基于发光的反射像素制造技术

在本文中公开了与基于发光的反射式显示器像素有关的各种实施例。在一个实施例中，特别地，基于发光的像素包括含有分布在基体中的发光体的发光层。该发光层被配置成通过发光层的第一侧从周围环境接收光，并具有比周围环境的折射率高的折射率。基于发光的像素包括设置于与发光层的第一侧相对的发光层的第二侧上的反射镜。基于发光的像素还包括用以使入射光的方向随机化的漫射表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于发光的反射像素
技术介绍
反射式显示器是其中将环境光用于观看所显示信息的非发射设备。与调制来自内部源的光相反，入射环境光谱的期望部分被从显示器反射回到观看者。电子纸(e-paper)技术已经演进至提供控制环境光的反射的单层单色显示器。附图说明参考以下附图，可以更好地理解本专利技术的许多方面。图中的部件不一定按比例，而是着重于清楚地说明本专利技术的原理。此外，在图中，相同的参考标号遍及各图指代相应的部分。图1-5是根据本公开的各种实施例的基于发光的反射像素(或子像素)的图形表 /Jn ο图6图示出根据本公开的各种实施例的关于入射光的波长和结果得到的发射的、图2的基于发光的反射像素(或子像素)的漫射反射镜(diffusive mirror)的示例性反射率。图7图示出根据本公开的各种实施例的图2的基于发光的反射像素(或子像素)的有效性。具体实施例方式在本文中公开了与基于发光的反射式显示器像素有关的各种实施例。现在将详细地对如图中所示的实施例的描述进行参考，其中，相同的参考标号遍及多个图指示相同的部分。期望的是类似于纸张的显示器以提供明亮的全色域。现有的反射像素技术提供有限的亮度，部分地因为它们仅返回期望光带中的光而吸收可见光谱的其他部分中的光。发光材料的使用可以通过强烈地吸收比阈值波长更短的大范围波长内的光并在期望波长带中重新发射所吸收能量的一大部分来提高“类似于纸张”的显示器的性能。原本浪费的光的此‘再循环’实现更大的亮度，并且如果发射带较窄，则能够实现更好的色饱和度。像素可以包括单个像素元件或多个子像素，其中的每一个对在给定光谱带中返回的光进行调制。例如，像素可以包括用于对三原色(例如，红一绿一蓝或青一黄一品红)进行调制的、并排布置的三个子像素和用于白光调制的可选子像素。可以利用其他颜色选择或不同数目的像素。图I是根据本公开的一个实施例的基于发光的反射像素(或子像素)100的图形表示。在图I的实施例中，发光层110包括用于所选颜色的发光体120。一般地，发光体120是显示出发光的化合物中的原子或原子团。发光体120分布在基体(matrix) 130中，基体可以是发光层110中的固体膜或液体分散体。发光体120包括但不限于有机和无机染料和磷光体、半导电纳米颗粒，以及包含发光染料分子、低聚物或聚合物的颜料颗粒。如果发光体120被嵌入固体或液体基体130中，则基体材料可以在要被发光体120吸收或发射的波长下是基本上透明的。替换地，基体材料可以充当吸收体或敏化剂，其吸收期望波长的入射光且然后将所吸收能量传递至发光器，发光器随后将以期望的更长波长重新发射此能量。可以通过诸如Forster交换之类的非辐射能量传递过程或经由辐射和重新吸收来实现此能量传递。又另一替换是在透明基体内使用多种发光体，其中的每一种在不同但可能重叠的波长带中进行吸收。在这种情况下，一种发光体可以充当吸收体或敏化剂，其吸收特定波长带中的能量且然后将其传递至另一发光体。在发光层110下面(或后面)的可以是反射镜140。在某些实施例中，反射镜140可以通过仅反射光谱的所选部分而是波长选择性的。例如，可以利用与滤色器组合的Bragg堆或宽带反射镜。在某些实施例中，可以选择反射带宽以反射像素(或子像素)的原色而不反射其他原色。入射在像素100上的环境光150将在其从具有较低折射率nlOT的区域(例如空气)传递至包括发光体120的具有较高折射率nhigh的区域时被稍微准直。然而，被发光体120吸收的环境光150可以在期望光带周围的波长带中在很宽的角度范围内被重新辐射。如果 其入射角大于临界角Qc = arcsin(nhigh/nlOT),则接近于到具有较低折射率(nlOT)的区域的界面的发射光160将全内反射，而处于小于临界角(Θ c)的发射光170将进入具有较低折射率的区域。结果是发射光160的大部分将被耦合至器件的高折射率区域(一个或多个)、例如发光层110内的波导模中，并且最后被吸收，即使用于所发射波长的吸收系数在该器件的高折射率区域(一个或多个)内是相当低的。为了使发射光的输出耦合最大化，期望的是使得在其中进行发射的区域中折射率尽可能低。在某些实施例中，可以将在约I. 2至约I.5范围内的折射率用于发射区域以使从此区域耦合出来的光最大化。在某些实施例中，发光层110的顶面115可以是有纹理的(或漫射的)以帮助使内反射光的方向随机化并加宽可用逸出(escape)角的范围。替换地，每当发射光被反射镜所反射时，可以使用漫射反射镜来使发射光的传播方向随机化。图2是根据本公开的实施例的包括漫射反射镜240的基于发光的反射像素(或子像素)的图形表示。可以制造在期望的特性角范围内使反射光散射的漫射反射镜240。在图2的示例性实施例中，用半角0d来指示该角散射范围。请注意，一般地，漫散射光并不以镜面反射的方向为中心。例如，在其中漫射是Lambertian的极限情况下，反射射线以反射镜的法线为中心，无论其入射角如何。因此，QdR仅是漫反射的角宽度的近似度量。当在漫射反射镜240的表面处反射时，在被镜面反射的情况下仍将留在发光层110内的某些发射光260将替代地被以小于临界角(Θ c)的角度反射，从而允许其进入具有较低折射率的区域中。请注意，nhigh和nlOT之间的较小差导致较大的临界角，从而增加入射在界面上的、逸出到较低折射率区域的光的百分率。同时，将在镜面反射时逸出的某些发射光270将替代地被指引到波导模中。然而，如果发射光的自吸收很低且漫射反射镜240的反射率很高，则发射光的一大部分最后将在从漫反射器240的多次反射之后被从像素200耦合出来,即使在折射率nhigh和nlOT之间存在大的不连续性。在某些实施例中，期望的是除反射由发光体120发射的波长之外，漫射反射镜240还反射未被发光体吸收但也对像素200 (或子像素)的期望颜色有贡献的环境光的某些波长。例如，如果略长于发光体120的吸收截止的范围内的光波长被反射，则可以改善像素200的如在国际照明委员会(CIE)的1976色彩空间中定义的亮度L*。图6图示出作为波长的函数的发光体的吸收带610与发射带620之间的示例性关系。如图6中所示，发光体吸收具有达到吸收边缘Xabs的波长的光。所吸收能量的相当一部分将被发光体在长于吸收边缘的发射波长Xemis周围的波带中重新辐射。漫射反射镜240还反射在期望色带630内的环境光的波长。另外，可以通过设计漫射反射镜240上的特征形状和尺寸的分布来修整相对于角度的散射分布的函数形式。使用具有较大特性散射角Θ d的漫射反射镜240将增加被散射到波导模中而不是直接被反射的环境光的百分率。然而，至此，较大的特性Θ (1平均起来也可以减小波导模中的光在被偏转到允许其逸出例如发光层110的高折射率区域(一个或多个)的角范围中之前必须被散射的次数。减小对期望颜色有贡献的波长的光在高折射率区域(一个或多个)中行进的距离使此光的吸收最小化。因此，在选择期望的角散射范围9(1时，在使被散射到波导模中的在各波长下应被返回至观看者的环境光的量最小化与使被俘获在波导模中的环境光和发光的光在被从高折射率区域(一个或多个)散射出来之前行进的距离和实现这一点所需的反射次数两者最小化之间存在权本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于发光的像素，包括 发光层，其包括分布在基体中的发光体，该发光层被配置成通过发光层的第一侧从周围环境接收光，该发光层具有比周围环境的折射率高的折射率；以及 设置于发光层的第二侧上的漫射反射镜，第二侧与发光层的第一侧相对，漫射反射镜被配置成在预定义散射半角内反射入射光。2 .如权利要求I所述的基于发光的像素，其中，所述预定义散射半角在约10度至约30度的范围内。3.如权利要求I所述的基于发光的像素，其中，所述漫射反射镜是波长选择性的。4.一种基于发光的像素，包括 包括分布在基体中的发光体的发光层，该发光层被配置成通过发光层的第一侧从周围环境接收光，该发光层具有比周围环境的折射率高的折射率，发光层的第一侧被配置成对内反射的光进行漫射；以及 设置于发光层的第二侧上的反射镜，第二侧与发光层的第一侧相对。5.如权利要求I或4所述的基于发光的像素，还包括在发光层中的至少一个侧反射器。6.如权利要求5所述的基于发光的像素，其中，所述至少一个侧反射器的倾斜角在发光层的临界角的约±30度的范围内。7.如权利要求I或4所述的基于发光的像素，还包括设置于发光层的第一侧上的光学快门。8.如权利要求7所述的基于发光的像素，其中，所述光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：G吉布森，X盛，PA贝克，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：
国别省市：