CN111133249A - 用于直接发光的背光的多层反射器 - Google Patents

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Abstract

本文中所公开的是导光组件，包括：一种背光单元，具有：基板，包括发光第一主要面和相反的第二主要面；至少一个光源，光学耦接到所述基板；和反射器，定位在所述基板的第一主要面或第二主要面附近，所述反射器包括反射材料的二或更多个层，其中所述层中的每一层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。

Description

用于直接发光的背光的多层反射器
相关申请的交叉引用
此申请案依据专利法主张于2017年8月29日所提出的第62/551,491号的美国临时专利申请案的优先权权益，所述申请案的整体内容在本文中通过引用方式依附且并入本文中。
技术领域
本公开案大致与背光单元和包括此类背光单元的显示或照明设备相关，且更具体而言是与包括图案化的玻璃导光板和图案化的反射层的背光单元相关。
背景技术
液晶显示器(LCD)常用于各种电子设备中，例如手机、膝上型电脑、电子平板、电视和电脑监视器。LCD可包括用于产生光的背光单元(BLU)，所述光可接着被转换、过滤和/或偏振以产生所需的影像。BLU可为边缘发光的(例如包括耦接到导光板(LGP)的边缘的光源)或背部发光的(例如包括安置在LCD面板后方的光源的二维阵列)。
LCD也可被视为基于光阀的显示器，其中显示面板包括使用一对偏振器和电控的液晶层的可个别寻址的光阀的阵列。需要BLU从LCD产生发射影像。由于最先进的发光二极管(LED)的高效率和小尺寸，大部分的现代BLU都利用LED。BLU分成两种变体。边缘发光的BLU包括边缘耦接到导光板(LGP)的线状LED阵列，所述导光板从所述导光板的表面发射光。直接发光的BLU包括LCD面板正后方的2D LED阵列。直接发光BLU相较于边缘发光的BLU而言可具有改进的动态对比的优点。例如，具有直接发光的BLU的显示器可独立调整各个LED的亮度以跨影像最佳化亮度的动态范围。这常称为局部调暗。然而，为了实现所需的光均匀性和/或为了避免直接发光BLU中的热斑，可将光源定位在距LGP和/或漫射膜的一定距离处，因此使得整体显示器厚度大于边缘发光BLU的显示器厚度。还提出了定位在LED上方的透镜以改进直接发光BLU中的光的侧向传播，但是在此类配置下，LED与漫射膜之间的光学距离(例如从约15-20mm)仍然造成不合乎需要地高的整体显示器厚度和/或所述组件在BLU厚度减少时可能产生不合乎需要的光损失。虽然边缘发光的BLU可能是更薄的，但来自各个LED的光可能跨LGP的大区域传播，使得关掉(turn off)个别的LED或LED组可能在动态对比度上仅具有最小的影响。直接发光的BLU也具有优点，因为它们可通过采用2D局部调暗来允许改进的动态对比，在所述2D局部调暗下，可将屏幕的暗区域中的LED关掉。
因此，在不负面影响由BLU所发射的光的均匀性的情况下提供具有改进的局部调暗效率的薄BLU会是有利的。
发明内容
在各种实施方式中，本公开案与一种制作包括二或更多个层的多层图案化反射器的设计和方法相关，其中所述层中的每一层被设计为使得所述层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。
所述多层图案化反射器可被最佳化为用于薄的直接发光LCD背光中，其中所述多层图案化反射器用来通过所述图案化反射器与均匀的背部平面反射器之间的多重反射在背光平面上传播离散LED源的光，且藉此向LCD面板提供亮度均匀的照明。
一种制作多层图案化反射器的方法可包括以下步骤：使用反射性的白漆或墨水，和通过使用数字印刷技术连续印刷多个层来将所述漆或墨水施用于合适的玻璃或塑料基板。所述图案化反射器可具有若干个层，各个层被图案化具有相对低的分辨率，这可简单地和不贵地通过使用高度反射性墨水来印刷制造。在将此类反射器用在直接发光的背光中时，这相较于使用可变反射器的先前技术的直接发光的背光允许了更小的厚度、更好的光利用效率和更好的亮度均匀性。
在将图案化反射器制造在导光板的顶面上的一个实施方式中，也可使用相同的印刷工艺来制作光提取特征。
本公开案的额外特征和优点将阐述于随后的详细说明中，且本领域中的技术人员将通过所述说明轻易理解所述特征和优点的一部分，或通过实行如本文中所述的方法来认识所述特征和优点的一部分，所述方法包括以下的详细说明、权利要求书和附图。
要了解到，上述的大致描述和以下的详细说明呈现了本公开案的各种实施方式，且要用来提供用于了解权利要求书的本质和特性的概述或框架。附图被包括来提供本公开案的进一步了解，且被并入此说明书中且构成此说明书的一部分。所述附图绘示本公开案的各种实施方式且与说明书一起用于解释本公开案的原理和操作。
附图说明
在连同以下附图阅读时，可进一步了解以下的详细说明。
图1绘示导光板和光学耦接到导光板的光源阵列；
图2绘示依据本公开案的某些实施方式的示例性图案化反射层；
图3-4绘示依据本公开案的各种实施方式的示例性BLU的横截面图；
图5A-B绘示导光板内的光的侧向传播；
图6A-D为针对具有各种图案化反射层的示例性BLU的光提取效率的绘图；
图7绘示依据本公开案的额外实施方式的图案化为具有微结构的LGP；
图8A-8B绘示依据本公开案的某些实施方式的多层可变反射器的某些实施方式。
具体实施方式
本文中所公开的是背光单元，所述背光单元包括：导光板，具有发光的第一主要面、相反的第二主要面和多个光提取特征；至少一个光源，光学耦接到所述导光板的所述第二主要面；后部反射器，定位在所述导光板的所述第二主要面附近；和图案化反射层，定位在所述导光板的所述第一主要面附近，所述图案化反射层包括至少一个光学反射元件和至少一个光学透射元件。本文中也公开了包括此类背光单元的显示和照明设备。
本文中也公开了包括此类背光的设备，例如显示、照明和电子设备，例如电视、计算机、电话、平板电脑、和其他显示面板、照明器具、固态照明、告示板、和其他建筑构件，仅举数例。
现将参照图1-8B论述本公开案的各种实施方式，所述附图绘示了本文中所公开的背光单元的示例性元件和方面。以下的一般说明要用来提供所主张的设备的概述，且将在本公开案各处参照非限制性的描绘的实施方式来更具体地论述各种方面，所述实施方式可在本公开案的背景脉络内彼此互换。
图1绘示示例性导光板(LGP)100和光学耦接到LGP 100的光源110的阵列的俯视图。为了说明的目的，可经由图1中的LGP 100看见光源110，然而在某些实施方式中可能并不是这样。也要替代配置落在本公开案的范围内，包括不同的光源位置、尺寸、形状和/或间隔。例如，虽然所描绘的实施方式包括了具有相同尺寸、形状和间隔的光源110的周期性或规则阵列，但也考虑阵列是不规则或非周期性的其他实施方式。
LGP 100可具有任何尺度，例如长度L和宽度W，所述尺度可取决于显示或照明应用而变化。在某些实施方式中，长度L的范围可从约0.01m到约10m，例如从约0.1m到约5m、从约0.5m到约2.5m、或从约1m到约2m，包括其间的所有范围和子范围。类似地，宽度W的范围可从约0.01m到约10m，例如从约0.1m到约5m、从约0.5m到约2.5m、或从约1m到约2m，包括其间的所有范围和子范围。光源阵列中的各个光源110也可界定具有相关单元长度L0和单元宽度W0的单元块(由短划线所表示)，所述单元长度和单元宽度可取决于LGP 100的尺度和光源110沿着LGP 100的数量和/或间隔而变化。在非限制性的实施方式中，单元宽度W0和/或单元长度L0可小于或等于约150mm，例如范围从约1mm到约120mm、从约5mm到约100mm、从约10mm到约80mm、从约20mm到约70mm、从约30mm到约60mm、或从约40mm到约50mm，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，LGP的长度L和宽度W是实质相等的，或它们可以是不同的。类似地，单元长度L0和单元宽度W0可以是实质相等的，或它们可以是不同的。
当然，虽然图1中绘示了矩形的LGP 100，但要了解到，LGP可视情况具有任何规则或不规则的形状以针对所选择的应用产生所需的光分布。LGP 100可包括如图1中所绘示的四个边缘，或可包括多于四个的边缘，例如多边形。在其他实施方式中，LGP 100可包括小于四个的边缘，例如三角形。通过非限制性示例的方式，LGP可包括具有四个边缘的矩形、方形或菱形片，然而其他的形状和配置也是要落在本公开案的范围内，包括具有一或更多个曲线部分或边缘的那些形状和配置。
依据各种实施方式，LGP可包括本领域中用于照明和显示应用的任何透明材料。如本文中所使用的，用语“透明”是要指示LGP在可见光频谱区域(～420-750nm)中在500mm的长度上具有大于约80％的光透射。例如，示例性透明材料在500mm的长度上在可见光范围中可具有大于约85％的透射率，例如大于约90％、大于约95％或大于约99％的透射率，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，示例性透明材料在500mm的长度上在紫外线(UV)区域(～100-410nm)中可具有大于约50％的光透射率，例如大于约55％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约75％、大于约80％、大于约85％、大于约90％、大于约95％或大于约99％的透射率，包括其间的所有范围和子范围。依据各种实施方式，LGP对于范围从约450nm到约650nm的波长而言在75mm的路径长度上可包括至少98％的光透射率。
LGP的光学性质可能受透明材料的折射率影响。依据各种实施方式，LGP可具有范围从约1.3到约1.8的折射率，例如从约1.35到约1.7、从约1.4到约1.65、从约1.45到约1.6、或从约1.5到约1.55，包括其间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，LGP可具有相对低位准的光衰减(例如由吸收和/或散射引起)。LGP的光衰减(α)对于范围从约420到750nm的波长而言可例如小于约5dB/m。例如，α可小于约4dB/m、小于约3dB/m、小于约2dB/m、小于约1dB/m、小于约0.5dB/m、小于约0.2dB/m、或甚至更小，包括其间的所有范围和子范围，例如从约0.2dB/m到约5dB/m。
LGP 100可包括聚合材料，例如塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)、聚二甲硅氧烷(PDMS)或其他类似的材料。LGP 100也可包括玻璃材料，例如铝硅酸盐、碱铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱铝硼硅酸盐、碱石灰或其他合适的玻璃。适于用作玻璃导光器的市售玻璃的非限制性示例例如包括来自康宁公司的EAGLE
Figure BDA0002427729880000051
LotusTM、
Figure BDA0002427729880000052
IrisTM和
Figure BDA0002427729880000053
玻璃。
某些非限制性的玻璃成分可包括约50摩尔百分比到约90摩尔百分比之间的SiO2、0摩尔百分比到约20摩尔百分比之间的Al2O3、0摩尔百分比到约20摩尔百分比之间的B2O3和0摩尔百分比到约25摩尔百分比之间的RxO，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中的任一个或更多个且x为1。在某些实施方式中，RxO–Al2O3>0；0<RxO–Al2O3<15；x＝2且R2O–Al2O3<15；R2O–Al2O3<2；x＝2且R2O–Al2O3–MgO>-15；0<(RxO–Al2O3)<25、-11<(R2O–Al2O3)<11且-15<(R2O–Al2O3–MgO)<11；和/或-1<(R2O–Al2O3)<2且-6<(R2O–Al2O3–MgO)<1。在某些实施方式中，玻璃包括小于1ppm的Co、Ni和Cr中的每一个。在某些实施方式中，Fe的浓度<约50ppm、<约20ppm或<约10ppm。在其他实施方式中，Fe+30Cr+35Ni<约60ppm、Fe+30Cr+35Ni<约40ppm、Fe+30Cr+35Ni<约20ppm或Fe+30Cr+35Ni<约10ppm。在其他实施方式中，玻璃包括约60摩尔百分比到约80摩尔百分比之间的SiO2、约0.1摩尔百分比到约15摩尔百分比之间的Al2O3、0摩尔百分比到约12摩尔百分比的B2O3和约0.1摩尔百分比到约15摩尔百分比的RxO，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中的任一个或更多个且x为1。
在其他实施方式中，玻璃成分可包括约65.79摩尔百分比到约78.17摩尔百分比之间的SiO2、约2.94摩尔百分比到约12.12摩尔百分比之间的Al2O3、约0摩尔百分比到约11.16摩尔百分比之间的B2O3、约0摩尔百分比到约2.06摩尔百分比之间的Li2O、约3.52摩尔百分比到约13.25摩尔百分比之间的Na2O、约0摩尔百分比到约4.83摩尔百分比之间的K2O、约0摩尔百分比到约3.01摩尔百分比之间的ZnO、约0摩尔百分比到约8.72摩尔百分比之间的MgO、约0摩尔百分比到约4.24摩尔百分比之间的CaO、约0摩尔百分比到约6.17摩尔百分比之间的SrO、约0摩尔百分比到约4.3摩尔百分比之间的BaO和约0.07摩尔百分比到约0.11摩尔百分比之间的SnO2。
在额外的实施方式中，玻璃可包括0.95与3.23之间的RxO/Al2O3比率，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2。在另外的实施方式中，玻璃可包括1.18与5.68之间的RxO/Al2O3比率，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中的任一个或更多个且x为1。在又另外的实施方式中，玻璃可包括-4.25与4.0之间的RxO–Al2O3–MgO，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2。在又另外的实施方式中，玻璃可包括约66摩尔百分比到约78摩尔百分比之间的SiO2、约4摩尔百分比到约11摩尔百分比之间的Al2O3、约4摩尔百分比到约11摩尔百分比之间的B2O3、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的Li2O、约4摩尔百分比到约12摩尔百分比之间的Na2O、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的K2O、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的ZnO、约0摩尔百分比到约5摩尔百分比之间的MgO、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的CaO、约0摩尔百分比到约5摩尔百分比之间的SrO、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的BaO和约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的SnO2。
在额外的实施方式中，玻璃可包括约72摩尔百分比到约80摩尔百分比之间的SiO2、约3摩尔百分比到约7摩尔百分比之间的Al2O3、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的B2O3、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的Li2O、约6摩尔百分比到约15摩尔百分比之间的Na2O、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的K2O、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的ZnO、约2摩尔百分比到约10摩尔百分比之间的MgO、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的CaO、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的SrO、约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的BaO和约0摩尔百分比到约2摩尔百分比之间的SnO2。在某些实施方式中，玻璃可包括约60摩尔百分比到约80摩尔百分比之间的SiO2、约0摩尔百分比到约15摩尔百分比之间的Al2O3、0摩尔百分比到约15摩尔百分比的B2O3和约2摩尔百分比到约50摩尔百分比的RxO，其中R是Li、Na、K、Rb、Cs中的任一个或更多个且x为2，或R是Zn、Mg、Ca、Sr或Ba中的任一个或更多个且x为1，且其中Fe+30Cr+35Ni<约60ppm。
在某些实施方式中，LGP 100可包括小于0.015的色偏Δy，例如范围从约0.005到约0.015(例如约0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014或0.015)。在其他实施方式中，LGP可包括小于0.008的色偏。可通过针对色彩测量使用CIE1931标准沿着长度L测量x和y色度座标上的变化来描写色偏的特性。对于LGP而言，可将色偏Δy报告为Δy＝y(L2)-y(L1)，其中L2和L1为沿着面板或基板方向远离发射的来源的Z位置，且其中L2-L1＝0.5米。示例性的LGP具有Δy<0.01、Δy<0.005、Δy<0.003或Δy<0.001。依据某些实施方式，对于范围从约420到750nm的波长而言，LGP可具有小于约4dB/m的光衰减α1(例如由吸收和/或散射损耗引起)，例如小于约3dB/m、小于约2dB/m、小于约1dB/m、小于约0.5dB/m、小于约0.2dB/m或甚至更小，例如范围从约0.2dB/m到约4dB/m。
在某些实施方式中，LGP 100可包括已化学强化(例如离子交换)的玻璃。在离子交换工艺期间，玻璃片表面处或附近的玻璃片内的离子可被交换为例如来自盐浴的较大的金属离子。将较大的离子纳入玻璃可通过在附近表面区域中产生压缩应力来强化片体。可在玻璃片的中心区域内诱发对应的张应力以平衡压缩应力。
可例如通过将玻璃浸入熔融盐浴中预定的时间段来实现离子交换。示例性盐浴包括(但不限于)KNO3、LiNO3、NaNO3、RbNO3及其组合。熔融盐浴的温度和处理的时间段可变化。依据所需的应用来决定时间和温度是在本领域中的技术人员的能力之内的。通过非限制性示例的方式，熔融盐浴的温度的范围可从约400℃到约800℃，例如从约400℃到约500℃，且预定时间段的范围可从约4到约24小时，例如从约4小时到约10小时，然而也设想其他的温度和时间组合。通过非限制性示例的方式，可例如以约450℃将玻璃浸没在KNO3浴中约6小时，以获得K富集层，所述K富集层赋予表面压缩应力。
参照图2(其描绘示例性图案化反射层120的俯视图)，反射层可具有有着不同光学性质的至少两个区域。例如，图案化反射层可包括光学反射元件120A(由白点表示)，所述反射元件可具有高于光学透射元件120B(由黑点表示)的光学反射率的光学反射率，和/或透射元件120B可具有大于反射元件120A的光学透射率的光学透射率。再次，为了说明的目的，可经由图2中的图案化反射层120看见两个示例性光源110，然而在某些实施方式中可能并不是这样。
在某些实施方式中，第一区域125A在与至少一个光源110对应的区域中可具有更稠密的反射元件120A，如图2中所绘示。第二区域125B在光源110之间的区域中可类似地具有更稠密的透射元件120B，如图2中所绘示。在组装后，就可用较高密度将具有高反射率和/或低透射率的第一区域125A分布在光源阵列中的各个离散的光源110上方，且可用较高密度将具有低反射率和/或高透射率的第二区域125B分布在光源附近或之间的区域中。
图案化反射层120可包括能够至少部分地更改从LGP 100输出的光的任何材料。在某些实施方式中，图案化反射层120可包括图案化金属膜、多层介电膜或其任何组合。在某些实例中，图案化反射层120的反射元件120A和透射元件120B和/或第一区域125A和第二区域125B可具有不同的漫射或镜面反射率。在其他实施方式中，图案化反射层120可调整由LGP 100所透射的光量。例如，图案化反射层120的反射元件120A和透射元件120B和/或第一区域125A和第二区域125B可具有不同的透射率。
依据各种实施方式，第一区域125A的第一反射率可约为50％或更大，而第二区域125B的第二反射率可约为20％或更小。例如，第一反射率可为至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或至少约92％，例如范围从约50％到100％，包括其间的所有范围和子范围。第二反射率可约为20％或更小、约15％或更小、约10％或更小、或约5％或更小，例如范围从0％到约20％，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，第一反射率可较第二反射率大至少约2.5倍，例如约大3倍、约大4倍、约大5倍、约大10倍、约大15倍或约大20倍，例如从约大2.5倍到约大20倍，包括其间的所有范围和子范围。可例如通过可从Perkin Elmer公司取得的UV/可见光(UV/Vis)频谱仪来测量图案化反射层120的反射率。
在额外的非限制性实施方式中，第一区域125A的第一透射率可约为50％或更小，而第二区域125B的第二透射率可约为80％或更大。例如，第一透射率可约为50％或更小、约40％或更小、约30％或更小、约20％或更小、或约10％或更小，例如范围从0％到约50％，包括其间的所有范围和子范围。第二透射率可约为80％或更大、约85％或更大、约90％或更大、或约95％或更大，例如范围从80％到100％，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，第二透射率可较第一透射率大至少约1.5倍，例如约大2倍、约大3倍、约大4倍、约大5倍、约大10倍、约大15倍或约大20倍，例如从约大1.5倍到约大20倍，包括其间的所有范围和子范围。可例如通过可从Perkin Elmer公司取得的UV/可见光(UV/Vis)频谱仪来测量图案化反射层120的透射率。
可将反射元件120A和/或透射元件120B定位在反射层120中以产生任何给定的图案或设计，所述图案或设计可例如是随机或经布置的、重复或非重复的、均匀或不均匀的。如此，虽然图2绘示了反射元件120A和透射元件120B的示例性重复图案，但要了解到，可使用其他的图案(规则图案和不规则图案两者)且要所述其他图案落在本公开案的范围之内。在某些实施方式中，所述元件可形成梯度，例如从第一区域125A向第二区域125B减少、从光源向光源之间的区域减少、或从各个单元块的中心向各个单元块的边缘和/或角落减少的反射率梯度。在额外的实施方式中，反射元件和透射元件可形成从第一区域125A向第二区域125B增加、从光源向光源之间的区域增加、或从各个单元块的中心向各个单元块的边缘和/或角落增加的透射率梯度等等。
参照图3(其描绘示例性BLU的横截面图)，LGP 100可包括发光的第一主要面100A和相反的第二主要面100B。在某些实施方式中，主要面可以是平坦的或实质平坦的和/或平行的或实质平行的。在某些实施方式中，LGP100可具有延伸于第一主要面与第二主要面之间的厚度t，所述厚度小于或等于约3mm，例如范围从约0.1mm到约2.5mm、从约0.3mm到约2mm、从约0.5mm到约1.5mm或从约0.7mm到约1mm，包括其间的所有范围和子范围。
可将图案化反射层120定位在LGP 100的第一主要面100A附近。如本文中所使用的，用语“定位在...附近”及其变体是要用来指示，元件或层被定位在特定表面或列举的元件附近，但不一定与所述表面或元件直接实体接触。例如，在图3中所描绘的非限制性实施方式中，图案化反射层120不与第一主要面100A直接实体接触，例如气隙存在于所述两个元件之间。然而，在某些实施方式中，可将图案化反射层120与LGP 100单体地整合在一起，例如设置在LGP 100的第一主要面100A上。如本文中所使用的，用语“设置在...上”及其变体是要用来指示，元件或层与特定表面或列举的元件直接实体接触。在其他实施方式中，在所述两个元件之间可以存在一或更多个层或膜，例如粘合层。如此，定位在元件B的表面附近的元件A可以或可以不与元件B直接实体接触。
虽然图3绘示了单个图案化反射层120，要了解到，反射层120可包括多个片、膜或层。例如，图案化反射层120可为多层复合膜或涂料，例如介电涂料。在其他实施方式中，可首先将反射层与第一区域125A对应的部分施用于LGP 100，且可随后将反射层与第二区域125B对应的部分施用于LGP，反之亦然。或者，可将具有第一光学性质的第一膜或层定位在LGP 100的一或更多个部分上方，且可涂覆具有第二光学性质的第二膜或层以覆盖LGP 100的实质所有部分，包括由第一膜所覆盖的部分。在此类实施方式中，多层反射层的第一区域125A可具有第一膜和第二膜的综合光学性质，而第二区域125B可仅具有第二膜的光学性质，反之亦然。图案化反射层120可因此视情况包括单个膜或复合膜、单个层或多个层，以产生所需的光学效果。
无论图案化反射层的配置，要了解到，本文中所公开的实施方式可包括具有至少一种光学性质的图案化反射层，所述至少一种光学性质相较于第二区域125B(例如较低的反射率和/或较高的透射率)而言在第一区域125A中是不同的(例如较高的反射率和/或较低的透射率)。反射元件120A和透射元件120B的面密度可跨反射层120而变化，使得较高密度的反射元件120A存在于定位在光源110上方的第一区域125A中，而较高密度的透射元件120B存在于定位在光源110之间的第二区域125B中。并且，本文中所公开的BLU的实施方式产生实质均均的光，例如从与光源对应的区域发出的光可具有实质等于从光源之间的区域发出的光的亮度的亮度。
如图3中所示，可将所述至少一个光源110光学耦接到LGP 100的第二主要面100B。非限制性示例性光源可包括发光二极管(LED)，例如发射蓝光、UV、近UV光(例如具有范围从约100nm到约500nm的波长的光)的LED。如本文中所使用的，用语“光学耦接”是要用来指示，光源被定位在LGP的表面处以便将光引导到LGP中使得光由于全内反射而至少部分地传播。光源110可如图3中所绘示地与LGP 100直接实体接触。然而，即使光源不与LGP直接实体接触，也可将光源光学耦接到LGP。例如，可使用光学粘合层150来将光源110粘合到LGP 100的第二主要面110B，如图4中所描绘。在某些实施方式中，光学粘合层可以是与LGP 100折射率匹配的，例如具有LGP的折射率10％内的折射率，例如5％内、3％内、2％内、1％内或具有与LGP相同的折射率。
再次参照图3，BLU可更包括定位在LGP 100的第二主要面100B附近的后部反射器130。可因此将让光在两个反射器之间前行的光学距离OD界定为图案化反射层120与后部反射器130之间的距离。示例性的后部反射器130可例如包括金属箔，例如银、铂、金、铜等等。如图4中进一步绘示的，背光单元可包括一或更多个额外膜或元件，例如一或更多个辅助光学膜和/或结构元件。示例性的辅助光学膜170可包括(但不限于)漫射膜、棱镜膜，例如亮度增强薄膜(BEF)，或反射偏振膜，例如双亮度增强薄膜(DBEF)，仅举数例。在某些实施方式中，可将光源110和/或后部反射器130设置在印刷电路板140上。可将辅助光学元件(例如漫射膜160、色彩转换层170(例如包括量子点和/或磷光体)、棱镜膜180和/或反射偏振膜190)定位在图案化反射层120与显示面板200之间。虽然未绘示于图4中，但本文中所公开的BLU可包括一般存在于显示或照明设备中的其他元件(例如薄膜晶体管(TFT)阵列、液晶(LC)层和滤色器，仅举数个示例性元件)或可与所述其他元件结合。
参照回图3，从光源110所发射的光线是由短划箭头、点划箭头和实心箭头所描绘的。仅为了说明的目的，透射元件120B被描绘为具有变化的尺度的点，所述尺度表示所述透射元件沿着导光板的密度，例如在光源110上方具有低密度且离光源110越远密度越高。可通过增加元件的数量和/或尺寸来增加或减少反射元件120A和/或透射元件120B的密度。并且，反射元件120A和/或透射元件120B可具有任何形状或形状组合，包括圆形、卵形、方形、矩形、三角形或任何其他规则或不规则的多边形，包括具有直线和/或曲线边缘的形状。
注入到LGP 100中的第一光线(短划箭头)可直接前行通过LGP而不在LGP 100内侧向传播，且也可穿过图案化反射层120的第二区域120B而不被回向反射通过LGP，造成第一透射光线T1。注入到LGP 100中的第二光线(点划箭头)可直接前行通过LGP而不在LGP 100内侧向传播，但可撞击图案化反射层120中的反射元件120A且回向前行通过LGP 100到后部反射器130。第二光线可因此在图案化反射层120与后部反射器130之间反射的同时横过光学距离OD一或更多次。最后，第二光线将穿过图案化反射层120的透射元件120B，造成第二透射光线T2。
第三光线(实心箭头)可被注入到LGP 100中且可在LGP内由于全内反射(TIR)而传播，直到所述第三光线撞击光提取特征或在其他情况下用小于临界角的入射角撞击LGP的表面且透射通过LGP为止。可因此将第三光线前行的光学距离减少到LGP 100的厚度t。虽然第三光线在TIF期间可能由于被LGP 100吸收而经历某些光损失，此类光损失相较于前行光学距离OD的第二光线的彼等光损失而言可能是相对小的，因为所述第三光线前行较短的垂直和/或水平距离。具体而言，光线倾向在被提取出LGP 100之前仅前行光源之间的距离(间距)的约一半。在某些实施方式中，光源间距可与单元宽度W0(被绘示)或单元长度(未绘示)对应，所述单元宽度或单元长度可小于或等于约150mm，或甚至小于约80mm，如参照图1所论述的。最后，第三光线将也穿过图案化反射层的透射元件120B，造成第三透射光线T3。
全内反射(TIR)是在包括第一折射率的第一材料(例如玻璃、塑料等等)中传播的光可藉以在与包括第二折射率的第二材料(例如空气等等)接合的介面处完全反射的现象，所述第二折射率低于所述第一折射率。可使用斯涅尔定律(Snell's law)来解释TIR：
n1sin(θi)＝n2sin(θr)
其描述了具有不同折射率的两种材料之间的介面处的光折射。依据斯涅尔定律，n1是第一材料的折射率，n2是第二材料的折射率，Θi是在介面处入射的光相对于介面法线的角度(入射角)，而Θr是折射光相对于法线的折射角。在折射角(Θr)为90°(例如sin(Θr)＝1)时，斯涅尔定律可被表示为：
Figure BDA0002427729880000131
在所述条件下的入射角Θi也可称为临界角Θc。具有大于临界角的入射角的光(Θi>Θc)将在第一材料内全内反射，而具有等于或小于临界角的入射角的光(Θi≤Θc)将被第一材料透射。
在空气(n1＝1)与玻璃(n2＝1.5)之间的示例性介面的情况下，临界角(Θc)可被计算为41°。因此，如果在玻璃中传播的光用大于41°的入射角撞击空气-玻璃介面，那么所有入射光将从介面用等于入射角的角度反射。如果反射光遭遇包括与第一介面相同的折射率关系的第二介面，那么入射于第二介面上的光将再次用等于入射角的反射角反射。
依据各种实施方式，LGP 100的第一主要面100A和/或第二主要面100B可被图案化为具有多个光提取特征。如本文中所使用的，用语“图案化”是要用来指示，所述多个光提取特征存在于LGP的表面上或下而呈现任何给定图案或设计，所述图案或设计可例如为随机或经布置的、重复或不重复的、均匀或不均匀的。在其他实施方式中，可将光提取特征定位在表面附近(例如表面下方)的LGP的矩阵内。例如，光提取特征可跨表面而分布(例如作为构成粗糙或凸起的表面的织构特征)，或可被分布在LGP或LGP的部分内和各处(例如作为激光损伤的地点或特征)。用于产生此类光提取特征的合适方法可包括印刷(例如喷墨印刷、丝网印刷、微型印刷等等)、织构化、机械糙化、蚀刻、注射成型、涂覆、激光损伤、或其任何组合。此类方法的非限制性示例例如包括酸蚀刻表面、将表面涂以TiO2、和通过将激光聚焦于表面上或基板矩阵内来激光损伤基板。
可依据本领域中习知的任何方法(例如第PCT/US2013/063622号和第PCT/US2014/070771号的共同申请审理中的和共同拥有的国际专利申请案中所公开的方法，各个申请案的整体内容通过引用并入本文中)处理LGP以产生光提取特征。例如，可研磨和/或抛光LGP的表面以实现所需的厚度和/或表面品质。可接着可选地清洁表面和/或可将要蚀刻的表面经受用于除去污染物的工艺(例如将表面暴露于臭氧)。通过非限制性实施方式的方式，可将要蚀刻的表面暴露于酸浴(例如呈一定比率(例如范围从约1:1到约9:1)的冰醋酸(GAA)与氟化氨(NH4F)的混合物)。蚀刻时间的范围可例如从约30秒到约15分钟，且蚀刻行为可发生在室温下或高温下。例如为酸浓度/比率、温度和/或时间的工艺参数可能影响造成的提取特征的尺寸、形状和分布。变化所述参数以实现所需的表面提取特征是在本领域中的技术人员的能力之内的。
虽然可选择光提取特征图案以提高沿着LGP 100的长度和宽度的光提取均匀性，但可能的情况是，LGP与个别光源对应的区域可以发射具有较高强度的光(例如LGP的整体光输出可以不是均匀的)。图案化反射层120可因此被工程设计为具有有着变化的光学性质的区域以进一步均匀化光输出。例如，图案化反射层120可在与光源对应的第一区域125A中提供增加的反射率和/或减少的透射率和在光源之间的第二区域125B中提供增加的透射率和/或减少的反射率。此类配置可允许将漫射膜或其他光学膜安置得更靠近光源，且因此在不负面影响由BLU或设备所产生的光的均匀性的情况下允许更薄的整体BLU和造成的照明或显示设备。
在传统的直接发光组件中，随着后部反射器与图案化反射膜之间的光学距离变得越来越小，光反射次数越来越多，这造成了增加的光损失。然而，在本文中所公开的BLU中，并入光学耦接到光源的LGP可相较于仅依赖反射器以供进行光的侧向传播的设备而言，允许在光损失减少的情况下沿着LGP的长度侧向传播光。
在仅通过反射器来侧向传播光的基准组件(例如不具有LGP的图3的组件)中，具有入射角(Θ)的光可通过经历两个反射层之间的一或更多个反射在垂直距离(d)上前行侧向距离(X)。反射的次数(N)可由N＝X/d*tan(Θ)表示。假设两个反射器具有98％的反射率，那么在N次反射之后，光将具有98％^N的剩余能量。针对入射角(Θ)与比率X/d的不同组合，以下的表格1示出了反射次数，而表格2示出了光能的剩余百分比。
表格1：反射次数
θ(°)\X/d 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
10 28 57 85 113 142 170 198 227 255 284
20 14 27 41 55 69 82 96 110 124 137
30 9 17 26 35 43 52 61 69 78 87
40 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60
50 4 8 13 17 21 25 29 34 38 42
60 3 6 9 12 14 17 20 23 26 29
70 2 4 5 7 9 11 13 15 16 18
80 1 2 3 4 4 5 6 7 8 9
表格2：剩余能量百分比
θ(°)\X/d 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
10 56％ 32％ 18％ 10％ 6％ 3％ 2％ 1％ 1％ 0％
20 76％ 57％ 43％ 33％ 25％ 19％ 14％ 11％ 8％ 6％
30 84％ 70％ 59％ 50％ 42％ 35％ 29％ 25％ 21％ 17％
40 89％ 79％ 70％ 62％ 55％ 49％ 43％ 38％ 34％ 30％
50 92％ 84％ 78％ 71％ 65％ 60％ 55％ 51％ 47％ 43％
60 94％ 89％ 84％ 79％ 75％ 70％ 66％ 63％ 59％ 56％
70 96％ 93％ 90％ 86％ 83％ 80％ 77％ 75％ 72％ 69％
80 98％ 97％ 95％ 93％ 91％ 90％ 88％ 87％ 85％ 84％
随着比率X/d增加，由反射器之间的多重反射引起的光损失变得引人注目地明显。如上所述，光源之间的间距可高达150mm。随着垂直距离减少，比率X/d可快速增加，且在许多情况下将超过50。在X/d＝50时，具有入射角Θ＝10°的光的剩余能量小于1％。
参照图5A，光线从光源110用发射角ΘLED发射且传递到LGP 100中。光线用入射角ΘLGP入射于LGP的发光面上，所述入射角不超过临界角ΘC且因此在LGP 100内并不造成TIR。光的一部分前行侧向距离X1(表示为X1＝t*tan(sin-1(sin(Θ)/n))，其中n是LGP的折射率，而t是LGP 100的厚度)，且透射成为第一透射T1。光的较小部分前行第二侧向距离X2(表示为X2＝3X1)，且透射成为第二透射T2。以下的表格3针对不同的发射角ΘLED＝20°、41°和60°列举了的第一反射R1、第二反射R2、第一透射T1和第二透射T2的光通量的百分比，假设LGP的折射率(n)是1.5。较高阶的反射R3和透射T3(参照图5B)是可忽略的，因为总通量小于1％。与发射角无关，光的大部分可仅前行侧向距离X1且透射为T1，而小于1％的光被透射为T2。甚至连透射为T2的光在所描绘的配置下也仅可前行最大侧向距离X2＝3X1。
表格3：光通量百分比
Θ<sub>LED</sub>(°) Θ<sub>LGP</sub>(°) R<sub>1</sub> T<sub>1</sub> R<sub>2</sub> T<sub>2</sub> R<sub>3</sub> T<sub>3</sub>
20 13.2 4.0％ 92.1％ 3.7％ <1％ <1％ <1％
41 25.9 4.7％ 90.9％ 4.2％ <1％ <1％ <1％
60 35.3 8.9％ 83.0％ 7.4％ <1％ <1％ <1％
参照图5B，光线从光学耦接到LGP 100的光源110发射，使得发射角ΘLED实质等于入射角ΘLG。光学耦接(例如使用折射率匹配的光学粘合剂)允许光的至少一部分由于TIR沿着LGP的长度侧向前行。光的一部分前行侧向距离X1(表示为X1＝t*tan(Θ)，其中t是LGP100的厚度)，且透射为第一透射T1。光的一部分由于之间的反射前行第二侧向距离X2(表示为X2＝3X1)，且透射成为第二透射T2。一旦入射角超过临界角(例如在所描绘的配置下大于约42°)，那么光线可能经历TIR，这允许光在被提取出之前在LGP内前行明显较大的侧向距离。如此，光的一部分可由于TIR而前行侧向距离X3，且被透射为第三透射T3。
以下的表格4针对发射角ΘLED＝20°和41°列举了第一反射R1、第二反射R2、第一透射T1、第二透射T2、第三反射R3和第三透射T3的光通量的百分比，假设LGP的折射率(n)是1.5。在表格3和4两者中，对于发射角ΘLED＝20°，光的大部分被透射为T1。然而，在表格3(没有光学耦接)中，X1＝0.23t，且在表格4(光学耦接)中，X2＝0.36t，指示具有相同发射角(20°)的光在光学耦接到光源的LGP中前行了较长的侧向距离。对于发射角ΘLED＝41°，光在光学耦接的LGP(表格4)中相较于不耦接的LGP(表格3)而言前行了更长的侧向距离，如表格4中较高的T2和T3值所暗示的。
表格4：光通量百分比
Θ<sub>LED</sub>(°) Θ<sub>LGP</sub>(°) R<sub>1</sub> T<sub>1</sub> R<sub>2</sub> T<sub>2</sub> R<sub>3</sub> T<sub>3</sub>
20 20 0％ 95.8％ 4.0％ <1％ <1％ <1％
41 41 0％ 62.0％ 23.6％ 8.9％ 3.4％ 1.3％
参照图6A-D，可通过比较包括后部反射器、图案化反射器、至少一个LED和定位在反射器之间的LGP的背光组件来进一步展示TIR在侧向光传播上的效果。研究了四种情况，其中：
(a)底部反射器具有98％的朗伯反射率和2％的吸收率；
(b)LED具有60％的朗伯反射率和40％的吸收率；
(c)LGP包括具有1.5的折射率和从0.1mm到5mm变化的厚度的玻璃，所述玻璃光学耦接到LED；和
(d)图案化反射器具有四种不同性质中的一个：
(i)情况I：98％的镜面反射率和2％的吸收率(图6A)；
(ii)情况II：92％的镜面反射率和8％的吸收率(图6B)；
(iii)情况III：98％的朗伯反射率和2％的吸收率(图6C)；或
(iv)情况IV：92％的朗伯反射率和8％的吸收率(图6D)。
将包括LGP的上述组件与相同的组件进行比较，所述相同的组件不具有LGP且反而包括具有与LGP的厚度对应的距离的气隙。
参照图6A-D(其绘制为LGP/气隙厚度的函数的光提取效率)，在所有四种情况中，包括气隙的组件的光提取效率随着厚度t减少而减少。相较之下，包括LGP的组件的光提取效率随着厚度t从5mm减少到约0.7mm而增加。在所有情况中，对于约2mm和更低的厚度而言，包括LGP的组件的光提取效率明显高于具有气隙的组件的光提取效率。随着客户对于更薄的显示设备的需求增加，用来减少BLU的整体厚度的变体同样地是合乎需要的。通过将光学耦接的LGP定位在图案化反射层与后部反射器之间，可减轻可能原本随着反射器之间的距离减少而发生的光损失，且可有效地减少BLU的整体厚度。
在额外的实施方式(例如图7中所描绘的配置)中，在LGP 100的第一主要面100A上包括一或更多个微结构105可能是合乎需要的。在某些实施方式中，所述微结构105可用来朝向偏轴角重新导向正向入射光以进一步促进从光源侧向传播光和/或减少由被光源(例如LED)吸收引起的光损失。在此类实施方式中，相较于不具有LGP上的微结构的配置而言，可提高光提取效率高达5％，例如范围从约1％到约4％，或从约2％到约3％，包括其间的所有范围和子范围。
在某些实施方式中，微结构105可具有角锥形状。所述角锥形状可以是个别凸起的特征(如所绘示的)或直线的沟槽。可例如由与LGP相同或不同的材料(例如玻璃和塑料)构成凸起的微结构。可例如通过在第一主要面100A上模制或微型印刷微结构来制作凸起的微结构。在另外的实施方式中，可将微结构盖印或蚀刻到第一主要面100A中。依据另外的实施方式，微结构与第一主要面100A构成的基本角ΘM的范围可从约20o到约40o，例如从约25°到约35°，或约30°，包括其间的所有范围和子范围。
图8A-8B绘示依据本公开案的某些实施方式的多层可变反射器的某些实施方式。参照图8A，绘示了一个非限制性实施方式，实施方式具有约1mm x 1mm的LED尺寸和约1mm的LGP厚度。在此非限制性实施方式中，LED的间距(中心之间的距离)是100mm，其中个别的2D调暗区的尺寸或一个LED照明的区域的尺寸是100mm x 100mm。如图8A中所绘示，由在逃逸锥面外面的LED所发射的相对于表面法线具有约42度或更高的角度的光线(对于1.5的LGP折射率而言)将被全内反射且藉此被LGP捕捉。如果顶部反射器不存在，那么锥面内的光线会逃逸。在此非限制性的实施方式中，逃逸锥面与LGP顶面的交点约为3mm x 3mm或较调暗区的尺寸约小1000倍。同时，对于具有朗伯角度光分布的发射器而言，约45％的总发射通量是在逃逸锥面内。因此，如果如图8A中所示的反射器恰好覆盖逃逸锥面，那么为了在LGP上方实现均匀的照明，会需要透射约0.1％与0.2％之间的碰撞所述反射器的光(取决于反射率和决定背光效率的其他设计参数的精确值)。因此，对于3mm x 3mm的方形而言，如果在反射器中制作了单个图案特征或“孔洞”，那么所述特征的尺寸会在约95μm x 95μm与约134μmx 134μm之间。仅具有一个特征将不可避免地产生所述特征上方的较亮区域(热斑)和围绕所述特征的较暗区域(冷斑)。实际上，为了提高超过3mm x 3mm的区域的亮度均匀性，在某些实施方式中，制作具有对应地较小的尺寸的多个图案特征可能是必要的。此类小型特征一般会需要某种形式的光刻工艺来制作。如果是使用高反射性的漆或墨水来制作可变的反射器，那么也可能需要在达到高反射率之前建造100μm或更高的厚度。
参照图8B，绘示了具有包括二或更多个层的反射器的另一非限制性实施方式。在某些实施方式中，示例性反射漆可透射约95％的输入光，且如果反射器的第一层仅让5％的光出去，那么第二层应透射2％与4％之间的输入光。在第二层是完全不透明的实施方式中，这会与第二层中在约0.42mm乘0.42mm与0.6mm乘0.6mm之间的图案特征尺寸对应。相较于图8A中所描述的实施方式，此类特征尺寸是更容易制造的，且更容易实现更均匀的亮度。
图8A和8B因此绘示的是，可在示例性的实施方式中变化两种特征(一个特征是图案特征(例如“孔洞”或“岛状物”)的尺寸，而另一特征是反射层中的每一个的透射率/反射率)以将特征尺寸对层厚度的比率保持在可容易到达以供印刷的范围内。取决于可用的反射墨水或漆的类型，可使用任何合适的数字印刷技术，例如喷墨印刷、丝网印刷、柔版印刷等等。在某些实施方式中，在薄背光设计中使用白色漆或墨水作为反射器材料的优点是，漆一般具有漫射而不是镜面反射率，这将协助避免太多的反射光线返回LED源，且进一步增加了背光效率。
如果是用在本文中所公开的薄背光设计中，那么可将示例性的可变反射器印刷在LGP的顶面上和LGP上方的任何其他合适的表面(例如光学漫射板、漫射片或亮度增强膜(BEF)的底面)上。如果将示例性的可变反射器印刷在LGP上，那么提供给对应的显示器的额外优点是，可在与可变反射器的第一层相同的操作中印刷光提取特征，因为白色漆在本领域中众所周知地是用作高效的光提取器的。
在某些实施方式中，如果将示例性可变反射器印刷在BEF、漫射器或LGP以外的背光的其他元件的底面上，那么LGP的存在可能不是必要的，但仍可提供容易制造和较高亮度均匀性的优点。
为了说明某些实施方式，通过在玻璃上用Mimaki UJF7151 plus印刷机印刷市售的白色墨水LH-100制备了具有不同厚度d的多个试样。一个试样具有d＝0，亦即没有白色墨水；第二试样具有d＝d0＝0.025μm；而其他试样具有0与6xd0之间的墨水厚度。使用用于散射体和外观的成像球体(Imaging Sphere for Scatter and Appearance,IS-SA)侦测器(可从Radiant Imaging公司取得)和正向入射和550nm波长下的光源，来在各个试样上测量余弦校正的双向透射分布函数(ccBTDF)(已确定零度下的ccBTDF(0)是用于透射强度的良好度量)。也使用相同的仪器来测量余弦校正的双向反射分布函数(ccBRDF)。因为，在正向入射的情况下，反射射束和入射射束在空间上重叠，不能获得ccBRDF(0)；然而，已确定来自ccBRDF的全积散射(total integrated scattering,TIS_R)是量化反射光的良好度量。
以下的表格5针对550nm波长提供了零度下的TIS_R和ccBTDF(0)与相对墨水厚度d/d0的关系表。
表格5
d/d0 TIS_R ccBTDF(0)
6 92.9％ NA
4 92.1％ NA
2 88.5％ NA
1 82.8％ 0.0493
0.25 52.6％ 6.233
0.111 34.7％ 18.93
0.063 21.1％ 52.25
0 4.1％ 124
参照表格5，可观察到，由ccBTDF(0)所量化的正向入射的透射光强度可通过控制白色墨水的厚度而变化大于3个数量级。应注意，在墨水厚度是2xd0或更厚时，透射光强度可能太小而不能被精确测量。反射光的全积散射可从约21％到约93％变化。因此，所述实验结果说明了一种示例性可变反射器，所述可变反射器具有不同的反射作用和透射作用且在空间上具有变化的白色墨水厚度。
可将本文中所公开的BLU用在各种显示设备中，包括(但不限于)电视、计算机、电话、手持式设备、告示牌或其他显示屏幕。也可将本文中所公开的BLU用在各种照明设备中，例如照明器具或固态照明设备。
某些实施方式提供了一种背光单元，所述背光单元包括：基板，包括发光第一主要面和相反的第二主要面；至少一个光源，光学耦接到所述基板；和反射器，定位在所述基板的第一主要面或第二主要面附近，所述反射器包括反射材料的二或更多个层，其中所述层中的每一个具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。在某些实施方式中，所述基板包括玻璃。所述玻璃可包括一种成分，所述成分在氧化物摩尔百分比的基础上具有：50-90摩尔百分比的SiO2，0-20摩尔百分比的Al2O3，0-20摩尔百分比的B2O3，和0-25摩尔百分比的RxO，其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。在某些实施方式中，所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。在其他实施方式中，所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。在某些实施方式中，所述反射材料是白色墨水，且其中来自所述白色墨水的反射的全积散射(total integrated scattering)在4％与93％之间变化。在某些实施方式中，所述基板是一体积漫射板、表面漫射片、导光板、亮度增强膜或反射偏振器。在某些实施方式中，所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。
另外的实施方式提供了一种背光单元，所述背光单元包括：基板，包括发光第一主要面和相反的第二主要面；多个离散的光源；反射器，定位在所述第二主要面附近；和多层图案化反射器，定位在所述第一主要面附近，各个层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。在某些实施方式中，所述离散光源定位在所述多层图案化反射器下方和所述底部反射器上方，且由所述光源所发射的光由于所述底部反射器和所述图案化反射器的反射面处的多重反射而在所述底部反射器与所述图案化反射器之间侧向前行。在某些实施方式中，所述基板包括玻璃。所述玻璃可包括一种成分，所述成分在氧化物摩尔百分比的基础上具有：50-90摩尔百分比的SiO2，0-20摩尔百分比的Al2O3，0-20摩尔百分比的B2O3，和0-25摩尔百分比的RxO，其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。在某些实施方式中，所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。在其他实施方式中，所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。在某些实施方式中，所述基板是一体积漫射板、表面漫射片、导光板、亮度增强膜或反射偏振器。在某些实施方式中，所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。
额外的实施方式提供了一种背光单元，所述背光单元包括：基板，包括一发光第一主要面、相反的第二主要面和所述第一主要面或所述第二主要面上的多个图案化特征；多个离散的光源；反射器，定位在所述第二主要面附近；和多层图案化反射器，定位在所述第一主要面附近，所述层中的每一层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。在某些实施方式中，所述离散光源定位在所述图案化基板正后方，且其中来自所述离散光源的光被光学耦接到所述图案化玻璃导光器，使得所述光的第一部分由于全内反射而在所述图案化玻璃导光器中侧向前行且被光提取器的图案提取出，且所述光的第二部分由于所述底部反射器和所述图案化反射器的反射面处的多重反射而在所述底部反射器与所述图案化反射器之间侧向前行。在某些实施方式中，所述基板包括玻璃。所述玻璃可包括一种成分，所述成分在氧化物摩尔百分比的基础上具有：50-90摩尔百分比的SiO2，0-20摩尔百分比的Al2O3，0-20摩尔百分比的B2O3，和0-25摩尔百分比的RxO，其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。在某些实施方式中，所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。在其他实施方式中，所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。在某些实施方式中，所述基板是一体积漫射板、表面漫射片、导光板、亮度增强膜或反射偏振器。在某些实施方式中，所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。在某些实施方式中，所述基板是在所述第一主要面和所述第二主要面两者上具有光提取器图案的图案化玻璃导光板。
将理解到，各种公开的实施方式可涉及连同所述特定实施方式描述的特定特征、构件或步骤。也将理解到，虽然是与一个特定实施方式关联来描述，但可将特定的特征、构件或步骤用各种未说明的组合或排列与替代性实施方式互换或结合。
也要了解到，如本文中所使用的，用语“所述”、“一(a)”或“一(an)”指的是“至少一个”，且不应限于“只有一个”，除非明确地相反指示。因此，例如，对于“一个光源”的指称包括具有二或更多个此类光源的实例，除非上下文另有清楚指示。同样地，“多个”或“阵列”是要用来指示“多于一个”。如此，“多个光散射特征”包括了二或更多个此类特征，例如三或更多个此类特征等等，而“孔洞阵列”包括了二或更多个此类孔洞，例如三或更多个此类孔洞等等。
在本文中可将范围表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表示此类范围时，实例包括了从所述一个特定值和/或到另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将了解到，所述特定值形成了另一个方面。将进一步了解到，范围中的每一个的端点相对于另一端点是有意义的(significant)且是与另一端点无关地有意义的。
如本文中所使用的用语“实质”、“实质上”及其变化要叙述的是，所述特征相等或几乎相等于一个值或描述。例如，“实质平坦”的表面是要指示平坦或几乎平坦的表面。并且，“实质类似”是要指示，两个值是相等或几乎相等的。在某些实施方式中，“实质类似”可指示在彼此约10％内的值，例如在彼此约5％内，或在彼此约2％内。
虽然可使用连接短语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、构件或步骤，但要了解到，替代性的实施方式(包括可以使用过渡短语“由...组成”或“实质由...组成”来描述的那些实施方式)是被隐含的。因此，例如，对于包括A+B+C的设备所隐含的替代性实施方式包括了设备由A+B+C组成的实施方式和设备实质由A+B+C组成的实施方式。
本领域中的技术人员将理解到，可在不脱离本公开案的精神和范围的情况下对本公开案作出各种更改和变化。因为本领域中的技术人员可以想到并入本公开案的精神和本质的公开的实施方式的更改、组合、子组合和变化，本公开案应视为包括随附权利要求书及其等效物的范围内的一切事物。

Claims (28)

1.一种背光单元，包括：
基板，包括发光第一主要面和相反的第二主要面；
至少一个光源，光学耦接到所述基板；和
反射器，定位在所述基板的第一主要面或第二主要面附近，所述反射器包括反射材料的二或更多个层，其中所述层中的每一层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。
2.如权利要求1所述的背光单元，其中所述基板包括玻璃。
3.如权利要求2所述的背光单元，其中所述玻璃在氧化物摩尔百分比的基础上包括以下成分：
50-90摩尔百分比的SiO2，
0-20摩尔百分比的Al2O3，
0-20摩尔百分比的B2O3，和
0-25摩尔百分比的RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。
4.如权利要求1所述的背光单元，其中所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。
5.如权利要求1所述的背光单元，其中所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。
6.如权利要求1所述的背光单元，其中所述反射材料是白色墨水，且其中来自所述白色墨水的反射的全积散射(total integrated scattering)在4％与93％之间变化。
7.如权利要求1所述的背光单元，其中所述基板选自由以下项目所组成的群组：体积漫射板(volume diffuser plate)、表面漫射片、导光板、亮度增加膜和反射偏振器。
8.如权利要求1所述的背光单元，其中所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。
9.一种显示或照明设备，包括如权利要求1所述的背光单元。
10.一种背光单元，包括：
基板，包括发光第一主要面和相反的第二主要面；
多个离散的光源；
反射器，定位在所述第二主要面附近；
多层图案化反射器，定位在所述第一主要面附近，各个层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。
11.如权利要求10所述的背光单元，其中所述离散光源定位在所述多层图案化反射器下方和所述底部反射器上方，且由所述光源所发射的光由于所述底部反射器和所述图案化反射器的反射面处的多重反射而在所述底部反射器与所述图案化反射器之间侧向前行。
12.如权利要求10所述的背光单元，其中所述基板包括玻璃。
13.如权利要求12所述的背光单元，其中所述玻璃在氧化物摩尔百分比的基础上包括以下成分：
50-90摩尔百分比的SiO2，
0-20摩尔百分比的Al2O3，
0-20摩尔百分比的B2O3，和
0-25摩尔百分比的RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。
14.如权利要求10所述的背光单元，其中所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。
15.如权利要求10所述的背光单元，其中所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。
16.如权利要求10所述的背光单元，其中所述基板选自由以下项目所组成的群组：体积漫射板(volume diffuser plate)、表面漫射片、导光板、亮度增加膜和反射偏振器。
17.如权利要求10所述的背光单元，其中所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。
18.一种显示或照明设备，包括如权利要求10所述的背光单元。
19.一种背光单元，包括：
基板，包括发光第一主要面、相反的第二主要面和所述第一主要面或所述第二主要面上的多个图案化特征；
多个离散的光源；
反射器，定位在所述第二主要面附近；
多层图案化反射器，定位在所述第一主要面附近，所述层中的每一层具有第一区域和第二区域，所述第一区域较所述第二区域更具反射性，而所述第二区域较所述第一区域更具透射性。
20.如权利要求19所述的背光单元，其中所述离散光源定位在所述图案化基板正后方，且其中来自所述离散光源的光被光学耦接到所述图案化玻璃导光器，使得所述光的第一部分由于全内反射而在所述图案化玻璃导光器中侧向前行且被光提取器的图案提取出，且所述光的第二部分由于所述底部反射器和所述图案化反射器的反射面处的多重反射而在所述底部反射器与所述图案化反射器之间侧向前行。
21.如权利要求19所述的背光单元，其中所述基板包括玻璃。
22.如权利要求21所述的背光单元，其中所述玻璃在氧化物摩尔百分比的基础上包括以下成分：
50-90摩尔百分比的SiO2，
0-20摩尔百分比的Al2O3，
0-20摩尔百分比的B2O3，和
0-25摩尔百分比的RxO，
其中x为2且R选自Li、Na、K、Rb、Cs及其组合，或其中x为1且R选自Zn、Mg、Ca、Sr、Ba及其组合。
23.如权利要求19所述的背光单元，其中所述基板包括小于约0.015的色偏Δy。
24.如权利要求19所述的背光单元，其中所述基板包括范围从约0.1mm到约2mm的厚度。
25.如权利要求19所述的背光单元，其中所述基板选自由以下项目所组成的群组：体积漫射板(volume diffuser plate)、表面漫射片、导光板、亮度增加膜和反射偏振器。
26.如权利要求19所述的背光单元，其中所述至少一个光源通过光学粘合层光学耦接到所述导光板的所述第二主要面。
27.一种显示或照明设备，包括如权利要求19所述的背光单元。
28.如权利要求19所述的背光单元，其中所述基板是在所述第一主要面和所述第二主要面两者上具有光提取器图案的图案化玻璃导光板。
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