CN111557046A - 显示设备 - Google Patents

显示设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111557046A
CN111557046A CN201880085304.9A CN201880085304A CN111557046A CN 111557046 A CN111557046 A CN 111557046A CN 201880085304 A CN201880085304 A CN 201880085304A CN 111557046 A CN111557046 A CN 111557046A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
leds
light
display device
catadioptric optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880085304.9A
Other languages
English (en)
Inventor
J·哈罗德
G·伍德盖特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riel D Parker LLC
Original Assignee
Optovate Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optovate Ltd filed Critical Optovate Ltd
Publication of CN111557046A publication Critical patent/CN111557046A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0018—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for preventing ghost images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/003—Light absorbing elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/028—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein associated with devices performing functions other than acoustics, e.g. electric candles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/15—Transducers incorporated in visual displaying devices, e.g. televisions, computer displays, laptops

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

显示设备包括微型LED阵列和折反射光学元件的对准阵列，其中微型光学器件的阵列进一步对准低反射屏幕的孔阵列。有利地，这种布置为显示器提供了可配置尺寸的大图像、低成本和高亮度，其可以在来自周围照明的高照度下实现高对比度，同时还实现高发光效率。

Description

显示设备
技术领域
本公开涉及一种显示设备，该显示设备包括与多个折反射光学元件对准的多个可寻址发光元件和低反射率屏幕。这样的设备可以用于室内或室外电子显示屏，例如用于大显示器尺寸的显示屏，包括电视、电影院和广告牌显示器，以用于高环境照明环境中和以实现非常高的对比度。
背景技术
已知的显示屏的前表面可以装配有AR(防反射涂层)层。AR涂层可以通过降低环境光源从显示器表面反射的亮度来增加可感知的图像对比度。然而，提供在所有可见光波长下均匀地消除反射的AR层可能是昂贵的，并且这样的涂层可能易于损坏。
一种替代方法是提供包括扩散前表面的AG(防眩光)层。AG层使照射显示器的环境光源的反射图像散射，使得观看者不能将它们清楚地分辨为物体。来自点光源的光散布在增加的区域上，从而在整个显示区域上获得更均匀的图像对比度。漫射光不期望地在图像的低亮度区域中提供光，从而降低了显示器的对比度性能。AG涂层还会使图像像素模糊，从而不希望地降低感知的图像分辨率。
通过半导体生长到单片晶圆上而形成的无机LED表现出高水平的发光效率(lm/W)和高发光率(lm/mm2)。光源尺寸由LED晶片的面积决定，因此原则上可以由任意尺寸制成，直至单片晶圆的尺寸。与光转换层配合，LED可以提供可接受的CIE显色指数(CRI)或颜色空间覆盖率。
可以在任意大的基板上形成有机发光二极管(OLED)，但是发光度可能比无机LED所实现的发光度低1000倍以上。
在本说明书中，LED是指直接从单片晶圆中提取的未封装的LED晶片芯片，即半导体元件。这与封装的LED不同，在封装的LED中，LED晶片已连接到引线框架以提供电极，并且可以组装到塑料封装中以利于后续的自动组装。
封装的LED通常具有大于1mm的尺寸，并且更典型地具有大于3mm的尺寸，并且可以通过包括拾取和放置方法的常规印刷电路板组装技术来组装。由这种组装机放置的部件的精度通常可以为约正负30微米。这样的尺寸和公差将应用限制在高分辨率显示器上。户外用LED显示器通常由嵌入黑色塑料树脂中的封装LED芯片构成，以抑制背景光反射，从而提高显示器的整体对比度和观看质量。黑色树脂材料吸收了大量的发射光，这降低了效率并增加了显示器的整体功耗。
可以通过阵列提取方法形成微型LED，其中将多个LED并行地从单片晶圆中去除。微型LED的尺寸可以小于300微米，优选地小于200微米，更优选地小于100微米，并且可以以小于5微米的位置公差布置并且可以用于提供高分辨率显示器和局部调光背光。
发明内容
根据本公开的第一个方面，提供了一种显示设备，包括：至少一个图像像素阵列传递结构，其包括：布置成输出光的多个微型LED，所述多个微型LED被布置在微型LED阵列中；以及布置在折反射光学元件阵列中的多个折反射光学元件，其中多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件与多个微型LED中的相应一个或多个微型LED相对应地对准，多个微型LED中的每个微型LED仅与多个折反射光学元件中的相应一个折反射光学元件对准；和低反射屏幕，其包括布置在透明支撑基板的一侧上的光吸收结构，其中所述光吸收结构包括布置在孔阵列中的多个透光孔，所述透明支撑基板被布置在所述图像像素阵列传递结构和所述光吸收结构之间；其中所述至少一个图像像素阵列传递结构和所述低反射屏幕对准，使得来自每个微型LED和其相应的对准的折反射光学元件的光被传递到所述透光孔中的至少一个。显示设备可以进一步包括控制系统，该控制系统被布置为向多个微型LED提供图像数据。
有利地，可以在明亮的照明环境中为显示器提供高对比度，以及高发光效率和高亮度。来自电子和光学组件的反射可以被最小化，并且可以提供高显示均匀性。可以为高帧频操作提供快速显示操作。大面积显示器的功耗可以最小化。可以实现在高环境亮度环境中以高对比度进行操作。
所述显示设备可以进一步包括至少一个对准结构，所述至少一个对准结构被布置为将所述多个折反射光学元件与所述多个透光孔对准。可以以低成本和复杂性方便地对准显示器，以有利地获得高均匀度图像。
多个微型LED可以布置在背板基板上，并且多个折反射光学元件布置在光学基板上。有利地，可以以高均匀性和低组装成本在大面积上提供图像像素阵列传递结构。
所述显示设备可以包括至少两个图像像素阵列传递结构，其中所述图像像素阵列传递结构被平铺，并且所述低反射屏幕与所述至少两个图像像素阵列传递结构对准。有利地，可以提供比在单个基板上方便地制造的显示区域更大的显示区域，而看不到平铺结构之间的接缝。显示器可以按缩放到任意大小，并且可以在与工厂不同的位置组装。大面积显示器的成本可以降低。
可以在透光孔区域和透明支撑基板之间布置扩散器。有利地，可以控制亮度随视角的变化，以在期望的观看者几何形状上提供均匀的显示外观。
在折反射光学元件阵列和透明支撑基板之间可以布置多个透镜。多个透镜可以布置在光学基板和透明支撑基板中的至少一个上。有利地，可以在对准步骤期间减小像素阵列传递结构相对于透光孔区域的对准公差。组装成本可以降低。
多个透镜中的每一个可以被布置为接收来自多个微型LED中的至少两个微型LED的光。有利地，可以通过控制微型LED驱动信号来校正未对准。此外，可以提供增加的动态范围。
对准结构可以进一步包括结构支撑构件，该结构支撑构件被布置为在图像像素阵列传递结构和低反射屏幕之间提供机械固定。有利地，可以提供像素阵列传递结构和低反射屏幕的牢固对准，从而实现增加的均匀性和可靠的对准。
光吸收结构对白光的平均反射率小于4％，优选小于2％，最优选小于1％。有利地，可以为高水平的环境照度提供高对比度图像。对于期望的对比度，可以减少功耗。
光吸收结构可以包括微结构化表面。所述微结构化表面可以包括角锥后吸收器结构，或者可以包括具有高面积的梳状结构，用于吸收正面反射的光。有利地，可以减少屏幕反射的前部，从而增加显示对比度。
低反射屏幕可以进一步设置有声孔。声孔可以包括孔阵列以传输声音。孔阵列可以具有被布置为减少来自图像像素阵列传递结构的光透射的轮廓。可以在至少一个图像像素阵列传递结构上提供声换能器。有利地，可以从与显示的图像数据相关联的显示表面上的位置提供声音。
波长转换层和/或滤色器可以布置在至少一个透光孔区域和透明支撑基板之间。有利地，与形成在多个微型LED上的波长转换层相比，可以降低波长转换层的温度。
多个微型LED可以提供蓝光，并且至少一个波长转换层被布置为将蓝光转换为黄或绿或红光。有利地，可以实现提高的显示效率。
多个微型LED可以提供白光，并且分别在不同的透光孔区域中提供红色、绿色和蓝色滤色器。有利地，可以实现增加的色域。
多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件可在通过其光轴的至少一个横截面中包括：第一外表面和面对第一外表面的第二外表面；其中第一和第二外表面从折反射光学元件的第一端延伸到折反射光学元件的第二端，折反射光学元件的第二端面对折反射光学元件的第一端；其中在折反射光学元件的第一端处的第一和第二外表面之间的距离小于在折反射光学元件的第二端处的第一和第二外表面之间的距离；和至少一个透明的内表面，其布置在第一和第二端之间以及第一和第二外表面之间。多个折反射光学元件中的折反射光学元件与多个微型LED中的其相应一个或多个微型LED之间的对应对准包括可以将多个微型LED中的相应一个或多个微型LED置于折反射光学元件的第一端并与折反射光学元件对准，或者置于折反射光学元件的第一端与折反射光学元件的至少一个透明内表面之间并且与折反射光学元件对准。从微型LED的一侧到另一侧的横截面可以在折反射光学元件的第一端内对准。在至少一个折反射截面中，第一端与第一端处的第一和第二外表面之间的外角小于第一端与第二端处的第一和第二外表面之间的外角。在至少一个折反射截面中，至少一个透明内表面可以具有正光功率。在至少一个折反射截面中，至少一个透明内表面可以具有零光功率。在至少一个折反射截面中，多个微型LED中的微型LED的一些光输出可以在被第一或第二外表面反射之前被至少一个透明内表面透射并被引导进入第一定向光输出分布；并且多个微型LED中的微型LED的一些光输出可以被至少一个透明内表面透射并被引导进入第一定向光输出分布而在第一或第二外表面上没有反射。可以在多个微型LED中的微型LED与至少一个透明内表面之间提供折射光学元件。折射光学元件可以是半球形透镜。
有利地，来自微型LED的光可以被对准的折反射光学元件有效地收集并且被传递向屏幕。
微型LED的宽度或直径可以小于300微米，优选小于200微米，更优选小于100微米。在至少一个折反射截面中，在折反射光学元件的第二端处的第一和第二外表面之间的距离可以小于3mm，优选地小于1.5mm，并且更优选地小于0.75mm。有利地，可以为高分辨率显示器提供高图像对比度。
多个微型LED可以包括无机微型LED。有利地，可以提供具有高发光发射率和高发光效率的微型LED，并且可以实现高发光效率的显示器。
多个微型LED可以进一步包括波长转换层。波长转换层可以包括磷光体材料或量子点材料。有利地，可以提供有效的彩色光发射。
多个微型LED中的微型LED可以来自以阵列布置的单片晶圆，其原始单片晶圆相对于彼此的位置和方向得以保留；并且其中在至少一个方向上，对于在至少一个方向上的多个微型LED的至少一对，对于每个相应的对，在所述单片晶圆中有至少一个相应的微型LED在所述单片晶圆中在至少一个方向上位于所述一对微型LED之间，并且在微型LED阵列中不位于它们之间。有利地，可以以低成本在大面积上提供多个微型LED。
多个折反射光学元件中的至少一个折反射光学元件的第二端可以布置在光学元件支撑基板的第一侧上。有利地，可以在大面积上以低成本提供多个折反射光学元件。与多个微型LED的对准可以以少量的对准步骤提供，并且因此以低成本提供。
多个折反射光学元件中的折反射光学元件可包括对多个微型LED的至少一个元件的至少一个操作波长透明的材料。从微型LED的一侧到另一侧的横截面可以在折反射光学元件的第一端内对准。有利地，可以提供高效率的显示器。
根据本公开的第二方面，一种复合显示设备可以包括第一方面的至少两个平铺显示设备。
有利的是，显示设备可以具有比单个低反射率屏幕的尺寸更大的低反射率屏幕。因此，可以在远离工厂的位置方便地组装具有大显示面积的显示器，而没有明显可见的接缝。
本公开的这些和其它特征和优点将在阅读了本公开的全部内容后对本领域的普通技术人员变得显而易见。
附图说明
附图中通过举例来示出实施例，其中相似附图标记指示类似部分。
图1是在侧视图中示出显示设备的示意图，其包括光源阵列、折反射光学元件的对准阵列、光学孔的对准阵列和低反射屏幕；
图2是在侧视图中示出显示设备的示意图，其包括光源阵列和布置在低反射率屏幕后面的面板中的折反射光学元件的对准阵列；
图3是在侧视图中示出显示设备的示意图，其中来自多余一个微型LED的光被传递到低反射屏幕的每个光学孔中；
图4是在侧视图中示出显示设备的示意图，其中来自微型LED的光被传递到低反射屏幕的多个透光孔中；
图5是在正视图中示出低反射屏幕的示意图，其包括用于声音和/或光的孔以及多个角锥吸收器；
图6是在正视图中示出了低反射率屏幕的示意图，示出了用于提供图像像素的彩色光孔的布置；
图7是在正视图中示出了对准至微型LED的阵列以提供彩色显示器的折反射光学元件的阵列的示意图；
图8是在透视图中示出了包括图像像素传递系统的平铺阵列和弯曲的低反射率屏幕的显示设备的示意图；
图9是在正视图中示出了包括平铺的低反射屏幕的平铺的显示设备的示意图；
图10是在侧视图中示出已知的LED显示器的示意图，其包括黑色宏观封装；
图11A是在侧视图中示出了可能的LED显示器的示意图，其包括白色封装以及四分之一波片和偏振片层以减少正面反射；
图11B是在侧视图中示出了可能的LED显示器的一部分的示意图，其包括具有用于通过光的孔的黑色前屏幕材料；
图12A是示意图，在透视图中示出具有用于输入到光学系统的光锥的第一面积和第一立体角的光源；
图12B是示意图，在透视图中示出了在来自图12A的光源的光已经被光学系统引导之后的用于输出光的面积和立体角；
图12C是示意图，在透视图中示出了微型LED面积和立体角以及折反射光学元件的输出面积和立体角；
图12D是示意图，在侧视图中示出在至少一个横截面中折反射光学元件的输入宽度和输出宽度；
图12E是示意图，在透视图中示出了由提供背景光和中心点光束的折射光学元件的照明；
图12F是示意图，在透视图中示出了由提供外部光晕和中心点光束的反射光学元件的照明；
图12G是示意图，在透视图中示出了由提供中心点光束的折反射光学元件的照明；
图13A-13D是示意图，在透视图中示出了形成包括微型LED阵列和折反射光学元件阵列的照明设备的方法；
图14A-14B是在侧视图中示出照明装置的薄型化的示意图；和
图14C是在透视图中示出照明设备的单个化的示意图。
具体实施方式
期望提供一种高对比度显示器，以用于室外、明亮照明的室内环境、礼堂显示器、电影院显示器、家庭观看、控制室或指挥所以及在入射到显示器上的杂散光会降低图像对比度的其他环境中。在这样的环境中，环境光反射可能会降低屏幕对比度的水平，从而掩盖原本可以实现的低黑度。
在使用中，环境光源可通过在旨在提供低亮度的显示器区域中提供反射照明来降低显示器对比度。在明亮的环境中，可以通过外部照明提供环境光源。在室外环境中，反射可来自例如太阳、天空或街道或建筑物的照明。在室内办公室环境中，反射可能来自例如窗户、其他显示器或内部照明。在昏暗的环境中，环境光源可以由来自显示器的光提供，该光由显示器用户和/或周围环境反射，例如从墙壁、天花板或者观看者或观察者的面部和衣服上反射。
当在具有高环境照度的环境中操作，同时实现高效率和低厚度时，希望优化显示感知对比度。
图1是示意性，在侧视图中示出了包括图像像素阵列传递结构202和低反射屏幕306的高对比度显示设备100。
显示设备100包括图像像素阵列传递结构202，其包括：多个微型LED 3，其包括被布置为输出光作为光线329的微型LED 3A、3B。多个微型LED 3A、3B布置在微型LED阵列中。
多个折反射光学元件38A、38B布置在折反射光学元件阵列中，其中多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件38A、38B与多个微型LED中的相应的一个或多个微型LED3A、3B相对应地对准。微型LED 3进一步与折反射光学元件38中的至少一个的第一端707对准。
此外，多个微型LED中的每个微型LED 3A、3B仅与多个折反射光学元件38A、38B中的相应一个折反射光学元件38A、38B对准。
多个折反射光学元件中的至少一个折反射光学元件38的第二端708布置在光学元件支撑基板47的第一侧上。光学元件支撑基板47可进一步包括会聚透镜310阵列，每个透镜与相应的折反射光学元件308的第二端708对准。
低反射屏幕306包括布置在透明支撑基板312的一侧上的光吸收结构316，其中光吸收结构316包括布置成孔阵列的多个透光孔317。
透明支撑基板312布置在图像像素阵列传递结构202和光吸收结构316之间。
至少一个图像像素阵列传递结构202和低反射屏幕306被对准，使得来自每个微型LED 3A、3B及其相应对准的折反射光学元件38A、38B的光线329被传递到可以在孔平面327中的相应对准的透光孔317A、317B。
对准结构319被布置成将多个折反射光学元件38A、38B与多个透光孔317A、317B对准。
图像像素阵列传递结构202可以包括微型LED 3的阵列、折反射光学元件38的对准阵列、会聚透镜310的对准阵列和光学孔径317的对准阵列。
多个折反射光学元件38A、38B布置在透明光学基板47上。多个折反射光学元件38中的折反射光学元件38包括对多个微型LED 3的至少一个元件的至少一个操作波长透明的材料。该材料可以例如是丙烯酸酯，例如PMMA，可以是聚碳酸酯或其他已知的透明聚合物或玻璃材料。
多个透镜310布置在折反射光学元件阵列38与透明支撑基板312之间。在图1中，多个透镜310被布置在光学基板47上，在诸如下面的图3和图4所示的其他实施例中，透镜310可以被布置在透明支撑基板312上。
在操作中，来自微型LED 3的阵列的光被折反射光学元件38对准阵列收集，并且透射穿过透射光学基板47和折射透镜表面310，从而照明区域320由来自微型LED 3的在屏幕306的孔317中的光形成。换句话讲，如下面将进一步描述的，来自微型LED 3和相应对准的折反射光学元件38的光线322基本上被折反射光学元件38准直。会聚透镜310引导准直光输出到照明区域320，照明区域可以是在扩散层314的平面中。
折反射光学元件38借助于折射和反射来操作，这将在下面进一步描述。相比于折射透镜，这样的光学元件38是非成像的，所以区域320可能不直接是微型LED 3的图像。但是，它们有效地从各自的对准的微型LED 3将输出光线329传递为角分布，典型地具有窄的锥角。
与折反射光学元件38和/或透镜310的宽度相比，透镜310可以进一步布置成提供具有小尺寸的小照明区域320。因此，传递的光输出分布包括在孔平面327处的照明区域320A、320B，其具有低反射屏幕306的多个透光孔317。有利地，由于图像像素传递光学系统中的光学像差减小，因此可以提高区域320的照明均匀性。与折射光学或反射光学相比，折反射光学元件38和透镜310可以以高效率和区域320的小尺寸实现区域320的有效照明。
替代地，下面如图2所示，可以省略会聚透镜310，并且反射折射元件38的折射和反射表面布置成提供照明区域320。有利地，在图像像素阵列传递结构202的制造期间使用减少的对准步骤。
现在将更详细地描述微型LED 3阵列和背板52。
在本公开中，微型LED是指最大尺寸为300微米，优选地小于200微米并且更优选地小于100微米的发光二极管元件(LED)。
多个微型LED 3A、3B布置在背板基板52上。微型LED 3以电可寻址阵列布置在背板基板52上。控制系统332被布置为向多个微型LED 3A、3B提供图像数据。有利地，可以提供可寻址的显示器。
背板基板52可以进一步包括支撑层304，该支撑层可以例如是玻璃或陶瓷或高导热材料例如铝，如将在下面进一步描述的。背板层302可以进一步包括到微型LED 3的电连接和热连接，绝缘层和图案化的金属，例如铜或铝电极，它们也起热导体的作用。可以将电连接提供给显示控制器332，该控制器被布置为利用与其在整个显示表面上的位置相对应的像素数据来驱动微型LED。
多个微型LED 3可以进一步包括波长转换层491，该波长转换层491可以是磷光体材料或量子点材料。波长转换层491可以形成在微型LED 3上。
低反射屏幕306可以包括透明基板312、扩散层314和具有孔317的表面起伏光吸收结构316。
低反射屏幕306可包括支撑基板312，其可以是透明基板。对准结构进一步包括结构支撑构件319，该结构支撑构件被布置为在图像像素阵列传递结构202和低反射屏幕306之间提供机械固定。图像像素阵列传递结构202至屏幕306上的孔317的对准可以通过透明基板47、312之间的可选结构支撑构件319提供。支撑构件319可与可布置在任一基板47、312上的对准孔321对准。
可以借助于布置在透明基板312和图像像素阵列传递结构202之间的基板312上的吸收区域315来减少来自相邻的微型LED光导路径之间的散射的串扰。有利地，基板312可以用作屏幕306的支撑件或加强件。
来自微型LED 3的光因此通过屏幕306提供给用户330，作为由显示器控制器332确定的图像像素数据。这种照明可以将非常高的亮度从微型LED表面转移到显示设备100的正面。有利地，高图像亮度可以通过图像像素阵列传递结构202实现。
可期望的是为显示器提供大视角。入射到区域320上的光锥可以具有相对较小的锥角323。显示设备100还包括设置在透光孔区域和透明支撑基板之间的扩散层314。扩散层314可以在区域320中提供光的较大的输出锥角325。有利地，可以在大面积上增加显示均匀性。例如，扩散器314可为用于引导到区域320的光输入提供朗伯或接近朗伯输出。
替代地，扩散层314可以在孔317处布置有多个扩散区域。可以减少入射在孔317之间的区域上的光的散射。有利地，减少了相邻孔317之间的光学串扰，并且实现了像素保真度的提高。
屏幕306包括光吸收结构316，该光吸收结构可以是微结构化表面，例如可以用光吸收材料形成的角立方结构，和/或可以包括形成在微结构化表面的表面上的光吸收层318。
在操作中，显示设备100被环境光源340照亮。光源340可以由外部照明提供，或者可以是由显示设备100发射并由周围环境反射的反射光，例如由观看者330的面部反射。
环境光线328入射在光吸收结构316上，其经受入射在光吸收结构316的多个表面上，在每个表面，环境反射减小。如将在下面进一步描述的，当光吸收结构316的表面包括光吸收材料时，则两次反射会增加反射光线328的衰减。通过比较，孔317具有增加的光线336的反射率，使得光线338的每单位面积的亮度高于光线328的每单位面积的亮度。然而，孔317的面积实质上低于中间光吸收结构316的面积，使得总反射率主要由光线328的反射率提供。有利地，提供了低的正面反射率，并且显著提高了显示对比度，同时实现了来自多个微型LED 3的光的高输出效率。
希望增加图像对比度并增加图像对比度的均匀性。在本实施例中，所述光吸收结构316具有的白色光的平均反射率小于4％，优选小于2％，并且最优选少于1％。
现在将描述说明性实施例。
在用于电视应用的说明性实例中，具有1％的平均前表面反射率的显示器100可以通过100lux在例如家庭观看环境被照亮。可以提供图1的微型LED 3以照射区域320，使得来自孔317的亮度为100,000尼特量级。区域320的面积可以是屏幕306的总面积的1％，因此观察者330看到的面积平均峰值亮度是1000尼特。区域317的反射率可以类似于常规的显示器扩散器的反射率，但是对于朗伯照明度，光吸收结构316的反射率可以例如小于1％，并且可以在100lux环境照明环境中反射小于0.32尼特。
感知的视觉对比度是显示器的对比度，包括零环境照度的黑色状态显示亮度和屏幕前部的反射率。在本说明性实施例中，黑色状态显示亮度为零(因为微型LED 3被关闭)。这样的显示器可以实现大于3000：1的视觉对比度。
相比之下，在100lux环境照度下，峰值亮度为1000尼特的常规LCD显示器在零环境照度下的光学模式对比度为2000：1，并且前表面层的折射率为1.5，正面反射率为4％，使得可以提供大约560：1的视觉对比度。有利地，本发明的实施例在具有典型环境照度的房间中实现了显著改善的黑度。
在用于户外应用的说明性实施例中，光吸收结构316具有小于1％的光吸收结构的平均反射率，并且被来自白色朗伯光源的环境光线328照明，其照度为10,000lux(流明/m2)。显示器100被布置为提供2000尼特(流明/立体弧度.m2)的输出亮度。来自屏幕的反射光线338的亮度为32尼特。
在本说明性实施例中，黑色状态显示亮度为零，并且获得了63：1的感知的视觉对比度。
通过与本实施例进行比较，下面将进一步描述已知的和可能的显示器。对于这样的已知或可能的显示器，其具有相对于环境照度的至少4％的正面反射率并且具有相同的10000lux照度和2000尼特的亮度，获得了最多16：1的感知的视觉对比度，这不期望地降低了图像对比度。
可替代地，为了在环境照明中实现相似的16：1的对比度，与已知的显示器相比，本实施例的显示器100的亮度可以显著降低。有利地，可以减少功耗并保持对比度。
在典型的结构中，非朗伯(通常是透明的)前扩散用于显示器的前表面，因此观察者可看到更多的环境光源的镜面图像，从而在显著增加的环境光源反射的情况下，可以看到显示器的部分，在整个常规显示表面上提供了不希望的图像对比度变化。
如本文其他地方所述，微型LED 3和折反射光学元件38可提供非常低水平的杂散光以照亮黑色状态图像，因为当不施加电流时微型LED不发光，并且折反射光学元件的在相邻微型LED之间的泄漏最小化。
微型LED的宽度或直径可以小于300微米，优选小于200微米，更优选小于100微米。在至少一个折反射截面中，在折反射光学元件的第二端处的第一和第二外表面之间的距离可以小于3mm，优选地小于1.5mm，并且更优选地小于0.75mm。
在另一个说明性实例中，可以以50英寸的尺寸提供显示器，例如，具有7680x4320的像素分辨率，这对于孔317要求144微米的横向像素间距。可以与横向尺寸例如可以是10微米的微型LED对准地提供间距为144微米的折反射光学元件。
微型LED 3可以被布置成通过具有例如宽度15微米的孔317的对准折反射光学元件38提供照明。折反射光学元件38可以具有大约100微米的厚度，使得显示设备100的总厚度可以小于1mm。
有利的是，可以提供具有高的屏幕前面对比度、非常高的输出亮度和高效率的高效且薄的显示器。可以容易地实现具有小于1mm的小像素间距的其他大型显示器。有利的是，薄而明亮的显示器在诸如室外的高环境条件下具有很高的视觉性能。
进一步期望提供大面积的明亮显示器，其是模块化的并且可以在制造或现场组装时缩放到任意显示器尺寸和纵横比。
图2是示意图，在侧视图中示出显示设备，其包括微型LED 3阵列、折反射光学元件38的对准阵列、光学孔317的对准阵列，光学孔被布置在分离的图像像素阵列传递结构202A、202B中，在低反射率屏幕306后面。
该显示设备可以包括至少两个图像像素阵列传递结构202A、202B，其中图像像素阵列传递结构202A、202B是平铺的。
图2还示出每个折反射光学元件38可包括折射表面和反射表面，其成形为将光源3的光直接会聚到区域317而不用会聚透镜表面310。
照明区域320与孔317的未对准可能不期望地导致图像不均匀。可以提供支撑构件319以使每个图像像素阵列传递结构202A、202B对准屏幕306。
每个图像像素阵列传递结构202A、202B可以设置有对准调整结构382，以提供每个图像像素阵列传递结构202A、202B的光学输出320相对于屏幕306的孔317的相对运动384。
微型LED 3和基板47可以以规则的部分制成，例如1ft x 1ft或“平铺”，并且在现场对准为期望尺寸的屏幕，该尺寸可以是例如25ft x 11ft。平铺图像像素传递系统202每个可以是柔性的，或者可以形成在诸如玻璃的刚性或半刚性基板304上。
可以方便地提供多种屏幕尺寸，并且屏幕图块可以重新用于许多屏幕尺寸，同时为屏幕306提供简单的对准过程。图像像素阵列传递结构202A、202B可被提供为标准尺寸单元并且定制尺寸的屏幕可以在工厂或在现场被配置，以有利地提供不同的屏幕尺寸和纵横比。此外，对于非常大的显示器，可以方便地运输组成部件并且在现场组装。屏幕306可以被提供为柔性连续基板以及与屏幕的孔对准的单独的面板。有利地，可以通过为每个图像像素阵列传递结构202A、202B在屏幕306的小区域上提供对准来减少屏幕306的尺寸不稳定性。
在下面的图13A-13D的实施例中描述的制造步骤期间，每个图像像素阵列传递结构202A、202B的产量可以大于等效全面积显示器的组装的产量。相邻图像像素阵列传递结构202A、202B之间的间隙或接缝设置在显示器的图像像素之间，并且有利地是不可见的，因为如果直接观看图像像素阵列传递结构202A、202B，则可能是不可见的。
可能期望布置屏幕306的区域317，使得照明基板47可以以比图1所示的实施例更低的公差与屏幕306对准。可能期望进一步减小将折反射光学元件38对准屏幕基板的公差。可能还期望每个像素使用一个以上的微型LED 3，以使整个显示器区域内每个像素的亮度不完全由单个微型LED的单独特征光输出确定。有利地，可以提高图像均匀性。
机械设计可以被布置为允许精确的对准，而无需在显示设备100的组装期间进行调整。有利地，可以减少组装时间和复杂性。
替代地，可能期望使结构202的对准自动化。在显示器组装步骤期间，可以使微型LED 3发光，并且可以将例如可以是照相机的检测器381或人类观察者布置成检测通过屏幕306的每个孔317的输出。因此，调整图像像素阵列传递结构202a的对准以优化通过屏幕306的孔317的输出和均匀性，从而实现期望的均匀性和效率。
可替代地，可以在光吸收结构316的吸收区域与折反射光学元件38之间提供反射层391。可以与至少一个微型LED 3相邻地提供检测器380，以使得检测从屏幕306反射的光线393。检测器380上的信号可以被最小化以提供通过孔317的最大透射的反馈。有利地，可以减少未对准的不均匀性。
显示控制器332可以设置有图像控制器333，该图像控制器被布置为向显示设备100的微型LED像素提供图像数据，而图像控制器333向每个图像像素阵列传递结构202提供不同的图像数据。每个图像像素阵列传递结构202A、202B可以被提供有诸如网络地址或以太网地址之类的地址，使得显示控制器332可以控制每个图块上的信息。可以通过网络从不同的远程站点对图块组进行寻址，以便一组图块监视来自远程源的实时供给。
现在将描述显示设备的声学布置。在大型显示器中，可能期望将音频数据与显示区域的适当区域(例如演员位置)相关联。诸如扬声器或声换能器530A、530B之类的声源被提供在屏幕306的后面，使得声音似乎从显示器的图像发出。显示器还包括在屏幕306中的多个孔534、535以通过屏幕306发射声音。
多个声孔534、535可具有被配置为减小来自图像像素阵列传递结构的光透射并减小正面反射的轮廓。孔可以是倾斜的，例如声孔534，或者可以是曲柄，例如声孔535可以具有其他形状以防止光透射，同时在适当的音频频谱上实现声透射。
有利地，不需要在屏幕边缘之外的用于扬声器的额外空间。
音频控制器335向音频换能器530A、530B提供音频信号。换能器530A、530B可以例如分别设置在图像像素阵列传递结构202A、202B上，并且可以布置在微型LED背板52上。附加地或可替代地，声换能器530C可以被提供在屏幕306上，可以被提供在图像像素阵列传递结构202和屏幕306之间的间隙322中，或者可以被独立地布置。
有利地，声音似乎直接从屏幕来，而没有孔534产生的任何不希望的照射斑点。
可能期望放宽微型LED 3和对准折反射光学器件38与光吸收结构316的孔317的对准公差。
图3是在侧视图中示出显示设备100的示意图，其中来自多余一个微型LED 3A、3B的输出光线329被传递到光吸收结构316的每个光学孔317。透明支撑基板312还包括布置在图像像素阵列传递结构202和孔317之间的多个透镜310。
多个透镜310中的每一个被布置为接收来自多个微型LED中的至少两个微型LED3A、3B的光。微型LED 3和折反射光学元件38可以设置有间隔，该间隔的间距小于可以与孔317对准地形成在基板312上的透镜310的间隔的间距。透镜310可以在屏幕306的制造期间形成，并且可以与透明基板312集成在一起。在操作中，来自微型LED 3A、3B的光线329A、329B被透镜310的每个弯曲表面捕获，使得来自相邻折反射光学元件的照明区域320在孔317处重叠。
与图1的布置相比，有利地，对于给定的图像分辨率，图像像素阵列传递结构202的厚度减小。此外，与图1的布置相比，区域320的照明可具有减小的对准公差。折反射光学元件38的横向偏移提供了区域320的位置的减小的横向偏移，这是由于该位置由折反射光学元件的角度输出方向而不是其位置确定。
可以方便地将透镜310形成为与孔317对齐。在示例性制造方法中，可以由诸如卤化银照相材料之类的感光材料提供光吸收结构316。可以通过来自传递结构302的穿过透镜310的照明或等效照明形成孔区域317。在卤化银显影之后，孔317与期望的照明区域320重合，并且光吸收区域设置在光吸收层318中的孔区域317的外侧。在图2和图3的实施例中，光吸收结构316包括光吸收层318。有利地，可以以低成本提供孔317的自对准阵列。对准成本和复杂性可以被降低和图像均匀性可以被增加。
在操作中，图像控制器333可以被布置为向微型LED 3A、3B提供相同或不同的图像数据。多于一个微型LED 3可有助于来自图像的每个像素的光并且显示器对于单个微型LED3故障和在微型LED 3的单独的光输出特性的变化更稳健。
可以通过照射两个微型LED 3A、3B实现白色状态，而可以通过照射每个图像像素较少数量的微型LED实现低灰度级输出，在该实例中，微型LED仅是微型LED 3A。有利的是，可以增加显示器的动态范围，从而提供比每个图像像素单个微型LED所提供的亮度更高的白色状态和亮度更低的黑色状态。
进一步期望增加彩色显示器的颜色控制材料的可靠性和稳定性。通过提供远离微型LED 3的颜色控制材料，可以实现这种提高的可靠性和稳定性。
图3进一步示出了颜色控制材料491R、491G、491B可以形成在孔317与图像像素传递系统202之间，并且可以形成在透明基板312上。
颜色控制材料491R、491G可以是波长转换材料，以将来自微型LED 3的蓝光转换为红光和绿光。材料491B可以包括蓝通滤光片，以透射来自发射蓝光的微型LED 3的光。白颜色转换材料491W可从微型LED 3省略。
可选地，颜色控制材料491B可以包括波长转换材料，例如，如果微型LED 3提供紫外光并且材料491B可以是蓝色波长转换材料。
可选地，材料491R、491G可以是被布置为使来自由微型LED 3提供的白光的红和绿光分别通过的滤色片。
在操作过程中，对微型LED的加热可能会降低诸如磷光体或量子点材料之类的波长转换材料的光学转换效率，或者会降低滤色片的透射性能。与图1的布置相比，图3的布置提供了具有降低的工作温度的远程颜色控制材料。有利地，可以增加颜色控制材料491的稳定性、效率和寿命。
可选地，微型LED 3可以设置有黄色磷光体材料，并且材料491R、491G可以是红色和绿色滤色片。有利地，可以增加显示器的颜色均匀性。
彩色像素的布置将在下文中进一步描述。
可能期望增加显示屏的分辨率。
图4是在侧视图中示出显示设备100的示意图，其中来自微型LED 3的光被传递到低反射屏幕306的多个透光孔中。
相比于图3的布置，多个透镜310与每个折反射光学元件38一起布置。有利地，低反射屏幕306的厚度可以减小。此外，折反射光学元件38A、38B与孔317的对准公差可以放宽，从而降低成本和复杂性。
此外，减小了孔317的间隔，从而实现了提高的屏幕分辨率。这种较高分辨率的屏幕可以有利地减少各个孔的可见度，同时不增加总图像分辨率。此外，灰尘或其他碎屑可能会覆盖一些孔317，但是来自给定微型LED 3的一些光会通过其他孔317成像。有利地，可以增加显示器的坚固性。
现在将进一步描述屏幕306的结构。
图5进一步在主视图中示出了光吸收结构316，其包括角锥后向吸收器微观结构，该微观结构是包括光吸收层318的低反射屏幕306的部分。
光吸收结构316具有可以是物理成形的深色或黑色表面，例如每个包括小平面331A、331B、331C的多个角锥吸收器。在操作中，环境光线326入射在角锥吸收器的小平面331A、331B、331C上。在每个表面反射处，光被吸收和散射，从而与平面黑色表面相比，光线328的整体亮度大大降低。
光吸收结构316可以包括具有高表面积的表面起伏梳状结构，用于吸收入射辐射。光吸收结构316可以可替代地或另外地包括纳米结构的黑色吸收器，“纳米黑”或其他类似的材料，例如由Acktar(Kiryat-Gat，以色列)销售的材料。
有利地，减少了屏幕的前部反射，增强了图像对比度或降低了功耗，从而获得了理想的对比度。此外，可以提供已知的微结构化表面工具和复制方法以形成角锥或其他微结构化表面的结构，以实现低成本和高均匀性。
微结构的特征尺寸可以小于孔317的间距。例如，孔317的间距可以是300微米，并且微结构可以具有100微米的间距。可以布置微结构的特征以例如通过使在微结构的尖端处小于20微米尺寸的狭窄特征的数量最小化来最小化反射光线328的衍射扩散。
来自微型LED 3的光(未显示)通过区域317射向观察者，该区域317可以是光吸收结构316中的孔或半透明扩散器。有利地，产生非常高对比度的显示器，该显示器不受高水平的环境照明的影响。
光吸收结构316可以在室内使用，其中光吸收结构316的黑色材料和形状有助于衰减从一个或多个观察者的面部和衣服反射的光的反射，其否则会降低所显示图像的感知对比度，例如在环境照明缺少或非常低时。光吸收结构316可以进一步涂覆有聚四氟乙烯或其他类似的材料，该材料可以防止沾污或润湿并且可以抵抗灰尘和/或液体的降解。
区域320可以通过压印、UV铸造或其他已知技术在具有表面起伏扩散器图案的基板312的表面中形成，并且可以仅覆盖与低反射屏幕306的光学孔317相邻的区域。替代地，基板312的整个前表面可以形成为扩散器，或者可以具有附着到基板312的前部的扩散器膜(未示出)作为单独的层。
现在将描述彩色像素的进一步布置。
图6是在正视图中示出了低反射率屏幕306的示意图，示出了用于提供彩色图像像素的彩色光孔317的布置。例如，如图3所示，颜色控制材料491R、491G、491B可以与微型LED一起布置或者在孔317处布置。波长转换材料可以是磷光体或量子点材料。
可以通过图案化设置在屏幕上的区域317中的颜色控制材料来提供彩色子像素492、494、496，如上面在图3中所述。在操作中，来自微型LED的光可以被布置成照亮与孔317对准的区域320。在某些孔317中，例如，如果蓝色像素由发射蓝色的微型LED 3提供或红色像素由发射红色的微型LED 3提供，则可以不提供颜色控制材料。在其他孔中，可以提供红色波长转换材料或绿色波长转换材料。
彩色图像像素490可以包含一个或多个子像素组493、495。有利地，如果与子像素492、494等相关联的一些孔317被阻塞，则提供了冗余。彩色像素490可以包括布置在三元组493中的子像素492、494、496，其可以例如是红色、绿色和蓝色子像素。彩色像素可以布置成条纹、菱形或其他构造。多个微型LED 3可提供蓝光和至少一种波长转换层491(未示出)被设置成将蓝色光转换成黄色或绿色或红色光。
此外，像素490可以包括多于一组的像素组493、495，以便例如通过提供黄色或青色的颜色转换材料，或者通过添加附加的绿色像素以增加空间分辨率，有利地实现扩展的色域。
例如，像素490可以包括子像素以提供DCI P3色彩空间。与用于从多个微型LED 3的蓝光直接转换的材料相比，有利地，颜色控制材料491R、491G可以具有提高的耐久性和颜色转换效率。
可替代地，或附加地，多个微型LED 3可提供白色光，例如用于在微型LED提供高耐久性的颜色控制材料491。红色、绿色或蓝色光透射滤色器，并且可以分别设置在不同的透光孔区域317中。
有利地，可以向彩色显示器提供高色域和保真度。
现在将进一步描述折反射光学元件38与微型LED背板52的对准。
图7是在正视图中示出与多个微型LED 3对准以提供照明区域320的多个折反射光学元件38的示意图；并且示出了图像像素阵列传递结构202的表面的外部的各个位置。下面将参考图12D进一步描述示例性折反射光学元件38的结构。
微型LED 3可以与折反射光学元件38的内壁表面42和侧反射表面46的输出对准。会聚透镜310可以大于折反射光学元件的输出宽度，以有效地收集光并减少串扰。在条纹彩色像素配置中，对准的光学元件3、38、310可以布置成条纹。
有利地，来自微型LED 3的输出光被导向屏幕306的孔317，同时实现期望的彩色像素布置。
图8是在透视图中示出了包括图像像素传递系统202的平铺阵列和弯曲的低反射率屏幕306的显示设备的示意图。屏幕306可以是弯曲的或具有其他可变形的表面轮廓。
所述显示设备包括至少两个图像像素阵列传递结构202，其中所述图像像素阵列传递结构被平铺，并且所述低反射屏幕结构306与所述至少两个图像像素阵列传递结构202A、202B对准。
折反射光学元件38可以被布置为提供来自多个微型LED 3的照明区域320，这些微型LED被传递到弯曲的孔平面327，例如，通过弯曲图像像素传递系统202或者通过调节折反射光学元件38的形状或透镜310的焦距和位置进行弯曲。曲率可以围绕单个轴或多个轴。有利地，可以提供自由形式的显示表面，而不会看到平铺图像像素传递系统202之间的接缝。
可能期望增加显示器的面积，使其超过使用单个光吸收结构316可以方便地实现的面积。
图9是在正视图中示出了包括平铺的低反射屏幕306A、306B、306C、306D的复合显示设备的示意图。多个屏幕306可被平铺，每个包括图像像素阵列传递结构202的一个或多个图块。
因此，复合显示设备可以包括以平铺布置提供的至少两个显示设备。每个显示设备可以包括：至少一个图像像素阵列传递结构202，其包括：多个微型LED 3，所述多个微型LED 3布置在微型LED阵列中；控制系统332、333，其被设置为向多个微型LED提供图像数据；布置在折反射光学元件阵列中的多个折反射光学元件38，其中多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件38对应于微型LED的相应一个或多个微型LED 3对准，多个微型LED中的每个微型LED 3仅与多个折反射光学元件中的折反射光学元件38中的相应一个对准；所述对准使得来自每个微型LED 3的一些光输出光线329在孔径平面327以第一光输出分布320、320b离开其相应的折反射光学元件38；低反射屏幕306，其包括：透明支撑基板312，其布置成接收来自图像像素阵列传递结构202的光线329；光吸收结构316，其布置在透明支撑基板312的与图像像素阵列传递结构202相对的一侧，并且包括以孔阵列布置的多个透光孔317；以及至少一个对准结构382A、382B，其被布置为将孔平面327处的第一光输出分布320A、320B与低反射屏幕306的多个透光孔径317对准。
有利地，可以提供非常大的显示面积。例如，组件可以单独运输并在现场组装。
通过与本实施例进行比较，现在将描述已知的和可能的LED显示器。
图10是在侧视图中示出包括黑色宏观LED封装740的已知宏观LED显示器400的示意图。诸如红色、绿色和蓝色发光彩色LED的宏观LED芯片701被布置在单个引线框架封装740中，并且多个封装被包括在通常为印刷电路板的基板404上。
宏观LED封装740通常为2-4mm长，并且各个发光LED芯片701可以具有0.3mm或更大的尺寸。与本实施例的并在以上本实施例中描述的微型LED的阵列转移方法相比，通过已知的拾取和放置技术将LED封装740布置在基板404上。对于具有大量封装740的LED显示器来说，这样的技术既费时又昂贵。
户外用的宏观LED显示器400可以由嵌入在黑色塑料树脂材料741周围的LED芯片构成，以减少环境光反射并增加显示器的整体对比度和观看质量。黑色树脂材料741吸收入射的发射光线724，这不期望地降低了封装的效率并且增加了整体功耗和显示器的发热。归因于黑色封装的发射光损失可能超过50％。
来自宏观LED封装740的光线724可以到达观察者730的面部。光线742从观察者330的面部或衣服反射回基板404，如示例性光线742所示。当到达基板404时，光线742可以被反射或散射回与光线728相同的或另外的观察者330。类似地，示例性光线744可从观察者330反射回封装740，从此处，其被反射或扩散回示例性光线729所示的观察者330。光线728和729降低了显示器的感知对比度。显示器的对比度因其自身发射光的背反射而降低。这在黑暗的房间里尤其明显。在有照明的房间中，存在与光线728和729类似的路径，用于反射来自显示表面的一般环境光。这种反射的环境光会降低显示器的对比度。
图11A是在侧视图中通过与本实施例比较示出了可能的LED显示器的部分的示意图，其包括白色宏观LED封装740、四分之一波片748和偏振片层750以减少正面反射。从观察者330反射、从周围环境反射和/或由周围光源340提供的光线742入射到偏振器750上。
不利地，LED 701通常输出非偏振光，从而偏振器750降低了输出效率。
在环境照明下的操作中，一些光线745从偏振片层750的前面反射。透射的光线742被偏振器750偏振，并且圆偏振入射到封装740和LED背板404上。背板404的金属部分将反射具有翻转的偏振态的照明，该偏振态在透射通过四分之一波片748之后被偏振器70吸收。然而，由封装740反射的光线746被消偏振，使得一些光被偏振器750通过。不利地，对比度降低。在环境照明环境中，为获得期望对比度所消耗的功率会进一步增加。在显示器自身的照明提供环境照明的环境中，不可能增加对比度。
与图11A-11B的布置相比，有利地，本实施例减少了环境光的反射并且高效地减少了从观看环境反射回的光量。
图11B是通过与本实施例比较在侧视图中示出可能的LED显示器的部分的示意图，其在黑色前屏幕层718中设置有孔717。平坦的涂有黑漆的前面层718安装在透明基板712上。孔717被布置成允许来自光源701的光到达观察者330。如示例光线742所示，来自光源701的光路724从观察者330反射，并被前面层718衰减。较弱的光线746从层718的表面反射回观察者330，从而降低了对比度。
锥角356示出从显示器照明的角度的范围，并且通过孔717的大小限制。不利的是，从封装740发射的许多光入射在层718的背面，并且没有离开显示器。如果区域717的比例相对于前面层718的黑色区域增加，则通过吸收环境光而提高的对比度降低。另外，一些光线756可以从层718反射，而不是通过孔717透射，并且可以入射在相邻的LED上。不利地，这种光线756降低了图像对比度。
现在将参考图12A-12G进一步描述图1的折反射光学元件38的操作。本实施例中的折反射元件的形状通过示例而非限制的方式示出。
图12A是在透视图中示出了光源700的示意图，其具有第一面积Ain和光锥702的第一立体角Ωin，以输入到未指定的光学系统(未示出)中；以及图12B是示意图，在透视图中示出了在来自图12A的光源的光线已经被光学系统引导之后的用于输出光的输出表面704面积Aout和光锥703立体角Ωout。保持亮度或薄脆性意味着
Aout*Ωout<＝Ain*Ωin等式1
图12C是示意图，在透视图中示出了折反射光学元件38，其在第一端707具有微型LED 3，输入面积Ain和输入立体角Ωin在锥体706中。折反射光学元件38的第二端708具有面积Aout和透射的光锥710具有立体角Ωout。等式1教导了Aout因此比Ain更大，从而在至少一个维度上折反射光学元件的输出宽度比输入宽度大，以提供光锥立体角Ωout的减小。因此，与微型LED 3的面积相比，通过增加第二端708的输出面积Aout实现了光锥710的更小立体角。折反射光学元件可以扩展；那么微型LED 3的宽度可以小于第二端708的宽度。
图12C进一步示出了旋转对称折反射光学元件38的光轴711。在该实施例中，光轴711是沿着其具有旋转对称性的线，并且是穿过折反射光学元件38的弯曲折射表面42和外反射表面46的曲率中心的线。
在折反射光学元件38被布置为在轴上操作的实施例中，可以将输出亮度布置为在垂直于输出表面，例如垂直于透明支撑基板47的方向上提供。在这样的实施例中，光轴711可以是折射表面42和外部反射表面的反射对称轴。
现在将进一步描述折反射光学元件38的布置和操作。
图12D是示意图，在侧视图中示出了在通过其光轴711的至少一个横截面中的折反射光学元件38的输入宽度712和输出宽度714。因此，该横截面是x-z平面，并且光轴711在横截面中。
多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件38在通过其光轴711的至少一个横截面中包括第一外表面46a和面向第一外表面46a的第二外表面46b。第一外表面46A和第二外表面46B从折反射光学元件38的第一端707延伸到折反射光学元件38的第二端708，折反射光学元件708的第二端708面对折反射元件的第一端707。
在折反射光学元件的第一端的第一和第二外表面46A、46B之间的距离712小于在折反射光学元件38的第二端708的第一和第二外表面46A、46B之间的距离714。至少一个透明内表面42、44布置在第一端707与第二端708之间以及第一外表面46A与第二外表面46B之间。
端部708可以由折反射光学元件38的输出表面提供，或者可以例如布置在模制光学部件的层中，例如在图1的透明支撑基板47上。
多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件38与多个微型LED中的相应一个或多个微型LED 3相对应地对准，多个微型LED中的每个微型LED仅与多个折反射光学元件中的相应一个折反射光学元件对准。多个折反射光学元件的折反射光学元件38与多个微型LED的其相应一个或多个微型LED 3对应地对准是通过将其定位在折反射光学元件38的第一端707处并与折反射光学元件38对准进行的。
微型LED 3可以定位在折反射光学元件38的第一端707与折反射光学元件38的至少一个透明内表面42、44之间，并与折反射光学元件对准。例如，在横截面中，微型LED 3的中心可以与折反射光学元件的光轴711对准。在本公开中，术语“在折反射光学元件的第一端”包括例如微型LED在第一端707下方、在与折反射光学元件38的端部707相同的平面中、或者在端部707附近、或者在端部707靠近或者与该端部相邻是少量的。在每种情况下，这可以包括与折反射光学元件的光轴对准。以上描述可以应用于所有实施例。
折反射光学系统同时使用光的反射和折射。此外，折反射光学系统是通常通过透镜(折光)和曲面镜(折反射)将折射和反射结合在光学系统中的系统。折反射光学元件有时称为RXI光学元件。RXI光学元件通过折射(R)、金属反射(X)和全内反射(I)产生光线偏转。
第一外表面46A和第二外表面46B每个都包括从折反射光学元件的第一端707延伸到折反射光学元件38的第二端708的弯曲表面，折反射光学元件的第二端708面对折反射光学元件38的第一端707。此外，透明内表面42、44包括至少一个弯曲表面42。第一端707和第一端707处的第一外表面46a之间的外角715可以小于第一端707和第二端708处的第一外表面46a之间的外角717。此外，在第一端707与第一端707处的第二外表面46b之间的外角小于第一端707与在第二端708处的第二外表面46b之间的外角。
从微型LED 3的一侧到另一侧的横截面在折反射光学元件38的第一端内对齐。在至少一个折反射截面中，第一端707与第一端707处的第一和第二外表面46A、46B之间的外角715小于第一端707与在第二端708处的第一和第二外表面46A、46B之间的外角717。在至少一个折反射截面中，至少一个透明内表面42具有正光功率。在至少一个折反射截面中，至少一个透明内表面44具有零光功率。在至少一个折反射截面中，多个微型LED中的微型LED3的一些光输出在被第一或第二外表面46A、46B反射之前被至少一个透明内表面44透射并被引导进入第一定向光输出分布320；并且多个微型LED中的微型LED 3的一些光输出被至少一个透明内表面42透射并被引导进入第一定向光输出分布320而在第一或第二外表面46A、46B上没有反射。
有利地，来自微型LED 3的大立体角的光的高效耦合可以被传递到照明区域320。
从微型LED 3的一侧到另一侧的横截面在折反射光学元件38的第一端707内对准。可以在多个微型LED中的微型LED 3与至少一个透明内表面42、44之间进一步设置折射光学元件706。折射光学元件是半球形透镜。折射光学元件706的材料可以从微型LED 3的材料的高折射率提供增加的光输出效率，并且有利地实现增加的输出光耦合效率。
折反射光学元件38可以被布置为从微型LED 3提供基本上准直的输出光，以用于入射到弯曲的外表面46A、46B和至少一个透明内表面44上的光，该光可以具有正光功率。另外，透明内表面44中的至少一个可以具有零光功率。有利地，可以在制造的加工和模制步骤中方便地设置表面44。此外，这些表面可以协作以在高输出立体角上为来自微型LED 3的所有光线提供准直光，如下面将参考图12G与图12E和12F比较描述的。
图12D进一步示出可以在多个微型LED中的微型LED 3与至少一个透明内表面42、44之间提供折射光学元件706。折射光学元件706可以是半球形透镜，其被布置成从通常用于无机微型LED 3的高折射率材料实现提高效率的光输出耦合。半球形透镜706增加了包括微型LED和半球形透镜706的光源的有效面积Ain，因此来自微型LED 3的光以比单独由微型LED 3提供的更大的锥角分布。有利地，可以提供更高效率的输出耦合。
在至少一个横截面平面中，本实施例提供了输出定向光输出分布的宽度的减小，以提供具有定向光输出分布的方向性(如由立体角Ωout说明的)，该分布小于折反射光学元件的输入定向光输出分布(如由立体角Ωin说明的)。
现在将描述由折射光学器件、反射光学器件和折反射光学器件对输出照明的控制。
图12E是示意图，以透视图示出由提供背景光744和中心点光束742、743的多个折射光学元件740、741的照明。背景光744可以由在折射光学元件740外部传播的光提供，并且可以具有类似于输入光源的定向光输出分布，该输入光源可以是例如微型LED 3。
通过与本实施例的比较，如果使用图12E的折射元件代替本公开的折反射光学元件，则不期望的串扰和杂散光会降低借助于照明区域320到观察者330提供的图像中的图像对比度。
图12F是示意图，在透视图中示出了由提供外部光晕746和中心点光束742的多个反射光学元件的照明。与图12E的布置相比，可能不存在附加的点光束743，但是不期望地，光晕746将光分布在更宽的面积上并且降低了背景照度水平，从而降低了图像对比度。可以通过增加反射光学器件的长度749来减小光晕746的尺寸。通过与本实施例进行比较，这增加了装置的厚度和重量，同时在相邻照明区域320之间没有提供高水平的光学隔离。
图12G是示意图，在透视图中示出了由提供中心点光束的多个折反射光学元件的照明。与图12E-12F的布置相比，背景光744或光晕746都不存在。有利地，与图1所示的透镜310配合，可以在薄封装中提供低杂散光，该薄封装在照明区域320中具有高水平的光学隔离，从而在图像中实现低串扰和高动态范围。
此外，基本上所有来自微型LED 3的光都可以被折反射光学元件38收集，从而可以实现高效率。
现在将进一步描述形成照明设备的方法。上述说明性实施例提供了超过9000万个单独的(矩阵)可寻址10微米大小的微型LED，它们与折反射光学元件38对准，间距约为150微米。通过常规的拾取和放置LED提取方法不能提供这种显示器并将其与折反射光学元件对准。在WO2012052723中进一步公开了用于提供这种阵列的方法和设备，并且通过引用将其整体并入本文。
图13A-13D是示意图，在透视图中示出了形成包括微型LED 3阵列和折反射光学元件38阵列的照明设备的方法。
如图13A所示，单片晶圆2可以是例如氮化镓，并且可以形成在例如可以是蓝宝石的基板4上。多个微型LED中的微型LED 3来自以阵列布置的单片晶圆2，其原始单片晶圆相对于彼此的位置和方向得以保留；并且其中在至少一个方向上，对于在至少一个方向上的多个微型LED 3的至少一对，对于每个相应的对，在所述单片晶圆2中有至少一个相应的微型LED 3在所述单片晶圆中在至少一个方向上位于所述一对微型LED之间，并且在微型LED3阵列中不位于它们之间。有利地，可以与折反射光学元件38的高精度阵列对准形成微型LED的高精度阵列，使得照明区域320的阵列进一步以高精度和均匀性形成以与多个孔317对准。如图13B所示，可以从单片晶圆2中提取微型LED 3的非单片阵列，以提供具有间隔s1的微型LED 3A、3B。如图13C所示，微型LED 3A、3B可以被布置在基板52上，与电极和其它光学元件(未示出)对准。如图13D所示，基板52可以与具有间隔s4的折反射光学元件38的阵列对准，以提供照明设备，从而使得间隔s4可以与间隔s1相同。有利的是，可以使用少量的提取步骤在大面积上平行地形成大量的元件，同时保持对准相应的光学元件阵列。可以与折反射光学元件38的高精度阵列对准形成微型LED的高精度阵列，使得照明区域320的阵列进一步以高精度和均匀性形成以与多个孔317对准。
图14A-14B是在侧视图中示出照明装置的薄型化的示意图。图14A示出可以提供基板52、47的厚度t1、t2以在图13A-13D所示的步骤中实现热和机械稳定性。在操作中，可能希望提供减小的厚度t3、t4，这可以例如通过在图13D的对准步骤之后对照明设备进行化学机械抛光来实现。这样的方法在WO2012052723中进一步公开，并且通过引用整体并入本文。例如，可以在制造过程中提供厚度为0.4mm的基板，并减薄至小于0.1mm，以提供低的器件厚度和柔韧性。
有利地，可以在实现薄型器件轮廓和柔性应用的同时提高制造良率。
基板52可以进一步附接到支撑基板304，支撑基板304可以包括被布置为改善从微型LED 3的热提取的层。在操作中，较薄的基板52可以向基板304提供减小的热阻，并且可以减小微型LED 3的结温。有利地，可以实现效率的提高和设备寿命的延长。
期望的是从大面积的对准的光学元件提供多个照明设备。
图14C是在透视图中示出照明设备的单个化的示意图。图14C示出可以提取出具有期望的方向分布特性的照明设备，例如通过从大面积基板52、47中分离出来，例如以提供不同尺寸的元件600、602或不同形状的元件604。可以在每个元件的边缘处提供另外的设备密封线601，以提供光学元件的气密密封，并减少在使用期间灰尘和其他材料进入光学元件。有利地，可以降低制造成本和复杂性，并且可以增加使用期间的可靠性。有利的是，可以一次制造具有不同尺寸或形状的多个器件，而母基板具有共同的处理程序和设备。
如在本公开中可以使用的，词语“基本上”和“近似”提供了公差，该公差在工业上因其对应的词语和/或项目之间的相对性而被接受。这种行业接受的公差范围是从零到百分之十，并且对应于但不限于长度、位置、角度等。项目之间的这种相关性在大约百分之零到百分之十之间。
本公开的实施例可以在各种光学系统中使用。实施例可以包括例如各种照明、背光、光学组件、显示器、平板电脑和智能电话或与之一起工作。实际上，本公开的各方面可以与涉及显示器、环境照明、光学器件、光学系统的任何设备，或者可以包含任何类型的光学系统的任何设备一起使用。因此，本公开的实施例可以被用在许多消费者专业或工业环境中使用的显示器、环境照明、光学系统和/或设备中。
应该理解的是，由于本公开能够用于其他实施例，因此本公开的应用或创建不限于所示出的特定布置的细节。而且，可以以不同的组合和布置来阐述本公开的方面，以限定其自身独特的实施例。同样，在本公开中使用的术语是出于描述的目的而不是限制。
尽管已描述了根据本文公开的原理的实施例，但是应该理解，它们仅以示例的方式呈现，且不具有限制性。因此，本公开的广度和范围不应受到所描述的示范性实施例中的任一种限制，而是应仅根据由本公开公告的任何权利要求书和其等同物来限定。此外，上述优点和特征在所描述实施例中提供，但不应将此类公告的权利要求的应用限制于实现上述优点中的任一种或全部的过程和结构。
此处包含各节标题是为了提供组织提示。这些标题不应限制或表征可能从本公开公告的任何权利要求中所阐述的实施例。举一个具体的例子，尽管标题是指“技术领域”，但是权利要求不应受到在该标题下选择的用于描述领域的语言的限制。此外，“背景技术”部分中对技术的描述不应理解为承认某技术是本公开中的任何实施例的现有技术。“发明内容”也不应视为所公告权利要求中实施例的特征。此外，本公开中以单数形式对“发明”的任何提及不应用于论证在本公开中仅存在单个新颖点。多项实施例可根据从本公开公告的多个权利要求的限制来阐述，且此类权利要求限定由此保护的实施例和其等同物。在所有情况下，权利要求的范围应鉴于本公开而在其自有优点上加以考虑，而不应受到本公开中使用的标题约束。

Claims (40)

1.一种显示设备，包括：
至少一个图像像素阵列传递结构，其包括：布置成输出光的多个微型LED，所述多个微型LED被布置在微型LED阵列中；以及布置在折反射光学元件阵列中的多个折反射光学元件，其中所述多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件与所述多个微型LED中的相应一个或多个微型LED相对应地对准，所述多个微型LED中的每个微型LED仅与所述多个折反射光学元件中的相应一个折反射光学元件对准；
和低反射屏幕，其包括布置在透明支撑基板的一侧上的光吸收结构，其中所述光吸收结构包括布置在孔阵列中的多个透光孔，所述透明支撑基板被布置在所述图像像素阵列传递结构和所述光吸收结构之间；
其中所述至少一个图像像素阵列传递结构和所述低反射屏幕对准，使得来自每个微型LED和其相应的对准的折反射光学元件的光被传递到至少一个所述透光孔。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其进一步包括控制系统，所述控制系统被布置为向所述多个微型LED提供图像数据。
3.根据权利要求1或2所述的显示设备，其进一步包括至少一个对准结构，所述至少一个对准结构被布置为将所述多个折反射光学元件与所述多个透光孔对准。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个微型LED布置在背板基板上，并且所述多个折反射光学元件布置在光学基板上。
5.根据权利要求4所述的显示设备，其包括至少两个图像像素阵列传递结构，其中所述图像像素阵列传递结构被平铺，并且所述低反射屏幕与所述至少两个图像像素阵列传递结构对准。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，还包括在所述透光孔区域和所述透明支撑基板之间布置的扩散器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中多个透镜布置在所述折反射光学元件阵列和所述透明支撑基板之间。
8.根据权利要求7所述的显示设备，其中所述多个透镜被布置在所述光学基板和所述透明支撑基板中的至少一个上。
9.根据权利要求7或8所述的显示设备，其中所述多个透镜中的每一个被布置为接收来自所述多个微型LED中的至少两个微型LED的光。
10.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述对准结构进一步包括结构支撑构件，所述结构支撑构件被布置为在所述图像像素阵列传递结构和所述低反射屏幕之间提供机械固定。
11.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述光吸收结构的白光平均反射率小于4％，优选小于2％，最优选小于1％。
12.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述光吸收结构包括微结构化表面。
13.根据权利要求11所述的显示设备，其中所述微结构化表面包括角锥后向吸收器结构。
14.根据权利要求11或权利要求12所述的显示设备，其中所述微结构化表面包括梳状结构。
15.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述低反射屏幕还设置有声孔。
16.根据权利要求14所述的显示设备，其中所述声孔包括孔阵列，以传输声音。
17.根据权利要求15所述的显示设备，其中所述孔阵列具有被布置为减少来自所述图像像素阵列传递结构的光传输的轮廓。
18.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中声换能器设置在所述至少一个图像像素阵列传递结构上。
19.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中波长转换层和/或滤色器布置在至少一个透光孔区域和所述透明支撑基板之间。
20.根据权利要求18所述的显示设备，其中所述多个微型LED提供蓝光，并且至少一个波长转换层被布置为将蓝光转换为黄或绿或红光。
21.根据权利要求19所述的显示设备，其中所述多个微型LED提供白光，并且分别在不同的透光孔区域中提供红色、绿色和蓝色滤色器。
22.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件在通过其光轴的至少一个横截面中包括：
第一外表面和面对所述第一外表面的第二外表面；
其中所述第一外表面和第二外表面从所述折反射光学元件的第一端延伸到所述折反射光学元件的第二端，所述折反射光学元件的第二端面对所述折反射光学元件的第一端；
其中在所述折反射光学元件的第一端的第一外表面和第二外表面之间的距离小于在所述折反射光学元件的第二端的第一外表面和第二外表面之间的距离；并且
至少一个透明内表面布置在第一端和第二端之间以及第一外表面和第二外表面之间。
23.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个折反射光学元件中的折反射光学元件与所述多个微型LED中的其相应一个或多个微型LED之间的对应对准包括将所述多个微型LED中的所述相应一个或多个微型LED设置于所述折反射光学元件的第一端并与所述折反射光学元件对准，或者设置于所述折反射光学元件的第一端与所述折反射光学元件的所述至少一个透明内表面之间并且与所述折反射光学元件对准。
24.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述微型LED的宽度或直径小于300微米，优选小于200微米，更优选小于100微米。
25.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在至少一个折反射截面中，在所述折反射光学元件的第二端处的第一外表面和第二外表面之间的距离小于3mm，优选地小于1.5mm，并且更优选地小于0.75mm。
26.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中从所述微型LED的一侧到另一侧的横截面在所述折反射光学元件的第一端内对准。
27.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在至少一个折反射截面中，第一端与第一端处的第一外表面和第二外表面之间的外角小于第一端与第二端处的第一外表面和第二外表面之间的外角。
28.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在至少一个折反射截面中，至少一个所述透明内表面具有正光功率。
29.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在至少一个折反射截面中，至少一个所述透明内表面具有零光功率。
30.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在至少一个折反射截面中，所述多个微型LED中的微型LED的一些光输出在被第一或第二外表面反射之前被所述至少一个透明内表面透射并被引导进入第一定向光输出分布；和
所述多个微型LED中的微型LED的一些光输出被所述至少一个透明内表面透射并被引导进入第一定向光输出分布而在第一或第二外表面上没有反射。
31.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中在所述多个微型LED中的微型LED与所述至少一个透明内表面之间提供折射光学元件。
32.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述折射光学元件是半球形透镜。
33.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个微型LED包括无机微型LED。
34.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个微型LED进一步包括波长转换层。
35.根据权利要求33所述的显示设备，其中所述波长转换层包括磷光体材料或量子点材料。
36.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中
所述多个微型LED中的微型LED来自以阵列布置的单片晶圆，其原始单片晶圆相对于彼此的位置和取向得以保留；并且
其中在至少一个方向上，对于在所述至少一个方向上的所述多个微型LED的至少一对，对于每个相应的对，在所述单片晶圆中有至少一个相应的微型LED在所述单片晶圆中在所述至少一个方向上位于所述一对微型LED之间，并且在所述微型LED的阵列中不位于它们之间。
37.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个折反射光学元件中的至少一个折反射光学元件的第二端布置在光学元件支撑基板的第一侧上。
38.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中所述多个折反射光学元件中的折反射光学元件包括对所述多个微型LED的至少一个元件的至少一个操作波长透明的材料。
39.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备，其中从所述微型LED的一侧到另一侧的横截面在所述折反射光学元件的第一端内对准。
40.一种复合显示设备，其包括至少两个以平铺排列提供的前述权利要求中任一项所述的显示设备。
CN201880085304.9A 2017-11-05 2018-11-05 显示设备 Pending CN111557046A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1718307.0 2017-11-05
GBGB1718307.0A GB201718307D0 (en) 2017-11-05 2017-11-05 Display apparatus
PCT/GB2018/053201 WO2019086903A1 (en) 2017-11-05 2018-11-05 Display apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111557046A true CN111557046A (zh) 2020-08-18

Family

ID=60664719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880085304.9A Pending CN111557046A (zh) 2017-11-05 2018-11-05 显示设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200258867A1 (zh)
EP (1) EP3704740B1 (zh)
CN (1) CN111557046A (zh)
GB (1) GB201718307D0 (zh)
WO (1) WO2019086903A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10989735B2 (en) 2019-08-21 2021-04-27 Facebook Technologies, Llc Atomic force microscopy tips for interconnection
KR20210061858A (ko) * 2019-11-20 2021-05-28 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
JP2023504545A (ja) * 2019-12-04 2023-02-03 マジック リープ， インコーポレイテッド 可変ピッチ色放出ディスプレイ
JP7410382B2 (ja) * 2019-12-26 2024-01-10 日亜化学工業株式会社 光源装置
CN115398517A (zh) * 2020-04-13 2022-11-25 苹果公司 显示器后方的发射器
KR20220080836A (ko) * 2020-12-08 2022-06-15 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치
WO2023114000A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Lumileds Llc Reducing crosstalk and improving contrast in led and pcled arrays

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7014964B1 (en) * 2004-11-25 2006-03-21 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Color filter substrate and fabricating method thereof
US20130094126A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Benjamin M. Rappoport Electronic Devices Having Displays with Openings
US20130258663A1 (en) * 2010-10-21 2013-10-03 Optovate Limited Illumination apparatus
US20150268513A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Samsung Display Co., Ltd. Light source module, backlight assembly, and display device including the same
WO2017007770A2 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Sxaymiq Technologies Llc Quantum dot integration schemes

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6987355B2 (en) * 2003-06-11 2006-01-17 Eastman Kodak Company Stacked OLED display having improved efficiency
KR101060643B1 (ko) * 2009-06-02 2011-08-31 박승민 오브젝트 기반의 위치 좌표 효과를 갖는 사운드 출력을 위한 투음성 디스플레이 장치
GB2484711A (en) 2010-10-21 2012-04-25 Optovate Ltd Illumination Apparatus
GB2496184A (en) * 2011-11-05 2013-05-08 Optovate Ltd Illumination system
US9336729B2 (en) * 2013-07-19 2016-05-10 Google Inc. Optical configurations in a tileable display apparatus
KR102364551B1 (ko) * 2015-08-12 2022-02-18 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광 소자 및 이를 구비한 표시 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7014964B1 (en) * 2004-11-25 2006-03-21 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Color filter substrate and fabricating method thereof
US20130258663A1 (en) * 2010-10-21 2013-10-03 Optovate Limited Illumination apparatus
US20130094126A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Benjamin M. Rappoport Electronic Devices Having Displays with Openings
US20150268513A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Samsung Display Co., Ltd. Light source module, backlight assembly, and display device including the same
WO2017007770A2 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Sxaymiq Technologies Llc Quantum dot integration schemes

Also Published As

Publication number Publication date
EP3704740A1 (en) 2020-09-09
WO2019086903A1 (en) 2019-05-09
EP3704740B1 (en) 2023-09-27
GB201718307D0 (en) 2017-12-20
US20200258867A1 (en) 2020-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3704740B1 (en) Display apparatus
US11422344B2 (en) Illumination apparatus
US11061279B2 (en) Illumination apparatus
US11231568B2 (en) Illumination apparatus
JP7421841B2 (ja) 照明装置
KR102255641B1 (ko) 대면적 광원 및 대면적 조명기구
CN114730044A (zh) 定向照明设备和隐私显示器
JP6564019B2 (ja) ピクセル数の多い表示装置用の有色無機ｌｅｄディスプレイ
EP2334978B1 (en) Method of manufacturing an illumination apparatus
JP4838986B2 (ja) 輝度プロフィールの生成装置
TWI712841B (zh) 發光元件、發光模組以及背光模組
KR20060014385A (ko) 광 소스
US11194091B2 (en) Optical light guide systems for low Z-height LED arrays
WO2019179426A1 (zh) 光源模组和显示装置
KR101902395B1 (ko) 조명 유닛

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20201021

Address after: California, USA

Applicant after: Riel D Parker LLC

Address before: Ushizu gun

Applicant before: Optovate Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination