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TW201903444A - 光耦合器 - Google Patents

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TW201903444A
TW201903444A TW107112676A TW107112676A TW201903444A TW 201903444 A TW201903444 A TW 201903444A TW 107112676 A TW107112676 A TW 107112676A TW 107112676 A TW107112676 A TW 107112676A TW 201903444 A TW201903444 A TW 201903444A
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TW
Taiwan
Prior art keywords
waveguides
backlight unit
waveguide
optical coupler
edge
Prior art date
Application number
TW107112676A
Other languages
English (en)
Inventor
艾利克珊德拉 伯斯柯維克
瑟吉利安托伊菲奇 古青斯基
瀋平 李
Original Assignee
美商康寧公司
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Filing date
Publication date
Application filed by 美商康寧公司 filed Critical 美商康寧公司
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028Light guide, e.g. taper
    • GPHYSICS
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    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
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Abstract

背光單元可包括導光板和包含複數個同心波導的光耦合器。複數個同心波導中的每一個同心波導可包括內表面和外表面,該內表面和該外表面沿著界定波導的半徑的弧形路徑從波導的第一邊緣延伸到波導的第二邊緣。複數個同心波導中的每個同心波導的第一邊緣可面向導光板的外邊緣。背光單元可包括光源,該光源面向複數個同心波導中的每一個同心波導的第二邊緣。背光單元亦可包括定位在光源和第一光耦合器之間的第二光耦合器。亦可提供包括複數個同心波導的光耦合器。

Description

光耦合器
本申請案依35 U.S.C. § 119主張於2017年4月21日提出申請的美國臨時專利申請案第62/488,368號之優先權權益,以上美國專利申請案之內容被本申請案所依賴並以引用之方式整體併入本申請案。
本揭示案一般係關於光耦合器,且更具體地係關於包括複數個同心波導的光耦合器。
已習知用背光單元照射(illuminate )電子顯示器的顯示板。也習知用光源照射導光板和波導。
以下呈現本揭示案的簡要概述以提供對實施方式中描述的一些示例性實施例的基本理解。
在一些實施例中,光耦合器可包括複數個同心波導。複數個同心波導中的每一個同心波導可包括內表面和外表面,該內表面和該外表面沿著界定波導的半徑的弧形路徑從波導的第一邊緣延伸到波導的第二邊緣。
在一些實施例中,背光單元可包括光耦合器,且複數個同心波導中的每一個同心波導的第一邊緣可面向導光板的外邊緣。
在一些實施例中,背光單元可包括導光板和包含複數個同心波導的光耦合器。複數個同心波導中的每一個同心波導可包括內表面和外表面,該內表面和該外表面沿著界定波導的半徑的弧形路徑從波導的第一邊緣延伸到波導的第二邊緣。複數個同心波導中的每個同心波導的第一邊緣可面向導光板的外邊緣。背光單元可包括光源,該光源面向複數個同心波導中的每一個同心波導的第二邊緣。
在一些實施例中,複數個同心波導中的每一個同心波導的內表面和外表面可彼此等距地沿著該弧形路徑延伸而沒有發散或會聚。
在一些實施例中,複數個同心波導中的每一個同心波導的半徑可以是恆定的。
在一些實施例中,光耦合器可進一步包括界定相鄰波導之間的距離的間隙。
在一些實施例中,該間隙可包括以下各者中的至少一個:空氣及具有比該等相鄰波導的材料的折射率小約0.2的折射率的材料。
在一些實施例中,間隙可沿著相鄰波導之間的整個弧形路徑延伸。
在一些實施例中,該距離可以為約1微米到約10微米。
在一些實施例中,該距離可以是恆定的。
在一些實施例中,複數個同心波導中的每一個同心波導可包括垂直於該弧形路徑截取的矩形橫截面剖面。
在一些實施例中,矩形橫截面剖面沿著整個弧形路徑可以是恆定的。
在一些實施例中,界定複數個同心波導中的每一個同心波導的第一邊緣與第二邊緣之間的弧長的中心角為約90°至約180°。
在一些實施例中,中心角可以是約180°。
在一些實施例中,內表面和外表面之間所界定的複數個同心波導中的每一個同心波導的厚度為約0.2mm至約2.0mm。
在一些實施例中,複數個同心波導的最內部波導的半徑可以為約1mm至約10mm。
在一些實施例中,最內部波導的半徑可以是約1mm。
在一些實施例中,背光單元可包括導光板及第一光耦合器,該導光板包括第一主表面和第二主表面,該第一光耦合器包括複數個同心波導。複數個同心波導中的每一個同心波導可包括內表面和外表面,該內表面和該外表面沿著界定波導的半徑的弧形路徑從波導的第一邊緣延伸到波導的第二邊緣。複數個同心波導中的每個同心波導的第一邊緣可面向導光板的外邊緣。背光單元可包括第二光耦合器,該第二光耦合器包括第一表面與第二表面,該第一表面耦合到複數個同心波導中的每一個同心波導的第二邊緣,該第二表面耦合到光源。該光源的發光區域的高度可大於導光板的第一主表面和導光板的第二主表面之間界定的導光板的厚度。
在一些實施例中,複數個同心波導的最內部波導的內表面與複數個同心波導的最外部波導的外表面之間界定的第一光耦合器的厚度可小於光源的發光區域的高度。
在一些實施例中,第一光耦合器的厚度可近似等於導光板的厚度。
在一些實施例中,電子顯示器可包括背光單元,該背光單元經定向面向顯示板的主表面。
上述實施例是示例性的,且可被單獨提供,或是在不背離本揭示案的範圍下,以任何方式與本說明書提供的任何一個或多個實施例組合被提供。此外,可以理解前述的概括說明與之後的實施方式呈現本揭示的各式實施例,並意欲提供概述或架構以了解實施例所描述與主張的特性與特徵。包括的所附圖示提供各式實施例的進一步理解,且併入說明書中及構成本說明書的一部分。圖式繪示了本揭示的各式實施例,並與說明書一併用於解釋本揭示的原理與操作。
現在將參照本揭示案示範實施例示於其中的所附圖示來對特徵作更全面的描述。可能的話,相同的數字編號使用於全部圖式中以用來代表相同或相似的部分。然而,此揭示可以以諸多不同形式實現,且不應視為侷限於本說明書所述之實施例。
圖1繪示根據本揭示案的實施例的示例性電子顯示器100的平面圖。在一些實施例中,電子顯示器100可包括位於殼體105內的顯示板110。在一些實施例中,殼體105可保護顯示板110且提供一結構,使用者及(或)環境可藉由此結構安裝、夾持、觸碰、接觸等電子顯示器100,可在該環境中採用電子顯示器100。在一些實施例中,殼體105可包括表框(bezel)115,表框115界定開口116,該開口橫向限定顯示板110的第一主表面111的至少一部分。表框115可包括開口116與殼體105的外表面106之間界定的表框寬度「W」。在一些實施例中,如以下更全面論述的,本揭示案的特徵可提供相較於例如其他電子顯示器的表框寬度減小(如更窄)的表框寬度「W」。另外,在一些實施例中,本揭示案的特徵可消減表框寬度「W」以及提供例如無表框電子顯示器100。同樣地,如以下更全面論述的,本揭示案的特徵可提供相較於例如其他電子顯示器的殼體尺寸(如深度、厚度)減小(如更薄)的殼體尺寸「D」(如深度、厚度)。在一些實施例中,消費者和市場需求可能期望包括含有窄表框寬度「W」的表框115之電子顯示器100、無表框電子顯示器100、及(或)包括基於審美、機械和功能方面的一個或多個理由的薄殼體尺寸「D」之殼體105。
另外,儘管開口116所示為矩形,但是應該理解的是,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍下,開口116可包括圓形、橢圓形、多邊形等剖面。類似地,儘管殼體105的表框115和外表面106所示為平面的,但是應該理解,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍下,表框115和外表面106中的至少一個可包括非平面的特徵及/或非平面的剖面。此外,儘管顯示板110所示為平面的,但是應該理解的是,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍下,顯示板110可包括非平面的特徵及/或非平面的(如彎曲的)剖面。在一些實施例中,表框寬度「W」可以是恆定的,且表框115可繞顯示板110的第一主表面111的至少一部分的整個周邊延伸。或者,在一些實施例中,表框寬度「W」可改變以及因此可包括相對較窄和較寬的部分。在一些實施例中,表框115可繞第一主表面111的至少一部分的周邊的一部分延伸。類似地,在一些實施例中,殼體尺寸「D」對於整個電子顯示器100可以是恆定的。或者,在一些實施例中,殼體尺寸「D」可改變以及因此可在電子顯示器100的一個或多個位置處包括較厚及較薄的部分。
圖2繪示電子顯示器100的沿圖1線2-2的橫截面圖。在一些實施例中,電子顯示器100可包括背光單元200,背光單元200經定向而面向例如顯示板110的第二主表面112。在一些實施例中,顯示板110的第一主表面111可背離背光單元200向外,及背光單元200可藉由將來自背光單元200的光提供給顯示板110的第二主表面112來照射顯示板110。在一些實施例中,電子顯示器100可用作電腦監視器、電視監視器、用於手機的攜帶式顯示器、平板電腦等,其中顯示板110可提供電子圖像(如文字、圖片、視訊等)且背光單元200可照射顯示板110,顯示板110包括提供在顯示板110上的電子圖像。例如,在一些實施例中,顯示板110可包括LCD面板,當LCD面板被背光單元200自後面照射時,LCD面板經定向以產生電子圖像,電子圖像可接著被面向顯示板110的第一主表面111的使用者所觀看。
在一些實施例中,背光單元200可包括導光板210,導光板210包括第一主表面211和第二主表面212。導光板210可包括外邊緣213,外邊緣213從第一主表面211延伸到第二主表面212以及限定第一主表面211和第二主表面212。如下面更充分論述的,在一些實施例中,背光單元200可包括第一光耦合器220、221與光源225、226。在一些實施例中,第一光耦合器220、221(包括第一光耦合器220、221的一個或多個特徵)可被單獨提供且因此可被視為是完整的。或者,在一些實施例中,第一光耦合器220、221可與本揭示案的一個或多個特徵結合來提供且可被併入例如作為背光單元200和電子顯示器100的部件。另外,在一些實施例中,可提供一個第一光耦合器(如第一光耦合器220)和一個光源(如光源225);然而,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍下,可提供多於一個的第一光耦合器和多於一個的光源。
例如,在一些實施例中,可沿著導光板210的外邊緣213的一側提供單個第一光耦合器220,而不提供額外的光耦合器。在一些實施例中,採用單個第一光耦合器220可減少背光單元200的部件的數量,從而簡化與製造背光單元200相關聯的成本和時間,以及減少背光單元200的尺寸。例如,在一些實施例中,採用單個第一光耦合器220可藉由允許殼體尺寸「D」(如相對於第一光耦合器220的位置)的減少來減少表框寬度「W」與殼體尺寸「D」的至少一個,因為當採用單個第一光耦合器220時,沒有光耦合器容納於該位置。因此,應該理解,可單獨地或者組合地且以相同或相似的方式將關於第一光耦合器220和光源225描述的特徵應用於第一光耦合器221和光源226,以及應用於在沒有背離本揭示案的範圍情況下沒有明確揭露的其他第一光耦合器和其他光源。
另外,在一些實施例中,電子顯示器100可包括一個或多個光學部件(未圖示),包括但不限於反射器、濾光器、膜、擴散器等。類似地,在一些實施例中,電子顯示器100可包括一個或多個額外的電子部件(一般作為部件230表示),包括但不限於轉換器(transducer)、電路、接收器、發射器、電源供應、電池、記憶儲存、感測器、散熱器等,其與電子顯示器100整合在一起且以機械連接和電連接方式中的至少一種連接至電子顯示器100。例如,在一些實施例中,部件230中的一個或多個可提供使用戶能夠與電子顯示器100的一個或多個特徵互動以及控制電子顯示器100的一個或多個特徵之功能。因此,應該理解,除非另有說明,電子顯示器100的特徵可用於各種應用中,其包括但不限於作為示例性實施例在本揭示案中提供的特定應用以及沒有背離本揭示案範圍下未明確揭露的其他應用。
圖3繪示圖2的標號3所標識的背光單元200的區域的放大圖,其中為了清楚起見,去除了殼體105的特徵以及橫截面剖面線圖案。在一些實施例中,第一光耦合器220可包括複數個同心波導300a、300b、300c。儘管所示為三個同心波導300a、300b、300c,但應該理解,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍下,可提供兩個、四個、五個或更多個同心波導。另外,在一些實施例中,第一光耦合器220可包括單個波導。在一些實施例中,每個波導300a、300b、300c(即,複數個同心波導中的每個波導300a、300b、300c,即,複數個同心波導300a、300b、300c中的每一個)可包括內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c。內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c可沿著界定波導300a、300b、300c的半徑Ra、Rb、Rc的弧形路徑305a、305b、305c從波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c延伸到波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c。例如,術語「同心波導」旨在表示複數個同心波導的每個波導300a、300b、300c可以共用相對於每個波導300a、300b、300c的彎曲(如曲形、圓形、部分圓形、橢圓形、部分橢圓形)剖面界定的相同中心311(如中心點、中心軸)。
在一些實施例中,半徑Ra、Rb、Rc可對應於從中心311到波導300a、300b、300c的內表面301a、301b、301c上的位置的徑向尺寸。類似地,在一些實施例中,半徑Ra、Rb、Rc可對應於從中心311到波導300a、300b、300c的外表面302a、302b、302c上的位置的徑向尺寸。此外,在一些實施例中,半徑Ra、Rb、Rc可對應於從中心311到在內表面301a、301b、301c與外表面302a、302b、302c之間界定的徑向位置的徑向尺寸。為了本揭示案的目的,除非另有說明,否則半徑Ra、Rb、Rc意指從中心311到內表面301a、301b、301c與外表面302a、302b、302c之間等距界定的徑向中點位置的徑向尺寸,例如,如圖3、5、6所示。
在一些實施例中,內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c可在相同方向(如沿著弧形路徑305a、305b、305c)上延伸而不發散或會聚。例如,在一些實施例中,內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c可彼此等距地沿著該弧形路徑305a、305b、305c延伸而沒有發散或會聚。另外,在一些實施例中,相對於彼此,內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c可沿著弧形路徑305a、305b、305c的所有點處是等距的(如相對於沿著半徑Ra、Rb、Rc的徑向位置)以及因此在整個中心角310上是等距的。另外,在一些實施例中,相對於彼此,內表面301a、301b、301c和外表面302a、302b、302c可在整個中心角310上平行於圖1的區段2-2的所有橫截面的所有點處是等距的(如相對於沿著半徑Ra、Rb、Rc的徑向位置)。此外,在一些實施例中,複數個同心波導中的每一個波導300a、300b、300c的半徑Ra、Rb、Rc可以是恆定的。例如,在一些實施例中,界定每一個波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c與第二邊緣304a、304b、304c之間的弧長的中心角310可以為約90°至約180°。在一些實施例中,半徑Ra、Rb、Rc在整個中心角310上可以是恆定的,其中半徑Ra、Rb、Rc在整個中心角310處是相同的值。在一些實施例中,半徑Ra、Rb、Rc可在平行於整個中心角310上圖1的區段2-2的所有橫截面處可選擇性為恆定的(例如,相同值)。或者,在一些實施例中,一個或多個半徑Ra、Rb、Rc可在中心角310上的一個或多個位置處變化,且/或可在平行於圖1區段2-2的一個或多個橫截面處的一個或多個位置處變化。在一些實施例中,中心角310可以是約180°,且因此每個波導300a、300b、300c可界定半圓形剖面(如對應於恆定半徑Ra、Rb、Rc)或半橢圓形剖面(如對應於變化的半徑Ra、Rb、Rc)。因此,除非另有說明,否則應理解為,儘管所示為複數個半圓形同心波導300a、300b、300c,但在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍的情況下,第一光耦合器220可包括根據本揭示案實施例界定各式剖面的複數個同心波導300a、300b、300c。
如上所述,在一些實施例中,第一光耦合器220可包括恆定的橫截面剖面,例如,如沿著圖1的線2-2所觀察的。在另外的實施例中,如上所述,第一光耦合器220的橫截面剖面可相對於沿著導光板210的寬度和長度中的至少一個界定的位置而變化。在一些實施例中,如若沿著圖1的線2-2所觀察的第一光耦合器220的橫截面剖面是恆定的,則包括複數個同心波導300a、300b、300c的第一光耦合器220可表示為例如在圖3中所示的橫截面剖面的投影,其投影在垂直於界定該橫截面的平面的一軸的方向上。例如,在一些實施例中,該軸可以是線性的,且第一光耦合器220可表示為沿該線性軸投影的第一光耦合器220的恆定橫截面剖面。或者,在一些實施例中,該軸可以是非線性的,且第一光耦合器220可表示為沿該非線性軸投影的第一光耦合器220的恆定橫截面剖面。
在一些實施例中,複數個同心波導中的每個波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c可面向導光板210的外邊緣213。另外,在一些實施例中,光源225可面向複數個同心波導中的每個波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c。光源225可經定向以將來自光源225的光提供到第二邊緣304a、304b、304c。例如,在一些實施例中,光源225可提供來自光源225的發光區域224的光。在一些實施例中,光源225可包括一個或多個發光二極體(LED)、光棒、光桿、光陣列、一個或多個燈泡,和/或一個或多個光纖,其界定發光區域224的至少一部分。在一些實施例中,複數個同心波導300a、300b、300c中的每個波導可因此將來自第二邊緣304a、304b、304c的光波(如來自光源225的發光區域224的光)引導通過沿著弧形路徑305a、305b、305c的各個波導300a、300b、300c到第一邊緣303a、303b、303c並至少部分基於各個波導300a、300b、300c內的光波全內部反射進入導光板210的外邊緣213。
在一些實施例中,複數個同心波導中的每個波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c可耦合到導光板210的外邊緣213。例如,在一些實施例中,每個波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到導光板210的外邊緣213。類似地,在一些實施例中,複數個同心波導中的每個波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c可耦合到光源225的發光區域224。例如,在一些實施例中,每個波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到光源225的發光區域224。在一些實施例中,第一邊緣303a、303b、303c可藉由經定位與外邊緣213物理接觸(如鄰接)而光學耦合至外邊緣213。類似地,在一些實施例中,第二邊緣304a、304b、304c可藉由經定位與發光區域224物理接觸(如鄰接)而光學耦合到光源225的發光區域224。
或者,在一些實施例中,第一邊緣303a、303b、303c可與外邊緣213間隔開一距離,且/或第二邊緣304a、304b、304c可與發光區域224間隔一距離。或者,在一些實施例中,光學介質(如透明黏合劑、光學濾波器、光學耦合器等)可定位於發光區域224和第二邊緣304a、304b、304c以及外部邊緣213和第一邊緣303a、303b、303c中的至少一者之間,以將發光區域224光學耦合到第二邊緣304a、304b、304c以及將外邊緣213光學耦合到第一邊緣303a、303b、303c。例如,在一些實施例中,背光單元200可包括光學透明黏合劑(未圖示),其將第一邊緣303a、303b、303c光學且機械地耦合到外邊緣213,以及將第二邊緣304a、304b、304c光學且機械地耦合到發光區域224。在一些實施例中,光學透明黏合劑可包括與波導300a、300b、300c和導光板210中的至少一者的折射率相匹配的折射率。在一些實施例中,藉由提供包括匹配的折射率之光學透明黏合劑,波導300a、300b、300c可光學地耦合至光源225的發光區域224與導光板210的外邊緣213中的至少一者,從而減少或消除進入或離開波導300a、300b、300c、導光板210的外邊緣213與光源225的發光區域224的光波(如光)的反射。為了本揭示案的目的,除非另有說明,否則「光」被認為是波長為400奈米至700奈米的可見光。同樣地,如若大於或等於85%的可見光可通過元件,則該元件(如黏合劑)被認為是「透明的」。
將光源225的發光區域224光學耦合至波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c以及將導光板210的外邊緣213光學耦合至波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c可基於從光源225提供給第二邊緣304a、304b、304c的耦合光照射波導300a、300b、300c且也可基於來自波導300a、300b、300c的耦合光照射導光板210。在一些實施例中,基於(如從光源225)提供到物體的邊緣(如波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c與第二邊緣304a、304b、304c以及導光板210的外邊緣213)照射物體(如波導300a、300b、300c與導光板210)可被稱為「邊緣照明(edge-lighting)」。例如,在一些實施例中,基於「邊緣照明」,來自光源125的發光區域224所提供的光可以通過第一光耦合器220傳播以及在遠離外邊緣的方向上傳播到導光板210中,以移動通過第一主表面211與第二主表面212之間的導光板210,從而照射導光板210。
在一些實施例中,導光板210的「邊緣照明」可提供具有較小尺寸(如較薄剖面)的背光單元200和具有較少重量的背光單元200,背光單元200相較於例如以定位於單元(未圖示)後面的光源所照射的背光單元具有較小尺寸及較少的重量,以定位於後面的光源照射的背光單元經定向將光引導於導光板210的第二主表面212上,稱為「背光照明」。例如,定位於後面的光源(如面向導光板210的第二主表面212)可照射背光單元200。然而,在一些實施例中,相較於當藉由導光板210的「邊緣照明」照射背光單元200時提供的光源數量,用面向導光板210的第二主表面212的光源照明背光單元200可能需要更多光源來提供背光單元200的相同或類似照明。類似地,在一些實施例中,相較於導光板210的「邊緣照明」所照射的背光單元200的厚度,用面向導光板210的第二主表面212的光源照明背光單元200可能提供相對較厚的背光單元200。因此,在一些實施例中,隨著可能追求更小、更輕和更薄的電子顯示器100的趨勢,本揭示案的「邊緣照明式(edge-lit)」背光單元200可相較於例如藉由定位於導光板210後面且面向導光板210的第二主表面212的光源來照射的背光單元提供若干優點,這些優點包括減少圖2中所示的殼體尺寸「D」。
此外,在一些實施例中,具有包括(如弧形路徑305a、305b、305c所界定的)彎曲或曲面剖面的第一光耦合器之導光板210的「邊緣照明」可提供具有較小尺寸(如圖1與2所示較窄的表框115)的背光單元200和具有較少重量的背光單元200,背光單元200相較於例如以橫向(laterally)鄰近單元(未圖示)定位的光源所照射的背光單元具有較小尺寸及較少的重量,以橫向鄰近單元定位的光源所照射的背光單元經定向將來自光源的光沿著線性路徑引導到導光板210的外邊緣213中。例如,橫向鄰近導光板210的外邊緣213定位(如面向導光板210的第二主表面212)且在導光板210的外邊緣213外面定位的光源可照射背光單元200。然而,在一些實施例中,用面向導光板210的外邊緣213的光源照明背光單元200可能需要包括較寬表框115的較大殼體105來容納光源。因此,在一些實施例中,藉由將根據本揭示案實施例的光源225定位於導光板210的外邊緣213內(如在導光板210下且在殼體105內)以及用包括彎曲或曲面剖面的第一光耦合器220將光沿著弧形路徑305a、305b、305c引導,可減少或削減表框115的寬度「W」且可至少部分基於導光板210的「邊緣照明」來照射導光板210。
因此,在一些實施例中,相較於具有面向導光板210的第二主表面212之光源的「背光照明」及/或具有橫向鄰近於導光板210的外邊緣213且在導光板210的外邊緣213外部定位的光源的「邊緣照明」所實現的照明,包括含有(如弧形路徑305a、305b、305c界定的)彎曲或曲面剖面的第一光耦合器220的本揭示案的特徵可提供可以比其他背光單元與電子顯示器更小、更輕、更窄及更薄中的一或多者之背光單元200與電子顯示器100。因此,在一些實施例中,隨著可能追求更小、更輕、更窄和更薄的電子顯示器100的趨勢,相較於其他背光單元,包括本揭示案之(如弧形路徑305a、305b、305c界定的)彎曲或曲面剖面的「邊緣照明式」背光單元200可提供若干優點,這些優點包括減少圖2中所示的殼體尺寸「D」,以及減少或削減圖1與2中所示的表框寬度「W」。
另外,在一些實施例中,第一光耦合器220可包括在相鄰波導(如相鄰波導300a、300b和相鄰波導300b、300c)的內表面301b、301c中的相應一個內表面與外表面302a、302b中的相應一個外表面之間的間隙307、308。在一些實施例中,間隙307、308可沿著相鄰波導之內表面301b、301c中的相應一個內表面與外表面302a、302b中的相應一個外表面之間的整個弧形路徑(如弧形路徑305a、305b、305c中的一個或多個)延伸。在一些實施例中,相較於例如提供只沿著弧形路徑305a、305b、305c的一部分的間隙307、308,提供沿著整個弧形路徑305a、305b、305c的間隙307、308可能夠採用更多數量的波導300a、300b、300c且可能夠有更緊密(如更小)的彎曲半徑Ra、Rb、Rc。
在一些實施例中,間隙307、308可包括以下各者中的至少一個:空氣以及具有比該等相鄰波導(如相鄰的波導300a、300b及相鄰的波導300b、300c)的材料的折射率小約0.2的一折射率的材料。另外,在一些實施例中,可在波導300a的內表面301a與波導300c的外表面302c處提供具有以下各者中的至少一個:空氣以及具有比該等相鄰波導的材料的折射率小約0.2的一折射率的材料。例如,在一些實施例中,波導300a、300b、300c可以由以下各者中的一個或多個製成:玻璃(如鋁矽酸鹽、鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、鹼硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、鹼金屬鋁硼矽酸鹽、化學強化玻璃、熱回火玻璃等)、聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯)或經定向而至少部分基於每個波導300a、300b、300c內光波的全內反射來引導光波(如光)的其他材料。相較於例如如若間隙307、308包括具有比該等相鄰波導材料的折射率大大約0.2的折射率的材料,藉由提供空氣以及具有比該等相鄰波導材料的折射率小約0.2的折射率的材料中至少一者,波導300a、300b、300c內光波更可能維持在波導300a、300b、300c內且較不可能自波導300a、300b、300c擴散出去。因此,在一些實施例中,至少部分地基於每個波導300a、300b、300c內光波的全內反射,本揭示案的特徵可包括波導300a、300b、300c之改進的光學傳輸性質,其提供更高效的背光單元200和/或光學較亮(如照射)的顯示板110。
此外,如圖4所示,繪示沿垂直於圖3弧形路徑305a、305b、305c截取的線4-4之第一光耦合器220的橫截面圖,在一些實施例中,複數個同心波導的每個波導300a、300b、300c可包括矩形橫截面剖面。同樣地,在一些實施例中,每個波導300a、300b、300c的矩形橫截面剖面沿著整個弧形路徑305a、305b、305c可以是恆定的。例如,在一些實施例中,矩形剖面可沿著弧形路徑305a、305b、305c投影,且在圖3的中心角310上的任意位置處垂直於弧形路徑305a、305b、305c截取的波導300a、300b、300c之視圖可具有與圖4所示的矩形(如板體(slab))波導300a、300b、300c的特徵相同(same)(如一致的(identical))的特徵。在一些實施例中,在不背離本揭示案範圍下,複數個同心波導中的一個或多個波導300a、300b、300c可包括在沿著弧形路徑305a、305b、305c的一個或多個位置處變化的多邊形剖面和/或剖面。此外,波導300a、300b、300c可包括長度「L」,波導300a、300b、300c沿著長度「L」延伸。在一些實施例中,波導300a、300b、300c的長度「L」可對應於例如導光板210的外邊緣213的長度或寬度。例如,在一些實施例中,波導300a、300b、300c的長度「L」可經選擇,使得波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式沿著導光板210的相應長度或寬度(如整個長度或寬度)耦合到導光板210的外邊緣213。
另外,在一些實施例中,間隙307、308可界定相鄰波導300a、300b和相鄰波導300b、300c的內表面301b、301c中的相應一個內表面與外表面302a、302b中的相應一個外表面之間的距離d1、d2。也就是說,在一些實施例中,間隙307可界定波導300b的內表面301b與波導300a的外表面302a之間的距離d1。類似地,在一些實施例中,間隙308可界定波導300c的內表面301c與波導300b的外表面302b之間的距離d2。在一些實施例中,波導300a、300b、300c可相對於由框架(未圖示)或黏合劑(未圖示)支撐的彼此而定位。在一些實施例中,距離d1、d2可以是約1微米至約10微米;然而,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍的情況下,距離d1、d2可以小於約1微米或大於約10微米。在一些實施例中,距離d1、d2可以是恆定的。例如,在一些實施例中,距離d1、d2可在相對於半徑Ra、Rb、Rc的整個中心角310上是恆定的。或者,在一些實施例中,距離d1、d2可在相對於半徑Ra、Rb、Rc的整個中心角310上變化,且可因此在一個或多個位置處包括界定間隙307、308的相對更小和更大的距離。
為第一光耦合器220提供複數個同心波導300a、300b、300c可以提供若干機械優點。例如,在一些實施例中,與相對較厚的單個波導相比,複數個相對較薄的同心波導(其有效厚度可等於相對較厚的單個波導的厚度)可至少部分地基於等效的彎曲半徑的波導彎曲或曲面剖面包括相對較小的誘發應力。考慮到包括預定彎曲半徑的相對較厚的單個波導,可至少部分地基於波導的撓曲剛度以及所施加以彎曲波導以呈現所期望的彎曲或曲面剖面的彎曲力(如力矩),以誘發波導內表面處的壓縮應力和波導外表面處的拉伸應力。對於預定的彎曲半徑,相對較厚的單個波導的外表面處的拉伸應力因此可以大於具有相同彎曲半徑的相對較薄的波導外表面處相當的(comparable)拉伸應力。因此,在一些實施例中,相對較薄的波導可經彎曲以包括相對較小的半徑,而在相對較厚的單個波導中所誘發的波導外表面處誘發等效的拉伸應力。因此,為第一光耦合器220提供複數個同心波導300a、300b、300c可使得能夠採用包括更緊密(如更小)的半徑Ra、Rb、Rc的波導300a、300b、300c。在一些實施例中,相較於容納單個彎曲波導的相應表框寬度,本揭示案的波導300a、300b、300c因此可提供減小的或削減的表框寬度「W」。類似地,在一些實施例中,相較於容納單個彎曲波導的相應殼體尺寸,本揭示案的波導300a、300b、300c因此可提供減小的殼體尺寸「D」。
此外,在一些實施例中,為第一光耦合器220提供複數個同心波導300a、300b、300c可提供若干光學優點。在一些實施例中,儘管典型的慣例可能建議與通過相對較小的波導傳播的光量相比,更多的光可傳播通過相對較大的波導,但是當波導包括彎曲或曲面剖面時,該慣例可能不適用。例如,在一些實施例中,與相對較厚的單個波導相比,複數個相對較薄的同心波導(其有效厚度可等於相對較厚的單個波導的厚度)可在等效彎曲半徑的波導的彎曲或曲面剖面內相對更有效地(如較少擴散或損失)傳播(如基於全內反射在波導內引導光)。考慮到包括預定彎曲半徑的相對較厚的單個波導,來自光源225的發光區域224的光量可被提供給波導且在波導內被引導。因為相對較厚的波導的厚度大於複數個同心波導波導300a、300b、300c中的每個相對較薄波導的個別厚度,所以光可較少地限制在相對較厚的單個波導內且較多地限制在相對較薄的波導300a、300b、300c的每個波導內。藉由將光更有效地限制在複數個相對較薄的波導300a、300b、300c內, 相較於當將光與相對較厚的單個波導耦合時的光損失,當將光與複數個相對較薄的同心波導300a、300b、300c耦合時的光損失(如光從波導300a、300b、300c擴散出)可能更少。因此,在一些實施例中,相較於包括相當彎曲或曲面剖面的單個波導,藉由為包括(如弧形路徑305a、305b、305c界定的)彎曲或曲面剖面的第一光耦合器220提供複數個同心波導300a、300b、300c可獲得更多的光耦合與引導效率。
因此,為第一光耦合器220提供複數個同心波導300a、300b、300c可使得能夠採用包括比單個波導的半徑更緊密(如更小)的半徑Ra、Rb、Rc的波導300a、300b、300c,同時能夠提供如單個波導所提供的相同的、相似的或更好的導光板210的光學照射。或者或甚者,相較於單個波導,為第一光耦合器220提供包括更多光耦合和引導效率的複數個同心波導300a、300b、300c,可提供相對較亮的顯示板110,且可以允許使用更少的光源,從而減少背光單元200的成本、重量和熱產生。在一些實施例中,至少基於更多光耦合和引導效率,本揭示案的波導300a、300b、300c的尺寸可相對於單個相對較厚的波導的尺寸減小,同時仍然提供與單個相對較厚的波導相同、相似或更好的照明特性。因此,在一些實施例中,相較於容納單個彎曲波導的相應表框寬度,包括複數個同心波導300a、300b、300c的第一光耦合器220可提供減小的或削減的表框寬度「W」。類似地,在一些實施例中,相較於容納單個彎曲波導的相應殼體尺寸,本揭示案的複數個同心波導300a、300b、300c因此可提供減小的殼體尺寸「D」。
如圖4所示,在一些實施例中,在內表面301a、301b、301c與外表面302a、302b、302c之間界定的每個波導300a、300b、300c的厚度「ta」、「tb」、「tc」可以為約0.2mm至約2.0mm。在一些實施例中,複數個同心波導的最內部波導(如波導300a)的半徑(如Ra)可以為約1mm至約10mm。在一些實施例中,最內部波導300a的半徑Ra可以是約1mm。此外,在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可界定於複數個同心波導的最內部波導300a的內表面301a與複數個同心波導的最外部波導300c的外表面302c之間。回到圖3,在一些實施例中,導光板210的厚度「t」可界定於導光板210的第一主表面211與導光板210的第二主表面212之間。在一些實施例中,厚度「t」可以為約1mm至約4mm;然而,在一些實施例中,在不背離本揭示案的範圍的情況下,厚度「t」可以小於約1mm或大於約4mm。此外,在一些實施例中,光源225的發光區域224可包括高度「h1」。在一些實施例中,導光板210的厚度「t」可等於第一光耦合器220的厚度「T」,且在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可等於光源225的發光區域224的高度「h1」。
如圖5所示,在一些實施例中,背光單元200可包括第二光耦合器520,第二光耦合器520包括第一表面521與第二表面522,第一表面521耦合到複數個同心波導中的每一個波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c,第二表面522耦合到光源525。在一些實施例中,第一表面521可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到第二邊緣304a、304b、304c。在一些實施例中,光源525可經定向以將來自光源525的光提供到第二表面522。例如,在一些實施例中,第二表面522可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到光源525的發光區域524。在一些實施例中,光源525的發光區域524的高度「h2」可大於導光板210的第一主表面211和導光板210的第二主表面212之間界定的導光板210的厚度「t」。在一些實施例中,發光區域524的高度「h2」可對應於第二光耦合器520的第二表面522的尺寸。在一些實施例中,複數個同心波導的最內部波導300a的內表面301a與複數個同心波導的最外部波導300c的外表面302c之間界定的第一光耦合器220的厚度「T」可小於光源525的發光區域524的高度「h2」。在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可對應於第二光耦合器520的第一表面521的尺寸。另外,在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可以近似等於導光板210的厚度「t」。
因此,在一些實施例中,與圖3中的光源225相比,例如,包括相對較大的發光區域524的相對較大的光源525可被採用,且因此可提供來自發光區域524的光通過第二光耦合器520,通過第一光耦合器220,而到導光板210。在一些實施例中,相較於例如包括含有高度「h1」的相對較小發光區域(如發光區域224)的相對較小光源(如光源225),包括含有高度「h2」的相對較大發光區域524的相對較大光源525可提供(如發射)更多的光和更亮的光中的至少一者,其中高度「h1」可小於高度「h2」。因此,在一些實施例中,為背光單元200提供根據本揭示案實施例的第二光耦合器520可提供相對較亮且更具有照射效率的背光單元200。
類似地,如圖6所示,背光單元200可包括第二光耦合器620。例如,圖7繪示沿著圖6的線7-7的第二光耦合器620的視圖。在一些實施例中,第二光耦合器620可包括第一表面621a、621b、621c(見圖7)與第二表面622a、622b、622c(見圖6),第一表面621a、621b、621c耦合到複數個同心波導中的每一個波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c,第二表面622a、622b、622c耦合到光源625。在一些實施例中,第一表面621a、621b、621c可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到第二邊緣304a、304b、304c。在一些實施例中,光源625可經定向以將來自光源625的光提供到第二表面622a、622b、622c。例如,在一些實施例中,第二表面622a、622b、622c可以以光學方式與機械方式中的至少一種方式耦合到光源625的發光區域624。在一些實施例中,光源625的發光區域624的高度「h3」可大於導光板210的第一主表面211和導光板210的第二主表面212之間界定的導光板210的厚度「t」。在一些實施例中,發光區域624的高度「h3」可對應於第二光耦合器620的第二表面622a、622b、622c的尺寸。在一些實施例中,複數個同心波導的最內部波導300a的內表面301a與複數個同心波導的最外部波導300c的外表面302c之間界定的第一光耦合器220的厚度「T」可小於光源625的發光區域624的高度「h3」。在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可對應於第二光耦合器620的第一表面621a、621b、621c的尺寸。此外,在一些實施例中,第一光耦合器220的厚度「T」可近似等於導光板210的厚度「t」。
因此,在一些實施例中,與圖3中的光源225相比,例如,包括相對較大發光區域624的相對較大光源625可被採用,且因此可提供來自發光區域624的光通過第二光耦合器620,通過第一光耦合器220,而到導光板210。在一些實施例中,相較於例如包括含有高度「h1」的相對較小發光區域(如發光區域224)的相對較小光源(如光源225),包括含有高度「h3」的相對較大發光區域624的相對較大光源625可提供(如發射)更多的光和更亮的光中的至少一者,其中高度「h1」可小於高度「h3」。因此,在一些實施例中,為背光單元200提供根據本揭示案實施例的第二光耦合器620可提供相對較亮且更具有照射效率的背光單元200。
圖8繪示包括不同厚度801、802、803的波導(如波導300a、300b、300c中的一個或多個)的示範曲線圖。根據本揭示案的實施例,使用電腦模擬和分析技術生成針對包括0.2mm厚度的示範波導801、包括0.7mm厚度的示範波導802及包括2.0mm厚度的示範波導803之曲線圖。垂直或「Y」軸代表以分貝(dB)為單位表示的光學損耗以及水平或「X」軸代表以毫米(mm)為單位表示的波導的半徑(如Ra、Rb、Rc)。因此,線811表示波導801的光學損耗和波導半徑之間的關係,線812表示波導802的光學損耗和波導半徑之間的關係,線813表示波導803的光學損耗和波導半徑之間的關係。在一些實施例中,光學損耗可定義為參考功率與實際功率之間的測量的、感知的或計算的差異(如比率)。例如,參照圖3,光源225的發光區域224可向波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c提供包括參考功率(如流明)的光。該光可傳播通過波導300a、300b、300c並且以實際功率離開波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c,波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c與導光板210的外邊緣213光學耦合。因此,參考功率與實際功率之間的所測量的、感知的或計算的差異可定義光學損耗。例如,因此,零光學損耗對應於參考功率和實際功率之間沒有差異,以及大於零的光學損耗值對應實際功率相對參考功率的減少。光學損耗越接近零,波導300a、300b、300c引導光的效率越高。
因此,如圖8所示,基於電腦模擬和分析技術,如線811所示,對於波導801(包括0.2mm的厚度),可在約1mm的彎曲半徑處獲得接近零的光學損耗。同樣地,如線812所示,對於波導802(包括0.7mm的厚度),可在約3.5mm的彎曲半徑處獲得接近零的光學損耗。此外,如線813所示,對於波導803(包括2.0mm的厚度),可在約10mm的彎曲半徑處獲得接近零的光學損耗。因此,基於圖8的曲線圖,可根據例如第一光耦合器220可接受或所需的光學損耗及所需的厚度「T」,選擇波導的厚度、彎曲半徑與數量以取得實現所需光學特性的複數個波導。
圖9繪示包括不同厚度901、902、903的波導(如波導300a、300b、300c中的一個或多個)的示範曲線圖。根據本揭示案的實施例,使用電腦模擬和分析技術生成針對包括0.2mm厚度的示範波導901、包括0.7mm厚度的示範波導902及包括2.0mm厚度的示範波導903之曲線圖。垂直或「Y」軸代表以百分比(%)表示的光學傳輸以及水平或「X」軸代表以毫米(mm)為單位表示的波導的半徑(如Ra、Rb、Rc)。因此,線911表示波導901的光學傳輸和波導半徑之間的關係,線912表示波導902的光學傳輸和波導半徑之間的關係,及線913表示波導903的光學傳輸和波導半徑之間的關係。在一些實施例中,光學傳輸百分比可定義為實際功率相對參考功率所測量的、感知的或計算的百分比。例如,參照圖3,光源225的發光區域224可向波導300a、300b、300c的第二邊緣304a、304b、304c提供包括參考功率(如流明)的光。該光可傳播通過波導300a、300b、300c並且以實際功率離開波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c,波導300a、300b、300c的第一邊緣303a、303b、303c與導光板210的外邊緣213光學耦合。因此,所測量的、感知的或計算的實際功率相對於參考功率的百分比可定義光學傳輸百分比。因此,例如,100的光學傳輸百分比對應參考功率和實際功率之間沒有差異,以及小於100的光學傳輸百分比值對應實際功率相對於參考功率的減少。光學傳輸百分比越接近100,波導300a、300b、300c引導光的效率越高。
因此,如圖9所示,基於電腦模擬和分析技術,如線911所示,對於波導901(包括0.2mm的厚度),可在約1mm的彎曲半徑處獲得接近百分之百的光學傳輸百分比。同樣地,如線912所示,對於波導902(包括0.7mm的厚度),可在約3.5mm的彎曲半徑處獲得接近百分之百的光學傳輸百分比。此外,如線913所示,對於波導903(包括2.0mm的厚度),可在約10mm的彎曲半徑處獲得接近百分之百的光學傳輸百分比。因此,基於圖9的曲線圖,可根據例如第一光耦合器220可接受或所需的光學傳輸百分比及所需的厚度「T」,選擇波導的厚度、彎曲半徑與數量以取得實現所需光學特性的複數個波導。
應當理解,所揭露的各種實施例可包含結合該特定實施例描述的特定特徵、元件或步驟。亦應當理解,儘管相對於一個特定實施例描述特定的特徵、元件或步驟,但可以以各種未圖示的組合或排列之替換的實施例來互換或組合。
可以理解,本說明書所用的術語「該(the)」、「一(a or an)」表示「至少一個」,且除非明確地另外指明,否則不應侷限於「僅一個」。因此,例如,除非上下文另有明確說明,否則一「部件」包括具有兩個或更多個這樣的部件之實施例,。
範圍在這裡可以表示為從「約(about)」一個特定值以及(或)至「約」另一個特定值。當表示了這樣的範圍時,實施例包括從一個特定值及(或)至另一個特定值。類似地,當數值表示為近似值時,通過使用先行詞「約」,將理解為,該特定值形成另一態樣。應當進一步理解,每個範圍的端點相對於另一個端點係顯著的,且獨立於另一個端點。
除非另有明確說明,否則本說明書所闡述的任何方法不會解釋為需要依特定順序來執行其步驟。因此,方法請求項中沒有實際描述其步驟遵循的順序,或者請求項或說明書中沒有特定描述該等步驟侷限於特定順序,則並非旨在表示有任何特定順序。
儘管可使用過渡用語「包括(comprising)」揭露特定實施例的各種特徵、元件或步驟,但是應當理解的是其暗示替代性實施例包含可使用過度用語「由......組成(consisting)」或「基本上由......組成(consisting essentially of)」所述之替代實施例。因此,例如,對包括A+B+C的設備所暗示的替代實施例包括由A+B+C組成的設備之實施例以及實質上由A+B+C組成的設備之實施例。
在不背離本揭示案的精神及範圍下,顯然本發明所屬領域中具有通常知識者可以針對本揭示案作各種改良與變化。因此,本揭示案旨在涵蓋落於其專利申請範圍及其等效物範圍內的改良及變化。
100‧‧‧電子顯示器
105‧‧‧殼體
106‧‧‧外表面
110‧‧‧顯示板
111‧‧‧第一主表面
112‧‧‧第二主表面
115‧‧‧表框
116‧‧‧開口
200‧‧‧背光單元
210‧‧‧導光板
211‧‧‧第一主表面
212‧‧‧第二主表面
213‧‧‧外邊緣
220‧‧‧第一光耦合器
221‧‧‧第一光耦合器
224‧‧‧發光區域
225‧‧‧光源
226‧‧‧光源
230‧‧‧部件
300a、300b、300c‧‧‧波導
301a、301b、301c‧‧‧內表面
302a、302b、302c‧‧‧外表面
303a、303b、303c‧‧‧第一邊緣
304a、304b、304c‧‧‧第二邊緣
305a、305b、305c‧‧‧弧形路徑
307‧‧‧間隙
308‧‧‧間隙
310‧‧‧中心角
311‧‧‧中心
520‧‧‧第二光耦合器
521‧‧‧第一表面
522‧‧‧第二表面
524‧‧‧發光區域
525‧‧‧光源
620‧‧‧第二光耦合器
621a、621b、621c‧‧‧第一表面
622a、622b、622c‧‧‧第二表面
624‧‧‧發光區域
625‧‧‧光源
801‧‧‧波導
802‧‧‧波導
803‧‧‧波導
811‧‧‧線
812‧‧‧線
813‧‧‧線
901‧‧‧波導
902‧‧‧波導
903‧‧‧波導
911‧‧‧線
912‧‧‧線
913‧‧‧線
d1、d2‧‧‧距離
h1‧‧‧高度
h2‧‧‧高度
h3‧‧‧高度
Ra、Rb、Rc‧‧‧半徑
t‧‧‧厚度
T‧‧‧厚度
ta、tb、tc‧‧‧厚度
當參考所附圖示閱讀時,對於本揭示案的這些及其他特徵、實施例與優點可以有更好的理解:
圖1繪示根據本揭示案的實施例的示例性電子顯示器的示意性平面圖;
圖2繪示沿著圖1的線2-2的示例性電子顯示器的橫截面圖,其包括根據本揭示案的實施例的示例性背光單元。
圖3繪示圖2的標號3所標識的背光單元的區域的放大圖,其包括根據本揭示案實施例的第一光耦合器,該第一光耦合器包含複數個同心波導;
圖4繪示根據本揭示案的實施例的沿圖3的線4-4之第一光耦合器的橫截面圖;
圖5繪示圖3的背光單元的區域的示例性實施例,其包括根據本揭示案的實施例的第二光耦合器,該第二光耦合器定位在第一光耦合器和光源之間;
圖6繪示圖3的背光單元的區域的另一示例性實施例,其包括根據本揭示案的實施例的替代第二光耦合器,該替代的第二光耦合器定位在第一光耦合器和光源之間;
圖7繪示沿著圖6的線7-7的替代第二光耦合器的平面圖;
圖8繪示根據本揭示案的實施例包括不同厚度的波導的示例性曲面圖,其中垂直或「Y」軸代表以分貝(dB)為單位表示的光學損耗以及水平或「X」軸代表以毫米(mm)為單位表示的波導的半徑;及
圖9繪示根據本揭示案的實施例包括不同厚度的波導的示例性曲面圖,其中垂直或「Y」軸代表以百分比(%)表示的光學傳輸以及水平或「X」軸代表以毫米(mm)為單位表示的波導的半徑。
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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (38)

  1. 一種背光單元,包括: 一導光板; 一光耦合器,該光耦合器包含複數個同心波導,該複數個同心波導中的每一個同心波導包含一內表面和一外表面,該內表面和該外表面沿一弧形路徑從該波導的一第一邊緣延伸到該波導的一第二邊緣,該弧形路徑界定該波導的一半徑,該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第一邊緣面向該導光板的一外邊緣;及 一光源,該光源面向該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第二邊緣。
  2. 如請求項1所述之背光單元,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該內表面和該外表面彼此等距地沿著該弧形路徑延伸而沒有發散或會聚。
  3. 如請求項1所述之背光單元,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該半徑是恆定的。
  4. 如請求項1所述之背光單元,其中該光耦合器進一步包括一間隙,該間隙界定相鄰波導之間的一距離。
  5. 如請求項4所述之背光單元,其中該間隙包括以下各者中的至少一個:空氣及具有比該等相鄰波導的一材料的一折射率小約0.2的一折射率的一材料。
  6. 如請求項4所述之背光單元,其中該間隙沿著相鄰波導之間的該整個弧形路徑延伸。
  7. 如請求項4所述之背光單元,其中該距離係約1微米至約10微米。
  8. 如請求項4所述之背光單元,其中該距離是恆定的。
  9. 如請求項1所述之背光單元,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導包括垂直於該弧形路徑截取的一矩形橫截面剖面。
  10. 如請求項9所述之背光單元,其中該矩形橫截面剖面沿著該整個弧形路徑是恆定的。
  11. 如請求項1所述之背光單元,其中界定該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第一邊緣與該第二邊緣之間的一弧長的一中心角為約90°至約180°。
  12. 如請求項11所述之背光單元,其中該中心角為約180°。
  13. 如請求項1所述之背光單元,其中在該內表面和該外表面之間所界定的該複數個同心波導中的每一個同心波導的一厚度為約0.2mm至約2.0mm。
  14. 如請求項1所述之背光單元,其中該複數個同心波導中的一最內部波導的該半徑為約1mm至約10mm。
  15. 如請求項14所述之背光單元,其中該最內部波導的該半徑為約1mm。
  16. 一種包括如請求項1至15中任一項所述之背光單元之電子顯示器,其中該背光單元經定向以面向一顯示板的一主表面。
  17. 一種背光單元,包括: 一導光板,該導光板包括一第一主表面和一第二主表面; 一第一光耦合器,該第一光耦合器包含複數個同心波導,該複數個同心波導中的每一個同心波導包含一內表面和一外表面,該內表面和該外表面沿一弧形路徑從該波導的一第一邊緣延伸到該波導的一第二邊緣,該弧形路徑界定該波導的一半徑,該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第一邊緣面向該導光板的一外邊緣;及 一第二光耦合器,該第二光耦合器包含一第一表面與一第二表面,該第一表面耦合到該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第二邊緣,該第二表面耦合到一光源,其中該光源的一發光區域的一高度大於該導光板的該第一主表面和該導光板的該第二主表面之間界定的該導光板的一厚度。
  18. 如請求項17所述之背光單元,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該內表面和該外表面彼此等距地沿著該弧形路徑延伸而沒有發散或會聚。
  19. 如請求項17所述之背光單元,其中該複數個同心波導的一最內部波導的該內表面與該複數個同心波導的一最外部波導的該外表面之間界定的該第一光耦合器的一厚度小於該光源的該發光區域的該高度。
  20. 如請求項19所述之背光單元,其中該第一光耦合器的該厚度近似等於該導光板的該厚度。
  21. 一種包括如請求項17所述之背光單元的電子顯示器,其中該背光單元經定向面向一顯示板的一主表面。
  22. 一種光耦合器,包括: 複數個同心波導,該複數個同心波導中的每一個同心波導包含一內表面和一外表面,該內表面和該外表面沿一弧形路徑從該波導的一第一邊緣延伸到該波導的一第二邊緣,該弧形路徑界定該波導的一半徑。
  23. 如請求項22所述之光耦合器,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該內表面和該外表面彼此等距地沿著該弧形路徑延伸而沒有發散或會聚。
  24. 如請求項22所述之光耦合器,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該半徑是恆定的。
  25. 如請求項22所述之光耦合器,其中該光耦合器進一步包括一間隙,該間隙界定相鄰波導之間的一距離。
  26. 如請求項25所述之光耦合器,其中該間隙包括以下各者中的至少一個:空氣及具有比該等相鄰波導的一材料的一折射率小約0.2的一折射率的一材料。
  27. 如請求項25所述之光耦合器,其中該間隙沿著相鄰波導之間的該整個弧形路徑延伸。
  28. 如請求項25所述之光耦合器,其中該距離係約1微米至約10微米。
  29. 如請求項25所述之光耦合器,其中該距離是恆定的。
  30. 如請求項22所述之光耦合器,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導包括垂直於該弧形路徑截取的一矩形橫截面剖面。
  31. 如請求項30所述之光耦合器,其中該矩形橫截面剖面沿著該整個弧形路徑是恆定的。
  32. 如請求項22所述之光耦合器,其中界定該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第一邊緣與該第二邊緣之間的一弧長的一中心角為約90°至約180°。
  33. 如請求項32所述之光耦合器,其中該中心角為約180°。
  34. 如請求項22所述之光耦合器,其中在該內表面和該外表面之間所界定的該複數個同心波導中的每一個同心波導的一厚度為約0.2mm至約2.0mm。
  35. 如請求項22所述之光耦合器,其中該複數個同心波導中的一最內部波導的該半徑為約1mm至約10mm。
  36. 如請求項35所述之光耦合器,其中該最內部波導的該半徑為約1mm。
  37. 一種包括如請求項22至36中任一項所述之光耦合器的背光單元,其中該複數個同心波導中的每一個同心波導的該第一邊緣面向一導光板的一外邊緣。
  38. 一種包括如請求項37所述之背光單元的電子顯示器,其中該背光單元經定向面向一顯示板的一主表面。
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