TW202227752A - 自對準背光反射器 - Google Patents

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堵光磊
霍斯特赫伯特安東 史瑞博
濱 王
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美商康寧公司
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Abstract

一種反射器及包含反射器的背光，其中反射器經配置以與光源光耦合，此光源發射峰值強度波長（λ peak）及入射峰值強度光線。反射器經配置以使入射峰值強度光線之至少約60%反射並且使從光源發射的入射低強度光線之至少約60%透射。

Description

自對準背光反射器
[相關申請案的交互參照] 本申請案根據專利法主張於2020年11月23日申請的美國臨時專利申請案序號63/117,158的優先權，此申請案以其全文引用方式併入本文。
本揭示案大致上關於背光反射器，並且更具體而言關於自對準背光反射器。
液晶顯示器（LCD）通常用於各種電子設備中，例如手機、膝上型電腦、電子平板電腦、電視及電腦顯示器。LCD可包含用於產生光的背光，然後可將光進行波長轉換、濾波及/或偏振以從LCD產生影像。背光可為側光式(edge-lit)或直下式(direct-lit)。側光式背光可包含邊緣耦合至導光板的發光二極體（LED）陣列，導光板從導光板表面發射光。直下式背光可包含LCD面板正後方的二維（2D）LED之陣列。
與側光式背光相比，直下式背光可具有改善的動態對比度之優點。舉例而言，具有直下式背光的顯示器可獨立地調整每個LED之亮度，以設定整個影像的亮度之動態範圍。為了達成期望的光均勻性及/或避免在直下式背光中的熱點(hot spot)，可將擴散板或膜放置在距LED一定距離處，因此使整體顯示器厚度大於側光式背光之整體顯示器厚度。
為了減少背光之厚度，可在擴散板、透明板或獨立的圖案化反射層上併入具有空間變化的圖案，其中圖案之空間變化通常與LED位置配準。然而，儘管具有空間變化的圖案可減少背光之厚度，但它們通常需要與LED相當精確的對準，這除了圖案之生產之外還需要另外的組裝及/或製造步驟。
本文揭示的實施例包含反射器。反射器包含第一主表面、第二主表面及在與第一主表面及第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度。反射器經配置以與光源光耦合，此光源發射峰值強度波長（peak intensity wavelength; λ peak）及入射峰值強度光線。入射峰值強度光線沿相對於垂直方向以一角度（θ）定向的軸延伸。此外，反射器經配置以使入射峰值強度光線之至少約60%反射並且使從光源發射的入射低強度光線之至少約60%透射。每束入射低強度光線沿相對於垂直方向以一角度定向的軸延伸並且發射總入射光強度，此總入射光強度小於峰值強度光線之總入射光強度之約25%。
本文揭示的實施例亦包含背光。背光包含反射器。反射器包含第一主表面、第二主表面及在與第一主表面及第二主表面呈垂直方向上延伸的厚度。背光亦包含基板及緊鄰此基板的複數個光源。每個光源經配置以發射峰值強度波長（λ peak）及入射峰值強度光線。此入射峰值強度光線沿相對於垂直方向以一角度（θ）定向的軸延伸。此外，反射器經配置以使入射峰值強度光線之至少約60%反射並且使從光源發射的入射低強度光線之至少約60%透射。每束入射低強度光線沿相對於垂直方向以一角度定向的軸延伸並且發射總入射光強度，此總入射光強度小於峰值強度光線之總入射光強度之約25%。
本文揭示的實施例之另外的特徵及優點將於以下實施方式中記載，並且部分地對於本領域具有通常知識者而言從該實施方式將為顯而易見的，或藉由實踐如本文所述的揭示的實施例而認知，本文包含以下實施方式、申請專利範圍以及附圖。
應理解，前述一般性描述及以下實施方式兩者呈現旨在提供用於理解所主張的實施例之本質及特性的概要或架構的實施例。本文包含附圖以提供進一步理解，並且附圖併入此說明書中且構成此說明書之部分。圖式繪示揭示案之各種實施例，且圖式與說明一起解釋各種實施例之原理及操作。
現將詳細參照本揭示案之目前較佳實施例，實施例之示例繪示於附圖中。在圖式各處將儘可能使用相同的元件符號來指稱相同或類似的部件。然而，本揭示案可以許多不同的形式來實施，並且不應被解釋為限於本文記載的實施例。
本文中可將範圍表示為從「約」一個特定值，及/或至「約」另一個特定值。當表示這樣的範圍時，另一個實施例包含從一個特定值及/或至另一個特定值。類似地，舉例而言，當藉由使用先行詞「約」將數值表示為近似值時，將理解特定值形成另一個實施例。將進一步理解，每個範圍之端點關於另一個端點皆為有意義的並且獨立於另一個端點。
如本文使用的方向性用語──舉例而言，上、下、右、左、前、後、頂部、底部──僅為參照所繪製的圖式而作出，而不欲暗示絕對定向。
除非另外明確說明，否則本文記載的任何方法決不欲解釋為要求以特定順序執行方法的步驟，亦不要求以任何設備特定的定向來執行。因此，當方法請求項實際上並未敘述方法的步驟所要遵循的順序時，或當任何設備請求項實際上並未敘述對個別部件的順序或定向時，或當在申請專利範圍或說明書中並未另外特定說明步驟將限於特定的順序時，或當並未敘述對設備之部件的特定順序或定向時，決不欲在任何態樣中推斷順序或定向。此適用於任何可能的未表達的解釋依據，包含：關於步驟之安排、操作流程、部件之順序或部件之定向之邏輯事項；自語法組織或標點符號得到的簡單含義，以及；說明書中描述的實施例之數量或類型。
如本文所使用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一」、「一個」及「該」包含複數指示物。因此，舉例而言，除非上下文另有明確指示，否則對「一」部件的參照包含具有兩個或更多個這樣的部件的態樣。
如本文所使用，術語「峰值強度波長（λ peak）」指從光源（例如LED）發射的最高強度光線所處的波長。
如本文所使用，術語「入射峰值強度光線」指從直接面向光源的觀察平面之視角觀察時（或入射至觀察平面）從光源發射的最高角強度光線。
如本文所使用，術語「入射低強度光線」指從直接面向光源的觀察平面之視角觀察時（或入射至觀察平面）從光源發射的具有小於峰值強度光線之總入射光強度之約25%的角光線。
如本文所使用，術語「半峰值強度波長寬度(half peak intensity wavelength width)（FWHM）」指從光源發射的光帶之波長範圍，其中波長範圍之低端對應於低於峰值強度波長（λ peak）而具有峰值強度波長（λ peak）之強度之一半的波長，並且波長範圍之高端對應於高於峰值強度波長（λ peak）而具有峰值強度波長（λ peak）之強度之一半的波長。
如本文所使用，術語「透明」指在光譜之可見區域（約420奈米~750奈米）中在500毫米的長度上具有至少約30%的光透射率的材料或層。
第1圖圖示包含反射器200的示例性背光10之剖面圖。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204及在與第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向（P）上延伸的厚度（T）。背光10亦包含基板100及位於基板100上或緊鄰基板100的光源102。間隙（例如氣隙）可在基板100與反射器200之間延伸。
光源102經配置為以相對於垂直方向（P）的一或更多個角度發射一或更多束光線。在第1圖中，示例性光線（R）沿相對於垂直方向（P）以一角度（θ）定向的軸延伸。
此外，光源102經配置以發射峰值強度波長（λ peak）及入射峰值強度光線，入射峰值強度光線沿相對於垂直方向（P）以一角度（θ）定向的軸延伸。入射峰值強度光線為從直接面向光源的觀察平面（OP）之視角觀察時（或入射至觀察平面（OP））從光源102發射的最高強度光線。如第1圖所示，觀察平面（OP）大致上平行於反射器200之第一主表面202及第二主表面204。
光源102亦經配置以發射一或更多束低強度光線，每束入射低強度光線沿相對於垂直方向（P）以一角度定向的軸延伸並且發射總入射光強度，如從觀察平面（OP）之視角觀察時（或入射至觀察平面（OP）），此總入射光強度小於峰值強度光線之總入射光強度之約25%。
第2圖圖示包含反射器200的示例性背光10之剖面圖。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204及在與第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向（P）上延伸的厚度（T）。背光10亦包含基板100及位於基板100上或緊鄰基板100的光源102。氣隙可在基板100與反射器200之間延伸。
如第2圖所示，光源102以相對於垂直方向（P）的複數個角度發射複數束光線，其中每束繪示的光線之長度代表該光線之絕對強度。如第2圖可見，在每個角度下的每束光線之絕對強度近似恆定，從而呈現出大致上朗伯發射圖案(Lambertian emission pattern)（本領域亦稱為「A型」發射圖案）。
從觀察平面（OP）之視角觀察時（或入射至觀察平面（OP）），從光源102發射的每束光線之入射強度為該光線之絕對強度及該光線與觀察平面（OP）之間的入射角兩者之函數。因此，在第2圖繪示的實施例中，從光源102發射的入射峰值強度光線沿近似垂直於觀察平面（OP）的軸延伸，或換言之，沿相對於垂直方向（P）以約0°的角度（θ）定向的軸延伸。另外，在第2圖繪示的實施例中，從光源102發射的入射低強度光線各自沿相對於垂直方向（P）以大於約75°的絕對角度定向的軸延伸。
因此，本文揭示的實施例包含以下實施例，其中入射峰值強度光線沿相對於垂直方向（P）以角度（θ）定向的軸延伸，角度（θ）範圍從約-20°至約20°，例如從約-10°至約10°，進一步例如從約-5°至約5°，包含約0°。
第3圖圖示包含反射器200的示例性背光10之剖面圖。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204及在與第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向（P）上延伸的厚度（T）。背光10亦包含基板100及位於基板100上或緊鄰基板100的光源102。氣隙可在基板100與反射器200之間延伸。
如第3圖所示，光源102以相對於垂直方向（P）的複數個角度發射複數束光線，其中每束繪示的光線之長度代表該光線之絕對強度。如第3圖可見，每束光線之絕對強度因發射角度而變化，從而呈現出大致上廣角發射圖案(wide-angle emission pattern)（本領域亦稱為「B型」發射圖案）。
從觀察平面（OP）之視角觀察時（或入射至觀察平面（OP）），從光源102發射的每束光線之入射強度為該光線之絕對強度及該光線與觀察平面（OP）之間的入射角兩者之函數。因此，在第3圖繪示的實施例中，從光源102發射的入射峰值強度光線沿相對於垂直方向（P）以約45°的角度（θ）定向的軸延伸。
因此，本文揭示的實施例包含以下實施例，其中入射峰值強度光線沿相對於垂直方向（P）以角度（θ）定向的軸延伸，角度（θ）範圍從約-60°至約-20°或從約20°至約60°，例如從約-55°至約-25°或從約25°至約55°，進一步例如從約-50°至約-30°或從約30°至約50°，包含約-45°或45°。
第4圖圖示包含反射器200、擴散層300及透明層400的示例性背光10之剖面圖。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204及在與第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向（P）上延伸的厚度（T）。背光10亦包含基板100及位於基板100上或緊鄰基板100的複數個光源102。
如第4圖所示，擴散層300緊鄰反射器200之第二主表面204延伸並且透明層400在基板100與擴散層300之間延伸。氣隙可在基板100與透明層400之間延伸。
第5圖圖示包含反射器200、擴散層300及透明層400的示例性背光10之剖面圖。反射器200包含第一主表面202、第二主表面204及在與第一主表面202及第二主表面204呈垂直方向（P）上延伸的厚度（T）。背光10亦包含基板100及位於基板100上或緊鄰基板100的複數個光源102。
如第5圖所示，擴散層300緊鄰反射器200之第一主表面202延伸並且反射器200在擴散層300與透明層400之間延伸。氣隙可在基板100與透明層400之間延伸。
在某些示例性實施例中，厚度（T）在垂直方向（P）上延伸的距離的範圍從約1微米至約4微米，例如從約2微米至約3微米。
基板100可包含印刷電路板（PCB）、玻璃或塑膠基板，或用於將電訊號傳遞至每個光源102以單獨控制每個光源的另一種適合的基板。基板102可包括剛性基板或可撓性基板。
相鄰光源102（例如第4圖及第5圖所示的光源102）之間的間距，儘管不限於任何特定值，但可舉例而言，小於約40毫米，例如小於約20毫米，進一步例如小於約10毫米，更進一步例如小於約5毫米，例如從約1毫米至約40毫米，進一步例如從約5毫米至約20毫米。
在某些示例性實施例中，例如第1圖至第5圖繪示的實施例，一或更多個光源102各自包括發光二極體（LED）。在某些示例性實施例中，例如第1圖至第5圖繪示的實施例，一或更多個光源102各自包括藍色LED。
擴散層300使來自一或更多個光源102的光線擴散。擴散層300亦使否則將經歷全內反射的光線擴散。擴散層300可包括大致上均勻的透射率或在一或更多個方向上變化的透射率（空間變化的透射率）。
在某些示例性實施例中，擴散層300包含均勻或連續的散射顆粒層。散射顆粒可舉例而言在透明或白色墨內，其包含微米尺寸或奈米尺寸的散射顆粒，例如Al 2O 3顆粒、TiO 2顆粒、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate; PMMA）顆粒或其他適合的顆粒。顆粒尺寸可舉例而言在從約0.1微米至約10.0微米的範圍內變化。在其他實施例中，擴散層300可包含防眩光(anti-glare)圖案。防眩光圖案可由一層聚合物珠(bead)形成或可被蝕刻。
擴散層300可經設計以調整藉由擴散層300散射的光與入射至擴散層300的總光之比率。舉例而言，擴散層300可包括一特定材料或多種材料之塗層或層，具有經設計以實現期望的散射光與入射光之比率的特定厚度、散射顆粒尺寸及/或散射顆粒負載。舉例而言，可設計具有小於或等於約500奈米的厚度的擴散層或塗層，其包括在黏結劑(binder)（例如，丙烯酸酯(acrylate)等）內具有約200奈米的中位數直徑的TiO 2散射顆粒，以藉由調諧黏結劑內的散射顆粒負載來調整散射光與入射光之比率。
在某些示例性實施例中，透明層400在光譜之可見區域（約420奈米~750奈米）中在500毫米的長度上具有大於約30%的光透射率，例如大於約50%，進一步例如大於約70%，包含從約30%至約99%，進一步包含從約50%至約95%。在某些示例性實施例中，透明層400在光譜之紫外（UV）區域（約100奈米~400奈米）中在500毫米的長度上可具有大於約50%的光透射率，例如從約50%至約90%。
透明層400之光學性質可受構成透明層的材料或多種材料之折射率影響。在某些示例性實施例中，透明層400可具有範圍從約1.3至約1.8的折射率。在其他實施例中，透明層400可具有相對低程度的光衰減（例如，由於吸收及/或散射）。舉例而言，透明層400之光衰減對於範圍從約420奈米至約750奈米的波長可為小於約每公尺5分貝。
儘管不限於任何特定材料或多種材料，但在某些示例性實施例中，透明層400可包括一或更多種聚合物材料，例如塑膠（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）、聚二甲基矽氧烷（polydimethylsiloxane; PDMS））、聚碳酸酯（polycarbonate; PC）或其他類似材料。透明層400亦可包括一或更多種玻璃材料，例如鋁矽酸鹽、鹼金屬鋁矽酸鹽、硼矽酸鹽、鹼金屬硼矽酸鹽、鋁硼矽酸鹽、鹼金屬鋁硼矽酸鹽、鈉鈣玻璃或其他適合的玻璃。適合用作透明層400的市售玻璃之非限制示例包含來自康寧公司的EAGLE XG®、Lotus TM、Willow®、Iris TM及Gorilla®玻璃。
本文揭示的實施例包含以下實施例，其中反射器200經配置以使從一或更多個光源102發射的入射峰值強度光線之至少約60%反射，例如至少約70%，進一步例如至少約80%，包含從約60%至約99%，例如從約70%至約95%，並且使從一或更多個光源102發射的入射低強度光線之至少約60%透射，例如至少約75%，進一步例如至少約85%，包含從約60%至99%，例如從約75%至約98%，每束入射低強度光線沿相對於垂直方向（P）以一角度定向的軸延伸並且發射總入射光強度，此總入射光強度小於峰值強度光線之總入射光強度之約25%。
在某些示例性實施例中，從一或更多個光源102發射的峰值強度波長（λ peak）在光譜之可見區域中（在約420奈米與約750奈米之間）。在某些示例性實施例中，例如第1圖至第5圖繪示的實施例，從一或更多個光源102發射的峰值強度波長（λ peak）在從約440奈米至約500奈米的範圍中，例如從約450奈米至約480奈米。
在某些示例性實施例中，此一或更多個光源102發射包括半峰值強度波長寬度（FWHM）的光帶並且： λ 1= λ peak– FWHM； λ 2= λ peak+ FWHM；及 λ 3= λ peak+ 3×FWHM。
在這樣的實施例中，反射器200可包括反射率，此反射率包括λ 1與λ 2之間的波長之平均總反射率，λ 1與λ 2之間的波長之平均總反射率大於λ 2與λ 3之間的波長之平均總反射率，例如λ 1與λ 2之間的波長之平均總反射率為λ 2與λ 3之間的波長之平均總反射率的至少約兩倍，更進一步例如λ 1與λ 2之間的波長之平均總反射率為λ 2與λ 3之間的波長之平均總反射率的至少約三倍，又更進一步例如λ 1與λ 2之間的波長之平均總反射率為λ 2與λ 3之間的波長之平均總反射率的至少約四倍。
或者說，在某些示例性實施例中，反射器200可包括透射率，此透射率包括λ 2與λ 3之間的波長之平均總透射率，λ 2與λ 3之間的波長之平均總透射率大於λ 1與λ 2之間的波長之平均總透射率，例如λ 2與λ 3之間的波長之平均總透射率為λ 1與λ 2之間的波長之平均總透射率的至少約兩倍，更進一步例如λ 2與λ 3之間的波長之平均總透射率為λ 1與λ 2之間的波長之平均總透射率的至少約三倍，又更進一步例如λ 2與λ 3之間的波長之平均總透射率為λ 1與λ 2之間的波長之平均總透射率的至少約四倍。
在某些示例性實施例中，舉例而言，λ 1可在從約400奈米至約480奈米的範圍中，舉例而言，λ 2可在從約450奈米至約530奈米的範圍中，並且舉例而言，λ 3可在從約480奈米至約660奈米的範圍中。在某些示例性實施例中，舉例而言，半峰值強度波長寬度（FWHM）可在從約10奈米至約100奈米的範圍中，例如從約20奈米至約80奈米，進一步例如從約30奈米至約60奈米。
第7圖為圖示示例性反射器200之平均透射率（線「B」）及光耦合光源102（具體為光耦合LED）之光帶強度（線「A」）作為波長之函數的圖表。如第7圖所示，λ 2與λ 3之間的波長之平均透射率為λ 1與λ 2之間的波長之平均透射率的至少約四倍。或者說，λ 1與λ 2之間的波長之平均反射率為λ 2與λ 3之間的波長之平均反射率的至少約四倍。
第8圖為圖示在不同入射角下示例性反射器200的平均透射率及光源102（具體為LED）之光帶強度作為波長之函數的圖表。LED發射大致上朗伯發射圖案，例如第2圖繪示的發射圖案，其中入射峰值強度光線沿近似垂直於觀察平面（OP）的軸延伸，或換言之，沿相對於垂直方向（P）以約0°的角度（θ）定向的軸延伸。
此外，如第8圖中的線「A」所示，LED發射約460奈米的峰值強度波長（λ peak）及約25奈米的半峰值強度波長寬度（FWHM）。第8圖中的其他曲線表示穿過反射器200的光透射率作為從LED以不同入射角發射的光線之波長之函數，入射角具體為約0°（線「G」）、30°（線「F」）、45°（線「E」）及60°（線「D」）的角度，其中反射器200具有約1.7的有效折射率。
從第8圖可見，隨著至反射器200的入射角減小，反射器200使入射光之最高強度波長之較大百分比反射並且使入射光之最高強度波長之較低百分比透射。或者說，隨著至反射器200的入射角增加，反射器200使入射光之最高強度波長之較大百分比透射並且使入射光之最高強度波長之較低百分比反射。
第9圖圖示在觀察平面（OP）與光源102（具體為LED）之間延伸的不同反射器200及/或擴散層300配置下，至觀察平面（OP）的總入射光透射率作為入射角之函數的圖表。LED發射大致上朗伯發射圖案，例如第2圖繪示的發射圖案，其中入射峰值強度光線沿近似垂直於觀察平面（OP）的軸延伸，或換言之，沿相對於垂直方向（P）以約0°的角度（θ）定向的軸延伸。
第9圖圖示的曲線為對應於五種不同條件的建模模擬之結果，亦即：（1）在觀察平面（OP）與LED之間沒有反射器200或擴散層300的配置中，至觀察平面（OP）的入射光透射率（線「G」）；（2）在具有示例性反射器200及具0%入射光散射的示例性擴散層300的配置中，至觀察平面（OP）的入射光透射率（線「H」）；（3）在具有示例性反射器200及具25%入射光散射的示例性擴散層300的配置中，至觀察平面（OP）的入射光透射率（線「I」）；（4）在具有示例性反射器200及具50%入射光散射的示例性擴散層300的配置中，至觀察平面（OP）的入射光透射率（線「J」）；及（5）在具有示例性反射器200及具75%入射光散射的示例性擴散層300的配置中，至觀察平面（OP）的入射光透射率（線「K」）。在這些情況中之每一者中，只考慮至觀察平面的第一次光（亦即，不考慮光回收）。
具體而言，第9圖中的曲線經計算如下：
Figure 02_image001
及
Figure 02_image003
其中：
Θ為LED光至觀察平面（OP）之入射角；
I(λ,Θ)為在給定波長及發射角下的LED強度；
E 0(Θ) 為在給定入射角下沒有反射器的系統之照度(illuminance)；
γ為散射光與進入擴散層的總入射光之比率；
t(λ,Θ)為在給定波長及入射角下反射器之透射率；
T(λ)為具有給定波長下的朗伯光輸入的反射器之總透射率，其中朗伯光輸入來自光耦合至反射器之底表面的層，而反射器的頂表面與空氣相鄰；及
E(Θ,γ)為在給定入射角且具有設定 γ下具有反射器的系統之照度。
從第9圖可見，示例性反射器200的存在使入射光之相對透射率朝向比法向（亦即，0°）角更高的入射角位移。此外，擴散層300光散射的程度作為波長之函數而影響入射光之相對透射率，其中由於約15°至約80°的入射角之間的透射率較低，因此較高的光散射程度造成較低的總透射率。
在某些示例性實施例中，反射器200可包括具有不同折射率的至少兩層材料。舉例而言，反射器200可包括至少第一層及至少第二層，第一層包括具有第一折射率的材料，第二層包括具有第二折射率的材料，在可見波長範圍中第二折射率比第一折射率至少大了約0.1，例如至少大了0.2，進一步例如至少大了0.3，更進一步例如至少大了0.5，包含大了從約0.1至約1.3，例如大了從約0.5至約1.0。
在某些示例性實施例中，在可見波長範圍中第一折射率不超過約1.7，例如不超過約1.6，進一步例如不超過約1.5，更進一步例如不超過約1.4，包含從約1.38至約1.7，而在可見波長範圍中第二折射率為至少約1.8，例如至少約2.0，進一步例如至少約2.2，更進一步例如至少約2.4，包含從約1.8至約2.7。
在某些示例性實施例中，第一層包括至少一種選自SiO 2、MgF 2或AlF 3的材料，而第二層包括至少一種選自Nb 2O 5、TiO 2、Ta 2O 5、HfO 2、Sc 2O 3、Si 3N 4、Si 2N 2O或Al 3O 3N的材料。在某些示例性實施例中，第一層包括SiO 2，而第二層包括Nb 2O 5。
在某些示例性實施例中，反射器200包括包含具有第一折射率的材料的複數個層及包含具有第二折射率的材料的複數個層，其中第一複數個層中之至少一者夾在第二複數個層中之至少一者之間。舉例而言，第一及第二複數個層中之每一者可包括至少兩層（總共至少四層），例如至少四層（總共至少八層），進一步例如至少六層（總共至少十二層），更進一步例如至少八層（總共至少十六層），又更進一步例如至少十層（總共至少二十層）。因此，本文揭示的實施例包含以下實施例，其中第一複數個層包括舉例而言介於兩層與二十層之間，並且第二複數個層包括舉例而言介於兩層與二十層之間。
可根據本領域具有通常知識者已知的方法形成或沉積具有不同折射率的至少兩層材料。舉例而言，具有不同折射率的至少兩層材料可根據美國專利案號9,696,467、5,882,774或6,208,466中揭示的方法氣相或以其他方式沉積至彼此及/或至基板上，美國專利案之全部揭示內容以引用方式併入本文。
第6圖圖示示例性反射器200之剖面圖，包括複數個第一層200a及複數個第二層200b，第一層200a包括具有第一折射率的材料，第二層200b包括具有第二折射率的材料，其中在可見波長範圍中第二折射率比第一折射率至少大了約0.1。具體而言，反射器200包括包含具有第一折射率的材料的四個第一層200a及包含具有第二折射率的材料的四個第二層200b，總共八層，其中第一層200a之構件及第二層200b之構件是以交替配置夾在彼此之間。
示例
藉由以下非限制示例進一步說明本揭示案之實施例。
示例1
藉由可從OptiLayer獲得的模擬軟體設計了模擬反射器，此模擬反射器經設計為光耦合至具有最大入射強度角為0°且最大強度波長為約450奈米的朗伯發射圖案的LED。反射器經模擬為包含八層的具有第一及第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料經建模為包括SiO 2，並且具有第二折射率的材料經建模為包括Nb 2O 5。具體而言，模擬反射器經建模為如表格1所記載： 表格1
層編號 材料 實體厚度（奈米） 四分之一波光學 厚度（QWOT）
1 SiO 2 224.327 2.952
2 Nb 2O 5 213.925 4.680
3 SiO 2 370.192 4.872
4 Nb 2O 5 224.656 4.915
5 SiO 2 363.365 4.782
6 Nb 2O 5 134.305 2.938
7 SiO 2 222.056 2.922
8 Nb 2O 5 204.903 4.483
第10圖圖示模擬反射器之總反射率（線「M」）及透射率（線「L」）作為光耦合LED之入射角之函數。從第10圖可見，模擬反射器在法線（亦即，0°）角度下使超過75%的入射光反射，並且在大於約25°的角度下使超過85%的入射光透射。
示例2
藉由可從OptiLayer獲得的模擬軟體設計了模擬反射器，此模擬反射器經設計為光耦合至具有最大入射強度角為0°且最大強度波長為約450奈米的朗伯發射圖案的LED。反射器經模擬為包含二十層的具有第一及第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料經建模為包括SiO 2，並且具有第二折射率的材料經建模為包括Nb 2O 5。具體而言，模擬反射器經建模為如表格2所記載： 表格2
層編號 材料 四分之一波光學 厚度（QWOT）
1 SiO 2 3.233
2 Nb 2O 5 2.467
3 SiO 2 2.785
4 Nb 2O 5 5.010
5 SiO 2 2.760
6 Nb 2O 5 4.847
7 SiO 2 0.966
8 Nb 2O 5 2.552
9 SiO 2 3.099
10 Nb 2O 5 2.892
11 SiO 2 0.947
12 Nb 2O 5 2.449
13 SiO 2 3.176
14 Nb 2O 5 0.859
15 SiO 2 4.684
16 Nb 2O 5 1.247
17 SiO 2 4.438
18 Nb 2O 5 3.417
19 SiO 2 1.569
20 Nb 2O 5 1.885
第11圖圖示模擬反射器之總反射率（線「O」）及透射率（線「N」）作為光耦合LED之入射角之函數。從第11圖可見，模擬反射器在法線（亦即，0°）角度下使超過90%的入射光反射，並且在大於約20°的角度下使超過95%的入射光透射。
示例3
藉由可從OptiLayer獲得的模擬軟體設計了模擬反射器，此模擬反射器經設計為光耦合至具有最大入射強度角為45°且最大強度波長為約450奈米的廣角發射圖案的LED。反射器經模擬為包含八層的具有第一及第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料經建模為包括SiO 2，並且具有第二折射率的材料經建模為包括Nb 2O 5。具體而言，模擬反射器經建模為如表格3所記載： 表格3
層編號 材料 四分之一波光學 厚度（QWOT）
1 SiO 2 3.161
2 Nb 2O 5 5.323
3 SiO 2 4.964
4 Nb 2O 5 5.760
5 SiO 2 6.393
6 Nb 2O 5 4.181
7 SiO 2 3.501
8 Nb 2O 5 5.036
第12圖圖示模擬反射器之總反射率（線「Q」）及透射率（線「P」）作為光耦合LED之入射角之函數。從第12圖可見，模擬反射器在最大入射角（亦即，45°）下使超過80%的入射光反射，並且在小於約30°的角度下使超過85%的入射光透射。
示例4
藉由可從OptiLayer獲得的模擬軟體設計了模擬反射器，此模擬反射器經設計為光耦合至具有最大入射強度角為45°且最大強度波長為約450奈米的廣角發射圖案的LED。反射器經模擬為包含二十五層的具有第一及第二折射率的交替材料，其中具有第一折射率的材料經建模為包括SiO 2，並且具有第二折射率的材料經建模為包括Nb 2O 5。具體而言，模擬反射器經建模為如表格4所記載： 表格4
層編號 材料 四分之一波光學 厚度（QWOT）
1 Nb 2O 5 0.427
2 SiO 2 2.609
3 Nb 2O 5 2.308
4 SiO 2 5.429
5 Nb 2O 5 0.804
6 SiO 2 4.406
7 Nb 2O 5 0.701
8 SiO 2 2.559
9 Nb 2O 5 3.533
10 SiO 2 3.363
11 Nb 2O 5 1.278
12 SiO 2 1.773
13 Nb 2O 5 1.418
14 SiO 2 2.033
15 Nb 2O 5 3.533
16 SiO 2 3.490
17 Nb 2O 5 2.961
18 SiO 2 2.720
19 Nb 2O 5 0.733
20 SiO 2 0.658
21 Nb 2O 5 0.917
22 SiO 2 0.557
23 Nb 2O 5 0.974
24 SiO 2 0.968
25 Nb 2O 5 0.394
第13圖圖示模擬反射器之總反射率（線「S」）及透射率（線「R」）作為光耦合LED之入射角之函數。從第13圖可見，模擬反射器在最大入射角（亦即，45°）下使超過90%的入射光反射，並且在小於約30°的角度下使超過95%的入射光透射。
本文揭示的實施例包含其中背光包含位於反射器上方的另外的光學膜的實施例。舉例而言，背光可包含至少一個擴散板、擴散片、稜鏡膜、下轉換膜、量子點膜及/或反射式偏光膜。舉例而言，這些可使從反射器發射的光線定向在期望的方向上。
舉例而言，本文揭示的實施例可實現具有改善的動態範圍及光均勻性的薄直下式背光，而無需在圖案化層與光源之間的精確對準。
對於本領域具有通常知識者而言將為顯而易見的是，在不脫離揭示案之精神及範疇的情況下，可對本揭示案之實施例進行各種修改及變化。因此，預期本揭示案涵蓋這些修改及變化，只要它們落入所附申請專利範圍及其均等物之範疇內。
10:背光 100:基板 102:光源 200:反射器 200a:第一層 200b:第二層 202:第一主表面 204:第二主表面 300:擴散層 400:透明層 OP:觀察平面 P:垂直方向 R:光線 T:厚度 θ:角度
第1圖為包含反射器的示例性背光之剖面圖；
第2圖為包含反射器的示例性背光之剖面圖；
第3圖為包含反射器的示例性背光之剖面圖；
第4圖為包含反射器、擴散層及透明層的示例性背光之剖面圖；
第5圖為包含反射器、擴散層及透明層的示例性背光之剖面圖；
第6圖為示例性反射器之剖面圖；
第7圖為示例性反射器之平均透射率及光耦合光源之光帶(light band)強度作為波長之函數的圖表；
第8圖為在不同入射角下示例性反射器之平均透射率及光耦合光源之光帶強度作為波長之函數的圖表；
第9圖為在觀察平面與光耦合光源之間延伸的不同反射器及/或擴散層配置下，至觀察平面的總入射光透射率作為入射角之函數的圖表；
第10圖為示例性反射器之總反射率及透射率作為光耦合光源之入射角之函數的圖表；
第11圖為示例性反射器之總反射率及透射率作為光耦合光源之入射角之函數的圖表；
第12圖為示例性反射器之總反射率及透射率作為光耦合光源之入射角之函數的圖表；及
第13圖為示例性反射器之總反射率及透射率作為光耦合光源之入射角之函數的圖表。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:背光
100:基板
102:光源
200:反射器
202:第一主表面
204:第二主表面
OP:觀察平面
P:垂直方向
R:光線
T:厚度
θ:角度

Claims (22)

  1. 一種反射器，包括： 一第一主表面、一第二主表面及在與該第一主表面及該第二主表面呈一垂直方向上延伸的一厚度； 該反射器經配置以與一光源光耦合，該光源發射一峰值強度波長（λ peak）及一入射峰值強度光線，該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸；及 該反射器經配置以使該入射峰值強度光線之至少約60%反射並且使從該光源發射的入射低強度光線之至少約60%透射，每束入射低強度光線沿相對於該垂直方向以一角度定向的一軸延伸並且發射一總入射光強度，該總入射光強度小於該峰值強度光線之一總入射光強度之約25%。
  2. 如請求項1所述之反射器，其中該光源發射包括一半峰值強度波長寬度（FWHM）的一光帶並且： λ 1= λ peak– FWHM； λ 2= λ peak+ FWHM；及 λ 3= λ peak+ 3×FWHM；及該反射器包括一反射率，該反射率包括λ 1與λ 2之間的波長之一平均總反射率，λ 1與λ 2之間的波長之該平均總反射率大於λ 2與λ 3之間的波長之一平均總反射率。
  3. 如請求項2所述之反射器，其中該反射器包括一反射率，該反射率包括λ 1與λ 2之間的波長之一平均總反射率，λ 1與λ 2之間的波長之該平均總反射率為λ 2與λ 3之間的波長之該平均總反射率的至少約兩倍。
  4. 如請求項1所述之反射器，其中該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸，該角度（θ）範圍從約-20°至約20°。
  5. 如請求項1所述之反射器，其中該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸，該角度（θ）範圍從約-60°至約-20°或從約20°至約60°。
  6. 如請求項1所述之反射器，其中該反射器包括至少一第一層及至少一第二層，該第一層包括具有一第一折射率的一材料，該第二層包括具有一第二折射率的一材料，在可見波長範圍中該第二折射率比該第一折射率至少大了約0.1。
  7. 如請求項6所述之反射器，其中該反射器包括包含具有該第一折射率的該材料的複數個層及包含具有該第二折射率的該材料的複數個層，其中該第一複數個層中之至少一者夾在該第二複數個層中之至少一者之間。
  8. 如請求項6所述之反射器，其中在可見波長範圍中該第一折射率不超過約1.7，並且在可見波長範圍中該第二折射率為至少約1.8。
  9. 如請求項6所述之反射器，其中該第一層包括至少一種選自SiO 2、MgF 2或AlF 3的材料，而第二層包括至少一種選自Nb 2O 5、TiO 2、Ta 2O 5、HfO 2、Sc 2O 3、Si 3N 4、Si 2N 2O或Al 3O 3N的材料。
  10. 如請求項1所述之反射器，其中該厚度在該垂直方向上延伸的一距離的範圍從約1微米至約4微米。
  11. 一種背光，包括： 一反射器，包括一第一主表面、一第二主表面及在與該第一主表面及該第二主表面呈一垂直方向上延伸的一厚度； 一基板；及 複數個光源，緊鄰該基板，每個光源經配置以發射一峰值強度波長（λ peak）及一入射峰值強度光線，該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸；及 該反射器經配置以使該入射峰值強度光線之至少約60%反射並且使從該光源發射的入射低強度光線之至少約60%透射，每束入射低強度光線沿相對於該垂直方向以一角度定向的一軸延伸並且發射一總入射光強度，該總入射光強度小於該峰值強度光線之一總入射光強度之約25%。
  12. 如請求項11所述之背光，其中該光源經配置以發射包括一半峰值強度波長寬度（FWHM）的一光帶並且： λ 1= λ peak– FWHM； λ 2= λ peak+ FWHM；及 λ 3= λ peak+ 3×FWHM；及該反射器包括一反射率，該反射率包括λ 1與λ 2之間的波長之一平均總反射率，λ 1與λ 2之間的波長之該平均總反射率大於λ 2與λ 3之間的波長之一平均總反射率。
  13. 如請求項12所述之背光，其中該反射器包括一反射率，該反射率包括λ 1與λ 2之間的波長之一平均總反射率，λ 1與λ 2之間的波長之該平均總反射率為λ 2與λ 3之間的波長之該平均總反射率的至少約兩倍。
  14. 如請求項11所述之背光，其中該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸，該角度（θ）範圍從約-20°至約20°。
  15. 如請求項11所述之背光，其中該入射峰值強度光線沿相對於該垂直方向以一角度（θ）定向的一軸延伸，該角度（θ）範圍從約-60°至約-20°或從約20°至約60°。
  16. 如請求項11所述之背光，其中該背光進一步包括至少一個擴散層，該至少一個擴散層緊鄰該反射器之該第一主表面及該第二主表面中之至少一者延伸。
  17. 如請求項16所述之背光，其中該擴散層包括一空間變化的透射率。
  18. 如請求項16所述之背光，其中該背光進一步包括一透明層，該透明層在該基板與該至少一個擴散層之間延伸。
  19. 一種製作如請求項6所述之反射器的方法，包括以下步驟：將該第一層中之至少一者沉積至該第二層中之至少一者上。
  20. 如請求項19所述之方法，其中該沉積步驟包括將該第一層中之至少一者氣相沉積至該第二層中之至少一者上。
  21. 一種製作如請求項11所述之背光的方法，包括以下步驟：組裝該反射器、該基板及該複數個光源。
  22. 一種電子裝置，包括如請求項11所述之背光。
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