CN104676367A - 背光模块以及包含其的透明液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种背光模块以及包含其的透明液晶显示设备。本发明的背光模块包括：一半波板，具有一设置平面；一导光板，具有堆叠的多个导光单元，所述导光单元是相邻白列于该设置平面上；以及一光源，是以垂直该设置平面的法线的方向将光线入射该导光板；其中，该导光单元包括：一光学元件，具有一供该光线入射的光入射面；一第一透明板材，是设置于该光学元件上，且该第一透明板材具有一与光入射面的夹角小于90度的第一表面；一分光膜，设置于该第一表面上，用以将部分光线反射至该半波板；以及一第二透明板材，设置于该分光膜上，且该第二透明板材具有一与光入射面平行的光穿透面。

Description

背光模块以及包含其的透明液晶显示设备
技术领域
本发明是关于一种背光模块以及包含其的液晶显示设备，尤指一种适用于透明液晶显示设备的背光模块，以及包含其的透明液晶显示设备。
背景技术
随着现代人对于信息媒体的需求增加，各种轻量化的平面显示器被大量地使用，而其中，由于液晶显示器具有具有低电压操作，无辐射线散射、重量轻、以及体积小等优势，成为近年来的主流产品。
另一方面，透明显示器的需求逐渐兴起，此种显示器可让使用者同时看见显示器所显现的影像以及于显示器后方的物体，可应用于车辆的前挡玻璃、房屋玻璃、或广告板等处，提供用户更方便的信息获得方式。
液晶显示设备通常包括一液晶面板以及一背光模块，其背光模块是提供液晶面板所需的光源，使得液晶显示设备达到显示的功能。目前常用的背光模块通常于底部存在一层反射板，将自底面漏出的光反射回导光板中，以增加光源的使用效率。然而，若需应用于透明液晶显示器上，则传统的背光模块所使用的背光光源或其反射板将阻碍液晶显示器的透明度，并降低透视功能。
因此，目前亟需一种适用于透明液晶显示设备的背光模块，具有良好的透明度，使得透明液晶显示设备后方的自然光源可平均地穿透该背光模块以及该液晶显示面板，使得显示面板所显示的影像以及显示设备后方的物体影像皆可清楚地呈现给使用者。
发明内容
本发明的一目的是于提供一种背光模块，包括：一半波板，具有一设置平面；一导光板，具有堆叠的多个导光单元，所述导光单元是相邻排列于该设置平面上；以及一光源，是以垂直该设置平面的法线的方向将一入射光入射该导光板；其中，该导光单元包括：一光学元件，具有一供该光线入射的光入射面；一第一透明板材，是设置于该光学元件上，且该第一透明板材具有一与该光入射面的夹角小于90度的第一表面；一分光膜，设置于该第一表面上，用以将部分光线反射至该半波板；以及一第二透明板材，设置于该分光膜上，且该第二透明板材具有一与该光入射面平行的光穿透面。
于本发明的一实施态样中，当该导光板是由n个导光单元层叠而成时，该导光板是具有依序层叠的H1至Hn的导光单元，以及，由导光单元H1至Hn所反射的反射光强度是各自为S1至Sn；其中，S1＝S2＝S3=…＝Sn＝P0／n；而其中，P0为该光线的光强度。
而于本发明的一实施态样中，当所述导光单元中的该光学元件为一半波板时，所述导光单元H1至Hn中的所述半波板，是朝相同方向各自旋转θ1至θn的角度。
本发明的一实施态样中，当该导光板是由n个导光单元层叠而成，且所述导光单元中的该光学元件为半波板时，该导光板是具有依序层叠的H1至Hn的导光单元，其中，由所述导光单元H1至Hn所反射的反射光强度是各自为S1至Sn；通过所述导光单元H1至Hn的穿透光是各自偏转2θ1至2θn度；以及其穿透光强度是各自为P1至Pn，其中，S1至Sn、2θ1至2θn、以及P1至Pn须满足下列方程式(I)：
Sm＝Pm-1×sin2(2θm)=P0／n   (I)
其中，Pm=Pm-1×cos2(2θm)；以及
m为1至n的整数。
本发明的另一目的是在于提供一种液晶显式装置，包括：一液晶显示面板；一背光模块，是设置于该液晶显示面板的一侧，其包括一半波板，具有一设置平面；一导光板，具有堆叠的多个导光单元，所述导光单元是相邻排列于该设置平面上；以及一光源，是以垂直该设置平面的法线的方向将光线入射该导光板；其中，该导光单元包括一光学元件，该光学元件具有一供该光线入射的光入射面；一第一透明板材，是设置于该光学元件上，且该第一透明板材具有一与该光入射面的夹角小于90度的第一表面；一分光膜，设置于该第一表面上，用以将部分光线反射至该半波板，以及；一第二透明板材，设置于该分光膜上，且该第二透明板材具有一与该光入射面平行的光穿透面。
附图说明
本发明的这些和其他实施方式的优点将通过下面结合附图的详细说明如后，其中：
图1-图4是本发明一较佳实施例中，导光板的制备方法示意图。
图5及图6是本发明一较佳实施例的导光板结构示意图。
图7-图8是本发明一较佳实施例中的背光模块结构示意图。
图9是本发明另一较佳实施例的背光模块结构示意图。
图10是本发明又一较佳实施例的透明显示面板结构示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本创作的精神下进行各种修饰与变更。
实施例1
首先，依序层叠光学元件101以及玻璃板11以形成如图1及图2所示的层叠结构，于本制备例中，其图1所绘示的光学元件101是旋转θ1角度的半波板。然而于其他实施例中，光学元件可为偏光板，接着，如图3所示，沿着框线A切割该层叠结构，其中，框线A的长轴是与光学元件101以及玻璃板呈45度角。切割后所得的片状结构中，光学元件101是以45度角倾斜排列。于其他实施态样中，框线A的长轴与光学元件101的夹角可为90度以下，而较佳可为30至60度之间，最佳为45度。接者，重复上述的步骤，以制备n个片状结构(图未示)，而所述片状结构中的光学元件10210n，是分别为旋转θ2至θn角度的半波板。然而于其他实施态样中，所述片状结构中的光学元件可为偏光板；于其他实施态样中，可依照显示面板的大小或外观上的设计，进而重复制备不同数量的片状结构，举例来说，当所制备的片状结构为10个时，所述片状结构的光学元件是分别为旋转θ1至θ10角度的半波板，而其中，所述半波板的旋转角度θ1至θ10须满足下文中所记载的条件。接者，如图4所示，依序层叠前一步骤所制得的所述片状结构，并于相邻的片状结构之间设置分光膜12，于本实施例中，所使用的分光膜12是重复层叠的SiO2以及HfO2薄膜所构成的多层结构。然而于其他实施态样中，可使用本领域中已知的分光膜，而较佳为使用本领域中已知的偏振分光膜。
接者，如图4所示，沿着框线B切割，以得到导光板10，其中，框线B的长轴与分光膜12的夹角为45度，而于其他实施态样中，该夹角可为小于90度的夹角，而较佳可为30至60度之间的夹角，最佳为45度的夹角。
由上述步骤所制成的导光板10是如图5及图6所示，其中包括n个导光单元H1-Hn，其中，导光单元H1-Hn各自独立包括光学元件101-10n，其是旋转θ1-θn的半波板，且各自包括供光线入射的光入射面1011-10n1；多个第一透明板材111，是各自设置于光学元件101-10n上，第一透明板材111的第一表面1111是与光学元件101-10n的光入射面1011-10n1间的夹角为45度，其中，第一透明板材111是由玻璃所制成；多个分光膜121-12n，依序分别设置于第一透明板材111的第一表面1111上，以及；多个第二透明板材112，各自设置于分光膜121-12n上，且每一第二透明板材112的光穿透面1121是与光学元件101-10n的光入射面1011-10n1平行，其中第二透明板材121是由玻璃所制成。然而于其他实施态样中，第一透明板材111或第二透明板材121则可使用本领域中已知的透明材料，如透明塑料材料等。另外，于其他实施态样中，每一第一透明板材111的第一表面1111与光学元件101-10n的光入射面101110n1间的夹角可为小于90度的角度，其中，较佳的角度为30至60度之间。
接者，将所完成的导光板10设置于半波板21的设置平面212上，以形成背光模块20。请一并参照图7以及图8，一光源S0以垂直该设置平面212的法线的方向将一入射光L0入射该导光板10，入射光L0为一偏振光，其偏振方向是如图8所示，且其光强度是以P0表示。当入射光L0穿透第一导光单元H1的光学元件101后，入射光L0通过旋转θ1的半波板，其偏振方向是偏转2θ1。接者，请参照图7，当入射光L0经过分光膜121时，其部分入射光是穿透分光膜121，穿透光L1的光强度是以P1表示；部分入射光L0则由分光膜121反射至该半波板21，且反射光R1的光强度以S1表示，其中，P1＝P0×cos2(2θ1)，S1＝P0×sin2(2θ1)。接者，当穿透光L1继续前进而穿透导光单元H2的光学元件102后，由于光学元件102为旋转θ2的半波板，穿透光L1的偏振方向则会旋转2θ2(如图8所示)，接者，当穿透光L1经过分光膜122时，其部分是穿透分光膜122，为穿透光L2，其光强度是以P2表示；部分穿透光L1则由分光膜122反射至该半波板21，其反射光R2的光强度以S2表示，其中，P2＝P1×cos2(2θ2)，S2=P1×sin2(2θ2)。以此类推，当光到达导光单元Hn时，其经过导光单元Hn的分光膜12n的穿透光Ln，其光强度Pn=Pn-1×cos2(2θn)，而反射光R1的光强度S1＝Pn-1×sin2(2θn)。
为了达到均匀导光的特性，由导光单元H1-Hn的分光膜121-12n所反射出的反射光R1-Rn，其光强度S1-Sn应彼此相等，因此，应满足以下方程式：
S1=S2=S3=....=Sn=P0／n。
由于Sm=Pm-1×sin2(2θm)，其中，m为1至n的整数，故推得Pm-1×sin2(2θm)=P0／n，而本实施例中每一光学元件101-10n，即导光板中，每一半波板的旋转角度(θ1-θn)是须满足上述的方程式，由此平均的将入射光L0分散至该半波板21。
该半波板21是可旋转度，通过该半波板21的旋转角度，可调控自然光穿透背光模块后的光强度，以及调控背光穿透背光模块的光强度。其中，原始的自然光强度为Ia0，而观察者所观测到的自然光光强度为Ia，其中，原始的背光光强度为Ib0，而观察者所观测到的背光光强度为Ib，其中，为了使透明显示面板后方的物体能清楚的被看见，由显示面板后方穿透透明显示面板的自然光Ia较佳是占观察者所观测到的整体光源的50％90％。
在其他实施态样中，当入射光L0为一非偏振光时，可设置一偏光板在入射光L0入射该导光单元H1中的光学元件101之前，如此一来，入射至导光单元H1的光线即为偏振光。或者，请参照图9，可将整体导光板10位移，由于入射光L0穿透分光膜121(此为偏振分光膜)，使得进入导光单元H2的穿透光L1具有偏振方向。
实施例2
请参照图10，图10是示出一种透明显示面板的结构示意图，其制备方法是将显示面板30设置于上述所完成的背光模块20的出光面211，以及将偏光板22设置于导光板10相对该设置平面212的一侧，用以将自然光转变为一偏振光。所完成的透明显示面板是可同时显示显示面板所展示的影像，以及显示面板后方的物体影像。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种背光模块，包括：
一半波板，具有一设置平面；
一导光板，具有堆叠的多个导光单元，所述导光单元相邻排列于该设置平面上；以及
一光源，以垂直该设置平面的法线的方向将光线入射该导光板；
其中，该导光单元包括：一光学元件，具有一供该光线入射的光入射面；一第一透明板材，设置于该光学元件上，且该第一透明板材具有一与该光入射面的夹角小于90度的第一表面；一分光膜，设置于该第一表面上，用以将部分光线反射至该半波板；以及一第二透明板材，设置于该分光膜上，且该第二透明板材具有一与该光入射面平行的光穿透面。
2.如权利要求1所述的背光模块，其中，该导光单元的该光学元件是一半波板或一偏光膜。
3.如权利要求1所述的背光模块，其中，该导光板具有依序层叠的H1至Hn的导光单元，且由所述导光单元H1至Hn所反射的反射光强度是各自为S1至Sn；
其中，S1=S2=S3=…=Sn=P0／n；
其中，P0为该光线的光强度。
4.如权利要求1所述的背光模块，其中，该导光板是具有依序层叠的H1至Hn的导光单元，且由所述导光单元H1至Hn所反射的反射光强度是各自为S1至Sn；通过所述导光单元H1至Hn的穿透光是各自偏转2θ1至2θn度；以及其穿透光强度是各自为P1至Pn，其中，S1至Sn、2θ1至2θn、以及P1至Pn须满足下列方程式(I)：
Sm＝Pm-1×sin2(2θm)=P0／n   (I)
其中，Pm＝Pm-1×cos2(2θm)；以及
m为1至n的整数。
5.如权利要求4所述的背光模块，其中，所述导光单元中的该光学元件为一半波板，且所述导光单元H1至Hn中的所述半波板，是朝相同方向各自旋转θ1至θn的角度。
6.如权利要求1所述的背光模块，其中，该透明板材为玻璃板材。
7.如权利要求1所述的背光模块，其中，该分光膜是一偏振分光膜。
8.如权利要求1所述的背光模块，其中，该第一表面与该光入射面的夹角是30至60度。
9.如权利要求1所述的背光模块，还包括一偏光板，设置于该导光板相对该设置平面的一侧。
10.一种透明液晶显式装置，包括：
一液晶显示面板；
一背光模块，设置于该液晶显示面板的一侧，其包括一半波板，具有一设置平面；一导光板，具有堆叠的多个导光单元，所述导光单元相邻排列于该设置平面上；以及一光源，以垂直该设置平面的法线的方向将光线入射该导光板；
其中，该导光单元包括一光学元件，该光学元件具有一供该光线入射的光入射面；一第一透明板材，设置于该光学元件上，且该第一透明板材具有一与该光入射面的夹角小于90度的第一表面；一分光膜，设置于该第一表面上，用以将部分光线反射至该半波板，以及；一第二透明板材，设置于该分光膜上，且该第二透明板材具有一与该光入射面平行的光穿透面。
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