CN116917797A - 包括图案化漫射器和波长选择反射器的背光 - Google Patents
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Abstract
一种背光包括基板、多个光源、反射层、第一漫射板、第二漫射板和颜色转换层。所述多个光源接近所述基板。所述反射层接近所述基板所述。第一漫射板处于所述多个光源上方。所述颜色转换层处于所述第一漫射板与所述第二漫射板之间。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2021年2月2日提交的美国临时申请号63/144,760的优先权得到权益,该临时申请的内容是本申请的基础并全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开内容大体上涉及显示器的背光。更具体地,本公开内容涉及包括图案化漫射器的背光,该图案化漫射器包括图案化反射器和波长选择反射器。
背景技术
液晶显示器(liquid crystal display,LCD)通常用于各种电子设备,诸如移动电话、膝上型计算机、电子平板计算机、电视机和计算机显示器。LCD为基于光阀的显示器,其中显示面板包括可单独寻址的光阀阵列。LCD可以包括用于产生光的背光,该光随后可以经波长转换、滤波和/或偏振以从LCD产生图像。背光可以为侧光式或直光式。侧光式背光可以包括边缘耦接至导光板的发光二极管(light emitting diode,LED)阵列,该导光板从其表面发光。直光式背光可以包括直接位于LCD面板后面的二维(two-dimensional,2D)LED阵列。
与侧光式背光相比,直光式背光具有提高动态对比度的优势。例如,具有直光式背光的显示器可以独立地调节每一LED的亮度,以设置图像上亮度的动态范围。这通常被称为局部调光。然而,为实现期望的光均匀性和/或避免直光式背光中的热点,可以将漫射板或膜定位在距LED一定距离处,从而使得整体显示器厚度大于侧光式背光的厚度。定位在发光二极管上方的透镜已用于改善直光式背光中光的横向扩散。然而,在这种配置下光在LED与漫射板或膜之间传播的光学距离(optical distance,OD)(例如,至少10毫米至通常约20毫米至30毫米)仍然导致不期望高的整体显示器厚度,并且/或者这些配置可能随着背光厚度的减小而产生不期望的光学损失。虽然侧光式背光可以更薄,但来自每一LED的光可以在导光板的大区域上扩散,使得关闭单个LED或LED组对动态对比度仅有最小影响。
发明内容
本公开内容的一些实施方式涉及一种背光。背光包括基板、多个光源、反射层、第一漫射板、第二漫射板和颜色转换层。多个光源接近基板。反射层接近基板。第一漫射板处于多个光源上方。颜色转换层处于第一漫射板与第二漫射板之间。
本公开内容的又其他实施方式涉及一种反射器。反射器包括载体、第一波长选择反射器和第二波长选择反射器。载体包括第一表面和与第一表面相对的第二表面。第一波长选择反射器处于载体的第一表面上。第一波长选择反射器透射超过第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过不同于第一波长范围的第二波长范围的60%垂直入射光。第二波长选择反射器处于载体的第二表面上。第二波长选择反射器透射超过第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过不同于第一波长范围的第三波长范围的60%垂直入射光。
本公开内容的又其他实施方式涉及一种背光。背光包括基板、多个光源、反射层、图案化漫射器和颜色转换层。多个光源接近基板以发射第一波长范围内的光反射层接近基板。图案化漫射器包括载体、载体的第一表面上的第一波长选择反射器和第一波长选择反射器上或载体的与载体的第一表面相对的第二表面上的多个图案化反射器。颜色转换层将第一波长范围的光转换成高于第一波长范围的第二波长范围的光和高于第二波长范围的第三波长范围的光。第一波长选择反射器透射超过第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过第二波长范围的60%垂直入射光。
本文中所公开的背光为具有提高的光效率的薄的直光式背光。背光具有改进的隐藏光源的能力,从而产生较薄的背光。改进的隐藏光源的能力允许移除背光的光源正上方的所谓“热”点,从而在整个显示器上产生均匀的亮度。在本文中所公开的背光内使用的图案化漫射器具有大的对准容差,提供改善的照度均匀性和颜色均匀性,并且可以经配置用于不同颜色和/或不同发射角轮廓的光源。
附加特征和优点将在以下详细描述中阐述,并且部分地将由本领域技术人员从该描述容易理解或通过通过实践如本文中所描述的实施方式(包括以下详细描述、权利要求书以及附图)而认识到。
应当理解,前述一般描述和以下详细描述两者仅为示例性的并旨在提供用于理解权利要求书的本质和特征的概述或框架。包括附图以提供进一步理解,并且附图被并入且构成本说明书的一部分。附图说明一个或多个实施方式,并且与描述一起解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1A至图1C为包括图案化漫射器的示例性背光部分的各种视图;
图2为包括图1A至图1C的示例性背光部分的示例性液晶显示器(liquid crystaldisplay,LCD)的横截面图;
图3A至图3B为包括图案化漫射器的示例性背光部分的横截面图;
图4为包括图案化漫射器的另一示例性背光部分的横截面图;
图5为包括图案化漫射器的示例性背光部分的横截面图;
图6A和图6B为示例性图案化漫射器的横截面图;
图7A和图7B为其他示例性图案化漫射器的横截面图;
图8A和图8B为其他示例性图案化漫射器的横截面图;
图9A和图9B为具有测量空间照度和颜色坐目标检测器的示例性空间均匀且成角度的朗伯光源的横截面图;
图10A和图10B为具有示例性图案化漫射器和测量空间照度和颜色坐目标检测器的示例性空间均匀且成角度的朗伯光源的横截面图;
图11A至图11C分别为针对示例性光源和示例性图案化漫射器的两个取向的测量空间分布Cx(r)、测量空间分布Cy(r)和测量空间分布照度(r)的图表;
图12A至图12E为分别自图11A至图11C导出的颜色坐标差DCx1(r)=Cx1(r)-Cx0(r)和DCx2(r)=Cx2(r)-Cx0(r)、颜色坐标差DCy1(r)=Cy1(r)-Cy0(r)和DCy2(r)=Cy2(r)-Cy0(r)、颜色坐标比RCx1(r)=Cx1(r)/Cx0(r)和RCx2(r)=Cx2(r)/Cx0(r)、颜色坐标比RCy1(r)=Cy1(r)/Cy0(r)和RCy2(r)=Cy2(r)/Cy0(r)以及照度比RL1(r)=照度1(r)/照度0(r)和RL2(r)=照度2(r)/照度0(r)的图表;
图13A至图13E分别为示例性光学部件的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图14A至图14E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图15A至图15E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图16A至图16E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图17A至图17E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图18A至图18E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图19A至图19E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图20A至图20E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表;
图21A至图21E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表;
图22A至图22E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表;
图23A至图23E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表;
图24为包括图1A至图1C的示例性背光部分的另一示例性LCD的横截面图;
图25A至图25C为包括具有波长选择反射器的图案化漫射器的示例性LCD的横截面图;
图26为包括第一波长选择反射器和第二波长选择反射器的示例性反射器的横截面图;并且
图27A至图27E为波长选择反射器的各种配置的反射率对波长的图表。
具体实施方式
现在将详细参考本公开内容的实施方式,其示例在附图中说明。只要有可能,将贯穿附图使用相同的附图标记来指相同或相似的部分。然而,本公开内容可以以许多不同的形式来体现且不应被解释为限于本文中所阐述的实施方式。
范围在本文中可以表达为自“约”一个特定值和/或至“约”另一特定值。当表达此范围时,另一实施方式包括自一个特定值和/或至另一特定值。类似地,当将值表达为近似值时,通过使用前置“约”,将理解特定值形成另一实施方式。将进一步理解,范围中的每一者的端点关于另一端点且独立于另一端点皆为重要的。
如本文中所使用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶、底、垂直、水平——仅参考如所绘图式而作出,而不旨在暗示绝对取向。
除非另有明确陈述,否则决不旨在将本文中所阐述的任何方法解释为要求方法的步骤以特定顺序执行,也不旨在任何设备皆需要特定取向。因此,如果方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵循的顺序,或任何设备权利要求实际上没有叙述单个部件的顺序或取向,或在权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于特定顺序,或没有叙述设备的部件的特定顺序或取向,则决不旨在在任何方面中推断出顺序或取向。此情况适用于任何可能的非明确解释基础,包括关于步骤配置、操作流程、部件顺序或部件取向的逻辑问题;源自语法组织或标点符号的简单含义和说明书中描述的实施方式的数目或类型。
如本文中所使用,除非上下文另有明确规定,否则单数形式“一(a/an)”和“该(the)”包括复数参考物。因此,例如,除非上下文另有明确指示,否则对“一”部件的引用包括具有两个或更多个这些部件的方面。
现在参考图1A至图1C,描绘示例性背光部分100的各种视图。图1A为背光部分100的横截面图。背光部分100可以包括基板102、反射层104、多个光源106a和图案化漫射器110b。图案化漫射器110b包括载体108(例如导光板)和多个图案化反射器112。多个光源106a配置在基板102上,并且与基板102电连通。每一光源106a可以沿着法线轴发射峰值强度射线,用107a指示。反射层104处于102上,并且包围每一光源106a。在某些示例性实施方式中,基板102可以为反射性的,使得可以排除反射层104。图案化漫射器110b处于多个光源106a上方,并且光学耦合至每一光源106a。在某些示例性实施方式中,光学粘合剂(未示出)可以用于将多个光源106a耦合至图案化漫射器110b。光学粘合剂(例如苯基硅氧)可以具有大于或等于载体108的折射率的折射率。多个图案化反射器112配置在载体108的上表面上。每一图案化反射器112与对应的光源106a对准。
每一图案化反射器112包括沿着图案化反射器的宽度或直径的厚度轮廓,该厚度轮廓包括用113指示的基本平坦的区段和用114指示的自基本平坦的区段113延伸且包围该基本平坦的区段113的弯曲区段。基本平坦的区段113可以具有粗糙的表面轮廓(例如贯穿基本平坦的区段,厚度略有变化)。在某些示例性实施方式中,基本平坦的区段113的厚度变化不超过基本平坦的区段的平均厚度的正或负20%。在该实施方式中,在与载体108正交的方向上测量到的平均厚度被定义为基本平坦的区段的最大厚度(Tmax)加上基本平坦的区段的最小厚度(Tmin)除以2(即(Tmax+Tmin)/2)。例如,针对约100微米的基本平坦的区段113的平均厚度,基本平坦的区段的最大厚度将等于或小于约120微米,并且基本平坦的区段的最小厚度将等于或大于约80微米。在其他实施方式中,基本平坦的区段113的厚度变化不超过基本平坦的区段的平均厚度的正或负15%。例如,针对约80微米的基本平坦的区段113的平均厚度,基本平坦的区段的最大厚度将等于或小于约92微米,并且基本平坦的区段的最小厚度将等于或大于约68微米。
在又其他实施方式中,基本平坦的区段113的厚度变化不超过基本平坦的区段的平均厚度的正或负10%。例如,针对约50微米的基本平坦的区段113的平均厚度,基本平坦的区段的最大厚度将等于或小于约55微米,并且基本平坦的区段的最小厚度将等于或大于约45微米。在又其他实施方式中,基本平坦的区段113的厚度变化不超过基本平坦的区段的平均厚度的正或负5%。弯曲区段114可定义为厚度变化与距图案化反射器112中心的距离变化的绝对比率。弯曲区段114的斜率可以随着距图案化反射器112的中心的距离的增加而减小。在某些示例性实施方式中,斜率在基本平坦的区段113附近最大,随着距图案化反射器112的中心的距离的增加而迅速减小,并且随后随着距图案化反射器的中心的距离的增加而缓慢减小。
用120指示的每一基本平坦的区段113的大小L0(即宽度或直径)(在平行于基板102的平面中)可以大于用124指示的每一对应光源106a的大小(即宽度或直径)(在平行于基板102的平面中)。每一基本平坦的区段113的大小120可以小于每一对应光源106a的大小124乘以预定值。在某些示例性实施方式中,当每一光源106a的大小124大于或等于约0.5毫米时,预定值可以为约2或约3,使得每一基本平坦的区段113的大小比每一光源106a的大小小三倍。当每一光源106a的大小124小于0.5毫米时,预定值可以利用光源106a与图案化反射器112之间的对准能力来确定,使得每一图案化反射器112的每一基本平坦的区段113的大小在比每一光源106a的大小大约100微米与约300微米之间的范围内。每一基本平坦的区段113足够大,使得每一图案化反射器112可以与对应的光源106a对准,并且足够小,以实现适合的照度均匀性和颜色均匀性。
每一图案化反射器112的大小L1(即宽度或直径)用122指示(在平行于基板102的平面中),并且相邻光源106a之间的间距P用126指示。虽然在图1A中沿着一个方向说明间距,但在与所说明的方向正交的方向上,间距可以不同。例如,间距可以为约90毫米、45毫米、30毫米、10毫米、5毫米、2毫米、1毫米或0.5毫米,可以大于约90毫米或小于约0.5毫米。在某些示例性实施方式中,每一图案化反射器112的大小122与间距126的比率L1/P在约0.45与1.0之间的范围内。比率可以随着光源106a的间距126和每一光源的发射表面与对应的图案化反射器112之间的距离而变化。例如,针对等于约5毫米的间距126和每一光源的发射表面与对应的图案化反射器之间的距离等于约0.2毫米,比率可以等于约0.50、0.60、0.70、0.80、0.90或1.0。
每一图案化反射器112将自对应光源106a发射的光的至少一部分反射至载体108中。每一图案化反射器112具有镜面反射和漫反射。镜面反射光自载体108的底表面射出。虽然镜面反射光主要归因于反射层104与载体108之间的反射或归因于反射层104与颜色转换层、漫射板材或漫射板(下文在图2中示出)之间的反射而横向传播,但归因于来自反射层104的不完全反射,可能会发生一些光损失。
漫反射光具有自载体108的法线测量到的0°与90°之间的角度分布。约50%的漫反射光具有超过全内反射的临界角(θTIR)的角度。因此,漫反射光可以归因于全内反射而无任何损失地横向传播,直至光随后经图案化反射器112提取出载体108为止。
图1B为基板102上的多个光源106a和反射层104的俯视图。光源106a以包括多个列和多个行的2D阵列配置。虽然在图1B中以三列和三行说明九个光源106a,但在其他实施方式中,背光部分100可以包括以任何适合数目的列和任何适合数目的行配置的任何适合数目的光源106a。光源106a也可以以例如六边形或三角形格子的其他周期性图案配置,或配置成准周期性或非严格周期性图案。例如,光源106a之间的间隔在背光的边缘和/或角落处可以较小。
基板102(图1A)可以为印刷电路板(printed circuit board,PCB)、玻璃或塑料基板或用于将电讯号传递至每一光源106a以供单独控制每一光源的另一适合的基板。基板102可以为刚性基板或柔性性基板。例如,基板102可以包括平板玻璃或曲面玻璃。例如,曲面玻璃可以具有小于约2000毫米的曲率半径,诸如约1500毫米、1000毫米、500毫米、200毫米或100毫米。例如,反射层104可以包括:金属箔,诸如银、铂、金、铜等;介电材料(例如,诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合物);多孔聚合物材料,诸如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚醚砜(PES)等;多层介电干涉涂层或反射油墨,包括诸如二氧化钛、硫酸钡等的白色无机颗粒或其他适用于反射光且调谐反射光和透射光的颜色的材料,诸如有色颜料。
例如,多个光源106a中的每一者可以为LED(例如,大小大于约0.5毫米)、迷你LED(例如,大小介于约0.1毫米与约0.5毫米之间)、微型LED(例如,大小小于约0.1毫米)、有机LED(organic LED,OLED)或具有范围介于约400纳米至约750纳米的波长的另一适合光源。在其他实施方式中,多个光源106a中的每一者可以具有短于400纳米和/或长于750纳米的波长。来自每一光源106a的光经光学耦合至载体108。如本文中所使用,术语“光学耦合”旨在表示光源定位在载体108的表面处且直接或通过光学透明的粘合剂与载体108光学连通,以便将光引入载体,该光归因于全内反射而至少部分传播。来自每一光源106a的光经光学耦合至载体108,使得光的第一部分归因于全内反射而在载体108中横向传播,并且经图案化反射器112提取出载体,并且光的第二部分归因于在反射层104和图案化反射器112的反射表面处或在光学膜堆叠(在图2中示出)与反射层104之间的多次反射而在反射层104与图案化反射器112之间横向传播。
根据各种实施方式,载体108可以包括用于照明和显示应用程序的任何适合的透明材料。如本文中所使用,术语“透明的”旨在表示在光谱的可见区域(约420纳米至750纳米)中,载体在500毫米的长度上具有大于约70%的光透射率。在某些实施方式中,示例性透明材料在500毫米的长度上在紫外(ultraviolet,UV)区域(约100纳米至400纳米)中可以具有大于约50%的光透射率。根据各种实施方式,针对范围介于约450纳米至约650纳米的波长,载体可以包括在50毫米的路径长度上至少95%的光透射率。
载体的光学性质可能受到透明材料的折射率的影响。根据各种实施方式,载体108可以具有范围介于约1.3至约1.8的折射率。在其他实施方式中,载体108可以具有相对低的光衰减程度(例如,归因于吸收和/或散射)。载体108的光衰减(α)针对范围介于约420纳米至750纳米的波长可以例如小于约5分贝/米。载体108可以包括聚合材料,诸如塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯苯乙烯(MS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS))、聚碳酸酯(PC)或其他类似材料。载体108也可以包括玻璃材料,诸如铝硅酸盐、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、钠钙或其他适合的玻璃。适于用作玻璃载体108的市售玻璃的非限制性示例包括来自Corning Incorporated的EAGLELotusTM、/>IrisTM和/>玻璃。在基板102包括曲面玻璃的示例中,载体108也可以包括曲面玻璃以形成曲面背光。在其他实施方式中,载体108可以具有相对高的光衰减程度。载体108的光衰减(α)针对范围介于约420纳米至750纳米的波长可以例如大于约5分贝/米。
图1C为载体108上的多个图案化反射器112的俯视图。每一图案化反射器112可以包括基本平坦的区段113和弯曲区段114。此外,每一图案化反射器112可以包括载体108上的单独的点115。基本平坦的区段113可以比弯曲区段114更具反射性,并且弯曲区段114可以比基本平坦的区段113更具透射性。每一弯曲区段114可以具有随着距基本平坦的区段113的距离而以连续且平滑的方式变化的性质。虽然在图1C所说明的实施方式中,每一图案化反射器112为圆形的,但在其他实施方式中,每一图案化反射器112可以具有另一适合的形状(例如椭圆形、矩形、六边形等)。在图案化反射器112直接制造在载体108的上表面上的情况下,图案化反射器112提高隐藏光源106a的能力。直接在载体108的上表面上制造图案化反射器112也节省空间。
在某些示例性实施方式中,每一图案化反射器112为漫反射器,使得每一图案化反射器112通过以足够高的角度散射一些光线使得这些光线可以通过全内反射在载体108中传播来进一步增强背光部分100的效能。随后,这种射线将不会在图案化反射器112与反射层104之间或在光学膜堆叠与反射层104之间经历多次反射,并且因此避免光功率的损失,从而提高背光效率。在某些示例性实施方式中,每一图案化反射器112为镜面反射器。在其他实施方式中,每一图案化反射器112的一些区域具有更漫射的反射特性,而一些区域具有更镜面的反射特性。
每一图案化反射器112可以例如通过用白色墨水、黑色墨水、金属墨水或其他适合的墨水印刷(例如喷墨印刷、网版印刷、微印刷等)图案来形成。每一图案化反射器112也可以通通过首先沉积白色或金属材料的连续层来形成,例如利用物理气相沉积(physicalvapor deposition,PVD)或任何数目的涂覆技术来形成,诸如例如槽模或喷涂,并且随后通过微影术或其他已知的区域选择性材料移除方法来图案化该层。每一图案化反射器112也可以利用自载体自身选择性移除材料的其他已知方法来形成,例如通过激光剥蚀或化学蚀刻至载体中来形成。
在使用白光源106a的某些示例性实施方式中,图案化反射器112中不同密度的不同反射和吸收材料的存在可能有利于最小化背光的变暗区中的每一者上的色移。光线在图案化反射器与反射层104(图1A)之间的多次反射可能导致光谱的红色部分比蓝色部分损失更多的光,或反的也然。在该情况下,例如通过使用浅色的反射/吸收材料或具有相反色散符号的材料(在该情况下,色散意指反射和/或吸收的光谱依赖性)将反射设计成颜色中性可以最小化色移。当使用白光源106a时,图案化反射器112反射且透射与绿光和红光相似量的蓝光也为有益的。图案化反射器112可以含有大于阈值大小的微小颗粒。例如,阈值大小针对二氧化钛可以为约140纳米,针对氧化铝可以为约560纳米,或针对氟化钠可以为约750纳米。在其他示例中,阈值大小可以为1微米、2微米、5微米、10微米或20微米。在使用蓝光源106a的某些示例性实施方式中,图案化反射器112反射蓝光多于绿光和红光且透射蓝光少于绿光和红光为有益的。图案化反射器112可以含有小于阈值大小的纳米大小的颗粒。例如,阈值大小针对二氧化钛可以为约140纳米,针对氧化铝可以为约560纳米,或针对氟化钠可以为约750纳米。
图案化漫射器110b具有空间变化的透射率或空间变化的色移。图案化漫射器110b也可以具有空间变化的透射率和空间变化的色移。由于图案化漫射器110b的空间反射率和空间透射率联系在一起,所以图案化漫射器也具有空间变化的反射率。例如,在图案化漫射器110b的相同位置处,较小(或较大)的反射率与较大(或较小)的透射率相关。因此,本文中所公开的图案化漫射器将利用空间透射率而非空间反射率来量化。空间变化的透射率根据两个空间照度分布的比率来表示,一个空间照度分布用置放在空间均匀且成角度的朗伯光源上的图案化漫射器测量,而另一空间照度分布用空间均匀且成角度的朗伯光源测量。空间变化的色移根据两个空间颜色坐标分布的差值和/或比率来表示,一个空间颜色坐标分布用置放在空间均匀且成角度的朗伯光源上的图案化漫射器测量,而另一空间颜色坐标分布用空间均匀且成角度的朗伯光源测量。针对测量,针对图案化反射器112将感兴趣区域定义为径向位置r,用118指示。相对于每一图案化反射器112的中心测量径向位置r。径向位置r范围介于对应于每一图案化反射器112的中心的0至对应于每一图案化反射器的最大径向位置r的用119指示的rmax。感兴趣区域为对应于多个光源106a的布局的重复单元,其可以为正方形、矩形、六边形或另一适合的布局。
图2为示例性液晶显示器(liquid crystal display,LCD)140的横截面图。LCD140包括背光部分100,该背光部分100包括如先前参考图1A至图1C描述和说明的图案化漫射器110b。此外,LCD 140的背光视情况包括背光部分100上方的漫射板146,视情况包括漫射板146上方的颜色转换层148(例如量子点膜或磷光体膜),视情况包括颜色转换层148上方的棱镜膜150,并且视情况包括棱镜膜150上方的反射偏振器152。LCD 140也包括背光的反射偏振器152上方的显示面板154。在某些示例性实施方式中,反射偏振器152可以接合至显示面板154。
为保持光源106a与载体108上的图案化反射器112之间的对准,以使背光部分100正常工作,如果载体108和基板102由相同或相似类型的材料制成,使得载体108上的图案化反射器112和基板102上的光源106a在大范围的操作温度下彼此较佳地对准,这是有利的。在某些示例性实施方式中,载体108和基板102由相同的塑料材料制成。在其他实施方式中,载体108和基板102由相同或相似类型的玻璃制成。
保持载体108和基板102上的光源106a对准的替代解决方案为使用高度柔性的基板。高度柔性的基板可以由聚酰亚胺或其他耐高温聚合物膜制成,以允许部件焊接。高度柔性的基板也可以由诸如FR4或玻璃纤维的材料制成,但厚度明显小于通常的厚度。在某些示例性实施方式中,0.4毫米厚的FR4材料可用于基板102,该基板102可足够柔性以吸收由变化的操作温度导致的尺寸变化。
图3A为示例性背光部分200a的简化横截面图。除在背光部分200a中使用光源106b代替光源106a以及使用包括图案化反射器212的图案化漫射器210a代替图案化漫射器110b之外,背光部分200a类似于先前参考图1A至图1C描述和说明的背光部分100。虽然为简单起见,图3A说明单个光源106b和对应的单个图案化反射器212,但应当理解,背光部分200a可以包括任何适合数目的光源106b和对应的图案化反射器212。背光部分200a可以包括如先前参考图1A至图1C描述和说明的基板102和反射层104。此外,背光部分200a包括载体108上方的光学膜堆叠(未示出)的第一层(例如146)。光学膜堆叠的第一层可以为漫射板、颜色转换层、棱镜膜或其他适合的板或膜。在该实施方式中,每一图案化反射器212处于载体108的第一表面上,其中载体的第一表面面向多个光源106b。
每一光源106b沿着大于约10度的离轴角θ(即,偏离与配置多个光源106b的平面垂直的轴)发射峰值强度射线,用107b指示。在某些示例性实施方式中,离轴角θ在约10度与约80度之间的范围内,诸如在约20度与约60度之间的范围内。每一图案化反射器212包括空间透射率或空间反射率。对应光源106b的峰值强度射线107b在等于R0的径向位置r处与对应的图案化反射器212相交。径向位置r在对应的图案化反射器的平面中(沿着图案化反射器的宽度或直径)且自对应的图案化反射器212的中心测量。在r满足R0-50%*R0≤r≤R0+50%*R0处与在r等于0处相比,反射率较大或透射率较小。在某些示例性实施方式中,当r满足R0-50%*R0≤r≤R0+50%*R0时,反射率最大或透射率最小。在另一实施方式中,在r满足R0-20%*R0≤r≤R0+20%*R0处与在r等于0处相比,反射率较大或透射率较小。在其他实施方式中,在r满足R0-50%*R0≤r≤R0+50%*R0处与在r大于R0+50%处相比,反射率较大或透射率较小。
在某些示例性实施方式中,每一光源106b为具有约200微米或更小的高度和约500微米或更小的宽度或直径的微型LED。当反射层104与图案化漫射器210a的底表面之间的光学距离为约0.5毫米、1.0毫米或2.0毫米或更大时,R0可以近似为R0=OD*tan(θ),其中OD(用218指示)为反射层104与图案化反射器212之间的光学距离。在其他实施方式中,R0=S0/2+(OD-h0/2)*tan(θ),其中S0为对应光源106b的宽度(或直径),并且h0(用216指示)为对应光源在反射层104上方的高度。光源106b在含有法线方向和射线107b的不同平面中可以具有不同的大小。
在图3A中所说明的实施方式中,每一图案化反射器212包括空间厚度轮廓,其中每一图案化反射器的最大厚度位于对应光源106b的峰值强度射线107b与对应图案化反射器212相交的位置。在其他实施方式中,每一图案化反射器212包括空间颜色坐标x,其中每一图案化反射器的最大颜色坐标x位于对应光源106b的峰值强度射线107b与对应图案化反射器212相交的位置。在另一实施方式中,每一图案化反射器212包括空间颜色坐标y,其中每一图案化反射器的最大颜色坐标y位于对应光源106b的峰值强度射线107b与对应图案化反射器212相交的位置。在另一实施方式中,每一图案化反射器212包括空间厚度轮廓、空间颜色坐标x和空间颜色坐标y,其中每一图案化反射器的最大厚度、最大颜色坐标x和最大颜色坐标y位于对应光源106b的峰值强度射线107b与对应图案化反射器212相交的位置。如本文中所使用,空间颜色坐标x和y系根据1931CIE颜色空间定义的。可以使用不同的颜色空间来量化颜色,并且任何其他颜色空间皆可以转换为1931CIE颜色空间。在图11A至图23E中,空间颜色坐标x和y分别表示为Cx和Cy。
图3B为示例性背光部分200b的简化横截面图。除在背光部分200b中,图案化漫射器210b包括载体108的背离多个光源106b的表面上的每一图案化反射器212之外,背光部分200b类似于先前参考图3A描述和说明的背光部分200a。在该实施方式中,R0=S0/2+(OD-h0/2)*tan(θ)+hg*sin(θ)/sqrt(n*n-sin(θ)*sin(θ)),其中S0(用214指示)为对应光源106b的宽度(或直径),h0(用216指示)为对应光源在反射层104上方的高度,OD(用218指示)为反射层与载体108之间的光学距离,hg(用219指示)为载体的厚度,n为载体的折射率,并且θ为对应光源的峰值强度射线107b的离轴角。
尽管在一个横截面中描述峰值强度射线,但该峰值强度射线可以随方位角而变化。即,针对具有三维立体形状的光源,峰值强度阵列的离轴角θ随方位角/>而变。每一方位角/>处的每一峰值强度射线在随方位角/>而变的径向位置/>处与图案化反射器相交。在图案化反射器的平面中,在0度与360度之间变化的所有方位角/>处的R0的集合在图案化反射器的中心周围形成环。环的形状可以为椭圆形、圆形或另一适合的形状。因此,对应于含有多个光源106b的平面中的方位角/>的等于R0的径向位置r集合围绕每一对应的图案化反射器212的中心,并且在r满足/>和 处与在r等于0处相比,反射率较大或透射率较小。
图4为另一示例性背光部分220的简化横截面图。除背光部分220包括图案化漫射器240,其中使用图案化反射器242代替图案化反射器212之外,背光部分220类似于先前参考图3A描述和说明的背光部分200a。在一个实施方式中,每一图案化反射器242包括例如用244指示的多个实心区段和例如用246指示的与多个实心区段244交错的多个开口区段。每一实心区段244和每一开口区段246可以为环状的,诸如圆形、椭圆形或与对应光源106b对准的另一适合的形状。在另一实施方式中,每一图案化反射器242包括多个开口(例如圆柱形开口),例如用246指示。距每一图案化反射器242的中心相同距离的开口246可以呈环状配置,诸如圆形、椭圆形或与对应光源106b对准的另一适合的形状。
每一实心区段244的空间开口孔径比A(r)可以等于As(r)/(As(r)+Ao(r)),其中r为距对应图案化反射器242的中心的距离,As(r)为对应实心区段244的面积,并且Ao(r)为对应开口区段246的面积。在该实施方式中,每一图案化反射器242包括空间开口孔径比轮廓,其中每一图案化反射器的最小开口孔径比位于对应光源106b的峰值强度射线107b与对应图案化反射器相交的位置。
每一图案化反射器242包括反射材料的图案,以产生可变漫反射器。反射材料可以包括例如:金属箔,诸如银、铂、金、铜等;介电材料(例如,诸如PTFE的聚合物);多孔聚合物材料,诸如PET、PMMA、PEN、PES等;多层介电干涉涂层或反射油墨,包括诸如二氧化钛、硫酸钡等的白色无机颗粒或其他适用于反射光的材料。
每一图案化反射器242可以例如通过用白色墨水、黑色墨水、金属墨水或其他适合的墨水印刷(例如喷墨印刷、网版印刷、微印刷等)图案来形成。每一图案化反射器242也可以通通过首先沉积白色或金属材料的连续层来形成,例如利用物理气相沉积(physicalvapor deposition,PVD)或任何数目的涂覆技术来形成,诸如例如槽模或喷涂,并且随后通过微影术或其他已知的区域选择性材料移除方法来图案化该层。
图3A至图4的实施方式可以修改成在光源106b上方包括封装层。封装层可以为平面层或球形圆顶。在该情况下,归因于封装层的折射率,径向位置R0可以不同。在其他实施方式中,可以不包括载体108,并且图案化反射器212或242可以处于光源106b上方的封装层上。在又其他实施方式中,载体可以为位于光源106b上方的封装层。同样,在该情况下,归因于封装层的折射率,径向位置R0可以不同。
图5为示例性背光部分300的横截面图。除在背光部分300中,每一图案化反射器112面向对应的光源106a之外,背光部分300类似于先前参考图1A至图1C描述和说明的背光部分100。背光部分300可以包括如先前参考图1A至图1C描述和说明的基板102、反射层104和多个光源106a。在该实施方式中,图案化漫射器110a包括具有第一表面304和与第一表面相对的第二表面306的载体108(例如导光板)。多个图案化反射器112处于载体108的第一表面304上,其中载体的第一表面304面向多个光源106a。
图6A为示例性图案化漫射器320a的横截面图。除图案化漫射器320a包括漫射层322之外,图案化漫射器320a类似于先前参考图5描述和说明的图案化漫射器110a。漫射层322处于载体108的第二表面306上。图案化漫射器320a经配置以配置成载体108的第一表面304面向背光内的多个光源106a。在另一实施方式中,漫射层322可以配置在载体108的第一表面304与多个图案化反射器112之间。
漫射层322背向背光内的多个光源106a(未示出)。漫射层322改善自光源106a发射的光的横向扩散,从而改善光的均匀性。漫射层322可以具有镜面透射率和漫反射率以及镜面透射率和漫透射率。镜面反射率或透射率为沿着镜面方向取决于测量设置以0度或8度反射或透射光的百分比,而漫反射率或透射率为不包括镜面反射率或透射率的反射或透射光的百分比。漫射层322可以具有雾度和透射率。漫射层322可以具有例如约10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%或更大的雾度和约20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或95%或更大的透射率。在某些示例性实施方式中,漫射层322具有约70%的雾度和约90%的总透射率。在其他实施方式中,漫射层322具有约88%的雾度和约96%的总透射率。在其他实施方式中,漫射层322具有约99%的雾度和约10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%的总透射率。根据美国测试与材料学会(AmericanSociety for Testing and Materials,ASTM)D1003“透明塑料的雾度和透光率的标准测试方法”,将雾度定义为散射以透射光的方向与入射光束的方向的偏差超过2.5度的透射光的百分比,并且透射率定义为透射光的百分比。雾度和透射率可以利用各种雾度计来测量。
漫射层322漫射来自光源106a的射线。因此,背光的图案化反射器112可以比不包括漫射层322的背光的图案化反射器更薄,同时仍然有效地隐藏光源106a。漫射层322也漫射射线,否则这些射线将经历全内反射。此外,漫射层322漫射背光内由颜色转换层、漫射板材或漫射板(例如,图2的146)反射回来的任何射线。因此,漫射层322增加由颜色转换层、漫射板材或漫射板以及漫射板或漫射板材上方的任何棱镜膜(诸如一个或两个增亮膜)引起的光再循环效果。
在某些示例性实施方式中,漫射层322包括均匀或连续的散射颗粒层。将漫射层322认为包括均匀的散射颗粒层,其中相邻散射颗粒之间的距离小于光源大小的五分之一。不论漫射层322相对于光源的位置如何,漫射层322表现出类似的漫射性质。散射颗粒可以例如在透明或白色墨水中,该墨水包括微米大小或纳米大小的散射颗粒,诸如氧化铝颗粒、TiO2颗粒、PMMA颗粒或其他适合的颗粒。粒度可以在例如约0.1微米与约10.0微米的范围内变化。在其他实施方式中,漫射层322可以包括防眩光图案。防眩光图案可以由一层聚合物珠形成,或可以经蚀刻。在该实施方式中,漫射层322可以具有例如约1微米、3微米、7微米、14微米、21微米、28微米或50微米的厚度或另一适合的厚度。
在某些示例性实施方式中,漫射层322可以包括可以经由网版印刷涂覆至载体108上的图案。漫射层322可以经网版印刷在涂覆至载体108的底漆层(例如黏着层)上。在其他实施方式中,漫射层322可以通过经由黏着层将漫射层层压至载体而涂覆至载体108。在又其他实施方式中,漫射层322可以通过将漫射层压印(例如热或机械压印)至载体中、将漫射层冲压(例如辊冲压)至载体中或将漫射层注射成型而涂覆至载体108。在又其他实施方式中,漫射层322可以通过蚀刻(例如化学蚀刻)载体而涂覆至载体108。在一些实施方式中,漫射层322可以用激光(例如激光破坏)涂覆至载体108。
在又其他实施方式中,漫射层322可以包括多个中空珠粒。中空珠粒可以为塑料中空珠粒或玻璃中空珠粒。例如,中空珠粒可以为可购自3M公司的商标名为“3M GLASSBUBBLES iM30K”的玻璃泡。这些玻璃泡具有包括约70重量%至约80重量%的范围内的SiO2、约8重量%至约15重量%的范围内的碱土金属氧化物、约3重量%至约8重量%的范围内的碱金属氧化物和约2重量%至约6重量%的范围内的B2O3的玻璃组成,其中每一重量百分比系以玻璃泡的总重量计的。在某些示例性实施方式中,中空珠粒的大小(即直径)可以变化,例如,自约8.6微米变为约23.6微米,其中中值大小为约15.3微米。在另一实施方式中,中空珠粒的大小可以变化,例如,自约30微米变为约115微米,其中中值大小为约65微米。在又其他实施方式中,漫射层322可以包括多个纳米大小的颜色转换颗粒,诸如红色和/或绿色量子点或其他适合的磷光体颗粒。在又其他实施方式中,漫射层322可以包括多个中空珠粒、纳米大小的散射颗粒和纳米大小的颜色转换颗粒,诸如红色和/或绿色量子点或其他适合的磷光体颗粒,诸如基于氟硅酸钾(PFS)的磷光体。
中空珠粒可以首先与溶剂(例如甲基乙基酮(MEK))均匀混合,随后与任何适合的黏结剂(例如甲基丙烯酸甲酯和二氧化硅)混合,并且随后如果需要形成糊状物,则利用热固化或紫外(ultraviolet,UV)固化来固定。随后,可以利用狭缝涂覆、网版印刷或任何其他适合的方式将糊状物沉积至载体108的表面上,以形成漫射层322。在该实施方式中,漫射层322可以具有例如介于约10微米与约100微米之间的厚度。在另一示例中,漫射层322可以具有介于约100微米与约300微米之间的厚度。视需要,可以使用多个涂层来形成厚的漫射层。在每一示例中,漫射层322的雾度可以大于99%,如用诸如BYK-Gardner的Haze-Gard的雾度计测量。在漫射层322内使用中空珠粒的两个优点包括:1)减轻漫射层322的重量;以及2)在小厚度下获得所需的雾度位准。
图6B包括示例性图案化漫射器320b的横截面图。除图案化漫射器320b经配置以配置成载体108的第一表面304背离背光内的多个光源106a之外,图案化漫射器320b类似于先前参考图6A描述和说明的图案化漫射器320a。
图7A为另一示例性图案化漫射器340a的横截面图。除图案化漫射器340a包括封装层342之外,图案化漫射器340a类似于先前参考图5描述和说明的图案化漫射器110a。封装层342处于载体108的第一表面304上,并且封装多个图案化反射器112中的每一者。图案化漫射器340a经配置以配置成载体108的第一表面304面向背光内的多个光源106a。封装层342可以包括透明树脂材料、硅树脂或另一适合材料。透明树脂材料、硅树脂或另一适合材料应该具有超过约60%且较佳超过约90%的透射率。封装层342可以包括纳米大小或微米大小的散射颗粒。
图7B为另一示例性图案化漫射器340b的横截面图。除图案化漫射器340b经配置以配置成载体108的第一表面304背离背光内的多个光源106a之外,图案化漫射器340b类似于先前参考图7A描述和说明的图案化漫射器340a。
图8A为另一示例性图案化漫射器360a的横截面图。除图案化漫射器360a包括载体108的第一表面304和第二表面306上的多个图案化反射器112之外,图案化漫射器360a类似于先前参考图5描述和说明的图案化漫射器110a。图案化漫射器360a包括载体108的第一表面304上的多个第一图案化反射器112a。每一第一图案化反射器112a经配置成与背光内的对应光源106a对准。图案化漫射器360a也包括载体108的第二表面306上的多个第二图案化反射器112b。每一第二图案化反射器112b经配置成与背光内的对应光源106a对准。图案化漫射器360a可以配置成载体108的第一表面304或第二表面306面向背光内的多个光源106a。第一图案化反射器112a和第二图案化反射器112b可以相同或不同。
图8B为另一示例性图案化漫射器360b的横截面图。除图案化漫射器360b包括封装层342a和342b之外,图案化漫射器360b类似于先前参考图8A描述和说明的图案化漫射器360a。封装层342a处于载体108的第一表面304上,并且封装多个第一图案化反射器112a中的每一者。封装层342b处于载体108的第二表面306上,并且封装多个第二图案化反射器112b中的每一者。每一封装层342a和342b可以包括透明树脂材料、硅树脂或另一适合材料。图案化漫射器360b可以配置成载体108的第一表面304或第二表面306面向背光内的多个光源。
图9A为具有测量空间照度和颜色坐目标检测器420的示例性空间均匀且成角度的朗伯光源400a的横截面图。空间均匀且成角度的朗伯光源400a包括基板402、多个光源406a、第一体积漫射板408、膜堆叠410和第二体积漫射板412。膜堆叠410可以包括颜色转换层、一个或两个棱镜膜空/或一个或两个漫射板材。
多个光源406a配置在基板402上,并且与基板402电连通。在某些示例性实施方式中,多个光源406a中的每一者为蓝色发光二极管(light emitting diode,LED)。第一体积漫射板408配置在多个光源406a上方。在某些示例性实施方式中,光学粘合剂(未示出)可以用于将多个光源406a耦合至第一体积漫射板408。膜堆叠410配置在第一体积漫射板408上方。第二体积漫射板412配置在膜堆叠410上方。
相邻光源406a之间的间距P用426指示。虽然在图9A中沿着一个方向说明间距,但在与所说明的方向正交的方向上,间距可以不同。间距例如可以为约5毫米、2毫米、1毫米或0.5毫米或小于约0.5毫米。第一体积漫射板408和第二体积漫射板412可以各自例如具有约3毫米的厚度。检测器420经配置以测量空间照度和颜色坐标。例如,检测器420可以为来自Radiant Vision Systems的成像色度计(IC-PMI16型)或另一等效仪器。
图9B为具有测量空间照度和颜色坐目标检测器420的另一示例性空间均匀且成角度的朗伯光源400b的横截面图。空间均匀且成角度的朗伯光源400b包括基板402、多个光源406b和体积漫射板414。多个光源406b配置在基板402上,并且与基板402电连通。在某些示例性实施方式中,多个光源406b中的每一者为白色LED。体积漫射板414配置在多个光源406b上方。在某些示例性实施方式中,光学粘合剂(未示出)可以用于将多个光源406b耦合至体积漫射板414。
相邻光源406b之间的间距P用426指示。虽然在图9B中沿着一个方向说明间距,但在与所说明的方向正交的方向上,间距可以不同。间距例如可以为约5毫米、2毫米、1毫米或0.5毫米或小于约0.5毫米。体积漫射板414可以例如具有约6毫米的厚度。在某些示例性实施方式中,体积漫射板414可以用具有等于体积漫射板414厚度的总厚度的两个或更多体积漫射板来代替。
虽然已经描述和说明两个示例性的空间均匀且成角度的朗伯光源400a和400b,但本文中可以使用具有其他配置的空间均匀且成角度的朗伯光源。
图10A为示例性测量设置500a的横截面图,其包括具有示例性图案化漫射器110a和检测器420的空间均匀且成角度的朗伯光源400a。在该实施方式中,图案化漫射器110a配置成使得载体108的第一表面304面向空间均匀且成角度的朗伯光源400a。检测器420经配置以测量载体108上的图案化反射器112的空间照度和颜色坐标。
图10B为示例性测量设置500b的横截面图,其包括具有示例性图案化漫射器110b和检测器420的空间均匀且成角度的朗伯光源400a。在该实施方式中,图案化漫射器110b配置成使得载体108的第一表面304背离空间均匀且成角度的朗伯光源400a。检测器420经配置以测量载体108上的图案化反射器112的空间照度和颜色坐标。
虽然图10A和图10B说明使用空间均匀且成角度的朗伯光源400a来测量载体108上的图案化反射器112的空间照度和颜色坐目标测量设置,但在其他实施方式中,可以使用空间均匀且成角度的朗伯光源400b或等效光源。此外,虽然图10A和图10B中说明图案化漫射器110a/110b,但类似的测量设置可以用于其他图案化漫射器,诸如前述的图案化漫射器210a/210b、240、320a/320b、340a/340b、360a和360b。以下图11A至图11C至图23A图23E的图表包括使用图10A和图10B的测量设置500a和500b确定的测量值。
图11A至图11C分别为针对示例性成角度的朗伯光源400a和示例性图案化漫射器(例如110a/110b)的两个取向的测量空间颜色坐标Cx(r)、测量空间颜色坐标Cy(r)和测量空间照度(r)的图表,其中r为径向位置。径向位置r以毫米为单位相对于图案化反射器112的中心测量,其范围介于对应于图案化反射器的中心的0至对应于图案化反射器的最大径向位置的rmax。使用图9A的针对示例性成角度的朗伯光源400a的测量设置、图10A的针对具有面向成角度的朗伯光源400a的多个图案化反射器112的图案化漫射器110a的测量设置和图10B的针对具有背离成角度的朗伯光源400a的多个图案化反射器112的图案化漫射器110b的测量设置来确定每一图表。
在图11A的图表中,针对空间均匀且成角度的朗伯光源的测量空间颜色坐标Cx(r)(本文中表示为Cx0(r))由实心三角形指示。针对在载体108的底部上具有面向成角度的朗伯光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110a的测量空间颜色坐标Cx(r)(本文中表示为Cx1(r))由空心圆指示。针对在载体108的顶部上具有背离光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110b的测量空间颜色坐标Cx(r)(本文中表示为Cx2(r))由实心圆指示。
在图11B的图表中,针对空间均匀且成角度的朗伯光源的测量空间颜色坐标Cy(r)(本文中表示为Cy0(r))由实心三角形指示。针对在载体108的底部上具有面向成角度的朗伯光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110b的测量空间颜色坐标Cy(r)(本文中表示为Cy1(r))由空心圆指示。针对在载体108的顶部上具有背离成角度的朗伯光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110b的测量空间颜色坐标Cy(r)(本文中表示为Cy2(r))由实心圆指示。
在图11C的图表中,针对空间均匀且成角度的朗伯光源的测量空间照度(r)(本文中表示为照度0(r))由实心三角形指示。针对在载体108的底部上具有面向成角度的朗伯光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110a的测量空间照度(r)(本文中表示为照度1(r))由空心圆指示。针对在载体108的顶部上具有背离成角度的朗伯光源400a的图案化反射器112的图案化漫射器110b的测量空间照度(r)(本文中表示为照度2(r))由实心圆指示。照度以尼特为单位进行测量。
如图11A至图11C的图表中所示出,自空间均匀且成角度的朗伯光源400a测量的空间颜色坐标Cx0(r)和Cy0(r)以及空间照度0(r)基本上为平坦的,与感兴趣区域中的径向位置r无关,在该示例中,径向位置r介于r等于0与rmax等于约3.2毫米之间。针对感兴趣区域中的r,定义为|max(Cx0(r))-min(Cx0(r))|和|max(Cy0(r))-min(Cy0(r))|的颜色坐目标绝对最大差值对于Cx0和Cy0分别小于约0.002。定义为|100%-min(Cx0(r))/max(Cx0(r))|和|100%-min(Cy0(r))/max(Cy0(r))|的颜色坐目标相对最大差值对于Cx0和Cy0分别小于约1%。定义为|100%-min(照度0(r))/max(照度0(r))|的照度的相对最大差值对于照度0小于约2%。上述测量空间分布为成角度的朗伯光源400a或400b的特征。尽管未示出,但成角度的朗伯光源400a或400b的角度照度分布几乎遵循朗伯分布。只要光源提供的空间照度和空间颜色坐标满足上述条件,空间均匀且成角度的朗伯光源400a可以由不同间距的LED或不同体积的漫射板构成。
测量的Cx1(r)、Cy1(r)、照度1(r)、Cx2(r)、Cy2(r)和照度2(r)可以随着成角度的朗伯光源400a的颜色坐标Cx0(r)和Cy0(r)以及照度0(r)而剧烈变化。与成角度的朗伯光源400a的颜色坐标Cx0(r)和Cy0(r)以及照度0(r)无关或至少对其不敏感的图案化漫射器110a/110b的性质为透射率和色移。图案化漫射器110a的色移可以由颜色坐标差DCx1(r)=Cx1(r)–Cx0(r)和DCy1(r)=Cy1(r)–Cy0(r)和/或颜色坐标比RCx1(r)=Cx1(r)/Cx0(r)和RCy1(r)=Cy1(r)/Cy0(r)来描述,其中符号“=”意指“定义为”。图案化漫射器110a的透射率可以由照度比RL1(r)=照度1(r)/照度0(r)来描述。类似地,图案化漫射器110b的色移可以由颜色坐标差DCx2(r)=Cx2(r)–Cx0(r)和DCy2(r)=Cy2(r)–Cy0(r)和/或颜色坐标比RCx2(r)=Cx2(r)/Cx0(r)和RCy2(r)=Cy2(r)/Cy0(r)描述。图案化漫射器110b的透射率可以由照度比RL2(r)=照度2(r)/照度0(r)来描述。
图12A至图12E为分别自图11A至图11C导出的颜色坐标差DCx1(r)=Cx1(r)-Cx0(r)和DCx2(r)=Cx2(r)-Cx0(r)、颜色坐标差DCy1(r)=Cy1(r)-Cy0(r)和DCy2(r)=Cy2(r)-Cy0(r)、颜色坐标比RCx1(r)=Cx1(r)/Cx0(r)和RCx2(r)=Cx2(r)/Cx0(r)、颜色坐标比RCy1(r)=Cy1(r)/Cy0(r)和RCy2(r)=Cy2(r)/Cy0(r)以及照度比RL1(r)=照度1(r)/照度0(r)和RL2(r)=照度2(r)/照度0(r)。
如图12A和图12B中所示出,颜色坐标差DCx1(r)、DCx2(r)、DCy1(r)和DCy2(r)具有以下特征:
1)每一曲线在r=0处具有比r=rmax处大得多的值,即DCx1(0)≥DCx1(rmax)+0.005;DCy1(0)≥DCy1(rmax)+0.005;DCx2(0)≥DCx1(rmax)+0.005;且DCy2(0)>DCy2(rmax)+0.005。
2)差值DCx1(r)-DCx2(r)和DCy1(r)-DCy2(r)随着径向位置r而变化。|[DCx1(0)-DCx2(0)]-[DCx1(rmax)-DCx2(rmax)]|大于或等于约0.01或至少大于或等于约0.005。|[DCy1(0)-DCy2(0)]-[DCy1(rmax)-DCy2(rmax)]|大于或等于约0.01或至少大于或等于约0.005。
3)曲线DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)和DCy2(r)相对平坦,并且对于0与预定值之间的r,变化不超过约0.005,在该示例中,预定值为约0.7mm。
4)当r自0增加至rmax时,曲线通常趋于更低或保持平坦。DCx1自r=0处的约0.022降低至r=rmax处的约0.008,而DCx2自r=0处的约0.032降低至r=rmax处的约0.005。DCy1自r=0处的约0.022降低至r=rmax处的约0.010,而DCy2自r=0处的约0.032降低至r=rmax处的约0.008。
5)当r小于约2的阈值时,DCx1(r)<DCx2(r)且DCy1(r)<DCy2(r);且当r大于阈值时,DCx1(r)>DCx2(r)且DCy1(r)>DCy2(r)。
6)当r=0和介于0与rmax之间时,DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)和DCy2(r)大于0。
如图12C和图12D中所示出,颜色坐标比RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)和RCy2(r)具有以下特征:
1)每一曲线在r=0处具有比r=rmax处大得多的值,即RCx1(0)≥RCx1(rmax)+3%;RCy1(0)≥RCy1(rmax)+3%;RCx2(0)≥RCx1(rmax)+3%;且RCy2(0)≥RCy2(rmax)+3%。
2)差值RCx1(r)-RCx2(r)和RCy1(r)-RCy2(r)随径向位置r而变化。|[RCx1(0)-RCx2(0)]-[RCx1(rmax)-RCx2(rmax)]|>3%。|[RCy1(0)-RCy2(0)]-[RCy1(rmax)-RCy2(rmax)]|>3%。
3)曲线RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)和RCy2(r)相对平坦,并且对于0与预定值之间的r,变化不超过约3,在该示例中,预定值为约0.7mm。
4)当r自0增加至rmax时,曲线通常趋于更低或保持平坦。RCx1自r=0处的约107%降低至r=rmax处的约103%,而RCx2自r=0处的约111%降低至r=rmax处的约102%。RCy1自r=0处的约107%降低至r=rmax处的约103%,而RCy2自r=0处的约110%降低至r=rmax处的约102%。
5)当r小于约2的阈值时,RCx1(r)<RCx2(r)且RCy1(r)<RCy2(r);且当r大于阈值时,RCx1(r)>RCx2(r)且RCy1(r)>RCy2(r)。
6)当r=0和介于0与rmax之间时,RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)和RCy2(r)大于约1。
如图12E中所示出,照度比RL1(r)和RL2(r)具有以下特征:
1)每一曲线在r=0处具有比在r=rmax处小得多的值,即RL1(0)≤RL1(rmax)-3%且RL2(0)≤RL2(rmax)-3%。
2)差值RL1(r)-RL2(r)随径向位置r变化。|[RL1(0)-RL2(0)]-[RL1(rmax)-RL2(rmax)]|≥3%。
3)曲线RL1(r)和RL2(r)相对平坦,并且对于0与预定值之间的r,变化不超过约3%,在该示例中,预定值为约0.7mm。
4)当r自0增加至rmax时,曲线通常趋于更高或保持平坦。RL1自r=0处的约60%降低至r=rmax处的约99%,而RL2自r=0处的约40%降低至r=rmax处的约110%。
5)当r小于约2的阈值时,RL1(r)>RL2(r);且当r大于阈值时,RL1(r)<RL2(r)。
6)在r=0处,RL1(r)和RL2(r)小于100%。
7)RL2(rmax)>100%,指示图案化漫射器将来自r=0附近的光重分布至远离图案化漫射器中心的区域。
上述曲线和下文所描述的曲线的相对平坦的部分可以称为基本平坦的区段。上述曲线和下文所描述的曲线的增加或减少部分可以称为曲线区段。
图13A至图13E分别为在图案化漫射器110a/110b用具有空间均匀漫射层的比较光学部件代替时的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。如图13A至图13E中所示出,曲线DCx1(r)、DCy1(r)、DCx2(r)、DCy2(r)、RCx1(r)、RCy1(r)、RCx2(r)、RCy2(r)、RL1(r)和RL2(r)中的每一者为基本平坦的,与径向位置r无关。每一曲线在r=0处和r=rmax处具有基本相同的值。例如,|DCx1(0)-DCx1(rmax)|<0.004,|DCy1(0)-DCx1(rmax)|<0.004,|DCx2(0)-DCx2(rmax)|<0.004,|DCy2(0)-DCy2(rmax)|<0.004,|RCx1(0)-RCx1(rmax)|<2%,|RCy1(0)-RCx1(rmax)|<2%,|RCx2(0)-RCx2(rmax)|<2%,|RCy2(0)-RCy2(rmax)|<2%,|RL1(0)-RL1(rmax)|<2%,并且|RL2(0)-RL2(rmax)|<2%。此外,差值DCx1(r)-DCx2(r)、DCy1(r)-DCy2(r)、RCx1(r)-RCx2(r)、RCx1(r)-RCx2(r)和RL1(r)-RL2(r)也基本上与r的值无关。例如,|[DCx1(0)-DCx2(0)]-[DCx1(rmax)-DCx2(rmax)]|<0.004,|[DCy1(0)-DCy2(0)]-[DCy1(rmax)-DCy2(rmax)]|<0.004,|[RCx1(0)-RCx2(0)]-[RCx1(rmax)-RCx2(rmax)]|<2%,|[RCy1(0)-RCy2(0)]-[RCy1(rmax)-RCy2(rmax)]|<2%,并且|[RL1(0)-RL2(0)]-[RL1(rmax)-RL2(rmax)]|<2%。上述结果也适用于比较光学部件,该比较光学部件为约2毫米厚的体积漫射板,比较光学部件可在LCD背光中找到。
图14A至图14E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。曲线在性质上分别类似于图12A至图12E的曲线,但在数量上不同。例如,RL1自r=0处的约65%增加至r=rmax处的约100%,而RL2自r=0处的约30%增加至r=rmax处的约110%,在图14E中示出。
图15A至图15E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。曲线分别具有与图12A至图12E类似的行为,但也具有不同的特征。例如,DCx2、DCy2、RCx2和RCy2中的每一者自r=0开始增加,并且在约r=0.7mm处达到最大值。随后,每一者自约r=0.7mm至约r=1.5mm降低。每一者在约r=1.5mm至约r=2.5mm之间保持平坦,并且随后自约r=2.5mm至r=rmax降低。
图16A至图16E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。曲线分别具有与图15A至图15E中的行为类似的行为。例如,DCx2、DCy2、RCx2或RCx2中的每一者自r=0开始增加,并且在约r=0.7mm处达到最大值。随后,每一者自约r=0.7mm至约r=1.5mm降低。每一者在约r=1.5mm至约r=2.5mm之间保持平坦,并且随后自约r=2.5mm至r=rmax降低。RL2自r=0开始降低,并且在约r=0.7mm处达到最小值。随后,RL2自约r=0.7mm至约r=1.5mm增加。在约r=1.5mm至约r=2.5mm之间,RL2保持平坦。随后,RL2自约r=2.5mm至约r=rmax增加。
图17A至图17E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。曲线分别具有与图16A至图16E中的行为类似的行为。例如,DCx2、DCy2、RCx2和RCx2中的每一者自r=0开始增加,并且在约r=0.7mm处达到最大值。随后,每一者自约r=0.7mm至约r=1.5mm降低。每一者在约r=1.5mm至约r=2.5mm之间保持平坦,并且随后自约r=2.5mm至r=rmax降低。RL2自r=0开始降低,并且在约r=0.7mm处达到最小值。随后,RL2自约r=0.7mm至约r=1.5mm增加。在约r=1.5mm至约r=2.5mm之间,RL2保持平坦。随后,RL2自约r=2.5mm至约r=rmax增加。
图18A至图18E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。与图12A至图12E中的曲线相比,曲线分别具有一些相似和一些不同的行为。例如,类似于图12A至图12E,对于小于阈值的r,DCx1(r)<DCx2(r)且RCx1(r)<RCx2(r)。与图12A至图12E不同,对于所有r,DCy1(r)<DCy2(r)且RCy1(r)<RCy2(r)。此外,当r大于阈值时,DCy1(r)和DCy2(r)可以变得小于0,RCy1(r)和RCy2(r)可以变得小于100%,并且RL1(r)和RL2(r)可以变得大于100%。
图19A至图19E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。与图18A至图18E中的曲线相比,曲线分别具有一些相似和一些不同的行为。具体而言,对于所有r,DCx1(r)<DCx2(r)且RCx1(r)<RCx2(r)。对于所有r,DCy1(r)<DCy2(r)且RCy1(r)<RCy2(r)。对于所有r,DCy1(r)<0且DCy2(r)>0,RCy1(r)<100%且RCy2(r)>100%。
图20A至图20E分别为另一示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)和DCx2(r)、颜色坐标差DCy1(r)和DCy2(r)、颜色坐标比RCx1(r)和RCx2(r)、颜色坐标比RCy1(r)和RCy2(r)以及照度比RL1(r)和RL2(r)的图表。与图19A至图19E中的曲线相比,曲线分别具有一些相似和一些不同的行为。具体而言,对于所有r,DCx1(r)<DCx2(r)且RCx1(r)<RCx2(r)。对于所有r,DCy1(r)>DCy2(r)且RCy1(r)>RCy2(r)。
针对图21A至图21E至图23A至图23E的其余实施方式中的每一者,说明根据图10A的设置对于两个示例性图案化漫射器测量的颜色坐标差DCx1(r)、DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、RCy1(r)和亮度比RL1(r)。根据图10B的设置测量的颜色坐标差DCx2(r)、DCy2(r)、颜色坐标比RCx2(r)、RCy2(r)和亮度比RL2(r)类似于参考图12A至图12E和图14A至图14E至图20A至图20E描述的那些颜色坐标差、颜色坐标比和亮度比。
图21A至图21E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表。空心圆指示第一图案化漫射器(PDIF-1)的数据点,而实心圆指示第二图案化漫射器(PDIF-2)的数据点。
图22A至图22E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表。空心圆指示第三图案化漫射器(PDIF-3)的数据点,而实心圆指示第四图案化漫射器(PDIF-4)的数据点。如图22A至图22E中所示出,根据DCx1(r)、DCy1(r)、RCx1(r)和RCy1(r),PDIF-3具有小的空间色移斜率。自r=0至r=rmax,曲线几乎呈线性下降,分别下降约0.003、0.004、0.8%和0.1%。在其他实施方式中,曲线可以减小甚至更小的量。然而,PDIF-3的空间亮度比RL1(r)几乎线性地增加,自r=0处的约70%增加至r=rmax处的约82%。
图23A至图23E分别为另两个示例性图案化漫射器的颜色坐标差DCx1(r)、颜色坐标差DCy1(r)、颜色坐标比RCx1(r)、颜色坐标比RCy1(r)和照度比RL1(r)的图表。空心圆指示第五图案化漫射器(PDIF-5)的数据点,而实心圆指示第六图案化漫射器(PDIF-6)的数据点。
返回参考图8A,图案化漫射器360a可以包括位于载体108的相对表面上的图案化反射器112a和112b。当图案化反射器112a和112b基本相同时,无论载体108的第一表面304或第二表面306面向图10A抑或图10B的测量设置中的成角度的朗伯光源400a,图案化漫射器360a为类似的。在该情况下,DCx1(r)、DCy1(r)、RCx1(r)、RCy1(r)和RL1(r)分别与DCx2(r)、DCy2(r)、RCx2(r)、RCy2(r)和RL2(r)基本相同。因此,对于0和rmax的范围内的所有r,|DCx1(r)-DCx2(r)|<0.005,|DCy1(r)-DCy2(r)|<0.005,|RCx1(r)-RCx2(r)|<3%,|RCy1(r)-RCy2(r)|<3%,并且|RL1(r)-RL2(r)|<3%。
返回参考图8B,图案化漫射器360b可以包括位于载体108的相对表面上的分别封装在对应封装层342a和342b中的图案化反射器112a和112b。当图案化反射器112a和112b基本相同且封装层342a和342b基本相同时,无论载体108的第一表面304或第二表面306面向图10A抑或图10B的测量设置中的成角度的朗伯光源400a,图案化漫射器360b为类似的。因此,对于0和rmax的范围内的所有r,|DCx1(r)-DCx2(r)|<0.005,|DCy1(r)-DCy2(r)|<0.005,|RCx1(r)-RCx2(r)|<3%,|RCy1(r)-RCy2(r)|<3%,并且|RL1(r)-RL2(r)|<3%。
图24为另一示例性LCD 600的横截面图。LCD 600包括背光部分100,该背光部分100包括如先前参考图1A至图1C描述和说明的图案化漫射器110b。此外,LCD 600的背光包括背光部分100上方的颜色转换层148(例如量子点膜或磷光体膜)、颜色转换层148上方的漫射板146,视情况包括漫射板146上方的棱镜膜150,并且视情况包括棱镜膜150上方的反射偏振器152。LCD 600也包括背光的反射偏振器152上方的显示面板154。在某些示例性实施方式中,反射偏振器152可以接合至显示面板154。
在该实施方式中,图案化漫射器110b可以称为第一漫射板,而漫射板146可以称为第二漫射板。虽然图24中所示出的第一漫射板110b为如先前参考图1A所描述的图案化漫射器,但在其他实施方式中,第一漫射板110b可以类似于如先前所描述的第二漫射板146、图案化漫射器210a(图3A)、图案化漫射器210b(图3B)、图案化漫射器240(图4)、图案化漫射器110a(图5)、图案化漫射器320a(图6A)、图案化漫射器320b(图6B)、图案化漫射器340a(图7A)、图案化漫射器340b(图7B)、图案化漫射器360a(图8A)、图案化漫射器360b(图8B)或另一适合的漫射板。颜色转换层148处于第一漫射板110b与第二漫射板146之间。
第一漫射板110b介于多个光源106a与颜色转换层148之间。如图24中所示出,并且如前所述,第一漫射板110b可以包括图案化漫射器,该图案化漫射器包括多个图案化反射器112,其中每一图案化反射器112与对应的光源106a对准。如前所述,图案化漫射器110b可以包括载体108,在载体108的第一表面上具有多个图案化反射器112。在其他实施方式中,第一漫射板110b可以具有如先前参考图3A至图8B所描述的其他配置。
在某些示例性实施方式中,第一漫射板110b包括第一杨氏模量,而第二漫射板146包括小于第一杨氏模量的第二杨氏模量。在一个实施方式中,第二杨氏模量小于第一杨氏模量的一半。第二漫射板146为体积漫射板,并且通过第二漫射板的厚度散射光。相比的下,漫射板材在其表面处而非其体积内散射光。例如,第一漫射板110b可以包括EAGLE 玻璃(杨氏模量约为73.6吉帕斯卡)或浮法玻璃(杨氏模量约为47.7吉帕斯卡)。第二漫射板146可以包括聚碳酸酯(杨氏模量在约13.5吉帕斯卡与约21.4吉帕斯卡之间的范围内)、PMMA(杨氏模量约为2.855吉帕斯卡)或具有较低杨氏模量的玻璃,每一者皆与散射部件混合以大量散射光。
通过将颜色转换层148配置在LCD 600内的第一漫射板110b与第二漫射板146之间,与颜色转换层148不在第一漫射板110b与第二漫射板146之间的LCD 140(图2)相比,可以提高照度、照度均匀性和颜色均匀性。利用第一漫射板110b与第二漫射板146之间的颜色转换层148,平均CIE空间颜色坐标x和y可以增加,这指示来自光源106a的更多蓝光转换成绿光和红光。此外,可以增加照度。与LCD 140相比,基于这些提高,可以排除以其他方式可能使用的弱漫射板材,并且颜色转换层148可以具有较低浓度的颜色转换颗粒,从而降低LCD 600的成本。
在某些示例性实施方式中,与当颜色转换层148配置在第一漫射板110b和第二漫射板146上方时的照度相比,当颜色转换层148配置在第一漫射板110b与第二漫射板146之间时,照度增加至约101%至约111%的范围内。另外,当颜色转换层148配置在第一漫射板110b与第二漫射板146之间时,CIE颜色坐标x和y可以小于约0.40。在某些示例性实施方式中,当颜色转换层148配置在第一漫射板110b与第二漫射板146之间时,CIE颜色坐标x和y增加至约101%至约112%的范围内。
如图2中所示出,颜色转换层148可以置放在漫射板146的顶部,这是由于颜色转换层148可能缺乏漫射板146的热稳定性和尺寸稳定性。当使用图案化漫射器(例如110b)时,特别在载体(例如108)为玻璃时,颜色转换层148可以置放在图案化漫射器的顶部,并且可以排除附加的漫射板(例如146)。因此,当如图2中所示出地使用附加漫射板(例如146)时,自然咸信颜色转换层的最佳位置在附加漫射板的顶部,而非在漫射板之间。因此,如图24中所示出的第一漫射板110b与第二漫射板146之间的颜色转换层148的配置并不明显。另外,当颜色转换层148配置在第一漫射板110b与第二漫射板146之间时,颜色坐标并非始终在目标上,并且照度并非始终被提高。为实现提高照度的优点,当颜色转换层148配置在第一漫射板110b与第二漫射板146之间时,CIE颜色坐标x和y应小于约0.40。为使颜色坐标在目标上,颜色转换层148应该改变为具有较低浓度的颜色转换颗粒或较薄层的颜色转换颗粒。
图25A为示例性LCD 700a的横截面图。LCD 700a包括背光,背光包括背光部分702a,视情况包括背光部分702a上方的漫射板146,视情况包括漫射板146上方的颜色转换层148(例如量子点膜或磷光体膜),视情况包括颜色转换层148上方的棱镜膜150,并且视情况包括棱镜膜150上方的反射偏振器152。在其他实施方式中,颜色转换层148可以配置在背光部分702a与漫射板146之间。LCD 700a也包括背光的反射偏振器152上方的显示面板154。背光部分702a包括如先前参考图1A至图1B描述和说明的基板102、反射层104和多个光源106a。此外,背光部分702a包括图案化漫射器710a。图案化漫射器710a包括载体108、载体108的第一表面上的波长选择反射器712a和载体108的与载体108的第一表面相对的第二表面上的多个图案化反射器112。
在如图25A中所示出的该实施方式中,波长选择反射器712a面向多个光源106a,并且多个图案化反射器112背离多个光源106a。在其他实施方式中,波长选择反射器712a可以背离多个光源106a,并且多个图案化反射器112可以面向多个光源106a。下文参考图26更详细地描述波长选择反射器712a的配置。
多个光源106a发射第一波长范围内的光。颜色转换层148将第一波长范围的光转换成高于第一波长范围的第二波长范围的光和高于第二波长范围的第三波长范围的光。波长选择反射器712a透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过第二波长范围的约60%垂直入射光。在某些示例性实施方式中,波长选择反射器712a也反射超过第三波长范围的约60%垂直入射光。第一波长范围例如在约430纳米与约460纳米之间的范围内,第二波长范围例如在约530纳米与约570纳米之间的范围内,并且第三波长范围例如在约620纳米与约680纳米之间的范围内。
与没有波长选择反射器712a的图案化漫射器(诸如图1A的图案化漫射器110b)相比,包括具有波长选择反射器712a的图案化漫射器710a的背光具有增加的照度和改善的均匀性。在某些示例性实施方式中,当图案化漫射器包括波长选择反射器712a时,背光的照度可以增加高达约13%。
图25B为示例性LCD 700b的横截面图。LCD 700b包括背光,背光包括背光部分702b,视情况包括背光部分702b上方的漫射板146,视情况包括漫射板146上方的颜色转换层148(例如量子点膜或磷光体膜),视情况包括颜色转换层148上方的棱镜膜150,并且视情况包括棱镜膜150上方的反射偏振器152。在其他实施方式中,颜色转换层148可以配置在背光部分702b与漫射板146之间。LCD 700b也包括背光的反射偏振器152上方的显示面板154。背光部分702b包括如先前参考图1A至图1B描述和说明的基板102、反射层104和多个光源106a。此外,背光部分702b包括图案化漫射器710b。图案化漫射器710b包括载体108、载体108的第一表面上的波长选择反射器712b和波长选择反射器712b上的多个图案化反射器112。
在如图25B中所示出的该实施方式中,波长选择反射器712b和多个图案化反射器112背离多个光源106a。在其他实施方式中,波长选择反射器712b和多个图案化反射器112可以面向多个光源106a。下文参考图26更详细地描述波长选择反射器712b的配置。
多个光源106a发射第一波长范围内的光。颜色转换层148将第一波长范围的光转换成高于第一波长范围的第二波长范围的光和高于第二波长范围的第三波长范围的光。波长选择反射器712b透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过第二波长范围的约60%垂直入射光。在某些示例性实施方式中,波长选择反射器712b也反射超过第三波长范围的约60%垂直入射光。第一波长范围例如在约430纳米与约470纳米之间的范围内,第二波长范围例如在约530纳米与约570纳米之间的范围内,并且第三波长范围例如在约620纳米与约680纳米之间的范围内。
与没有波长选择反射器712b的图案化漫射器(诸如图1A的图案化漫射器110b)相比,包括具有波长选择反射器712b的图案化漫射器710b的背光具有增加的照度和改善的均匀性。在某些示例性实施方式中,当图案化漫射器包括波长选择反射器712b时,背光的照度可以增加高达约13%。
图25C为示例性LCD 700c的横截面图。LCD 700c包括背光,背光包括背光部分702c,视情况包括背光部分702c上方的漫射板146,视情况包括漫射板146上方的颜色转换层148(例如量子点膜或磷光体膜),视情况包括颜色转换层148上方的棱镜膜150,并且视情况包括棱镜膜150上方的反射偏振器152。在其他实施方式中,颜色转换层148可以配置在背光部分702c与漫射板146之间。LCD 700c也包括反射偏振器152上方的显示面板154。背光部分702c包括如先前参考图1A至图1B描述和说明的基板102、反射层104和多个光源106a。此外,背光部分702c包括图案化漫射器710c。图案化漫射器710c包括载体108、载体108的第一表面上的第一波长选择反射器712a、载体108的与载体108的第一表面相对的第二表面上的第二波长选择反射器712b和第二波长选择反射器712b上的多个图案化反射器112。
在如图25C中所示出的该实施方式中,第一波长选择反射器712a面向多个光源106a,并且第二波长选择反射器712b和多个图案化反射器112背离多个光源106a。在其他实施方式中,第一波长选择反射器712a可以背离多个光源106a,并且第二波长选择反射器712b和多个图案化反射器112可以面向多个光源106a。下文参考图26更详细地描述第一波长选择反射器712a和第二波长选择反射器712b的配置。
多个光源106a发射第一波长范围内的光。颜色转换层148将第一波长范围的光转换成高于第一波长范围的第二波长范围的光和高于第二波长范围的第三波长范围的光。第一波长选择反射器712a透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过第二波长范围的约60%垂直入射光。在某些示例性实施方式中,第二波长选择反射器712b也透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过第二波长范围的约60%垂直入射光。在其他实施方式中,第二波长选择反射器712b透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过第三波长范围的约60%垂直入射光。第一波长范围例如在约430纳米与约470纳米之间的范围内,第二波长范围例如在约530纳米与约570纳米之间的范围内,并且第三波长范围例如在约620纳米与约680纳米之间的范围内。
与没有第一波长选择反射器712a和第二波长选择反射器712b的图案化漫射器(诸如图1A的图案化漫射器110b)相比,包括具有第一波长选择反射器712a和第二波长选择反射器712b的图案化漫射器710c的背光具有增加的照度和改善的均匀性。在某些示例性实施方式中,当图案化漫射器包括第一波长选择反射器712a和第二波长选择反射器712b时,背光的照度可以增加高达约13%。
图26为包括载体108、第一波长选择反射器712a和第二波长选择反射器712b的示例性反射器750的横截面图。第一波长选择反射器712a可用于图25A的波长选择反射器712a或图25C的第一波长选择反射器712a。第二波长选择反射器712b可用于图25B的波长选择反射器712b或图25C的第二波长选择反射器712b。第一波长选择反射器712a处于载体108的第一表面上。第二波长选择反射器712b处于载体108的与载体108的第一表面相对的第二表面上。
第一波长选择反射器712a包括交替的低折射率介电层7521至752N和高折射率介电层7541至754N的第一堆叠,其中“N”为任何适合的数字,诸如2、3、4、5、6或更多,以提供4个、6个、8个、10个、12个或更多个介电层的第一堆叠。低折射率介电层752N或高折射率介电层754N接触载体108的第一表面。在某些示例性实施方式中,低折射率介电层752N接触载体108的第一表面,使得第一波长选择反射器712a在选定的波长下实现较高的反射率。第二波长选择反射器712b包括交替的低折射率介电层7621至762M和高折射率介电层7641至764M的第二堆叠,其中“M”为任何适合的数字,诸如2、3、4、5、6或更多,以提供4个、6个、8个、10个、12个或更多个介电层的第二堆叠。低折射率介电层7621或高折射率介电层7641接触载体108的第一表面。在某些示例性实施方式中,低折射率介电层7621接触载体108的第二表面,使得第二波长选择反射器712b在选定的波长下实现较高的反射率。在某些示例性实施方式中,“N”等于“M”。在其他实施方式中,“N”和“M”可以不相等。第一堆叠可以例如包括至少4个介电层,而第二堆叠可以例如包括至少4个介电层。在其他实施方式中,层7521至752N和7621至762M可以为高折射率介电层,而层7541至754N和7641至764M可以为低折射率介电层。
每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括MgF2、SiO2或另一种适合的低折射率介电材料。每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括ZrO2、Nb2O5、TiO2、Al2O3、Si3N4或另一种适合的高折射率介电材料。在一个实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括MgF2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括ZrO2。在另一实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括SiO2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括ZrO2。在又一实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括SiO2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括Nb2O5。在又一实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括SiO2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括TiO2。在又一实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括SiO2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括Al2O3。在又一实施方式中,每一低折射率介电层7521至752N和7621至762M可以包括SiO2,而每一高折射率介电层7541至754N和7641至764M可以包括Si3N4。
第一波长选择反射器712a透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过不同于第一波长范围的第二波长范围的约60%垂直入射光。第二波长选择反射器712b透射超过第一波长范围的约60%垂直入射光,并且反射超过不同于第一波长范围的第三波长范围的约60%垂直入射光。在某些示例性实施方式中,第一堆叠的每一低折射率介电层7521至752N和每一高折射率介电层7541至754N为在第二波长范围内的选定波长λ2的四分之一波长层,满足以下各项:
且/>
其中:
nL1为每一低折射率介电层的折射率;
dL1为每一低折射率介电层的厚度;
nH1为每一高折射率介电层的折射率;并且
dH1为每一高折射率介电层的厚度。
在某些示例性实施方式中,第二堆叠的每一低折射率介电层7621至762M和每一高折射率介电层7641至764M为在第三波长范围内的选定波长λ3的四分之一波长层,满足以下各项:
且/>
其中:
nL2为每一低折射率介电层的折射率;
dL2为每一低折射率介电层的厚度;
nH2为每一高折射率介电层的折射率;并且
dH2为每一高折射率介电层的厚度。
在某些示例性实施方式中,第二波长范围等于第三波长范围。在该情况下,例如,8层或12层波长选择反射器可以分别分成载体108的第一表面上的4层或6层第一波长选择反射器712a和载体108的第二表面上的4层或6层第二波长选择反射器712b。通过将较大的波长选择反射器分成两个较小的波长选择反射器,可以改善波长选择反射器与载体108的黏着。此外,归因于实际上较厚的波长选择反射器(归因于第一波长选择反射器712a与第二波长选择反射器712b之间的载体108),在设计波长下的反射率可以增加。
在其他实施方式中,第一波长选择反射器712a透射超过第三波长范围的约60%垂直入射光,而第二波长选择反射器712b透射超过第二波长范围的约60%垂直入射光。在某些示例性实施方式中,第一波长范围在约430纳米与约470纳米之间的范围内,第二波长范围在约530纳米与约570纳米之间的范围内,并且第三波长范围在约620纳米与约680纳米之间的范围内。
在某些示例性实施方式中,上述波长选择反射器712a和712b可以使用薄膜沉积工艺制造。在其他实施方式中,波长选择反射器712a和712b各自可以为接合至图案化漫射器710a、710b或710c的载体108的一个表面的交替的低折射率聚合物层和高折射率聚合物层的堆叠。每一堆叠的每一层可以满足上述四分之一波长光路条件。每一高折射率聚合物层可以含有聚酯或聚酰亚胺,并且每一低折射率聚合物层可以包括氟化聚合物。
图27A至图27E为波长选择反射器的各种配置的反射率对波长的图表。下文所描述的波长选择反射器中的每一者可以用于图25A或图25C的波长选择反射器712a或图25B或图25C的波长选择反射器712b。此外,下文所描述的每一波长选择反射器可以分成两个较小的波长选择反射器712a和712b,当组合在如图25C中所示出的图案化漫射器710c中时,较小的波长选择反射器712a和712b提供类似于所描述的波长选择反射器的特征(例如,将12层波长选择反射器分成两个6层波长选择反射器)。
图27A为4个、6个、8个、10个和12个层的波长选择反射器的反射率对波长的图表。在该实施方式中,波长选择反射器包括交替的低折射率MgF2和高折射率ZrO2介电层(例如2对、3对、4对、5对和6对介电层),其中低折射率MgF2与载体接触。每一MgF2层具有约109纳米的标称厚度,并且每一ZrO2层具有约70纳米的标称厚度。每一MgF2层和每一ZrO2层的标称厚度对应于600纳米的选定波长的四分之一波长光路。即:
其中:
n为每一层的折射率;
d为每一的厚度;和
λ为选定波长。
图27A根据波长选择反射器的反射率说明波长选择反射器的一个特征。波长选择反射器的透射率可以推导为:
透射率=1–反射率
在该实施方式中,当波长选择反射器包括6个、8个、10个、12个或更多个层时,波长选择反射器将约430纳米与约470纳米之间的范围内的波长的垂直入射光透射超过约60%,并且将约530纳米与约680纳米之间的范围内的波长的垂直入射光反射超过约60%。相反,在该实施方式中,包括2个或4个层的波长选择反射器将约530纳米与约680纳米之间的范围内的波长的垂直入射光反射少于约60%。
图27B为针对具有不同入射角的光的8层波长选择反射器的反射率对波长的图表。在该实施方式中,波长选择反射器包括交替的低折射率MgF2介电层和高折射率ZrO2介电层(例如4对介电层),其中低折射率MgF2与载体接触。每一MgF2层具有约109纳米的标称厚度,并且每一ZrO2层具有约70纳米的标称厚度。每一MgF2层和每一ZrO2层的标称厚度对应于600纳米的选定波长的四分之一波长光路。波长选择反射器的反射率随着入射角而变化,如0度(垂直入射)、40度、60度和80度的轨迹所指示。如图27B中所示出,随着入射角的增加,峰值反射率朝向较短的波长移位。因此,在该实施方式中,当例如倾斜入射角在约60度与约80度之间的范围内时,波长选择反射器将约450纳米的波长的垂直入射光透射超过约60%,并且将约450纳米的相同波长的一些倾斜入射光反射超过约60%。
图27C为8层波长选择反射器的反射率对波长的图表。在该实施方式中,波长选择反射器包括交替的低折射率SiO2介电层和高折射率ZrO2介电层(例如4对介电层),其中低折射率SiO2与载体接触。每一SiO2层具有约102纳米的标称厚度,并且每一ZrO2层具有约70纳米的标称厚度。每一SiO2层和每一ZrO2层的标称厚度对应于600纳米的选定波长的四分之一波长光路。波长选择反射器的反射率随着入射角而变化,如0度(垂直入射)、40度、60度和80度的轨迹所指示。
在该实施方式中,波长选择反射器将约430纳米与约470纳米之间的范围内的波长的垂直入射光透射超过约60%,并且将约530纳米与约680纳米之间的范围内的波长的垂直入射光反射超过约60%。当例如倾斜入射角在约70度与约80度之间的范围内时,波长选择反射器也将约450纳米的波长的一些倾斜入射光反射超过约60%。
图27D为8层波长选择反射器的反射率对波长的图表。在该实施方式中,波长选择反射器包括交替的低折射率SiO2介电层和高折射率ZrO2介电层(例如4对介电层),其中低折射率SiO2与载体接触。每一SiO2层具有约93纳米的标称厚度,并且每一ZrO2层具有约64纳米的标称厚度。每一SiO2层和每一ZrO2层的标称厚度对应于550纳米的选定波长的四分之一波长光路。波长选择反射器的反射率随着入射角而变化,如0度(垂直入射)、40度、60度和80度的轨迹所指示。
在该实施方式中,波长选择反射器将约430纳米与约470纳米之间的范围内的波长的垂直入射光透射超过约60%,并且将约500纳米与约580纳米之间的范围内的波长的垂直入射光反射超过约60%。当例如倾斜入射角在约40度与约60度之间的范围内时,波长选择反射器也将约450纳米的波长的一些倾斜入射光反射超过约60%。
图27E为8层波长选择反射器的反射率对波长的图表。在该实施方式中,波长选择反射器包括交替的低折射率SiO2介电层和高折射率ZrO2介电层(例如4对介电层),其中低折射率SiO2与载体接触。每一SiO2层具有约107纳米的标称厚度,并且每一ZrO2层具有约73纳米的标称厚度。每一SiO2层和每一ZrO2层的标称厚度对应于630纳米的选定波长的四分之一波长光路。波长选择反射器的反射率随着入射角而变化,如0度(垂直入射)、40度、60度和80度的轨迹所指示。
在该实施方式中,波长选择反射器将约430纳米与约470纳米之间的范围内的波长的垂直入射光透射超过约60%,并且将约560纳米与约700纳米之间的范围内的波长的垂直入射光反射超过约60%。当例如倾斜入射角在约70度与约80度之间的范围内时,波长选择反射器也将约450纳米的波长的一些倾斜入射光反射超过约60%。
对于本领域技术人员而言,显而易见的是,在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下,可以对本公开内容的实施方式进行各种修改和变化。因此,本公开内容旨在覆盖这些修改和变化,只要这些修改和变化落入所附权利要求书和其等效物的范围内即可。
Claims (27)
1.一种背光,包括:
基板;
多个光源,接近所述基板;
反射层,接近所述基板;
第一漫射板,处于所述光源上方;
第二漫射板;和
颜色转换层,处于所述第一漫射板与所述第二漫射板之间。
2.如权利要求1所述的背光,其中所述第一漫射板包括图案化漫射器,所述图案化漫射器包括多个图案化反射器,每一图案化反射器与对应的光源对准。
3.如权利要求2所述的背光,其中所述第一漫射板处于所述光源与所述颜色转换层之间。
4.如权利要求2所述的背光,其中所述图案化漫射器包括载体,并且所述图案化反射器处于所述载体的第一表面上。
5.如权利要求4所述的背光,其中所述图案化漫射器包括处于所述载体的第二表面上的漫射层,所述第二表面与所述载体的所述第一表面相对。
6.如权利要求1所述的背光,其中所述第一漫射板包括玻璃。
7.如权利要求1所述的背光,其中所述颜色转换层包括量子点膜。
8.如权利要求1所述的背光,其中所述颜色转换层包括磷光体膜。
9.如权利要求1所述的背光,其中所述第一漫射板包括第一杨氏模量,并且所述第二漫射板包括小于所述第一杨氏模量的一半的第二杨氏模量,并且所述第二漫射板使光散射穿过所述第二漫射板的厚度。
10.一种反射器,包括:
载体,包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面;
第一波长选择反射器,处于所述载体的所述第一表面上,所述第一波长选择反射器透射超过第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过不同于所述第一波长范围的第二波长范围的60%垂直入射光;和
第二波长选择反射器,处于所述载体的所述第二表面上,所述第二波长选择反射器透射超过所述第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过不同于所述第一波长范围的第三波长范围的60%垂直入射光。
11.如权利要求10所述的反射器,其中所述第二波长范围等于所述第三波长范围。
12.如权利要求10所述的反射器,其中所述第一波长选择反射器透射超过所述第三波长范围的60%垂直入射光,并且所述第二波长选择反射器透射超过所述第二波长范围的60%垂直入射光。
13.如权利要求10所述的反射器,其中所述第一波长范围在430纳米与470纳米之间的范围内,所述第二波长范围在530纳米与570纳米之间的范围内,并且所述第三波长范围在620纳米与680纳米之间的范围内。
14.如权利要求10所述的反射器,其中所述第一波长选择反射器包括交替的低折射率介电层和高折射率介电层的第一堆叠,所述第二波长选择反射器包括交替的低折射率介电层和高折射率介电层的第二堆叠。
15.如权利要求14所述的反射器,其中所述第一堆叠中的每一低折射率介电层和高折射率介电层包括所述第二波长范围中的满足和/>的选定波长λ2的四分之一波长层,其中nL1和dL1以及nH1和dH1分别为所述第一堆叠中的每一低折射率介电层和高折射率介电层的折射率和厚度,并且所述第二堆叠中的每一低折射率介电层和高折射率介电层包括所述第三波长范围中的满足/>和的选定波长λ3的四分之一波长层,其中nL2和dL2以及nH2和dH2分别为所述第二堆叠中的每一低折射率介电层和高折射率介电层的折射率和厚度。
16.如权利要求14所述的反射器,其中所述第一堆叠包括至少4个介电层,并且所述第二堆叠包括至少4个介电层。
17.如权利要求14所述的反射器,其中每一高折射率介电层包括ZrO2、Nb2O5、TiO2、Al2O3或Si3N4。
18.如权利要求14所述的反射器,其中每一低折射率介电层包括MgF2或SiO2。
19.如权利要求10所述的反射器,进一步包括:
多个图案化反射器,处于所述第一波长选择反射器或所述第二波长选择反射器上。
20.一种背光,包括:
基板;
多个光源,接近所述基板以发射第一波长范围内的光;
反射层,接近所述基板;
图案化漫射器,包括载体、所述载体的第一表面上的第一波长选择反射器和所述第一波长选择反射器上或所述载体的与所述载体的所述第一表面相对的第二表面上的多个图案化反射器;和
颜色转换层,用于将所述第一波长范围的光转换成高于所述第一波长范围的第二波长范围的光和高于所述第二波长范围的第三波长范围的光,
其中所述第一波长选择反射器透射超过所述第一波长范围的60%垂直入射光,并且反射超过所述第二波长范围的60%垂直入射光。
21.如权利要求20所述的背光,其中所述第一波长选择反射器包括交替的低折射率介电层和高折射率介电层的堆叠,并且每一低折射率介电层和高折射率介电层包括在所述第二波长范围中的满足和/>的选定波长λ2的四分之一波长层,其中nL1和dL1以及nH1和dH1分别为每一低折射率介电层和高折射率介电层的所述折射率和所述厚度。
22.如权利要求21所述的背光,其中每一高折射率介电层包括ZrO2、Nb2O5、TiO2、Al2O3或Si3N4。
23.如权利要求21所述的背光,其中每一低折射率介电层包括MgF2或SiO2。
24.如权利要求20所述的背光,其中所述第一波长选择反射器反射超过所述第三波长范围的60%垂直入射光。
25.如权利要求20所述的背光,其中所述图案化漫射器进一步包括所述载体的所述第二表面上的第二波长选择反射器,所述第二波长选择反射器透射超过所述第一波长范围的60%垂直入射光且反射超过所述第三波长范围的60%垂直入射光。
26.如权利要求25所述的背光,其中所述第一波长选择反射器包括交替的低折射率介电层和高折射率介电层的堆叠,并且每一低折射率介电层和高折射率介电层包括在所述第三波长范围中的满足和/>的选定波长λ3的四分之一波长层,其中nL2和dL2以及nH2和dH2分别为每一低折射率介电层和高折射率介电层的所述折射率和所述厚度。
27.如权利要求20所述的背光,其中所述第一波长范围在430纳米与470纳米之间的范围内,所述第二波长范围在530纳米与570纳米之间的范围内,并且所述第三波长范围在620纳米与680纳米之间的范围内。
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