TWI439766B - 用於具有垂直內部反射器之背光單元之裝置及方法 - Google Patents

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Description

用於具有垂直內部反射器之背光單元之裝置及方法
本發明係關於固態發光，且更特定而言係關於背光單元反射器。
固態發光面板可用作用於顯示器之固態背光單元、用作用於一般照明之發光面板，用作用於標誌圖樣之背光，及/或其他用途。用於LCD顯示器之固態背光單元通常包含一佈置於LCD螢幕之後之兩維陣列之離散光源。該等離散光源可產生具有白色或接近白色之光，該光可用於照亮一LCD顯示器，例如一全色LCD顯示器。為使LCD顯示器在螢幕上顯示一具有均勻顏色及/或強度的影像，可能期望背光單元向LCD螢幕提供一在顏色及強度上均呈空間均勻之光。然而，由於離散光源在背光單元中可能會彼此間隔開，因此這可能係困難的。
根據本發明之一些實施例，形成一固態背光單元之方法包含向第一表面安裝LED。該等方法可進一步包含附裝第一垂直反射器，其中該第一垂直反射器經配置以從第一表面延伸，其中該第一垂直反射器基本上垂直於該第一表面地定向，且其中該第一垂直反射器鄰近該等LED之第一側地定位。
方法可進一步包含附裝第二垂直反射器，其可從該第一表面延伸，且可基本上垂直於該第一表面地定向。該垂直 反射器亦可鄰近LED之第二側地定位。
附裝該第一垂直反射器可包含：提供一殼體第一側壁，其經配置以從該主表面之第一邊緣基本上垂直於該主表面地延伸；及向第一側壁表面附裝一鏡面反射組件，其中該第一側壁表面具有一朝向複數個LED之法線向量。在一些實施例中，該鏡面反射組件可係一金屬帶。在其他實施例中，一鏡面反射組件可包含一光學膜。
一些實施例亦可包含使該第一表面與一擴散反射器接合。在一些實施例中，該擴散反射器可係該第一表面上之塗層。
根據本發明之一些實施例之固態背光單元包含一殼體，其包含一具有一安裝有多個LED之表面之主表面。該固態背光單元亦可包含一接近於該主表面之表面之鏡面反射器，以使該鏡面反射器基本上不平行於該主表面之第一表面地定向。
該固態背光單元亦可在主表面上包含一擴散反射器。該擴散反射器可包含多個經配置以接納該等LED之開孔。
該固態背光單元之又一些實施例可包含一具有第一反射表面之第一鏡面反射器，其中該第一鏡面反射器設置於鄰近該等LED之第一側，及具有第二反射表面之第二鏡面反射器，其中該第二鏡面反射器設置於鄰近該等LED之第二側。在一些實施例中，該第一反射表面具有一與該第二反射表面相交且垂直之法線向量。
在另一些實施例中，該殼體可包含第一側壁及第二側 壁。在一些實施例中，該等第一及第二側壁從該第一表面延伸並基本上平行於該第一表面，且該第一表面及該等第一及第二側壁界定一光學空腔。
在一些實施例中，該鏡面反射器可包含一鋁帶及/或一多層光學膜。
該固態背光單元可進一步包含一用於擴散從一光學空腔中所發射之光之構件，該光學空腔由該第一表面、第一側壁及第二側壁界定。
根據一些實施例之固態背光單元亦可包含一擴散器，該擴散器基本上平行於該第一表面設置，其中該擴散器發射來自複數個LED及鏡面反射器之光。
根據本發明一些實施例之顯示器包含一根據本文所揭示之實施例之固態背光單元。
根據本發明之一些實施例之固態背光單元包含：至少一個發射器，其經配置以放射光；一擴散反射器，其經配置以反射從至少一個發射器所放射出之光之第一部分；及第一垂直反射器，其經配置以反射從至少一個發射器所放射出之光之第二部分。該固態背光單元進一步包含：第二垂直反射器，其經配置以反射從至少一個發射器所放射出之光之第三部分；及一擴散器，其經配置一發射從至少一個發射器、該經反射之第一部分、該經反射之第二部分及該經反射之第三部分所放射之光。
在其他實施例中，該等第一及第二垂直反射器基本上垂直於該擴散反射器，且其中該第一垂直反射器基本上平行 於該第二垂直反射器。
在又一些實施例中，該等第一及第二垂直反射器包括一多層光學膜及/或金屬帶。
在另一些實施例中，該擴散器可基本上平行於該擴散反射器。
在又一些實施例中，該第一垂直反射器可經配置以將光反射至第二垂直反射器，且該第二垂直反射器可經配置以將光反射至第一垂直反射器。
現將參照顯示本發明實施例之附圖以更完整地闡述本發明之實施例。然而，本發明可具體化為多種不同形式，且不應視為僅限於本文所述實施例。而是，提供此等實施例旨在使此揭示內容周全及完整，且將本發明之範疇傳達給彼等熟知此項技術者。其中相同之編號始終係指類似元件。
應瞭解，儘管本文中使用第一、第二等術語來闡述各種元件，但此等元件不應受限於此等術語。此等術語僅用來區分各元件。舉例而言，可將第一元件稱作第二元件，同樣，亦可將第二元件稱作第一元件，此並不背離本發明之範疇。本文所使用術語"及/或"包含一或多項相關所列術語之任一及全部組合。
應瞭解，當稱一元件(例如一層、區域或基板)"位於"或延伸至另一元件"上"時，其可直接位於或直接延伸於另一元件上，或者亦可有中間元件存在。相反地，當稱一元件 "直接位於"或"直接延伸至"另一元件"上"時，則無中間元件存在。亦應瞭解，當稱一元件"連接"或"偶合"至另一元件時，其可直接連接或偶合至另一元件，或者亦可有中間元件存在。相反地，當稱一元件"直接連接"或"直接偶合"至另一元件時，則無中間元件存在。
本文中可使用諸如"下方"或"上方"或"上部"或"下部"或"水平"或"垂直"等相對性術語來闡述如圖中所圖解說明之一元件、層或區域與另一元件、層或區域之關係。應瞭解，除圖式中所示定向外，該等術語旨在囊括器件之不同定向。
本文所使用術語僅係基於闡述特定實施例之目的而並非意欲限定本發明。本文中所使用之單數形式"一(a)"、"一(an)"及"該(the)"亦意欲包括複數形式，除非上下文中另外明確指明。應進一步瞭解，當本說明書中使用術語"包括(comprise)""包括(comprising)""包含(include)"及/或"包含(including)"時，其係載明所述特徵、整數、步驟、作業、元件及/或組件支存在性，但並不排除一個或多個其他特徵、整數、步驟、作業、元件、組件及/或其群組之存在性或添加。
除非另有規定，否則本文中所使用之全部術語(包含技術術語與科學術語)具有與熟習本發明所屬技術領域者所共知之相同含義。應進一步瞭解，應將本文所用術語解釋為具有與其在該說明書之上下文中之含義一致之含義，而不應以理想化或過分形式化之意義來解釋，除非本文中明 確規定如此。
下文將參照根據本發明實施例之方法、系統、及電腦程式產品之流程圖圖解及/或方塊圖闡述本發明。應瞭解，該等流程圖圖解及/或方塊圖之一些區塊及該等流程圖圖解及/或方塊圖內之一些方塊組合皆可藉由電腦程式指令來實施。該等電腦程式指令可儲存或實施於微控制器、微處理器、數位信號處理器(DSP)、現場可程序化閘陣列(FPGA)、狀態機、可程式邏輯控制器(PLC)或其他處理電路、通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理裝置中以便形成一機器，藉此使該等指令在經由電腦或其他可程式化資料處理裝置之處理器執行時可創建用於實施流程圖及/或方塊圖中之一個或多個方塊中所規定之功能/行動之構件。
該等電腦程式指令亦可儲存於一電腦可讀記憶體內，該電腦可讀記憶體可指示一電腦或其他可程式化資料處理裝置以一特定方式運作，由此使儲存於該電腦可讀記憶體內之指令形成一種包含可執行流程圖及/或方塊圖中之一個或多個方塊中所規定功能/行動之指令構件之製品。
亦可將該等電腦程式指令載入一電腦或其他可程式化資料處理裝置上以導致一系列欲在該電腦或其他可程式化裝置上實施之運作步驟，藉以形成一電腦實施之過程以使該等可在該電腦或其他可程式化裝置上執行之指令提供用於實施該流程圖及/或方塊圖中之一個或多個方塊中所規定功能/行動之步驟。應瞭解，方塊中所提及之功能/行動可 不按該等運作圖解說明中所標注之次序進行。舉例而言，事實上，取決於所涉及之功能性/動作，可基本上同時執行或有時可以相反之次序執行兩個連續顯示之方塊。儘管一些該等圖式在傳遞路徑上包含箭頭以顯示基本傳遞方向，但應瞭解，該傳遞可以與所繪示箭頭相反之方向進行。
舉例而言，參見圖1，一固態BLU 10可包含一殼體12，其包含一主表面14及側壁24。一擴散器26可安裝於殼體12之側壁24，且與殼體12組合界定一光學空腔20。複數個LED 16可在光學空腔20內安裝於主表面14之第一表面。擴散反射器18亦可安裝於主表面14以使擴散反射器18可包含經配置以接納LED 16之開孔。擴散反射器18亦可包含傾斜側壁22，其經配置以在BLU 10之邊緣反射光，並旨在改良BLU 10所發出光之均勻性。傾斜側壁22可包含一鏡面反射部分，該部分係經配置以朝擴散器26反射所接收之光以增加從固態BLU 10所發射光之均勻性。
現在參見圖2，其係根據本發明之一些實施例之固態背光單元的側視剖視圖。背光單元(BLU)100可包含一殼體102，其包含主表面104及側壁114。側壁114可經配置以從主表面104之邊緣116向上延伸。主表面104可包含第一表面108，其上可安裝有複數個LED 106。在一些實施例中，LED 106可按照於2006年11月17日申請且發明名稱為"固態發光單元及形成固態發光單元之方法"之共同受讓的美國專利申請案所揭示內容般安裝，其全文以引用之方式併入 本文中。
擴散反射器110可安裝於第一表面108上，且可包含複數個經配置以接納複數個LED 106及/或容許光從其中通過之開孔。擴散器112可安裝於殼體側壁114上，且與主表面104及側壁114組合可形成光學空腔120。擴散器112可用於在光學空腔120內擴散藉由LED 106所發出及/或藉由反射表面所反射之光。除了發射一部分所接收光之外，擴散器112亦可經配置以將一部分所接收光反射回該光學空腔內以由該光學空腔中之其他反射表面進一步反射。藉由回收一部分在擴散器112所接收光，藉由該擴散器發射之光可具有改良之均勻性。
BLU 100亦可包含具有一大體上鏡面反射表面141之垂直反射器140。與以有別於反射一光源之模式反射該等光子之擴散反射相比，鏡面反射以與反射該光源之大體相同的模式反射光子。藉由此種方式，反射器反射一影像，例如該光源之一鏡像。垂直反射器140可包含一金屬膜、帶及/或條。垂直反射器140亦可使用一光學膜，包含但不限於VikuitiTM 產品，其係3MTM 公司市售之增強型鏡面反射器(ESR)。BLU亦可包含另一垂直反射器142，其包含一反射表面143。在一些實施例中，反射表面141、143可包含鏡面反射部分及/或擴散反射部分。在使用及作業時，垂直反射器140、142接收來自LED 106之光並反射LED影像。從第一垂直反射器140所反射之LED影像可藉由第二垂直反射器142部分地接收。同樣地，從第二垂直反射器142所 反射之LED影像可藉由第一垂直反射器140部分地接收，從而由反向面對之垂直反射器140、142形成一"無限反射鏡"光學效應。藉由此種方式，除了從複數個LED 106直接傳遞之光外，亦可從多個方向，包含由超出BLU 100之邊緣之LED影像朝散射器112傳遞光並從一個或多個垂直反射器140及142反射光。在一些實施例中，垂直反射器140、142均可在偏離垂直方向約15度之角範圍內基本上垂直。
現在參見圖3，其係根據本發明之一些實施例之圖解說明鏡面反射光之固態背光單元之局部側視剖視圖。光學空腔120可由擴散反射器110、擴散器112及垂直反射器140、142界定。垂直反射器140、142反射來自複數個LED 106之LED影像146。除了接收來自LED 106之主要光130外，擴散器112可接收來自LED影像146之反射光132。以此方式，由於接收來自光學空腔120外之LED影像146之經反射光132，藉由擴散器112所接收及發射之光在擴散器112邊緣可更均勻。
現在參見圖4，其係根據本發明之其他實施例之固態背光單元之側視剖視圖。一些實施例之BLU殼體102可包含側壁114、115及中間壁134。可包含一中間壁134以提供BLU附加結構完整性。擴散器112可安裝於側壁114、115及中間壁134上，以使兩個光學空腔120、121可得以界定。垂直反射器144、146係安裝於中間壁134上，以使每個光學空腔120、121在側壁垂直反射器140、142與個別中 間壁垂直反射器144、146之間產生"無限反射鏡"光學效應。以此方式，當使用一附加殼體結構(例如中間壁134)時，所發出光之均勻性可不受陰影或由於附加殼體結構所另外導致之其他亮度減弱之不利影響。
現在參見圖5，其係根據本發明之一些實施例之固態背光單元之局部俯視剖視圖。BLU 148包含一殼體，其帶有一具有大體上呈直線幾何構型之側壁154。BLU 148包含一擴散反射器110，該擴散反射器110具有經配置以接納LED 106及/或容許光從其中穿過之開孔152。垂直反射器150係安裝於殼體側壁154。垂直反射器150之表面反射來自LED 106及來自垂直反射器150之其他表面之光。以此方式，由於位於側壁154周邊外側之LED影像，憑藉垂直反射器150，經由殼體側壁154附近的擴散器(在該圖中未顯示)所發射之光可保持相對均勻。
同樣地，現在參見圖6，其係根據本發明之其他實施例之固態背光單元之局部俯視剖視圖。BLU 158包含一殼體，其帶有一具有大體上呈圓形幾何構型之側壁164。BLU 158可包含一具有可接納LED 106之開孔152之擴散反射器110。配置成大體上圓形幾何構型之垂直反射器160可安裝於殼體側壁164。儘管實施例係以大體上圓形圖解說明，但BLU之幾何構型可包含各種組態，舉例而言，包含橢圓形、多邊形或其一些組合。
現在參見圖7，其係根據本發明之實施例之具有固態背光單元之顯示器之側視剖視圖。顯示器170可包含一固態 背光單元100，其可包含一具有第一表面108之殼體102。多個固態光發射器107可安裝於第一表面108，且基本上垂直反射器140可經佈置以與第一表面108一起界定一光學空腔。擴散器112可經佈置以擴散始發於固態光發射器107且從垂直反射器140所反射之光，並將其一部分發射至一準直儀172。準直儀172可經配置以校準所接收之光並將該經校準之光發射至一顯示面板174。顯示面板174可經配置以對應於顯示面板174上之像素選擇性地發射光以形成一顯示影像。顯示面板174亦可在該像素級下使用顏色過濾以提供不同像素顏色。
現在參見圖8，其係圖解說明根據本發明之一些實施例形成一固態背光單元之方法之方塊圖。提供一具有主表面之背光單元殼體(方塊210)。該殼體可進一步包含從主表面之一個或多個邊緣大體上垂直延伸之側壁。在一些實施例中，內壁可從與主表面之邊緣不相鄰之區域中之主表面垂直延伸。
在該主表面上安裝多個LED(方塊220)。可將該等LED安裝於該主表面之表面，以形成光源之平面佈置。在一些實施例中，可使用一單LED形成BLU。該主表面亦可接合一擴散反射器(方塊230)。該擴散反射器可基本上呈平面且可包含一個或多個開孔，該等開孔經配置以接納LED及/或容許光從其中穿過。該擴散反射器可係該第一表面上之薄片、薄板及/或塗層。該擴散反射器可包含包含擴散反射性質之材料。
可將一垂直反射器附裝至該殼體以使該垂直反射器基本上不平行於該主表面(方塊240)。一些實施例可利用附裝至該殼體之非垂直反射器。該垂直反射器可包含一金屬帶、膜及/或條。在一些實施例中，該垂直反射器可包含一光學膜，例如(舉例而言)一多層ESR。該垂直反射器可經配置以反射接收自LED、垂直反射器之其他部分及擴散反射器之光。在一些實施例中，該垂直反射器係擴散反射器及/或鏡面反射器。當該垂直反射器之部分平行且彼此面對地設置時，可實現一可產生一無限陣列之LED影像之"無限反射鏡"光學效應。
可將一光學功能層安裝於殼體側壁之一末端邊緣(方塊250)。該光學功能層可係一修正層以使發射過其中之光從一入射形式修正成為一不同的出射形式。在一些實施例中，該光學功能層可係一擴散器，其可係(舉例而言)一薄片或薄板。在一些實施例中，該光學功能層可係一偏光板、亮度增強濾光器、光回收應用層、濾光器、光譜過濾器、準直儀及/或全息擴散器，其經配置以提高該光之光回收應用、均勻性及/或其他所需特性。在一些實施例中，層可包含衆多光學功能及/或非功能材料之多個薄片及/或薄板。該光學功能層、主表面及殼體側壁可界定一光學空腔。在該光學空腔內所發射及/或所反射之光可發射穿過經由該擴散器。在殼體邊緣使用垂直反射器可藉由產生位於光學空腔外側之LED影像來改良發射過該光學功能層表面之光的均勻性。
在圖式及說明書中，已揭示了本發明之典型實施例，且儘管採用特定術語，然而僅以其一般性及描述性意義使用此等特定術語且並非用於限定目的，本發明之範疇闡述於以下申請專利範圍中。
10‧‧‧固態BLU
12‧‧‧殼體
14‧‧‧主表面
16‧‧‧LED
18‧‧‧擴散反射器
20‧‧‧光學空腔
22‧‧‧傾斜側壁
24‧‧‧側壁
26‧‧‧擴散器
100‧‧‧BLU
102‧‧‧殼體
104‧‧‧主表面
106‧‧‧LED
107‧‧‧固態光發射器
108‧‧‧第一表面
110‧‧‧擴散反射器
112‧‧‧擴散器
114‧‧‧側壁
115‧‧‧側壁
116‧‧‧邊緣
120‧‧‧光學空腔
121‧‧‧光學空腔
130‧‧‧一次光
132‧‧‧經反射光
134‧‧‧中間壁
140‧‧‧垂直反射器
141‧‧‧反射表面
142‧‧‧垂直反射器
143‧‧‧反射表面
144‧‧‧垂直反射器
146‧‧‧垂直反射器
148‧‧‧BLU
150‧‧‧垂直反射器
152‧‧‧開孔
154‧‧‧側壁
158‧‧‧BLU
160‧‧‧垂直反射器
170‧‧‧顯示器
172‧‧‧準直儀
174‧‧‧顯示面板
經包括用以提供對本發明之進一步理解且併入本申請案中並構成本申請案之一部分之該等附圖圖解說明本發明之某些實施例。
圖1係一固態背光單元之側視剖視圖。
圖2係根據本發明之一些實施例之固態背光單元之側視剖視圖。
圖3係根據本發明之一些實施例圖解說明鏡面反射光之固態背光單元之局部側視剖視圖。
圖4係一根據本發明之其他實施例之固態背光單元之側視剖視圖。
圖5係根據本發明之一些實施例之固態背光單元之局部俯視剖視圖。
圖6係根據本發明之其他實施例之固態背光單元之局部俯視剖視圖。
圖7係具有根據本發明之實施例之固態背光單元之顯示器之側視剖視圖。
圖8係圖解說明根據本發明之一些實施例形成一固態背光單元之方法之方塊圖。
100‧‧‧背光單元
102‧‧‧殼體
104‧‧‧主表面
106‧‧‧LED
108‧‧‧第一表面
110‧‧‧擴散反射器
112‧‧‧擴散器
114‧‧‧側壁
116‧‧‧邊緣
120‧‧‧光學空腔
140‧‧‧垂直反射器
141‧‧‧反射表面
142‧‧‧垂直反射器
143‧‧‧反射表面

Claims (22)

  1. 一種形成一用於將光提供至一顯示器之固態背光單元之方法，其包括：將複數個LED安裝於第一表面；及附裝第一垂直反射器，其中該第一垂直反射器係經配置以從該第一表面延伸，其中該第一垂直反射器基本上係以垂直於該第一表面定向，其中該第一垂直反射器係以鄰近該複數個LED之第一側定位，且其中該第一垂直反射器係鏡面反射；及附裝第二垂直反射器，其中該第二垂直反射器係經配置以從該第一表面延伸，其中該第二垂直反射器基本上係以垂直於該第一表面定向，其中該第二垂直反射器係以鄰近於該複數個LED之第二側定位，且其中該第二垂直反射器係鏡面反射。
  2. 如請求項1之方法，其中該附裝第一垂直反射器包括：提供一殼體之第一側壁，其係經配置以從該主表面之第一邊緣以基本上垂直於該主表面延伸；及將一鏡面反射組件附裝至第一側壁表面，其中該第一側壁表面具有一基本上朝向該複數個LED之法線向量。
  3. 如請求項2之方法，其中該鏡面反射組件包括一金屬帶。
  4. 如請求項2之方法，其中該鏡面反射組件包括一光學膜。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包括使該第一表面與一擴 散反射器接合。
  6. 如請求項5之方法，其中該擴散反射器包括在該第一表面上之塗層。
  7. 一種經配置以背向照亮一顯示器之固態背光單元，其包括：複數個位於第一表面上之LED；一鏡面反射器，其接近該第一表面且基本上垂直於該第一表面；及在該第一表面上之一擴散反射器。
  8. 如請求項7之固態背光單元，其中該擴散反射器包含複數個經配置以接納該複數個LED之開孔。
  9. 如請求項7之固態背光單元，其進一步包括：一具有第一反射表面之第一鏡面反射器，其中該第一鏡面反射器係以鄰近該複數個LED之第一側定位；及一具有第二反射表面之第二鏡面反射器，其中該第二鏡面反射器係以鄰近該等複數個LED之第二側定位。
  10. 如請求項9之固態背光單元，其中該第一反射表面具有一與該第二反射表面相交且垂直之法線向量。
  11. 如請求項7之固態背光單元，其中該殼體進一步包括第一側壁及第二側壁，其中該等第一及第二側壁係從該第一表面延伸並基本上平行於該第一表面，且其中該第一表面及該等第一及第二側壁界定一光學空腔。
  12. 如請求項7之固態背光單元，其中該鏡面反射器包括鋁帶。
  13. 如請求項7之固態背光單元，其中該鏡面反射器包括一多層光學膜。
  14. 如請求項7之固態背光單元，其進一步包括一用於擴散自一光學空腔發射之光之構件，該光學空腔係由該第一表面、第一側壁及第二側壁界定。
  15. 如請求項7之固態背光單元，其進一步包括一擴散器，該擴散器基本上係以平行於該第一表面定位，其中該擴散器發射來自該複數個LED及該鏡面反射器之光。
  16. 一種包括如請求項7之固態背光單元之顯示器。
  17. 一種固態背光單元，其包括：一第一發射器及一第二發射器，其係經配置以放射光；一擴散反射器，其係經配置以反射從該第一發射器及第二發射器所放射之光之第一部分；第一垂直反射器，其係經配置以反射從該第一發射器所放射之光之第二部分；第二垂直反射器，其係經配置以反射從該第二發射器所放射之光之第二部分；一中間壁，包含一垂直鏡面反射器經配置以反射來自第一發射器之光之第三部分及來自第二發射器之光之第三部分；及一擴散器，其係經配置以部分地發射從該第一發射器及第二發射器發射之光、從該第一發射器及該第二發射器發射之光之該經反射之第一部分、從該第一發射器反 射之光之該經反射之第二部分、從該第二發射器反射之光之該經反射之部分、從該第一發射器發射之光之經反射之第三部分及從該第二發射器發射之光之經反射之第三部分。
  18. 如請求項17之固態背光單元，其中該等第一及第二垂直反射器基本上垂直於該擴散反射器，且其中該第一垂直反射器基本上平行於該第二垂直反射器。
  19. 如請求項17之固態背光單元，其中該等第一及第二垂直反射器包括一多層光學膜。
  20. 如請求項17之固態背光單元，其中該等第一及第二垂直反射器包括一金屬帶。
  21. 如請求項17之固態背光單元，其中該擴散器基本上平行於該擴散反射器。
  22. 如請求項17之固態背光單元，其中該第一垂直反射器係經配置以將光反射至該第二垂直反射器，且其中該第二垂直反射器係經配置以將光反射至該第一垂直反射器。
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