螢光顯示器中強度振蕩的減少的製作方法

2023-12-05 03:26:01

螢光顯示器中強度振蕩的減少的製作方法
【專利摘要】描述了在發光螢光層與激勵濾光器層之間具有中間層的螢光顯示屏幕的實施方式。中間層包括：（1）布置在發光螢光層與激勵濾光器層之間的低指數層和（2）備置在低指數層與激勵濾光器層之間的指數橋接層。根據上述配置的低指數層和指數橋接層的插入，減少激勵耦合到激勵濾光器層中的非均勻性和激勵源的輸出頻率中的變化性的靈敏度，從而在不顯著損害激勵耦合效率的情況下改善顯示強度的均勻性。由硬塗覆製造的指數橋接區域還提供耐磨性並且提供對於相鄰激勵濾光器層的結構鋼性。
【專利說明】螢光顯示器中強度振蕩的減少
【背景技術】
[0001 ] 本說明書涉及顯示屏幕和顯示裝置。
[0002]電子顯示系統通常用於顯示源自電腦或其他來源的信息。掃描光束顯示系統使用含螢光材料的屏幕以在光激勵下發光從而產生圖像。在一些實施方式中，光激勵是通過一個或多個掃描激勵雷射束提供。螢光材料被排列在顯示器的螢光層中的像素或子像素的周期性圖案內。當螢光層的特定像素或子像素被源自激勵源(例如，掃描UV雷射)的激勵光照射時，在該特定像素或子像素中的螢光材料發出可見光，並且形成對應像素或子像素的輸出圖像。在一些實施方式中，不同顏色的螢光材料被排列在顯示器的螢光層中的平行帶的重複圖案內。當掃描雷射束掃描過每個螢光帶時，在螢光帶上的掃描雷射束的足跡在輸出圖像中限定每個子像素的邊界。在操作中，掃描雷射束的強度根據每個子像素的圖像信息被時間調製。隨著掃描雷射束掃描過螢光帶，通過不同的彩色螢光帶發出的複合光在每個圖像像素中形成具有適當顏色和強度的圖像。

【發明內容】

[0003]本說明書描述用於減少圖像形成中的非均勻性的技術，該圖像形成中的非均勻性是因為通過顯示裝置的螢光層接收的激勵光中意想不到的強度變化而導致。在一些實施方式中，該技術還在相對低成本下生產堅固且耐劃痕的屏幕層。
[0004]—方面,在一些實施方式(A):顯不屏幕包括:發光層,該發光層被配置成在不同於第一波長範圍的第二波長範圍中的激勵光的照射下發出第一波長範圍中的可見光，該發光層具有與顯示屏幕的觀察者側相對的第一側面和與顯示屏幕的激勵側相對的第二側面；激勵濾光器層，該激勵濾光器層被布置在相對於發光層的顯示屏幕的激勵側上，並且被配置成反射第一波長範圍中的可見光並透射第二波長範圍中的激勵光；以及中間層，該中間層被布置在發光層與激勵濾光器層之間並且與發光層和激勵濾光器層相鄰，其中該中間層包括與發光層接觸的一個或多個第一區域和將一個或多個第一區域與激勵濾光器層分離的第二區域，並且其中第二區域具有在一個或多個第一區域的第一折射率與激勵濾光器層的第二折射率之間的橋接折射率。
[0005]在顯示屏幕(A)的一些實施方式(B)中，中間層的第二區域為玻璃層；以及一個或多個第一區域為一個或多個空氣間隙，該一個或多個空氣間隙通過將玻璃層與發光層分離的多個隔離元件生成。
[0006]在顯示屏幕(A)的一些實施方式(C)中，中間層的第二區域為PET層；以及一個或多個第一區域為一個或多個空氣間隙，該一個或多個空氣間隙通過將PET層與發光層分離的多個隔離元件生成。
[0007]在顯示屏幕(A-C)中的任意一個的一些實施方式(D)中，多個隔離元件為多個支承脊；以及多個支承脊在從發光層分離第二區域的低指數層中生成多個空氣間隙。
[0008]在顯示屏幕(A-D)中的任意一個的一些實施方式(E)中，發光層包括多個彩色螢光帶；以及多個隔離元件為帶間隔物。分別用於在發光層中分離相鄰對的彩色螢光帶。[0009]在顯示屏幕(A-C)中的任意一個的一些實施方式(F)中，多個隔離元件為多個支承柱；以及多個支承柱生成將第二區域與發光層分離的空氣間隙。
[0010]在顯示屏幕(A-F)中的任意一個的一些實施方式(G)中，多個隔離元件分別延伸通過中間層和發光層的至少一部分。
[0011]在顯示屏幕(A-F)中的任意一個的一些實施方式(H)中，多個隔離元件分別延伸在發光層與激勵濾光器層之間。
[0012]在顯示屏幕(A)的一些實施方式(I)中，中間層包括具有橋接折射率的整體結構，該整體結構具有與激勵濾光器層接觸的平坦的第一表面以及與發光層接觸的脊狀第二表面，其中在整體結構的脊狀第二表面上的一個或多個凹槽區域在中間層中形成一個或多個第一區域。
[0013]在顯示屏幕(A-1)中的任意一個的一些實施方式(J)中，激勵濾光器層為共擠多層膜疊層，該共擠多層膜疊層被配置成生成用於第二波長範圍中的激勵光的透射諧振。
[0014]在顯示屏幕(A-J)中的任意一個的一些實施方式(K)中，激勵濾光器層被配置成生成用於405至415nm波長的紫外光的透射諧振。
[0015]在顯示屏幕(A-K)中的任意一個的一些實施方式(L)中，中間層中的第二區域減少由於激勵濾光器層中的製造變化導致的通過激勵濾光器層透射到發光層的激勵光中的強度變化。
[0016]在顯示屏幕(A-L)中的任意一個的一些實施方式(M)中，激勵光為405至415nm波長的紫外光。
[0017]在顯示屏幕(A-M)中的任意一個的一些實施方式(N)中，第一折射率大約為1.0，第二折射率大約為1.67，並且橋接折射率大約為1.43。
[0018]在顯示屏幕(A-N)中的任意一個的一些實施方式(O)中，中間層中的第二區域具有大約5微米的厚度並且橋接折射率大約為1.4至1.5。
[0019]在顯不屏幕(A-O)中的任意一個的一些實施方式(P)中，發光層為突光層，該突光層的厚度大約10倍於中間層中的第二區域的厚度。
[0020]在顯示屏幕(A-P)中的任意一個的一些實施方式(Q)中，中間層中的一個或多個第一區域分別具有大約20微米的厚度並且中間層中的第二區域具有大約5微米的厚度。
[0021]在顯示屏幕(A-Q)中的任意一個的一些實施方式(R)中，顯示屏幕還包括彩色濾光器層，該彩色濾光器層在相對於發光層的顯示屏幕的觀察者側上，並且該彩色濾光器層包括彩色濾光元件的周期性陣列，該彩色濾光元件的周期性陣列被配置成根據預定子像素圖案透射不同顏色的光。
[0022]在顯示屏幕(A-R)中的任意一個的一些實施方式(S)中，發光層為在激勵光的照射下發出廣譜可見光的螢光層。
[0023]在顯示屏幕(A-S)中的任意一個的一些實施方式(T)中，發光層為包括彩色螢光元件的周期性陣列的螢光層，該彩色螢光元件被配置成當通過激勵光照射時根據預定子像素圖案發出不同顏色的光。
[0024]在顯示屏幕(A-T)中的任意一個的一些實施方式(U)中，顯示屏幕還包括一個或多個觀察者側層，該一個或多個觀察者側層被布置在相對於發光層的顯示屏幕的觀察者側上，並且該一個或多個觀察者側層包括一個或多個:uv遮擋層、對比度增強層和外保護層。[0025]在顯示屏幕(A-U)中的任意一個的一些實施方式(V)中，顯示屏幕還包括:激勵源；以及一個或多個激勵測層，該激勵側層被布置在相對於激勵濾光器層的顯示屏幕的激勵側上，該一個或多個激勵測層包括一個或多個:菲涅耳層、伺服層、機械支承層和抗反射塗層。
[0026]另一方面，用於製造顯示屏幕的工藝包括:將塗層施加到激勵濾光器層的第一側面，激勵濾光器層被配置成選擇性地反射第一波長範圍中的可見光並且透射在不同於第一波長範圍的第二波長範圍中的激勵光，其中塗層的橋接折射率小於激勵濾光器層的折射率；在施加塗層之後，將粘接層施加到激勵濾光器層的第二側面；在將粘接層適用到激勵濾光器層之後，通過將粘接層滾動到基板，將激勵濾光器層層壓到基板；以及在層壓之後，將發光層布置在激勵濾光器層的第一側面上的塗層上，其中通過多個空氣間隙將發光層從塗層分離。
[0027]在本說明書中描述的主體的特性實施可以被實施為實現一個或多個以下優點中。
[0028]介入於屏幕的發光層(包括發光螢光層和光學薄基板)與激勵濾光器層之間的低指數區域生成耦合至螢光層的激勵光的增強的耦合併且減少射入到屏幕的激勵側中的螢光的損耗。然而，耦合至螢光層的激勵光的增強的耦合伴隨著加大對於激勵濾光器層的均勻性和激勵源的頻率穩定性的靈敏度。由此，激勵濾光器層中的小的非均勻性和激勵光源中的頻率漂移可以導致可見的偽影(例如，水印)和顯示屏幕的輸出圖像中的強度非均勻性。在低指數區域與激勵濾光器層之間的指數橋接區域的插入將減少激發耦合至激勵濾光器層的非均勻性和激勵源的輸出頻率的變化性的靈敏度，由此在不顯著損害激勵耦合效率的情況下改善顯示強度的均勻性。
[0029]此外，在一些實施方式中，由層壓在預先製作的激勵光濾光片上的單一硬塗層製作的指數橋接結構提供對於強度振蕩問題的簡單、有效且減價的解決方法。在無需顯著修改現有組裝設備和顯示元件的情況下，硬塗覆的激勵濾光器層可以被用於現有的顯示器組裝工藝中。此外，多種製造技術可以被用於生產指數橋接結構，提供適應於多種不同的顯示器製造工藝的靈活且經濟的解決方法。
[0030]此外，硬塗層還在製造工藝期間保護激勵光濾光片免受劃傷或損壞，並且改善屏眷層的結構強度和完整性。
[0031]與相鄰屏幕結構結合的指數橋接層提升從激勵源輸送到顯示器的發光螢光元件的激勵能量的輸送，提升輸送到每個光產生螢光元件的激勵能量的均勻性，並且減少從一個光產生螢光元件洩露到相鄰光產生螢光元件中的可見光的洩露。由此，改善屏幕對比度、亮度和電力效率。
[0032]在本說明書中描述的主題一個或多個實施的細節載於所附附圖和下面的描述中。通過描述、附圖和權利要求書，主題的其他特徵、方面、優點將變得明確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1不出根據一些實施方式的具有突光屏幕的掃描雷射顯不系統的不例。
[0034]圖2A和圖2B示出示例性屏幕結構和圖1中屏幕上像素和子像素的結構。
[0035]圖3不出根據一些實施方式的突光屏幕的不例性雷射模塊。
[0036]圖4示出根據一些實施方式的螢光屏幕的多種屏幕層。[0037]圖5不出根據一些實施方式的突光屏幕的結構,該突光屏幕在發光層與激勵濾光器層之間的中間層中具有低指數區域和指數橋接區域。
[0038]圖6A至圖61示出根據一些實施方式的圖5所示屏幕結構的變形。
[0039]圖7為根據一些實施方式的用於製造顯示屏幕的示例性工藝的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]本說明書描述顯示系統，該系統使用含螢光材料的屏幕以在光激勵下發出可見光從而產生圖像。在本說明書中，在一個或多個掃描激勵雷射束的激勵下含磷光材料的屏幕將被描述並被用作多種顯示系統和裝置的特定示例。其他非雷射激勵光源，例如水銀燈和發光二極體(LED)，還可以被用在根據一些實施方式的多種顯示系統和裝置中。此外，光激勵性、發光、非磷光螢光材料，例如在適當的光激勵下發光的量子點材料，還可以被用在根據一些實施方式的多種顯示系統和裝置中。
[0041]在一些實施方式中，可通過雷射束光激勵以分別產生紅色光、綠色光和藍色光的三種不同顏色的磷光可以形成在屏幕上作為像素點或者作為平行紅色磷光帶、平行綠色磷光帶、平行藍色磷光帶的重複圖案以生成顯示屏幕的螢光層。圖1示出了使用具有彩色磷光帶的屏幕的基於雷射的顯示系統的示例。該系統包括產生和投射至少一個掃描雷射束120至屏幕101的雷射模塊110。屏幕101在豎直方向上具有三個平行且不同顏色的磷光帶的重複圖案。紅色磷光帶吸收雷射以發出紅色光，綠色磷光帶吸收雷射以發出綠色光，並且藍色磷光帶吸收雷射以發出藍色光。帶的一個特定空間顏色順序在圖1所述為如紅色、綠色和藍色。還可以使用其他顏色序列。在一些實施方式中，可以使用四種或更多種不同的彩色螢光帶(例如，紅色、藍色、綠色、黃色)。
[0042]通常，激勵光束處於一頻率上或者位於一頻譜範圍內，該頻率或頻譜範圍位於螢光材料的吸收帶寬內並且高於由螢光材料發出的可見光的一個或多個頻率。因此，雷射束120的波長位於用於屏幕101中的彩色磷光的光學吸收帶寬內，並且其波長通常短於用於屏幕101的輸出圖像的可見的藍色、綠色和紅色的波長。作為一個示例，彩色磷光可以為吸收光譜範圍在大約380nm至大約420nm的UV光以產生紅色光、綠色光和藍色光的磷光。因此，激勵光束可以在紫色光譜範圍中和並且紫外線(UV)光譜範圍中，即，波長在420nm以下或者波長在405nm至415nm的範圍中。在一些實施方式中，通過UV雷射產生雷射束120。
[0043]在一些實施方式中，雷射模塊110包括:一個或多個雷射器，例如，UV 二極體雷射器，用於產生光束120 ;光束掃描機構,用於每次在屏幕101上水平和豎直掃描光束120以呈現一個圖像幀；以及信號調製機構，用於調製光束120以攜帶用於紅色、綠色和藍色圖像通道的信息。在一些實施方式中，圖1所示顯示系統被配置成背投影系統，其中，觀察者和雷射模塊110位於屏幕101的相反側。可選地，在一些實施方式中，顯示系統被配置成正投影系統，其中，觀察者和雷射模塊110位於屏幕101的相同側。
[0044]圖2A示出根據一些實施方式的圖1中的屏幕101的一種示意性設計。圖2A示出垂直於雷射束120的豎直掃描方向的屏幕101的截面。如圖所示，屏幕101包括:由發光的、彩色磷光帶製成的螢光層203。屏幕101還包括在相對於螢光層203的屏幕101的激勵側的背面基板201。背面基板201為基本透明於掃光雷射束120並且與雷射模塊110相對以接收掃描雷射束120並且以將掃描雷射束120耦合至螢光層203。在背投影配置中，正面基板202被固定在相對於背面基板201的屏幕101的觀察者側。在多種實施方式中，分別地，正面基板202包括一個或多個觀察者側屏幕層，並且背面基板201包括一個或多個激勵側
屏幕層。
[0045]在圖2A中，用於發出紅色、綠色和藍色可見光的彩色磷光帶分別被表示為「R」、「G」和「B」。正面基板202基本透明於通過磷光帶發出的紅色、綠色和藍色光。每個顏色像素210包括水平方向上三個相鄰彩色磷光帶的部分，並且其豎直尺寸被豎直方向上的雷射束120的光束延展限定。由此，每個顏色像素210包括三種不同顏色(例如，紅色、綠色和藍色)的三個子像素212。雷射模塊110使雷射束120每次掃描一個水平線，例如，從左至右和從上至下，以充滿屏幕101。雷射模塊110相對於屏幕101被固定到位，從而以預定方式控制光束120的掃描以確保雷射束120與屏幕101上每個像素位置之間的合適對準。
[0046]圖2B還示出根據一些實施方式在垂直於螢光層203的表面的截面中屏幕101的操作。在一些實施方式中，因為每個彩色帶形狀上是縱向的，所以光束120的截面成形為沿著帶的方向延伸，以最大化光束在用於像素的每個彩色帶內的填充因數。在一些實施方式中，這通過在雷射模塊110中使用光束成形光學元件實現。
[0047]在一些實施方式中，在操作期間，雷射束120被空間性地掃描過屏幕101以在不同時間激勵不同顏色像素。根據圖像信息調製每個雷射束120的強度。每個調製的光束120攜帶在不同時間用於每個像素和在不同時間用於不同像素的紅色、綠色和藍色的圖像信號。通過信號調製控制器，光束120與在不同時間用於不同像素的圖像信息進行編碼。因此，光束將光束120中編碼有圖像信號的時域映射到屏幕101上的空間像素上。例如，在一些實施方式中，調製的雷射束120具有等同地分配至用於三個不同顏色通道的三個顏色子像素的三個連續的時隙的每個顏色像素時間。在一些實施方式中，光束120的調製使用脈衝調製技術以產生在每個顏色中所需的灰色帶、在每個像素中合適的顏色組合以及所需的圖像亮度。
[0048]圖3為根據一些實施方式的顯示系統的示意圖。顯示系統包括螢光屏幕101和雷射模塊110。雷射模塊110包括信號調製控制器320、雷射器陣列310、中繼光學模塊330、鏡340、多邊形掃描器350和成像透鏡360。
[0049]在一些實施方式中，雷射器陣列310包括多個雷射器，例如，5個、10個、20個或者更多，並且產生多個掃描雷射束312以同時掃描屏幕101。在一些實施方式中,雷射器陣列310中的雷射器為產生具有大約400nm至450nm之間(例如，在405nm至420nm的範圍)的波長光的紫外線(UV)雷射器。在一些實施方式中，信號調製控制器320控制和調製雷射器陣列310中的雷射器以便將掃描雷射束312調製在適當輸出強度以在屏幕101上產生所需圖像。在一些實施方式中，信號調製控制器320包括用於生成雷射調製信號的數字圖像處理器。雷射調製信號包括三種不同顏色通道並且被適用為調製雷射器陣列310中的雷射器。在一些實施方式中，通過改變雷射二極體的輸入電流或輸入功率，調節雷射器陣列310的輸出強度。在一些實施方式中，雷射器陣列310還包括用於生成伺服光束(未示出)的雷射二極體，其在掃描雷射束312上提供伺服反饋控制。在一些實施方式中，伺服光束為IR雷射束。
[0050]在一些實施方式中，如圖1所不，中繼光學模塊330、鏡340、多邊形掃描器350和成像透鏡360 —同將掃描雷射束312和伺服光束(未不出)導向屏幕101並且使所述光束以光柵掃描圖案水平和豎直地掃描過屏幕101以產生圖像。在一些實施方式中，中繼光學模塊330被布置在掃描雷射束312和伺服光束的光學路徑上,並且被配置成將掃描雷射束312成形為所需光斑形狀並且將掃描雷射束312引導成一捆緊密間隔的近似平行光束332。鏡340為可以快速且精確地轉動至所需方向的反射光學元件，例如檢流計鏡、微機電系統(MEMS)鏡等。鏡340將源自中繼光學模塊330的掃描雷射束332和伺服光束導向多邊形掃描器350，鏡340的方向在一定程度上確定掃描雷射束332和伺服光束在屏幕101上的豎直定位。多邊形掃描器350為可轉動的、具有多個反射面，例如5至10個表面的多面光學元件，並且將掃描雷射束332和伺服光束通過成像透鏡360弓I導至屏幕101。通過多邊形掃描器350的轉動，使得掃描雷射束332水平掃過屏幕101表面並且進一步限定掃描雷射束332在屏幕101上的豎直定位。成像透鏡360被設計成將每個掃描雷射束332引導至屏幕101上的緊密間隔的像素元件上。在操作中，通過鏡340的定位和多邊形掃描器350的轉動，使掃描雷射束332和伺服光束水平和豎直地掃描過屏幕101以便根據需要照亮屏幕101的所有像素元件。
[0051]在一些實施方式中，顯示處理器和控制器(未示於圖3)被配置成執行除了雷射模塊110的管理操作以外的控制功能。這種功能包括:接收用於生成圖像的圖像數據；將圖像數據信號提供到信號調製控制器320 ;將雷射控制信號提供到雷射器陣列310 ;生成用於控制和同步多邊形掃描器350和鏡340的掃描控制信號；以及執行校準功能。
[0052]在一些實施方式中，顯示處理器和控制器(未示出)包括一個或多個適當配置的處理器，包括:中央處理單元(CPU)、圖像處理單元(GPU)、現場可編程門陣列(FPGA)、集成電路(1C)、專用集成電路(ASIC)或者系統單晶片(SOC)等等，並且被配置成根據顯示系統適當操作需要執行軟體應用程式。在一些實施方式中，根據本發明的實施方式，顯示處理器和控制器還可以包括一個或多個輸入/輸出(I/O)裝置和任意適當配置的存儲器以存儲用於控制正常操作和校準操作的命令。適當的存儲器包括:隨機存取存儲器(RAM)模塊、只讀存儲器(ROM)模塊、硬碟和/或快閃記憶體裝置等等。
[0053]在一些實施方式中，當雷射器陣列310包括一個或多個伺服雷射束時，屏幕101包括對應的反射性伺服參考標記以將遠離屏幕101的伺服光束反射為伺服反饋光。顯示系統還包括一個或多個放射伺服檢測器(未示出)以檢測伺服反饋光並且將伺服檢測信號導向顯不處理器和控制器以進行處理。在標題為「Servo Feedback Control Basedon Designated Scanning Servo Beam in Scanning Beam Display Systems withLight-Emitting Screens (基於具有發光屏幕的掃描光束顯示系統中的指定掃描伺服光束的伺服反饋控制)」並提交於2009年12月21日的第2010/0097678號美國專利申請公開中更加詳細地描述了配置有伺服光束的雷射磷光顯示器(LPD)系統，並且該申請通過引用併入本文。
[0054]在圖1至圖3所示的背投影系統中，可選為屏幕101將儘可能多的光從入射的掃描激勵光束稱合至突光層，同時最小化源自朝向屏幕101的觀察者側的突光層的發光量。可以在屏幕101中以獨立或組合的方式實施多種屏幕層和結構以增強屏幕性能，包括激勵光的有效收集和耦合、朝向觀察者側的螢光的最大化、屏幕對比度的增強和屏幕眩光的減少。屏幕101的結構和材料可以被設計和選擇為滿足成本約束和特定應用的其他要求。
[0055]圖4示出根據一些實施方式的屏幕101配置的示例。在一些實施方式中，如圖4所不，屏幕101包括發光突光層402 (例如,包括彩色突光帶的突光層)以在掃描激勵光的光激勵下發出可見光(例如，紅色、綠色、藍色光)。屏幕101還在螢光層402的相反側面上包括多個觀察者側屏幕層404和激勵側屏幕層406。圖4所示特定屏幕層為說明性示例，並且選擇性地實施在特定屏幕中。具有圖4所示的層中的僅僅一些的特定螢光屏幕可能足夠於特定顯示器應用。圖4所示的其他特徵和屏幕層還可以與圖4所示的屏幕層中的一個或多個以組合的方式實施。
[0056]在一些實施方式中，如圖4所示，螢光層402包括具有重複性顏色圖案的平行螢光帶408，例如紅色、綠色和藍色磷光帶。在一些實施方式中，如圖1所示，螢光帶408在垂直於掃描激勵光束120的水平掃描方向的方向上延伸。帶間隔物410可以光學反射且不透明或者光學吸收，該帶間隔物410被選擇性地形成在每對相鄰螢光帶408之間以最小化或減少兩個相鄰子像素之間的串擾。由此，可以減少在一個顏色像素內的兩個相鄰子像素之間的汙潰和兩個相鄰顏色像素之間的汙潰，並且可以改善屏幕的解析度和對比度。在一些實施方式中，每個帶間隔物410的側壁進行光學反射以改善每個子像素的亮度和屏幕101的效率。
[0057]在一些實施方式中，螢光層402被沉積在薄基板(未示出)上。可選地，在一些實施方式中，螢光帶408被形成在相鄰觀察者側層的下表面(與激勵源相對)上或者相鄰激勵側層的上表面(與觀察者相對)上。
[0058]在一些實施方式中，帶間隔物410在垂直於屏幕101的方向上具有與螢光帶的厚度相同的高度。在一些實施方式中，帶間隔物410在垂直於屏幕101的方向上具有大於螢光帶的厚度的高度，在螢光帶408的層與相鄰觀察者側層之間生成空氣間隙。在一些實施方式中，作為彩色螢光帶層的替代，螢光層402包括在激勵光束的照射下發出白光的廣譜螢光材料的均勻層(不同顏色的磷光的均勻混合)。在一些實施方式中，廣譜螢光材料的均勻層被用於生產單色顯示屏幕，或者用於與用戶側彩色濾光器層(例如，彩色濾光器層412)結合以生產彩色顯示屏幕。
[0059]在圖4中，螢光層402為屏幕101的「激勵側」與「用戶側」之間的區分部，其中兩側的光學特性被設計成非常不同以便在兩側的每個中實施所需光學效果，從而增強屏幕性能。這種光學效果的示例包括:增強進入到螢光層的激勵光束的耦合；將未被螢光層吸收的的反射和散射的激勵光再循環回螢光層；最大化通過螢光層發出的可見光朝著屏幕的觀察者側的傳播；減少由環境光的反射導致的對於觀察者的屏幕眩光；遮擋從現有屏幕朝向觀察者的激勵光；增強屏幕的對比度等。
[0060]參照圖4，在一些實施方式中，在屏幕101的激勵側上，激勵側層406被設置成將激勵光束120耦合至屏幕101。在一些實施方式中，激勵側層406包括用於控制掃描激勵光束120的入射方向的菲涅耳透鏡層414。在一些實施方式中，激勵側層406還包括稜形層416(或高指數介質層)以將光再循環回屏幕101，所述光包括激勵光和通過螢光層402發出的可見光。在一些實施方式中，激勵側層406包括機械支承層420以向屏幕101提供結構支承和剛性。機械支承層420基本透明於激勵光束120。在一些實施方式中，抗反射塗層422被塗覆在與激勵光源相對的機械支承層420的下表面上。抗反射塗層422有助於減少在機械支承層420表面上的激勵光反射。在一些實施方式中，激勵側層406還包括伺服層424。伺服層424包括用於反射伺服光束並且產生用於校準和控制掃描激勵光源(包括激勵光束120)的位置和時機的伺服反饋光的多個伺服標記。
[0061]在一些實施方式中，為了改善屏幕101對於觀察者的亮度，屏幕101還包括激勵濾光器層418。激勵濾光器層418被放置在自螢光層402上遊的激勵光束120的路徑上(例如，在屏幕101的激勵側)。激勵濾光器層418被配置成透射在激勵光束120的波長上的光並且配置成反射通過螢光層402發出的可見光。激勵濾光器層418被配置成減少可見螢光的光損耗並由此增強屏幕亮度。
[0062]在一些實施方式中，激勵濾光器層418為用於選擇性地透射位於激勵頻率範圍下的光並且選擇性地反射在可見頻率範圍中的光的二向色層。在一些實施方式中，激勵濾光器層418為用於選擇性地透射從激勵側朝著觀察者側傳播的激勵光並且選擇性地反射從觀察者側朝著屏幕101的激勵側傳播的可見光的共擠多層膜疊層。在一些實施方式中，激勵濾光器層418為用於選擇性地透射在兩個方向上傳播的激勵光並且選擇性地反射在兩個方向上傳播的可見光的共擠多層膜疊層。在一些實施方式中，激勵濾光器層418被層壓在相鄰激勵側層的平坦的表面上。將在下面通過與圖5和圖6A至圖61相關的說明更加詳細地描述激勵濾光器層418的結構和其周圍結構。
[0063]在屏幕101的觀察者側，屏幕101包括至少一個前保護基板層426以向包括螢光層402多種屏幕組件提供剛性結構支承。在一些實施方式中，前保護基板層426為由基本透明於通過螢光層402發出的可見顏色光的材料製成的薄剛性片。在一些實施方式中，前保護基板層426由塑料材料(例如，聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET))、剝離材料或其他合適的介質材料製成。在一些實施方式中，前保護基板層426的厚度為幾毫米。
[0064]在一些實施方式中，部分透明材料被用於形成前保護基板426。部分透明材料具有均勻衰減於包括由螢光帶發出的彩色光的可見光從而像光學中性密度濾光器似地進行操作。均勻衰減可以作用為減少從顯示屏幕的觀察者側進入顯示器的環境光的眩光和反射。在一些實施方式中，前保護基板層426的均勻衰減功能通過獨立的中性密度濾光層(例如，中性密度濾光層428)被提供或增強。
[0065]在一些實施方式中，前保護基板層426被製成反射並且不透明於激勵光束120的激勵光以遮擋激勵光到達觀察者並且將未被吸收的激勵光再循環回螢光層402。在一些實施方式中，前保護基板層426的激勵遮擋功能通過獨立的激勵遮擋層(例如，激勵遮擋層430)提供或增強。在一些實施方式中，激勵遮擋層430由選擇性地透射可見光並且吸收或反射激勵光的材料製成。例如，在一些實施方式中，基於聚酯的濾光片被用作激勵遮擋層430以遮擋在400至415nm波長範圍中的激勵光。在一些實施方式中，激勵遮擋層430具有小於0.01%的410nm以下透射，並且具有大於50%的430nm以上透射。在一些實施方式中，中性密度過濾功能被合併入激勵遮擋層430中。例如，在一些實施方式中，激勵遮擋層430提供對於430nm至670nm之間的可見光的均勻衰減。
[0066]在一些實施方式中，觀察者側層404還包括發光濾光片434作為與激勵濾光器層418的共軛部分。在一些實施方式中，發光濾光片434為配置成選擇性地透射通過螢光層402發出的可見光並且配置成反射位於激勵光束120的波長範圍上或中的光的二向色層。在一些實施方式中，發光濾光片434為被配置成選擇性地透射通過螢光層402發出的可見光並且選擇性地反射穿過螢光層402的未被吸收的激勵光的共擠多層膜疊層。因此，發射濾光層434可以將經由螢光層402的激勵光再循環回螢光層402並且提升激勵光和屏幕亮度的利用效率。
[0067]在一些實施方式中，觀察者側層404包括用於光學增強屏幕101亮度和視角的屏幕增益層432。在一些實施方式中，增益層432包括具有透鏡元件的透鏡狀層、衍射元件的衍射光學層、具有全息元件的全息層或者這些和其他結構的組合。
[0068]在一些實施方式中，觀察者側層404包括對比度增強層436。在一些實施方式中，對比度增強層436包括沿著垂直於屏幕層的方向與螢光層402中的彩色螢光帶空間對應且對準的顏色選擇性吸收帶。由此，顏色選擇性吸收帶透射相應顏色的光並吸收其他顏色的光，並且增強屏幕101中顏色子像素的色彩界限。
[0069]在一些實施方式中，對比度增強層436的對比度增強功能通過均勻衰減不同頻率的可見光的中性密度濾光器(例如，中性密度濾光器428或附加的中性密度濾光器)提供或增強。中性密度濾光器降低進入顯示器的環境光的反射並且防止通過環境光的色偏。
[0070]在一些實施方式中，對比度增強層436的對比度增強功能通過相鄰地置於螢光層402的彩色濾光器層412提供或增強。彩色濾光器層412包括分別選擇性地透射相應顏色光並且吸收其他顏色光的不同的彩色濾光帶。彩色濾光帶與螢光層402中對應顏色的螢光帶空間對應並對準。在一些實施方式中，彩色濾光帶為層壓在透明基板的下表面(與激勵源相對)上的薄膜帶。在一些實施方式中，每對相鄰彩色濾光帶通過相應的帶間隔物被分離。在一些實施方式中，螢光層402中的彩色螢光帶和彩色濾光器層412中的彩色濾光帶共享通過螢光層402和彩色濾光器層412延伸的相同組的帶間隔物。在一些實施方式中，螢光層402包括不同顏色的磷光的均勻混合併且發出廣譜白光，並且彩色濾光器層412中的彩色濾光帶被用於限定彩色圖像像素的邊界。
[0071]圖4所示的屏幕層僅僅是可以被實施在螢光屏幕中的功能類型的說明。通過單一屏幕層或多個屏幕層的複合，多種功能可以被組合併提供。圖4中屏幕層的空間順序僅僅為說明性。例如，在螢光層402的觀察者側上的層428、層430、層434和層432的空間順序可以不同於圖4所示。相似地，在螢光層402的激勵側上的層414、層416、層424的空間順序可以不同於圖4所示。此外，屏幕101還包括附加層，例如用於連接和/或支承其他層的基板層、支承層、粘接層。在一些實施方式中，可以存在附加的結構原件，例如介入於一個或多個屏幕層之間的間隔、柱和支承脊、膠線等。在一些實施方式中，多種結構(例如，帶間隔物、隔離元件、柱和脊)可以穿透屏幕101的多層。將在下面通過與圖5和圖6A至圖61相關的說明更加詳細地描述屏幕101的變形。
[0072]如圖4所示，在一些實施方式中，激勵濾光器層(例如，激勵層濾光片418)被置於顯示屏幕的激勵光源與發光螢光層之間。激勵濾光器層選擇性地透射第一波長範圍(例如，UV範圍)中的激勵光，並且反射第二波長範圍(例如，可見範圍)中的可見光。具體地，當激勵濾光器層與螢光層相鄰地置於屏幕的激勵側上時，激勵濾光器層選擇性地透射從激勵側朝著螢光層傳播的激勵光，並且選擇性地反射從螢光層朝著激勵側傳播的可見光。因此，激勵濾光器層有助於增加導向顯示屏幕的觀察者側的可見光的量，並且改善顯示器的圖像亮度。
[0073]雖然與螢光層相鄰地放置的激勵濾光器層減少逸出到顯示屏幕的激勵側的可見光的量，緊鄰於激勵濾光器層的螢光層的存在有時將導致在螢光層與激勵濾光器層之間的界面上引起激勵光的反射。基於該原因，一些激勵光未被螢光層利用以產生可見光，並且降低屏幕的效率。為了解決該問題，在一些實施方式中，窄的低指數區域(例如，空氣間隙)被介入於螢光層與激勵濾光器層之間，以便更多的激勵光可以被耦合至螢光層，並且減少反射回激勵源的激勵光的反射。通過耦合至螢光層的激勵光增加，增加了顯示屏幕的整體圖像亮度。此外，低指數區域還導致在螢光層與低指數區域之間的界面上朝著觀察者側反射回由螢光層發射的更多可見光。介入於螢光層與激勵濾光器層之間的低指數區域的折射率小於螢光層的折射率和激勵濾光器層的折射率。在N0.2011/0305000 Al美國公開中描述了包括螢光層與激勵濾光器層之間的低指數區域以改善屏幕亮度的示例性屏幕，該公開通過引用併入本文。
[0074]雖然，介入於激勵濾光器層與螢光層之間的低指數區域有助於將更多激勵光耦合至螢光層，並且改善顯示屏幕的效率，但是低指數區域的存在還將增加激勵濾光器層的光學均勻性上的要求。在沒有提及任何特性理論的情況下，激勵濾光器層通常是生成用於激勵光束的共振條件的多層結構(例如，共擠多層膜疊層)，以便在激勵光波長上具有透射峰值，並且顯著減少或無遠離激勵光波長的透射。激勵濾光器層的提高頻率選擇性是指，即使激勵雷射源上的激勵光束強度不發生變化，激勵濾光器層的厚度或光學特性的小變化(例如，製造變化)也將導致通過激勵濾光器層的激勵光的透光率的足夠的改變從而導致輸出圖像中的可見非均勻性(例如，「水印」或「強度振蕩」)。此外，即使在激勵雷射源上的激勵光束強度不發生變化，在掃過屏幕期間激勵光源的小的波長變化(例如，頻率漂移)也將導致通過激勵濾光器層的激勵光的透光率的足夠的改變從而導致輸出圖像中的可見非均勻性。
[0075]根據本說明書中描述的實施方式，當指數橋接結構被介入於屏幕的低指數區域與激勵濾光器層之間時，可以減少通過螢光層接收的激勵光強度的意想不到的變化。指數橋接結構的折射率位於相應的激勵濾光器層與低指數區域的折射率之間。選擇指數橋接結構的折射率，使得其不顯著減少透射至螢光層的激勵光的總體透射。與此同時，指數橋接結構減少對於激勵濾光器層中物理和光學非均勻性的激勵透光率和激勵光源中不穩定性的靈敏度。圖5示出包括屏幕的低指數區域與激勵濾光器層之間的指數橋接結構的示例性屏幕500。圖6A至圖61示出可對於圖6所示的示例性屏幕600進行的附加的示例性變化。
[0076]圖5為屏幕500在垂直於屏幕層平面和激勵光束120的豎直掃描方向上的局部剖視圖。屏幕500包括一個或多個觀察者側層516、發光層504、中間層502、激勵濾光器層506和一個或多個激勵側層518。發光層504包括突光層508,並且可選地,基板層510和低指數間隙524。中間層502被布置在發光層504與激勵濾光器層506之間並且緊鄰於發光層504和激勵濾光器層506。激勵光光束120以如下不同順序抵達不同的屏幕層:激勵側層518、激勵濾光器層506、中間層502 (指數橋接層530和低指數層528)、發光層504 (基板層510、螢光層508和間隙層524)和觀察者側層516 (彩色濾光器層520和其他觀察者側層)。
[0077]在一些實施方式中，如圖5所不,發光層504包括突光層508和基板層510,其中基板層510被設置成與低指數層528緊鄰並且在激勵側上支承螢光層508。在一些實施方式中，與激勵側相對的螢光層508的表面可以使用粘接層或者通過範德華力層壓在基板層510上。在一些實施方式中(未圖不於圖5中),發光層504並不包括基板510或間隙524,並且螢光層508被層壓在相鄰觀察者側層(例如，彩色濾光器層520)的下表面上。
[0078]在一些實施方式中，螢光層508包括多個平行螢光帶514。在一些實施方式中，螢光層508中的每個螢光帶514隔開400微米至550微米(例如450微米或500微米)的間距，以便屏幕500上的像素元件的像素寬度在大約1350至1500微米的量級。在其他實施方式中，每個螢光帶514隔開大約180微米至220微米的間距，以便屏幕500上的像素元件的像素寬度在大約600微米的量級。在又其他實施方式中，屏幕500的像素元件包括獨立的磷光區域，而不是磷光帶部分。在一些實施方式中，每個像素是離散和獨立的磷光電或者一個特定磷光發光材料的矩形區域。在一些實施方式中，螢光層508具有大約50微米的厚度。在一些實施方式中，螢光帶514分別具有大約60英寸的長度。在一些實施方式中，螢光帶514分別具有大約450微米的寬度。
[0079]在一些實施方式中，可選的薄基板510為透明於UV和可見光並且折射率比較接近於螢光層508中的螢光材料的折射率的半剛性材料。因為透明基板510的折射率被選擇為約等於螢光層508的折射率，透明基板510和螢光層508與發生在透明基板510與螢光帶514之間的界面上的小反射進行選擇性偶合。透明基板510的其他特徵包括低係數的熱膨脹和低吸溼性，並且容易製造在薄層中。此外，透明基板510優選為由不易碎並且不會因為暴露於UV光而損壞和在顯不系統500使用壽命期間褪色的材料組成。在一些實施方式中，透明基板510聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。通常，透明基板510被配置成儘可能薄，以改善屏幕亮度和色域，以及減少由漏光到透明基板510的邊緣導致的光損耗。在一些實施方式中，透明基板510為具有小於或等於6微米的厚度的PET膜。在一些實施方式中，透明基板510的厚度被選擇為大約小於螢光帶514厚度的三分之一。在一些實施方式中，透明基板510的厚度被選擇為大約15至20微米，其中螢光層508的厚度大約為50微米。
[0080]在一些實施方式中，發光層504還包括:分別用於分離螢光層508的相應對的螢光帶514的多個帶間隔物512。在一些實施方式中(未圖不於圖5中),帶間隔物512在垂直於屏幕層的方向上具有與螢光層508 (例如，螢光帶514)的厚度相同的高度。也就是說，帶間隔物512不將相鄰觀察者側層抬離螢光層508以形成空氣間隙，並且帶間隔物512的頂部與螢光帶514的頂部持平。
[0081]在一些實施方式中，如圖5所不,帶間隔物512在垂直於屏幕層的方向上具有大於螢光層508厚度的高度，因此，將觀察者側層516抬離螢光層508以在螢光層508與發光層504的緊鄰的觀察者側層之間生成多個間隙524。通過使用被布置在間隙524中的具有低折射率的材料(例如空氣)，減少通過螢光層508發出的可見光反射回激勵側。在一些實施方式中，間隙524相對小於螢光帶514和帶間隔物512的尺寸。
[0082]在一些實施方式中，帶間隔物512具有法向於基板510和/或相鄰觀察者側層(例如，彩色濾光器層520)的側壁。在一些實施方式中，帶間隔物522具有傾斜壁，即不法向於基板510和/或相鄰觀察者側層。在一些實施方式中(未示出)，帶間隔物512具有豎直壁，並且每個帶間隔物512以從上到下的方式與其相鄰螢光帶接觸。在一些實施方式中，帶間隔物512具有豎直或傾斜壁，並且該壁不與相鄰螢光帶接觸(例如，如圖5所示)。在一些實施方式中，帶間隔物512由吸收通過相鄰磷光帶514發出的可見光的材料製成。在一些實施方式中，帶間隔物512由反射通過相鄰磷光帶514發出的可見光的材料製成。在一些實施方式中，帶間隔物512沿著延伸的螢光帶514的線性脊。在一些實施方式中，螢光層508包括獨立的螢光子像素元件，並且帶間隔物512為圍住離散和獨立的子像素元件的間隔物。
[0083]在一些實施方式中，觀察者側層516包括與發光層504緊鄰的彩色濾光器層520。在一些實施方式中，彩色濾光器層520包括分別用於透射一種特定顏色光的彩色濾光元件522的帶。每個彩色濾光元件522與相同顏色的對應的螢光帶514對準。在一些實施方式中，彩色濾光器層520為剛性結構或半剛性板。在其他實施方式中，彩色濾光器層520為通過屏幕500的其他結構元件(例如，相鄰觀察者側層)保持定位的相對柔性基板或片。在一些實施方式中，彩色濾光器層520還包括:在位置和顏色方面對應於帶間隔物512的帶間隔物元件。在一些實施方式中，如圖5所示，延伸至彩色濾光器層520中的帶間隔物512用於在突光層508中分離突光帶514,並且還被用於在彩色濾光器層502中分離相鄰彩色濾光兀件 522。
[0084]在屏幕500中，激勵濾光器層506被配置成選擇性地反射在可見波長範圍中的可見光並且透射在不同於可見波長範圍的激勵波長範圍中的激勵光的分色濾光層。在一些實施方式中，激勵濾光器層506為透射在兩個方向上行進的UV光並且反射在兩個方向上的可見光的多層光學膜。因此，當UV激勵光源被用於產生激勵光束120時，激勵濾光器層502允許包含在掃描激勵光束120中的UV光進入屏幕的螢光層508，並且反射通過螢光層508發出的可見光和一直在屏幕500內散射回觀察者側的未被吸收的UV光。在一些實施方式中，當激勵源為405至415nm波長的紫外光時，激勵濾光器層為配置成生成用於405至415nm波長的紫外光的透射諧振的共擠多層膜疊層。
[0085]在一些實施方式中，激勵濾光器層506為由非常薄的共擠多層膜疊層製成的二向色層。更具體地，具有不同折射率的膜的多片被層壓或融合在一起以構成複合片作為二向色層。在一些實施方式中，具有不同指數的兩個不同材料的多層可以被用於通過交替的方式放置兩種材料以形成複合膜疊層。在一些實施方式中，具有不同指數的三個或更多不同材料可以被層疊在一起以形成符合膜疊層。這種用於二向色層的複合片本質上為透射用於激勵發出彩色可見光的磷光材料並且反射彩色可見光的激勵光(例如，UV光)的光學幹涉反射器。這種複合片可以由有機、無機或有機和無機材料的組合物形成。多層複合片可以為剛性或柔性。柔性多層複合片可以由聚合物、非聚合物材料或聚合物和非聚合物材料形成。
[0086]在N0.6，010, 751和N0.6，172，810美國專利中公開了包括聚合物和非聚合物材料的示例性二向色膜，這些專利的全文通過引用併入本文作為本申請說明書的一部分。用於這種複合片的全聚合物結構可以提供製造和成本效益。如果具有高光透射和大指數差異的高溫聚合物被利用在幹涉濾光片中，之後薄且非常柔軟的環境穩定濾光片可以被製造成滿足短通(SP)和(LP)濾光片的光學需要。尤其是，如N0.6，531，230美國專利中的教導的共擠多層幹涉濾光片，可以在非常低成本有效地製造複合層組的方式中提供精確的波長選擇以及大面積。N0.6，531，230美國專利的所有公開通過引用併入本文作為本申請說明書的一部分。具有高指數差異的聚合物對允許獨立的、非常薄且高反射率的鏡的結構，例如，不具有基板但是依然可以輕易地處理以構成大屏幕。這種複合片功能上為多層光學膜(MOF)的一塊，並且包括:例如PET和C0-PMMA的交替層以顯示出適用於本申請的屏幕應用的正入射反射帶。作為示例，3M公司的由多層聚酯類膜製成的增強鏡面反射器(ESR)可以被配置成產生用於本申請的所需二向色反射和透射帶。在N0.5，976，424美國專利、N0.5, 080, 467美國專利和N0.6，905，220美國專利中描述了多層膜的多種特徵的示例，這些專利通過引用併入本文作為本申請說明書的一部分。
[0087]如圖6所示，替代「單層」低指數層，通過被稱為中間層502的複合(或「雙層」)低指數層佔用發光層504與激勵濾光器層506之間的區域。中間層502包括:與發光層504接觸的一個或多個第一(上)部分532 (例如，低指數層528中一個或多個區域)，將一個或多個第一部分532與激勵濾光器層506分離的第二(下)部分(例如，指數橋接層530)。第二(下)部分具有第一部分532的折射率與激勵濾光器層506的折射率之間橋接的折射率。在一些實施方式中，中間層502中的第二區域530具有大約5微米的厚度。在一些實施方式中，中間層502的低指數層528為充滿空氣的間隔。可選地，低指數層528充滿相對於基板510和激勵濾光器層506具有適當低折射率的固體或半固體材料(例如，凝膠層、氣溶膠層或聚合物層)。在一些實施方式中，第二區域(指數橋接層530)具有大約144至1.5的橋接折射率。在一些實施方式中，低指數層528中的第一部分532的折射率大約為1.0，激勵濾光器層506的折射率大約為1.67，並且橋接折射率(例如，第二部分的折射率)大約為1.43。在更通常的方面，指數橋接區域的折射率在低指數區域的折射率與激勵濾光器層的折射率之間(例如，一半之間)，並且低指數區域的折射率在發光層的折射率與指數橋接區域的折射率之間(例如，一半之間)。發光層的折射率為與中間層的低指數區域緊鄰的層的折射率。
[0088]因為填充低指數層528的材料具有小於指數橋接層530的折射率，故朝著屏幕500的激勵側行進的相當一部分光(包括通過螢光帶514發出的可見光和通過觀察者側層516反射的未被吸收的激勵光)將通過指數橋接層530被反射回觀察者側。此外，激勵濾光器層506被配置成選擇性地遮擋通過激勵濾光器層506從觀察者側朝著激勵側透射的基本所有的可見光。因此，朝著觀察者側發出的可見光的透射被最大化。此外，指數橋接層530具有激勵濾光器層530的折射率以下的折射率，並且低指數層532具有指數橋接層530的折射率以下的折射率。因此，在數橋接層530與激勵濾光器層506之間的截面上的指數的變化不會如低指數區域(例如，單層低指數層)與激勵濾光器層506緊鄰地被設置的其他屏幕的屏幕500中那樣突然。這種減少的指數變化減少在激勵濾光器層506中對於物理和光學非均勻性的激勵透光率和激勵光源中不穩定性的靈敏度。由此，在不顯著違背整體屏幕亮度的情況下，減少輸出圖像的亮度中的意想不到的非均勻性。
[0089]在一些實施方式中，低指數層528除了低指數部分532以外還包括多個隔離元件526。隔離元件526為配置成限定和保持低指數層528的均勻性和厚度的間隔部件。在一些實施方式中，通過整體定位在激勵濾光器層506與發光層504之間的一個或多個隔離元件526，低指數層528的高度被限定。隔離元件526的高度可以與螢光層508相當或者小至與發出的可見光的一個波長相當。在一些實施方式中，為了最小化發出的光的水平行程，中間層502的高度被製成為儘可能小，以便非常小的發出光可以前往屏幕500的不必要的區域，例如前往至帶間隔物512中。在一些實施方式中，隔離元件526延伸通過低指數層528並且具有嵌入發光層508的相應的端部。
[0090]在一些實施方式中，隔離兀件526由透明於可見光和UV光並且在形成於屏幕500中的壓力下保持尺寸穩定性的材料製成。隔離元件526的其他所需特徵包括低吸溼性和在長時間暴露於UV光下的抗光學和機械損壞。在一些實施方式中，隔離兀件526由樹脂或粘接劑(例如，PSA)製成。
[0091]在一些實施方式中，隔離元件526相對於螢光帶514被隨機定位以防止觀察者見到圖案效果和其他偽影(例如，雲紋圖案)。在一些實施方式中，隔離元件526被定位在低指數層528的具體區域中，其中這種結構元件的存在不太可能被觀察者檢測到。例如，在一些實施方式中，隔離元件526僅僅被定位成與藍色磷光區域相鄰，因為綠色光與人眼明視峰值對齊並且由隔離元件526引起的綠色光中的變化更加容易被檢測到。在一些實施方式中，隔離元件526被定位成與帶間隔物512相鄰，因為帶間隔物512的區域中以任意方式發出小光。
[0092]在一些實施方式中，隔離元件526被配置成屏幕401的結構組件以增強制成屏幕401的多個層的凝聚力。例如，將激勵濾光器層506機械耦合至發光層504 (例如，耦合至透明基板510)的膠線可以作為一些實施方式中的隔離元件526。在一些實施方式中，隔離元件526為將低指數層528分隔為多個獨立低指數區域(例如，多個第一區域532)的直線或曲線細長帶形狀。在一些實施方式中，隔離元件526為單獨的阻隔柱形狀。在一些實施方式中，低指數層506單一的連續低指數區域(例如，單一第一區域532)，其中分布有隔離元件526 (例如，阻隔柱)。
[0093]在一些實施方式中，指數橋接層530為與隔離元件526分開製成的層。在一些實施方式中，指數橋接層530為粘接層(例如，壓敏粘接劑)。在一些實施方式中，指數橋接層530為在其上適用粘接層(例如，壓敏粘接劑)的玻璃層。在一些實施方式中，指數橋接層530為適用在激勵濾光器層506層的與觀察者相對的表面上的壓敏粘接劑層。在一些實施方式中，指數橋接層530為PET層。在一些實施方式中，指數橋接層530布置在激勵濾光器層506的與觀察者相對的表面上的固化塗層的層。在一些實施方式中，指數橋接層530為適用薄粘接層層壓在激勵濾光器層506上的層。在一些實施方式中，通過耐磨材料製成的指數橋接層530提供在屏幕組裝期間保護潛在激勵濾光器層免受劃傷的附加優點。在一些實施方式中，指數橋接層530，例如由固體層或「硬質塗層」製成的指數橋接層還提供或增強相鄰屏幕層(例如，激勵濾光器層506)的結構鋼性並且保持其免受彎曲或破壞。在一些實施方式中，通過保持激勵濾光器層506免受彎曲或破壞，指數橋接層530還有助於保持激勵濾光器層506的光學均勻性。在一些實施方式中，多個第一區域532為通過多個支承脊(例如，隔離元件526)將固體指數橋接層530與發光層504分離生成多個空氣間隙。在一些實施方式中，多個第一區域532可以被不同於空氣的低指數材料充滿。例如，低指數膠或氣溶膠可以被用於填充第一區域532。
[0094]在一些實施方式中，指數橋接層530和隔離元件526為整體結構的一部分，例如使用模具由樹脂製成的整體結構，並且整體結構具有橋接指數。整體結構具有與激勵濾光器層506的上表面接觸的平坦的第一表面，以及與發光層504接觸的脊狀第二表面，其中整體結構的脊狀第二表面的凹陷區域在中間層502中形成多個第一區域532。
[0095]在一些實施方式中，發光層504的厚度大約10倍於指數橋接層530的厚度。例如，在一些實施方式中，螢光層508大約為50微米的厚度，並且指數橋接層530大約為5微米的厚度。在一些實施方式中，在低指數層528中的多個第一區域532分別具有大約20微米的厚度並且第二區域530區域大約5微米的厚度。
[0096]在一些實施方式中，作為具有彩色螢光帶514的螢光層508的替代，發光層504為在激勵光的照射下發出廣譜可見光的突光層。在這種實施方式中，顯不屏幕500在突光層的觀察者側包括彩色濾光器層(例如，彩色濾光器層520)，其中彩色濾光器層包括配置成根據預定子像素圖案透射不同顏色光的彩色濾光元件522的周期性陣列。在這些實施方式中，螢光層發出白光，並且彩色濾光器層被用於限定彩色像素的邊界。[0097]圖5示出根據一些實施方式的示例性屏幕500。圖6A至圖61分別示出根據多種實施方式的包括對於一個或多個屏幕500的變化的相應的屏幕600。
[0098]例如，在一些實施方式中，如圖6A所示，在螢光層中分離螢光帶514的帶間隔物(例如，帶間隔物512』)不延伸至觀察者側層516中，而改為整體延伸在觀察者側層516與基板層510之間。
[0099]在一些實施方式中，如圖6B所示，分離相鄰螢光帶514的帶間隔物(例如，帶間隔物512」)具有直側壁而非傾斜側壁，並且給個帶間隔物512」以從上到下的方式與兩個相鄰螢光帶514接觸。在一些實施方式中，如圖6B所示，每個帶間隔物512」與其相鄰螢光帶514之間不存在低指數間隙。此外，如圖6B所示，觀察者側層516與螢光層中的螢光帶514之間不存在低指數間隙。
[0100]在一些實施方式中，如圖6C所示，帶間隔物512」具有直側壁而非傾斜側壁。在一些實施方式中，觀察者側層516包括彩色濾光器層520』，並且彩色濾光器層520』與突光帶514和帶間隔物512」接觸，並且在螢光帶514與帶間隔物512」之間不具有低指數間隙。在一些實施方式中，螢光層和彩色濾光器層分別包括其各自的帶間隔物組。在一些實施方式中，螢光層和the彩色濾光器層共享通過螢光層和彩色濾光器層延伸的相同組的帶間隔物。
[0101]在一些實施方式中，如圖6D所示，彩色濾光器層由中性密度濾光層604取代，並且放置為與在觀察者側上的發光層504相鄰。中性密度濾光層604有助於提供對比度增強功能和減少從觀察者側進入到屏幕的環境光的反射。
[0102]在一些實施方式中，如圖6E所示，包含彩色螢光帶和帶間隔物的螢光層可以由在激勵光光束的照射下發出廣譜白光的螢光層606取代。在這種實施方式中，觀察者側層516包括彩色濾光器層520』。彩色濾光器層520』包括用於限定彩色子像素的邊界的彩色濾光元件522。彩色濾光器層520』還包括每對相鄰彩色濾光元件522之間的帶間隔物602。
[0103]在一些實施方式中，如圖6F所不,在觀察者側層516與突光帶514之間不存在低指數間隙。在一些實施方式中，如圖6F所示，在激勵側上沒有任何支承基板(例如，基板510)的情況下，螢光層中的螢光帶514被附接到觀察者側層。如圖6F所示，螢光帶514的下表面(與激勵側相對的表面)與低指數層528 (包括中間層502的第一區域532)接觸，並且通過指數橋接層530 (中間層502的第二區域)與激勵濾光器層506分離。在一些實施方式中，如圖6F所示，用於將發光層504 (僅僅包括螢光層並不包括激勵側支承基板)與通過中間層502的第一區域532延伸的激勵濾光器層506分離的隔離元件(例如，隔離元件608)。如圖6F所示，隔離元件608分別具有立於獨立的固體指數橋接層530 (例如，由PET或玻璃製成的指數橋接層)上的一端，並且具有延伸至發光層504中的另一端。在一些實施方式中，指數橋接層530為將帶間隔物608保持到激勵濾光器層506的PSA層。在一些實施方式中，如圖6F所示，隔離元件608也可作為分別彼此分離一對相鄰螢光帶514的帶間隔物。在一些實施方式中，隔離元件608由適用於作為帶間隔物的材料製成，例如吸收可見光的材料，或者反射於可見光和激勵光的材料。在一些實施方式中，作為帶間隔物的隔離元件可以進一步延伸至觀察者側層516中，例如，延伸至與螢光層相鄰的彩色濾光器層中。
[0104]在一些實施方式中，如圖6G所不,激勵濾光器層506與發光層504之間的中間層(例如，中間層502』 )包括由單一材料(例如，樹脂或玻璃)製成的整體結構(例如，整體結構610)。整體結構610包括作為中間層502』的指數橋接區域的平面部分。平面部分的平面底表面與激勵濾光器層506接觸(例如，通過薄粘結層層壓在激勵濾光器層506上)。整體結構610還在平面部分上包括脊狀上部。脊狀上部有助於將平面部分與發光層504分離。在一些實施方式中，脊狀部的頂表面與緊鄰觀察者側層的底表面接觸。在一些實施方式中，脊狀上部包括在整體結構610的脊狀頂表面中生成凹槽532的多個線性脊。凹槽532作為中間層502』的第一區域具有小於整體結構610的平面部分(中間層502』的第二區域)的折射率。凹槽532選擇性地通過空氣或其他低指數材料填充。在一些實施方式中，脊狀上部分包括多個柱。柱被分布在通過柱生成的在平面部分與發光層504之間的連續低指數區域532 內。
[0105]在一些實施方式中，圖6G中所示整體結構610被修改以便整體結構610的脊狀部分通過中間層502』的低指數區域並且延伸至發光層504中。如圖6H所示，整體結構610』具有包括部分延伸至基板510』中的脊，其中基板510』用於發光層504中的螢光層的激勵側支承基板。
[0106]在一些實施方式中，圖6G中所示整體結構610進一步被修改以便整體結構610的脊狀部分通過中間層的低指數區域並且延伸至發光層504中。如圖61所示，在一些實施方式中，
[0107]在整體結構610」的頂表面上的延伸的脊(例如，「肋」)作為用於在發光層504中分離每對相鄰彩色螢光元件514的帶間隔物(例如，帶間隔物512)。在一些實施方式中，螢光元件514被附接到支承層602 (與發光層504緊鄰的特定觀察者側層)的下表面。在整體結構610」的頂表面上延伸的脊有助於將觀察者側層516 (包括支承層602)和附接的螢光元件514從整體結構610」的平面部分分離，由此生成多個低指數區域532』。多個低指數區域532』作為中間層502』的低指數層528。在一些實施方式中，整體結構610」的延伸的脊與螢光元件514的側面接觸。在一些實施方式中，整體結構610」的延伸的脊並不與螢光元件514的側面接觸。在一些實施方式中，當製造圖61中所示顯示屏幕結構時，分開組裝屏幕的下部分(包含整體結構610」和激勵濾光器層506)和屏幕的上部分(包含螢光元件514、支承層602和選擇性附加的觀察者側層)。之後，上部分和下部分被匯聚到一起以彼此對齊並粘結。在一些實施方式中，在支承層602上，若干個低指數間隙524』通過多個隔離元件512』被生成在支承層602與其他觀察者側層之間。低指數間隙524』減少反射回激勵側的通過螢光元件514發出的可見光的反射。在一些實施方式中，支承層602被製作為儘可能薄。
[0108]圖6A至圖61僅僅為可以對屏幕進行的一些變形的說明。圖6A至圖61中所述屏幕元件的特定組合併不意味著位移可能的組合。可以進行其他組合的變化，並且通過包含於本說明書中的描述，該變化對於本領域技術人員是顯而易見的。
[0109]圖7示出用於製造包括指數橋接層(從隔離元件分開的固體層，其中隔離元件用於將指數橋接層與發光層分離)的顯示屏幕的示例性工藝700。在工藝700中，塗層被適用702到激勵濾光器層的第一側面。激勵濾光器層被配置成選擇性地反射第一波長範圍(例如，光譜的可見範圍，或用於通過彩色螢光帶發出的彩色光的光譜的離散範圍)中的可見光並且透射在不同於第一波長範圍的第二波長範圍中的激勵光。塗層具有小於激勵濾光器層的折射率的橋接折射率。在一些實施方式中，激勵濾光器層大片的共擠多層膜。在一些實施方式中，液態塗覆材料(例如，溶解於溶劑中的固體塗覆材料)被噴射到共擠多層膜的一個側面上，並且之後固化(通過UV曝光)在共擠多層膜上。在固化後，固體硬塗層被形成在共擠多層膜上。
[0110]在一些實施方式中，粘接層(例如，壓敏粘接層)被適用704到激勵濾光器層的暴露的側面，例如，在塗層被適用於激勵濾光器層之後。例如，在一些實施方式中，壓敏粘接層(PSA)被適用到未被塗覆固體硬塗層的共擠多層膜的側面，並且在不施加足夠的壓力以粘接壓敏粘接劑的情況下，共擠多層被高速滾動。因為適用在共擠多層膜上的壓敏粘接劑未被激活，在不損壞膜或粘接層的情況下，共擠多層膜卷仍然可以被展開。
[0111]在一些實施方式中，通過將粘接層滾動到基板，激勵濾光器層被層壓706到基板，例如在將粘接層適用到激勵濾光器層之後。例如，在一些實施方式中，共擠多層膜的卷被緩慢地展開與基板(例如，激勵側層，如由玻璃製成的伺服層)表面相對的PSA塗覆側面。在一些實施方式中，當共擠多層膜卷被緩慢展開時，壓力被施加以激活PSA層，以便通過激活的PSA將共擠多層膜被層壓到基板上。
[0112]在一些實施方式中，發光層被布置708在激勵濾光器層的第一側面上的塗層上，例如，在層壓之後，其中通過多個低指數間隙，發光層與塗層分離。例如，在一些實施方式中，多個膠線被適用到發光層中的基板，並且通過膠線，激勵濾光器層的第一側面被附接到發光層。
[0113]在一些實施方式中，當共擠多層膜在一個側面上已塗覆有PSA層並且在另一側面上塗覆有脫模劑時，工藝700被修改。例如，共擠多層膜的一些供應商提供具有很難去除的PSA塗覆的膜。在這種情況下，固體指數橋接層由PET或玻璃層製成。在PSA側面與PET或玻璃層相對的情況下，PSA塗覆的多層膜被緩慢地滾動在PET或玻璃層上。之後，足夠的壓力可以被施加以激活PSA，以便通過PSA，共擠多層膜被層壓在PET或玻璃層上。之後，通過使用適用在發光層底表面的多個膠線，玻璃或PET層可以與共擠多層膜一同被附接到發光層。還可以使用在發光層與激勵濾光器層之間包含中間層的屏幕的其他方法。
[0114]雖然本文包含多個細節，但是這些細節不應當被解釋為本發明的範圍上的限制或者要求的範圍上的限制，而是作為本發明的特定實施方式的特徵的描述。在獨立實施方式的上下文中的本文中描述的一些特徵還可以以組合或者單一實施方式實施。相反，在單一實施方式的上下文中描述的多種特徵可以分別以多個實施方式實施或者以任意合適的子組合實施。此外，儘管上面描述的特徵可以作用在一些組合中並且甚至初始要求如，自要求的組合的一個或多個特徵在一些情況中可以從組合中刪除，並且要求的組合可以被導向子組合或者子組合的變化。
[0115]只有少數幾個實施被公開。然而可以基於本文中的描述和圖示進行所描述實施的變化和改進和其他實施。
【權利要求】
1.一種顯示屏幕，包括: 發光層，所述發光層被配置成在不同於第一波長範圍的第二波長範圍中的激勵光的照射下發出所述第一波長範圍中的可見光，所述發光層具有與所述顯示屏幕的觀察者側相對的第一側和與所述顯示屏幕的激勵側相對的第二側； 激勵濾光器層，所述激勵濾光器層被布置在所述顯示屏幕的相對於所述發光層的所述激勵側上，並且被配置成選擇性地反射所述第一波長範圍中的所述可見光並透射所述第二波長範圍中的所述激勵光；以及 中間層，所述中間層被布置在所述發光層與所述激勵濾光器層之間並且與所述發光層和所述激勵濾光器層相鄰，其中所述中間層包括與所述發光層接觸的一個或多個第一區域和將所述一個或多個第一區域與所述激勵濾光器層分離的第二區域，並且其中所述第二區域的橋接折射率位於所述一個或多個第一區域的第一折射率與所述激勵濾光器層的第二折射率之間。
2.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層的所述第二區域為玻璃層；以及 所述一個或多個第一區域為一個或多個空氣間隙，所述一個或多個空氣間隙通過將所述玻璃層與所述發光層分離的多個隔離元件產生。
3.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層的所述第二區域為PET層；以及 所述一個或多個第一區域為一個或多個空氣間隙，所述一個或多個空氣間隙通過將所述PET層與所述發光層分離的多個隔離元件產生。
4.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述多個隔離元件為多個支承脊；以及 所述多個支承脊在將所述第二區域與所述發光層分離的低指數層中產生多個空氣間隙。
5.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述發光層包括多個彩色螢光帶；以及 所述多個隔離元件為帶間隔物，所述帶間隔物分別在所述發光層中分離相鄰對的彩色螢光帶。
6.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述多個隔離元件為多個支承柱；以及 所述多個支承柱產生用於將所述第二區域與所述發光層分離的空氣間隙。
7.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述多個隔離元件分別延伸通過所述中間層和所述發光層的至少一部分。
8.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述多個隔離元件分別延伸在所述發光層與所述激勵濾光器層之間。
9.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層包括具有所述橋接折射率的整體結構，所述整體結構具有與所述激勵濾光器層接觸的平坦的第一表面以及與所述發光層接觸的脊狀第二表面，其中在所述整體結構的所述脊狀第二表面上的一個或多個凹陷區域在所述中間層中形成所述一個或多個第一區域。
10.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述激勵濾光器層為共擠多層膜疊層，共擠多層膜疊層被配置成對所述第二波長範圍中的所述激勵光產生透射諧振。
11.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述激勵濾光器層被配置成對405至415nm波長的紫外光產生透射諧振。
12.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層中的所述第二區域減少由於所述激勵濾光器層中的製造變化性導致的通過所述激勵濾光器層透射到所述發光層的所述激勵光的強度變化。
13.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述激勵光為405至415nm波長的紫外光。
14.如權利要求1所述 的顯示屏幕，其中: 所述第一折射率大約為1.0，所述第二折射率大約為1.67，並且所述橋接折射率大約為 1.43。
15.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層中的所述第二區域具有大約5微米的厚度並且所述橋接折射率大約為1.4至 1.5。
16.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述發光層為螢光層，所述螢光層的厚度大約10倍於所述中間層中的所述第二區域的厚度。
17.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述中間層中的所述一個或多個第一區域分別具有大約20微米的厚度並且所述中間層中的所述第二區域具有大約5微米的厚度。
18.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述顯示屏幕還包括彩色濾光器層，所述彩色濾光器層位於所述顯示屏幕的相對於所述發光層的觀察者側上，並且所述彩色濾光器層包括彩色濾光器元件的周期性陣列，所述彩色濾光器元件的周期性陣列被配置成根據預定子像素圖案透射不同顏色的光。
19.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述發光層為在所述激勵光的照射下發出廣譜可見光的螢光層。
20.如權利要求1所述的顯示屏幕，其中: 所述發光層為包括彩色螢光元件的周期性陣列的螢光層，所述彩色螢光元件的周期性陣列被配置成當通過所述激勵光照射時根據預定子像素圖案發出不同顏色的光。
21.如權利要求1所述的顯示屏幕，還包括: 一個或多個觀察者側層，所述一個或多個觀察者側層被布置在所述顯示屏幕的相對於所述發光層的所述觀察者側上，並且所述一個或多個觀察者側層包括UV遮擋層、對比度增強層和外保護層中的一個或多個。
22.如權利要求1所述的顯示屏幕，還包括: 激勵源；以及 一個或多個激勵測層，所述激勵側層被布置在所述顯示屏幕的相對於所述激勵濾光器層的所述激勵側上，所述一個或多個激勵測層包括菲涅耳層、伺服層、機械支承層和抗反射塗層中的一個或多個。
23.一種用於製造顯示屏幕的工藝，包括: 將塗層施加至激勵濾光器層的第一側，所述激勵濾光器層被配置成選擇性地反射第一波長範圍中的可見光並且透射在不同於所述第一波長範圍的第二波長範圍中的激勵光，其中所述塗層的橋接折射率小於所述激勵濾光器層的折射率； 將粘接層施加至所述激勵濾光器層的第二側； 通過將粘接層滾動到基板，將所述激勵濾光器層層壓到所述基板；以及將發光層布置在所述激勵濾光器層的所述第一側上的所述塗層上，其中通過多個空氣間隙將所述發光層與所述塗層分離。
【文檔編號】G09F9/00GK103675971SQ201310409659
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2012年9月13日
【發明者】菲利普·J·萊利 申請人:Prysm公司