CN118011681A - 包括图案化漫射器的背光 - Google Patents

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CN118011681A CN202311472645.0A CN202311472645A CN118011681A CN 118011681 A CN118011681 A CN 118011681A CN 202311472645 A CN202311472645 A CN 202311472645A CN 118011681 A CN118011681 A CN 118011681A
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米向东
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Abstract

背光包括基板、多个光源、反射层、多个元件和图案化漫射器。多个光源邻近基板。反射层在基板上并且具有第一反射率。多个元件邻近基板，并且每个元件具有不同于第一反射率的第二反射率。图案化漫射器包括在多个光源和多个元件上方的多个图案化反射器和多个补偿特征结构。每个图案化反射器在对应光源上方并且具有变化的透射率，每个补偿特征结构在对应元件上方。

Description

包括图案化漫射器的背光
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年11月8日提交的美国临时申第63/423604号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明主要涉及显示器的背光。更具体地，本发明涉及包括图案化漫射器的背光。
背景技术
液晶显示器(LCD)通常用于各种电子设备，例如蜂窝电话、膝上型计算机、电子平板电脑、电视和计算机监视器。LCD是基于光阀的显示器，其中显示面板包括可单独寻址的光阀阵列。LCD包括用于产生光的背光，产生的光被执行波长转换、滤波和/或偏振以产生LCD的图像。背光可以是侧光式或直光式。侧光式背光可包括边缘耦合到导光板的发光二极管(LED)阵列，从导光板的表面发射光。直光式背光可以包括直接位于LCD面板后方的二维(2D)LED阵列。
与侧光式背光相比，直光式背光可具有改善动态对比度的优点。例如，具有直光式背光的显示器可以独立地调整每个LED的亮度以设置整个图像的动态亮度范围。这通常被称为局部调光。然而，为了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，因而与侧光式背光相比，整个显示器的厚度较大。位于LED上方的透镜已用于直光式背光中以改善光的横向扩散。然而，在此类配置中LED与漫射板或膜之间的光学距离(OD)(例如，从至少10毫米到通常约20-30毫米)仍然导致整个显示器的厚度非期望的大，和/或此类配置可能随着背光厚度减小而产生不期望的光学损失。虽然侧光式背光可以更薄，但是来自每个LED的光散布在导光板的大区域上，使得关闭单独的LED或LED组对动态对比度仅有非常小的影响。
发明内容
本发明的一些实施例涉及背光。背光包括基板、多个光源、反射层、多个元件和图案化漫射器。多个光源邻近基板。反射层在基板上并且具有第一反射率。多个元件邻近基板，并且每个元件具有不同于第一反射率的第二反射率。图案化漫射器包括位于多个光源和多个元件上方的多个图案化反射器和多个补偿特征结构。每个图案化反射器位于对应光源上方并且具有变化的透射率，并且每个补偿特征结构位于对应元件上方。
本发明的其他实施例涉及背光。背光包括基板、多个光源、反射层、多个元件和图案化漫射器。多个光源邻近基板。反射层在基板上并且具有第一反射率。多个元件邻近基板，并且每个元件具有不同于第一反射率的第二反射率。图案化漫射器包括位于多个光源和多个元件上方的多个图案化反射器。多个图案化反射器包括位于与对应元件相邻布置的对应光源上方的非对称反射器和位于不与对应元件相邻布置的对应光源上方的对称反射器。
本发明的其他实施例涉及背光。背光包括基板、多个光源、反射层和图案化漫射器。多个光源邻近基板。反射层在基板上。图案化漫射器包括位于多个光源上方的多个图案化反射器。每个图案化反射器与对应光源对齐。每个图案化反射器具有反射率，所述反射率从第一位置处的第一值变化为小于第一值的第二位置处的第二值，并且从第二位置处的第二值变化为大于第二值的第三位置处的第三值，第一位置位于每个图案化反射器的中心，第二位置距第一位置第一距离，第三位置距第一位置第二距离，第二距离大于第一距离。
本发明的其他实施例涉及背光。背光包括基板、多个光源、反射层和多个元件。多个光源邻近基板。反射层在基板上并且具有第一反射率。多个元件邻近基板，并且每个元件邻近多个光源中对应的第一、第二、第三和第四最近光源。对应的第一、第二、第三和第四光源中的每一个的对应中心作为顶点形成对应的四边形。每个元件具有不同于第一反射率的第二反射率。每个元件的中心与对应的第一最近光源之间的距离是对应的四边形的中心与对应的第一最近光源之间的距离的至少约80％。
本发明的其他实施例涉及背光。背光包括基板、多个调光区、反射层和在每个调光区内邻近基板的元件。每个调光区包括邻近基板的多个光源，并且具有多个光源之间的第一间距Px和第二间距Py。反射层在基板上并且具有第一反射率。元件具有不同于第一反射率的第二反射率，并且元件的中心与多个光源中的最近光源之间的距离d1由下式给出：
本文公开的背光是薄的直光式背光，可以改善光效率和均匀性。背光改良了隐藏光源并减轻因吸收元件和/或两个或多个光源区域之间的相交引起的局部亮度差异的能力，从而形成更薄的背光。隐藏光源和减轻局部亮度差异的改良能力允许去除背光的光源正上方的所谓“热点”和吸收元件正上方和/或两个或多个光源区域之间的相交处的所谓“暗点”，从而在整个显示器上形成均匀亮度。
其他特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且对于本领域技术人员而言，通过所述描述在一定程度上是显而易见的，或者通过实践本文所述的实施例(包括下面的详细描述、权利要求书以及附图)可获知。
应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，旨在提供概述或框架以理解权利要求的性质和特性。附图用于提供进一步的理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了一个或多个实施例，并且与说明书一起解释了各个实施例的原理和操作。
附图说明
图1A-1F是包括图案化漫射器的示例性背光的多个视图；
图2是包括图1A的示例性背光的示例性液晶显示器(LCD)的简化截面图；
图3A-3E是包括图案化漫射器的其他示例性背光的多个视图；
图4A-4D是包括图案化漫射器的又一示例性背光的多个视图；
图5是示出了图案化漫射器的图案化反射器的厚度/区域覆盖率相对于径向位置的示例性关系的图表；
图6A和6B分别是另一示例性背光的简化截面图和俯视图；
图7A-7E是背光的示例性调光区的俯视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。在可能的情况下，在整个附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，不应被解释为限于本文阐述的实施例。
在本文中可以将范围表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解，该特定值形成另一个实施例。应进一步理解的是，在与另一个端点相关和与另一个端点无关的情况下，每个范围中的端点都是有意义的。
本文使用的方向术语，例如上、下、右、左、前、后、顶、底、垂直、水平等，仅参考绘制的附图，并不旨在暗示绝对取向。
除非另有明确说明，否则决不旨在将本文所述的任何方法解释为需要以特定顺序执行其步骤，也不旨在将任何装置解释为需要特定取向。因此，在方法权利要求实际上没有叙述其步骤所遵照的顺序，或者装置权利要求实际上没有叙述各个组件的顺序或取向，或者在权利要求或说明书中没有另行具体说明步骤限于特定顺序、或者没有叙述装置的组件的特定顺序或取向的情况下，决不旨在推断任何方面的顺序或取向。这适用于任何可能的非明示解释基础，包括与步骤安排、操作流程、组件顺序或组件取向相关的逻辑问题、源自语法结构或标点符号的普通含义、以及本说明书中描述的实施例的数量或类型。
本文中使用的单数形式“一”、“所述”和“该”包括复数指代，除非上下文另有明确规定。因此，例如，提及“一”组件包括具有两个或更多个这样的组件的实施例，除非上下文另有明确说明。
现在参考图1A-1F，其描绘了示例性背光的多个视图。图1A是示例性背光100a的简化截面图。背光100a可包括基板102、反射层104、多个光源106、多个元件107和图案化漫射器108a。图案化漫射器108a包括载体110(例如，导光板)、多个图案化反射器112和112a、以及多个补偿特征结构118a。多个光源106邻近基板102(例如，布置在基板102上)并且与基板102电学连通。多个元件107邻近基板102(例如，布置在基板102上)并且与基板102电学连通。多个光源106和/或多个元件107可以通过穿过基板102延伸的通孔(未示出)电连接到基板102背侧的背板电子器件。
反射层104位于基板102上并且围绕每个光源106和每个元件107。在某些示例性实施例中，基板102是反光的，因此可以不包括反射层104。图案化漫射器108a位于多个光源106和多个元件107上方，并且光学耦合到每个光源106。在某些示例性实施例中，可以用光学粘合剂(未示出)将多个光源106耦合到图案化漫射器108a。光学粘合剂(例如，苯基硅酮)的折射率大于或等于载体110的折射率。多个图案化反射器112和112a以及补偿特征结构118a布置在载体110的上表面。在其他实施例中，图案化反射器112和112a以及补偿特征结构118a可以布置在载体110的下表面。每个图案化反射器112和112a位于对应光源106上方。每个补偿特征结构118a位于对应元件107上方。
每个元件107可以邻近调光区内的光源106。调光区是可以同时打开和关闭的一组光源106。调光区可以包括任意合适数量的光源106，例如以两行和两列布置的4个光源、以三行和三列布置的9个光源、以四行和四列布置的16个光源等。每个元件107可以是电气元件，例如用于每个调光区的控制芯片，或其他合适的元件。每个元件107可以在每个元件所在的区域周围局部地降低亮度，这可能产生影响亮度均匀性的不均匀现象(mura)。因此，在对应于元件107的图案化漫射器108a上的位置处形成具有较高透射率(较低反射率)的补偿特征结构118a，从而减轻元件107的影响。
反射层104具有第一反射率，并且每个元件107具有不同于第一反射率的第二反射率。本文中，反射层104的第一反射率和每个元件107的第二反射率是基于双向反射率分布函数(BRDF)的值。在某些示例性实施例中，第二反射率小于第一反射率。在图1A的实施例中，每个补偿特征结构118a包括穿过图案化反射器112a延伸的开口，使得载体110的表面在每个补偿特征结构118a处暴露。除了每个图案化反射器112a内的补偿特征结构118a以外，每个图案化反射器112a类似于每个图案化反射器112。图案化反射器112a内的每个补偿特征结构118a的透射率与不对应于元件107的每个图案化反射器112的对应位置处的透射率不同。因此，与没有补偿特征结构118a的图案化反射器112相比，补偿特征结构118a改变了布置有补偿特征结构的图案化反射器112a的透射率。在该实施例中，由于每个补偿特征结构118a包括开口，因此每个补偿特征结构包括恒定的透射率。在该实施例中，如130所示，每个图案化反射器112和112a的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。另外，如132所示，每个补偿特征结构118a的中心与对应元件107(例如，对应元件的中心)对齐。
每个图案化反射器112和112a具有变化的透射率，并且可以具有沿图案化反射器的宽度或直径的厚度剖面，该厚度剖面包括如113所示的基本平坦部分和如114所示的从基本平坦部分113延伸并围绕基本平坦部分113的曲面部分。基本平坦部分113可具有粗糙的表面轮廓(例如，整个基本平坦部分的厚度略有变化)。在某些示例性实施例中，基本平坦部分113的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负20％。在该实施例中，在垂直于载体110的方向上测量的平均厚度被定义为基本平坦部分的最大厚度(Tmax)加上基本平坦部分的最小厚度(Tmin)除以2(即，(Tmax+Tmin)/2)。例如，对于约100微米的基本平坦部分113的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约120微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约80微米。在其他实施例中，基本平坦部分113的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负15％。例如，对于约80微米的基本平坦部分113的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约92微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约68微米。
在其他实施例中，基本平坦部分113的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负10％。例如，对于约50微米的基本平坦部分113的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约55微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约45微米。在其他实施例中，基本平坦部分113的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负5％。可以用厚度变化与距图案化反射器112的中心的距离变化的绝对比率来定义曲面部分114。曲面部分114的斜率可以随着距图案化反射器112的中心的距离而减小。在某些示例性实施例中，斜率在基本平坦部分113附近最大，随着远离图案化反射器112的中心而快速减小，然后随着进一步远离图案化反射器的中心而缓慢减小。
如120所示(在平行于基板102的平面中)的每个基本平坦部分113的尺寸L0(即，宽度或直径)可以大于如124所示(在平行于基板102的平面中)的每个对应光源106的尺寸(即，宽度或直径)。每个基本平坦部分113的尺寸120可以小于每个对应光源106的尺寸124乘以预定值。在某些示例性实施例中，当每个光源106的尺寸124大于或等于约0.5毫米时，预定值可以是约2或约3，使得每个基本平坦部分113的尺寸小于每个光源106的尺寸的三倍。当每个光源106的尺寸124小于0.5毫米时，可以根据光源106与图案化反射器112和112a之间的对齐能力确定该预定值，使得每个图案化反射器112和112a的每个基本平坦部分113的尺寸在比每个光源106的尺寸大约100微米至约300微米的范围内。每个基本平坦部分113足够大以使每个图案化反射器112和112a可以与对应光源106对齐，并且足够小以实现合适的亮度均匀性和颜色均匀性。
122表示(在平行于基板102的平面中)每个图案化反射器112的尺寸L1(即，宽度或直径)，并且126表示相邻光源106之间的间距P。虽然在图1A中沿一个方向示出了间距，但是在与所示方向正交的方向上间距可以不同。例如，间距可以是约90、45、30、10、5、2、1或0.5毫米，大于约90毫米，或小于约0.5毫米。在某些示例性实施例中，每个图案化反射器112和112a的尺寸122与间距126的比率L1/P在约0.45至1.0的范围内。该比率可以随着光源106的间距126以及每个光源的发射表面与对应的图案化反射器112和112a之间的距离而变化。例如，对于约5毫米的间距126以及每个光源的发射表面与对应的图案化反射器之间约0.2毫米的距离，该比率可以等于约0.50、0.60、0.70、0.80、0.90或1.0。
每个图案化反射器112和112a将对应光源106发射的至少一部分光反射到载体110中。每个图案化反射器112和112a具有镜面反射和漫反射。镜面反射光从载体110的底表面射出。虽然镜面反射光由于反射层104和载体110之间的反射，或者由于反射层104和颜色转换层、漫射片或漫射板(下面的图2中示出)之间的反射而主要横向行进，但是由于反射层104的不完全反射，可能发生一些光损失。漫反射光具有相对于载体110的法线测量的0度至90度的角分布。约50％的漫反射光具有大于全内反射临界角(θTIR)的角度。因此，漫反射光由于全内反射可以横向行进而没有任何损失，直到随后利用图案化反射器112和112a将光从载体110中引出。
图1B是示例性背光100b的简化截面图。除了在背光100b中用图案化漫射器108b代替图案化漫射器108a以外，背光100b类似于先前参考图1A描述和示出的背光100a。图案化漫射器108b包括载体110(例如，导光板)、多个图案化反射器112和112b、以及多个补偿特征结构118b。多个图案化反射器112和112b以及补偿特征结构118b布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器112和112b以及补偿特征结构118b可布置在载体110的下表面。每个图案化反射器112和112b位于对应光源106上方。每个补偿特征结构118b位于对应元件107上方。
在该实施例中，每个补偿特征结构118b具有从更靠近图案化反射器112b的中心的较低值变化为更远离图案化反射器112b的中心的较高值的透射率。除了每个图案化反射器112b内的补偿特征结构118b之外，每个图案化反射器112b类似于每个图案化反射器112。图案化反射器112b内的每个补偿特征结构118b的透射率与不对应于元件107的每个图案化反射器112的对应位置处的透射率不同。因此，与没有补偿特征结构118b的图案化反射器112相比，补偿特征结构118b改变了布置有补偿特征结构的图案化反射器112b的透射率。在该实施例中，如130所示，每个图案化反射器112和112b的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。另外，如132所示，每个补偿特征结构118b的中心与对应元件107(例如，对应元件的中心)对齐。
图1C是示例性背光100c的简化截面图。除了在背光100c中使用图案化漫射器108c代替图案化漫射器108a以外，背光100c类似于先前参考图1A描述和示出的背光100a。图案化漫射器108c包括载体110(例如，导光板)、多个图案化反射器112和112c、以及多个补偿特征结构118c。多个图案化反射器112和112c以及补偿特征结构118c布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器112和112c以及补偿特征结构118c可以布置在载体110的下表面。每个图案化反射器112和112c位于对应光源106上方。每个补偿特征结构118c位于对应元件107上方。
在该实施例中，每个补偿特征结构118c包括具有恒定厚度的层。除了每个图案化反射器112c内的补偿特征结构118c之外，每个图案化反射器112c类似于每个图案化反射器112。图案化反射器112c内的每个补偿特征结构118c的透射率与不对应于元件107的每个图案化反射器112的对应位置处的透射率不同。在一些实施例中，图案化反射器112c内的每个补偿特征结构118c的透射率比不对应于元件107的每个图案化反射器112的对应位置处的透射率更高。在其他实施例中，图案化反射器112c内的每个补偿特征结构118c的透射率比不对应于元件107的每个图案化反射器112的对应位置处的透射率更低。因此，与没有补偿特征结构118c的图案化反射器112相比，补偿特征结构118c改变了布置有补偿特征结构的图案化反射器112c的透射率。在该实施例中，由于每个补偿特征结构118c具有恒定的厚度，因此每个补偿特征结构具有恒定的透射率。在该实施例中，如130所示，每个图案化反射器112和112c的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。另外，如132所示，每个补偿特征结构118c的中心与对应元件107(例如，对应元件的中心)对齐。
图1D是示例性背光100d的简化截面图。除了在背光100d中，每个图案化反射器112和112a的中心相对于对应光源106(例如，对应光源的中心)偏移(如134所示)，并且每个补偿特征结构118a的中心相对于对应元件107(例如，对应元件的中心)偏移(如136所示)以外，背光100d类似于先前参考图1A描述和示出的背光100a。虽然在图1D中示出了图案化漫射器108a包括图案化反射器112和112a以及补偿特征结构118a以阐释偏移134和136，但是在图1B的图案化漫射器108b或图1C的图案化漫射器108c中也可应用偏移134和136。
由于补偿特征结构118a引起的不对称性，图案化漫射器108a向补偿特征结构118a方向的失准容差可能变差。不均匀现象(mura)可见度变得不对称并向元件107方向增大。利用不对称的失准容差，每个图案化反射器112和112a的中心可以向与对应元件107相反的方向偏离对应光源106的中心，从而改善向元件107方向的失准灵敏度。图案化反射器112与112a之间的刻意失准可在约100微米至约200微米的范围内。然而，这种刻意失准可能降低正交方向上的失准灵敏度。
图1E是背光100(例如先前分别参考图1A-1C描述和示出的背光100a、100b或100c)的基板102上的多个光源106、反射层104和多个元件107的俯视图。光源106被布置在包括多行和多列的2D阵列中。虽然图1E中以六行和六列示出了36个光源106，但是在其他实施例中，背光100可包括以任意合适数量的行和任意合适数量的列布置的任意合适数量的光源106。光源106也可以布置成其他周期性图案，例如六边形或三角形晶格，或者布置成准周期性或非严格周期性图案。例如，在背光100的边缘和/或拐角处的光源106之间的间隔可以较小。
在如图1E所示的某些示例性实施例中，每个光源106可以呈矩形，使得每个光源106的长度不同于每个光源106的宽度。在其他实施例中，每个光源106可以具有其他合适的形状，例如正方形或圆形。在该实施例中，140所示的每个调光区包括对应每个元件107的以2×2布置的四个光源106。一行中的光源106具有如142所示的第一间距(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106具有如144所示的第二间距(例如，中心到中心)。146表示每个调光区140内的元件107与相邻光源106之间的距离(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距142不同于第二间距144。在其他实施例中，第一间距142等于第二间距144。在图1E所示的实施例中，第一间距142小于第二间距144。
由于对应光源106附近的光较多，因此距离146越小，被每个元件107吸收的光越多。由于上述吸收，在元件107的位置周围的亮度较低。因此，为了减轻由元件107引起的较低亮度的影响，在图案化漫射器(例如，108a、108b和/或108c)上形成本文公开的补偿特征结构(例如，118a、118b和/或118c)。
返回参考图1A-1D，基板102可以是印刷电路板(PCB)、玻璃或塑料基板或用于将电信号传递到每个光源106和每个元件107以单独控制每个光源和每个元件的其他合适的基板。基板102可以是刚性基板或柔性基板。例如，基板102可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，例如约1500、1000、500、200或100毫米的曲率半径。例如，反射层104可以包括诸如银、铂、金、铜等金属箔；介电材料(例如，聚四氟乙烯(PTFE)等聚合物)；诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)等多孔聚合物材料；多层介电干涉涂层或反射油墨，其包括诸如二氧化钛、硫酸钡等的白色无机颗粒或适于反射光并调节反射光和透射光的颜色的其他材料，例如彩色颜料。
例如，多个光源106中的每一者可以是LED(例如，尺寸大于约0.5毫米)、mini-LED(例如，尺寸为约0.1毫米至约0.5毫米)、微型LED(例如，尺寸小于约0.1毫米)、有机LED(OLED)或具有约400纳米至约750纳米范围内的波长的其他合适光源。在其他实施例中，多个光源106中的每一者可以具有短于400纳米和/或长于750纳米的波长。来自每个光源106的光被光学耦合到载体110。本文中使用的术语“光学耦合”旨在表示光源位于载体110的表面，并且直接或通过光学透明粘合剂与载体110光学连通，以便将光引入载体中，因全内反射而至少部分传播。来自每个光源106的光被光学耦合到载体110，使得第一部分光由于全内反射而在载体110中横向行进并且被图案化反射器112和112a、112b或112c以及补偿特征结构118a、118b或118c从载体中引出，并且第二部分光由于在反射层104与图案化反射器112和112a、112b或112c以及补偿特征结构118a、118b或118c的反射表面处的多次反射而在反射层104与图案化反射器112和112a、112b或112c以及补偿特征结构118a、118b或118c之间横向行进或在光学膜叠堆(图2中示出)与反射层104之间横向行进。
根据各种实施例，载体110可以包括用于照明和显示应用的任意合适的透明材料。本文使用的术语“透明”旨在表示长度500毫米的载体在光谱可见区域(约420-750纳米)中具有大于约70％的光学透射率。在某些实施例中，长度500毫米的示例性透明材料可以在紫外(UV)区域(约100-400纳米)中具有大于约50％的光学透射率。根据各种实施例，对于约450纳米至约650纳米范围内的波长，路径长度为50毫米的载体可具有至少95％的光学透射率。
载体的光学性质可能受到透明材料的折射率的影响。根据多个实施例，载体110可以具有约1.3至约1.8范围内的折射率。在其他实施例中，载体110可以具有较低的光衰水平(例如，由于吸收和/或散射)。例如，对于约420-750纳米范围内的波长，载体110的光衰(α)可以小于约5分贝/米。载体110可包括聚合物材料，例如塑料(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110还可以包括玻璃材料，例如铝硅酸盐、碱性铝硅酸盐、硼硅酸盐、碱性硼硅酸盐、铝硼硅酸盐、碱性铝硼硅酸盐、钠钙玻璃或其他合适的玻璃。适合用作玻璃载体110的市售玻璃的非限制性示例包括来自康宁公司的EagleLotusTM、/>IrisTM和/>玻璃。在基板102包括曲面玻璃的示例中，载体110也可以包括曲面玻璃以形成曲面背光。在其他实施例中，载体110可以具有较高的光衰水平。例如，对于约420-750纳米范围内的波长，载体110的光衰(α)可以大于约5分贝/米。
图1F是先前参考图1A描述和说明的图案化漫射器108a的载体110上的多个图案化反射器112和112a以及多个补偿特征结构118a的俯视图。虽然在图1F中示出了图案化漫射器108a包括图案化反射器112和112a以及补偿特征结构118a，但是在图1B的图案化漫射器108b或图1C的图案化漫射器108c中也可应用参考图1F描述的图案化漫射器108a的特征。
每个补偿特征结构118a、118b或118c可以呈圆形(如图1F所示)或椭圆形。如前文所述，每个补偿特征结构118a、118b或118c具有比布置有每个补偿特征结构118a、118b或118c的图案化反射器112a、112b或112c更高的透射率。每个补偿特征结构118a、118b或118c的尺寸(例如，宽度或直径)应当足够大，从而可以传输足够量的光以补偿对应元件107。然而，每个补偿特征结构118a、118b或118c的尺寸不应过大使得补偿特征结构被识别为背光中的不均匀现象(Mura)。每个补偿特征结构118a、118b或118c的最佳尺寸可取决于光源106和用于在背光内重复循环光的光学膜的发光特性。例如，对于具有朗伯发光曲线的典型光源，每个补偿特征结构可以具有小于约1毫米的尺寸。然而，对于具有广角发光曲线的光源106，每个补偿特征结构可以具有高达约2毫米的尺寸。
如前文所述，每个图案化反射器112和112a、112b或112c可以包括基本平坦部分113和曲面部分114。基本平坦部分113可以比曲面部分114更具反射性，并且曲面部分114可以比基本平坦部分113更具透射性。每个曲面部分114具有随着距基本平坦部分113的距离以连续且平滑的方式变化的特性。虽然在图1F所示的实施例中，每个图案化反射器112和112a的形状是圆形，但是在其他实施例中，每个图案化反射器112和112a、112b或112c可以具有其他合适的形状(例如，椭圆形、矩形、六边形等)。在载体110的上表面上直接制造图案化反射器112和112a、112b或112c的情况下，图案化反射器112和112a、112b或112c增加了隐藏光源106的能力。在载体110的上表面上直接制造图案化反射器112和112a、112b或112c也节省了空间。
在某些示例性实施例中，每个图案化反射器112和112a、112b或112c是漫反射器，使得每个图案化反射器112和112a、112b或112c以足够高的角度散射部分光线，从而光线能够在载体110中以全内反射的方式传播，由此进一步增强背光的性能。这种光线之后将不会在图案化反射器112和112a、112b或112c与反射层104之间或在光学膜叠堆与反射层104之间经历多次反射，因此避免了光功率的损失，从而提高了背光效率。在某些示例性实施例中，每个图案化反射器112和112a、112b或112c是镜面反射器。在其他实施例中，每个图案化反射器112和112a、112b或112c的一些区域更具漫反射特性，另一些区域更具镜面反射特性。
例如，通过用白色油墨、黑色油墨、金属油墨或其他合适的油墨印刷(例如，喷墨印刷、丝网印刷、微印刷等)图案，可以形成每个图案化反射器112和112a、112b或112c。可以改变印刷密度、油墨厚度和/或空间覆盖，以形成每个图案化反射器112和112a、112b或112c的基本平坦部分113和曲面部分114以及每个图案化反射器112b或112c的补偿特征结构118b或118c。在某些示例性实施例中，每个补偿特征结构118a的油墨覆盖率可以是0％，并且每个补偿特征结构118b或118c的油墨覆盖率可以小于50％(即，在补偿特征结构118b或118c处，载体110表面积的50％被油墨覆盖)。也可以例如通过物理气相沉积(PVD)或任意数量的涂覆技术(例如槽模或喷涂)首先沉积白色或金属材料的连续层，然后通过光刻或其他已知的区域选择性材料去除方法对该层进行图案化，来形成每个图案化反射器112和112a、112b或112c。也可以通过从载体本身选择性地去除材料的其他已知方法形成每个图案化反射器112和112a、112b或112c，例如通过对载体进行激光烧蚀或化学蚀刻。
在某些示例性实施例中，在使用白色光源106的情况下，在图案化反射器112和112a、112b或112c中存在密度可变的不同反射性和吸收性材料有利于最小化背光的各个调光区中的色移。光线在图案化反射器和反射层104(图1A-1D)之间的多次反射可能导致光谱的红色部分中的光损失比蓝色部分中的光失损更多，反之亦然。在这种情况下，例如，利用略微着色的反射/吸收材料或具有相反色散符号的材料(在这种情况下，色散意味着反射和/或吸收的光谱依赖性)，将反射设计为中性色，可以使色移最小化。当使用白色光源106时，最好使图案化反射器112和112a、112b或112c反射和透射与绿光和红光类似的蓝光量。图案化反射器112和112a、112b或112c可以包含大于阈值尺寸的微尺寸颗粒。例如，对于二氧化钛，阈值尺寸可以是约140纳米，对于氧化铝，阈值尺寸可以是约560纳米，或者对于氟化钠，阈值尺寸可以是约750纳米。在其他示例中，阈值尺寸可以是1、2、5、10或20微米。在使用蓝色光源106的某些示例性实施例中，最好使图案化反射器112和112a、112b或112c反射比绿光和红光更多的蓝光，并且透射比绿光和红光更少的蓝光。图案化反射器112和112a、112b或112c可以包含小于阈值尺寸的纳米尺寸颗粒。例如，对于二氧化钛，阈值尺寸可以是约140纳米，对于氧化铝，阈值尺寸可以是约560纳米，或者对于氟化钠，阈值尺寸可以是约750纳米。
图案化漫射器108a、108b或108c具有空间变化的透射率或空间变化的色移。由于图案化漫射器108a、108b或108c的空间反射率和空间透射率相互关联，因此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108a、108b或108c的相同位置处，较小(或较大)的反射率与较大(或较小)的透射率相关联。
图2是示例性液晶显示器(LCD)150的截面图。LCD 150包括背光100a，背光100a包括如先前参考图1A所述和所示的图案化漫射器108a。虽然图2中示出了背光100a包括图案化漫射器108a，但是在图1B的背光100b或图1C的背光100c中也可以应用参考图2描述的LCD150的特征。此外，LCD 150的背光可选地包括位于背光100a上方的漫射板152、位于漫射板152上方的颜色转换层154(例如，量子点膜或磷光膜)、位于颜色转换层154上方的棱镜膜156、以及位于棱镜膜156上方的反射偏振器158。LCD 150还包括位于背光的反射偏振器158上方的显示面板160。在某些示例性实施例中，反射偏振器158可粘结到显示面板160。
为了保持光源106与载体110上的图案化反射器112和112a之间的对齐以使背光100a正常工作，如果载体110和基板102由相同或相似类型的材料制成，则最好使载体110上的图案化反射器112和112a以及基板102上的光源106在较大的操作温度范围内彼此良好地配准。在某些示例性实施例中，载体110和基板102由相同的塑料材料制成。在其他实施方式中，载体110和基板102由相同或相似类型的玻璃制成。
保持基板102上的光源106和载体110对齐的替代解决方案是使用高柔性基板。高柔性基板可以由聚酰亚胺或允许部件焊接的其他耐高温聚合物膜制成。高柔性基板也可以由诸如FR4或玻璃纤维等材料制成，但是比常规厚度小得多。在某些示例性实施例中，0.4毫米厚度的FR4材料可以用于基板102，其柔性足以承受由变化的操作温度引起的尺寸变化。
图3A-3E是包括图案化漫射器的其他示例性背光的多个视图。图3A是示例性背光100e的简化截面图，图3B是示例性背光100e的俯视图。除了在背光100e中用图案化漫射器108e代替图案化漫射器108a以外，背光100e类似于先前参考图1A描述和示出的背光100a。图案化漫射器108e包括载体110(例如，导光板)和多个图案化反射器112、112d和112e。多个图案化反射器112、112d和112e布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器112、112d和112e可以布置在载体110的下表面。多个图案化反射器112、112d和112e包括位于与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的非对称反射器112d和112e以及位于不与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的对称反射器112。非对称反射器112d和112e可以呈椭圆形，而对称反射器112可以呈圆形或具有与非对称反射器不同的面积的椭圆形。在该实施例中，形成非对称反射器112d和112e以减轻元件107的吸收效应。
在某些示例性实施例中，位于对应的第一光源106上方的第一非对称反射器112d邻近对应元件107的第一侧并且具有第一面积，并且位于对应的第二光源106上方的第二非对称反射器112e邻近对应元件107的第二侧并且具有不同于第一面积的第二面积。第一光源106(例如，第一光源的中心170)可以布置在距对应元件107(例如，对应元件的中心172)第一距离处(如174所示)。第二光源106(例如，第二光源的中心170)可以布置在距对应元件107(例如，对应元件的中心172)第二距离处(如176所示)。在某些示例性实施例中，第一光源106可以比第二光源106更靠近对应元件107，使得距离174小于距离176。在该实施例中，每个第一图案化反射器112d的第一面积小于每个第二图案化反射器112e的第二面积。每个图案化反射器112的中心可以与对应光源106(例如，对应光源的中心170)对齐，或者每个图案化反射器112的中心可以相对于对应光源(例如，对应光源的中心170)偏移。邻近对应元件107的非对称图案化反射器112d和112e减轻由于吸收性元件107引起的影响来改善背光100e的亮度均匀性。
图3C是示例性背光100f的简化截面图，图3D是示例性背光100f的俯视图。除了在背光100f中元件107布置在不同的位置并用图案化漫射器108f代替图案化漫射器108e以外，背光100f类似于先前参考图3A和图3B描述和示出的背光100e。图案化漫射器108f包括载体110(例如，导光板)和多个图案化反射器112和112f。多个图案化反射器112和112f布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器112和112f可以布置在载体110的下表面。多个图案化反射器112和112f包括位于与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的非对称反射器112f和位于不与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的对称反射器112。非对称反射器112f可以呈椭圆形，而对称反射器112可以呈圆形。在该实施例中，形成非对称反射器112f以减轻元件107的吸收效应。
在某些示例性实施例中，位于对应的第一光源106上方的第一非对称反射器112f邻近对应元件107的第一侧，位于对应的第二光源106上方的第二非对称反射器112f(具有相反的取向)邻近对应元件107的第二侧。非对称反射器112f都具有相同的面积。第一光源106(例如，第一光源的中心170)可以布置在距对应元件107(例如，对应元件的中心172)第一距离处(如174所示)。第二光源106(例如，第二光源的中心170)可以布置在距对应元件107(例如，对应元件的中心172)第二距离处(如176所示)。在该实施例中，第一距离174等于第二距离176。每个图案化反射器112的中心可以与对应光源106(例如，对应光源的中心170)对齐，或者每个图案化反射器112的中心可以相对于对应光源(例如，对应光源的中心170)偏移。邻近对应元件107的非对称图案化反射器112f减轻由于吸收性元件107引起的影响来改善背光100f的亮度均匀性。
图3E是示例性背光100g的俯视图。除了在背光100g中元件107布置在不同的位置并且用图案化漫射器108g代替图案化漫射器108e以外，背光100g类似于先前参考图3A和图3B描述和示出的背光100e。图案化漫射器108g包括位于多个光源106和多个元件107上方的多个图案化反射器112和112g。多个图案化反射器112和112g包括位于与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的非对称反射器112g，以及位于不与对应元件107相邻布置的对应光源106上方的对称反射器112。
在此实施例中，四个图案化反射器112g邻近每一元件107，使得元件107与四个图案化反射器112g中的每一者的距离相等。每个图案化反射器112g呈减去面向元件107的缺失部分的圆形，使得每一元件107正上方的载体110的圆形部分不包括图案化反射器的材料。邻近对应元件107的非对称图案化反射器112g减轻由于吸收性元件107引起的影响来改善背光100g的亮度均匀性。
图4A-4D是包括图案化漫射器的又一示例性背光的多个视图。图4A是示例性背光200a的简化截面图，图4B是示例性背光200a的俯视图。背光200a可包括基板102、反射层104、多个光源106和图案化漫射器208a。图案化漫射器208a包括载体110(例如，导光板)和多个图案化反射器212a。多个光源106邻近基板102(例如，布置在基板102上)并且与基板102电学连通。反射层104在基板102上并围绕每个光源106。在某些示例性实施例中，基板102可以是反光的，从而可以不包括反射层104。图案化漫射器208a位于多个光源106上方并且光学耦合到每个光源106。在某些示例性实施例中，可以使用光学粘合剂(未示出)将多个光源106耦合到图案化漫射器208a。光学粘合剂(例如，苯基硅酮)的折射率可大于或等于载体110的折射率。多个图案化反射器212a布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器212a可以布置在载体110的下表面。每个图案化反射器212a位于对应光源106上方。在该实施例中，如230所示，每个图案化反射器212a的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。
每个图案化反射器212a具有变化的透射率，并且可以具有沿图案化反射器的宽度或直径的厚度剖面，该厚度剖面包括如213所示的基本平坦部分、如214所示的从基本平坦部分213延伸并围绕基本平坦部分213的曲面部分、以及位于相邻的图案化反射器212a的每个分界处的拐角部分215。基本平坦部分213可具有粗糙的表面轮廓(例如，整个基本平坦部分的厚度略有变化)。在某些示例性实施例中，基本平坦部分213的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负20％。在该实施例中，在垂直于载体110的方向上测量的平均厚度被定义为基本平坦部分的最大厚度(Tmax)加上基本平坦部分的最小厚度(Tmin)除以2(即，(Tmax+Tmin)/2)。例如，对于约100微米的基本平坦部分213的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约120微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约80微米。在其他实施例中，基本平坦部分213的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负15％。例如，对于约80微米的基本平坦部分213的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约92微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约68微米。
在其他实施例中，基本平坦部分213的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负10％。例如，对于约50微米的基本平坦部分213的平均厚度，基本平坦部分的最大厚度可等于或小于约55微米，并且基本平坦部分的最小厚度可等于或大于约45微米。在其他实施例中，基本平坦部分213的厚度变化不超过基本平坦部分的平均厚度的正负5％。可以用厚度变化与距图案化反射器212a的中心的距离变化的绝对比率来定义曲面部分214。曲面部分214的斜率可以随着距图案化反射器212a的中心的距离而减小。在某些示例性实施例中，斜率在基本平坦部分213附近最高，随着远离图案化反射器212a的中心而快速减小，然后随着进一步远离图案化反射器的中心而缓慢减小。拐角部分215可包括曲面部分，该曲面部分具有随着距图案化反射器212a的中心的距离而增大的斜率，然后在相邻的图案化反射器212a的分界处到达基本平坦部分。拐角部分215的基本平坦部分可以具有与基本平坦部分213基本上相同的厚度或区域覆盖率，或者拐角部分215的基本平坦部分的厚度或区域覆盖率小于基本平坦部分213的厚度或区域覆盖率。
如220所示(在平行于基板102的平面中)的每个基本平坦部分213的尺寸L0(即，宽度或直径)可以大于如124所示(在平行于基板102的平面中)的每个对应光源106的尺寸(即，宽度或直径)。每个基本平坦部分213的尺寸220可以小于每个对应光源106的尺寸124乘以预定值。在某些示例性实施例中，当每个光源106的尺寸124大于或等于约0.5毫米时，该预定值可以是约2或3，使得每个基本平坦部分213的尺寸小于每个光源106的尺寸的三倍。当每个光源106的尺寸124小于0.5毫米时，可以根据光源106和图案化反射器212a之间的对齐能力确定该预定值，使得每个图案化反射器212a的每个基本平坦部分213的尺寸在比每个光源106的尺寸大约100微米至约300微米的范围内。每个基本平坦部分213足够大以使每个图案化反射器212a可以与对应光源106对齐，并且足够小以实现合适的亮度均匀性和颜色均匀性。
222表示(在平行于基板102的平面中)每个图案化反射器212a的曲面部分214与基本平坦部分组合的尺寸L1(即，宽度或直径)。223表示(在平行于基板102的平面中)每个图案化反射器212a的尺寸L2(即，宽度或直径)。126表示相邻光源106之间的间距P。虽然在图4A中沿一个方向示出了间距，但是间距在与所示方向正交的方向上可以不同。间距可以例如是约90、45、30、10、5、2、1或0.5毫米，大于约90毫米，或小于约0.5毫米。在某些示例性实施例中，每个图案化反射器212a的尺寸222与间距126的比率L1/P在约0.45至0.9的范围内。该比率可以随着光源106的间距126以及每个光源的发射表面与对应的图案化反射器212a之间的距离而变化。例如，对于约5毫米的间距126以及每个光源的发射表面与对应的图案化反射器之间的约0.2毫米的距离，该比率可以等于约0.50、0.60、0.70、0.80或0.90。每个图案化反射器212a的尺寸223与间距126的比率L2/P是1.0。
因此，如图4B中226所示，每个图案化反射器212a的反射率从第一位置处的第一值变化为小于第一值的第二位置(例如，231)处的第二值，并且从第二位置处的第二值变化为大于第二值的第三位置(例如，232)处的第三值，所述第一位置位于每个图案化反射器212a的中心(例如，230),所述第二位置距第一位置第一距离，所述第三位置距第一位置第二距离，第二距离大于第一距离。在某些示例性实施例中，第三值等于第一值。每个图案化反射器212a的第三位置邻近图案化反射器212a与至少两个(例如，三个)相邻图案化反射器212a的相交处。
每个图案化反射器212a将对应光源106发射的至少一部分光反射到载体110中。每个图案化反射器212a具有镜面反射和漫反射。镜面反射光从载体110的底表面射出。虽然镜面反射光由于反射层104和载体110之间的反射，或者由于反射层104和颜色转换层、漫射片或漫射板(如图2所示)之间的反射而主要横向行进，但是由于反射层104的不完全反射，可能发生一些光损失。漫反射光具有相对于载体110的法线测量的0度至90度的角分布。约50％的漫反射光具有大于全内反射临界角(θTIR)的角度。因此，漫反射光因全内反射而横向行进而没有任何损失，直到随后利用图案化反射器212a将光从载体110中引出。
与图案化反射器不包括拐角部分215的背光相比，每个图案化反射器212a的拐角部分215可以改善背光200a的亮度均匀性。拐角部分215局部地增强光的引出并增加背光200a的亮度。在每个光源区域的中心处，图案化玻璃漫射器208a将直接来自光源106的大部分光反射回来，并产生全内反射光。全内反射光在载体110中横向行进，并在光源区域的拐角处被引出。然而，随着距光源106的距离增加，全内反射光强度减小。为了减轻这种影响，利用拐角特征结构215在光源区域的拐角处提高光的引出效率。距光源106中心的距离(LD)(拐角特征结构215最好超出该距离)取决于多个因素，包括每个光源106的尺寸124、光源106之间的间距126、以及光源106与图案化玻璃漫射器208a之间的光学距离(OD)。对于小光源106(例如，小于约0.5毫米)和可忽略的OD(例如，小于约1毫米)，LD可以大于约3毫米。如果OD不可忽略(例如，大于约1毫米)，则LD可以等于约3+OD/2毫米。如果间距126小于LD的两倍，则可能不需要拐角部分215。另外，如果OD足够大，则可能不需要拐角部分215，因为较大的OD改善了亮度均匀性。在某些示例性实施例中，当光源间距与OD之比至少为2时，拐角部分215是有益的。可以用与每个图案化反射器212a的中心图案相同的油墨来印刷拐角部分215，或者可以用不同的油墨来单独印刷拐角部分215。拐角部分215的油墨可以是白色油墨或透明油墨。拐角部分215的区域覆盖率可以是约50％或更大以增强光的引出。可以使用任意合适的工艺形成拐角部分215，例如喷墨印刷、丝网印刷、微印刷等。
图4C是示例性背光200B的俯视图。背光200b类似于先前参考图4A和图4B描述和示出的背光200a，不同之处在于背光200b包括图案化漫射器208b代替图案化漫射器208a。图案化漫射器208B包括载体110(例如，导光板)和多个图案化反射器212b。多个图案化反射器212b布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器212b可布置在载体110的下表面。每个图案化反射器212b位于对应光源106上方。在该实施例中，每个图案化反射器212b的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。
在该实施例中，每个图案化反射器212b类似于每个图案化反射器212a，不同之处在于图案化反射器212b包括矩形特征结构240而不是拐角特征结构215。每个矩形特征结构240邻近(例如，直接相邻)图案化反射器212b与相邻图案化反射器212b的相交处。每个图案化反射器212b可包括位于每个图案化反射器的圆形中心图案的相对侧的两个矩形特征结构240。如图4C中242所示，每个图案化反射器212b的反射率从第一位置处的第一值变化为小于第一值的第二位置(例如，243)处的第二值，并且从第二位置处的第二值变化为大于第二值的第三位置(例如，244)处的第三值，所述第一位置位于每个图案化反射器212b的中心(例如，230)，所述第二位置距第一位置第一距离，所述第三位置距第一位置第二距离，第二距离大于第一距离。在某些示例性实施例中，第三值等于第一值。在其他实施例中，第三值小于第一值。每个图案化反射器212b的第三位置邻近图案化反射器212b与至少一个相邻图案化反射器212b的相交处。矩形特征结构240局部地增强光的引出并增加背光200b的亮度。
图4D是示例性背光200c的俯视图。背光200c类似于先前参考图4A和图4B描述和示出的背光200a，不同之处在于背光200c包括图案化漫射器208c代替图案化漫射器208a。图案化漫射器208c包括载体110(例如，导光板)和多个图案化反射器212c。多个图案化反射器212c布置在载体110的上表面。在其他实施例中，多个图案化反射器212c可以布置在载体110的下表面。每个图案化反射器212c位于对应光源106上方。在该实施例中，每个图案化反射器212c的中心与对应光源106(例如，对应光源的中心)对齐。
在该实施例中，每个图案化反射器212c类似于每个图案化反射器212a，不同之处在于图案化反射器212c除了拐角特征结构215之外还包括矩形特征结构240和250。每个矩形特征结构240和250邻近(例如，直接相邻)图案化反射器212c与相邻图案化反射器212c的相交处。每个图案化反射器212c可以包括位于每个图案化反射器的圆形中心图案的第一相对侧的两个矩形特征结构240和位于每个图案化反射器的圆形中心图案的第二相对侧的两个矩形特征结构250。在某些示例性实施例中，矩形特征结构240、矩形特征结构250和/或拐角特征结构215可以具有相同的透射率。在其他实施例中，矩形特征结构240、矩形特征结构250和/或拐角特征结构215可以具有不同的透射率。如图4D中的242所示，每个图案化反射器212c的反射率从第一位置处的第一值变化为小于第一值的第二位置(例如，243)处的第二值，并且从第二位置处的第二值变化为大于第二值的第三位置(例如，244)处的第三值，所述第一位置位于每个图案化反射器212c的中心(例如，230)，所述第二位置距第一位置第一距离，所述第三位置距第一位置第二距离，第二距离大于第一距离。在某些示例性实施例中，第三值等于第一值。在其他实施例中，第三值小于第一值。每个图案化反射器212c的第三位置邻近图案化反射器212c与至少一个相邻图案化反射器212c的相交处。
如252所示，每个图案化反射器的反射率进一步从第一位置(例如，230)处的第一值变化为第四位置(例如，253)处的第二值，并且从第四位置处的第二值变化为第五位置(例如，254)处的第四值，所述第四位置距第一位置第一距离，所述第五位置距第一位置第三距离，第三距离大于第二距离，第四值大于第二值且小于第三值。每个图案化反射器212c的第三位置包括第一矩形特征结构240，第一矩形特征结构240包括邻近图案化反射器212c与相邻图案化反射器212c的相交处的第一矩形区域，并且每个图案化反射器212c的第五位置包括第二矩形特征结构250，第二矩形特征结构250包括垂直于第一矩形区域并且邻近图案化反射器212c与另一相邻图案化反射器212c的相交处的第二矩形区域。矩形特征结构240和250以及拐角特征结构215局部地增强光的引出并增加背光200c的亮度。
图5是示出图案化漫射器的图案化反射器(例如图4A至图4D的图案化反射器212a、212b或212c)的厚度/区域覆盖率相对于径向位置的示例性关系的图表300。在一个实施例中，如曲线302所示，随着距图案化反射器的中心的距离增加，厚度/区域覆盖率基本上保持最大值，然后厚度/区域覆盖率减小到最小值，基本上保持最小值，然后增大回最大值，并且基本上保持最大值。在另一个实施例中，如曲线304所示，随着距图案化反射器的中心的距离增加，厚度/区域覆盖率基本上保持最大值，然后厚度/区域覆盖率减小到最小值，基本上保持最小值，然后增大回最小值和最大值之间的值，并且基本上保持在最小值和最大值之间的值。
对于图4B的图案化反射器212a，图表300的径向位置可以对应于从图案化反射器212a的中心到图案化反射器212a的拐角(226)。对于图4C的图案化反射器212b，图表300的径向位置可以对应于从图案化反射器212b的中心到图案化反射器212b的一侧(242)。对于图4D的图案化反射器212c，图表300的径向位置可以对应于从图案化反射器212c的中心到图案化反射器212c的第一侧(242)，可以对应于从图案化反射器212c的中心到图案化反射器212c的垂直于第一侧的第二侧(252)，和/或可以对应于从图案化反射器212c的中心到图案化反射器212c的拐角(226)。
图6A和6B分别是示例性背光600的简化截面图和俯视图。虽然未在图6A和6B中示出，但背光600还可包括如先前参考至少图1A-1C和3A-3E所述的图案化漫射器108a、108b、108c、108e、108f或108g。另外，背光600可以代替背光100a用于图2的LCD 150中。背光600可以包括基板102、反射层104、多个光源106、多个元件607和背板602。多个光源106邻近基板102(例如，布置在基板102上)并且与基板102电学连通。多个元件607邻近基板102(例如，布置在基板102上和/或穿过基板102)并且可以与基板102电学连通。在某些示例性实施例中，每个元件607是穿过基板102延伸的电触点(例如，铜、银)以将基板102的第一侧上的多个光源106电耦合到与第一侧相对的基板102的第二侧上的背板602。例如，每个元件607可以将一个调光区140电耦合到背板602。背板602可以包括用于单独控制每个调光区140(例如，开、关和亮度控制)的电路。在其他实施例中，每个元件607可以是控制对应的调光区140中的光源106的控制芯片。
反射层104位于基板102上并且围绕每个光源106和每个元件607。在某些示例性实施例中，基板102是反光的，因此可以不包括反射层104。反射层104具有第一反射率，并且每个元件607具有不同于第一反射率的第二反射率。在某些示例性实施例中，第二反射率小于第一反射率。
参考图6B的俯视图，光源106布置在包括多行和多列的2D阵列中。虽然图6B中以六行和六列示出了36个光源106，但是在其他实施例中，背光600可包括以任意合适数量的行和任意合适数量的列布置的任意合适数量的光源106。光源106也可以布置成其他周期性图案，例如六边形或三角形晶格，或者布置成准周期性或非严格周期性图案。例如，在背光600的边缘和/或拐角处，光源106之间的间隔可以较小。
在该实施例中，每个调光区140包括以2×2布置的四个光源106用于每个元件607。一行中的光源106具有如142所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106具有如144所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px142可以不同于第二间距Py 144。在其他实施例中，第一间距Px 142可以等于第二间距Py144。在图6B所示的实施例中，第一间距Px 142小于第二间距Py 144。
在每个调光区140内，元件607可以邻近对应的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064。第一、第二、第三和第四最近光源到元件607的距离可以相等。在某些示例性实施例中，如612所示，每个元件607的中心与对应的第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心)之间的距离d1大于或等于第一间距Px 142或大于或等于第二间距Py 144。对应的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064中的每一者的对应中心作为顶点形成对应的四边形610。在某些示例性实施例中，每个元件607的中心与对应的第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心)之间的距离d1 612至少是对应四边形610的中心与对应的第一最近光源1061之间的距离的约80％。在其他实施例中，每个元件607的中心与对应的第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心)之间的距离d1 612至少是对应四边形610的中心与对应的第一最近光源1061之间的距离的约98％。
在其他实施例中，元件607的中心与最近光源1061之间的距离d1 612由下式给出：
在其他实施例中，元件607的中心与最近光源1061之间的距离d1 612由下式给出：
在其他实施例中，元件607的中心与最近光源1061之间的距离d1 612由下式给出：
在其他实施例中，元件607的中心与最近光源1061之间的距离d1 612由下式给出：
包括多个图案化反射器和多个补偿特征结构的图案化漫射器可位于每个调光区140内的多个光源106和元件607上方。每个图案化反射器可位于对应光源106上方并且可具有变化的透射率。每个补偿特征结构可位于对应元件607上方。每个元件607可以在每个元件所在的区域周围局部地降低亮度，这可能导致影响亮度均匀性的不均匀现象(mura)。然而，元件607被布置得离最近光源越远，元件607吸收的光越少。通过将每个元件607布置成更远离每个调光区140内的光源1061、1062、1063和1064(例如，在距最近光源的最大可能距离处)，背光600可具有更高的亮度并改善与图案化漫射器的对准容差。
图7A是背光(例如图6A和图6B的背光600)的示例性调光区140a的俯视图。背光600可包括以行和列布置的多个调光区140a。调光区140a包括元件607和四个光源106，所述四个光源106包括以两行和两列布置的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064。一行中的光源106(例如，1063和1064)具有如142a所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106(例如，1061和1063)具有如144a所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px 142a可以不同于第二间距Py 144a。在其他实施例中，第一间距Px 142a可以等于第二间距Py 144a。在图7A所示的实施例中，第一间距Px 142a小于第二间距Py 144a。
第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064中的每一者的中心7061、7062、7063和7064分别作为顶点形成四边形610a。在该实施例中，调光区140a内的元件607的中心707被布置在四边形610a的中心710a处，使得元件607的中心707与第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心7061)之间的距离612a是四边形610a的中心710a与第一最近光源1061之间的距离的约100％。因此，元件607被布置在距最近光源最大可能距离处。在该实施例中，每个调光区140a内的多个光源1061、1062、1063和1064相对于矩形网格对齐，使得四边形610a是矩形。
图7B是背光(例如图6A和6B的背光600)的示例性调光区140b的俯视图。背光600可包括以行和列布置的多个调光区140b。调光区140b包括元件607和四个光源106，所述四个光源106包括以两行和两列布置的第一光源1061、第二光源1062、第三光源1063和第四光源1064。一行中的光源106(例如，1063和1064)具有如142b所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106(例如，1061和1063)具有如144b所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px 142b可以不同于第二间距Py 144b。在其他实施例中，第一间距Px 142b可以等于第二间距Py 144b。在图7B所示的实施例中，第一间距Px142b小于第二间距Py 144b。
第一光源1061、第二光源1062、第三光源1063和第四光源1064中的每一者的中心7061、7062、7063和7064分别作为顶点形成四边形610b。在该实施例中，调光区140b内的元件607的中心707被布置在调光区140b的拐角处，使得元件607的中心707与第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心7061)之间的距离612b是元件607的中心707与最近光源(在该实施例中为光源1061)之间的最大可能距离。例如，距离612b可以大于四边形610b的中心710b与第一光源1061的中心7061之间的距离。在该实施例中，每个调光区140b内的多个光源1061、1062、1063和1064相对于矩形网格对齐，使得四边形610b是矩形。
图7C是背光(例如图6A和图6B的背光600)的示例性调光区140c的俯视图。背光600可包括以行和列布置的多个调光区140c。调光区140c包括元件607和四个光源106，所述四个光源106包括以2×2阵列布置的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064。一行中的光源106(例如，1063和1064)具有如142c所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106(例如，1061和1063)具有如144c所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px 142c可以不同于第二间距Py 144c。在其他实施例中，第一间距Px 142c可以等于第二间距Py 144c。在图7C所示的实施例中，第一间距Px 142c小于第二间距Py 144c。
第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064中的每一者的中心7061、7062、7063和7064分别作为顶点形成四边形610c。在该实施例中，调光区140c内的元件607的中心707被布置在四边形610c的中心710c处，使得元件607的中心707与第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心7061)之间的距离612c是四边形610c的中心710c与第一最近光源1061之间的距离的约100％。因此，元件607被布置在距最近光源最大可能距离处。在该实施例中，每个调光区140c内的多个光源1061、1062、1063和1064相对于矩形网格偏移，使得四边形610c不是矩形。
图7D是背光(例如图6A和图6B的背光600)的示例性调光区140d的俯视图。背光600可包括以行和列布置的多个调光区140d。调光区140d包括元件607和六个光源106，所述六个光源包括以两行和三列布置的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063、第四最近光源1064、第五光源1065和第六光源1066。一行中的光源106(例如，1063和1064)具有如142d所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106(例如，1061和1063)具有如144d所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px 142d可以不同于第二间距Py 144d。在其他实施例中，第一间距Px 142d可以等于第二间距Py 144d。在图7D所示的实施例中，第一间距Px 142d小于第二间距Py 144d。
最邻近元件607的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064中的每一者的中心7061、7062、7063和7064分别作为顶点形成四边形610d。在该实施例中，调光区140d内的元件607的中心707被布置在四边形610d的中心710d处，使得元件607的中心707与第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心7061)之间的距离612d是四边形610d的中心710d与第一最近光源1061之间的距离的约100％。因此，元件607被布置在距最近光源最大可能距离处。在该实施例中，每个调光区140d内的多个光源1061、1062、1063、1064、1065和1066相对于矩形网格对齐，使得四边形610d是矩形。
图7E是背光(例如图6A和图6B的背光600)的示例性调光区140e的俯视图。背光600可包括以行和列布置的多个调光区140e。调光区140e包括元件607和九个光源106，所述九个光源包括以三行和三列布置的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063、第四最近光源1064、第五光源1065、第六光源1066、第七光源1067、第八光源1068和第九光源1069。一行中的光源106(例如，1063和1064)具有如142e所示的第一间距Px(例如，中心到中心)，并且一列中的光源106(例如，1061和1063)具有如144e所示的第二间距Py(例如，中心到中心)。在某些示例性实施例中，第一间距Px 142e可以不同于第二间距Py 144e。在其他实施例中，第一间距Px 142e可以等于第二间距Py 144e。在图7E所示的实施例中，第一间距Px 142e小于第二间距Py 144e。
最邻近元件607的第一最近光源1061、第二最近光源1062、第三最近光源1063和第四最近光源1064中的每一者的中心7061、7062、7063和7064分别作为顶点形成四边形610e。在该实施例中，调光区140e内的元件607的中心707被布置在四边形610e的中心710e处，使得元件607的中心707与第一最近光源1061(例如，第一最近光源1061的中心7061)之间的距离612e是四边形610e的中心710e与第一最近光源1061之间的距离的约100％。因此，元件607被布置在距最近光源最大可能距离处。在该实施例中，每个调光区140e内的多个光源1061、1062、1063、1064、1065、1066、1067、1068和1069相对于矩形网格对齐，使得四边形610e是矩形。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施例进行各种修改和变化。因此，本发明旨在覆盖这些修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (25)

1.一种背光，所述背光包括：
基板；
邻近所述基板的多个光源；
位于所述基板上的反射层，所述反射层具有第一反射率；
邻近所述基板的多个元件，每个元件具有不同于所述第一反射率的第二反射率；以及
图案化漫射器，所述图案化漫射器包括位于所述多个光源和所述多个元件上方的多个图案化反射器和多个补偿特征结构，每个图案化反射器位于对应光源上方并且具有变化的透射率，并且每个补偿特征结构位于对应元件上方。
2.如权利要求1所述的背光，其中，所述第二反射率小于所述第一反射率。
3.如权利要求1所述的背光，其中，每个补偿特征结构包括穿过图案化反射器的开口。
4.如权利要求1所述的背光，其中，每个补偿特征结构的透射率与不对应于元件的每个图案化反射器的对应位置处的透射率不同。
5.如权利要求1所述的背光，其中，每个补偿特征结构具有恒定的透射率。
6.如权利要求1所述的背光，其中，每个补偿特征结构的透射率从更靠近图案化反射器的中心的较低值变化为更远离所述图案化反射器的所述中心的较高值。
7.如权利要求1所述的背光，其中，每个图案化反射器的中心与对应光源对齐，并且每个补偿特征结构的中心与对应元件对齐。
8.如权利要求1所述的背光，其中，每个图案化反射器的中心相对于对应光源偏移，并且每个补偿特征结构的中心相对于对应元件偏移。
9.一种背光，包括：
基板；
邻近所述基板的多个光源；
位于所述基板上的反射层，所述反射层具有第一反射率；
邻近所述基板的多个元件，每个元件具有不同于所述第一反射率的第二反射率；以及
图案化漫射器，所述图案化漫射器包括位于所述多个光源和所述多个元件上方的多个图案化反射器，
其中，所述多个图案化反射器包括位于与对应元件相邻布置的对应光源上方的非对称反射器和位于不与对应元件相邻布置的对应光源上方的对称反射器。
10.如权利要求9所述的背光，其中，所述第二反射率小于所述第一反射率。
11.如权利要求9所述的背光，其中，位于对应第一光源上方的邻近对应元件的第一侧的第一非对称反射器具有第一面积，并且位于对应第二光源上方的邻近所述对应元件的第二侧的第二非对称反射器具有第二面积。
12.如权利要求9所述的背光，其中，每个对称反射器的中心与对应光源对齐。
13.如权利要求9所述的背光，其中，每个对称反射器的中心相对于对应光源偏移。
14.一种背光，包括：
基板；
邻近所述基板的多个光源；
位于所述基板上的反射层；以及
图案化漫射器，所述图案化漫射器包括位于所述多个光源上方的多个图案化反射器，每个图案化反射器与对应光源对齐，并且每个图案化反射器的反射率从第一位置处的第一值变化为小于所述第一值的第二位置处的第二值，以及从所述第二位置处的所述第二值变化为大于所述第二值的第三位置处的第三值，所述第一位置位于每个图案化反射器的中心，所述第二位置距所述第一位置第一距离，所述第三位置距所述第一位置第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。
15.如权利要求14所述的背光，其中，每个图案化反射器的所述第三位置邻近所述图案化反射器与至少两个相邻图案化反射器的相交处。
16.如权利要求14所述的背光，其中，每个图案化反射器的所述第三位置包括矩形区域，所述矩形区域邻近所述图案化反射器与相邻图案化反射器的相交处。
17.如权利要求14所述的背光，其中，每个图案化反射器的反射率还从所述第一位置处的所述第一值变化为第四位置处的所述第二值，以及从所述第四位置处的所述第二值变化为第五位置处的第四值，所述第四位置距所述第一位置所述第一距离，所述第五位置距所述第一位置第三距离，所述第三距离大于所述第二距离，所述第四值大于所述第二值且小于所述第三值。
18.一种背光，包括：
基板；
邻近所述基板的多个光源；
位于所述基板上的反射层，所述反射层具有第一反射率；以及
邻近所述基板的多个元件，每个元件邻近所述多个光源中的对应的第一最近光源、第二最近光源、第三最近光源和第四最近光源，所述对应的第一光源、第二光源、第三光源和第四光源中的每一者的对应中心作为顶点形成对应的四边形，每个元件具有不同于所述第一反射率的第二反射率，并且每个元件的中心与所述对应的第一最近光源之间的距离是所述对应的四边形的中心与所述对应的第一最近光源之间的距离的至少约80％。
19.如权利要求18所述的背光，其中，每个元件的中心与所述对应的第一最近光源之间的距离是所述对应的四边形的中心与所述对应的第一最近光源之间的距离的至少约98％。
20.如权利要求18所述的背光，其中，所述第二反射率小于所述第一反射率。
21.如权利要求18所述的背光，还包括：
图案化漫射器，所述图案化漫射器包括位于所述多个光源和所述多个元件上方的多个图案化反射器和多个补偿特征结构，每个图案化反射器位于对应光源上方并且具有变化的透射率，并且每个补偿特征结构位于对应元件上方。
22.一种背光，包括：
基板；
多个调光区，每个调光区包括邻近所述基板的多个光源，并且包括所述多个光源之间的第一间距Px和第二间距Py；
位于所述基板上的反射层，所述反射层具有第一反射率；以及
位于每个调光区内的邻近所述基板的元件，所述元件具有不同于所述第一反射率的第二反射率，并且所述元件的中心与所述多个光源中的最近光源之间的距离d1由下式给出：
23.如权利要求22所述的背光，其中，所述元件的中心与所述最近光源之间的距离d1由下式给出：
24.如权利要求22所述的背光，其中，所述第二反射率小于所述第一反射率。
25.如权利要求22所述的背光，还包括：
图案化漫射器，所述图案化漫射器包括位于每个调光区内的所述多个光源和所述元件上方的多个图案化反射器和多个补偿特征结构，每个图案化反射器位于对应光源上方并且具有变化的透射率，并且每个补偿特征结构位于对应元件上方。
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