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TWI595278B - 與導光板一起使用之光混合室 - Google Patents

與導光板一起使用之光混合室 Download PDF

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TWI595278B
TWI595278B TW102101225A TW102101225A TWI595278B TW I595278 B TWI595278 B TW I595278B TW 102101225 A TW102101225 A TW 102101225A TW 102101225 A TW102101225 A TW 102101225A TW I595278 B TWI595278 B TW I595278B
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TW
Taiwan
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housing
mixing chamber
wall
light mixing
passage
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Application number
TW102101225A
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TW201335645A (zh
Inventor
華倫 彭葉
斯里達爾 薩達西文
蘇奇 沙哈
Original Assignee
三星電子股份有限公司
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Publication date
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Description

與導光板一起使用之光混合室
本發明態樣大體上係關於光混合室，且，特定言之，與LED、光學元件、及背光源之導光板一起使用的光混合室。
背光源係用於液晶顯示器(LCDs)之照明且可使用發光二極體(LED)來發光。來自LED的光可通向或投影到導光板。從LED傳輸到導光板期間，光線可能發生漫射及反射，降低了裝置有效性、輸出及亮度。
本發明原理可用於提供使用LED的與背光源之導光板一起使用的光混合室。根據第一態樣，光混合室包含其中形成通道之殼體，通道暴露於殼體外部。一室形成於殼體中，殼體中所形成的孔將室與通道相連接。該室可放置LED，光學元件置於或留於通道中。可將導光板置於通道外的殼體外部。
根據另一態樣，光混合室可包含複數個室和孔，各孔將相應室與通道相連接。一凸緣從殼體向外延伸，鄰近通道。可將一材料條帶置於面向通道之凸緣內表面。
根據其他態樣，通道可由基底部分、第一壁和第二相對壁形成，孔形成於基底部分中。第一和第二壁可由第一部分和第二部分形 成。第一部分向外漸縮，而第二部分係彎曲槽。根據一些態樣，第一和第二壁可包含向外漸縮之第三部分。
根據另一態樣，光混合室包含一其中形成通道之殼體，通道暴露於殼體外部。使光學元件位於通道內。一室形成於殼體內，且一LED位於室內。一孔形成於殼體內且將室與通道相連。一導光板鄰近殼體及鄰近通道。
藉由提供使用LED的具有背光源之導光板的光混合室，光線可更好地準直或在其他情況下導向，以改良背光源的輸出、聚焦、及有效性。進一步地，可降低導光板內的熱點和不合格率。光混合室亦可用於散熱。文中所揭示的此等及額外特徵及優點將從如下特定實施例之詳細描述中進一步瞭解。
10‧‧‧光混合室
12‧‧‧殼體
14‧‧‧第一表面
16‧‧‧第二表面
18‧‧‧第三表面
20‧‧‧第四表面
22‧‧‧通道
24‧‧‧基底部分
26‧‧‧第一壁
28‧‧‧第二壁
30‧‧‧第一部分
32‧‧‧第二部分
34‧‧‧第三部分
36‧‧‧室
38‧‧‧凹槽
39‧‧‧覆蓋層
40‧‧‧孔
41‧‧‧背光源
42‧‧‧導光板
44‧‧‧LED
46‧‧‧光學元件
47‧‧‧側邊
48‧‧‧凸緣
50‧‧‧內表面
52‧‧‧投影面
54‧‧‧外表面
55‧‧‧光學薄膜
56‧‧‧凹槽
58‧‧‧材料條帶
60‧‧‧LCD板
圖1係與背光源之導光板一起使用的光混合室之透視圖。
圖2係圖1之光混合室之正視圖。
圖3係圖1之光混合室之正視圖，顯示出與LED、光學元件、以及背光源之導光板一起使用。
圖4係圖1中光混合室之另一實施例的正視圖，顯示出與LED、光學元件、背光源之導光板一起使用。
圖5係圖1中光混合室之另一實施例的透視圖，其包含複數個用於容置複數個LED之室。
圖6係圖5中光混合室的底透視圖。
圖7係圖1中光混合室之又另一實施例的正視圖，顯示出與LED、光學元件、背光源之導光板一起使用。
圖8係圖1中光混合室之再另一實施例的正視圖，顯示出與LED、光學元件、背光源之導光板一起使用。
以上所提及的圖並不一定按比例繪製，應該明白只為表示本發 明之特定實施例，且本質上僅僅係概念性的並描述所涉及的原理。圖中所描繪的光混合室之一些特徵件已相對於其他擴大或扭曲，以便於解釋及理解。相同的參考編號在圖中用於多種其它實施例中所示的相似或相同組件及特徵件。文中所揭示的光混合室具有部分由預期應用及使用環境確定的組態及組件。
以下討論及附圖揭示了與LED背光源之導光板一起使用之光混合室。相關技術的擅長者在瞭解此申請案的益處後，認識到文中所揭示之與光混合室相關的概念可應用於多種光應用，除了以下材料中所討論及附圖中所描述的特定實施例。
與背光源之導光板一起使用的光混合室10在圖1及2中描繪成包含具有第一側或表面14及相對的第二側或表面16之殼體12。在闡述實施例中，第一表面14及第二表面16為實質平坦表面並彼此實質上平行延伸。第三側或表面18及第四側或表面20在第一與第二表面14,16之間延伸。在所述實施例中，第三表面18及第四表面20為實質平坦表面，彼此實質上平行延伸，並實質上垂直於第一表面14及第二表面16延伸。
通道22在第三表面18中形成。在所述實施例中，通道22實質上係U型且包含一基底部分24、第一壁26及相對的第二壁28。基底部分24可實質上平行於第三表面18及第四表面20延伸，且實質上垂直於第一表面14及第二表面16。
第一壁26和第二壁28可包含第一部分30、第二部分32、及第三部分34。每個第一部分30向外漸縮，以致通道22之第一部分30與第二部分32接觸處比第一部分30與基底部分24接觸處寬。第一部分30係以相對於基底部分24成大於或等於約90°之角α向外漸縮。
在所述實施例中，每個第二部分32係於殼體12中所形成之彎曲 槽。第二部分32可具有約0.2 mm至約3.0 mm之半徑R。每個第三部分34係自第二部分32之最外端向外延伸至第三表面18之壁區段。在所述實施例中，每個第三部分34實質上垂直於第三表面18延伸。
室36於殼體12中形成。在所述實施例中，室36係藉由於第一表面14中形成的凹槽38與殼體12外部連通。孔40於殼體12之基底部分24中形成，在其間延伸並將室36與通道22連接。孔40之寬度W比通道22之寬度X之至少一部分窄。如圖2所見，通道22之寬度X沿其第一部分30至第三部分34之深度改變。
在所述實施例中，孔40之形狀為矩形，但應明瞭孔40可具有任何所需形狀。比如，孔40之內角可彎曲成任何所需半徑。在瞭解本發明優勢後，孔40之其他適宜形狀對技術擅長者而言當變得顯而易見。選擇孔40之尺寸以適應不同尺寸的LED。在特定實施例中，制定所使用的特定LED之尺寸。亦可選擇孔40之尺寸，以最大程度地降低LED發射光之阻擋。
如圖3中所見，光混合室10係用於具有導光板42之背光源41中。通過凹槽38插入LED 44且置於室36中。應瞭解，在特定實施例中，凹槽38可包含覆蓋層39，以使室36自殼體12外部密封。覆蓋層39可包含於凹槽38內，位於殼體12外表面之第一表面14上，或其可係殼體12外的另一元件之一部分。
應瞭解，光混合室10可與不同LED一起使用，包含，但不限於，表面安裝之穹式平頂側發光二級管、及頂面發射器。可選擇背光源單元中所包含之LED以發射具有預確定峰發射波長之光。例如，可選擇背光源單元中所包含之LED以發射電磁光譜之可見或紫外區波長之光。亦可包含發射多色光的LED。如果包含多於一種LED，則選擇各LED以發射峰發射與其他LED相同之光。或者，如果包含多於一種LED，則可選擇LED以使一或多種LED發射在一波長下峰發射不同於 其他LED中至少一種所發射的光。在特定實施例中，例如，選擇所有LED以發射在可見光譜藍區中或在光譜紫外區中具有峰發射的光。在其他特定實施例中，可包含發射紅光、藍光、及/或綠光的LED之組合。在這種情況下，每一種發射不同顏色光之LED的數量及其在背光單元中的相對位置係基於LED組合之所需光輸出選擇。此等數量及相對位置可由相關技術擅長者確定。
將光學元件46置於第一壁26與第二壁28之第二部分32之間並由其俘獲。在特定實施例中，光學元件46可係填充有半導體納米晶體，或量子點的玻璃元件。此等光學元件的例子包含，但不限於Sridhar Sadasivan等人於2011年8月9日申請的U.S.專利申請案No.13/206,443，「Quantum Dot Based Lighting」，以及Robert Nick等人於2011年11月22日申請的U.S.臨時申請案No.61/562,468，「Stress-Resistant Component For Use With Quantum Dots」中所描述的彼等，上述各申請案之全文係以引用的方式併入文中。藉由將第二部分32製成彎曲槽，以穩固方式將其相對側具有彎曲面之光學元件46固定在殼體12內。應瞭解，第二部分32可具有其他幾何形狀以配合表面形狀不同於此示例性實施例中所見的彎曲面的光學元件46的幾何形狀。
自LED 44所投射的光穿過孔40及通道22的第一部分30之間，穿過光學元件46，通道22之第三部分34之間，及到達導光板42的側邊47。漸縮第一部分30之幾何形狀協助校準或引導光通向光學元件46及導光板42前方，一般到達其邊面，且降低從第一部分30反彈的光線。
應瞭解，光混合室10可藉由任何背光源組態之導光板42實施，包含例如，2V、2H、1V、和1H。
在特定實施例中，殼體12之室36、孔40及通道22係經組態以使LED 44與光學元件46間之距離A係在約0.3 mm與約0.75 mm之間，而光學元件46與導光板42之側邊47間之距離B係小於或等於約0.6 mm。 變化距離A及B以優化與其中所容置的組件一起使用的光混合室10之性能。另，殼體12之組態適於殼體12內所容置的組件之膨脹及收縮，此等組件可具有不同熱膨脹係數(CTE's)。
在特定實施例中，殼體12及孔40係經組態及定大小以使LED 44區域在殼體12後方之其發射區域E外以阻止此等區域的光反射，進而僅使自發射區域E所傳輸的光經孔40投影。
此外，殼體12之室36、孔40及通道22係經組態以使導光板42及光學元件46中各者的中心缐L與LED 44的發射區域E之中心同軸。
基底部分24提供一反射面以重新引導及循環反散射光，進而增加背光源41之輸出及效用。應瞭解，用於形成殼體12之材料可具有可見波長之高反射率。在特定實施例中，用於形成殼體12之材料具有所有可見波長(例如，約380 nm至約700 nm)之約82%至約99%之反射率。
殼體12較佳用於驅散LED 44及光學元件46所產生的熱量。殼體12電絕緣、導熱，且可由可經受等於或大於100℃之溫度而可見波長之反射率或機械及結構完整性未受到任何顯著下降之材料形成。殼體12可覆蓋有白色反射塗料或其他塗層如Star-Brite White EF(可購自SPRAYLAT Sign Coatings)、熱噴霧(包含陶瓷)、聚合物噴霧(包含Teflon PTFE)，等。
殼體12係由金屬形成，如鋁、錫、鋅、鎂、或包含以上至少一種的合金。殼體12亦可由其他材料形成，如Bayer的Makrolon®、GE的Lexan®、Gigahertz-Optik的OP.DI.MA.、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、微細胞聚對苯二甲酸乙二酯(MCPET)、GORE®漫反射產品、及Dupont的Delrin®和Teflon。瞭解本發明優勢後，用於殼體12之其他合適材料對該技術擅長者而言顯而易見。
殼體12可藉由例如，機器加工、衝壓、擠壓、塑模或鑄造形 成。瞭解本發明優勢後，形成殼體12的其他合適方式對該技術擅長者而言顯而易見。
在特定實施例中，由圖4所見，一壁區段、肩、或凸緣48從第三表面18向外延伸接近於第二表面16。凸緣48之內表面50沿導光板42的頂面或投射面52之一部分延伸，投射面52係面向使用者之導光板42之表面。凸緣48用於減少導光板42內的熱點，因此改良背光源41之性能。在所述實施例中，凸緣48之與內表面50相對的外表面54係與第二表面16齊平。然而，應瞭解，在其他實施例中，外表面54不需與第二表面16齊平，且可超出第二表面16或縮回第二表面16。
在特定實施例中，如圖5中所示，光混合室10包含複數個室36及配合凹槽38和孔40，以容許複數個LED 44位於室36中。因此，導光板42和光學元件46沿著光混合室10之長度延伸，以接收複數個LED 44所發射的光。
由圖6可見，在特定實施例中，在第一表面14中形成的凹槽38可係縱向凹槽，其等內角具有半徑C，因此凹槽38具有跑道形狀。在該實施例中，室36之內角亦可具有一半徑。應瞭解，凹槽38及室36可具有任何所需形狀，例如，其等橫截面可係圓形，以與位於凹槽38和室36中的相應LED 44之形狀配合。
在特定實施例中，如圖6和7中所示，第一壁26和第二壁28可僅經形成有第一部分30和第二部分32。在該實施例中，可減少導光板42與光學元件46間之距離B。在特定實施例中，導光板42可直接鄰接並接觸光學元件46。
在特定實施例中，如圖7中所示，第一壁部分30在向外漸縮時可彎曲。在特定實施例中，第一壁部分30係以可介於約0.2 mm至約0.5 mm間之半徑D彎曲。
在特定實施例中，背光源41可包含位於導光板之投影面52頂部 之一光學薄膜之堆疊55。
在其他實施例中，如圖8所見，室36可藉由在第四表面20中所形成的凹槽56與殼體12外部連接。應瞭解，凹槽56可延伸遠至第一表面14，以使室36經由第一表面14及第四表面20暴露於殼體12外部。在其他實施例中，凹槽56可延伸遠至第二表面16，以使室36經由第二表面16及第四表面20暴露於殼體12外部。
在另其他實施例中，由圖8所見，可以相對於基底部分24成大於約90°並小於約180°的角β使第一壁26和第二壁28之第三部分34向外漸縮。
在特定實施例中，由圖8所見，可將一材料58條置於凸緣48之內表面50上。材料58用於進一步減少沿導光板42之投影面52之熱點。材料58可係一種不透明材料，且可呈帶形。材料58條的合適材料包含微細胞聚對苯二甲酸二乙酯(MCPET)、聚醯亞胺及聚酯。瞭解本發明優勢後，其他合適的材料對該技術擅長者而言顯而易見。
在其他實施例中，可將LCD板60置於導光板42頂面或投射面52上以形成LCD顯示器。
因此，雖然顯示、描述、及指出了多個實施例的基本新穎特徵，但應瞭解，可在未脫離本發明主旨及範圍下，由該技術擅長者對所述光混合室的形式及細節進行多種忽略、替代、及改變。例如，明確期望，實質上進行相同功能、以實質上相同方式進行以達到相同結果的彼等元件及/或步驟的所有組合係屬於本發明範圍內。亦完全期望及預期元件從一個所述實施例至另一個的替代。因此，本發明僅如隨附申請專利範圍所述般限制。
10‧‧‧光混合室
12‧‧‧殼體
14‧‧‧第一表面
16‧‧‧第二表面
18‧‧‧第三表面
20‧‧‧第四表面
22‧‧‧通道
24‧‧‧基底部分
26‧‧‧第一壁
28‧‧‧第二壁
30‧‧‧第一部分
32‧‧‧第二部分
34‧‧‧第三部分
36‧‧‧室
38‧‧‧凹槽
40‧‧‧孔

Claims (22)

  1. 一種光混合室，其包含：一其中形成有通道的殼體，該通道暴露於殼體外部，且該通道包含一基底部分、一第一壁和一相對的第二壁，各壁包含一第一部分及一第二部分；一形成於該殼體中之室；及一形成於該殼體中且將該室與該通道連接之孔。
  2. 如請求項1之光混合室，其中該殼體包含一第一表面、一與該第一表面相對之第二表面、及一在該第一與該第二表面之間延伸的第三表面，且進一步包含：一自該第三表面向外延伸之鄰近該第二表面的凸緣。
  3. 如請求項1之光混合室，其中該殼體包含一第一表面、一與該第一表面相對之第二表面、一在該第一與該第二表面之間延伸的第三表面、及一與該第三表面相對且在該第一與該第二表面之間延伸的第四表面；且進一步包含：形成於該第一表面與該第四表面之一者中並將該室與該殼體外部連接之一凹槽。
  4. 如請求項3之光混合室，其中該凹槽係形成於該第一表面中，且該凹槽及該室之橫截面為跑道形狀。
  5. 如請求項3之光混合室，其中該凹槽係形成於該第一表面中，且該凹槽及該室之橫截面為圓形。
  6. 如請求項1之光混合室，其中各壁之該第一部分係相對於該基底部分向外漸縮。
  7. 如請求項6之光混合室，其中各壁之該第一部分係以相對於該基底部分成至多約135°的角向外漸縮。
  8. 如請求項1之光混合室，其中各壁之該第一部分係形成於該殼體中之彎曲槽。
  9. 如請求項1之光混合室，其中各壁之該第二部分係形成於該殼體中之彎曲槽。
  10. 如請求項1之光混合室，其中各壁進一步包含一第三部分。
  11. 如請求項10之光混合室，其中各壁之該第三部分實質上垂直於該基底部分延伸。
  12. 如請求項10之光混合室，其中各壁之該第三部分係從該第二部分向外漸縮至該殼體外部。
  13. 如請求項12之光混合室，其中各壁之該第一部分係以相對於該基底部分成至多約135°的角向外漸縮。
  14. 如請求項2之光混合室，其進一步包含沿朝向該通道之該凸緣內表面延伸的材料條帶。
  15. 如請求項1之光混合室，其中該殼體可耐受高於或等於約100℃之溫度，且跨所有可見波長之反射率或機械及結構完整性無任何顯著下降。
  16. 如請求項1之光混合室，其中該殼體跨所有可見波長具有介於約82%至約99%間之反射率。
  17. 一種光混合室，其包含：一其中形成有通道之殼體，該通道暴露於該殼體外部，且該通道包含一基底部分、一第一壁和一相對的第二壁，各壁包含一第一部分及一第二部分；於該殼體中形成之複數個室；及於該殼體中形成之複數個孔，各孔將該等室中之一者與該通道連接。
  18. 一種包含光混合室之照明單元，其包含： 一其中形成有通道之殼體，該通道暴露於該殼體外部，且該通道包含一基底部分、一第一壁和一相對的第二壁，各壁包含一第一部分及一第二部分；一設置於該通道中之光學元件；一形成於該殼體中之室；一位於該室中之LED；一形成於該殼體中且將該室與該通道連接之孔；及一鄰近該殼體且鄰近該通道設置之導光板。
  19. 一種包含光混合室之照明單元，其包含：一其中形成有通道之殼體，該通道暴露於該殼體外部，且該通道包含一基底部分、一第一壁和一相對的第二壁，各壁包含一第一部分及一第二部分；一設置於該通道中之光學元件；形成於該殼體中之複數個室；一設置於該複數個室之至少一部分中之LED；形成於該殼體中以將該複數個室與該通道連接之複數個孔；及一鄰近該殼體且鄰近該通道設置之導光板。
  20. 如請求項18或19之照明單元，其中該光學元件包含量子點。
  21. 如請求項18或19之照明單元，其中該光學元件包含發紅光之量子點和發綠光之量子點，且該LED係發藍光。
  22. 一種包含背光單元之顯示器，該背光單元包含如請求項21之照明單元及設置於該導光板頂面之LCD板以製造LCD顯示器。
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