CN101308221B - 背光模块及其楔形板 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的一种楔形板包含反射面与出光面相对应；一入光面设置于反射面与出光面之间，并接收光线；及复数条不透明结构分布于出光面上并暴露出部分出光面，且所述不透明结构以复数条黑色纹带共圆心的方式分布，其中由该入光面接收的光线从该部分暴露的出光面射出。其次，本发明提供一种背光模块应用于上述楔形板，光源则设置相对于楔形板之入光面，其中光源发射出光线入射至入光面，光线在楔形板内反射之后会由出光面射出。本发明的楔形板，于出光面上制作黑色纹带以吸收杂散光，与背光模块配合时利用黑色纹带吸收杂散光的特性以改善显示的影像品质。

Description

背光模块及其楔形板 

技术领域

本发明涉及影像显示领域中一种楔形板与其应用，特别是一种显示装置的背光模块及其楔形板。

背景技术

影像显示技术于现今科技发展应用方向越来越多元化，除了显像管、液晶、固态光源显示外，还有结合光学方式的投影技术。投影的好处在于利用光学方法可以达到其它技术受限于外型机构而无法达到的设计。

不论是对于平面显示装置或是投影系统，楔形板渐渐成为重要的元件之一。举例来说，在平面显示装置中，楔形板主要是供侧光式背光模块使用，大部分使用于笔记本电脑的薄膜晶体管面板中，以求降低重量与厚度。其次，平面楔形板的概念亦应用在环形显示器上，以符合非平面显示装置的需求。而当楔形板搭配合适的投影系统时，可应用于超薄显示技术上，因此，利用楔形板作为导光板是现代平面显示装置设计的趋势之一。

图1所示为一般光线于楔形板中行进的示意图，光线20由楔形板1的入光面21进入楔形板1中。楔形板1的反射面10反射楔形板1中的光线20，根据全反射原理，光线20于楔形板1中持续反射行进，会于出光面11的特定点射出成为射出光线22。已知的楔形板的出光面11为一透明表面，因此，不仅是射出光线22可从出光面11射出，连带许多杂线光线也会从出光面11射出，如此造成射出光线22所投射形成的影像对比降低，进而破坏影像的品质。

因此，如何去除该杂散光为投射技术与显示技术中之重要课题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明之一目的是提供一种背光模块及其楔形板，利用不透光结构分布于透明出光面的若干位置，可除去杂散光以增加影像对比。

其次，本发明之一目的是提供一种背光模块与其楔形板，应用于一投影或平面显示装置中，当根据原理计算出正确的出光位置后，于非正确的出光位置之出光面上制作黑色纹带(black stripe)，如此可锐化影像的对比。

为了达到上述目的，本发明一实施例提供一种楔形板，包含反射面与出光面相对应；一入光面设置于反射面与出光面之间，并接收光线；及复数条不透明结构分布于出光面上并暴露出部分出光面，且所述不透明结构以复数条黑色纹带共圆心的方式分布，其中由该入光面接收的光线从该部分暴露的出光面射出。其次，本发明之一实施例提供一种应用上述楔形板的背光模块，光源则设置相对于楔形板之入光面，其中光源发射出光线入射至入光面，且光线在楔形板内反射之后会由出光面射出。

附图说明

图1所示为已知的楔形板之侧视图。

图2所示为楔形板之光学路径等效示意图。

图3为本发明之一楔形板的侧面示意图。

图4所示为根据本发明一实施例黑色纹带之分布示意图。

图5所示为根据本发明一实施例应用于背光模块之示意图。

图中符号说明

1、3     楔形板

2        背光模块

10、31                      反射面

11、32                      出光面

20、22                      光线

21                          入光面

33                          入光面

34                          黑色纹带

40                          光源

41                          灯罩

42                          反射片

50                          光学模片组

51、53                      扩散片

52                          棱镜片

θ                           角度

θc                          临界角

L                           长度

具体实施方式

图2所示为楔形板之光学路径(optical path)等效示意图。光线从楔形板入光面进入，如果反射角还未达到临界角，则光线会在内部全反射。每经过一次全反射，光线与反射面的法线夹角就会逐渐递减，直到最后不符合全反射的条件而射出出光面。如图所示，光线进入到楔形板的角度为θ，之后以临界角θc出射，且出射的位置为X，则公式(1)

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{X\·\cos {\mathrm{\θ}}_C}{L},---\left(1\right)$

其中L为楔形板的长度。然而，由于顶角并非无限小，一旦反射角小于临界角，光线就会因为不满足全反射条件而射出，因此出射的角度不一定是临界角，可以是小于临界角的任意角度。其次，当入射光线以一偏移角度δθ入射时，可以得到以下公式(2)：

$\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\δ\θ})=\frac{(X+\mathrm{\δX})\·\cos ({\mathrm{\θ}}_C-\mathrm{\δ\θ})}{L},---\left(2\right)$

根据公式(2)，可以得到射出光线之出光位置偏移量为：

$\mathrm{\δX}=\frac{n\·L\·[\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\θ}\·\left(\mathrm{\δ\θ}\right)]}{\sqrt{n^2-1}(1-\frac{{\left(\mathrm{\δ\θ}\right)}^2}{2})+\mathrm{\δ\θ}}-L\·\sin \mathrm{\θ}\sqrt{\frac{n^2}{n^2-1}},---\left(3\right)$

根据公式(3)，影像正确的出光位置便可得知，此外，利用不同的入射角度差可以推算下一个出光位置，如此便可利用不透明结构，例如黑色纹带，设置于其它位置上以吸收不需要的光线。

图3为本发明之一楔形板的侧面示意图，应用上述公式，楔形板3具有一反射面31与一出光面32相对设置，及一入光面33介于反射面31与出光面32之间，其中出光面32与入光面33成直角或大于90度关系，反射面31与入光面33则成非直角或小于90度关系。于一实施例中，光线20由入光面33进入楔形板3，由出光面32发出射出光线22，楔形板3为透明的，透明的出光面32上设有若干的不透明结构，例如黑色纹带34。黑色纹带34的设置位置根据上述公式(3)。于本实施例中，黑色纹带34可利用网版印刷或是喷墨的方式制作于出光面32上。可以选择的，黑色纹带34亦可利用显影技术或是光罩曝光蚀刻技术来制作。

请参考图4所示，为根据本发明一实施例之黑色纹带分布示意图， 其黑色纹带34以共圆心的方式设置于出光面32，图中圆弧型的黑色纹带34的圆心恰好坐落于入光面33与出光面32之棱角上，实际情形要依投影设备之镜头影像之光的入射至楔形板的角度而定，并非一定坐落于该棱线上。其次，因为光入射角与投影设备之镜头间的角度固定，故黑色纹带34的位置亦固定。此外，黑色纹带34为随着远离共圆心而分布越密(内疏外密)，其实际的间距及密度随投影设备之分辨率不同而调整。再者，各黑色纹带34之各自的宽度可以相同或相异。

图5所示为根据本发明一实施例之应用于背光模块之示意图。背光模块2包含一光源40、灯罩41、楔形板3、反射片42、以及光学模片组50。光源40，例如一冷阴极灯管(CCFL)发射出光线由灯罩41反射光线后，再由楔形板3之入光面33射入楔形板3中。光线经过反射面31反射后由出光面32射出经过相对于出光面之光学膜片组50，例如扩散板51、棱镜片52与扩散板53后供进一步使用。可以选择的，亦可于楔形板3之反射面31下方放置一反射片42增加反射。根据本发明之精神，于出光面32的黑色纹带34吸收不必要的光线，减少杂散光进入面板模块(图未绘)，在整体亮度上亦不会造成很大的影响。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使熟习此领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示之精神所作之均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (6)

1.一种楔形板，包含：

一反射面；

一出光面与该反射面相对应；

一入光面设置于该反射面与该出光面之间，并接收光线；及

复数条不透明结构分布于该出光面上并暴露出部分该出光面，且所述不透明结构以复数条黑色纹带共圆心的方式分布，其中由该入光面接收的光线从该部分暴露的出光面射出，其中定义

光线进入到楔形板的角度为θ，之后以临界角θc出射，楔形板的长度为L，出射的位置为X，则得到公式(1)

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{X\·\cos {\mathrm{\θ}}_C}{L},---\left(1\right)$

并且，当入射光线以一偏移角度δθ入射时，得到公式(2)：

$\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\δ\θ})=\frac{(X+\mathrm{\δX})\·\cos ({\mathrm{\θ}}_C-\mathrm{\δ\θ})}{L},---\left(2\right)$

根据公式(2)，得到射出光线之出光位置偏移量为：

$\mathrm{\δX}=\frac{n\·L\·[\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\θ}\·\left(\mathrm{\δ\θ}\right)]}{\sqrt{n^2-1}(1-\frac{{\left(\mathrm{\δ\θ}\right)}^2}{2})+\mathrm{\δ\θ}}-L\·\sin \mathrm{\θ}\sqrt{\frac{n^2}{n^2-1}},---\left(3\right)$

根据公式(3)，利用不同的入射角度差来推算下一个出光位置，以将所述不透明结构设置于其它位置上以吸收不需要的光线。

2.如权利要求1所述的楔形板，其中所述黑色纹带为随着远离共圆心而分布越密。

3.一种背光模块，包含：

一楔形板，该楔形板包含：

一反射面；

一出光面与该反射面相对应；

一入光面设置于该反射面与该出光面之间，并接收光线；及

复数条不透明结构分布于该出光面上并暴露出部分该出光面，且所述不透明结构以复数条黑色纹带共圆心的方式分布；

一光学膜片组设置于该出光面上；

一反射片设置于该反射面下方；及

一光源，其设置于该楔形板的该入光面侧，其中该光源发射出光线入射至该入光面后，由该暴露出的出光面射出，其中定义

光线进入到楔形板的角度为θ，之后以临界角θc出射，楔形板的长度为L，出射的位置为X，则得到公式(1)

$\sin \mathrm{\θ}=\frac{X\·\cos {\mathrm{\θ}}_C}{L},---\left(1\right)$

并且，当入射光线以一偏移角度δθ入射时，得到公式(2)：

$\sin (\mathrm{\θ}+\mathrm{\δ\θ})=\frac{(X+\mathrm{\δX})\·\cos ({\mathrm{\θ}}_C-\mathrm{\δ\θ})}{L},---\left(2\right)$

根据公式(2)，得到射出光线之出光位置偏移量为：

$\mathrm{\δX}=\frac{n\·L\·[\sin \mathrm{\θ}+\cos \mathrm{\θ}\·\left(\mathrm{\δ\θ}\right)]}{\sqrt{n^2-1}(1-\frac{{\left(\mathrm{\δ\θ}\right)}^2}{2})+\mathrm{\δ\θ}}-L\·\sin \mathrm{\θ}\sqrt{\frac{n^2}{n^2-1}},---\left(3\right)$

根据公式(3)，利用不同的入射角度差来推算下一个出光位置，以将所述不透明结构设置于其它位置上以吸收不需要的光线。

4.如权利要求3所述的背光模块，其中所述黑色纹带为随着远离共圆心而分布越密。

5.如权利要求3所述的背光模块，其中所述的光学膜片组包含二扩散片与一棱镜片。

6.如权利要求3所述的背光模块，其中包含一灯罩设置于该光源周围。

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