反射元件设置于所述分光元件的折射出光面侧或所述旋光元件的出光面侧；

或者，当所述旋光元件设置于所述分光元件的折射出光面侧时，所述反射元件设置于所述分光元件的反射出光面侧或所述旋光元件的出光面侧；

或者，当所述反射元件设置于所述分光元件的反射出光面侧时，所述旋光元件设置于所述反射元件的反射出光面侧；

或者，当所述反射元件设置于所述分光元件的折射出光面侧时，所述旋光元件设置于所述反射元件的反射出光面侧。

3.根据权利要求2所述的光学器件，其特征在于，所述分光元件为平行六面体，所述平行六面体的两相对平行的侧面分别为所述分光元件的入射面/反射出光面和所述分光元件的折射出光面。

4.根据权利要求3所述的光学器件，其特征在于，所述分光元件采用具有相同的折射率、反射率以及相同的大小、形状的多个玻璃片堆叠构成，每一所述玻璃片为平行六面体，所述平行六面体的底面与所述分光元件的入射面/反射出光面和所述分光元件的折射出光面之间的夹角为所述布儒斯特角。

5.根据权利要求2所述的光学器件，其特征在于，所述旋光元件包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，在所述第一基板靠近所述液晶层的一侧设置有第一取向膜，在所述第二基板靠近所述液晶层的一侧设置有第二取向膜，所述第一取向膜与所述第二取向膜的取向方向相互垂直。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的光学器件，其特征在于，所述光学器件还包括透镜元件，所述透镜元件设置于所述入射光与所述分光元件的入射面之间，所述透镜元件的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角。

7.根据权利要求6所述的光学器件，其特征在于，所述透镜元件为凸透镜，所述凸透镜的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角；

或者，所述透镜元件为凹透镜，所述凹透镜的主光轴与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角；

或者，所述透镜元件为凸透镜与凹透镜的组合，所述凸透镜的主光轴与所述凹透镜的主光轴重合，且与所述分光元件之间的夹角为所述布儒斯特角的余角，且所述凸透镜与所述凹透镜之间的间距为二者的焦距差。

8.根据权利要求7所述的光学器件，其特征在于，所述布儒斯特角θ_b=arctan（n₂/n₁），其中，n₁为空气的折射系数，n₂为所述分光元件的折射系数。

9.一种背光源，包括光源，其特征在于，所述背光源还包括权利要求1-8任意一项所述的光学器件，所述光学器件设置于所述光源的出射光一侧。

10.根据权利要求9所述的背光源，其特征在于，所述光源的出射光为平行光，所述分光元件设置于所述光源的出射光一侧，所述光源的出射光到所述分光元件的入射面的入射角为所述布儒斯特角；

或者，所述光源为发出自然光的点光源或线光源或面光源，所述光源设置于所述透镜元件一侧，所述透镜元件用于将所述光源的出射光转换为平行光。

11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9-10任意一项所述的背光源。

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