CN114144824A - 微型led显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种显示器，该显示器包括具有相应蓝色、绿色和红色发射光谱的多个蓝色、绿色和红色发光微型LED，该发射光谱在相应峰值波长下具有相应半极大处全宽度(FWHM)的相应发射峰。部分透光层设置在多个蓝色、绿色和红色发光微型LED上，并且包括具有相应蓝色、绿色和红色FWHM的显著不同的蓝色、绿色和红色透射带。对于大致法向入射光，部分透光层在蓝色、绿色和红色峰值波长中的每一者下具有大于约50％的光学透射率。部分透光层的蓝色、绿色和红色FWHM比蓝色、绿色和红色发光微型LED的相应蓝色、绿色和红色FWHM小至少10％。
Description
技术领域
本公开整体涉及微型LED显示器，具体地讲是具有选择性地透射来自微型LED光源的光的光学滤光器的微型LED显示器。
背景技术
微型发光二极管(微型LED)出现在许多不同的应用中，诸如显示器、照明控制、汽车信号等。许多应用在单个装置中使用多个微型LED。微型LED的颜色和光强度公差范围可以很大，并且可能导致单个装置内和多个装置之间的不均匀外观。微型LED如果未经校准，则在亮度和颜色方面有很大的变化。为了实现亮度和颜色的更好均匀性，LED制造商通常采用分级过程，其中具有相似亮度和颜色的LED被“分级”在一起。分级过程通常会增加LED的制造成本，尤其是在大批量生产中。具有非分级微型LED的显示器通常利用颜色校准解决方案来细化色域。
发明内容
在本公开的一些方面，提供了一种包括多个蓝色、绿色和红色发光微型LED的显示器。该多个蓝色、绿色和红色发光微型LED具有相应的蓝色、绿色和红色发射光谱。该蓝色、绿色和红色发射光谱包括在相应蓝色、绿色和红色峰值波长下具有相应蓝色、绿色和红色半极大处全宽度(FWHM)的相应蓝色、绿色和红色发射峰。该显示器包括设置在多个蓝色、绿色和红色发光微型LED上的部分透光层。部分透光层包括具有相应蓝色、绿色和红色FWHM的显著不同的蓝色、绿色和红色透射带。对于大致法向入射光，部分透光层在蓝色、绿色和红色峰值波长中的每一者下具有大于约50％的光学透射率。部分透光层的蓝色、绿色和红色FWHM比蓝色、绿色和红色发光微型LED的相应蓝色、绿色和红色FWHM小至少10％。
在本公开的其它方面，提供了一种包括多个蓝光发射光源的显示器。每个蓝光发射光源具有一个发射光谱，该发射光谱包括在蓝色峰值波长下具有发射强度Ib的蓝色发射峰。蓝光发射光源中的至少一者的发射光谱包括在第一可见波长下不是蓝色波长的第一发射强度I1，其中I1/Ib>0.2。部分透光层设置在多个蓝光发射光源上。对于大致法向入射光，部分透光层在蓝色峰值波长下具有光学透射率Tb以及在第一可见波长下具有光学透射率T1，其中T1/Tb<0.1。
附图说明
将参考附图更详细地讨论本公开的各个方面，其中，
图1示意性地示出了根据本公开的某些方面的具有光学滤光器的微型LED显示器；
图2示意性地示出了设置在微型LED显示器上的光学滤光器上的法向入射光；
图3是示出根据本公开的一些方面的具有光学滤光器的RGB光源的光发射光谱的图形视图；以及
图4是相应蓝色、绿色和红色微型LED的蓝色、绿色和红色光谱与部分透射法向入射光的光学滤光器的蓝色、绿色和红色透射带的叠加的图形表示；
图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
微型LED显示器用于从包括标志牌、计算机监视器和电视机在内的相对较大设备到小型手持设备和触敏装置诸如手机、游戏设备和其它应用范围内的多种应用中。不使用背光技术的较大尺寸的微型LED显示器单元是自发射显示器。自发射微型LED显示器通常需要颜色校准以产生精细化的色域，在使用非分级LED时更是如此。
图1示出了微型LED显示器(200)。在一些方面，显示器(200)包括多个蓝色(10)、绿色(50)和红色(60)发光微型LED。在一些方面，多个蓝色、绿色和红色发光微型LED(10,50,60)形成规则阵列并且设置在基板(40)上。形成离散光源的规则阵列的微型LED处于电连通状态，使得微型LED可根据需要以串联或并联方式或是串联和并联组合形式工作。规则阵列中的微型LED的布置可在每个微型LED上提供更好的亮度控制，以配合显示图像动态地改变照明。将红色、绿色和蓝色微型LED直接安装在基板上实现显示装置的小型化，并且在显示器分辨率和色域方面可能是有利的。
在一些实施方案中，基板(40)可以是印刷电路板(PCB)，并且多个蓝色、绿色和红色发光微型LED(10,50,60)设置在PCB(40)上。微型LED阵列可通过任何技术安装在PCB上，诸如例如机械紧固、焊接或使用粘合剂。PCB可包括连接到微型LED的多条导电迹线，用于激励和控制微型LED的光发射。在一些其它方面，基板(40)可包括薄膜晶体管(TFT)玻璃层。
如图4中以图形方式所示，蓝色、绿色和红色微型LED具有相应的蓝色(20)、绿色(70)和红色(80)发射光谱。蓝色、绿色和红色发射光谱中的每一者包括在相应蓝色(22)、绿色(72)和红色(82)峰值波长下的相应蓝色(21)、绿色(71)和红色(81)发射峰。蓝色(20)、绿色(70)和红色(80)发射光谱中的每一者具有相应的蓝色(Wb)、绿色(Wg)和红色(Wr)半极大处全宽度(FWHM)。例如，蓝色发光微型LED可具有430nm至470nm范围内的可见波长和小于30nm的FWHM，绿色发光微型LED可具有520nm至565nm范围内的可见波长和小于40nm的FWHM，并且红色发光微型LED可具有625nm至700nm范围内的可见波长和小于25nm的FWHM。
在一些实施方案中，部分透光层(30)设置在多个蓝色(10)、绿色(50)和红色(60)发光微型LED上。部分透光层(30)包括具有相应蓝色(W’b)、绿色(W’g)和红色(W’r)FWHM的显著不同的蓝色(90b)、绿色(90g)和红色(90r)透射带。在一些方面，对于部分透光层(30)上的大致法向入射光(31)(如图2所示)，部分透光层(30)在蓝色、绿色和红色峰值波长中的每一者下可具有大于约50％的光学透射率。在一些情况下，光学透射率可大于60％或65％或70％或80％。部分透光层(30)可被构造成能够通过和阻挡选择性波长以产生尖锐和窄的输出光谱。在一些方面，部分透光层(30)可被造成使得部分透光层(30)的蓝色(W’b)、绿色(W’g)和红色(W’r)FWHM比蓝色(10)、绿色(50)和红色(60)发光微型LED的相应蓝色(Wb)、绿色(Wg)和红色(Wr)FWHM小至少10％，或至少20％或至少30％至40％，并且在一些情况下，至少50％或至少60％。
图3中示出了根据本公开的实施方案的发射光谱的示例性图形表示。对于在多个蓝色(10)、绿色(50)和红色(60)发光微型LED上设置有部分透光层(30)的显示器(200)，部分透光层(30)的蓝色(W’b)、绿色(W’g)和红色(W’r)FWHM可分别小于20nm、小于30nm和小于15nm。在一些其它实施方案中，部分透光层(30)的蓝色(W’b)、绿色(W’g)和红色(W’r)FWHM可分别为约7.5nm、12nm和6nm。
蓝绿波长(91bg)环绕由蓝色发光微型LED(10)发射的蓝光分量和由绿色发光微型LED(50)发射的绿光分量并且介于蓝色峰值波长和绿色峰值波长之间。绿红波长(91gr)环绕由绿色发光微型LED(50)发射的绿光分量和由红色发光微型LED(60)发射的红光分量并且介于绿色峰值波长和红色峰值波长之间。在一些方面，对于设置在蓝色峰值波长和绿色峰值波长之间的至少一个蓝绿波长(91bg)和设置在绿色峰值波长和红色峰值波长之间的至少一个绿红波长(91gr)中的每一者，部分透光层具有小于约10％或小于约8％或小于约5％的光学透射率。蓝绿波长(91bg)在一些情况下可为约500nm，并且绿红波长(91gr)在一些情况下可为约600nm。
在一些实施方案中，部分透光层(30)的光学吸收率在蓝色、绿色和红色峰值波长中的至少一者下可大于约1％或3％或5％或10％。部分透光层(30)可包括光学吸收材料。由于光学吸收材料，部分透光层(30)的光学吸收率在蓝色、绿色和红色峰值波长中的至少一者下可大于约1％或3％或5％或10％。在一些实施方案中，光学吸收材料可包括炭黑等。
在一些实施方案中，部分透光层(30)包括防反射层(100)以减轻菲涅耳反射。在一些方面，防反射层(100)可设置在部分透光层(30)的远离多个蓝色、绿色和红色发光微型LED(10,50,60)的主表面(32)上。
用于形成防反射层(100)的合适的防反射方法是本领域已知的减少/消除反射性的干涉涂层，包括适当设计的高折射率材料和低折射率材料的多层、低折射率材料的单层、通过水解铝薄涂层制成的勃姆石、溶胶涂层、蛾眼(moth's-eye)微结构化涂层和渐变折射率涂层。吸收材料的烧结涂层也是合适的。
在一些实施方案中，部分透光层(30)包括硬质涂层(110)。硬质涂层(110)可设置在部分透光层(30)的远离多个蓝色、绿色和红色发光微型LED的主表面(32)上。在一些方面，硬质涂层(110)可为具有最佳炭黑浓度的着色硬质涂层，使得在蓝色、绿色和红色峰值波长中的每一者下可能有至少约50％的光学透射率。在一些情况下，硬质涂层(110)可由包含一种或多种可交联聚合物材料作为用于承载纳米颗粒的聚合物基体材料或粘结剂的涂料组合物形成。示例性粘结剂可包含例如一种或多种(甲基)丙烯酸的低聚物和/或单体作为粘结剂材料。在一些方面，硬质涂层(110)还包含已知的添加剂，诸如防雾剂、抗静电剂和易清洁剂(例如，抗指纹剂、抗油剂、防掉绒剂、防污剂，或添加易清洁功能的其它试剂)。
在一些实施方案中，设置在多个蓝色(10)、绿色(50)和红色(60)发光微型LED上的部分透光层(30)包括一层硬质涂层(110)和一层防反射涂层(100)。
在其它实施方案中，显示器(200)包括多个蓝光发射光源(10)。每个蓝光发射光源可以是一个蓝色发光微型LED。在一些方面，多个蓝光发射光源(10)设置在基板(40)上。将蓝光发射光源直接安装在基板上实现显示装置的小型化，并且在显示器分辨率和色域方面可能是有利的。在一些实施方案中，基板(40)可以是印刷电路板(PCB)，并且多个蓝光发射光源(10)设置在PCB(40)上。蓝光发射光源(10)可通过任何技术安装在PCB上，诸如例如机械紧固、焊接或使用粘合剂。PCB可包括连接到光源的多条导电迹线，用于激励和控制光源的光发射。在一些其它方面，基板(40)可包括薄膜晶体管(TFT)玻璃层。
每个蓝光发射光源(10)具有一个发射光谱(20)，该发射光谱包括在蓝色峰值波长(22)下具有发射强度(Ib)的蓝色发射峰(21)，如图4所示。在一些情况下，蓝色峰值波长(22)可小于约475nm，例如约450nm。在一些方面，蓝光发射光源中的至少一者的发射光谱包括在第一可见波长(23)下不是蓝色波长的第一发射强度(I1)。在一些情况下，第一可见波长(23)可以是绿色波长，并且在其它情况下，第一可见波长(23)可以是红色波长。例如，第一可见波长(23)可以在550nm至625nm之间。在一些实施方案中，在第一可见波长(23)下不是蓝色波长的第一发射强度(I1)与发射强度(Ib)之间的比率可以使得I1/Ib＞0.2或I1/Ib＞0.3或I1/Ib＞0.4或I1/Ib＞0.5。
在一些方面，部分透光层(30)设置在多个蓝光发射光源(10)上。对于部分透光层(30)上的大致法向入射光(31)(如图2所示)，部分透光层(30)在蓝色峰值波长下具有光学透射率(Tb)以及在第一可见波长(23)下具有光学透射率(T1)。在一些情况下，蓝色峰值波长可小于约475nm，可为约450nm。在一些情况下，第一可见波长(23)可以是绿色波长，并且在其它情况下，第一可见波长(23)可以是红色波长。例如，第一可见波长(23)可以在550nm至625nm之间。在一些实施方案中，第一可见波长(23)下的光学透射率(T1)与蓝色峰值波长下的光学透射率(Tb)之间的比率可以使得T1/Tb＜0.1在其它情况下，第一可见波长(23)下的光学透射率(T1)与蓝色峰值波长下的光学透射率(Tb)之间的比率可以使得T1/Tb＜0.05。
在一些方面，部分透光层(30)可包括数量总共大于约50或大于100的多个聚合物层。聚合物层可足够薄，使得在多个界面处反射的光经受相长干涉或相消干涉作用，以赋予部分透光层期望的反射或透射特性。在一些实施方案中，聚合物层包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和PEN/PET共聚物中的一种或多种。波长范围内的较少数量的层对可在较低波长下以窄带宽光源的对应入射角增加发射。
在一些实施方案中，部分透光层(30)包括防反射层(100)以减轻菲涅耳反射。在一些方面，防反射层(100)可设置在部分透光层(30)的远离多个蓝光发射光源(10)的主表面(32)上。用于形成防反射层(100)的合适的防反射方法是本领域已知的减少/消除反射性的干涉涂层，包括适当设计的高折射率材料和低折射率材料的多层、低折射率材料的单层、通过水解铝薄涂层制成的勃姆石、溶胶涂层、蛾眼(moth's-eye)微结构化涂层和渐变折射率涂层。吸收材料的烧结涂层也是合适的。
在一些实施方案中，部分透光层(30)包括硬质涂层(110)。硬质涂层(110)可设置在部分透光层(30)的远离多个蓝光发射光源(10)的主表面(32)上。在一些方面，硬质涂层(110)可为具有最佳炭黑浓度的着色硬质涂层，使得可能有至少约50％的光学透射率。在一些方面，硬质涂层(110)还包含已知的添加剂，诸如防雾剂、抗静电剂和易清洁剂(例如，抗指纹剂、抗油剂、防掉绒剂、防污剂，或添加易清洁功能的其它试剂)。
在一些实施方案中，设置在多个蓝光发射光源(10)上的部分透光层(30)包括一层硬质涂层(110)和一层防反射涂层(100)。
Claims (10)
1.一种显示器，所述显示器包括多个蓝色、绿色和红色发光微型LED，所述微型LED具有相应的蓝色、绿色和红色发射光谱，所述发射光谱包括在相应蓝色、绿色和红色峰值波长下具有相应蓝色、绿色和红色半极大处全宽度(FWHM)的相应蓝色、绿色和红色发射峰；和
部分透光层，所述部分透光层设置在所述多个蓝色、绿色和红色发光微型LED上，并且包括具有相应蓝色、绿色和红色FWHM的显著不同的蓝色、绿色和红色透射带，使得对于大致法向入射光，所述部分透光层在所述蓝色、绿色和红色峰值波长中的每一者下具有大于约50％的光学透射率，并且其中所述部分透光层的所述蓝色、绿色和红色FWHM比所述蓝色、绿色和红色发光微型LED的所述相应蓝色、绿色和红色FWHM小至少10％。
2.根据权利要求1所述的显示器，其中对于设置在所述蓝色峰值波长和所述绿色峰值波长之间的至少一个蓝绿波长和设置在所述绿色峰值波长和所述红色峰值波长之间的至少一个绿红波长中的每一者，所述部分透光层具有小于约10％的光学透射率并且在所述蓝色、绿色和红色峰值波长中的至少一者下具有大于约1％的光学吸收率，其中所述大于约1％的光学吸收率是由于包括光学吸收材料的所述部分透光层造成的，并且其中所述光学吸收材料包括炭黑。
3.一种显示器，所述显示器包括多个蓝光发射光源，每个蓝光发射光源具有一个发射光谱，所述发射光谱包括在蓝色峰值波长下具有发射强度Ib的蓝色发射峰，其中所述蓝光发射光源中的至少一者的所述发射光谱包括在第一可见波长下不是蓝色波长的第一发射强度I1，其中I1/Ib>0.2；和
部分透光层，所述部分透光层设置在所述多个蓝光发射光源上，使得对于大致法向入射光，所述部分透光层在所述蓝色峰值波长下具有光学透射率Tb以及在所述第一可见波长下具有光学透射率T1，T1/Tb<0.1。
4.根据权利要求3所述的显示器，其中每个蓝光发射光源是一个蓝色发光微型发光二极管(微型LED)。
5.根据权利要求3所述的显示器，其中I1/Ib>0.4并且T1/Tb<0.05。
6.根据权利要求3所述的显示器，其中所述多个蓝光发射光源设置在基板上，其中所述基板是印刷电路板，或者其中所述基板包括薄膜晶体管(TFT)玻璃层。
7.根据权利要求3所述的显示器，其中所述部分透光层包括数量总共大于约50的多个聚合物层。
8.根据权利要求3所述的显示器，其中所述第一可见波长是绿色波长或红色波长，并且其中所述蓝色峰值波长小于约475nm。
9.根据权利要求3所述的显示器，其中所述部分透光层在所述蓝色峰值波长下具有大于约1％的光学吸收率，其中所述大于约1％的光学吸收率是由于包括光学吸收材料的所述部分透光层造成的，并且其中所述光学吸收材料包括炭黑。
10.根据权利要求3所述的显示器，其中所述部分透光层包括防反射层，所述防反射层设置在所述部分透光层的远离所述多个蓝光发射光源的主表面上。
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