CN116547571A - 自对准背光反射器 - Google Patents

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CN116547571A CN202180078506.2A CN202180078506A CN116547571A CN 116547571 A CN116547571 A CN 116547571A CN 202180078506 A CN202180078506 A CN 202180078506A CN 116547571 A CN116547571 A CN 116547571A
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堵光磊
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Abstract

一种反射器和包含反射器的背光，其中反射器被配置以与光源光耦合，此光源发射峰值强度波长(λpeak)和入射峰值强度光线。反射器被配置以使入射峰值强度光线的至少约60％反射并且使从光源发射的入射低强度光线的至少约60％透射。

Description

自对准背光反射器
相关申请的交叉引用
本申请案根据专利法主张于2020年11月23日申请的美国临时专利申请案案第63/117,158号的优先权，此申请案以其全文引用方式并入本文。
技术领域
本公开案通常涉及背光反射器，并且更具体而言涉及自对准背光反射器。
背景技术
液晶显示器(LCD)通常用于各种电子设备中，例如手机、笔记本电脑、电子平板电脑、电视和电脑显示器。LCD可包含用于产生光的背光，然后可将光进行波长转换、滤波和/或偏振以从LCD产生图像。背光可为侧光式(edge-lit)或直下式(direct-lit)。侧光式背光可包含边缘耦合到导光板的发光二极管(LED)阵列，导光板从导光板表面发射光。直下式背光可包含LCD面板正后方的二维(2D)LED的阵列。
与侧光式背光相比，直下式背光可具有改善的动态对比度的优点。例如，具有直下式背光的显示器可独立地调整每个LED的亮度，以设置整个图像的亮度的动态范围。为了实现期望的光均匀性和/或避免在直下式背光中的热点(hot spot)，可将扩散板或膜放置在距LED一定距离处，因此使整体显示器厚度大于侧光式背光的整体显示器厚度。
为了减少背光的厚度，可在扩散板、透明板或独立的图案化反射层上并入具有空间变化的图案，其中图案的空间变化通常与LED位置配准。然而，尽管具有空间变化的图案可减少背光的厚度，但它们通常需要与LED相当精确的对准，这除了图案的生产之外还需要另外的组装和/或制造步骤。
发明内容
本文公开的实施方式包含反射器。反射器包含第一主表面、第二主表面和在与第一主表面及第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度。反射器被配置以与光源光耦合，此光源发射峰值强度波长(peak intensity wavelength；λpeak)和入射峰值强度光线。入射峰值强度光线沿相对于垂直方向以一角度(θ)定向的轴延伸。此外，反射器被配置以使入射峰值强度光线的至少约60％反射并且使从光源发射的入射低强度光线的至少约60％透射。每束入射低强度光线沿相对于垂直方向以一角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，此总入射光强度小于峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
本文公开的实施方式还包含背光。背光包含反射器。反射器包含第一主表面、第二主表面和在与第一主表面及第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度。背光还包含基板和紧邻此基板的多个光源。每个光源被配置以发射峰值强度波长(λpeak)和入射峰值强度光线。此入射峰值强度光线沿相对于垂直方向以一角度(θ)定向的轴延伸。此外，反射器被配置以使入射峰值强度光线的至少约60％反射并且使从光源发射的入射低强度光线的至少约60％透射。每束入射低强度光线沿相对于垂直方向以一角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，此总入射光强度小于峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
本文公开的实施方式的另外的特征和优点将于以下实施方式中记载，并且部分地对于本领域的技术人员而言从所述实施方式将为显而易见的，或通过实践如本文所述的公开的实施方式而认知，本文包含以下实施方式、权利要求书和附图。
应理解，前述一般性描述和以下实施方式两者呈现旨在提供用于理解所主张的实施方式的本质和特性的概要或架构的实施方式。本文包含附图以提供进一步理解，并且附图并入此说明书中且构成此说明书的部分。附图示出公开案的各种实施方式，且附图与说明一起解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是包含反射器的示例性背光的剖面图；
图2是包含反射器的示例性背光的剖面图；
图3是包含反射器的示例性背光的剖面图；
图4是包含反射器、扩散层和透明层的示例性背光的剖面图；
图5是包含反射器、扩散层和透明层的示例性背光的剖面图；
图6是示例性反射器的剖面图；
图7是示例性反射器的平均透射率和光耦合光源的光带(light band)强度作为波长的函数的图表；
图8是在不同入射角下示例性反射器的平均透射率和光耦合光源的光带强度作为波长的函数的图表；
图9是在观察平面与光耦合光源之间延伸的不同反射器和/或扩散层配置下，至观察平面的总入射光透射率作为入射角的函数的图表；
图10是示例性反射器的总反射率和透射率作为光耦合光源的入射角的函数的图表；
图11是示例性反射器的总反射率和透射率作为光耦合光源的入射角的函数的图表；
图12是示例性反射器的总反射率和透射率作为光耦合光源的入射角的函数的图表；和
图13是示例性反射器的总反射率和透射率作为光耦合光源的入射角的函数的图表。
具体实施方式
现将详细参照本公开案的目前较佳实施方式，实施方式的实例绘示于附图中。在附图各处将尽可能使用相同的元件符号来指称相同或类似的部件。然而，本公开案可以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文记载的实施方式。
本文中可将范围表示为从“约”一个特定值，和/或至“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一个实施方式包含从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，举例而言，当通过使用先行词“约”将数值表示为近似值时，将理解特定值形成另一个实施方式。将进一步理解，每个范围的端点关于另一个端点都为有意义的并且独立于另一个端点。
如本文使用的方向性用语──举例而言，上、下、右、左、前、后、顶部、底部──仅为参照所绘制的附图而作出，而不欲暗示绝对定向。
除非另外明确说明，否则本文记载的任何方法决不欲解释为要求以特定顺序执行方法的步骤，也不要求以任何设备特定的定向来执行。因此，当方法权利要求实际上并未叙述方法的步骤所要遵循的顺序时，或当任何设备权利要求实际上并未叙述对个别部件的顺序或定向时，或当在权利要求书或说明书中并未另外特定说明步骤将限于特定的顺序时，或当并未叙述对设备的部件的特定顺序或定向时，决不欲在任何方面中推断顺序或定向。此适用于任何可能的未表达的解释依据，包含：关于步骤的安排、操作流程、部件的顺序或部件的定向的逻辑事项；自语法组织或标点符号得到的简单含义，和；说明书中描述的实施方式的数量或类型。
如本文所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”包含复数指示物。因此，例如，除非上下文另有明确指示，否则对“一”部件的参照包含具有两个或更多个此类部件的方面。
如本文所使用，术语“峰值强度波长(λpeak)”指从光源(例如LED)发射的最高强度光线所处的波长。
如本文所使用，术语“入射峰值强度光线”指从直接面向光源的观察平面的视角观察时(或入射至观察平面)从光源发射的最高角强度光线。
如本文所使用，术语“入射低强度光线”指从直接面向光源的观察平面的视角观察时(或入射至观察平面)从光源发射的具有小于峰值强度光线的总入射光强度的约25％的角光线。
如本文所使用，术语“半峰值强度波长宽度(half peak intensity wavelengthwidth)(FWHM)”指从光源发射的光带的波长范围，其中波长范围的低端对应于低于峰值强度波长(λpeak)而具有峰值强度波长(λpeak)的强度的一半的波长，并且波长范围的高端对应于高于峰值强度波长(λpeak)而具有峰值强度波长(λpeak)的强度的一半的波长。
如本文所使用，术语“透明”指在光谱的可见区域(约420纳米～750纳米)中在500毫米的长度上具有至少约30％的光透射率的材料或层。
图1示出包含反射器200的示例性背光10的剖面图。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204和在与第一主表面202和第二主表面204呈垂直方向(P)上延伸的厚度(T)。背光10还包含基板100和位于基板100上或紧邻基板100的光源102。间隙(例如气隙)可在基板100与反射器200之间延伸。
光源102被配置为以相对于垂直方向(P)的一或更多个角度发射一或更多束光线。在图1中，示例性光线(R)沿相对于垂直方向(P)以一角度(θ)定向的轴延伸。
此外，光源102被配置以发射峰值强度波长(λpeak)和入射峰值强度光线，入射峰值强度光线沿相对于垂直方向(P)以一角度(θ)定向的轴延伸。入射峰值强度光线是从直接面向光源的观察平面(OP)的视角观察时(或入射至观察平面(OP))从光源102发射的最高强度光线。如图1所示，观察平面(OP)通常平行于反射器200的第一主表面202和第二主表面204。
光源102还被配置以发射一或更多束低强度光线，每束入射低强度光线沿相对于垂直方向(P)以一角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，如从观察平面(OP)的视角观察时(或入射至观察平面(OP))，此总入射光强度小于峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
图2示出包含反射器200的示例性背光10的剖面图。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204和在与第一主表面202和第二主表面204呈垂直方向(P)上延伸的厚度(T)。背光10还包含基板100和位于基板100上或紧邻基板100的光源102。气隙可在基板100与反射器200之间延伸。
如图2所示，光源102以相对于垂直方向(P)的多个角度发射复数束光线，其中每束绘示的光线的长度代表所述光线的绝对强度。如图2可见，在每个角度下的每束光线的绝对强度近似恒定，从而呈现出大致上朗伯发射图案(Lambertian emission pattern)(本领域亦称为“A型”发射图案)。
从观察平面(OP)的视角观察时(或入射至观察平面(OP))，从光源102发射的每束光线的入射强度为所述光线的绝对强度和所述光线与观察平面(OP)之间的入射角两者的函数。因此，在图2所示的实施方式中，从光源102发射的入射峰值强度光线沿近似垂直于观察平面(OP)的轴延伸，或换句话说，沿相对于垂直方向(P)以约0°的角度(θ)定向的轴延伸。另外，在图2所示的实施方式中，从光源102发射的入射低强度光线各自沿相对于垂直方向(P)以大于约75°的绝对角度定向的轴延伸。
因此，本文公开的实施方式包含以下实施方式，其中入射峰值强度光线沿相对于垂直方向(P)以角度(θ)定向的轴延伸，角度(θ)范围从约-20°至约20°，例如从约-10°至约10°，进一步例如从约-5°至约5°，包含约0°。
图3示出包含反射器200的示例性背光10的剖面图。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204和在与第一主表面202和第二主表面204呈垂直方向(P)上延伸的厚度(T)。背光10还包含基板100和位于基板100上或紧邻基板100的光源102。气隙可在基板100与反射器200之间延伸。
如图3所示，光源102以相对于垂直方向(P)的多个角度发射复数束光线，其中每束绘示的光线的长度代表所述光线的绝对强度。如图3可见，每束光线的绝对强度因发射角度而变化，从而呈现出大致上广角发射图案(wide-angle emission pattern)(本领域也称为“B型”发射图案)。
从观察平面(OP)的视角观察时(或入射至观察平面(OP))，从光源102发射的每束光线的入射强度是所述光线的绝对强度和所述光线与观察平面(OP)之间的入射角两者的函数。因此，在图3所示的实施方式中，从光源102发射的入射峰值强度光线沿相对于垂直方向(P)以约45°的角度(θ)定向的轴延伸。
因此，本文公开的实施方式包含以下实施方式，其中入射峰值强度光线沿相对于垂直方向(P)以角度(θ)定向的轴延伸，角度(θ)范围从约-60°至约-20°或从约20°至约60°，例如从约-55°至约-25°或从约25°至约55°，进一步例如从约-50°至约-30°或从约30°至约50°，包含约-45°或45°。
图4示出包含反射器200、扩散层300和透明层400的示例性背光10的剖面图。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204和在与第一主表面202和第二主表面204呈垂直方向(P)上延伸的厚度(T)。背光10还包含基板100和位于基板100上或紧邻基板100的多个光源102。
如图4所示，扩散层300紧邻反射器200的第二主表面204延伸并且透明层400在基板100与扩散层300之间延伸。气隙可在基板100与透明层400之间延伸。
图5示出包含反射器200、扩散层300和透明层400的示例性背光10的剖面图。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204和在与第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向(P)上延伸的厚度(T)。背光10还包含基板100和位于基板100上或紧邻基板100的多个光源102。
如图5所示，扩散层300紧邻反射器200的第一主表面202延伸并且反射器200在扩散层300与透明层400之间延伸。气隙可在基板100与透明层400之间延伸。
在某些示例性实施方式中，厚度(T)在垂直方向(P)上延伸的距离的范围从约1微米至约4微米，例如从约2微米至约3微米。
基板100可包含印刷电路板(PCB)、玻璃或塑料基板，或用于将电信号传递至每个光源102以单独控制每个光源的另一种适合的基板。基板102可包括刚性基板或柔性基板。
相邻光源102(例如图4和图5所示的光源102)之间的间距，尽管不限于任何特定值，但可举例而言，小于约40毫米，例如小于约20毫米，进一步例如小于约10毫米，更进一步例如小于约5毫米，例如从约1毫米至约40毫米，进一步例如从约5毫米至约20毫米。
在某些示例性实施方式中，例如图1至图5所示的实施方式，一或更多个光源102各自包括发光二极管(LED)。在某些示例性实施方式中，例如图1至图5所示的实施方式，一或更多个光源102各自包括蓝色LED。
扩散层300使来自一或更多个光源102的光线扩散。扩散层300还使否则将经历全内反射的光线扩散。扩散层300可包括大致上均匀的透射率或在一或更多个方向上变化的透射率(空间变化的透射率)。
在某些示例性实施方式中，扩散层300包含均匀或连续的散射颗粒层。散射颗粒可例如在透明或白色墨内，其包含微米尺寸或纳米尺寸的散射颗粒，例如Al2O3颗粒、TiO2颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate；PMMA)颗粒或其他适合的颗粒。颗粒尺寸可例如在从约0.1微米至约10.0微米的范围内变化。在其他实施方式中，扩散层300可包含防眩光(anti-glare)图案。防眩光图案可由一层聚合物珠(bead)形成或可被蚀刻。
扩散层300可被设计以调整通过扩散层300散射的光与入射至扩散层300的总光的比率。例如，扩散层300可包括一特定材料或多种材料的涂层或层，具有被设计以实现期望的散射光与入射光的比率的特定厚度、散射颗粒尺寸和/或散射颗粒负载。例如，可设计具有小于或等于约500纳米的厚度的扩散层或涂层，其包括在粘结剂(binder)(例如，丙烯酸酯(acrylate)等)内具有约200纳米的中位数直径的TiO2散射颗粒，以通过调谐粘结剂内的散射颗粒负载来调整散射光与入射光的比率。
在某些示例性实施方式中，透明层400在光谱的可见区域(约420纳米～750纳米)中在500毫米的长度上具有大于约30％的光透射率，例如大于约50％，进一步例如大于约70％，包含从约30％至约99％，进一步包含从约50％至约95％。在某些示例性实施方式中，透明层400在光谱的紫外(UV)区域(约100纳米～400纳米)中在500毫米的长度上可具有大于约50％的光透射率，例如从约50％至约90％。
透明层400的光学性质可受构成透明层的材料或多种材料的折射率影响。在某些示例性实施方式中，透明层400可具有范围从约1.3至约1.8的折射率。在其他实施方式中，透明层400可具有相对低程度的光衰减(例如，由于吸收和/或散射)。例如，透明层400的光衰减对于范围从约420纳米至约750纳米的波长可为小于约每米5分贝。
尽管不限于任何特定材料或多种材料，但在某些示例性实施方式中，透明层400可包括一或更多种聚合物材料，例如塑料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(methylmethacrylate styrene；MS)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS))、聚碳酸酯(polycarbonate；PC)或其他类似材料。透明层400还可包括一或更多种玻璃材料，例如铝硅酸盐、碱金属铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱金属硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱金属铝硼硅酸盐、钠钙玻璃或其他适合的玻璃。适合用作透明层400的市售玻璃的非限制实例包含来自康宁公司的EAGLELotusTM、/>IrisTM和玻璃。
本文公开的实施方式包含以下实施方式，其中反射器200被配置以使从一或更多个光源102发射的入射峰值强度光线的至少约60％反射，例如至少约70％，进一步例如至少约80％，包含从约60％至约99％，例如从约70％至约95％，并且使从一或更多个光源102发射的入射低强度光线的至少约60％透射，例如至少约75％，进一步例如至少约85％，包含从约60％至99％，例如从约75％至约98％，每束入射低强度光线沿相对于垂直方向(P)以一角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，此总入射光强度小于峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
在某些示例性实施方式中，从一或更多个光源102发射的峰值强度波长(λpeak)在光谱的可见区域中(在约420纳米与约750纳米之间)。在某些示例性实施方式中，例如图1至图5所示的实施方式，从一或更多个光源102发射的峰值强度波长(λpeak)在从约440纳米至约500纳米的范围中，例如从约450纳米至约480纳米。
在某些示例性实施方式中，此一或更多个光源102发射包括半峰值强度波长宽度(FWHM)的光带并且：
λ1＝λpeak–FWHM；
λ2＝λpeak+FWHM；和
λ3＝λpeak+3×FWHM。
在所述实施方式中，反射器200可包括反射率，此反射率包括λ1与λ2之间的波长的平均总反射率，λ1与λ2之间的波长的平均总反射率大于λ2与λ3之间的波长的平均总反射率，例如λ1与λ2之间的波长的平均总反射率为λ2与λ3之间的波长的平均总反射率的至少约两倍，更进一步例如λ1与λ2之间的波长的平均总反射率为λ2与λ3之间的波长的平均总反射率的至少约三倍，又更进一步例如λ1与λ2之间的波长的平均总反射率为λ2与λ3之间的波长的平均总反射率的至少约四倍。
或者说，在某些示例性实施方式中，反射器200可包括透射率，此透射率包括λ2与λ3之间的波长的平均总透射率，λ2与λ3之间的波长的平均总透射率大于λ1与λ2之间的波长的平均总透射率，例如λ2与λ3之间的波长的平均总透射率为λ1与λ2之间的波长的平均总透射率的至少约两倍，更进一步例如λ2与λ3之间的波长的平均总透射率为λ1与λ2之间的波长的平均总透射率的至少约三倍，又更进一步例如λ2与λ3之间的波长的平均总透射率为λ1与λ2之间的波长的平均总透射率的至少约四倍。
在某些示例性实施方式中，例如，λ1可在从约400纳米至约480纳米的范围中，例如，λ2可在从约450纳米至约530纳米的范围中，并且例如，λ3可在从约480纳米至约660纳米的范围中。在某些示例性实施方式中，例如，半峰值强度波长宽度(FWHM)可在从约10纳米至约100纳米的范围中，例如从约20纳米至约80纳米，进一步例如从约30纳米至约60纳米。
图7为示出示例性反射器200的平均透射率(线“B”)和光耦合光源102(具体为光耦合LED)的光带强度(线“A”)作为波长的函数的图表。如图7所示，λ2与λ3之间的波长的平均透射率为λ1与λ2之间的波长的平均透射率的至少约四倍。或者说，λ1与λ2之间的波长的平均反射率为λ2与λ3之间的波长的平均反射率的至少约四倍。
图8为示出在不同入射角下示例性反射器200的平均透射率和光源102(具体为LED)的光带强度作为波长的函数的图表。LED发射大致上朗伯发射图案，例如图2所示的发射图案，其中入射峰值强度光线沿近似垂直于观察平面(OP)的轴延伸，或换句话说，沿相对于垂直方向(P)以约0°的角度(θ)定向的轴延伸。
此外，如图8中的线“A”所示，LED发射约460纳米的峰值强度波长(λpeak)和约25纳米的半峰值强度波长宽度(FWHM)。图8中的其他曲线表示穿过反射器200的光透射率作为从LED以不同入射角发射的光线的波长的函数，入射角具体为约0°(线“G”)、30°(线“F”)、45°(线“E”)和60°(线“D”)的角度，其中反射器200具有约1.7的有效折射率。
从图8可见，随着至反射器200的入射角减小，反射器200使入射光的最高强度波长的较大百分比反射并且使入射光的最高强度波长的较低百分比透射。或者说，随着至反射器200的入射角增加，反射器200使入射光的最高强度波长的较大百分比透射并且使入射光的最高强度波长的较低百分比反射。
图9示出在观察平面(OP)与光源102(具体为LED)之间延伸的不同反射器200和/或扩散层300配置下，至观察平面(OP)的总入射光透射率作为入射角的函数的图表。LED发射大致上朗伯发射图案，例如图2所示的发射图案，其中入射峰值强度光线沿近似垂直于观察平面(OP)的轴延伸，或换句话说，沿相对于垂直方向(P)以约0°的角度(θ)定向的轴延伸。
图9示出的曲线为对应于五种不同条件的建模模拟的结果，即：(1)在观察平面(OP)与LED之间没有反射器200或扩散层300的配置中，至观察平面(OP)的入射光透射率(线“G”)；(2)在具有示例性反射器200和具0％入射光散射的示例性扩散层300的配置中，至观察平面(OP)的入射光透射率(线“H”)；(3)在具有示例性反射器200和具25％入射光散射的示例性扩散层300的配置中，至观察平面(OP)的入射光透射率(线“I”)；(4)在具有示例性反射器200和具50％入射光散射的示例性扩散层300的配置中，至观察平面(OP)的入射光透射率(线“J”)；和(5)在具有示例性反射器200和具75％入射光散射的示例性扩散层300的配置中，至观察平面(OP)的入射光透射率(线“K”)。在这些情况中的每一个中，只考虑至观察平面的第一次光(即，不考虑光回收)。
具体而言，图9中的曲线经计算如下：
和
其中：
Θ为LED光至观察平面(OP)的入射角；
I(λ,Θ)为在给定波长和发射角下的LED强度；
E0(Θ)是在给定入射角下没有反射器的系统的照度(illuminance)；
γ为散射光与进入扩散层的总入射光的比率；
t(λ,Θ)是在给定波长和入射角下反射器的透射率；
T(λ)是具有给定波长下的朗伯光输入的反射器的总透射率，其中朗伯光输入来自光耦合至反射器的底表面的层，而反射器的顶表面与空气相邻；和
E(Θ,γ)是在给定入射角且具有设定γ下具有反射器的系统的照度。
从图9可见，示例性反射器200的存在使入射光的相对透射率朝向比法向(即，0°)角更高的入射角位移。此外，扩散层300光散射的程度作为波长的函数而影响入射光的相对透射率，其中由于约15°至约80°的入射角之间的透射率较低，因此较高的光散射程度造成较低的总透射率。
在某些示例性实施方式中，反射器200可包括具有不同折射率的至少两层材料。例如，反射器200可包括至少第一层和至少第二层，第一层包括具有第一折射率的材料，第二层包括具有第二折射率的材料，在可见波长范围中第二折射率比第一折射率至少大了约0.1，例如至少大了0.2，进一步例如至少大了0.3，更进一步例如至少大了0.5，包含大了从约0.1至约1.3，例如大了从约0.5至约1.0。
在某些示例性实施方式中，在可见波长范围中第一折射率不超过约1.7，例如不超过约1.6，进一步例如不超过约1.5，更进一步例如不超过约1.4，包含从约1.38至约1.7，而在可见波长范围中第二折射率为至少约1.8，例如至少约2.0，进一步例如至少约2.2，更进一步例如至少约2.4，包含从约1.8至约2.7。
在某些示例性实施方式中，第一层包括至少一种选自SiO2、MgF2或AlF3的材料，而第二层包括至少一种选自Nb2O5、TiO2、Ta2O5、HfO2、Sc2O3、Si3N4、Si2N2O或Al3O3N的材料。在某些示例性实施方式中，第一层包括SiO2，而第二层包括Nb2O5。
在某些示例性实施方式中，反射器200包括包含具有第一折射率的材料的多个层和包含具有第二折射率的材料的多个层，其中第一多个层中的至少一个夹在第二多个层中的至少一个之间。例如，第一和第二多个层中的每一个可包括至少两层(总共至少四层)，例如至少四层(总共至少八层)，进一步例如至少六层(总共至少十二层)，更进一步例如至少八层(总共至少十六层)，又更进一步例如至少十层(总共至少二十层)。因此，本文公开的实施方式包含以下实施方式，其中第一多个层包括例如介于两层与二十层之间，并且第二多个层包括例如介于两层与二十层之间。
可根据本领域的一般技术人员已知的方法形成或沉积具有不同折射率的至少两层材料。例如，具有不同折射率的至少两层材料可根据美国专利案号9,696,467、5,882,774或6,208,466中公开的方法气相或以其他方式沉积至彼此和/或至基板上，美国专利案的全部公开内容以引用方式并入本文。
图6示出示例性反射器200的剖面图，包括多个第一层200a和多个第二层200b，第一层200a包括具有第一折射率的材料，第二层200b包括具有第二折射率的材料，其中在可见波长范围中第二折射率比第一折射率至少大了约0.1。具体而言，反射器200包括包含具有第一折射率的材料的四个第一层200a和包含具有第二折射率的材料的四个第二层200b，总共八层，其中第一层200a的构件和第二层200b的构件是以交替配置夹在彼此之间。
示例
通过以下非限制实例进一步说明本公开案的实施方式。
实例1
通过可从OptiLayer获得的模拟软件设计了模拟反射器，此模拟反射器被设计为光耦合至具有最大入射强度角为0°且最大强度波长为约450纳米的朗伯发射图案的LED。反射器被模拟为包含八层的具有第一和第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料被建模为包括SiO2，并且具有第二折射率的材料被建模为包括Nb2O5。具体而言，模拟反射器被建模为如表格1所记载：
表格1
图10示出模拟反射器的总反射率(线“M”)和透射率(线“L”)作为光耦合LED的入射角的函数。从图10可见，模拟反射器在法线(即，0°)角度下使超过75％的入射光反射，并且在大于约25°的角度下使超过85％的入射光透射。
实例2
通过可从OptiLayer获得的模拟软件设计了模拟反射器，此模拟反射器被设计为光耦合至具有最大入射强度角为0°且最大强度波长为约450纳米的朗伯发射图案的LED。反射器被模拟为包含二十层的具有第一和第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料被建模为包括SiO2，并且具有第二折射率的材料被建模为包括Nb2O5。具体而言，模拟反射器被建模为如表格2所记载：
表格2
图11示出模拟反射器的总反射率(线“O”)和透射率(线“N”)作为光耦合LED的入射角的函数。从图11可见，模拟反射器在法线(即，0°)角度下使超过90％的入射光反射，并且在大于约20°的角度下使超过95％的入射光透射。
实例3
通过可从OptiLayer获得的模拟软件设计了模拟反射器，此模拟反射器被设计为光耦合至具有最大入射强度角为45°且最大强度波长为约450纳米的广角发射图案的LED。反射器被模拟为包含八层的具有第一和第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料被建模为包括SiO2，并且具有第二折射率的材料被建模为包括Nb2O5。具体而言，模拟反射器被建模为如表格3所记载：
表格3
图12示出模拟反射器的总反射率(线“Q”)和透射率(线“P”)作为光耦合LED的入射角的函数。从图12可见，模拟反射器在最大入射角(即，45°)下使超过80％的入射光反射，并且在小于约30°的角度下使超过85％的入射光透射。
实例4
通过可从OptiLayer获得的模拟软件设计了模拟反射器，此模拟反射器被设计为光耦合至具有最大入射强度角为45°且最大强度波长为约450纳米的广角发射图案的LED。反射器被模拟为包含二十五层的具有第一和第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料被建模为包括SiO2，并且具有第二折射率的材料被建模为包括Nb2O5。具体而言，模拟反射器被建模为如表格4所记载：
表格4
图13示出模拟反射器的总反射率(线“S”)和透射率(线“R”)作为光耦合LED的入射角的函数。从图13可见，模拟反射器在最大入射角(即，45°)下使超过90％的入射光反射，并且在小于约30°的角度下使超过95％的入射光透射。
本文公开的实施方式包含其中背光包含位于反射器上方的另外的光学膜的实施方式。例如，背光可包含至少一个扩散板、扩散片、棱镜膜、下转换膜、量子点膜和/或反射式偏光膜。例如，这些可使从反射器发射的光线定向在期望的方向上。
例如，本文公开的实施方式可实现具有改善的动态范围和光均匀性的薄直下式背光，而无需在图案化层与光源之间的精确对准。
对于本领域的技术人员而言将为显而易见的是，在不脱离公开案的精神和范围的情况下，可对本公开案的实施方式进行各种修改和变化。因此，预期本公开案涵盖这些修改和变化，只要它们落入所附权利要求书和其均等物的范围内。

Claims (22)

1.一种反射器，包括：
第一主表面、第二主表面和在与所述第一主表面和所述第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度；
所述反射器被配置以与光源光耦合，所述光源发射峰值强度波长(λpeak)和入射峰值强度光线，所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸；和
所述反射器被配置以使所述入射峰值强度光线的至少约60％反射并且使从所述光源发射的入射低强度光线的至少约60％透射，每束入射低强度光线沿相对于所述垂直方向以角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，所述总入射光强度小于所述峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
2.如权利要求1所述的反射器，其中所述光源发射包括半峰值强度波长宽度(FWHM)的光带并且：
λ1＝λpeak–FWHM；
λ2＝λpeak+FWHM；和
λ3＝λpeak+3×FWHM；和所述反射器包括反射率，所述反射率包括λ1与λ2之间的波长的平均总反射率，λ1与λ2之间的波长的所述平均总反射率大于λ2与λ3之间的波长的平均总反射率。
3.如权利要求2所述的反射器，其中所述反射器包括反射率，所述反射率包括λ1与λ2之间的波长的平均总反射率，λ1与λ2之间的波长的所述平均总反射率为λ2与λ3之间的波长的所述平均总反射率的至少约两倍。
4.如权利要求1所述的反射器，其中所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸，所述角度(θ)范围从约-20°至约20°。
5.如权利要求1所述的反射器，其中所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸，所述角度(θ)范围从约-60°至约-20°或从约20°至约60°。
6.如权利要求1所述的反射器，其中所述反射器包括至少一第一层和至少一第二层，所述第一层包括具有第一折射率的材料，所述第二层包括具有第二折射率的材料，在可见波长范围中所述第二折射率比所述第一折射率至少大了约0.1。
7.如权利要求6所述的反射器，其中所述反射器包括包含具有所述第一折射率的所述材料的多个层和包含具有所述第二折射率的所述材料的多个层，其中所述第一多个层中的至少一个夹在所述第二多个层中的至少一个之间。
8.如权利要求6所述的反射器，其中在可见波长范围中所述第一折射率不超过约1.7，并且在可见波长范围中所述第二折射率为至少约1.8。
9.如权利要求6所述的反射器，其中所述第一层包括至少一种选自SiO2、MgF2或AlF3的材料，而第二层包括至少一种选自Nb2O5、TiO2、Ta2O5、HfO2、Sc2O3、Si3N4、Si2N2O或Al3O3N的材料。
10.如权利要求1所述的反射器，其中所述厚度在所述垂直方向上延伸的距离的范围从约1微米至约4微米。
11.一种背光，包括：
反射器，包括第一主表面、第二主表面和在与所述第一主表面和所述第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度；
基板；和
多个光源，紧邻所述基板，每个光源被配置以发射峰值强度波长(λpeak)和入射峰值强度光线，所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸；和
所述反射器被配置以使所述入射峰值强度光线的至少约60％反射并且使从所述光源发射的入射低强度光线的至少约60％透射，每束入射低强度光线沿相对于所述垂直方向以角度定向的轴延伸并且发射总入射光强度，所述总入射光强度小于所述峰值强度光线的总入射光强度的约25％。
12.如权利要求11所述的背光，其中所述光源被配置以发射包括半峰值强度波长宽度(FWHM)的光带并且：
λ1＝λpeak–FWHM；
λ2＝λpeak+FWHM；和
λ3＝λpeak+3×FWHM；和所述反射器包括反射率，所述反射率包括λ1与λ2之间的波长的平均总反射率，λ1与λ2之间的波长的所述平均总反射率大于λ2与λ3之间的波长的平均总反射率。
13.如权利要求12所述的背光，其中所述反射器包括反射率，所述反射率包括λ1与λ2之间的波长的平均总反射率，λ1与λ2之间的波长的所述平均总反射率为λ2与λ3之间的波长的所述平均总反射率的至少约两倍。
14.如权利要求11所述的背光，其中所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸，所述角度(θ)范围从约-20°至约20°。
15.如权利要求11所述的背光，其中所述入射峰值强度光线沿相对于所述垂直方向以角度(θ)定向的轴延伸，所述角度(θ)范围从约-60°至约-20°或从约20°至约60°。
16.如权利要求11所述的背光，其中所述背光进一步包括至少一个扩散层，所述至少一个扩散层紧邻所述反射器的所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一个延伸。
17.如权利要求16所述的背光，其中所述扩散层包括空间变化的透射率。
18.如权利要求16所述的背光，其中所述背光进一步包括透明层，所述透明层在所述基板与所述至少一个扩散层之间延伸。
19.一种制作如权利要求6所述的反射器的方法，包括以下步骤：将所述第一层中的至少一个沉积至所述第二层中的至少一个上。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述沉积步骤包括将所述第一层中的至少一个气相沉积至所述第二层中的至少一个上。
21.一种制作如权利要求11所述的背光的方法，包括：组装所述反射器、所述基板和所述多个光源。
22.一种电子装置，包括如权利要求11所述的背光。
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