專(zhuān)利名稱：在磷光體周?chē)哂械驼凵渎蕝^(qū)域的顯示屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及顯示屏，更具體地說(shuō)，涉及提高這種顯示屏的亮度和顏色純度的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電子顯示系統(tǒng)一般用來(lái)顯示來(lái)自計(jì)算機(jī)和其他來(lái)源的信息。典型的顯示系統(tǒng)，其尺寸范圍涉及用于移動(dòng)設(shè)備的小顯示器，到用于同時(shí)向成千上萬(wàn)觀眾顯示圖像的超大顯示器，如拼接顯示器。顯示系統(tǒng)通常是依靠多種顏色的像素元件來(lái)形成圖像的，其中每個(gè)像素元件可能包括一個(gè)或多個(gè)光生成磷光體，用來(lái)給圖像的特定像素產(chǎn)生期望的合成顏色以及圖像強(qiáng)度。由于亮度和對(duì)比度是顯示系統(tǒng)的重要特征，因此，技術(shù)上有必要最大化每個(gè)光生成磷光體產(chǎn)生的光到觀看者之間的傳遞，最小化從一個(gè)光生成磷光體發(fā)出的流失到相鄰的發(fā)光磷光體的光量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例闡明了一種顯示設(shè)備，其可最大化從該顯示設(shè)備中發(fā)光磷光體區(qū)域離開(kāi)的光，并最小化從一個(gè)顏色的磷光體區(qū)域發(fā)出的并流失到相鄰磷光體區(qū)域內(nèi)的光。氣體、液體或固體材料置于發(fā)光磷光體區(qū)域及相鄰的結(jié)構(gòu)件之間。所述氣體、液體或固體材料可以是空氣、聚合體、凝膠體、或可將發(fā)光磷光體區(qū)域與相鄰的結(jié)構(gòu)件光學(xué)分隔開(kāi)的其他材料，且該材料的折射率實(shí)質(zhì)上小于所述結(jié)構(gòu)件和光產(chǎn)生磷光體區(qū)域的折射率。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，顯示設(shè)備發(fā)出的極少量光被將光產(chǎn)生磷光體區(qū)域分隔開(kāi)的相鄰結(jié)構(gòu)件吸收，其反而是被反射至觀看者。因此，對(duì)于固定的輸入功率水平，該顯示設(shè)備的亮度要大于其中光產(chǎn)生磷光體區(qū)域發(fā)出的絕大部分光被結(jié)構(gòu)件吸收的顯示設(shè)備的亮度。 另一優(yōu)點(diǎn)是，該顯示設(shè)備中每個(gè)磷光體區(qū)域發(fā)出的極少量光被反射、折射或者被散射至該顯示設(shè)備中的不必要區(qū)域，從而將該顯示設(shè)備產(chǎn)生的圖像的顏色純度最大化。


所以，本發(fā)明的以上記載的特征可以被詳細(xì)理解的方式，更詳盡的關(guān)于本發(fā)明的描述(以上簡(jiǎn)單概述)，可以參照實(shí)施例得到，其中一些在附圖中得以說(shuō)明。然而，請(qǐng)注意附圖僅是對(duì)本發(fā)明典型實(shí)施例的說(shuō)明，因此不能作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明可以有其他等效的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示系統(tǒng)的透視示意圖。圖2是圖1中的顯示屏沿A-A的局部截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2中所示間隙的放大圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示屏的局部截面圖，該顯示屏在鄰近磷光體區(qū)域處且在顯示屏結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有低折射率間隙。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中所示的低折射率間隙的放大圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的屏幕和激光模塊的一種配置的示意圖，其中由伺服光束產(chǎn)生伺服反饋光。為了清楚起見(jiàn)，適用時(shí)，附圖中相同的部件使用了同一附圖標(biāo)記表示，且認(rèn)為一個(gè)實(shí)施例的特征可以包含在其他實(shí)施例中，不再重述。
具體實(shí)施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示系統(tǒng)100的透視示意圖。顯示系統(tǒng)100是基于光的電子顯示設(shè)備，其配置為通過(guò)使用發(fā)光磷光體向觀看者206產(chǎn)生視頻和靜態(tài)圖像。例如， 顯示系統(tǒng)100可以是激光磷光體顯示器(LPD)，數(shù)字光處理(DLP)發(fā)光二極管(LED)，或其他基于磷光體的顯示設(shè)備。在一些實(shí)施例中，顯示設(shè)備100是布置成形成單個(gè)拼接顯示屏的多個(gè)顯示系統(tǒng)之一。顯示系統(tǒng)100包括帶有磷光體條紋202的屏幕201以及激光模塊250，該激光模塊 250用于產(chǎn)生一束或多束掃描激光束203來(lái)激發(fā)異幕201上的磷光體材料。磷光體條紋202 由不同顏色的磷光體條紋交替構(gòu)成，例如紅色、綠色和藍(lán)色，其中選擇顏色使得它們可組合成為白色光和其他顏色光。掃描激光束203為包括承載圖像信息的光脈沖的調(diào)制光束，沿兩個(gè)正交方向跨屏幕201掃描，如水平(平行于箭頭208)及垂直(平行于箭頭209)，以光柵掃描模式在屏幕201上為觀看者206產(chǎn)生圖像。在一些實(shí)施例中，掃描激光束203包含有不同顏色的可見(jiàn)激光束，這些可見(jiàn)激光束離散地照射屏幕201的各個(gè)像素元件以產(chǎn)生圖像。在其他實(shí)施例中，掃描激光束203包含有不可見(jiàn)激光束，如近紫或紫外(UV)激光束，以其作為激發(fā)屏幕上的磷光體的激發(fā)光束。在這些實(shí)施例中，掃描激光束203直射由磷光體條紋202形成的離散的像素元件或作為離散像素元件的部分磷光體條紋202，磷光體條紋 202由發(fā)光材料制成，這些發(fā)光材料從掃描激光束203吸收光能來(lái)發(fā)出可見(jiàn)光并產(chǎn)生圖像。 作為替代，掃描激光束203由混合的可見(jiàn)和不可見(jiàn)的激光組成。例如，藍(lán)色激光可以用于在屏幕201上產(chǎn)生藍(lán)色光，并且同樣的藍(lán)色激光可以用來(lái)激發(fā)在激發(fā)時(shí)能發(fā)出紅色和綠色的光的磷光體。作為替代，UV激光器可以用來(lái)激發(fā)在激發(fā)時(shí)發(fā)出綠色光的磷光體，而且紅色和藍(lán)色激光器可用來(lái)直接在屏幕上產(chǎn)生紅色和藍(lán)色光。圖2是圖1中的顯示屏201沿A-A的局部截面圖。屏幕201包括顏色過(guò)濾器層 210，置于薄透明的基底240上的磷光體區(qū)域230，及支座間隔物220。顏色過(guò)濾器層210位于屏幕201面向觀看者206的一側(cè)，透明基底240位于屏幕201的相反側(cè)，磷光體區(qū)域230 設(shè)置于如圖所示的顏色過(guò)濾器層210和透明基底240之間。顏色過(guò)濾器層210為薄基底，如Imm的玻璃基底，其可以配置有過(guò)濾器元件210R、 210G和210B，每個(gè)過(guò)濾元件透過(guò)一種特定顏色的光。在一些實(shí)施例中，顏色進(jìn)濾器層210在結(jié)構(gòu)上是剛性或半剛性板，并且在其他實(shí)施例中，顏色過(guò)濾器層210是被屏幕201的其他結(jié)構(gòu)元件定位的相對(duì)柔性基底或片。在圖2所示的實(shí)施例中，顏色過(guò)濾器層210包括紅、綠和藍(lán)過(guò)濾器元件，其位置與相應(yīng)的紅、綠或藍(lán)磷光體區(qū)域230對(duì)齊，分別以R、G和B表示。過(guò)濾器元件210R、210G和210B可以在屏幕201裝配之前在顏色過(guò)濾器層210的必要部分使用光刻工藝形成。在圖2所示的實(shí)施例中，過(guò)濾器元件210R、210G和210B配置為細(xì)長(zhǎng)條帶 (垂直于紙面)，像磷光體區(qū)域230和支座間隔物220那樣，跨屏幕201垂直延伸，即，平行于圖1中箭頭209的方向。
支座間隔物220將磷光體區(qū)域230相互分隔開(kāi)，并防止顏色過(guò)濾器層210接觸到磷光體區(qū)域230。這樣，支座間隔物220在每個(gè)磷光體區(qū)域230周?chē)纬砷g隙沈0。支座間隔物220的一種示例性材料是感光樹(shù)脂。感光樹(shù)脂可用作基底的可成像光刻膠層，如顏色過(guò)濾器層210或其他平面結(jié)構(gòu)件，并有選擇地暴露于必要的光能下，如UV光。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)哪＞叱尚秃?，能夠在基底上的預(yù)期區(qū)域中形成支座間隔物220，而其余的光刻膠層被移除。 如圖所示，支座間隔物220可形成為成角度的壁，即不垂直于透明基底240或顏色過(guò)濾器層 210。在一些實(shí)施例中，支座間隔物220可配置為位于磷光體區(qū)域230之間的細(xì)長(zhǎng)條帶。在一個(gè)實(shí)施例中，支座間隔物220及其形成的間隙260具有50到100微米的高度225。磷光體區(qū)域230由磷光體條紋202形成，且配置成被例如掃描激光束203的激發(fā)光束激發(fā)時(shí)，發(fā)出一個(gè)顏色的光。這樣，屏幕201的每一個(gè)像素元件可包括一個(gè)或多個(gè)磷光體區(qū)域230，其中每個(gè)磷光體區(qū)域230作為更大像素元件的子像素。圖2所示的實(shí)施例中， 像素元件的一個(gè)維度，即像素寬度233，是由三個(gè)磷光體區(qū)域230的寬度限定的，而其正交維度，即出離紙面或垂直，是由激發(fā)激光束的光斑尺寸所限定的。在該實(shí)施例中，由于磷光體條紋202為連續(xù)條紋，每個(gè)像素元件的垂直位置并不固定，并且可以通過(guò)調(diào)整激發(fā)激光束照射每個(gè)磷光體條紋202的垂直位置來(lái)根據(jù)需要選擇。在其他實(shí)施例中，支座間隔物220 可以限定每個(gè)磷光體區(qū)域230的兩個(gè)維度，因而磷光體區(qū)域230在各個(gè)方向都被以網(wǎng)格模式形成的支座間隔物220將其與相鄰的磷光體區(qū)域分隔開(kāi)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磷光體條紋202之間都間隔500微米到550微米的間距，因而屏幕201上的像素元件的像素寬度 233大概在1500微米數(shù)量級(jí)。在其他實(shí)施例中，每個(gè)磷光體條紋202之間都間隔約180微米到220微米的間距，因而屏幕201上的像素元件的像素寬度233大概在600微米數(shù)量級(jí)。 在其它的實(shí)施例中，屏幕201的像素元件可以包括分隔開(kāi)的磷光體區(qū)域，而不是部分磷光體條紋202。例如，每個(gè)子像素可以是一個(gè)離散和獨(dú)立的磷光體點(diǎn)，或者一個(gè)矩形的特殊發(fā)光磷光體材料。透明基底240是薄的半剛性材料，其對(duì)UV和可見(jiàn)光是透明的，且其折射率與磷光體區(qū)域230的折射率較接近。由于透明基底240的折射率選擇為近似等于磷光體區(qū)域230 的折射率，因而透明基底240與磷光體區(qū)域230光耦合，并且離開(kāi)磷光體區(qū)域230的光能穿過(guò)透明基底對(duì)0，而非在透明基底240和磷光體區(qū)域230之間的界面上反射。透明基底240 的其他有益特征包括具有低熱膨脹系數(shù)及低濕氣吸收，易制成薄層。并且，透明基底240最好由不易碎的、暴露在UV光下不會(huì)分解的、不會(huì)隨顯示系統(tǒng)100的使用壽命而褪色的材料組成。在一些實(shí)施例中，透明基底240包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層，其可以最大限度地滿足上述條件。如下述詳細(xì)描述的那樣，透明基底240配置為越薄，屏幕201的亮度越高。在一個(gè)實(shí)施例中，透明基底240包括6微米或更小的厚度的PET層。激光模塊250(如圖1所示)通過(guò)將掃描激光束203照向磷光體條紋202和調(diào)制掃描激光束203以將預(yù)定量的光傳遞給屏幕201的每個(gè)磷光體區(qū)域230，而在屏幕201上形成圖像。每個(gè)磷光體區(qū)域230由掃描激光203選擇性激光激發(fā)創(chuàng)建的可見(jiàn)光的發(fā)射輸出形成預(yù)期的圖像的光。從磷光體區(qū)域230發(fā)出的光的一部分會(huì)入射在支座間隔物220上，支座間隔物220可以吸收和/或透射所述的光，這取決于形成支座間隔物220的材料以及所述光相對(duì)于支座間隔物220表面的入射角度。透射來(lái)自磷光區(qū)230的入射光到相鄰磷光體區(qū)域會(huì)使來(lái)自不同磷光體區(qū)域的顏色混合，從而降低圖像的顏色純度，而吸收上述光又會(huì)減少最終到達(dá)觀看者206的光量。本發(fā)明的實(shí)施例計(jì)劃使用低折射率材料置于磷光體區(qū)域 230及支座間隔物220之間的間隙沈0中。間隙沈0中低折射率材料的存在可以最小化支座間隔物220吸收和/或透射由磷光體區(qū)域230發(fā)出的光，從而使磷光體區(qū)域230發(fā)出的光更多地傳播通過(guò)顏色過(guò)濾器層210而到達(dá)觀看者206。在相鄰的磷光體區(qū)域230設(shè)置如間隙沈0的低折射率區(qū)域的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，支座間隔物220的材料的選擇會(huì)更為簡(jiǎn)單。由于不必考慮間隔220對(duì)發(fā)射光231的可能波長(zhǎng)的反射系數(shù)，支座間隔物220所用材料的選擇可以基于結(jié)構(gòu)或其他要求來(lái)考慮，包括強(qiáng)度，韌性及可制造性。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2中所示間隙260的放大圖。如圖所示，間隙260位于磷光體區(qū)域230A、支座間隔物220及顏色過(guò)濾器層210之間。為了最小化從支座間隔物 220吸收和/或透射的光，間隙260是折射率同時(shí)低于磷光體區(qū)域230和支座間隔物220的折射率的屏幕201的區(qū)域。間隙260可以是空氣填充間隙。作為替代，間隙260可以填充固態(tài)或半固態(tài)材料，所述材料具有合適的比磷光體區(qū)域230及支座間隔物220低的折射率， 比如凝膠層或聚合體。由于間隙沈0的折射率比支座間隔物220低，幾乎所有入射在支座間隔物220上的由磷光體區(qū)域230發(fā)出的發(fā)射光231都將被反射，而不是被支座間隔物220 吸收或透射。入射支座間隔物220的發(fā)射光231中，只有在支座間隔物220表面的入射角大于法線方向的閾值角的發(fā)射光231才會(huì)被吸收或透射，所述的閾值角一般只有大約1到 2度。另外，光從間隙232進(jìn)入間隙沈0，如來(lái)自掃描激光束203的激光，更有可能被支座間隔物220反射并最終被磷光體區(qū)域230A吸收。需注意的是，相對(duì)于磷光體區(qū)域230和支座間隔物220的大小，間隙沈0可能是個(gè)相對(duì)小的間隙，但其也能發(fā)揮預(yù)期的作用。例如，只要間隙232至少與發(fā)射光231的波長(zhǎng)相當(dāng)，那么發(fā)射光231就會(huì)如圖示那樣從支座間隔物 220反射。因?yàn)楫?dāng)透明基底240配置為相對(duì)薄的結(jié)構(gòu)元件時(shí)，其可以減少被透射到屏幕201 的不必要的區(qū)域的由磷光體區(qū)域230A發(fā)出的光，使得異幕201的圖像亮度被進(jìn)一步加強(qiáng)。 如圖3所示，磷光體區(qū)域230A發(fā)出的光線310在進(jìn)入透明基底240的材料時(shí)經(jīng)歷了全內(nèi)反射(TIR)。這樣，即使光線310—開(kāi)始偏離了觀看者206發(fā)射，光線310也會(huì)通過(guò)TIR重定向，從而使得光線310的返回路徑朝向觀看者206而不會(huì)進(jìn)入相鄰的子像素。最有可能在透明基底MO的材料內(nèi)經(jīng)歷TIR的光一般具有與透明基底240基本上平行的方向分量，從而會(huì)被透射到屏幕201的不必要區(qū)域，如進(jìn)入到相鄰的支座間隔物220或相鄰的磷光體區(qū)域230B。然而，由于透明基底240配置成比磷光體區(qū)域230的厚度301相對(duì)薄的結(jié)構(gòu)元件， 光線310的水平行程302又相對(duì)短，因而不太可能會(huì)轉(zhuǎn)向相鄰的間隔物元件220或屏幕201 的其他不必要區(qū)域。相反，如果透明基底240配置有較大的厚度，如具有與磷光體區(qū)域230 的厚度301基本上相同的厚度303，光線310的水平行程302是磷光體區(qū)域230的寬度的重要部分，從而助長(zhǎng)了光線310耦合進(jìn)入相鄰間隔物元件220中以及磷光體區(qū)域230發(fā)出的光能的重大損失。因此，在一些實(shí)施例中，透明基底240的厚度303被選擇為小于磷光體區(qū)域230厚度301的三分之一。在其他實(shí)施例中，透明基底240的厚度303被選擇為6微米或更小。在一些實(shí)施例中，間隔物元件220設(shè)置有與磷光體區(qū)域230的側(cè)壁235不平行的側(cè)壁221。在這些實(shí)施例中，只有當(dāng)間隔物元件220和磷光體區(qū)域230之間的間隙232由于制造過(guò)程中的變化而沒(méi)有正確形成時(shí)，側(cè)壁221和側(cè)壁235之間的線接觸才會(huì)發(fā)生，從而使間隔物元件220和磷光體區(qū)域230相接觸。在這種情形下，如果側(cè)壁235和221互相平行， 則在間隔物元件220和磷光體區(qū)域230之間的光耦合會(huì)容易發(fā)生，從而導(dǎo)致磷光體區(qū)域230 發(fā)出的大量的光可能不期望地進(jìn)入間隔物元件220中。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁221也可以設(shè)置為將磷光體區(qū)域230發(fā)出的發(fā)射光231直接反射至觀看者206。例如，如圖3所示，側(cè)壁221形成與透明基底240成鈍角的角度以將發(fā)射光231更多地反射至觀看者206，而不是反射至間隙沈0的中間區(qū)域。在一些實(shí)施例中，側(cè)壁221形成為比圖3所示的更大的鈍角。需注意的是，隨著角222的增加，支座間隔物220的寬度也在增加，從而增加支座間隔物220的寬度以及有效地降低屏幕201的亮度。這樣，在增加屏幕201的亮度時(shí)就要在增大角222來(lái)反射更多的發(fā)射光231以及減小角222來(lái)減小支座間隔物220的寬度之間取得一個(gè)平衡。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)這里提供的描述可以容易地優(yōu)化角222使屏幕201的亮度最大化。在一些實(shí)施例中，顯示屏配置為通過(guò)置于鄰近磷光體區(qū)域的低折射率區(qū)域，將屏幕中磷光體區(qū)域發(fā)出的光更多地引向觀看者206。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例顯示屏401的局部截面圖，該顯示屏在鄰近磷光體區(qū)域230處并在顯示屏401構(gòu)件之間設(shè)置有低折射率間隙460。顯示屏401與上述屏幕201的組織及操作基本相同，不同的是多了反射層470和置于反射層470及透明基底240之間的低折射率間隙460。低折射率間隙460是屏幕401中折射率低于屏幕401的周?chē)Y(jié)構(gòu)的區(qū)域，以使被吸收和/或遠(yuǎn)離觀看者206透射的光最小化。圖4所示的實(shí)施例中，低折射率間隙460置于透明基底240及反射層470之間，并且其折射率遠(yuǎn)小于透明基底240和反射層470的折射率。低折射率間隙460可以為充氣間隙，或填充固態(tài)或半固態(tài)材料，所述材料具有合適的比透明基底240及反射層470低的折射率，如凝膠層或聚合體。參照上述關(guān)于間隙260及支座間隔物220的描述，由于填充低折射率間隙460的物質(zhì)具有比反射層470小的折射率，因此幾乎所有從磷光體區(qū)域230發(fā)出的入射在反射層470上的發(fā)射光431都會(huì)被反射，而不是通過(guò)反射層470吸性或透射。另外，由于反射層470包含有下面將描述的反射材料471， 因此即使入射的發(fā)射光431基本上垂直于反射層470表面，其也會(huì)被反射回觀看者206，從而加強(qiáng)屏幕401的亮度。作為屏幕401的結(jié)構(gòu)層的反射層470是薄基底，如玻璃基底，將可見(jiàn)光及UV光反射至磷光體區(qū)域230及觀看者206，其與透明基底240有一定間隔從而限定出低折射率間隙 460。在一個(gè)實(shí)施例中，反射層470是剛性結(jié)構(gòu)基底，并包括反射材料471，如多層光學(xué)膜，其傳播沿方向430的UV光，并反射沿方向440的UV和可見(jiàn)光。這樣，反射層470允許掃描激光束203中包含的UV光能進(jìn)入屏幕401的子像素，同時(shí)反射發(fā)射光431以及未被磷光體區(qū)域230吸收的散射在屏幕401內(nèi)的UV光。在一個(gè)實(shí)施例中，反射材料471是非常薄的共型壓膜。更具體地說(shuō)，多片不同折射率的膜被層壓或熔合在一起構(gòu)成復(fù)合片以用作二向色層 (dichroic layer)。在一些應(yīng)用中，多層兩種不同折射率的材料可以通過(guò)以交互方式放置兩種材料形成復(fù)合膜疊層。在其他應(yīng)用中，三種或更多種不同折射率的材料可以堆疊在一起形成復(fù)合膜疊層。用作二向色層的這種復(fù)合片本質(zhì)上是光學(xué)干涉反射體，其透射用于激發(fā)可發(fā)出彩色可見(jiàn)光的磷光體材料的激發(fā)光(如UV光)，并反射彩色可見(jiàn)光。用于第二二向色層的復(fù)合片可作為上述第一二向色層的補(bǔ)充其透射所述磷光體發(fā)出的彩色可見(jiàn)光，反
8射激發(fā)光(如UV光)。這樣的復(fù)合片可以由有機(jī)材料、無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的組合物制成。所述多層復(fù)合片可以是剛性的或柔性的。柔性的多層復(fù)合片可以由聚合體、非聚合體材料或聚合體和非聚合體材料制成。示例性的膜包括聚合體和非聚合體材料，如美國(guó)專(zhuān)利6010751和6172810中所述，上述專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考作為本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)的一部分。用于所述復(fù)合膜的全聚合體結(jié)構(gòu)可以提供生產(chǎn)和成本的效益。如果具有高透光度和大折射率差異的高溫聚合體被用于干涉濾光片，則薄和軟的在環(huán)境中穩(wěn)定的濾波器可以制成符合短通(SP)和長(zhǎng)通(LP)濾波器的光學(xué)需求。特別地，美國(guó)專(zhuān)利No. 6531230中公開(kāi)了能夠在非常薄且低成本制成的復(fù)合層組中占大面積區(qū)域、提供精確波長(zhǎng)選擇的共型壓多層干涉濾波器。所述美國(guó)專(zhuān)利No. 6531230的全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考作為本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)的一部分。 應(yīng)用高折射率差異的成對(duì)聚合體允許非常薄且高反射的獨(dú)立式鏡面結(jié)構(gòu)，即不需要基底就能輕易處理制成大屏幕。這種復(fù)合片作為一塊多層光學(xué)膜(MOF)，包括如PET和C0-PMMA交互層用于展示適于本發(fā)明的屏幕應(yīng)用的垂直入射反射帶。舉個(gè)例子，使用3M公司的聚酯型多層膜制成的加強(qiáng)鏡面反射片(ESR)可以配置為本發(fā)明產(chǎn)生期望的二向色反射和透射帶。 關(guān)于多層膜的各種特征的例子在美國(guó)專(zhuān)利No. 5976424，No. 5080467和No. 6905220中均有提及，上述專(zhuān)利均通過(guò)參考作為本申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)的一部分。低折射率間隙460的厚度461 (如圖5中所示)由一個(gè)或多個(gè)位于反射層470和透明基底240之間的支座元件465限定。厚度461可以大到與磷光體區(qū)域230的厚度301 相等，也可以小到與發(fā)射光431的一個(gè)波長(zhǎng)相等。為了使發(fā)射光431的水平方向傳播最小， 厚度461要做得盡可能小。圖5描述了非常窄的低折射率間隙460的好處。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖4中所示的低折射率間隙460的放大圖。對(duì)光線531而言，當(dāng)?shù)驼凵渎书g隙460較窄時(shí)，如基本上比磷光體區(qū)域230的厚度301薄，即使光線531具有基本上平行于反射層470的方向分量，光線531在低折射率間隙460中的水平方向傳播502也會(huì)最小化。 因此，很少的發(fā)射光431會(huì)被射入屏幕401的不必要區(qū)域，如射入支座間隔物220。當(dāng)離開(kāi)磷光體區(qū)域230的發(fā)射光431方向基本上平行于反射層470時(shí)也成立。這樣，在實(shí)際上沒(méi)有發(fā)射光431被光耦合到支座間隔物220的情況下，屏幕401的顏色純度由于一個(gè)磷光體區(qū)域230發(fā)出的彩色光沒(méi)有流失到其相鄰的磷光體區(qū)域230中而得以提高。并且不論從磷光體區(qū)域230發(fā)出時(shí)的初始方向如何，因?yàn)閹缀跛械陌l(fā)射光431都從屏幕201面向觀看者的一側(cè)出射，從而也提高了屏幕401的圖像亮度。另外，低折射率間隙460的窄配置使更多的UV光或其他激發(fā)光入射到期望的磷光體上，生成更多的從觀看者側(cè)206出射的可見(jiàn)光，因?yàn)樗黾ぐl(fā)光很有可能在期望的子像素磷光體內(nèi)反射直到被子像素中區(qū)域230內(nèi)的磷光體顆粒吸收。支座元件465是配置為限定且維持低折射率間隙406的均勻性和厚度的間隔構(gòu)件。支座元件465由對(duì)可見(jiàn)光及UV光透明的材料組成，且在屏幕401施加的壓力下保持空間大小穩(wěn)定。支座元件465的其他期望的特征還包括低濕氣吸收、長(zhǎng)時(shí)間暴露在UV線下不易發(fā)生光學(xué)和機(jī)械分解。在一些實(shí)施例中，支座元件465關(guān)于磷光體區(qū)域230隨機(jī)布置，以防止圖案結(jié)構(gòu)影響和其它可見(jiàn)制品被觀看者206看到。在其它實(shí)施例中，支座元件465置于低折射率間隙 460內(nèi)的特定區(qū)域，其中觀看者206很難發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)元件的存在。例如，在一些實(shí)施例中， 支座元件465只置于藍(lán)色磷光體區(qū)域230附近，因?yàn)榫G色光與人眼的感光峰值一致，由間隔物元件465引起的綠色光的變化更容易被察覺(jué)。在其它實(shí)施例中，支座元件465置于支座間隔物220附近，因?yàn)橹ёg隔物220是很少發(fā)射光的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，支座元件465 也可設(shè)置為屏幕401的結(jié)構(gòu)件，來(lái)加強(qiáng)構(gòu)成屏幕401的各層之間的結(jié)合。在一些實(shí)施例中， 支座元件465包含有粘性涂層，以將反射層470機(jī)械性地耦合至透明基底M0。附圖1-5中顯示系統(tǒng)100描述為L(zhǎng)PD，但是其它基于光的電子顯示設(shè)備如果配置成使用發(fā)光磷光體生成圖像，也能受益于本發(fā)明的實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)包括伺服控制機(jī)構(gòu)，該伺服控制機(jī)構(gòu)基于通過(guò)光學(xué)掃描部件來(lái)掃描整個(gè)屏幕的伺服光束，該光學(xué)掃描部件與掃描掃描激光束203穿過(guò)屏幕201 的光學(xué)掃描部件相同。所述伺服光束用來(lái)為如掃描激光束203的掃描激發(fā)光束提供伺服反饋控制，以保證在顯示系統(tǒng)100正常操作期間的正確的光學(xué)校直以及精確的光脈沖傳送。 在這樣的實(shí)施例中，所述伺服光束與掃描激光束203的光波長(zhǎng)是不同的，例如，所述伺服光束可以是紅外(IR)光束，并且屏幕201配置為反射該伺服光束以產(chǎn)生伺服反饋光。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的屏幕201和激光模塊250的一種配置的示意圖，其中由伺服光束703提供伺服反饋光832。激光模塊250包括如所示配置的信號(hào)調(diào)制控制器 720，激光器陣列810，中繼光學(xué)模塊730，鏡面740，多邊形掃描器750，成像透鏡755，顯示處理器及控制器790，以及一個(gè)或多個(gè)光輻射伺服檢測(cè)器820。這里描述的基于激光的顯示技術(shù)和系統(tǒng)的某些實(shí)現(xiàn)使用至少一個(gè)掃描激光束以激發(fā)沉積在屏幕上的顏色發(fā)光材料來(lái)生成彩色圖像。調(diào)制掃描激光束，使得其承載紅、綠和藍(lán)色或其它可見(jiàn)顏色的圖像，并且控制掃描激光束，對(duì)于紅、綠和藍(lán)色的圖像，分別使得激光束激發(fā)紅、綠和藍(lán)色的顏色發(fā)光材料。因此，掃描激光束承載圖像，但是不會(huì)直接生成對(duì)觀看者可見(jiàn)的光。相反，屏幕上的顏色發(fā)光熒光材料吸收掃描激光束的能量，并且發(fā)送紅、 綠和藍(lán)或者其它顏色的可見(jiàn)光以生成觀看者可視的真實(shí)的彩色圖像。激光器陣列810包括多個(gè)激光器，如5個(gè)，10個(gè)，20個(gè)或更多，其產(chǎn)生多個(gè)掃描激光束203同時(shí)對(duì)屏幕201進(jìn)行掃描。另外，激光器陣列810包括一用于產(chǎn)生伺服光束802 的激光二極管，所述伺服光束為掃描激光束203提供伺服反饋控制。在一個(gè)實(shí)施例中，激光器陣列801中的激光器是產(chǎn)生波長(zhǎng)為400到450納米的光的紫外(UV)激光器。信號(hào)調(diào)制控制器720控制并調(diào)制激光器陣列810中的激光器，以使掃描激光束203 被調(diào)制有適當(dāng)?shù)妮敵鰪?qiáng)度以在屏幕201上產(chǎn)生期望的圖像。信號(hào)調(diào)制控制器720可以包括產(chǎn)生激光調(diào)制信號(hào)721的數(shù)字圖像處理器。激光調(diào)制信號(hào)721包括三個(gè)不同顏色通道并用于調(diào)制激光器陣列810中的激光器。在一些實(shí)施例中，所述激光器的輸出強(qiáng)度是通過(guò)改變激光二極管的輸入電流或者輸入功率來(lái)調(diào)制的。中繼光學(xué)模塊730，鏡面740，多邊形掃描器750，以及成像透鏡755 —起，將掃描激光束203及伺服光束802傳遞至屏幕201，且以光柵掃描方式在水平及垂直方向上掃描所述光束穿過(guò)屏幕101以產(chǎn)生圖像。中繼光學(xué)模塊730位于掃描激光束203和伺服光束802的光路中，其配置為將掃描激光束203變型為期望的點(diǎn)狀形并使掃描激光束203變?yōu)橐焕o密間隔排列的有些平行的光束。鏡面740是能夠快速并準(zhǔn)確地旋轉(zhuǎn)至所期望的方向的反射鏡片，如檢流計(jì)反射鏡，微電機(jī)系統(tǒng)(MEMQ反射鏡等等。鏡面740將中繼光學(xué)模塊730送來(lái)的掃描激光束203及伺服光束802傳遞至多邊形掃描器750，所述鏡面740的方向部分決定了掃描激光束203及伺服光束802在屏幕201上的垂直方向上的定位。多邊形掃描器750是可旋轉(zhuǎn)的，多面光學(xué)元件，具有多個(gè)反射面751，如5到10個(gè)，其將掃描激光束203及伺服光束802通過(guò)透鏡755傳遞至屏幕201。多邊形掃描器750的旋轉(zhuǎn)使掃描激光束203 水平地掃過(guò)屏幕201的表面，并進(jìn)一步限定掃描激光束203在屏幕201上垂直方向上的定位。成像透鏡755設(shè)計(jì)為將每一束掃描激光束203傳遞至屏幕201上接近間隔的像素元件。 操作時(shí)，鏡面740的位置及多邊形掃描器750的旋轉(zhuǎn)水平和垂直地掃描掃描激光束203和伺服光束802穿過(guò)屏幕201，以使屏幕201的所有的像素元件按期望被照亮。顯示處理器和控制器790配置為執(zhí)行激光模塊250和顯示系統(tǒng)100的控制功能及其它管理操作。所述功能包括接收所要產(chǎn)生的圖像的圖像數(shù)據(jù)，提供圖像數(shù)據(jù)信號(hào)791到信號(hào)調(diào)制控制器720，提供激光控制信號(hào)792給激光器陣列810，產(chǎn)生掃描控制信號(hào)以控制和同步多邊形掃描器750和鏡面740，以及執(zhí)行校準(zhǔn)功能。顯示處理器和控制器790可以包括一個(gè)或多個(gè)合適地配置的處理器，包括中央處理單元(CPU)，圖像處理單元(GPU)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)，集成電路(IC)，專(zhuān)用集成電路(ASIC)，或者片上系統(tǒng)(SOC)，值得一提的是，所述顯示處理器和控制器790可以按要求為顯示系統(tǒng)100的適當(dāng)操作執(zhí)行軟件應(yīng)用程序。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，顯示處理器和控制器790還可以包括一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(I/O)設(shè)備，以及存儲(chǔ)控制正常和校難操作的指令的任何適當(dāng)配置的存儲(chǔ)器。適合的存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)模塊，只讀存儲(chǔ)器 (ROM)模塊，硬盤(pán)，和/或閃存設(shè)備等。圖6所述的實(shí)施例中，屏幕201包括設(shè)于屏幕201上的反射伺服參考標(biāo)記850，其將伺服光束802從屏幕201上反射以作為伺服反饋光432。一個(gè)或多個(gè)光輻射伺服檢測(cè)器 820檢測(cè)伺服反饋832并將伺服檢測(cè)信號(hào)821傳遞至顯示處理器及控制器790處理。更詳細(xì)的配備有伺服光束的基于LPD的顯示系統(tǒng)的描述可參考公開(kāi)號(hào)為2010/0097678的美國(guó)專(zhuān)禾[I串i青，題巨是"Servo Feedback Control Based on Designated Scanning Servo Beam in Scanning Beam Display Systems with Light-Emitting Screens，，，申請(qǐng)日 2009 年 12 月21日，在此通過(guò)參考而包含?？偠灾?，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種顯示設(shè)備，它能將顯示設(shè)備中離開(kāi)發(fā)光磷光體區(qū)域的光最大化，并且使從一個(gè)顏色的磷光體區(qū)域發(fā)出的光最小化流失到相鄰的發(fā)出不同顏色光的磷光體區(qū)域。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括提高顯示屏的亮度及增加顯示屏的顏色純度。雖然前述僅是本發(fā)明的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的基本范圍之下可以設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他實(shí)施例以及進(jìn)一步的實(shí)施例，所述本發(fā)明的范圍由下述權(quán)利要求界定。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括光學(xué)模塊，包括一個(gè)或多個(gè)激光器，所述一個(gè)或多個(gè)激光器產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)光學(xué)激發(fā)光束的激發(fā)光，所述激發(fā)光調(diào)制為承載承載圖象的光學(xué)脈沖，所述光學(xué)模塊以二維模式將激發(fā)光掃描到顯示屏上，以將所述光學(xué)脈沖傳遞至顯示屏上的不同位置以顯示圖像； 顯示屏，包括多個(gè)磷光體區(qū)域；以及間隔物元件，配置為分隔磷光體區(qū)域，其中，所述激發(fā)光進(jìn)入第一顯示屏側(cè)，且來(lái)自所述磷光體區(qū)域的光從第二顯示屏側(cè)發(fā)出；其中，第一區(qū)域把第一和第二間隔物元件與磷光體區(qū)域相隔開(kāi)；其中，所述磷光體區(qū)域在所述第一及第二間隔物元件之間；其中，所述第一區(qū)域的折射率實(shí)質(zhì)上小于間隔物元件和所述磷光體區(qū)域的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述第一區(qū)域包括真空、空氣、聚合體以及凝膠體中的一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括第一透明層，其中所述第一區(qū)域位于相鄰的間隔物元件、所述磷光體區(qū)域以及第一透明層之間。
4.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其中所述第一透明層包括配置為顏色過(guò)濾器層的基底。
5.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，其中所述第一區(qū)域的一第一部分位于磷光體區(qū)域及所述第一透明層之間。
6.如權(quán)利要求3所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括透明基底，所述磷光體區(qū)域設(shè)置于該透明基底上。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括支座元件，其放置為限定所述磷光體區(qū)域及第二層之間的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域的折射率實(shí)質(zhì)上小于所述第二層及所述磷光體區(qū)域的折射率。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括支座元件，其放置為限定所述磷光體區(qū)域及第二層之間的第二區(qū)域，所述第二區(qū)域的折射率實(shí)質(zhì)上小于所述第二層及所述磷光體區(qū)域的折射率。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述支座元件位于所述磷光體區(qū)域附近。
10.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述支座元件位于多個(gè)間隔物元件之一附近。
11.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述第二區(qū)域限定在所述第二層、所述支座元件附近的所述磷光體區(qū)域及不在所述支座元件附近的至少一個(gè)磷光體區(qū)域之間。
12.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述第二區(qū)域包括真空、空氣、聚合體以及凝膠體中的一個(gè)。
13.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述第二層包括反射層，所述反射層配置為反射由所述多個(gè)磷光體區(qū)域發(fā)出的可見(jiàn)光。
14.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述第二區(qū)域的厚度小于所述磷光體區(qū)域的厚度。
15.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中多個(gè)支座元件相對(duì)于所述磷光體區(qū)域隨機(jī)地放置。
16.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中多個(gè)支座元件位于一個(gè)或多個(gè)藍(lán)色磷光體區(qū)域附近。
17.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述支座元件包括細(xì)長(zhǎng)條帶。
18.如權(quán)利要求8所述的顯示設(shè)備，其中所述支座元件包括配置為將所述顯示設(shè)備的各層機(jī)械地耦合的粘合劑。
19.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中所述間隔物元件包括細(xì)長(zhǎng)條帶。
20.如權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括透明基底，所述磷光體區(qū)域設(shè)置于該透明基底上。
21.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中所述透明基底對(duì)于可見(jiàn)光和紫外光基本上是透明的。
22.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中所述透明基底的厚度小于所述磷光體區(qū)域厚度的約三分之一。
23.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中所述透明基底包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 (PET)膜。
24.如權(quán)利要求20所述的顯示設(shè)備，其中所述透明基底是多孔的。
全文摘要
具有磷光體區(qū)域的顯示屏，其通過(guò)氣體、液體或固體物質(zhì)將離開(kāi)磷光體區(qū)域的光最大化，所述物質(zhì)位于光產(chǎn)生磷光體區(qū)域及配置為分隔所述光產(chǎn)生磷光體區(qū)域的間隔物元件之間。所述氣體、液體或固體物質(zhì)可以是空氣，聚合體，凝膠體或其它將間隔物元件和光產(chǎn)生磷光體區(qū)域光學(xué)分隔的材料，該材料的折射率遠(yuǎn)小于所述間隔物元件及光產(chǎn)生磷光體區(qū)域的折射率。
文檔編號(hào)G02B26/10GK102289069SQ20111020946
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者D·金德勒, J·L·里特, S·A·布科索夫 申請(qǐng)人:普雷斯姆股份有限公司