具有垂直内部反射器的背光单元及其形成方法

专利名称：具有垂直内部反射器的背光单元及其形成方法
技术领域：
本发明涉及固态照明(solid state lighting)，并且更特别涉及背 光单元反射器。
背景技术：
固态照明面板可以用作显示器的固态背光单元、用作普通照射的 照明面板、用作标志牌和/或其他目的的背光。用于LCD显示器的固 态背光单元通常包括排布在LCD屏幕后的分立光源的二维阵列。该 分立光源可以产生具有白色或接近白色的可以用于照射诸如全彩 LCD显示器的LCD显示器的光。为了该LCD显示器在屏幕上显示具 有均匀颜色和/或强度的图像，希望该背光单元给LCD屏幕提供颜色 和强度两方面都空间均匀的光。然而，因为分立光源在背光单元中可 能是彼此间隔开的，因此这个可能是困难的。

发明内容
根据本发明的 一些实施例的形成固态背光单元的方法包括将多 个LED安装至第一表面。该方法可以进一步包括附加上第一垂直反射 器，其中该第一垂直反射器配置成从该第一表面延伸，其中该第一垂 直反射器取向为基本上垂直于该第一表面，并且其中该第一垂直反射 器设置成邻近这些LED的第一侧。
方法可以进一步包括附加上第二垂直反射器，其可以从该第一表 面延伸，并且可以取向为基本上垂直与该第一表面。该垂直反射器还 可以设置成邻近这些LED的第二侧。
附加上该第一垂直反射器可以包括提供配置成从该主表面的第 一边缘延伸且基本上垂直于该主表面的外壳第一侧壁，以及将镜面反射部件附加到第一侧壁表面上，其中该第一侧壁表面具有指向该多个
LED的法向向量。在一些实施例中，该镜面反射部件可以是金属带。在其它实施例中，镜面反射部件可以包括光学膜。
一些实施例可以还包括将该第 一表面与漫反射器(diffbsereflector)接合。在一些实施例中，该漫反射器可以是在该第一表面上的涂层。
根据本发明的一些实施例的固态背光单元包括外壳，其包括表面上安装有多个LED的主表面。该固态背光单元还可以包括靠近该主表面的表面的镜面反射器，使得该镜面反射器取向为基本上不平行于该主表面的第一表面。
该固态背光单元还可以包括在该主表面上的漫反射器。该漫反射器可以包括配置成收容这些LED的多个孔口。
该固态背光单元的再者其他实施例可以包括具有第 一反射表面的第一镜面反射器和具有第二反射表面的第二镜面反射器，其中该第一镜面反射器设置成邻近这些LED的第一侧，其中该第二镜面反射器设置成邻近这些LED的第二侧。在一些实施例中，该第一反射表面具有与该第二反射表面相交且垂直的法向向量。
在进一步的实施例中，该外壳可以包括第一侧壁和第二侧壁。在一些实施例，该第一和第二侧壁从该第一表面延伸并基本平行于该第一表面，并且该第一表面和该第一和第二侧壁限定出光学腔。
在一些实施例中，该镜面反射器可以包括铝带和/或多层光学膜。
该固态背光单元可以进一步包括用于漫射从光学腔透射的光的机构，该光学腔由该第一表面、第一侧壁和第二侧壁限定。
根据一些实施例的固态背光单元还可以包括设置成基本上平行于该第一表面的漫射器(diffoser),其中该漫射器透射来自该多个LED和该镜面反射器的光。
根据本发明的一些实施例的显示器包括根据本文公开的实施例的固态背光单元。根据本发明的 一些实施例的固态背光单元包括至少 一个配置成用于发光的发射体、配置成用于反射从该至少一个发射体发出的光的第一部分的漫反射器、和配置成用于反射从该至少一个发射体发出的光的第二部分的第一垂直反射器。该固态背光单元进一步包括配置成
反射从该至少 一个发射体发出的光的第三部分的第二垂直反射器，和配置成用于透射>^人该至少一个发射体发出的光、所反射的第一部分、所反射的第二部分和所反射的第三部分的漫射器。
在其它实施例中，该第一和第二垂直反射器基本上垂直于漫反射器，并且其中该第一垂直反射器基本上平行于该第二垂直反射器。
在再者其它实施例中，该第 一和第二垂直反射器包括多层光学膜和/或金属带。
在进一步的实施例中，该漫射器可以基本上平行于该漫反射器。在再者其它实施例中，该第一垂直反射器可以配置成反射光至该
第二垂直反射器，并且第二垂直反射器可以配置成反射光至该第 一垂
直反射器。


为了提供本发明进一步的理解而包括并且引入和构成这个申请的一部分的附图，附图示出了本发明的特定实施例。
图l是固态背光单元的侧面剖视图。
图2是才艮据本发的一些实施例的固态背光单元的侧面剖^L图。图3是根据本发明一些实施例的示出镜面反射光的固态背光单元的部分侧面剖视图。
图4是根据本发明进一步实施例的固态背光单元的侧面剖-见图。图5是根据本发明一些实施例的固态背光单元的部分顶剖^L图。图6是根据本发明进一步实施例的固态背光单元的部分顶剖视图。图。
图8是根据本发明 一 些实施例示出形成固态背光单元的方法的框图。
具体实施例方式
现在在下文将参照附图更完全地描述本发明的实施例，其中本发明的实施例被示出。然而，该发明可以采用许多不同的方式被实施，而且不应该被视为限定在本文陈述的实施例中。而且，提供这些实施例以使得本公开内容将是彻底和全面的，并且对于本领域中的技术人员将完全传达了本发明的范围。相似的数字在全文指代相似的元件。
将可以理解的是，尽管术语第一、第二等等在本文可以用于描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语限定。这些术语仅仅用于将一个元件区别于另一个。例如，第一元件可以当作第二元件，并且类似地，第二元件可以当作第一元件而没有偏离本发明的范围。正如本文使用的，术语"和/或"包括所关联的列出项目的一个或一个以上组合中任何组合和所有组合。
将可以理解的是，当元件、例如一层、区域或基底被称作是在另一个元件"上"或延伸至该另一个元件"上，，时，它可以直接在该另一元件上或直接延伸至该另一元件上，或者也可以出现插入元件。相反地，当元件被称作是"直接在"或"直接"延伸至另一个元件"上"时，则没有插入元件出现。将可以理解的是，当元件被称作是"连接"或"耦合"于另一个元件时，它可以直接连接或耦合于该另一元件，或者也可以出现插入元件。相反地，当元件被称作是"直接连接"或"直接耦合"于另一个元件，则没有插入元件出现。
相关术语如"以下"或"以上"或"上部"或"下部"或"水平"或"垂直"可以用在本文以描述如图中示出的一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系。将可以理解的是，这些术语意在包含除图中描述的取向以外的该器件的不同取向。本文使用的术语体系仅仅是为了描述特定实施例，而不是意在限定本发明。如本文所使用的，除非另有上下文清楚地指出，否则单数形式的"一个"、" 一"和"该"意在也包括复数形式。进一步将理解的是，术语"包括""包含"当在本文使用时，指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的出现，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的出现或添加。
除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术的和科学的术语)具有与本发明所属领域内的普通技术人员中通常理解的相同的意思。将进一步可理解的是，本文使用的术语应该被解释为具有与它们在这个说明书上下文和相关领域中的意思相一致的意思，并且除非在本文明确地定义，否则将不被解释成理想化或过于严格拘泥于形式的意义。
以下参照根据本发明实施例的方法的流程图示和/或框图、系统和计算机程序产品描述本发明。将可以理解的是，流程图示和/或框图的一些方框、和流程图示和/或框图中的一些方框的组合，可以通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以在微控制器、微处理器、
数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、可编程逻辑控制器(PLC)或其它处理电路、通用计算机、专用计算机或其它例如用于制造机器的可编程数据处理设备中存储或者实现，使得通过计算机的处理器或其它可编程数据处理设备执行的指令形成用
于实现流程图和/或框图或方框中指定的功能/动作的手段。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中。该计算机可读存储器可以将计算机或其它可编程数据处理设备引导成为采用特定方式实现功能，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令部件的制品，这些指令部件实现流程图和/或框图或方框中指定的功能/动作。
这些计算机程序指令还可以载入到计算机或其它可编程数据处理设备上，用于引发一系列操作步骤以待在计算机或其它可编程数据
9处理设备上执行以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编 程数据处理设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图或方框 中指定的功能/动作的步骤。可以理解的是，在方框中指出的功能/动 作可以不按照操作图示中的顺序来进行。例如，示出的连续两个方框 事实上可以基本同时执行，或者这些方框可以有时以相反的顺序执 行，这取决于所涉及的功能/动作。尽管一些附图包括在通信路径上的 箭头以示出通信的主要方向，可以理解的是，通信可以以与所描述的 箭头相反的方向进行。
例如，参照图1，固态BLU IO可以包括外壳12，其包括主表面 14和侧壁24。漫射器26可以安装在该外壳12的侧壁24上，并与外 壳12结合限定出光学腔20。多个LED 16可以安装在该光学腔20中 且安装至该主表面14的第一表面。漫反射器18还可以安装到该主表 面14，使得该漫反射器18可以包括配置成用于收容这些LED 16的孔 口。该漫反射器18还可以包括倾斜侧壁22,其配置成用于反射BLU IO边缘处的光，并且目的在于改善由BLU IO发出的光的均匀性。该 倾斜侧壁22可以包括镜面反射部分，其配置成将所接收的光朝向该 漫射器26反射，以增加由固态BLU 10透射的光的均匀性。
现参照图2,其是根据本发明一些实施例的固态背光单元的侧面 剖一见图。背光单元(BLU) IOO可以包括外壳102，其包括主表面104 和侧壁114。侧壁114可以配置成从该主表面104的边缘116向上延 伸。该主表面104可以包括第一表面108，多个LED 106可以安装在 第一表面108上。在一些实施例中，多个LED 106可以如在共同受让 的2006年11月17日递交的具有标题为"SOLID STATE LIGHTING UNITS AND METHODS OF FORMING SOLID STATE LIGHTING UNITS"的美国专利申请中所公开的那样来安装，该美国专利申请通 过引用完全结合于此。
漫反射器110可以安装在该第一表面108上并且可以包括配置成 收容多个LED 106和/或允许光从其中经过的多个孔口。漫射器112可以安装在该外壳侧壁114上并与该主表面104和侧壁114组合可以 形成光学腔120。该漫射器112可以用于使LED 106发出的或/和由光 学腔120内的反射表面反射的光漫射。除了使部分所接收的光透射以 外，该漫射器112还可以配置成用于使部分所接收的光反射回到光学 腔中，以供光学腔中的其它反射表面进一步反射。通过使漫射器112 接收的部分光循环，该漫射器112透射的光可以改善均匀性。
该BLU IOO还可以包括具有普通镜面反射表面141的垂直反射器 140。漫反射将光子反射成为不同于光源的图案，而与漫反射不同的 是，镜面反射将光子反射成为与光源相同的图案。以这个方式，反射 器反射诸如光源的镜面图像的图像。该垂直反射器140可以包括金属 膜、带和/或条。该垂直反射器140还可以使用包括但不限于Vikuiti 产品的光学膜，其是来自3MTM公司的从市面可获得的增强型镜面反 射器(ESR) 。 BLU还可以包括另一个包括反射表面M3的垂直反射 器142。在一些实施例中，该反射表面141、 143可以包括镜片反射部 分和/或漫反射部分。在使用和操作时，该垂直反射器140、 142接收 来自LED 106的光并反射LED图像。从该第一垂直反射器140被反 射的LED图像可以部分由该第二垂直反射142接收。类似地，从该第 二垂直反射器142被反射的LED图像可以部分由该第一垂直反射140 接收，使得通过相对面对的垂直反射镜140、 142形成"无限镜面"光学 效果。以这个方式，除了直接从该多个LED 106传送的光以外，光可 以从多个方向传送至漫射器112，包括来自超出BLU100边缘以及从 一个或更多垂直反射器140、 14反射的LED图像。在一些实施例中， 该垂直反射器140、 142可以是分别在偏离垂直方向大约15度角偏差 范围内的大致垂直的。
现参照图3,其是根据本发明一些实施例示出镜面反射光的固态 背光单元的侧面剖^L图。光学腔120可以由漫反射器110、漫射器112 和垂直反射器140、 142限定出。该垂直反射器140、 142反射来自多 个LED 106的LED图像146。除来自这些LED 106的初始光130以
ii外，该漫射器112可以接收来自LED图像146的反射光132。以这个 方式，由漫射器112接收和透射的光可以在漫射器112的边缘更均匀， 这是由接收来自光学腔120外侧的LED图像146的反射光132的结果。 现参照图4，其是根据本发明进一步的实施例的固态背光单元的 侧面剖^L图。 一些实施例的BLU外壳102可以包括侧壁114、 115和 中心壁134。中心壁134可以被包括以对BLU提供附加结构组成部分。 漫射器112可以安装在侧壁114、 115和中心壁134上使得可以限定 出两个光学腔120、 121。垂直反射器144、 146安装到中心壁134， 使得每个光学腔120、 121在侧壁垂直反射器140、 142和相应中心壁 垂直反射器144、 146之间产生"无限镜面"光学效果。以这种方式， 当使用如中心壁134的附加外壳结构时，发出光的均匀性可以不会被 阴影或因附加外壳结构而或许可能发生的其它亮度的减少不利地影 响。
现参照图5，其是根据本发明一些实施例的固态背光单元的部分 顶部剖视图。BLU 148包括具有一般直线几何的侧壁154的外壳。BLU 148包括漫反射器110,其具有配置成用于收容LED 106和/或允许光 从其中经过的孔口 152。垂直反射器150安装到外壳侧壁154。垂直 反射器150的表面反射来自LED 106和垂直反射器150的其他表面的 光。以这个方式，由于凭借垂直反射器150而位于侧壁154周边外部 的LED图像，通过靠近外壳侧壁154的漫射器(视图中未示出)透射 的光可以保持相对均匀。
相似地，现参照图6,其是根据本发明进一步的实施例的固态背 光单元的部分顶部剖视图。该BLU 158包括具有一般圆形几何的侧壁 164的外壳。该BLU158可以包括具有可以收容LED 106的孔口 152 的漫反射器110。以一般圆形几何配置的垂直反射板160可以安装到 外壳侧壁164。尽管实施例以通常圆形示出，但是BLU的几何形状可 以包括多种包括如椭圓形、多边形或一些其组合的配置。
现参照图7，其是根据本发明实施例的具有固态背光单元的显示器的侧面剖一见图。该显示器170可以包括固态背光单元100,该固态 背光单元IOO可包括具有第一表面108的外壳102。多个固态光发射 体107可以安装到该第一表面108，并且基本上垂直反射器140可以 设置成以与该第一表面108结合而限定出光学腔。漫射器112可以设 置成以使来自固态光发射体107的和从垂直反射器140反射的光漫 射，并且使其中一部分向准直器174透射。该准直器174可以配置成 校准所接收的光并向显示器面板174透射所校准的光。为了产生显示 图像，该显示器面板174可以配置成选择性地透射对应于显示器面板 174上的像素的光。该显示器面板174还可以使用Y象素级彩色滤光以 提供不同颜色的像素。
现参照图8，其是根据本发明一些实施例示出的形成固态背光单 元的方法的框图。具有主表面的背光单元外壳被提供(方框210)。 外壳进一步可以包括从主表面的 一个或更多边缘大致垂直延伸延伸 的侧壁。在一些实施例中，内壁可以在不邻近于主表面边缘的区域从 主表面垂直延伸。
多个LED安装在主表面上(方框220 )。这些LED可以安装在 主表面的一个表面上以形成光源的平面排布。在一些实施例中，该 BLU可以使用单个LED形成。该主表面还可以接合漫反射器(方框 230)。该漫反射器可以基本上为平面，并且可以包括可配置成收容 这些LED和/或允许光从其中经过的一个或更多孔口。漫反射器可以 是在该第一表面上的片、板和/或涂层。该漫反射器可以包括包含漫反 射特性的材料。
垂直反射器可以附加到外壳上，使得该垂直反射器基本上不平行 于主表面(方框240)。 一些实施例可以利用附加到外壳上的非垂直 反射器。该垂直反射器可以包括金属带、膜、和/或条。在一些实施例 中，该垂直反射器可以包括诸如多层ESR的光学膜。该垂直反射器可 以配置成反射从这些LED、该垂直反射器的其他部分和漫反射器接收 的光。在一些实施例中，该垂直反射器是漫射和/或镜面的。当垂直反
13射器的这些部分彼此平行且互相面对时，"无限镜面，，光学效果可以获
得，其可以导致LED图像的无限阵列。
光学功能层可以安装到外壳侧壁的远端边缘(方框250)。该光 学功能层可以是改性层，使得从其中透射的光从进入形状改性成射出 形状。在一些实施例中，该光学功能层可以是漫射器，其可以是例如 片或板。在一些实施例中，该光学功能层可以是配置成提升光的循环、 均匀性和/或光的其它希望特征的偏振片、亮度增强片、光循环层、光 学滤光片、光语滤光片、准直器和/或全息漫射器(holographic diffliser)。 在一些实施例中，层可以包括各种光学功能和/或非功能材料的多层片 和/或板。该光学功能层、该主表面和外壳侧壁可以限定出光学腔。在 该光学腔中透射和/或反射的光可以透过漫射器。在外壳边缘的垂直反 射器的使用可以通过产生位于该光学腔外侧的LED图像而改善通过 光学功能层表面而透射的光的均匀性。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型实施例，尽管使用 特定的术语，但是它们只是用在普通和描述性的意义上，而不是为了 限定的目的，在以下权利要求中表达了本发明的范围。
权利要求
1.一种形成用于提供光给显示器的固态背光单元的方法，所述方法包括将多个LED安装到第一表面上；以及附加上第一垂直反射器，其中所述第一垂直反射器配置成从所述第一表面延伸，其中所述第一垂直反射器取向为基本上垂直于所述第一表面，并且其中所述第一垂直反射器设置成邻近所述多个LED的第一侧。
2. 如权利要求l的方法，其进一步包括附加上第二垂直反射器， 其中所述第二垂直反射器配置成从所述第一表面延伸，其中所述第二 垂直反射器取向为基本上垂直于所述第一表面，并且其中所述第二垂 直反射器设置成邻近所述多个LED的第二侧。
3. 如权利要求1的方法，其中，所述附加上第一垂直反射器包括提供外壳第一侧壁，其配置成从所述主表面的第一边缘延伸且基 本上垂直于所述主表面；以及将镜面反射部件附加到第 一侧壁表面上，其中所述第 一侧壁表面 具有基本上指向所述多个LED的法向向量。
4. 如权利要求3的方法，其中，所述镜面反射部件包括金属带。
5. 如权利要求3的方法，其中，所述镜面反射部件包括光学膜。
6. 如权利要求1的方法，其进一步包括将所述第一表面与漫反 射器接合。
7. 如权利要求6的方法，其中，所述漫反射器包括在所述第一 表面上的涂层。
8. —种配置成向显示器提供背光的固态背光单元，其包括 在第一表面上的多个LED;以及镜面反射器，其靠近所述第一表面并且取向为基本上不平行于所述第一表面。
9. 如权利要求8的固态背光单元，其进一步包括在所述主表面 上的漫反射器，所述漫反射器包括配置成用于收容所述多个LED的多 个孔口 。
10. 如权利要求8的固态背光单元，其进一步包括 具有第一反射表面的第一镜面反射器，其中所述第一镜面反射器设置成邻近所述多个LED的第一侧；和具有第二反射表面的第二镜面反射器，其中所述第二镜面反射器 设置成邻近所述多个LED的第二侧。
11. 如权利要求10的固态背光单元，其中，所述第一反射表面 具有与所述第二反射表面相交且垂直的法向向量。
12. 如权利要求8的固态背光单元，其中，所述外壳进一步包括 第一侧壁和第二侧壁，其中所述第一和第二侧壁从所述第一表面延伸且基本平行于所述第 一表面，并且其中所述第 一表面和所述第 一和第 二侧壁限定出光学腔。
13. 如权利要求8的固态背光单元，其中，所述镜面反射器包括 铝带。
14. 如权利要求8的固态背光单元，其中，所述镜面反射器包括 多层光学膜。
15. 如权利要求8的固态背光单元，其进一步包括用于漫射从光 学腔透射的光的机构，该光学腔由所述第一表面、第一侧壁和第二侧 壁限定出。
16. 如权利要求8的固态背光单元，其进一步包括设置成基本上 平行于所述第一表面的漫射器，其中所述漫射器透射来自所述多个 LED和所述镜面反射器的光。
17. —种显示器，其包括根据权利要求8的固态背光单元。
18. —种固态背光单元，其包括 至少一个配置成用于发光的发射体；配置成用于反射从所述至少一个发射体发出的光的第一部分的漫反射器；配置成用于反射从所述至少一个发射体发出的光的第二部分的 第一垂直反射器；配置成用于反射从所述至少一个发射体发出的光的第三部分的 第二垂直反射器；和配置成用于部分透射从所述至少一个发射体发出的光、所反射的 第一部分、所反射的第二部分和所反射的第三部分的漫射器。
19. 如权利要求18的固态背光单元，其中，所述第一和第二垂 直反射器基本上垂直于所述漫反射器，并且其中所述第一垂直反射器 基本上平行于所述第二垂直反射器。
20. 如权利要求18的固态背光单元，其中，所述第一和第二垂 直反射器包括多层光学膜。
21. 如权利要求18的固态背光单元，其中，所述第一和第二垂 直反射器包括金属带。
22. 如权利要求18的固态背光单元，其中，所述漫射器基本上 平行于所述漫反射器。
23. 如权利要求18的固态背光单元，其中，所述第一垂直反射 器配置成将光反射至所述第二垂直反射器，并且其中所述第二垂直反 射器配置成将光反射至所述第一垂直反射器。
全文摘要
提供一种固态背光单元及其形成方法。根据本发明一些实施例的固态背光单元(10，100，148，158)包括具有主表面(14，104)的外壳(12，102)和在主表面(14，104)的第一表面(108)上的多个LED(16，106，107)。该固态背光单元(10，100，148，158)还包括靠近该主表面(14，104)的第一表面(108)并且取向为基本上垂直于该主表面(14，104)的该第一表面(108)的镜面反射器(140，142，144，146，150，160)。
文档编号G02F1/13357GK101681054SQ200880016367
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月7日 优先权日2007年3月16日
发明者C·尤, J·K·罗伯茨 申请人:克里公司