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具有环境对比度增强盖板的光学显示设备的制作方法

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本申请案主张2020年5月7日提交的美国临时申请案第63/021,167号的优先权的权益,所述美国临时申请案主张2019年11月5日提交的美国临时申请案第62/930,861号及2019年5月17日提交的美国临时申请案第62/849,497号的优先权的权益,所述美国临时申请案的内容为本案的基础且以其全文引用的方式并入本文中,如同在下文充分阐述。

技术领域

本公开内容涉及一种光学显示设备,且更具体来说,一种包括盖板的光学装置,所述盖板经配置以增强在存在环境光的情况下的显示的影像的对比度。

背景技术

环境光对比度可为针对如有机发光二极管(organic light emitting diode;OLED)及微型发光二极管(微LED)显示器的自发射性电致发光显示器的问题。具有包括金属电极及/或其他反射性材料的表面的显示面板可反射来自太阳辐射或室内照明的光。举例来说,OLED面板可具有几乎80%表面反射率,主要来自金属电极。圆形偏光器常用作一光学功能薄膜以减少环境光反射,且避免显示对比率的损失。然而,此等偏光薄膜可吸收高达50%的入射光,由此潜在地降低显示器亮度。



技术实现要素:

提供一种光学显示设备,所述光学显示设备包含邻近于底板基板的盖板。所述底板基板可包括沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件。所述盖板可包括按列配置的多个光吸收楔形特征。

因此,公开一种光学显示设备,所述光学显示设备包含:底板基板,其包含按平行列沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件,每一电致发光组件列包含对准轴线;盖板,其邻近于所述底板基板且与所述底板基板间隔开,所述盖板包含一对比度增强层,所述对比度增强层包含基底基板及安置于所述基底基板上的滤光器层,所述滤光器层包含在一光透射性基质材料中按平行列配置的第一多个光吸收楔形特征,每一楔形特征包含一纵向轴线,且其中所述纵向轴线按在自大于零度至10度的范围内的一角度自所述对准轴线有角度地偏移。

在一些实施例中,所述盖板可进一步包含光吸收层,所述光吸收层安置于所述滤光器层与所述基底基板之间。所述光吸收层的厚度可在自约10nm至约1μm的范围内。

第一多个楔形特征的高度H1可在自约10μm至约100μm的范围内,例如,在自约50μm至约100μm的范围内。

在一些实施例中,所述盖板进一步包含第二多个楔形特征,所述第二多个楔形特征具有与H1不同的第二高度H2,所述第一多个楔形特征与所述第二多个楔形特征按一交替配置来安置。H2可在自约5μm至约80μm的范围内。在一些实施例中,H2可小于H1。

所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征可包含第一最大横截面宽度W1,且所述第二多个楔形特征中的每一楔形特征包含与W1不同的第二最大横截面宽度W2。

W1可在自约10μm至约100μm的范围内。W2可在自大于约10μm至约50μm的范围内。

在一些实施例中,H1/W1可等于或大于约3,例如,在自约3至6的范围内。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征的间距P1可在自约50μm至约200μm的范围内。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征的间距P1可在自约50μm至约200μm的范围内,例如,在自约60μm至约150μm、自约60μm至约100μm的范围内,或在自约60μm至约90μm的范围内,且所述第二多个楔形特征的间距P2可等于所述第一多个楔形特征的所述间距。所述第一多个楔形特征可与所述第一多个楔形特征同等地间隔。即,所述第二多个楔形特征中的一楔形特征定位于所述第一多个楔形特征中的两个邻近楔形特征之间的中间位置。

在实施例中,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征的基底与所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征的邻近侧壁之间的角度在自约70度至小于90度的范围内。

在各种实施例中,所述滤光器层的消光系数k可在自约0.01至约1的范围内,诸如,自约0.05至约1。

在一些实施例中,所述盖板可包含抗反射薄膜。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征可包含一梯形横截面形状,所述梯形横截面形状包含配置于盖基板的第一表面上的基底边缘及朝向所述多个电致发光组件突起的对置顶部边缘。

在一些实施例中,所述光学显示设备可不包括电磁屏蔽层或近IR屏蔽层。

在一些实施例中,所述多个电致发光组件中的每一电致发光组件包含LED。

在一些实施例中,所述底板基板及所述盖板可由约1mm至约5mm的间隙间隔。

根据各种实施例的所述光学显示设备可展现大于30度的一视角。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征的折射率为nB,且所述基质材料的折射率为nF,且Δn=nB-nF在自约-0.3至约0的范围内,例如,在自约-0.1至约0的范围内。

所述光学显示设备可包含一环境光反射,所述环境光反射在等于或大于约40°的一入射角下小于约5%。

在一些实施例中,所述基底基板可包含玻璃。

在一些实施例中,所述显示设备的一环境对比率可等于或大于约400,而所述盖板的一透射比大于66%。

在其他实施例中,所述显示设备的一环境对比率可等于或大于约500,而所述盖板的一透射比大于60%。

在再其他实施例中,描述一种光学显示设备,所述光学显示设备包含:一底板基板,其包含按平行列沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件,每一电致发光组件列包含对准轴线;盖板,其邻近于所述底板基板且与所述底板基板间隔开,所述盖板包含对比度增强层及光吸收层,所述对比度增强层包含基底基板及安置于所述基底基板上的滤光器层,所述光吸收层安置于所述基底基板与所述滤光器层之间,所述滤光器层包含在一光透射性基质材料中按平行列配置的第一多个光吸收楔形特征,每一楔形特征包含纵向轴线,且其中所述纵向轴线按在自大于零度至10度的范围内的一角度自所述对准轴线有角度地偏移。

在一些实施例中,所述光学显示设备可进一步包含与所述第一多个楔形特征呈一交替配置的按平行列配置的第二多个楔形特征,其中所述第一多个楔形特征的高度为H1,且所述第二多个楔形特征的高度为与H1不同的H2。

在一些实施例中,H2可小于H1。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征可包含最大横截面宽度W1,且所述第二多个楔形特征中的每一楔形特征可包含最大横截面宽度W2。所述第一多个楔形特征的纵横比H1/W1可与所述第二多个楔形特征的纵横比H2/W2不同。

在一些实施例中,W2可小于W1。

在再其他实施例中,公开一种光学显示设备,包含:底板基板,其包含按平行列沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件,每一电致发光组件列包含对准轴线;盖板,其邻近于所述底板基板且与所述底板基板间隔开,所述盖板包含对比度增强层,所述对比度增强层包含基底基板及安置于所述基底基板上的滤光器层,所述滤光器层包含在光透射性基质材料中按平行列配置的第一多个光吸收楔形特征,进一步包含具有与H1不同的高度H2的按平行列配置的第二多个楔形特征,所述第一多个楔形特征与所述第二多个楔形特征按一交替配置安置,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征及所述第二多个楔形特征中的每一楔形特征包含纵向轴线,且其中所述纵向轴线按在自大于零度至10度的范围内的一角度自所述对准轴线有角度地偏移。

所述光学显示设备可进一步包含光吸收层,所述光吸收层安置于所述滤光器层与所述基底基板之间。

在一些实施例中,所述第二多个楔形特征的高度可小于所述第一多个楔形特征的高度。

在一些实施例中,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征可包含最大横截面宽度W1,且所述第二多个楔形特征中的每一楔形特征可包含最大横截面宽度W2,且所述第一多个楔形特征的纵横比H1/W1可与所述第二多个楔形特征的纵横比H2/W2不同。

本文中公开的实施例的额外特征及优势将在接下来的详细描述中阐述,且部分将对本领域技术人员自这个描述变得明显,或通过实践本文中描述的实施例来认识,包括接下来的详细描述、申请专利范围以及随附图式。

前述总体描述及以下详细描述都提出旨在提供用于理解本文中公开的实施例的本质及特性的综述或框架的实施例。包括随附图式以提供进一步理解,且其并入至本说明书中且构成本说明书的一部分。所述图式说明本公开内容的各种实施例,且与描述一起解释其原理及操作。

附图说明

第1图为利用圆形偏光器的现有技术电致发光显示器的示意图;

第2图为根据本文中公开的实施例的例示性电致发光显示器的示意图;

第3图为根据本文中公开的实施例的制造盖板的一例示性方法的示意性表示;

第4图为展示定位高出电致发光组件的角度楔形特征的一例示性像素的俯视图;

第5A图为展示对比度增强层的组件的第2图的电致发光显示器的一部分的横截面侧视图;

第5B图为第5A图中描绘的楔形特征的特写横截面图(为了清晰起见,无填充);

第6图为展示根据本文中公开的实施例的由与楔形特征相交的电致发光组件发射的光的示意图;

第7图为本文中公开的另一盖板的例示性实施例的横截面侧视图;

第8图为本文中公开的再一盖板的例示性实施例的横截面侧视图;

第9图为本文中公开的另一盖板的例示性实施例的横截面侧视图;

第7图为针对一系列楔形特征高度的标准化的透射比作为自电致发光组件(LED)的发射角的函数的曲线;

第8图为针对一系列楔形特征高度的反射比作为环境光在显示器底板上的入射角的函数的曲线;

第9图为入射于楔形特征且自楔形特征反射的自一电致发光组件发射的光线的示意性图示;

第10图为在临界角下自楔形特征反射的光线的视图;

第11图为对于楔形特征与周围基质材料之间的多种折射率差的标准化的反射比作为在楔形特征上的入射角的函数的曲线;

第12图为作为视角θV的函数的标准化的强度的曲线;

第13图为展示利用楔形特征(wedge-shaped feature;WSF)的显示设备对使用圆形偏光器(circular polarizer;CP)的显示设备的潜在透射比优势的曲线;

第14图为描绘对于具有0°及50°的一入射角的传入环境光的包含楔形特征对圆形偏光器的显示设备的标准化的反射比的曲线;

第15图为包含楔形特征及一光吸收层的显示设备盖板的另一实施例的横截面图;

第16图为作为消光系数k的函数的盖板透射比的曲线;

第17图为对于多种k值及70μm的楔形特征高度H1的作为楔形特征间距的函数的标准化的透射比的曲线;

第18图为对于多种k值及50μm的楔形特征高度H1的作为楔形特征间距的函数的反射比的曲线;

第19图为对于多种k值及70μm的楔形特征高度H1的作为楔形特征间距的函数的反射比的曲线图;

第20图为针对若干个k值比较具有具50μm的高度的楔形特征及一光吸收层的显示设备与具有具50μm的高度的楔形特征且无光吸收层的显示设备的作为电致发光组件发射角的函数的标准化的强度的曲线;

第21图为针对若干个k值比较具有具70μm的高度的楔形特征及一光吸收层的显示设备与具有具70μm的高度的楔形特征且无光吸收层的显示设备的作为电致发光组件发射角的函数的标准化的强度的曲线;

第22图为在不同环境照明等级及可达成的环境对比率(ambient contrast ratio;ACR)下呈现ACR的预测的作为反射比的函数的环境对比率的曲线;

第23图为包含具有第一纵横比的第一多个楔形特征及具有第二纵横比的第二多个楔形特征的显示设备盖板的另一实施例的横截面图;

第24图为对于具有第一多个楔形特征的显示盖板及具有具第一纵横比的第一多个楔形特征及具不同纵横比的第二多个楔形特征的显示设备比较作为间距的函数的标准化的透射比的曲线;

第25图为对于具有第一多个楔形特征的显示盖板及具有具第一纵横比的第一多个楔形特征及具不同纵横比的第二多个楔形特征的显示设备比较作为间距的函数的反射比的另一曲线;

第26图为对于具有具第一纵横比的第一多个楔形特征及具不同纵横比的第二多个楔形特征的显示盖板的作为第二多个楔形特征的高度H2的函数的透射比的曲线;

第27图为对于具有具第一纵横比的第一多个楔形特征及具不同纵横比的第二多个楔形特征的显示盖板的作为第二多个楔形特征的高度H2的函数的反射比的曲线;

第28图为对于具有第一多个楔形特征的显示盖板及具有具第一纵横比的第一多个楔形特征及具不同纵横比的第二多个楔形特征的显示设备比较作为电致发光组件发射角的函数的标准化的强度的曲线;

第29图为包含具有第一纵横比的第一多个楔形特征及具有第二纵横比的第二多个楔形特征及一光吸收层的显示设备盖板的另一实施例的横截面图。

具体实施方式

现将对本公开内容的实施例详细地进行参考,所述实施例的实例说明于随附图式中。在可能时,贯穿图式使用相同的参考数字以指代相同或类似部分。然而,本公开内容可以许多不同形式体现,且不应被解释为限于本文中阐述的实施例。

如本文中所使用,术语“约”意谓数量、大小、配方、参数及其他量及特性并不且不需要准确,而可按需要为近似值及/或较大或较小,反映公差、转换因子、舍入、量测误差及类似者及本领域技术人员已知的其他因素。

本文中可将范围表达为自“约”一个特定值及/或至“约”另一特定值。在表达此范围时,另一实施例包括自所述一个特定值至另一特定值。类似地,当将值表达为近似值时,通过使用先行词“约”,应理解,所述特定值形成另一实施例。应进一步理解,所述范围内的每一者的端点关于另一端点及独立于另一端点都为有效的。

如本文中使用的方向术语(例如,上、下、右、左、前、后、顶部、底部)仅是参看所绘制的所述图进行,且不旨在暗示绝对定向。

除非另有明确陈述,否则决不旨在将本文中阐述的任何方法解释为需要按一具体次序来执行其步骤,也不需要在任何设备的情况下,需要具体定向。因此,在一方法权利要求不实际叙述其步骤所遵循的一次序,或任一设备权利要求不实际叙述个别组件的次序或定向,或不在申请专利范围或描述中另外具体陈述所述步骤应限于一具体次序的情况下,或未叙述设备的组件的具体次序或定向的情况下,在任一方面,决不旨在推断一次序或定向。此对于用于解释的任何可能非明确基础都适用,包括:关于步骤的排列、操作流、组件的次序或组件的定向的逻辑物;自文法组织或标点推导的普通意义,及;说明书中描述的实施例的数目或类型。

如本文中所使用,单数形式“一(a及an)”及“所述”包括多个参考物,除非上下文另有清晰规定。因此,举例来说,对“一”组件的参考包括具有两个或更多个此等组件的方面,除非上下文另有清晰指示。

词语“例示性”、“实例”或其各种形式在本文中用以意谓充当一实例、个例或例子。本文中描述为“例示性”或描述为“实例”的任一方面或设计不应解释为较其他方面或设计优选或有利。此外,仅为了清晰及理解的目的而提供实例,且其并不意谓以任何方式限制或限定本公开内容的公开的目标或相关部分。可了解,已经提出变化范畴的大量额外或替代实例,但已为了简洁起见而省略。

如本文中使用,术语“包含”及“包括”及其变化应被解释为同义且开放式的,除非另有指示。在过渡词组包含或包括后的组件的一列表是非排他性清单,使得也可存在除了在清单中具体列举的组件之外的组件。

如本文中使用的术语“实质上(substantial、substantially)”及其变型旨在指出,一描述的特征等于或大致等于一值或描述。举例来说,一“实质上平坦”表面旨在表示平坦或大致平坦的一表面。此外,“实质上”旨在表示两个值相等或大致相等。在一些实施例中,“实质上”可表示在彼此约10%内的值,诸如,在彼此约5%内,或在彼此约2%内。

电致发光显示器可具有表面反射的缺点,此可导致环境对比度降低。举例来说,第1图描绘展示包含底板基板12的常规微LED显示器10的一部分的横截面影像,所述底板基板12包含沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件14,例如,LED。电致发光显示器10进一步包含一盖板18。盖板18可包括相位延迟层20及线性偏光层22,其一起形成圆形偏光器24。如第1图中展示,环境光线26可通过盖板18进入显示器10,以相对于第一表面28的法线的入射角θinc入射于底板基板12的第一表面28上,且自底板基板12反射。光线30表示以反射角θref反射的环境光。所述多个电致发光组件14也可产生并发射光线32。发射的光32可在朝向外部观察者34的方向上通过盖板18透射,作为一影像。反射的环境光30与发射的光32对抗,此可导致由观察者34观察的具有降低的对比度的显示的影像。因而,显示器10或其一部分可对观察者显得是褪色的。

为了避免环境对比度下降,针对电致发光显示器应用提供一对比度增强盖板,电致发光显示器应用包括发光二极管(light emitting diode;LED)显示器、有机发光二极管(organic light emitting diode;OLED)显示器或量子点显示器,但所述盖板特别适用于微LED显示器。在一些实施例中,所述盖板可包含微复制对比度增强滤光器,其经配置以抑制反射的环境光与由电致发光组件发射的对抗。在一些实施例中,电致发光显示器可具有大约数十微米至数百微米的像素大小。举例来说,电致发光显示器可包含红(R)、绿(G)及蓝(B)LED,其中红、绿及蓝LED中的每一集合形成一像素。举例来说,在一些实施例中,微LED的大小(例如,沿着LED的一侧的尺寸)可范围自约10μm至约1000μm。在一些实施例中,LED芯片可按在约10μm2至约1000μm2的范围内的面积来定大小。在这些实施例中,每一LED芯片的发光面积的大小可小于像素面积的约20%。

在一些实施例中,盖板可包含用于减少或消除来自像素或其组合的环境光反射的组件。在一些实施例中,所述组件可包含按列配置的多个光吸收楔形特征,例如,梯形特征。所述楔形特征可经数值评估及优化以减少或消除由像素电致发光组件(例如,个别LED)反射的环境光。

第2图为根据本公开内容的一例示性电致发光显示设备100的横截面图,所述电致发光显示设备100包含:底板基板102,其包括沉积于所述底板基板上的多个电致发光组件104;及盖板106,其包括对比度增强层108。电致发光组件104可包含影像像素的个别像素组件,且可因此经配置以显示不同色彩,例如,红(R)、绿(G)及/或蓝(B)。在一些实施例中,盖板106可与底板基板102由气隙110间隔开。举例来说,气隙110可在自约50μm至约5mm的范围内,例如,在自约100μm至约5mm的范围内,诸如,在自约200μm至约4mm的范围内,在自约300μm至约3mm的范围内,或在自约1mm至约3mm的范围内,包括其间的所有范围及子范围。

对比度增强层108可包括基底层112及滤光器层114。在一些实施例中,基底层112可包含玻璃材料,例如,硅酸盐玻璃材料,诸如,铝硅酸盐玻璃材料。在其他实施例中,基底层112可包含聚合物材料。滤光器层114又可包含支撑层116及光修改层118。

盖板106可进一步包含抗反射层120。对比度增强层108可通过黏着层122接合至抗反射层120。在一些实施例中,黏着层122可包含压敏黏着剂。

光修改层118包含由光透射性区域126分开的第一多个光吸收楔形特征124。所述第一多个光吸收楔形特征124可包含可吸收或阻挡至少在可见光谱的一部分中的光的任何合适材料。在一些实施例中,光吸收材料可包括黑着色剂,例如,黑颗粒,诸如,碳黑。碳黑可包含等于或小于约10μm的粒度,例如,等于或小于约5μm,诸如,等于或小于约1μm、等于或小于约500nm、等于或小于约300nm或等于或小于约200nm,包括其间的所有范围及子范围。在一些实施例中,碳黑可具有等于或小于约1μm的平均粒度。在一些实施例中,光吸收材料可包括具有诸如白色、红色、绿色或黄色的其他色彩的着色剂。在另外实施例中,吸收材料(例如,碳黑、颜料或染料或其组合)可分散于合适基质材料中。

参看第3图,展示用于形成盖板106的例示性工艺200。在第一步骤202中,合适的基质材料128(例如,丙烯酸酯树脂及双酚氟二丙烯酸酯)可沉积于支撑层116(例如,聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate;PET)层)上。在步骤204,基质材料128可经图案化,例如,通过使用一图案化的辊,以产生楔形凹座130。可例如在卷对卷工艺中执行图案化。基质材料可经完全或部分固化,且接着在步骤206填充有光吸收材料132。光吸收材料经固化且可接着涂覆至基底层112的表面,如在步骤208中展示,诸如,通过黏着层134(例如,压敏黏着剂)涂覆以形成对比度增强层108。

第4图为自显示器的观察者侧观察的电致发光显示器的一部分(例如,单一像素)的俯视图,其展示按平行列配置的第一多个细长楔形特征124的列,所述第一多个楔形特征中的每一楔形特征包含纵向轴线136。如图所示,所述楔形特征位于电致发光组件与观察者之间。如进一步展示,所述第一多个楔形特征124可不与电致发光组件104列的对准轴线138对准,而取而代的,可与电致发光组件成一角度σ倾斜。角度σ可在自约0度至约10度的范围内,例如,在自大于0度至约10度的范围内。

用于滤光器层114的设计的条件可通过关于楔形特征的结构变化及折射率的参数研究来识别。举例来说,在一些实施例中,对于大于50%的透射比T,在楔形特征的基底140处取得的第一多个楔形特征中的个别楔形特征的最大宽度W1可小于显示像素的长度L(像素)的一半(L(像素)/2)。透射比为通过给定几何形状的透射的光功率对沿着法线方向的射入的光功率的比率。举例来说,在一些实施例中,楔形特征最大宽度W1可在自约10μm至约100μm的范围内。举例来说,对于一些具体底板基板设计(例如,LED芯片大小:38×54μm2、L(像素)=432μm,D(芯片至芯片)=100μm),W1可在自约20μm至约25μm的范围内。在一些实施例中,L(像素)可在自约10μm至约1000μm的范围内。

第5A图及第5B图图示展示楔形特征124的尺寸参数的对比度增强层108的一部分。在一些实施例中,第一多个楔形特征中的每一楔形特征124可包含在特征的基底140处取得的最大宽度W1(见第5B图,为了清晰起见,省略填充)、自楔形特征的基底140至对置端142取得的一高度H1、看作自一个楔形特征124的中心至紧邻楔形特征124的中心的距离的间距P1及在楔形特征124的基底140与楔形特征的邻近侧144之间评估的楔角β。

在一些实施例中,楔角β可在自约70度至小于90度的范围内。因而,在基底140处的最大宽度W1大于在对置端142处的较窄宽度。换句话说,楔形特征可包含梯形横截面形状,其具有基底140及自基底140朝向多个电致发光组件104突起的对置端142。此配置可改良环境光减少,同时提供用于电致发光显示器的较大视角。所述视角为电致发光显示器对观察者的亮度为沿着所述电致发光显示器的法线(例如,盖板的法线)评估的亮度的一半时的角度。

第6图为展示作为特征宽度W1的函数的模型化的盖板透射比的曲线图。数据展示随着楔形特征宽度W1减小,透射比增大。对于大于约66%的透射比,楔形特征宽度可为约25μm,但取决于所要的透射比,其他宽度是可能的。

第7图及第8图分别展示作为LED反射角(第7图)及入射角(第8图)的函数的针对变化的楔形特征高度H1的透射比及反射比。第7图中展示的数据展示,随着楔形特征高度H1减小,透射比理想地增大。相反地,第8图中展示的数据指示,随着楔形特征高度H1减小,反射比不合需要地增大。随着电致发光组件的发射角增大,透射比减小。随着环境光的入射角增大,反射比减小,直至达到约60°的入射角,接着在大高度(大于约50μm)与小高度(小于约50μm,例如,20μm)之间存在发散行为。对于20μm及10μm的高度H1及大于约60°的入射角,反射比增大,但对于50μm至150μm的高度,反射比减小。因此,楔形特征高度可涉及透射比与反射比之间的折衷,以找到对于一特定装置配置的一最佳高度H1。

在各种实施例中,高度H1可在自约50μm至约100μm的范围内。因此,在一些实施例中,楔形特征124的高度对宽度纵横比H1/W1可等于或大于约2,例如,等于或大于约3。举例来说,在一些实施例中,纵横比H1/W1可在自约3至约6或自约3至约5的范围内,或小于约5,或小于约4。

在一些实施例中,楔形特征124的间距P1可小于或等于D(芯片至芯片)。举例来说,间距P1可在自约40μm至约500μm的范围内,例如,自约50μm至约200μm,诸如,在自约60μm至约150μm的范围内,自约60μm至约100μm,或在自约60μm至约90μm的范围内,包括其间的所有范围及子范围。

另外,每一楔形特征124可包含折射率nB,且基质材料128可包含折射率nF。在一些实施例中,楔形特征124的折射率nB可经选择以改良显示器的视角。举例来说,第9图为展示两个邻近楔形特征(为了清晰起见,省略填充)及由以相对于相交的表面的法线148的一角度θB与楔形特征124的侧表面146相交的电致发光组件104发射的光线32。第10图为图示当θB等于或大于θC时发生全反射的临界角(θC=arcsin nB/nF)的特写图。楔形特征124的折射率nB与周围基质材料128的折射率nF之间的差Δn(也就是说,Δn=nB-nF)可归因于全内反射产生在高入射角(例如,θB>θC)下的大反射比值,如在第11图的模型化的数据中展示。第12图为针对若干Δn值作为视角(θV)的函数且与蓝伯分布比较的模型化及标准化的光强度的曲线。将多个楔形特征124配置成平行列、楔形特征的基底与楔形特征的邻近侧之间的楔角β、高度对宽度(H/W)纵横比及具有基底及朝向多个电致发光组件突起的对置顶部的梯形横截面形状,所有都对在透射比及视角下观测到的改良有影响。数据展示通过选择具有小于用于包围楔形特征的基质材料的折射率nF的折射率nB的用于楔形特征的材料,可改良(增大)视角。举例来说,视角可改良至大于约30度、或大于40度,或大于45度。在各种实施例中,基质材料128及/或光吸收材料132可经选择以提供在自约-0.5至约0的范围内的Δn,例如,在自约-0.3至0的范围内。

第13图及第14图分别展示在包含楔形特征(wedge-shaped feature;WSF)124的盖板与包含常规圆形偏光器(circular polarizer;CP)的显示设备之间的模型化的透射比及反射比。第13图中的数据预测对于使用如本文中描述的楔形特征的盖板,透射比大致增大22%。第14图展示,对于具有0°及50°的入射角的传入环境光线,同时环境反射的光量对于楔形特征显示器可较大,装备有圆形偏光器的显示器演示与在50°的入射角θinc下的WSF显示器相比的在相同入射角下的反射的光的显著增加。WSF盖板的改良的光学透射比可利用电流至电致发光组件(例如,微LED)的较低注入来获得与圆形偏光盖基板相同的亮度。此提供用于显示设备(例如,微LED显示器)的额外益处,包括例如较长显示器使用期限及可靠性。在一些实施例中,WSF盖板的光学透射比可为至少50%,例如,至少60%、至少70%、至少80%或至少90%。

现转至第15图,在再其他实施例中,滤光器层114可包含定位于光修改层118与基底层112之间的可选吸收层150。光吸收层150可自与楔形特征124相同或类似的材料形成。因此,在各种实施例中,可通过控制安置于光吸收层150中的光吸收材料132的密度及/或光吸收层150的厚度151来控制光吸收层150的透射比,以获得预定透射比。举例来说,光吸收层150可含有碳粒子(例如,碳黑)或其他合适粒子,粒子具有在自按重量计约1%至按重量计约20%的范围内的密度,例如,在自按重量计约5%至按重量计15%的范围内。光吸收层150的厚度可在自约10nm至约1微米的范围内。如以下更详细地描述,在一些实施例中,可使用密度及/或厚度来获得至少约60%的透射比。虽然与具有楔形特征124但无光吸收层150的盖板相比,光吸收层150可导致盖板106的小透射比减小,但所述结果可为增大的对比率。举例来说,在一些实施例中,通过包括楔形特征124及光吸收层150两者,可获得等于或大于约500的一对比率。

光吸收层150的消光系数k可经选择以匹配目标透射比,例如,等于或大于60%的透射比。消光系数k为复合折射率(n+ik)的虚数组分,且可通过选择粒子密度及或光吸收层150的厚度(其可确定吸收水平)来变化。消光系数k可自以下方程序计算,T=e^(4nk/λ)d,其中T表示透射比,d表示薄膜的厚度,且n为折射率(^指示幂)。第16图展示对于层厚度d(自0.1μm至10μm)的薄吸收层150的光学透射比(或吸收)及作为透射比T(等于1-吸收,A)的函数的其消光系数k的理论预测。

光吸收层150的性能影响是通过射线光学仿真来数值评估,所述分析的结果展示于第17图至第19图中。楔形特征124的间距P1(空间周期)为研究的几何参数中的一者,连同k一起也为几何参数。为此分析,假定在底板基板102处的反射比为入射环境光的10%。盖板的目标透射比及反射比分别为60%及70%。第17图为对于各种k值及70μm的楔形特征高度H1的作为间距P1的函数的透射比的曲线。数据显示随着k增大(光吸收层150变得更有吸收性),例如,大于0.05,透射比相应地减小(由于反射比与环境对比率(ambient contrast ratio;ACR)成反比,因此光学透射比与ACR呈相反关系)。ACR经计算为1+Io/(Iamb-Ramb),其中Io为由在「开」状态中的电致发光组件发射的光的强度,Iamb为环境光的强度,且Ramb为环境光的反射比。为了满足透射比及反射比两个需求,可将k选择为在自约0.05至约1的范围内,如由第17图指示。k的选择也可取决于光吸收层150的厚度。举例来说,光吸收层150的厚度151可在自约0.1μm至约10μm的范围内。

此外,楔形特征124的高度H1是在自约50μm至约70μm的范围上评估。第18图为针对各种k值及50μm的楔形特征高度H1的作为间距的函数的模型化的反射比的曲线图,且第19图针对各种k值及70μm的楔形特征高度H1的作为间距的函数的模型化的反射比的曲线图。数据显示随着k增大,反射比减小,但相反地,随着间距增大,反射比增大。测试已显示减小楔形特征的高度H1可使凹座130的图案化及用于用光吸收材料132填充彼等凹座的工艺都更可靠。这些性状可用来发现间距、楔形特征高度及使反射比最小化的k之间的适当折衷。有趣地,在两个模拟中,针对较大k值(也就是说,k=0.5)的数据展示对于间距及高度两者的低反射比敏感性,在较小k值中,趋势明显。也就是说,数据显示在较高k值下,作为楔形特征间距及高度的改变的结果,反射比变化极小。

也分析在存在光吸收层150的情况下自显示器(例如,自盖板106)发射的LED光的角度发射分布,因为发射分布可帮助确定电致发光显示器视角。H1=50μm(第20图)及70μm(第20图及第21图)的情况经再次评估且与无光吸收层150的盖板比较。第20图及第21图呈现作为电致发光组件发射角的函数的模型化及标准化的强度。此分析确认除了楔形特征124之外,与无光吸收层150的盖板相比,光吸收层150的存在也可提供增大的视角。数据显示展现在自约0.01至约0.1的范围内的消光比的包含楔形特征124及光吸收层150两者的盖板可在微LED显示器中提供超过500的ACR。

第22图为展示作为全反射的函数的模型化的环境对比率的曲线图。数据呈现在不同环境照明等级及可达成的环境对比率(ambient contrast ratio;ACR)下的ACR的预测。举例来说,轴线153表示包含如本文中公开的多个楔形特征及一光吸收层150的显示设备,而轴线155表示具有楔形特征124但无光吸收层150的相同显示器。作为比较,轴线157表示无楔形特征124且无光吸收层150的相同显示器。自底板的环境光反射比的量假定为10%。数据显示通过具有光吸收楔形特征124及组合有定位于楔形特征与基底层之间的光吸收层150两者的显示设备,可达成大于500的ACR。

第23图中所展示为盖板106的再一实施例,其中所述盖板可包含不同高度及不同宽度的楔形特征的交替列。第23图描绘包含基底层112及光修改层118的盖板106的一部分的横截面图,所述光修改层118包含内嵌于其中的多个楔形特征。所述多个楔形特征可包括包含与先前所描述相同的属性的第一多个楔形特征124,及第二多个楔形特征300。第一多个楔形特征124可配置为具有如先前描述的最大宽度W1及高度H1的细长楔形特征列。第二多个楔形特征300也可配置为在楔形特征300的基底具有最大宽度W2及一高度H2的细长楔形特征的平行列,其中高度H2以与楔形特征124相同的方式自楔形特征300的基底至对置端(最远离基底层112的端部)评估。所述第二多个楔形特征可与所述第一多个楔形特征按交替配置来配置。在一些实施例中,所述第二多个楔形特征中的楔形特征300的高度H2可小于所述第一多个楔形特征中的楔形特征124的高度H1。在一些实施例中,所述第二多个楔形特征中的楔形特征300的最大宽度W2可小于所述第一多个楔形特征中的楔形特征124的最大宽度W1。因此,在一些实施例中,高度H2及最大宽度W2都可小于第一多个楔形特征中的楔形特征124的高度H1及最大宽度W1。在一些实施例中,纵横比H1/W1可等于或大于约3,例如,在自约3至6的范围内。

仍然参看第23图,楔形特征124可与定义邻近楔形特征之间的分隔距离的间距P1周期性地间隔,所述间距P1自楔形特征124的中心至邻近楔形特征124的中心量测。在各种实施例中,所述第一多个楔形特征的间距P1可在自约50μm至约200μm的范围内,例如,在自约60μm至约150μm、自约60μm至约100μm的范围内,或在自约60μm至约90μm的范围内。另外,楔形特征300也可与定义邻近楔形特征300之间的分隔距离的间距P2周期性地间隔,所述间距P2如自一个楔形特征300的中心至另一邻近楔形特征300的中心量测。在各种实施例中,每一楔形特征300可定位于邻近楔形特征124之间的中间位置,使得P2等于P1。也就是说,所述第二多个楔形特征可在所述第一多个楔形特征之间同等地间隔。因此,楔形特征124的中心与邻近楔形特征300之间的距离可为(P1)/2。

第24图及第25图呈现展示作为间距P1的函数的透射比(第24图)及反射比(第25图)且假定P2=P1的模型化的数据。所述数据展示具有单一多个楔形特征的显示器与具有两种多个楔形特征的显示器的比较,其中第二多个楔形特征的高度与第一多个楔形特征的高度不同。所述数据进一步展示具有具较大间距P1(例如,90μm)的两种多个楔形特征的显示器可具有与具有相同高度且短间距(例如,60μm)的单一多个楔形特征的显示器类似的光学性能,同时满足维持高于60%的透射比且低于8%的反射比的愿望。虽然第二多个楔形特征的添加可使楔形特征的总体图案更密集(当自观察者的角度观察时),但具有低纵横比的额外多个楔形特征不会使用于人类观测者的视角变坏,并可提供帮助环境光抑制的吸收性几何形状。

第26图及第27图呈现用于具有两种多个楔形特征的显示器的模型化的数据,且展示作为高度H2的函数的透射比(第25图)及反射比(第26图)。通过范围自10μm至70μm的H2,结果与通过间距变化观测的趋势不同。然而,在吸收材料高度吸收(例如,消光系数k大于0.1)的假定下,若给定小于10%的透射比的改变及小于1%的反射比的改变,则H2的影响并不明显。

所述数据展示较大高度H2引起较大透射比及较低反射比。透射比根据较大高度H2增大,因为诱发全内反射的表面积变宽了。然而,归因于第二多个楔形特征的增大的纵横比,反射比减小。

第28图为对于自具有单一(第一)多个楔形特征的电致发光组件及具有两种(第一及第二)多个楔形特征的显示器发射的光的模型化的角度发射分布的曲线。在这个比较中,具有单一多个楔形特征的显示器及具有两种多个楔形特征的显示器分别具有60μm及90μm的间距(P1、P2)。所述数据展示与具有单一多个楔形特征的显示器相比,具有具不同纵横比的两种多个楔形特征的显示器可具有改良的视角,而不牺牲基本光学性能。

第29图图示根据本公开内容的盖板的又一实施例,第29图的盖板包括具有不同高度及最大宽度的第一及第二多个楔形特征两者,及定位于所述多个楔形特征与基底层112之间的光吸收层150。

本领域技术人员将显而易见,在不脱离本揭示内容的精神及范畴的情况下,可对本揭示内容的实施例进行各种修改及变化。因此,本公开内容旨在涵盖此等修改及变化,限制条件为,其在所附申请专利范围及其等效内容的范畴内。


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