專利名稱：具有亮度增強(qiáng)層的發(fā)光器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種亮度增強(qiáng)裝置，至少包括第一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn) 裝置，第一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn)裝置每一個(gè)都具有接收區(qū)域、比所述接 收區(qū)域大的輸出區(qū)域、以及在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè) 壁。本發(fā)明還涉及一種包括亮度增強(qiáng)層的發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
目前試圖將平面光源用于幾種不同的應(yīng)用，例如用于環(huán)境照明的 燈、液晶顯示器中的背燈和投影顯示器中的燈。
發(fā)光二極管、LED可以是許多應(yīng)用中的光源的理想選擇，例如因?yàn)?br> LED的壽命高于白熾燈泡、熒光燈泡和放電燈的壽命。
另外，發(fā)光二極管的功耗效率比白熾燈泡高并且可以預(yù)見到在不久
的將來比熒光燈管更有效率。
在這些和其他應(yīng)用中的幾個(gè)中，通常希望獲得高亮度和顏色可變性的光。
亮度(B)定義為每單元面積(A)每單元立體角(O )發(fā)射的流明 量(:
常規(guī)地，顏色可變性通過將多個(gè)紅、綠和藍(lán)色LED獨(dú)立地設(shè)置成陣 列(行、列和二維矩陣)以形成一個(gè)色彩可變的、獨(dú)立可尋址的象素陣 列而獲得。
高亮度的顏色可變的光典型地通過在矩陣中并排堆疊大量在光譜的 不同部分發(fā)光的高亮度LED而獲得。在一定面積上排列的LED越多，4>
/A比值就變得越高。
然而，使發(fā)射不同顏色的LED完全并排設(shè)置并不是一種獲得盡可能 多地校準(zhǔn)的光的有效方法。典型地，LED以基本上Lambertian圖案 (pattern)發(fā)射光，即，具有與觀看角度的余弦成比例的強(qiáng)度。使不同
顏色的LED并排設(shè)置將再次導(dǎo)致產(chǎn)生Lambertian輻射圖案。因此，與Q 成比例的角展度(angular spread)沒有改變。
降低該角展度的 一種方法是提供具有校準(zhǔn)器的LED。這例如在美國專 利申請(qǐng)2004/02118390中被描述，其中LED陣列設(shè)置成錐形金屬反射槽 (bin)的對(duì)應(yīng)陣列。
然而，錐形金屬槽是空間需求，并且為了給每個(gè)LED提供單獨(dú)的光 校準(zhǔn)，這些LED必須以間隔開的排列設(shè)置。
然而該間隔開的排列的缺點(diǎn)是增大了上述公式中的A，這導(dǎo)致對(duì)設(shè)定 數(shù)量的發(fā)光二極管來說亮度降低。
因此，仍然存在對(duì)平面光源的需求，其具有緊湊布局，能夠提供具 有低角展度發(fā)射光的高亮度光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服該問題，并且提供一種具有小型布局并且 能夠提供經(jīng)過校準(zhǔn)的高亮度光的光源。
因此，在本發(fā)明的第一方面提供一種包括至少一個(gè)校準(zhǔn)裝置的亮度 增強(qiáng)裝置，該校準(zhǔn)裝置具有接收區(qū)域、比接收區(qū)域大的輸出區(qū)域以及在 接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁。
在本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置中，校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括二色性 濾光器，該二色性濾光器設(shè)置成將波長范圍中的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝 置的所述輸出區(qū)域反射，其中所述光通過所述第一校準(zhǔn)裝置的所述接收 區(qū)域接收。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，亮度增強(qiáng)裝置可以至少包括第一校準(zhǔn)裝置和 第二校準(zhǔn)裝置，其中第一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn)裝置均具有接收區(qū)域、和 比所述接收區(qū)域大的輸出區(qū)域、以及在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延 伸的側(cè)壁。
第一校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第一二色性濾光器，該第一二色 性濾光器設(shè)置成將第一波長范圍中的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置的所述輸 出區(qū)域反射，其中所述光通過所述第一校準(zhǔn)裝置的所述接收區(qū)域接收。
第二校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第二二色性濾光器，該第二二色 性濾光器設(shè)置成將第二波長范圍中的光朝向所述第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū) 域反射，其中所述光通過所述第二校準(zhǔn)裝置的所述接收區(qū)域接收。
另外，第一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域和第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域至少是 部分重疊的。
第一和第二波長范圍不同，但是可以部分重疊。然而，優(yōu)選地這個(gè) 范圍重疊盡可能地小。
通過使用具有包括二色性濾光器的壁的校準(zhǔn)裝置，可以制造這種具 有重疊的輸出區(qū)域的校準(zhǔn)裝置。
第一波長范圍的光被透射通過適于反射第二波長范圍(除了該范圍 的重疊部分之外)內(nèi)的光的二色性濾光器，而是被適于反射第一波長范 圍的光的二色性濾光器反射。反之，第二波長范圍的光被透射通過適于 反射第一波長范圍(除了該范圍的重疊部分之外)的光的二色性濾光器， 而是被適于反射第二波長范圍的光的二色性濾光器反射。
通過使用本發(fā)明的這種方法，通過相同結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行光的顏色混合 和校準(zhǔn)，而不是在一個(gè)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行校準(zhǔn)并且之后在另一個(gè)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行顏 色混合(或者反之亦然)。
本發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)上述方法可以用于混合和校準(zhǔn)不同偏振狀態(tài)的光， 例如不同平面偏振或不同圓形偏振的光。
因此，在其他方面，本發(fā)明還涉及如上所述的亮度增強(qiáng)裝置，但是 其中第一和第二波長范圍由第一和第二偏振狀態(tài)替代，并且其中分別反
射所述第一和第二波長范圍的光的第一和第二二色性濾光器由用于分別 反射第一和第二偏振狀態(tài)的光的第一和第二偏振濾光器代替。
因此，此外，本發(fā)明提供一種包括至少一個(gè)校準(zhǔn)裝置的亮度增強(qiáng)裝 置，該校準(zhǔn)裝置具有接收區(qū)域、比接收區(qū)域大的輸出區(qū)域、以及在接收 區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁，其中校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括偏 振濾光器，該偏振濾光器布置成將處于偏振狀態(tài)的光朝向所述第一校準(zhǔn) 裝置的所述輸出區(qū)域反射，其中所述光通過所述第 一校準(zhǔn)裝置的所述接 收區(qū)域接收。
在本發(fā)明的該其他方面的實(shí)施例中，亮度增強(qiáng)裝置可以至少包括第 一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn)裝置，它們每一個(gè)均具有接收區(qū)域、比接收區(qū)域 大的輸出區(qū)域、以及在接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁，其中所述 第一校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第一偏振濾光器，該偏振濾光器設(shè)置 成將處于第一偏振狀態(tài)的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置的所述輸出區(qū)域反 射，其中所述光通過所述第一校準(zhǔn)裝置的所述接收區(qū)域接收，并且其中 所述第二校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第二偏振濾光器，該偏振濾光器
設(shè)置成將處于第二偏振狀態(tài)的光朝向所述第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域反 射，其中所述光通過所述第二校準(zhǔn)裝置的接收區(qū)域接收，其中第一校準(zhǔn) 裝置的輸出區(qū)域和第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域至少部分重疊。
重疊的輸出區(qū)域允許制造緊湊的亮度增強(qiáng)層，適于具有緊湊布局的 照明單元陣列。 ，
在本發(fā)明中，包括二色性濾光器的校準(zhǔn)裝置中的接收區(qū)域的法線和 側(cè)壁部分的法線之間的角度基本上是恒定的，或者可以隨著距接收區(qū)域 的-巨離而增大。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，兩個(gè)相鄰校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域的重疊可以是
至少10%、諸如至少30%、例如至少50%。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置的側(cè)壁可以包括自支撐壁部件。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，二色性濾光器可以包括設(shè)置在壁部件的第一 側(cè)面上的第一二色性材料和設(shè)置在壁部件的第二側(cè)面上的第二二色性材 料。第一和第二二色性材料可以相同或者不同。
二色性濾光器可以例如包括具有第一反射率的第一材料和具有第二 反射率的第二材料的交替層，例如5到大約10層。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，光阻(light-blocking)裝置可以設(shè)置在位 于所述亮度增強(qiáng)裝置周邊界的至少部分校準(zhǔn)裝置的至少部分輸出區(qū)域 上。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，沿著垂直于所述周邊界的方向所取的，最接 近所述亮度增強(qiáng)裝置的周邊界的至少兩個(gè)或者三個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域 可以基本上延伸到所述周邊界，即那些輸出區(qū)域的界限可以至少部分地 與所述周邊界重合。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置中位于所述亮度增強(qiáng)裝置周邊界處 的與所述周邊界重合的至少部分側(cè)壁可以提供有全光譜反射表面。
在第二方面，本發(fā)明提供一種發(fā)光器件，其包括設(shè)置在襯底上的第 一照明單元和第二照明單元，其中第一照明單元用于發(fā)射第一波長范圍 的光，第二照明單元用于發(fā)射第二波長范圍的光。
照明單元可以例如每一個(gè)均包括一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管。
本發(fā)明的器件還包括本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置，該亮度增強(qiáng)裝置設(shè)置 成接收照明單元發(fā)射的光。
亮度增強(qiáng)裝置包括校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置具有接收區(qū)域、比所述接
收區(qū)域大的輸出區(qū)域、以及至少部分在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延 伸的側(cè)壁。所迷校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括二色性濾光器，該二色性 濾光器設(shè)置成將所述第一波長范圍的光朝向校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域反射， 其中所述光通過校準(zhǔn)裝置的接收區(qū)域接收。
在本發(fā)明的第二方面的實(shí)施例中，發(fā)光器件中的亮度增強(qiáng)裝置可以 包括至少第一校準(zhǔn)裝置和第二校準(zhǔn)裝置，該第一校準(zhǔn)裝置和笫二校準(zhǔn)裝 置的每一個(gè)均具有接收區(qū)域、比所述接收區(qū)域大的輸出區(qū)域、以及在所 述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁。
在亮度增強(qiáng)裝置中，第一校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第一二色性 濾光器，該第一二色性濾光器設(shè)置成將第一波長范圍內(nèi)的光朝向所述第 一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域反射，其中所述光通過所述第一校準(zhǔn)裝置的所述 接收區(qū)域接收。
另外，第二校準(zhǔn)裝置的至少部分側(cè)壁包括第二二色性濾光器，該第
二二色性濾光器設(shè)置成將第二波長范圍的光朝向所述第二校準(zhǔn)裝置的輸 出區(qū)域反射，其中所述光通過所述第二校準(zhǔn)裝置的所述接收區(qū)域接收。
另外，第一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域和第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域至少是 部分重疊的。第一和第二波長區(qū)間可以至少部分重疊。
正如上面對(duì)本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置所描述的、還有對(duì)本發(fā)明的發(fā)光 器件所描述的，波長范圍可以替換為偏振狀態(tài)，并且二色性濾光器可以 替換為偏振濾光器。因此，本發(fā)明的發(fā)光器件在某些實(shí)施例中可以包括
第一照明單元，用于提供第一偏振狀態(tài)的光；任選的第二照明單元，用 于提供第二偏振狀態(tài)的光；以及本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置，能夠混合和校
準(zhǔn)不同偏振狀態(tài)的光。
本發(fā)明的發(fā)光器件提供良好的光校準(zhǔn)，還提供良好的顏色或偏振混 合。這允許置于發(fā)光器件的光束中的物體的陰影不會(huì)具有彩色的或偏振 的邊緣，這通常是光源沒有很好的顏色或者偏振混合的情況。
在本發(fā)明的一般實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)光器件包括本發(fā)明的亮度增 強(qiáng)裝置。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)光器件可以包括設(shè)置在所述照明單元上的
延遲器(retarder)、設(shè)置在延遲器上的偏振反射器，其中亮度增強(qiáng)裝 置設(shè)置在偏振反射器上。
這種發(fā)光器件可以用于高效率地提供經(jīng)過校準(zhǔn)的偏振光。另外，在其上設(shè)置照明單元的襯底可以是可反射性的襯底。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，校準(zhǔn)器可以設(shè)置在照明單元上以接收和校準(zhǔn)
由所述照明單元所發(fā)射的光，并且亮度增強(qiáng)裝置可以設(shè)置在該校準(zhǔn)器上
以接收并且進(jìn)一步校準(zhǔn)由照明單元所發(fā)射的光。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，每個(gè)照明單元可以包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，照明單元可以包括一個(gè)或多個(gè)有機(jī)發(fā)光
二極管(OLED)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一照明單元包括兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的 第一線性陣列并且第二照明單元包括兩個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管的第二線性 陣列，其中第二陣列可以設(shè)置成基本上平行于第一陣列。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，至少部分地降低了在所述器件周邊界處的光 輸出。輸出降低可以例如通過在位于所述亮度增強(qiáng)裝置周邊界處的至少 部分校準(zhǔn)裝置的至少部分輸出區(qū)域上設(shè)置光阻裝置來實(shí)現(xiàn)，因此至少部 分地阻止光通過這些輸出區(qū)域射出?？商鎿Q地，或者另外，輸出降低可 以通過降低位于所述器件周邊界處的至少部分照明單元所發(fā)射的光的通 量來實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)光器件還可以包括波導(dǎo)，其中亮度增強(qiáng)層 設(shè)置成將所述至少第 一和第二照明單元發(fā)射的光耦合進(jìn)所述波導(dǎo)。
在其他方面，本發(fā)明提供包括本發(fā)明亮度增強(qiáng)裝置的光源和顯示裝置。


參考示出本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明的這個(gè)和其他 方面更加詳細(xì)i也進(jìn)4于描述。
圖la-b示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的橫截面視圖。圖lb是圖la的詳 圖。圖lc是替換圖lb細(xì)節(jié)的可選實(shí)施例。
圖2示出本發(fā)明的用于改善光校準(zhǔn)的第二實(shí)施例的橫截面視圖。
圖3示出本發(fā)明的用于提供偏振光的第三實(shí)施例的橫截面視圖。
圖4示出本發(fā)明的第四實(shí)施例的透^L圖。
圖5示出本發(fā)明的第五實(shí)施例。
圖6是圖5的詳圖。
圖7示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的頂視圖和橫截面視圖。
圖8示出本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。 圖9示出本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施^^透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖la示出了本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置的實(shí)施例，其示出在根據(jù)本發(fā)明 的發(fā)光器件的情況下這個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖，所述發(fā)光器件包括亮度 增強(qiáng)裝置。
在本發(fā)明的情況下，亮度增強(qiáng)裝置是光學(xué)活性元件，其是或適于設(shè) 置在發(fā)光器件上以增加由該器件所發(fā)射的光的亮度和顏色混合。
亮度(B)定義為每單元面積(A)每單元立體角(Q )發(fā)射的流明 (4))量
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射面積A，即光源的面積，可以允許不變。然而，角 展度降低，即光被校準(zhǔn)。通過二色性濾光器，角展度降低，因此相對(duì)發(fā) 射的光的立體角Q減小。結(jié)果，亮度增大。
發(fā)光器件包括在其上排列發(fā)光二極管陣列的襯底1。該陣列包括設(shè)置 在襯底1上且電連接到電路(未示出)的第一發(fā)紅光二極管2、第二發(fā)綠 光二極管3和第三發(fā)藍(lán)光二極管4。
如在此所用的，"發(fā)光二極管"涉及所有不同類型的發(fā)光二極管 (LED)，包括基于有機(jī)物的LED、基于聚合物的LED和基于無機(jī)物的LED,
在工作模式下它們發(fā)射從紫外到紅外的任意波長或者波長區(qū)間的光。在 該應(yīng)用的情況下，發(fā)光二極管還包含激光二極管，即發(fā)射激光的發(fā)光二 極管。適于在本發(fā)明中使用的發(fā)光二極管包括但不局限于頂部發(fā)射、側(cè) 面發(fā)射和底部發(fā)射的發(fā)光二極管。
如在此所用的，術(shù)語"有機(jī)發(fā)光二極管"或"OLED"涉及所有不同 類型的包括有機(jī)發(fā)光材料的發(fā)光二極管(LED)，包括基于有機(jī)小分子的 LED (smOLED)和基于有機(jī)聚合物的LED (polyLED)，在工作模式下它 們發(fā)射從紫外到紅外的任意波長或波長區(qū)間的光。而且透明的頂部發(fā) 射、底部發(fā)射或者頂部和底部發(fā)射的OLED (TOLED)可以用作本發(fā)明中 的光源。
有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)典型地由夾在陽極和陰極之間的一個(gè)或多 個(gè)有機(jī)層構(gòu)成，其中至少一層可以發(fā)光。0LED適于用作照明用的大表面
發(fā)光面板的光源。
使用OLED用于一般照明時(shí)的一個(gè)瓶頸是光的無方向耦合輸出，使 OLED成為漫射光的光源。因此，對(duì)于許多照明應(yīng)用來說，目前使用OLED 不是很有效。
OLED的第二個(gè)問題是由它們有限的壽命導(dǎo)致的，典型地，在恒定驅(qū) 動(dòng)電流下亮度作為時(shí)間的函數(shù)而降低。另外，典型地，在越高的電流密 度(即越高的亮度)下OLED退化得越快。目前，OLED的壽命不足以進(jìn) 入照明市場，甚至在相對(duì)低的亮度水平。此外，不同顏色的OLED通常具 有不同的老化性質(zhì)，使得OLED的多色彩陣列(即，RGB陣列)不僅呈現(xiàn) 出亮度，而且隨著時(shí)間呈現(xiàn)出色移。
第三，顏色可變的0LED器件的顏色混合是個(gè)問題。顏色可變的器件 的一種選擇是用例如紅色、綠色和藍(lán)色單色的OLED設(shè)置于側(cè)面制造形成 圖案(patterned)的器件。
然而，有效率的顏色混合對(duì)圖案的尺寸設(shè)置了限制。越小的圖案， 即越密集的0LED的封裝，典型地產(chǎn)生越好的顏色混合，但是圖案越小， 使得用于驅(qū)動(dòng)0LED的電路越復(fù)雜。雖然也可以堆疊單色的0LED，但是 這樣成本效率低。
為了降低0LED發(fā)射的光的漫射程度的一種可選擇方案是校準(zhǔn)該 光，并且由此降低角展度。
降低的角展度還能夠增大所發(fā)射的光的亮度，因此提高了 0LED的壽 命，因?yàn)槟軌蚴褂孟鄬?duì)較低的驅(qū)動(dòng)電流實(shí)現(xiàn)同樣的亮度。因此有利地是 本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置層與有機(jī)發(fā)光二極管一起使用。
如在此所用的，發(fā)光二極管(例如"發(fā)綠光的二極光")的顏色指
的是由發(fā)光二極管在工作模式下所發(fā)射的光的顏色，即波長范圍。
概括地如上面所述，本發(fā)明的創(chuàng)造性觀點(diǎn)還觸及到不同偏振性質(zhì)的
混合和校準(zhǔn)。因此，在此處描述的適當(dāng)段落中，術(shù)語"波長區(qū)間"可以
替換為"偏振狀態(tài)"，"二色性濾光器"可以替換為"偏振濾光器"并
且"顏色"可以替換為"偏振"。
亮度增強(qiáng)裝置5包括接收表面和與接收表面相對(duì)的輸出表面，并且
該亮度增強(qiáng)裝置5設(shè)置在發(fā)光二極管的頂部，以通過其接收表面接收發(fā)
光二極管發(fā)射的至少部分光。
亮度增強(qiáng)裝置包括光校準(zhǔn)裝置6， 7， 8的陣列，每個(gè)光校準(zhǔn)裝置都
在亮度增強(qiáng)裝置5的接收表面上具有接收區(qū)域61， 71， 81并且在亮度增 強(qiáng)裝置5的輸出表面上具有輸出區(qū)域62， 72， 82。
此外，每個(gè)光校準(zhǔn)裝置都包括在相應(yīng)的光校準(zhǔn)裝置的接收區(qū)域和輸 出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁63， 73, 83。
圖lb中詳細(xì)示出了校準(zhǔn)裝置6， 7和8。
在本發(fā)明中有利地是，與發(fā)光二極管相面對(duì)的校準(zhǔn)裝置的與該發(fā)光 二極管相鄰的側(cè)壁部分包括二色性濾光器，該校準(zhǔn)裝置與該發(fā)光二極管 相對(duì)應(yīng)，該二色性濾光器反射由其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管所發(fā)射的顏色的 光，但是透射由該相鄰發(fā)光二極管所發(fā)射的顏色的光。
校準(zhǔn)裝置在至少一維上具有通常為類似于漏斗的形狀，并且通過利 用二色性濾光器材料作為錐形部分上的側(cè)壁，輸出區(qū)域的重疊是可能 的，而基本上沒有影響每個(gè)漏斗的校準(zhǔn)效率。
當(dāng)使用相同類型的發(fā)光二極管時(shí)，與使用非重疊校準(zhǔn)裝置的發(fā)光器 件相比，這個(gè)重疊允許發(fā)光二極管在村底上的密集組裝，進(jìn)而允許本發(fā) 明的發(fā)光器件產(chǎn)生更高的亮度。
兩個(gè)相鄰校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域的重疊至少為10%，例如至少為30%， 例如至少50%，被視作一個(gè)校準(zhǔn)裝置的部分輸出區(qū)域被一個(gè)相鄰的校準(zhǔn)裝 置重疊。
輸出區(qū)域的重疊還提供了來自相鄰發(fā)光二極管的發(fā)射光的良好顏色 混合。在輸出區(qū)域的重疊部分中，基本上實(shí)現(xiàn)了全顏色混合。
相鄰輸出區(qū)域之間的重疊越高，顏色混合就變得越好
如在此處所使用的，術(shù)語"校準(zhǔn)"和相關(guān)術(shù)語，例如"校準(zhǔn)裝置" 指的是能夠接收電磁(EM)輻射(例如從UV到IR區(qū)間的光)的部件， 并且減小所接受的EM輻射的校準(zhǔn)角度。
光校準(zhǔn)裝置陣列疊置在發(fā)光二極管陣列上，使得每個(gè)校準(zhǔn)裝置接收 來自單獨(dú)的發(fā)光二極管的光。
在某些情況下，多個(gè)發(fā)光二極管聚合在一起成為照明單元，使得亮 度增強(qiáng)裝置設(shè)置在照明單元陣列上，其中每個(gè)照明單元包括多于一個(gè)的 發(fā)光二極管，其中每個(gè)這種照明單元與亮度增強(qiáng)裝置的一個(gè)光校準(zhǔn)裝置 相對(duì)應(yīng)。
校準(zhǔn)裝置的側(cè)壁包括二色性濾光器，其適于反射基本上相同顏色(波 長或波長范圍)的光作為由其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管所發(fā)射的光。
如在此處所使用的，術(shù)語"二色性濾光器"涉及這樣的濾光器其 反射一個(gè)或多個(gè)波長或波長范圍的電磁輻射，并且透射波長或波長范 圍，同時(shí)對(duì)所有感興趣的波長都保持低吸收系數(shù)，典型地接近零。
二色性濾光器可以是高通、低通、帶通或帶阻型。
如在此處所使用的，術(shù)語"波長范圍"指的是連續(xù)的和不連續(xù)的波 長范圍。
適用于在本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置中使用的二色性濾光器包括本領(lǐng)域 技術(shù)人員公知的二色性濾光器，并且包括折射率不同的多層材料。
這種濾光器的一個(gè)例子， 一般地已知為"干涉疊層(interference stack)"，包括Ta20s和Si02的交替層。每層的厚度典型地近似等于用 折射率除空氣中的波長的四分之一，其中空氣中的波長等于二色性濾光 器被適用的光的主波長。
本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并且適用于本發(fā)明中的二色性濾光器的其他 例子是基于膽甾型液晶的濾光器，稱之為光子晶體(photonic crystal ) 或全息層。
如在本發(fā)明的情況下所使用的，如果二色性濾光器反射由照明單元 所發(fā)射的波長范圍內(nèi)的波長，同時(shí)透射不同波長范圍的光，則二色性濾 光器與照明單元相匹配。
例如，適于綠光的二色性濾光器可以反射綠光，同時(shí)透射藍(lán)光和紅光。
所發(fā)射的波長范圍和所反射的波長范圍不必相同。所反射的波長范 圍可以例如比所發(fā)射的波長范圍窄，或者可以比所發(fā)射的波長范圍寬。
另外，二色性濾光器可以是非理想的，即沒有100%反射濾光器要反 射光所在的波長范圍的光。因此，術(shù)語"二色性濾光器設(shè)置成反射波長 區(qū)間的光"理解為"二色性濾光器設(shè)置成至少部分地反射波長區(qū)間中的 光"。
例如，二色性濾光器可以與兩個(gè)不同顏色(例如紅色和綠色)、透 射藍(lán)光等的照明單元相匹配。
每個(gè)校準(zhǔn)裝置6， 7和8具有類似漏斗的形狀，使得輸出區(qū)域大于接 收區(qū)域，并且每個(gè)校準(zhǔn)裝置的橫截面(從上面看)隨著距接收區(qū)域的距 離的增加而不斷增大。
在圖la和b中示出的實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置6， 7和8的側(cè)壁63， 73
和83分別基本上為扁平的，即接收區(qū)域的法線和側(cè)壁的法線之間的角度 隨著距照明單元的距離而基本上恒定。典型地，這個(gè)角度在45。到89。乏 間，例如在60。到85°之間，例如在75。到85。之間。
然而，在一些應(yīng)用中，如果接收區(qū)域的法線和側(cè)壁的法線之間的這 個(gè)角度例如隨著到接收區(qū)域的距離而增大或減小，例如增大以形成類似 拋物線或雙曲線的形狀，則可以有利的。在圖lc中，示出這種校準(zhǔn)裝置 6，其中側(cè)壁63具有類似拋物線的形狀。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那 樣，這種拋物線類型的形狀還可應(yīng)用到圖lb中的校準(zhǔn)裝置7和8上。通 過類似拋物線的形狀，LED發(fā)射的光和用于二色性反射的位置處的側(cè)壁之 間的角度較小地取決于發(fā)射角。這導(dǎo)致更好的性能，因?yàn)橥ǔ６詾V 光器取決于入射角，即反射和透射帶在波長區(qū)間的情況下隨著入射角而 變化。接收區(qū)域的法線和側(cè)壁的法線之間的最大角度典型地在45°到89° 的范圍，例如從60。到85。，例如從75°到85°。
在圖1中示出的實(shí)施例中，包括二色性濾光器的側(cè)壁部分向外朝向 輸出區(qū)域逐漸變細(xì)。因此，在來自發(fā)光二極管的光以在它遇到輸出區(qū)域 之前遇到錐形側(cè)壁這樣的角度進(jìn)入校準(zhǔn)裝置的情況下，通過相應(yīng)的校準(zhǔn) 裝置的接收區(qū)域進(jìn)入該校準(zhǔn)裝置的該來自發(fā)光二極管的光將在二色性濾 光器中被反射朝向同一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域。
當(dāng)二色性側(cè)壁朝外逐漸變細(xì)時(shí)，接收區(qū)域的法線和反射的光束(在 側(cè)壁上被反射)之間的絕對(duì)角將比光束被反射之前的絕對(duì)角小。
因此，遇到輸出區(qū)域的光將根據(jù)接收到的光而被校準(zhǔn)。
然而，在包括二色性濾光器的側(cè)壁部分上發(fā)生光反射的一個(gè)要求 就是光的顏色與二色性濾光器相匹配。如果發(fā)射的光的顏色與二色性 濾光器不匹配，那么濾光器會(huì)使它透過。盡管如上所述，但是二色性 濾光器也可以適合于不止一種顏色的反射，例如紅色和綠色，而透射 藍(lán)色光，或者實(shí)際上顏色的任何其他組合。
與不同顏色(即具有基本上無重疊光諳)的兩個(gè)相鄰發(fā)光二極管 相對(duì)應(yīng)的光校準(zhǔn)裝置，如與發(fā)光二極管2和3相對(duì)應(yīng)的光校準(zhǔn)裝置6和7 ，被設(shè)置得使得輸出區(qū)域62和72分別是重疊的。
當(dāng)校準(zhǔn)裝置6的二色性濾光器對(duì)于發(fā)綠光二極管發(fā)射的(綠)光基 本上是可透過的時(shí)候，并且反之亦然，這個(gè)重疊基本上沒有導(dǎo)致任何 向后朝向發(fā)光二極管的光反射。
在圖l中示出的實(shí)施例中，校準(zhǔn)裝置的側(cè)壁由自支撐壁部件構(gòu)成。
該壁部件直接設(shè)置第一層51中LED陣列頂部上，且第二層52設(shè)置在第一 層52上。
第 一層設(shè)置在LED陣列上，使得三角形空隙直接位于每個(gè)LED上方
界定某一LED上方的空隙的壁構(gòu)成與相鄰LED對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)裝置的部分 側(cè)壁。因此，如圖1中所示，界定紅色LED 2上方空隙的左側(cè)壁為校準(zhǔn) 裝置8的側(cè)壁83—部分，該校準(zhǔn)裝置8與設(shè)置在紅色LED 2左側(cè)的藍(lán)色 LED4相對(duì)應(yīng)。相似的，界定紅色LED 2上方空隙的右側(cè)壁為校準(zhǔn)裝置7 側(cè)壁73的一部分，該校準(zhǔn)裝置7與設(shè)置在紅色LED 2右側(cè)的綠色LED 3 相對(duì)應(yīng)。
第二襯底52設(shè)置在第一襯底51上，使得形成由第一襯底51所形成 的壁的線性延伸。
將如上所述的二色性材料設(shè)置在自支撐壁部件上以便提供二色性 濾光器功能性。
制造這種亮度增強(qiáng)裝置的一種方法就是提供兩個(gè)平面的、透明的 、可折疊的襯底。第一個(gè)襯底設(shè)置有二色性材料，使得當(dāng)它折疊成類 似W形狀時(shí)，其采用圖1中的第一層51的形狀。笫二襯底設(shè)置有二色性 材料，使得當(dāng)它折疊成類似W形狀時(shí)，采用圖1中的第二層52的形狀。 然后將兩個(gè)折疊的村底疊加在LED陣列上以提供亮度增強(qiáng)裝置。
在圖l中示出的實(shí)施例中，基本上亮度增強(qiáng)裝置的每個(gè)校準(zhǔn)裝置6
,7， 8都具有相同的形狀。此外，它們呈現(xiàn)出基本上對(duì)稱的橫截面(
切去頂端的三角形)，其中輸入?yún)^(qū)域的幾何中心和輸出區(qū)域的幾何中
心基本上位于彼此的頂部(輸入?yún)^(qū)域的幾何中心和輸出區(qū)域的幾何中
心之間的線平行于輸入?yún)^(qū)域的法線)。然而，在本發(fā)明的替換實(shí)施例
中，在相鄰的校準(zhǔn)裝置之間校準(zhǔn)裝置的形狀可以不同。例如，對(duì)于相
鄰校準(zhǔn)裝置來說，輸入?yún)^(qū)域的法線與輸入?yún)^(qū)域的幾何中心和輸出區(qū)域
的幾何中心之間的線之間的角度可以不同。典型地，對(duì)于位于亮度增
強(qiáng)裝置周邊界附近的校準(zhǔn)裝置來說，這個(gè)角度的絕對(duì)值較高(使得該
線朝向邊界傾斜)，并且對(duì)于位于亮度增強(qiáng)裝置的中心附近的校準(zhǔn)裝
置來說，這個(gè)角度的絕對(duì)值較低。
在二色性濾光器構(gòu)造或者設(shè)置在自立式(free standing)自支撐壁
部件上的實(shí)施例中，象圖1中一樣，可以有利的是設(shè)置二色性材料例如 在壁部件的干涉疊層兩側(cè)上以便獲得改善的濾光性質(zhì)。為了獲得良好的 濾光性質(zhì)，在壁部件的不同側(cè)上的二色性材料可以相同或不同。例如，
可以在壁部件的第一側(cè)上設(shè)置如上所述的5-50層第一干涉疊層，例如大 約15層，并且在同一壁部件的第二相對(duì)側(cè)上設(shè)置5-50層第二干涉疊層， 例如大約15層。
作為二色性濾光器或者作為用于二色性濾光器的襯底的自支撐壁部 件的一種替代方案，全透明棱鏡(solid transparent prism)陣歹寸可 以設(shè)置在LED陣列上，其中棱鏡的側(cè)面被提供有二色性材料以形成校準(zhǔn) 裝置的側(cè)壁。
然而，并不是在所有實(shí)施例中的亮度增強(qiáng)裝置都需要包括如上所述 的兩個(gè)疊加的襯底。因此，在一些實(shí)施例中省略了圖1中的第二襯底52。 例如，在適用于交替的第一和第二彩色照明單元的雙色陣列的亮度增強(qiáng) 裝置中，可以由從一個(gè)襯底上可獲得的亮度增強(qiáng)裝置獲得良好的校準(zhǔn)和 色彩混合。在這種亮度增強(qiáng)裝置中，第一種顏色的照明單元位于第二種 顏色的兩個(gè)照明單元之間。這里，與第二種顏色的這兩個(gè)照明單元相對(duì) 應(yīng)的校準(zhǔn)裝置的側(cè)壁在第一種顏色的照明單元的上方交叉。同樣地，第 二種顏色的照明單元位于第一種顏色的兩個(gè)照明單元之間，并且與第一 種顏色的兩個(gè)照明單元相對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)裝置的側(cè)壁在第二種顏色的照明單 元的上方交叉(與圖l一樣，省略了襯底52,并且其中該照明單元2, 3
和4陣列是第一種顏色和第二種顏色的交替照明單元陣列)。
圖2中說明了本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，示出了圖1中的實(shí)施 例的變形，其中發(fā)光二極管2， 3和4分別間隔開設(shè)置在襯底1上校準(zhǔn)杯 體12， 13和14中。
校準(zhǔn)器12-14填充發(fā)光二極管2-4之間的空間。然后將亮度增強(qiáng)裝 置5設(shè)置在校準(zhǔn)器的頂部，以進(jìn)一步校準(zhǔn)發(fā)光二極管發(fā)出的光。
圖3中說明了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其示出用于提供偏振光的發(fā) 光裝置。在這個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)光二極管和亮度增強(qiáng)裝置之間設(shè)置延遲 片(retarder plate ) 9和反射性偏振器10。
如在此處所使用的，術(shù)語"延遲片"和相關(guān)術(shù)語是指具有主光軸的 光學(xué)有源元件， 一個(gè)慢和快。在形成的光束中，沿著光軸的偏振分量是 相對(duì)于彼此的相位偏移。
發(fā)光二極管2發(fā)射的光通過延遲片9，其主軸優(yōu)選相對(duì)于偏振器10 的主軸呈45°角。反射性偏振器IO將某些偏振的光朝向亮度增強(qiáng)裝置5 透射，而光的互補(bǔ)部分被向下反射朝向發(fā)光發(fā)光二極管2和校準(zhǔn)裝置 l2 。返回的光在校準(zhǔn)器12和LED的反射表面上被反射并且再次通過延 遲片9并且，如果它具有正確的偏振的話，則通過反射性偏振器朝向亮 度增強(qiáng)裝置5。
延遲片9可以例如是四分之一波片或者任何其他適當(dāng)?shù)难舆t片，其 與反射性偏振器10結(jié)合，并且反射性校準(zhǔn)器產(chǎn)生大量透射到亮度增強(qiáng)裝 置中的偏振光。
當(dāng)使用上述實(shí)施例時(shí)，典型地由LED隨機(jī)發(fā)射的光的60-70%，其具 有所需要的偏振，被透射到亮度增強(qiáng)裝置中。
在這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)替換方案中，延遲片9和反射性偏振器10設(shè)置 在亮度增強(qiáng)裝置5的輸出區(qū)域上。
通常，本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置可以用于接收和校準(zhǔn)來自一維陣列例 如線性陣列照明單元的光和二維陣列照明單元的光。
亮度增強(qiáng)裝置的形狀和組裝將取決于該照明裝置陣列的布局。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，不一定校準(zhǔn)裝置的全部側(cè)壁都包括二色性濾 光器。
例如，當(dāng)是圖2和圖3中示出的實(shí)施例這種情況時(shí)，最接近接收區(qū) 域的側(cè)壁部分可以不必包括二色性濾光器。
其他實(shí)施例包括亮度增強(qiáng)裝置的周邊界，在該其它實(shí)施例中，校準(zhǔn) 裝置的部分側(cè)壁不包括二色性濾光器是有利的，其中在至少一個(gè)方向上 存在不相鄰校準(zhǔn)裝置。在亮度增強(qiáng)裝置的邊界，形成或面對(duì)邊界的側(cè)壁 部分可以例如是全光i普反射器，例如金屬膜，以便將基本上所有波長的 光從器件中反射出去，或者可以例如是吸收器。
圖4中示出了這種亮度增強(qiáng)裝置的一個(gè)實(shí)例，其中說明了一種具有 線性光源的發(fā)光器件，是圖1中示出的實(shí)施例的實(shí)施方案。這里，發(fā)光 二極管設(shè)置成一維陣列401。側(cè)壁的部分403，其形成亮度增強(qiáng)裝置402
的外周，該部分包括寬帶反射材料，使得基本上沒有光能夠通過這些壁 逃離該器件。反之，任何波長的光將在四周壁403上被反射朝向輸出區(qū) 域。
這種寬帶反射壁還可以有利于光學(xué)地界定彼此分離的區(qū)域，例如本
發(fā)明的顯示器件的相鄰像素。
然而，亮度增強(qiáng)裝置402中不形成邊界的內(nèi)壁404包括二色性濾光 器，如上所述，
形成亮度增強(qiáng)裝置長邊緣的寬帶反射壁可以是逐漸變細(xì)的，使得這 些壁還用作校準(zhǔn)壁，或者可以基本上垂直于接收和輸出區(qū)域。在前一種 情況中，實(shí)現(xiàn)二維校準(zhǔn)，在后一種情況下，實(shí)現(xiàn)大致一維校準(zhǔn)。
發(fā)光二極管的二維陣列可以例如通過排列多個(gè)一維陣列來提供，每 個(gè)陣列具有獨(dú)立的亮度增強(qiáng)裝置，或者共用一個(gè)公共的亮度增強(qiáng)裝置。 例如，圖4中示出的若干器件可以在彼此旁邊對(duì)齊平行排列，以形成2 維陣列。
圖5和圖6中示出了實(shí)現(xiàn)二維亮度增強(qiáng)裝置的另一種方法。這個(gè)亮 度增強(qiáng)裝置適用于六角形排列的照明單元514、 515、 516的三色、二維 陣列501，其需要更復(fù)雜的組裝來提供想要的光校準(zhǔn)。在這個(gè)實(shí)施例中， 六角形棱推514， 515， 516組成的第一陣列502疊加在發(fā)光二極管的頂 上，在每個(gè)發(fā)光二極管上一個(gè)棱推，棱推的底部面對(duì)LED 。
然后將二色性濾光器設(shè)置在六角形棱推的側(cè)面上。將二色性濾光器 i殳置在側(cè)面上，以^吏與LED相鄰并且遠(yuǎn)離那個(gè)LED逐漸變細(xì)的側(cè)面包括 適用于那個(gè)LED的二色性濾光器。
提供了四面體棱推形成的第二陣列503。將這個(gè)棱推的第二陣列排 列成具有平坦表面和結(jié)構(gòu)化表面，該結(jié)構(gòu)化表面面對(duì)LED。
第二陣列503疊加在棱推的第一陣列502上，使得第二陣列的四面
體棱推的峰位于第一陣列的三個(gè)六角形棱推之間的交叉處。
棱推的第二陣列的結(jié)構(gòu)化表面提供有二色性材料，以使得圍繞每個(gè)
照明單元形成基本上向外的逐漸變細(xì)的漏斗狀的二色性濾光器，其具有 六角形(6個(gè)邊)接收區(qū)域和輸出區(qū)域(以及位于接收區(qū)域和輸出區(qū)域之 間的十二面體(12個(gè)邊)區(qū)域)，這適用于由被環(huán)繞的照明單元所發(fā)射 的顏色。
還是在這個(gè)實(shí)施例中，二色性濾光器可以形成在自支撐壁上，如上 所述，形成想要的棱推形狀。
如上面討論的，本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它提供了良 好的顏色混合。然而，在亮度增強(qiáng)裝置的邊界上，顏色混合可能會(huì)略舉 削弱，導(dǎo)致看得見的色移，在這些邊界上的"邊緣效應(yīng)"。例如，在圖1
所示的實(shí)施例中，邊界效應(yīng)出現(xiàn)在最外邊的校準(zhǔn)裝置中，即在亮度增強(qiáng) 裝置的邊界處的校準(zhǔn)裝置。
邊緣效應(yīng)的一個(gè)主要起因是因?yàn)樵谧钔饷娴男?zhǔn)裝置的輸出區(qū)域 的最外面部分，僅僅來自最外部光源的光離開器件。因此，在這個(gè)區(qū)域 中沒有出現(xiàn)顏色混合，引起色移并且由最外面的光源所發(fā)射的光的顏色 過多。
為了避免該邊緣效應(yīng)，有利的是減少引起這個(gè)效應(yīng)的光過量，即減 少來自該最外面的光源的輸出。
完成這個(gè)的一種方法就是在引起該效應(yīng)的輸出區(qū)域部分上設(shè)置光阻 裝置101。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，在位于本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置的邊界 處的校準(zhǔn)裝置的至少部分輸出區(qū)域上設(shè)置光阻裝置101。
可替換地，或者除了光阻裝置之外，有利地是降低從最外面的照明 單元所發(fā)射的光通量以降低在邊界處的色移，即減小"邊緣效應(yīng)"。這 個(gè)可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括降低驅(qū)動(dòng)這個(gè)照明單元的電流、降^f氐該照 明單元的發(fā)光區(qū)域或者使用具有更低光輸出的照明單元。
圖7中示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，包括三個(gè)平行的發(fā)光二極管 線性陣列； 一個(gè)紅色LED的陣列701; —個(gè)綠色LED的陣列702、以及 一個(gè)藍(lán)色LED的陣列703。亮度增強(qiáng)裝置設(shè)置在這些陣列上。
來自紅色LED 701的光由側(cè)壁711和712限定的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)，來 自綠色LED 702的光由側(cè)壁721和722限定的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)，來自藍(lán)色 LED 703的光由側(cè)壁731和732限定的校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)。
在這個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁711將反射紅色光，但是還可以反射任何其 他顏色的光，并且側(cè)壁712將反射紅色光。側(cè)壁721將反射綠色光，但 是還可以反射藍(lán)色光，并且側(cè)壁722將反射綠色光，但還可以反射紅色 光。側(cè)壁731將反射藍(lán)色光，但是還可以反射任何其他顏色的光，側(cè)壁 732將反射藍(lán)色光。
在這個(gè)實(shí)施例中值得注意的是，三個(gè)不同校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域基本 上100%重疊。
這里，與所述亮度增強(qiáng)裝置的周邊界最接近的三個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出 區(qū)域，其取自垂直于所述周邊界的方向上，至少部分地與所述周邊界重 合。
側(cè)壁711， 721和732都在由側(cè)壁711限定的亮度增強(qiáng)裝置的周邊界 上匯合。因此，三個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域的界限與這個(gè)周邊界重合。
另外，側(cè)壁7"， 7"和731都在由側(cè)壁731限定的亮度增強(qiáng)裝置的 周邊界上匯合。因此，三個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域的界限與這個(gè)周邊界重 合。
通過設(shè)置側(cè)壁711, 721和732使得與這些側(cè)壁相對(duì)應(yīng)的三個(gè)校準(zhǔn) 裝置的輸出區(qū)域延伸到由側(cè)壁711所限定的亮度增強(qiáng)裝置的周邊界，在 器件的整個(gè)輸出區(qū)域上，甚至在這個(gè)周邊界處獲得了良好的顏色混合。 因?yàn)樵谧钔饷娴男?zhǔn)裝置(即由側(cè)壁711和712所限定的校準(zhǔn)裝置)的 整個(gè)范圍上提供了有效的顏色混合，從而降低了上述邊緣效應(yīng)。
相應(yīng)地，由側(cè)壁712所限定的周邊界處提供了良好的顏色混合。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的那樣，如圖7中示出的器件不局限 于使用三個(gè)照明裝置。例如包括多于三個(gè)照明單元的器件，例如圖l或4 中示出的器件，也可以使用這種方法在亮度增強(qiáng)裝置的周邊界處獲得良 好的顏色混合，通過布置亮度增強(qiáng)裝置的校準(zhǔn)裝置，使得位于最接近周 邊界的兩個(gè)或更多個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域(其取自垂直于所述周邊界的 方向上)，延伸到周邊界上，即這兩個(gè)或多個(gè)輸出區(qū)域與周邊界部分地 重合。這在圖8中對(duì)三種顏色陣列進(jìn)行了說明，其中位于最接近周邊界 804的三個(gè)校準(zhǔn)裝置801， 802和803的輸出區(qū)域與周邊界804重合。對(duì) 于四種顏色陣列來說，典型地四個(gè)最外面的校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域應(yīng)當(dāng)與 周邊界重合。對(duì)于兩種顏色的陣列來說。典型地兩個(gè)最外面的校準(zhǔn)裝置 的輸出區(qū)域應(yīng)當(dāng)與周邊界重合。
正如圖7中圖示說明的那樣，本發(fā)明的發(fā)光器件中的每個(gè)照明裝置 可以非常適當(dāng)?shù)匕ǘ鄠€(gè)發(fā)光二極管。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明 白的那樣，在每個(gè)照明單元中不必使用 一個(gè)以上的發(fā)光二極管。
此外，多個(gè)本發(fā)明的器件可以彼此相鄰設(shè)置。
圖9中示出四顏色發(fā)光器件和適于這個(gè)器件的亮度增強(qiáng)裝置。該光 源陣列形成行-列矩陣901。矩陣中的第一行902(以及所有行2n-l(n=l， 2, 3…))由交替的第一種顏色和第二種顏色LED構(gòu)成。矩陣中的第二 行903 (以及所有行2n (n-l， 2， 3…))由交替的第三種顏色和第四種 顏色LED構(gòu)成。因此，第一列904 (并且因此所有奇數(shù)列)由交替的第 一種顏色和第三種顏色LED構(gòu)成，以及第二列9(>5 (并且因此所有偶數(shù)列)包括交替的第二種顏色和第四種顏色LED
亮度增強(qiáng)裝置的第一層906設(shè)置在LED矩陣上。在該第一層中，LED 的第一行以及所有2n-l行(n=l， 2, 3…)提供有適于第一種顏色和笫 二種顏色的校準(zhǔn)和顏色混合的亮度增強(qiáng)裝置907。 LED的第二^亍以及所有 211行(11=1， 2， 3…)提供有適于第三種顏色和第四種顏色的校準(zhǔn)和顏 色混合的亮度增強(qiáng)裝置908。反射壁909優(yōu)選地設(shè)置在在第一層中相鄰 的校準(zhǔn)裝置之間(與LED矩陣中的行平行)。亮度增強(qiáng)裝置的該第一層 在LED矩陣中行的維度(y-維度)上而基本上不在列的維度(x-維度) 上提供校準(zhǔn)和顏色混合。
為了在LED矩陣901的列的維度(x-維度)上提供校準(zhǔn)和顏色混合， 亮度增強(qiáng)裝置的第二層910設(shè)置在亮度增強(qiáng)裝置的第一層906的頂部 上。
該第二層910是包括兩種類型的校準(zhǔn)裝置的亮度增強(qiáng)裝置，其中第 一種類型反射第一種和第二種顏色的光，第二種類型反射第三種和第四; 種顏色的光。第一種類型校準(zhǔn)裝置具有與LED矩陣中的211-1行902相對(duì) 應(yīng)(位于上方)的接收區(qū)域，第二種類型校準(zhǔn)裝置具有與LED矩陣中的 2n# 903 (n=l， 2， 3……)相對(duì)應(yīng)的接收區(qū)域。因此該第二層亮度增強(qiáng) 裝置910在LED矩陣的列維度(x-維度)上提供校準(zhǔn)和顏色混合。共同 地，亮度增強(qiáng)裝置的第一和第二層在LED矩陣的列(x)和行(y)的維 度上提供校準(zhǔn)和顏色混合。
在附圖中示出的實(shí)施例中，所有照明單元(LED )被彼此等距離設(shè)置，
其中在整個(gè)器件上相鄰輸出區(qū)域之間的重疊基本上是相同的。然而，正 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白的那樣，在整個(gè)器件上相鄰照明單元之間的距 離和/或相鄰輸出區(qū)域之間重疊不必相等。
在本發(fā)明的實(shí)施例中(未示出)，發(fā)光器件分成多個(gè)小組，例如象 素。每個(gè)象素包括多個(gè)照明單元，例如LED。在這些小組的每一個(gè)中，相 鄰照明單元之間的距離相同，相鄰輸出區(qū)域之間的重疊相同。然而，包 括在不同小組中的兩個(gè)相鄰照明單元之間的距離大于在一個(gè)小組內(nèi)部的 距離，此外，與所述兩個(gè)相鄰照明單元相對(duì)應(yīng)的輸出區(qū)域之間的重疊比 在一個(gè)小組內(nèi)部的重疊小。
本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置可以用于將一個(gè)發(fā)光二極管陣列發(fā)射的光混 合并耦合進(jìn)波導(dǎo)。
本發(fā)明的發(fā)光器件可以包括設(shè)置在發(fā)光二極管上的一個(gè)以上的亮度
增強(qiáng)裝置。例如，當(dāng)使用某些類型的LED時(shí)，光沿著至少兩個(gè)總方向從 這些LED中發(fā)射出來，并且在這種情況下，可以希望在這些方向的每一 個(gè)方向上使用一個(gè)亮度增強(qiáng)裝置。
其他光學(xué)部件可以與本發(fā)明的器件結(jié)合使用。例如，可以在亮度增 強(qiáng)裝置的輸出區(qū)域處設(shè)置反射表面，例如反射鏡等，以便將從器件中出 射的光反射到另一個(gè)總方向上。例如，在一個(gè)側(cè)面發(fā)光型發(fā)光二極管陣 列上設(shè)置兩個(gè)亮度增強(qiáng)裝置來收集和接收在兩個(gè)相反方向上發(fā)射的光的 情況下，兩個(gè)分開的亮度增強(qiáng)裝置的輸出區(qū)域在大體相反的方向上相面 對(duì)。通過在每個(gè)亮度增強(qiáng)裝置上設(shè)置反射鏡，可以選擇反射鏡的角度， 使得將來自亮度增強(qiáng)裝置的反射光沿著基本上相同的方向傳播。
本發(fā)明的發(fā)光器件，或者包括根據(jù)本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置的發(fā)光器 件可以用在幾種不同的應(yīng)用中。這種應(yīng)用包括但是不局限于線性光源、 高亮度燈中的光源，例如室內(nèi)照明、環(huán)境照明、舞臺(tái)照明、交通燈、汽 車燈和基于LCD的顯示器件中的背后照明。本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置還可 以用在LED顯示器件上，例如用于引導(dǎo)來自LED的光和獲得良好的顏色 混合。
另一個(gè)實(shí)例是用作投影LCD顯示器中的光源。
本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置可以用于將一個(gè)發(fā)光二極管陣列發(fā)射的光混 合和耦合進(jìn)波導(dǎo)，通過設(shè)置波導(dǎo)來接收來自亮度增強(qiáng)裝置的輸出區(qū)域的 光。
本發(fā)明的發(fā)光器件可以包括一個(gè)以上的設(shè)置在發(fā)光二極管上的亮度 增強(qiáng)裝置。例如當(dāng)使用側(cè)面發(fā)射型LED時(shí)，光沿著至少兩個(gè)總方向從這 些LED中發(fā)射。在這種情況下，可以希望在那些方向的一個(gè)方向上4吏用 一個(gè)亮度增強(qiáng)裝置。
本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到本發(fā)明決不局限于上迷優(yōu)選實(shí)施例。相反，； 許多變形和變動(dòng)都可能在附帶的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
上述實(shí)施例主要涉及三種顏色的LED陣列。然而，正如本領(lǐng)域4支術(shù) 人員所明白的那樣，本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置還可以適于個(gè)別地校準(zhǔn)多于 三種不同顏色的光。例如，在每個(gè)不同的LED與單獨(dú)的校準(zhǔn)裝置相對(duì)應(yīng) 或者一個(gè)校準(zhǔn)裝置與兩個(gè)或更多個(gè)不同顏色的LED相對(duì)應(yīng)的情況下，一 個(gè)四種或更多種不同顏色的LED陣列也可以設(shè)置有本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置。
本發(fā)明不局限于使用發(fā)光二極管作為光源.此外，可以使用其他發(fā) 光器件，例如白熾燈、放電燈、熒光燈等。
上述實(shí)施例主要涉及可見波長范圍或者可見波長范圍附近(uv或
IR)的光的校準(zhǔn)和顏色混合。然而，本發(fā)明的亮度增強(qiáng)裝置還可以通過 選擇適當(dāng)?shù)亩詾V光器，用于在這個(gè)波長范圍之外的電磁輻射的校 準(zhǔn)，例如用于X-射線輻射。
權(quán)利要求
1.一種亮度增強(qiáng)裝置(5)，包括至少一個(gè)校準(zhǔn)裝置(6)，該校準(zhǔn)裝置具有接收區(qū)域(61)、比所述接收區(qū)域(61)大的輸出區(qū)域(62)以及至少部分地在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁(63)，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置(6)的至少部分側(cè)壁(63)包括第一濾光器，該第一濾光器設(shè)置成將通過所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述接受區(qū)域(61)而接收到的第一光性質(zhì)的光朝向所述校準(zhǔn)裝置(6)的所述輸出區(qū)域(62)反射，其中所述第一光性質(zhì)是第一波長范圍，以及所述第一濾光器是第一二色性濾光器，或者所述第一光性質(zhì)是第一偏振狀態(tài)，以及所述第一濾光器是第一偏振濾光器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的亮度增強(qiáng)裝置(5)，包括至少第一校準(zhǔn)裝置( 6)和至少第二校準(zhǔn)裝置(7)，每個(gè)校準(zhǔn)裝置都具有接收區(qū)域(61, n)、 比所述接收區(qū)域(61， 71 )大的輸出區(qū)域(62， 72)、和至少部分地在 所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁(63, 73 ),其中所迷第一校準(zhǔn)裝置(6)的至少部分側(cè)壁(")包括第一濾光器，該 第一濾光器設(shè)置成將通過所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述接受區(qū)域(61) 而接收到的第一光性質(zhì)的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述輸出區(qū)域 (62)反射，所述第二校準(zhǔn)裝置(7)的至少部分側(cè)壁(73)包括第二濾光器，該 第二濾光器設(shè)置成將通過所述第二校準(zhǔn)裝置(7 )的所述接受區(qū)域(71 ) 而接收到的第二光性質(zhì)的光朝向所述第二校準(zhǔn)裝置(7)的所述輸出區(qū)域 (72)反射，所述第一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域(62)和所述第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū) 域(72 )至少部分地重疊，以及所述第 一光性質(zhì)與所述第二光性質(zhì)不同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述笫一濾光器是第一二 色性濾光器，所述第一光性質(zhì)是第一波長范圍，所述第二濾光器是第二 二色性濾光器，所述第二光性質(zhì)是第二波長范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述第一濾光器是第一偏振濾光器，所述第二濾光器是第二偏振濾光器，所述第一光性質(zhì)是第一 偏振狀態(tài)以及所述第二光性質(zhì)是第二偏振狀態(tài)。
5. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中校準(zhǔn)裝置的接 收區(qū)域的法線和包括濾光器的側(cè)壁部分的法線之間的角度隨著距接收區(qū) 域的距離而基本上恒定。
6. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中校準(zhǔn)裝置的接 收區(qū)域的法線和包括濾光器的側(cè)壁部分的的法線之間的角度隨著距接收 區(qū)域的距離而增大。
7. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中兩個(gè)相鄰校準(zhǔn) 裝置的輸出區(qū)域的重疊至少為10%。
8. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述側(cè)壁包括 自支撐壁部件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述濾光器包括設(shè)置在所 述壁部件的第一側(cè)面上的第一濾光器材料以及設(shè)置在所述壁部件的第二 側(cè)面上的第二濾光器材料。
10. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中在位于所述 亮度增強(qiáng)裝置的周邊界處的至少部分校準(zhǔn)裝置的至少部分輸出區(qū)域上設(shè) 置光阻裝置(101 )。
11. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中在沿著垂直 于所述周邊界(804 )的方向上所取的、最接近于所述亮度增強(qiáng)裝置的周 邊界(804 )的至少兩個(gè)校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域(801, 802 )的界限至少部 分地與所述周邊界(804 )重合。
12. 根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的亮度增強(qiáng)裝置，其中校準(zhǔn)裝置的 位于所述亮度增強(qiáng)裝置周邊界處的、與所述周邊界重合的至少部分側(cè)壁 具有全光譜反射表面。
13. —種發(fā)光器件，包括設(shè)置在襯底(1)上的第一照明單元(2) 和第二照明單元(3),其中第一照明單元(2)用于發(fā)射第一光性質(zhì)的 光，第二照明單元(3)用于發(fā)射第二光性質(zhì)的光，其特征在于，所述器 件還包括亮度增強(qiáng)裝置(5)，該亮度增強(qiáng)裝置(5)設(shè)置成接收由所述 第一照明單元(2 )發(fā)射的光，所述裝置(5 )包括校準(zhǔn)裝置(6 )，該校 準(zhǔn)裝置(6 )具有接收區(qū)域(61 )、比所述接收區(qū)域(61 )大的輸出區(qū)域(62)、以及至少部分地在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁 (63)，以及所迷校準(zhǔn)裝置(6)的側(cè)壁(63)的至少一部分包括第一濾光器，該 第一濾光器設(shè)置成將通過所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述接受區(qū)域(61) 而接收到的所述第一偏振性質(zhì)的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述輸 出區(qū)域(62)反射，其中所迷第一光性質(zhì)是第一波長范圍，所述第二光性質(zhì)是第二波長范 圍，以及所述第一濾光器是第一二色性濾光器，或者所述第一光性質(zhì)是第一偏振狀態(tài)，所述第二光性質(zhì)是第二偏振狀 態(tài)，以及所述第一濾光器是第一偏振濾光器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)光器件，其中所述亮度增強(qiáng)裝置(5)設(shè) 置成接收由所述第一照明單元(2)和第二照明單元發(fā)射的光，并且包括 至少第一校準(zhǔn)裝置(6)和至少第二校準(zhǔn)裝置(7)，每個(gè)校準(zhǔn)裝置都具 有接收區(qū)域(61, 71)、比所述接收區(qū)域(61， 71)大的輸出區(qū)域(62,72) 、和至少部分地在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁(63，73) ，所述第一校準(zhǔn)裝置(6 )的側(cè)壁(63 )的至少一部分包括第一濾光器， 該第一濾光器設(shè)置成將通過所述第一校準(zhǔn)裝置(6 )的所述接收區(qū)域(61 ) 而接收到的所述第一光性質(zhì)的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述輸出 區(qū)域(62)反射，所述第二校準(zhǔn)裝置(7 )的側(cè)壁(73 )的至少一部分包括第二濾光器， 該第二濾光器設(shè)置成將通過所述第二校準(zhǔn)裝置(7 )的所述接收區(qū)域(") 而接收的所述第二光性質(zhì)的光朝向所述第二校準(zhǔn)裝置(7)的所述輸出區(qū) 域(72)反射，所述第一校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū)域(62)和所述第二校準(zhǔn)裝置的輸出區(qū) 域(72 )至少部分地重疊，以及所述第一光性質(zhì)與所述第二光性質(zhì)不同。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述第一濾光器是第一 二色性濾光器，所述第二濾光器是第二二色性濾光器，所述第一光性質(zhì) 是第一波長范圍，以及所述第二光性質(zhì)是第二波長范圍。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的亮度增強(qiáng)裝置，其中所述第一濾光器是第一 偏振濾光器，所述第二濾光器是第二偏振濾光器，所述第一光性質(zhì)是第 一偏振狀態(tài)，以及所述第二光性質(zhì)是第二偏振狀態(tài)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13到16中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述亮度 增強(qiáng)裝置(5)是權(quán)利要求5到12中任何一項(xiàng)中所限定的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13到17中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中延遲片(9) 設(shè)置在所述照明單元(2， 3, 4)上，偏振反射器(10)設(shè)置在所述延遲 片(9)上，所述亮度增強(qiáng)裝置設(shè)置在所迷偏振反射器(10)上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13到18中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述襯底 (l)是反射性村底。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13到19中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中校準(zhǔn)裝置 (12， 13)設(shè)置在所述照明單元(2， 3)上以接收并且校準(zhǔn)所述照明單元發(fā)射的光，以及所述亮度增強(qiáng)裝置(5)設(shè)置在所述校準(zhǔn)器上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13到20中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述照明單元包括發(fā)光二極管。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的發(fā)光器件，其中所迷發(fā)光二極管包括有機(jī)發(fā)光二極管。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22的發(fā)光器件，其中所迷第一照明單元包 括至少一個(gè)發(fā)光二極管，以及所述第二照明單元包括至少一個(gè)發(fā)光二極管。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的發(fā)光器件，其中所述第一照明單元包括兩個(gè) 或多個(gè)發(fā)光二極管的第一線性陣列，以及所述第二照明單元包括兩個(gè)或 多個(gè)發(fā)光二極管的第二線性陣列，所述第一和第二陣列基本上平行。
25. 根據(jù)權(quán)利要求13-24中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，其中所述器件周邊界處的光輸出被至少部分地減少。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的發(fā)光器件，其中通過減少位于所述器件周邊 界處的至少部分照明單元所發(fā)射的光的通量，來減少所述光輸出。
27. 根據(jù)權(quán)利要求13到26中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件，還包括波導(dǎo)， 其中所述亮度增強(qiáng)層設(shè)置成將所述至少第 一和第二照明單元發(fā)射的光耦 合進(jìn)入所述波導(dǎo)。
28. —種顯示器件，包括根據(jù)權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)的亮度增 強(qiáng)裝置或者根據(jù)權(quán)利要求13到26中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件。
29. —種投影顯示器件，包括根據(jù)權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)的亮度 增強(qiáng)裝置或者根據(jù)權(quán)利要求13到26中任何一項(xiàng)的發(fā)光器件。
全文摘要
提供一種包括校準(zhǔn)裝置(6)的亮度增強(qiáng)裝置(5)，該校準(zhǔn)裝置具有接收區(qū)域(61)、比所述接收區(qū)域大的輸出區(qū)域(62)、以及至少部分在所述接收區(qū)域和輸出區(qū)域之間延伸的側(cè)壁(63)。所述校準(zhǔn)裝置(6)的至少部分側(cè)壁(63)包括第一濾光器，該第一濾光器設(shè)置成將第一光性質(zhì)的光朝向所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述輸出區(qū)域(62)反射，所述光通過所述第一校準(zhǔn)裝置(6)的所述接收區(qū)域(61)而被接收，其中所述第一濾光器是二色性濾光器或偏振濾光器。
文檔編號(hào)G02B27/09GK101189543SQ200680019252
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
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