荧光显示器中强度振荡的减少的制作方法

荧光显示器中强度振荡的减少的制作方法
【专利摘要】描述了在发光荧光层与激励滤光器层之间具有中间层的荧光显示屏幕的实施方式。中间层包括：（1）布置在发光荧光层与激励滤光器层之间的低指数层和（2）备置在低指数层与激励滤光器层之间的指数桥接层。根据上述配置的低指数层和指数桥接层的插入，减少激励耦合到激励滤光器层中的非均匀性和激励源的输出频率中的变化性的灵敏度，从而在不显著损害激励耦合效率的情况下改善显示强度的均匀性。由硬涂覆制造的指数桥接区域还提供耐磨性并且提供对于相邻激励滤光器层的结构钢性。
【专利说明】荧光显示器中强度振荡的减少
【背景技术】
[0001 ] 本说明书涉及显示屏幕和显示装置。
[0002]电子显示系统通常用于显示源自电脑或其他来源的信息。扫描光束显示系统使用含荧光材料的屏幕以在光激励下发光从而产生图像。在一些实施方式中，光激励是通过一个或多个扫描激励激光束提供。荧光材料被排列在显示器的荧光层中的像素或子像素的周期性图案内。当荧光层的特定像素或子像素被源自激励源(例如，扫描UV激光)的激励光照射时，在该特定像素或子像素中的荧光材料发出可见光，并且形成对应像素或子像素的输出图像。在一些实施方式中，不同颜色的荧光材料被排列在显示器的荧光层中的平行带的重复图案内。当扫描激光束扫描过每个荧光带时，在荧光带上的扫描激光束的足迹在输出图像中限定每个子像素的边界。在操作中，扫描激光束的强度根据每个子像素的图像信息被时间调制。随着扫描激光束扫描过荧光带，通过不同的彩色荧光带发出的复合光在每个图像像素中形成具有适当颜色和强度的图像。

【发明内容】

[0003]本说明书描述用于减少图像形成中的非均匀性的技术，该图像形成中的非均匀性是因为通过显示装置的荧光层接收的激励光中意想不到的强度变化而导致。在一些实施方式中，该技术还在相对低成本下生产坚固且耐划痕的屏幕层。
[0004]—方面,在一些实施方式(A):显不屏幕包括:发光层,该发光层被配置成在不同于第一波长范围的第二波长范围中的激励光的照射下发出第一波长范围中的可见光，该发光层具有与显示屏幕的观察者侧相对的第一侧面和与显示屏幕的激励侧相对的第二侧面；激励滤光器层，该激励滤光器层被布置在相对于发光层的显示屏幕的激励侧上，并且被配置成反射第一波长范围中的可见光并透射第二波长范围中的激励光；以及中间层，该中间层被布置在发光层与激励滤光器层之间并且与发光层和激励滤光器层相邻，其中该中间层包括与发光层接触的一个或多个第一区域和将一个或多个第一区域与激励滤光器层分离的第二区域，并且其中第二区域具有在一个或多个第一区域的第一折射率与激励滤光器层的第二折射率之间的桥接折射率。
[0005]在显示屏幕(A)的一些实施方式(B)中，中间层的第二区域为玻璃层；以及一个或多个第一区域为一个或多个空气间隙，该一个或多个空气间隙通过将玻璃层与发光层分离的多个隔离元件生成。
[0006]在显示屏幕(A)的一些实施方式(C)中，中间层的第二区域为PET层；以及一个或多个第一区域为一个或多个空气间隙，该一个或多个空气间隙通过将PET层与发光层分离的多个隔离元件生成。
[0007]在显示屏幕(A-C)中的任意一个的一些实施方式(D)中，多个隔离元件为多个支承脊；以及多个支承脊在从发光层分离第二区域的低指数层中生成多个空气间隙。
[0008]在显示屏幕(A-D)中的任意一个的一些实施方式(E)中，发光层包括多个彩色荧光带；以及多个隔离元件为带间隔物。分别用于在发光层中分离相邻对的彩色荧光带。[0009]在显示屏幕(A-C)中的任意一个的一些实施方式(F)中，多个隔离元件为多个支承柱；以及多个支承柱生成将第二区域与发光层分离的空气间隙。
[0010]在显示屏幕(A-F)中的任意一个的一些实施方式(G)中，多个隔离元件分别延伸通过中间层和发光层的至少一部分。
[0011]在显示屏幕(A-F)中的任意一个的一些实施方式(H)中，多个隔离元件分别延伸在发光层与激励滤光器层之间。
[0012]在显示屏幕(A)的一些实施方式(I)中，中间层包括具有桥接折射率的整体结构，该整体结构具有与激励滤光器层接触的平坦的第一表面以及与发光层接触的脊状第二表面，其中在整体结构的脊状第二表面上的一个或多个凹槽区域在中间层中形成一个或多个第一区域。
[0013]在显示屏幕(A-1)中的任意一个的一些实施方式(J)中，激励滤光器层为共挤多层膜叠层，该共挤多层膜叠层被配置成生成用于第二波长范围中的激励光的透射谐振。
[0014]在显示屏幕(A-J)中的任意一个的一些实施方式(K)中，激励滤光器层被配置成生成用于405至415nm波长的紫外光的透射谐振。
[0015]在显示屏幕(A-K)中的任意一个的一些实施方式(L)中，中间层中的第二区域减少由于激励滤光器层中的制造变化导致的通过激励滤光器层透射到发光层的激励光中的强度变化。
[0016]在显示屏幕(A-L)中的任意一个的一些实施方式(M)中，激励光为405至415nm波长的紫外光。
[0017]在显示屏幕(A-M)中的任意一个的一些实施方式(N)中，第一折射率大约为1.0，第二折射率大约为1.67，并且桥接折射率大约为1.43。
[0018]在显示屏幕(A-N)中的任意一个的一些实施方式(O)中，中间层中的第二区域具有大约5微米的厚度并且桥接折射率大约为1.4至1.5。
[0019]在显不屏幕(A-O)中的任意一个的一些实施方式(P)中，发光层为突光层，该突光层的厚度大约10倍于中间层中的第二区域的厚度。
[0020]在显示屏幕(A-P)中的任意一个的一些实施方式(Q)中，中间层中的一个或多个第一区域分别具有大约20微米的厚度并且中间层中的第二区域具有大约5微米的厚度。
[0021]在显示屏幕(A-Q)中的任意一个的一些实施方式(R)中，显示屏幕还包括彩色滤光器层，该彩色滤光器层在相对于发光层的显示屏幕的观察者侧上，并且该彩色滤光器层包括彩色滤光元件的周期性阵列，该彩色滤光元件的周期性阵列被配置成根据预定子像素图案透射不同颜色的光。
[0022]在显示屏幕(A-R)中的任意一个的一些实施方式(S)中，发光层为在激励光的照射下发出广谱可见光的荧光层。
[0023]在显示屏幕(A-S)中的任意一个的一些实施方式(T)中，发光层为包括彩色荧光元件的周期性阵列的荧光层，该彩色荧光元件被配置成当通过激励光照射时根据预定子像素图案发出不同颜色的光。
[0024]在显示屏幕(A-T)中的任意一个的一些实施方式(U)中，显示屏幕还包括一个或多个观察者侧层，该一个或多个观察者侧层被布置在相对于发光层的显示屏幕的观察者侧上，并且该一个或多个观察者侧层包括一个或多个:uv遮挡层、对比度增强层和外保护层。[0025]在显示屏幕(A-U)中的任意一个的一些实施方式(V)中，显示屏幕还包括:激励源；以及一个或多个激励测层，该激励侧层被布置在相对于激励滤光器层的显示屏幕的激励侧上，该一个或多个激励测层包括一个或多个:菲涅耳层、伺服层、机械支承层和抗反射涂层。
[0026]另一方面，用于制造显示屏幕的工艺包括:将涂层施加到激励滤光器层的第一侧面，激励滤光器层被配置成选择性地反射第一波长范围中的可见光并且透射在不同于第一波长范围的第二波长范围中的激励光，其中涂层的桥接折射率小于激励滤光器层的折射率；在施加涂层之后，将粘接层施加到激励滤光器层的第二侧面；在将粘接层适用到激励滤光器层之后，通过将粘接层滚动到基板，将激励滤光器层层压到基板；以及在层压之后，将发光层布置在激励滤光器层的第一侧面上的涂层上，其中通过多个空气间隙将发光层从涂层分离。
[0027]在本说明书中描述的主体的特性实施可以被实施为实现一个或多个以下优点中。
[0028]介入于屏幕的发光层(包括发光荧光层和光学薄基板)与激励滤光器层之间的低指数区域生成耦合至荧光层的激励光的增强的耦合并且减少射入到屏幕的激励侧中的荧光的损耗。然而，耦合至荧光层的激励光的增强的耦合伴随着加大对于激励滤光器层的均匀性和激励源的频率稳定性的灵敏度。由此，激励滤光器层中的小的非均匀性和激励光源中的频率漂移可以导致可见的伪影(例如，水印)和显示屏幕的输出图像中的强度非均匀性。在低指数区域与激励滤光器层之间的指数桥接区域的插入将减少激发耦合至激励滤光器层的非均匀性和激励源的输出频率的变化性的灵敏度，由此在不显著损害激励耦合效率的情况下改善显示强度的均匀性。
[0029]此外，在一些实施方式中，由层压在预先制作的激励光滤光片上的单一硬涂层制作的指数桥接结构提供对于强度振荡问题的简单、有效且减价的解决方法。在无需显著修改现有组装设备和显示元件的情况下，硬涂覆的激励滤光器层可以被用于现有的显示器组装工艺中。此外，多种制造技术可以被用于生产指数桥接结构，提供适应于多种不同的显示器制造工艺的灵活且经济的解决方法。
[0030]此外，硬涂层还在制造工艺期间保护激励光滤光片免受划伤或损坏，并且改善屏眷层的结构强度和完整性。
[0031]与相邻屏幕结构结合的指数桥接层提升从激励源输送到显示器的发光荧光元件的激励能量的输送，提升输送到每个光产生荧光元件的激励能量的均匀性，并且减少从一个光产生荧光元件泄露到相邻光产生荧光元件中的可见光的泄露。由此，改善屏幕对比度、亮度和电力效率。
[0032]在本说明书中描述的主题一个或多个实施的细节载于所附附图和下面的描述中。通过描述、附图和权利要求书，主题的其他特征、方面、优点将变得明确。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1不出根据一些实施方式的具有突光屏幕的扫描激光显不系统的不例。
[0034]图2A和图2B示出示例性屏幕结构和图1中屏幕上像素和子像素的结构。
[0035]图3不出根据一些实施方式的突光屏幕的不例性激光模块。
[0036]图4示出根据一些实施方式的荧光屏幕的多种屏幕层。[0037]图5不出根据一些实施方式的突光屏幕的结构,该突光屏幕在发光层与激励滤光器层之间的中间层中具有低指数区域和指数桥接区域。
[0038]图6A至图61示出根据一些实施方式的图5所示屏幕结构的变形。
[0039]图7为根据一些实施方式的用于制造显示屏幕的示例性工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0040]本说明书描述显示系统，该系统使用含荧光材料的屏幕以在光激励下发出可见光从而产生图像。在本说明书中，在一个或多个扫描激励激光束的激励下含磷光材料的屏幕将被描述并被用作多种显示系统和装置的特定示例。其他非激光激励光源，例如水银灯和发光二极管(LED)，还可以被用在根据一些实施方式的多种显示系统和装置中。此外，光激励性、发光、非磷光荧光材料，例如在适当的光激励下发光的量子点材料，还可以被用在根据一些实施方式的多种显示系统和装置中。
[0041]在一些实施方式中，可通过激光束光激励以分别产生红色光、绿色光和蓝色光的三种不同颜色的磷光可以形成在屏幕上作为像素点或者作为平行红色磷光带、平行绿色磷光带、平行蓝色磷光带的重复图案以生成显示屏幕的荧光层。图1示出了使用具有彩色磷光带的屏幕的基于激光的显示系统的示例。该系统包括产生和投射至少一个扫描激光束120至屏幕101的激光模块110。屏幕101在竖直方向上具有三个平行且不同颜色的磷光带的重复图案。红色磷光带吸收激光以发出红色光，绿色磷光带吸收激光以发出绿色光，并且蓝色磷光带吸收激光以发出蓝色光。带的一个特定空间颜色顺序在图1所述为如红色、绿色和蓝色。还可以使用其他颜色序列。在一些实施方式中，可以使用四种或更多种不同的彩色荧光带(例如，红色、蓝色、绿色、黄色)。
[0042]通常，激励光束处于一频率上或者位于一频谱范围内，该频率或频谱范围位于荧光材料的吸收带宽内并且高于由荧光材料发出的可见光的一个或多个频率。因此，激光束120的波长位于用于屏幕101中的彩色磷光的光学吸收带宽内，并且其波长通常短于用于屏幕101的输出图像的可见的蓝色、绿色和红色的波长。作为一个示例，彩色磷光可以为吸收光谱范围在大约380nm至大约420nm的UV光以产生红色光、绿色光和蓝色光的磷光。因此，激励光束可以在紫色光谱范围中和并且紫外线(UV)光谱范围中，即，波长在420nm以下或者波长在405nm至415nm的范围中。在一些实施方式中，通过UV激光产生激光束120。
[0043]在一些实施方式中，激光模块110包括:一个或多个激光器，例如，UV 二极管激光器，用于产生光束120 ;光束扫描机构,用于每次在屏幕101上水平和竖直扫描光束120以呈现一个图像帧；以及信号调制机构，用于调制光束120以携带用于红色、绿色和蓝色图像通道的信息。在一些实施方式中，图1所示显示系统被配置成背投影系统，其中，观察者和激光模块110位于屏幕101的相反侧。可选地，在一些实施方式中，显示系统被配置成正投影系统，其中，观察者和激光模块110位于屏幕101的相同侧。
[0044]图2A示出根据一些实施方式的图1中的屏幕101的一种示意性设计。图2A示出垂直于激光束120的竖直扫描方向的屏幕101的截面。如图所示，屏幕101包括:由发光的、彩色磷光带制成的荧光层203。屏幕101还包括在相对于荧光层203的屏幕101的激励侧的背面基板201。背面基板201为基本透明于扫光激光束120并且与激光模块110相对以接收扫描激光束120并且以将扫描激光束120耦合至荧光层203。在背投影配置中，正面基板202被固定在相对于背面基板201的屏幕101的观察者侧。在多种实施方式中，分别地，正面基板202包括一个或多个观察者侧屏幕层，并且背面基板201包括一个或多个激励侧
屏幕层。
[0045]在图2A中，用于发出红色、绿色和蓝色可见光的彩色磷光带分别被表示为“R”、“G”和“B”。正面基板202基本透明于通过磷光带发出的红色、绿色和蓝色光。每个颜色像素210包括水平方向上三个相邻彩色磷光带的部分，并且其竖直尺寸被竖直方向上的激光束120的光束延展限定。由此，每个颜色像素210包括三种不同颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的三个子像素212。激光模块110使激光束120每次扫描一个水平线，例如，从左至右和从上至下，以充满屏幕101。激光模块110相对于屏幕101被固定到位，从而以预定方式控制光束120的扫描以确保激光束120与屏幕101上每个像素位置之间的合适对准。
[0046]图2B还示出根据一些实施方式在垂直于荧光层203的表面的截面中屏幕101的操作。在一些实施方式中，因为每个彩色带形状上是纵向的，所以光束120的截面成形为沿着带的方向延伸，以最大化光束在用于像素的每个彩色带内的填充因数。在一些实施方式中，这通过在激光模块110中使用光束成形光学元件实现。
[0047]在一些实施方式中，在操作期间，激光束120被空间性地扫描过屏幕101以在不同时间激励不同颜色像素。根据图像信息调制每个激光束120的强度。每个调制的光束120携带在不同时间用于每个像素和在不同时间用于不同像素的红色、绿色和蓝色的图像信号。通过信号调制控制器，光束120与在不同时间用于不同像素的图像信息进行编码。因此，光束将光束120中编码有图像信号的时域映射到屏幕101上的空间像素上。例如，在一些实施方式中，调制的激光束120具有等同地分配至用于三个不同颜色通道的三个颜色子像素的三个连续的时隙的每个颜色像素时间。在一些实施方式中，光束120的调制使用脉冲调制技术以产生在每个颜色中所需的灰色带、在每个像素中合适的颜色组合以及所需的图像亮度。
[0048]图3为根据一些实施方式的显示系统的示意图。显示系统包括荧光屏幕101和激光模块110。激光模块110包括信号调制控制器320、激光器阵列310、中继光学模块330、镜340、多边形扫描器350和成像透镜360。
[0049]在一些实施方式中，激光器阵列310包括多个激光器，例如，5个、10个、20个或者更多，并且产生多个扫描激光束312以同时扫描屏幕101。在一些实施方式中,激光器阵列310中的激光器为产生具有大约400nm至450nm之间(例如，在405nm至420nm的范围)的波长光的紫外线(UV)激光器。在一些实施方式中，信号调制控制器320控制和调制激光器阵列310中的激光器以便将扫描激光束312调制在适当输出强度以在屏幕101上产生所需图像。在一些实施方式中，信号调制控制器320包括用于生成激光调制信号的数字图像处理器。激光调制信号包括三种不同颜色通道并且被适用为调制激光器阵列310中的激光器。在一些实施方式中，通过改变激光二极管的输入电流或输入功率，调节激光器阵列310的输出强度。在一些实施方式中，激光器阵列310还包括用于生成伺服光束(未示出)的激光二极管，其在扫描激光束312上提供伺服反馈控制。在一些实施方式中，伺服光束为IR激光束。
[0050]在一些实施方式中，如图1所不，中继光学模块330、镜340、多边形扫描器350和成像透镜360 —同将扫描激光束312和伺服光束(未不出)导向屏幕101并且使所述光束以光栅扫描图案水平和竖直地扫描过屏幕101以产生图像。在一些实施方式中，中继光学模块330被布置在扫描激光束312和伺服光束的光学路径上,并且被配置成将扫描激光束312成形为所需光斑形状并且将扫描激光束312引导成一捆紧密间隔的近似平行光束332。镜340为可以快速且精确地转动至所需方向的反射光学元件，例如检流计镜、微机电系统(MEMS)镜等。镜340将源自中继光学模块330的扫描激光束332和伺服光束导向多边形扫描器350，镜340的方向在一定程度上确定扫描激光束332和伺服光束在屏幕101上的竖直定位。多边形扫描器350为可转动的、具有多个反射面，例如5至10个表面的多面光学元件，并且将扫描激光束332和伺服光束通过成像透镜360弓I导至屏幕101。通过多边形扫描器350的转动，使得扫描激光束332水平扫过屏幕101表面并且进一步限定扫描激光束332在屏幕101上的竖直定位。成像透镜360被设计成将每个扫描激光束332引导至屏幕101上的紧密间隔的像素元件上。在操作中，通过镜340的定位和多边形扫描器350的转动，使扫描激光束332和伺服光束水平和竖直地扫描过屏幕101以便根据需要照亮屏幕101的所有像素元件。
[0051]在一些实施方式中，显示处理器和控制器(未示于图3)被配置成执行除了激光模块110的管理操作以外的控制功能。这种功能包括:接收用于生成图像的图像数据；将图像数据信号提供到信号调制控制器320 ;将激光控制信号提供到激光器阵列310 ;生成用于控制和同步多边形扫描器350和镜340的扫描控制信号；以及执行校准功能。
[0052]在一些实施方式中，显示处理器和控制器(未示出)包括一个或多个适当配置的处理器，包括:中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、集成电路(1C)、专用集成电路(ASIC)或者系统单芯片(SOC)等等，并且被配置成根据显示系统适当操作需要执行软件应用程序。在一些实施方式中，根据本发明的实施方式，显示处理器和控制器还可以包括一个或多个输入/输出(I/O)装置和任意适当配置的存储器以存储用于控制正常操作和校准操作的命令。适当的存储器包括:随机存取存储器(RAM)模块、只读存储器(ROM)模块、硬盘和/或闪存装置等等。
[0053]在一些实施方式中，当激光器阵列310包括一个或多个伺服激光束时，屏幕101包括对应的反射性伺服参考标记以将远离屏幕101的伺服光束反射为伺服反馈光。显示系统还包括一个或多个放射伺服检测器(未示出)以检测伺服反馈光并且将伺服检测信号导向显不处理器和控制器以进行处理。在标题为“Servo Feedback Control Basedon Designated Scanning Servo Beam in Scanning Beam Display Systems withLight-Emitting Screens (基于具有发光屏幕的扫描光束显示系统中的指定扫描伺服光束的伺服反馈控制)”并提交于2009年12月21日的第2010/0097678号美国专利申请公开中更加详细地描述了配置有伺服光束的激光磷光显示器(LPD)系统，并且该申请通过引用并入本文。
[0054]在图1至图3所示的背投影系统中，可选为屏幕101将尽可能多的光从入射的扫描激励光束稱合至突光层，同时最小化源自朝向屏幕101的观察者侧的突光层的发光量。可以在屏幕101中以独立或组合的方式实施多种屏幕层和结构以增强屏幕性能，包括激励光的有效收集和耦合、朝向观察者侧的荧光的最大化、屏幕对比度的增强和屏幕眩光的减少。屏幕101的结构和材料可以被设计和选择为满足成本约束和特定应用的其他要求。
[0055]图4示出根据一些实施方式的屏幕101配置的示例。在一些实施方式中，如图4所不，屏幕101包括发光突光层402 (例如,包括彩色突光带的突光层)以在扫描激励光的光激励下发出可见光(例如，红色、绿色、蓝色光)。屏幕101还在荧光层402的相反侧面上包括多个观察者侧屏幕层404和激励侧屏幕层406。图4所示特定屏幕层为说明性示例，并且选择性地实施在特定屏幕中。具有图4所示的层中的仅仅一些的特定荧光屏幕可能足够于特定显示器应用。图4所示的其他特征和屏幕层还可以与图4所示的屏幕层中的一个或多个以组合的方式实施。
[0056]在一些实施方式中，如图4所示，荧光层402包括具有重复性颜色图案的平行荧光带408，例如红色、绿色和蓝色磷光带。在一些实施方式中，如图1所示，荧光带408在垂直于扫描激励光束120的水平扫描方向的方向上延伸。带间隔物410可以光学反射且不透明或者光学吸收，该带间隔物410被选择性地形成在每对相邻荧光带408之间以最小化或减少两个相邻子像素之间的串扰。由此，可以减少在一个颜色像素内的两个相邻子像素之间的污溃和两个相邻颜色像素之间的污溃，并且可以改善屏幕的分辨率和对比度。在一些实施方式中，每个带间隔物410的侧壁进行光学反射以改善每个子像素的亮度和屏幕101的效率。
[0057]在一些实施方式中，荧光层402被沉积在薄基板(未示出)上。可选地，在一些实施方式中，荧光带408被形成在相邻观察者侧层的下表面(与激励源相对)上或者相邻激励侧层的上表面(与观察者相对)上。
[0058]在一些实施方式中，带间隔物410在垂直于屏幕101的方向上具有与荧光带的厚度相同的高度。在一些实施方式中，带间隔物410在垂直于屏幕101的方向上具有大于荧光带的厚度的高度，在荧光带408的层与相邻观察者侧层之间生成空气间隙。在一些实施方式中，作为彩色荧光带层的替代，荧光层402包括在激励光束的照射下发出白光的广谱荧光材料的均匀层(不同颜色的磷光的均匀混合)。在一些实施方式中，广谱荧光材料的均匀层被用于生产单色显示屏幕，或者用于与用户侧彩色滤光器层(例如，彩色滤光器层412)结合以生产彩色显示屏幕。
[0059]在图4中，荧光层402为屏幕101的“激励侧”与“用户侧”之间的区分部，其中两侧的光学特性被设计成非常不同以便在两侧的每个中实施所需光学效果，从而增强屏幕性能。这种光学效果的示例包括:增强进入到荧光层的激励光束的耦合；将未被荧光层吸收的的反射和散射的激励光再循环回荧光层；最大化通过荧光层发出的可见光朝着屏幕的观察者侧的传播；减少由环境光的反射导致的对于观察者的屏幕眩光；遮挡从现有屏幕朝向观察者的激励光；增强屏幕的对比度等。
[0060]参照图4，在一些实施方式中，在屏幕101的激励侧上，激励侧层406被设置成将激励光束120耦合至屏幕101。在一些实施方式中，激励侧层406包括用于控制扫描激励光束120的入射方向的菲涅耳透镜层414。在一些实施方式中，激励侧层406还包括棱形层416(或高指数介质层)以将光再循环回屏幕101，所述光包括激励光和通过荧光层402发出的可见光。在一些实施方式中，激励侧层406包括机械支承层420以向屏幕101提供结构支承和刚性。机械支承层420基本透明于激励光束120。在一些实施方式中，抗反射涂层422被涂覆在与激励光源相对的机械支承层420的下表面上。抗反射涂层422有助于减少在机械支承层420表面上的激励光反射。在一些实施方式中，激励侧层406还包括伺服层424。伺服层424包括用于反射伺服光束并且产生用于校准和控制扫描激励光源(包括激励光束120)的位置和时机的伺服反馈光的多个伺服标记。
[0061]在一些实施方式中，为了改善屏幕101对于观察者的亮度，屏幕101还包括激励滤光器层418。激励滤光器层418被放置在自荧光层402上游的激励光束120的路径上(例如，在屏幕101的激励侧)。激励滤光器层418被配置成透射在激励光束120的波长上的光并且配置成反射通过荧光层402发出的可见光。激励滤光器层418被配置成减少可见荧光的光损耗并由此增强屏幕亮度。
[0062]在一些实施方式中，激励滤光器层418为用于选择性地透射位于激励频率范围下的光并且选择性地反射在可见频率范围中的光的二向色层。在一些实施方式中，激励滤光器层418为用于选择性地透射从激励侧朝着观察者侧传播的激励光并且选择性地反射从观察者侧朝着屏幕101的激励侧传播的可见光的共挤多层膜叠层。在一些实施方式中，激励滤光器层418为用于选择性地透射在两个方向上传播的激励光并且选择性地反射在两个方向上传播的可见光的共挤多层膜叠层。在一些实施方式中，激励滤光器层418被层压在相邻激励侧层的平坦的表面上。将在下面通过与图5和图6A至图61相关的说明更加详细地描述激励滤光器层418的结构和其周围结构。
[0063]在屏幕101的观察者侧，屏幕101包括至少一个前保护基板层426以向包括荧光层402多种屏幕组件提供刚性结构支承。在一些实施方式中，前保护基板层426为由基本透明于通过荧光层402发出的可见颜色光的材料制成的薄刚性片。在一些实施方式中，前保护基板层426由塑料材料(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))、剥离材料或其他合适的介质材料制成。在一些实施方式中，前保护基板层426的厚度为几毫米。
[0064]在一些实施方式中，部分透明材料被用于形成前保护基板426。部分透明材料具有均匀衰减于包括由荧光带发出的彩色光的可见光从而像光学中性密度滤光器似地进行操作。均匀衰减可以作用为减少从显示屏幕的观察者侧进入显示器的环境光的眩光和反射。在一些实施方式中，前保护基板层426的均匀衰减功能通过独立的中性密度滤光层(例如，中性密度滤光层428)被提供或增强。
[0065]在一些实施方式中，前保护基板层426被制成反射并且不透明于激励光束120的激励光以遮挡激励光到达观察者并且将未被吸收的激励光再循环回荧光层402。在一些实施方式中，前保护基板层426的激励遮挡功能通过独立的激励遮挡层(例如，激励遮挡层430)提供或增强。在一些实施方式中，激励遮挡层430由选择性地透射可见光并且吸收或反射激励光的材料制成。例如，在一些实施方式中，基于聚酯的滤光片被用作激励遮挡层430以遮挡在400至415nm波长范围中的激励光。在一些实施方式中，激励遮挡层430具有小于0.01%的410nm以下透射，并且具有大于50%的430nm以上透射。在一些实施方式中，中性密度过滤功能被合并入激励遮挡层430中。例如，在一些实施方式中，激励遮挡层430提供对于430nm至670nm之间的可见光的均勻衰减。
[0066]在一些实施方式中，观察者侧层404还包括发光滤光片434作为与激励滤光器层418的共轭部分。在一些实施方式中，发光滤光片434为配置成选择性地透射通过荧光层402发出的可见光并且配置成反射位于激励光束120的波长范围上或中的光的二向色层。在一些实施方式中，发光滤光片434为被配置成选择性地透射通过荧光层402发出的可见光并且选择性地反射穿过荧光层402的未被吸收的激励光的共挤多层膜叠层。因此，发射滤光层434可以将经由荧光层402的激励光再循环回荧光层402并且提升激励光和屏幕亮度的利用效率。
[0067]在一些实施方式中，观察者侧层404包括用于光学增强屏幕101亮度和视角的屏幕增益层432。在一些实施方式中，增益层432包括具有透镜元件的透镜状层、衍射元件的衍射光学层、具有全息元件的全息层或者这些和其他结构的组合。
[0068]在一些实施方式中，观察者侧层404包括对比度增强层436。在一些实施方式中，对比度增强层436包括沿着垂直于屏幕层的方向与荧光层402中的彩色荧光带空间对应且对准的颜色选择性吸收带。由此，颜色选择性吸收带透射相应颜色的光并吸收其他颜色的光，并且增强屏幕101中颜色子像素的色彩界限。
[0069]在一些实施方式中，对比度增强层436的对比度增强功能通过均匀衰减不同频率的可见光的中性密度滤光器(例如，中性密度滤光器428或附加的中性密度滤光器)提供或增强。中性密度滤光器降低进入显示器的环境光的反射并且防止通过环境光的色偏。
[0070]在一些实施方式中，对比度增强层436的对比度增强功能通过相邻地置于荧光层402的彩色滤光器层412提供或增强。彩色滤光器层412包括分别选择性地透射相应颜色光并且吸收其他颜色光的不同的彩色滤光带。彩色滤光带与荧光层402中对应颜色的荧光带空间对应并对准。在一些实施方式中，彩色滤光带为层压在透明基板的下表面(与激励源相对)上的薄膜带。在一些实施方式中，每对相邻彩色滤光带通过相应的带间隔物被分离。在一些实施方式中，荧光层402中的彩色荧光带和彩色滤光器层412中的彩色滤光带共享通过荧光层402和彩色滤光器层412延伸的相同组的带间隔物。在一些实施方式中，荧光层402包括不同颜色的磷光的均匀混合并且发出广谱白光，并且彩色滤光器层412中的彩色滤光带被用于限定彩色图像像素的边界。
[0071]图4所示的屏幕层仅仅是可以被实施在荧光屏幕中的功能类型的说明。通过单一屏幕层或多个屏幕层的复合，多种功能可以被组合并提供。图4中屏幕层的空间顺序仅仅为说明性。例如，在荧光层402的观察者侧上的层428、层430、层434和层432的空间顺序可以不同于图4所示。相似地，在荧光层402的激励侧上的层414、层416、层424的空间顺序可以不同于图4所示。此外，屏幕101还包括附加层，例如用于连接和/或支承其他层的基板层、支承层、粘接层。在一些实施方式中，可以存在附加的结构原件，例如介入于一个或多个屏幕层之间的间隔、柱和支承脊、胶线等。在一些实施方式中，多种结构(例如，带间隔物、隔离元件、柱和脊)可以穿透屏幕101的多层。将在下面通过与图5和图6A至图61相关的说明更加详细地描述屏幕101的变形。
[0072]如图4所示，在一些实施方式中，激励滤光器层(例如，激励层滤光片418)被置于显示屏幕的激励光源与发光荧光层之间。激励滤光器层选择性地透射第一波长范围(例如，UV范围)中的激励光，并且反射第二波长范围(例如，可见范围)中的可见光。具体地，当激励滤光器层与荧光层相邻地置于屏幕的激励侧上时，激励滤光器层选择性地透射从激励侧朝着荧光层传播的激励光，并且选择性地反射从荧光层朝着激励侧传播的可见光。因此，激励滤光器层有助于增加导向显示屏幕的观察者侧的可见光的量，并且改善显示器的图像亮度。
[0073]虽然与荧光层相邻地放置的激励滤光器层减少逸出到显示屏幕的激励侧的可见光的量，紧邻于激励滤光器层的荧光层的存在有时将导致在荧光层与激励滤光器层之间的界面上引起激励光的反射。基于该原因，一些激励光未被荧光层利用以产生可见光，并且降低屏幕的效率。为了解决该问题，在一些实施方式中，窄的低指数区域(例如，空气间隙)被介入于荧光层与激励滤光器层之间，以便更多的激励光可以被耦合至荧光层，并且减少反射回激励源的激励光的反射。通过耦合至荧光层的激励光增加，增加了显示屏幕的整体图像亮度。此外，低指数区域还导致在荧光层与低指数区域之间的界面上朝着观察者侧反射回由荧光层发射的更多可见光。介入于荧光层与激励滤光器层之间的低指数区域的折射率小于荧光层的折射率和激励滤光器层的折射率。在N0.2011/0305000 Al美国公开中描述了包括荧光层与激励滤光器层之间的低指数区域以改善屏幕亮度的示例性屏幕，该公开通过引用并入本文。
[0074]虽然，介入于激励滤光器层与荧光层之间的低指数区域有助于将更多激励光耦合至荧光层，并且改善显示屏幕的效率，但是低指数区域的存在还将增加激励滤光器层的光学均匀性上的要求。在没有提及任何特性理论的情况下，激励滤光器层通常是生成用于激励光束的共振条件的多层结构(例如，共挤多层膜叠层)，以便在激励光波长上具有透射峰值，并且显著减少或无远离激励光波长的透射。激励滤光器层的提高频率选择性是指，即使激励激光源上的激励光束强度不发生变化，激励滤光器层的厚度或光学特性的小变化(例如，制造变化)也将导致通过激励滤光器层的激励光的透光率的足够的改变从而导致输出图像中的可见非均匀性(例如，“水印”或“强度振荡”)。此外，即使在激励激光源上的激励光束强度不发生变化，在扫过屏幕期间激励光源的小的波长变化(例如，频率漂移)也将导致通过激励滤光器层的激励光的透光率的足够的改变从而导致输出图像中的可见非均匀性。
[0075]根据本说明书中描述的实施方式，当指数桥接结构被介入于屏幕的低指数区域与激励滤光器层之间时，可以减少通过荧光层接收的激励光强度的意想不到的变化。指数桥接结构的折射率位于相应的激励滤光器层与低指数区域的折射率之间。选择指数桥接结构的折射率，使得其不显著减少透射至荧光层的激励光的总体透射。与此同时，指数桥接结构减少对于激励滤光器层中物理和光学非均匀性的激励透光率和激励光源中不稳定性的灵敏度。图5示出包括屏幕的低指数区域与激励滤光器层之间的指数桥接结构的示例性屏幕500。图6A至图61示出可对于图6所示的示例性屏幕600进行的附加的示例性变化。
[0076]图5为屏幕500在垂直于屏幕层平面和激励光束120的竖直扫描方向上的局部剖视图。屏幕500包括一个或多个观察者侧层516、发光层504、中间层502、激励滤光器层506和一个或多个激励侧层518。发光层504包括突光层508,并且可选地,基板层510和低指数间隙524。中间层502被布置在发光层504与激励滤光器层506之间并且紧邻于发光层504和激励滤光器层506。激励光光束120以如下不同顺序抵达不同的屏幕层:激励侧层518、激励滤光器层506、中间层502 (指数桥接层530和低指数层528)、发光层504 (基板层510、荧光层508和间隙层524)和观察者侧层516 (彩色滤光器层520和其他观察者侧层)。
[0077]在一些实施方式中，如图5所不,发光层504包括突光层508和基板层510,其中基板层510被设置成与低指数层528紧邻并且在激励侧上支承荧光层508。在一些实施方式中，与激励侧相对的荧光层508的表面可以使用粘接层或者通过范德华力层压在基板层510上。在一些实施方式中(未图不于图5中),发光层504并不包括基板510或间隙524,并且荧光层508被层压在相邻观察者侧层(例如，彩色滤光器层520)的下表面上。
[0078]在一些实施方式中，荧光层508包括多个平行荧光带514。在一些实施方式中，荧光层508中的每个荧光带514隔开400微米至550微米(例如450微米或500微米)的间距，以便屏幕500上的像素元件的像素宽度在大约1350至1500微米的量级。在其他实施方式中，每个荧光带514隔开大约180微米至220微米的间距，以便屏幕500上的像素元件的像素宽度在大约600微米的量级。在又其他实施方式中，屏幕500的像素元件包括独立的磷光区域，而不是磷光带部分。在一些实施方式中，每个像素是离散和独立的磷光电或者一个特定磷光发光材料的矩形区域。在一些实施方式中，荧光层508具有大约50微米的厚度。在一些实施方式中，荧光带514分别具有大约60英寸的长度。在一些实施方式中，荧光带514分别具有大约450微米的宽度。
[0079]在一些实施方式中，可选的薄基板510为透明于UV和可见光并且折射率比较接近于荧光层508中的荧光材料的折射率的半刚性材料。因为透明基板510的折射率被选择为约等于荧光层508的折射率，透明基板510和荧光层508与发生在透明基板510与荧光带514之间的界面上的小反射进行选择性偶合。透明基板510的其他特征包括低系数的热膨胀和低吸湿性，并且容易制造在薄层中。此外，透明基板510优选为由不易碎并且不会因为暴露于UV光而损坏和在显不系统500使用寿命期间褪色的材料组成。在一些实施方式中，透明基板510聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。通常，透明基板510被配置成尽可能薄，以改善屏幕亮度和色域，以及减少由漏光到透明基板510的边缘导致的光损耗。在一些实施方式中，透明基板510为具有小于或等于6微米的厚度的PET膜。在一些实施方式中，透明基板510的厚度被选择为大约小于荧光带514厚度的三分之一。在一些实施方式中，透明基板510的厚度被选择为大约15至20微米，其中荧光层508的厚度大约为50微米。
[0080]在一些实施方式中，发光层504还包括:分别用于分离荧光层508的相应对的荧光带514的多个带间隔物512。在一些实施方式中(未图不于图5中),带间隔物512在垂直于屏幕层的方向上具有与荧光层508 (例如，荧光带514)的厚度相同的高度。也就是说，带间隔物512不将相邻观察者侧层抬离荧光层508以形成空气间隙，并且带间隔物512的顶部与荧光带514的顶部持平。
[0081]在一些实施方式中，如图5所不,带间隔物512在垂直于屏幕层的方向上具有大于荧光层508厚度的高度，因此，将观察者侧层516抬离荧光层508以在荧光层508与发光层504的紧邻的观察者侧层之间生成多个间隙524。通过使用被布置在间隙524中的具有低折射率的材料(例如空气)，减少通过荧光层508发出的可见光反射回激励侧。在一些实施方式中，间隙524相对小于荧光带514和带间隔物512的尺寸。
[0082]在一些实施方式中，带间隔物512具有法向于基板510和/或相邻观察者侧层(例如，彩色滤光器层520)的侧壁。在一些实施方式中，带间隔物522具有倾斜壁，即不法向于基板510和/或相邻观察者侧层。在一些实施方式中(未示出)，带间隔物512具有竖直壁，并且每个带间隔物512以从上到下的方式与其相邻荧光带接触。在一些实施方式中，带间隔物512具有竖直或倾斜壁，并且该壁不与相邻荧光带接触(例如，如图5所示)。在一些实施方式中，带间隔物512由吸收通过相邻磷光带514发出的可见光的材料制成。在一些实施方式中，带间隔物512由反射通过相邻磷光带514发出的可见光的材料制成。在一些实施方式中，带间隔物512沿着延伸的荧光带514的线性脊。在一些实施方式中，荧光层508包括独立的荧光子像素元件，并且带间隔物512为围住离散和独立的子像素元件的间隔物。
[0083]在一些实施方式中，观察者侧层516包括与发光层504紧邻的彩色滤光器层520。在一些实施方式中，彩色滤光器层520包括分别用于透射一种特定颜色光的彩色滤光元件522的带。每个彩色滤光元件522与相同颜色的对应的荧光带514对准。在一些实施方式中，彩色滤光器层520为刚性结构或半刚性板。在其他实施方式中，彩色滤光器层520为通过屏幕500的其他结构元件(例如，相邻观察者侧层)保持定位的相对柔性基板或片。在一些实施方式中，彩色滤光器层520还包括:在位置和颜色方面对应于带间隔物512的带间隔物元件。在一些实施方式中，如图5所示，延伸至彩色滤光器层520中的带间隔物512用于在突光层508中分离突光带514,并且还被用于在彩色滤光器层502中分离相邻彩色滤光兀件 522。
[0084]在屏幕500中，激励滤光器层506被配置成选择性地反射在可见波长范围中的可见光并且透射在不同于可见波长范围的激励波长范围中的激励光的分色滤光层。在一些实施方式中，激励滤光器层506为透射在两个方向上行进的UV光并且反射在两个方向上的可见光的多层光学膜。因此，当UV激励光源被用于产生激励光束120时，激励滤光器层502允许包含在扫描激励光束120中的UV光进入屏幕的荧光层508，并且反射通过荧光层508发出的可见光和一直在屏幕500内散射回观察者侧的未被吸收的UV光。在一些实施方式中，当激励源为405至415nm波长的紫外光时，激励滤光器层为配置成生成用于405至415nm波长的紫外光的透射谐振的共挤多层膜叠层。
[0085]在一些实施方式中，激励滤光器层506为由非常薄的共挤多层膜叠层制成的二向色层。更具体地，具有不同折射率的膜的多片被层压或融合在一起以构成复合片作为二向色层。在一些实施方式中，具有不同指数的两个不同材料的多层可以被用于通过交替的方式放置两种材料以形成复合膜叠层。在一些实施方式中，具有不同指数的三个或更多不同材料可以被层叠在一起以形成符合膜叠层。这种用于二向色层的复合片本质上为透射用于激励发出彩色可见光的磷光材料并且反射彩色可见光的激励光(例如，UV光)的光学干涉反射器。这种复合片可以由有机、无机或有机和无机材料的组合物形成。多层复合片可以为刚性或柔性。柔性多层复合片可以由聚合物、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美国专利中公开了包括聚合物和非聚合物材料的示例性二向色膜，这些专利的全文通过引用并入本文作为本申请说明书的一部分。用于这种复合片的全聚合物结构可以提供制造和成本效益。如果具有高光透射和大指数差异的高温聚合物被利用在干涉滤光片中，之后薄且非常柔软的环境稳定滤光片可以被制造成满足短通(SP)和(LP)滤光片的光学需要。尤其是，如N0.6，531，230美国专利中的教导的共挤多层干涉滤光片，可以在非常低成本有效地制造复合层组的方式中提供精确的波长选择以及大面积。N0.6，531，230美国专利的所有公开通过引用并入本文作为本申请说明书的一部分。具有高指数差异的聚合物对允许独立的、非常薄且高反射率的镜的结构，例如，不具有基板但是依然可以轻易地处理以构成大屏幕。这种复合片功能上为多层光学膜(MOF)的一块，并且包括:例如PET和C0-PMMA的交替层以显示出适用于本申请的屏幕应用的正入射反射带。作为示例，3M公司的由多层聚酯类膜制成的增强镜面反射器(ESR)可以被配置成产生用于本申请的所需二向色反射和透射带。在N0.5，976，424美国专利、N0.5, 080, 467美国专利和N0.6，905，220美国专利中描述了多层膜的多种特征的示例，这些专利通过引用并入本文作为本申请说明书的一部分。
[0087]如图6所示，替代“单层”低指数层，通过被称为中间层502的复合(或“双层”)低指数层占用发光层504与激励滤光器层506之间的区域。中间层502包括:与发光层504接触的一个或多个第一(上)部分532 (例如，低指数层528中一个或多个区域)，将一个或多个第一部分532与激励滤光器层506分离的第二(下)部分(例如，指数桥接层530)。第二(下)部分具有第一部分532的折射率与激励滤光器层506的折射率之间桥接的折射率。在一些实施方式中，中间层502中的第二区域530具有大约5微米的厚度。在一些实施方式中，中间层502的低指数层528为充满空气的间隔。可选地，低指数层528充满相对于基板510和激励滤光器层506具有适当低折射率的固体或半固体材料(例如，凝胶层、气溶胶层或聚合物层)。在一些实施方式中，第二区域(指数桥接层530)具有大约144至1.5的桥接折射率。在一些实施方式中，低指数层528中的第一部分532的折射率大约为1.0，激励滤光器层506的折射率大约为1.67，并且桥接折射率(例如，第二部分的折射率)大约为1.43。在更通常的方面，指数桥接区域的折射率在低指数区域的折射率与激励滤光器层的折射率之间(例如，一半之间)，并且低指数区域的折射率在发光层的折射率与指数桥接区域的折射率之间(例如，一半之间)。发光层的折射率为与中间层的低指数区域紧邻的层的折射率。
[0088]因为填充低指数层528的材料具有小于指数桥接层530的折射率，故朝着屏幕500的激励侧行进的相当一部分光(包括通过荧光带514发出的可见光和通过观察者侧层516反射的未被吸收的激励光)将通过指数桥接层530被反射回观察者侧。此外，激励滤光器层506被配置成选择性地遮挡通过激励滤光器层506从观察者侧朝着激励侧透射的基本所有的可见光。因此，朝着观察者侧发出的可见光的透射被最大化。此外，指数桥接层530具有激励滤光器层530的折射率以下的折射率，并且低指数层532具有指数桥接层530的折射率以下的折射率。因此，在数桥接层530与激励滤光器层506之间的截面上的指数的变化不会如低指数区域(例如，单层低指数层)与激励滤光器层506紧邻地被设置的其他屏幕的屏幕500中那样突然。这种减少的指数变化减少在激励滤光器层506中对于物理和光学非均匀性的激励透光率和激励光源中不稳定性的灵敏度。由此，在不显著违背整体屏幕亮度的情况下，减少输出图像的亮度中的意想不到的非均匀性。
[0089]在一些实施方式中，低指数层528除了低指数部分532以外还包括多个隔离元件526。隔离元件526为配置成限定和保持低指数层528的均匀性和厚度的间隔部件。在一些实施方式中，通过整体定位在激励滤光器层506与发光层504之间的一个或多个隔离元件526，低指数层528的高度被限定。隔离元件526的高度可以与荧光层508相当或者小至与发出的可见光的一个波长相当。在一些实施方式中，为了最小化发出的光的水平行程，中间层502的高度被制成为尽可能小，以便非常小的发出光可以前往屏幕500的不必要的区域，例如前往至带间隔物512中。在一些实施方式中，隔离元件526延伸通过低指数层528并且具有嵌入发光层508的相应的端部。
[0090]在一些实施方式中，隔离兀件526由透明于可见光和UV光并且在形成于屏幕500中的压力下保持尺寸稳定性的材料制成。隔离元件526的其他所需特征包括低吸湿性和在长时间暴露于UV光下的抗光学和机械损坏。在一些实施方式中，隔离兀件526由树脂或粘接剂(例如，PSA)制成。
[0091]在一些实施方式中，隔离元件526相对于荧光带514被随机定位以防止观察者见到图案效果和其他伪影(例如，云纹图案)。在一些实施方式中，隔离元件526被定位在低指数层528的具体区域中，其中这种结构元件的存在不太可能被观察者检测到。例如，在一些实施方式中，隔离元件526仅仅被定位成与蓝色磷光区域相邻，因为绿色光与人眼明视峰值对齐并且由隔离元件526引起的绿色光中的变化更加容易被检测到。在一些实施方式中，隔离元件526被定位成与带间隔物512相邻，因为带间隔物512的区域中以任意方式发出小光。
[0092]在一些实施方式中，隔离元件526被配置成屏幕401的结构组件以增强制成屏幕401的多个层的凝聚力。例如，将激励滤光器层506机械耦合至发光层504 (例如，耦合至透明基板510)的胶线可以作为一些实施方式中的隔离元件526。在一些实施方式中，隔离元件526为将低指数层528分隔为多个独立低指数区域(例如，多个第一区域532)的直线或曲线细长带形状。在一些实施方式中，隔离元件526为单独的阻隔柱形状。在一些实施方式中，低指数层506单一的连续低指数区域(例如，单一第一区域532)，其中分布有隔离元件526 (例如，阻隔柱)。
[0093]在一些实施方式中，指数桥接层530为与隔离元件526分开制成的层。在一些实施方式中，指数桥接层530为粘接层(例如，压敏粘接剂)。在一些实施方式中，指数桥接层530为在其上适用粘接层(例如，压敏粘接剂)的玻璃层。在一些实施方式中，指数桥接层530为适用在激励滤光器层506层的与观察者相对的表面上的压敏粘接剂层。在一些实施方式中，指数桥接层530为PET层。在一些实施方式中，指数桥接层530布置在激励滤光器层506的与观察者相对的表面上的固化涂层的层。在一些实施方式中，指数桥接层530为适用薄粘接层层压在激励滤光器层506上的层。在一些实施方式中，通过耐磨材料制成的指数桥接层530提供在屏幕组装期间保护潜在激励滤光器层免受划伤的附加优点。在一些实施方式中，指数桥接层530，例如由固体层或“硬质涂层”制成的指数桥接层还提供或增强相邻屏幕层(例如，激励滤光器层506)的结构钢性并且保持其免受弯曲或破坏。在一些实施方式中，通过保持激励滤光器层506免受弯曲或破坏，指数桥接层530还有助于保持激励滤光器层506的光学均匀性。在一些实施方式中，多个第一区域532为通过多个支承脊(例如，隔离元件526)将固体指数桥接层530与发光层504分离生成多个空气间隙。在一些实施方式中，多个第一区域532可以被不同于空气的低指数材料充满。例如，低指数胶或气溶胶可以被用于填充第一区域532。
[0094]在一些实施方式中，指数桥接层530和隔离元件526为整体结构的一部分，例如使用模具由树脂制成的整体结构，并且整体结构具有桥接指数。整体结构具有与激励滤光器层506的上表面接触的平坦的第一表面，以及与发光层504接触的脊状第二表面，其中整体结构的脊状第二表面的凹陷区域在中间层502中形成多个第一区域532。
[0095]在一些实施方式中，发光层504的厚度大约10倍于指数桥接层530的厚度。例如，在一些实施方式中，荧光层508大约为50微米的厚度，并且指数桥接层530大约为5微米的厚度。在一些实施方式中，在低指数层528中的多个第一区域532分别具有大约20微米的厚度并且第二区域530区域大约5微米的厚度。
[0096]在一些实施方式中，作为具有彩色荧光带514的荧光层508的替代，发光层504为在激励光的照射下发出广谱可见光的突光层。在这种实施方式中，显不屏幕500在突光层的观察者侧包括彩色滤光器层(例如，彩色滤光器层520)，其中彩色滤光器层包括配置成根据预定子像素图案透射不同颜色光的彩色滤光元件522的周期性阵列。在这些实施方式中，荧光层发出白光，并且彩色滤光器层被用于限定彩色像素的边界。[0097]图5示出根据一些实施方式的示例性屏幕500。图6A至图61分别示出根据多种实施方式的包括对于一个或多个屏幕500的变化的相应的屏幕600。
[0098]例如，在一些实施方式中，如图6A所示，在荧光层中分离荧光带514的带间隔物(例如，带间隔物512’)不延伸至观察者侧层516中，而改为整体延伸在观察者侧层516与基板层510之间。
[0099]在一些实施方式中，如图6B所示，分离相邻荧光带514的带间隔物(例如，带间隔物512”)具有直侧壁而非倾斜侧壁，并且给个带间隔物512”以从上到下的方式与两个相邻荧光带514接触。在一些实施方式中，如图6B所示，每个带间隔物512”与其相邻荧光带514之间不存在低指数间隙。此外，如图6B所示，观察者侧层516与荧光层中的荧光带514之间不存在低指数间隙。
[0100]在一些实施方式中，如图6C所示，带间隔物512”具有直侧壁而非倾斜侧壁。在一些实施方式中，观察者侧层516包括彩色滤光器层520’，并且彩色滤光器层520’与突光带514和带间隔物512”接触，并且在荧光带514与带间隔物512”之间不具有低指数间隙。在一些实施方式中，荧光层和彩色滤光器层分别包括其各自的带间隔物组。在一些实施方式中，荧光层和the彩色滤光器层共享通过荧光层和彩色滤光器层延伸的相同组的带间隔物。
[0101]在一些实施方式中，如图6D所示，彩色滤光器层由中性密度滤光层604取代，并且放置为与在观察者侧上的发光层504相邻。中性密度滤光层604有助于提供对比度增强功能和减少从观察者侧进入到屏幕的环境光的反射。
[0102]在一些实施方式中，如图6E所示，包含彩色荧光带和带间隔物的荧光层可以由在激励光光束的照射下发出广谱白光的荧光层606取代。在这种实施方式中，观察者侧层516包括彩色滤光器层520’。彩色滤光器层520’包括用于限定彩色子像素的边界的彩色滤光元件522。彩色滤光器层520’还包括每对相邻彩色滤光元件522之间的带间隔物602。
[0103]在一些实施方式中，如图6F所不,在观察者侧层516与突光带514之间不存在低指数间隙。在一些实施方式中，如图6F所示，在激励侧上没有任何支承基板(例如，基板510)的情况下，荧光层中的荧光带514被附接到观察者侧层。如图6F所示，荧光带514的下表面(与激励侧相对的表面)与低指数层528 (包括中间层502的第一区域532)接触，并且通过指数桥接层530 (中间层502的第二区域)与激励滤光器层506分离。在一些实施方式中，如图6F所示，用于将发光层504 (仅仅包括荧光层并不包括激励侧支承基板)与通过中间层502的第一区域532延伸的激励滤光器层506分离的隔离元件(例如，隔离元件608)。如图6F所示，隔离元件608分别具有立于独立的固体指数桥接层530 (例如，由PET或玻璃制成的指数桥接层)上的一端，并且具有延伸至发光层504中的另一端。在一些实施方式中，指数桥接层530为将带间隔物608保持到激励滤光器层506的PSA层。在一些实施方式中，如图6F所示，隔离元件608也可作为分别彼此分离一对相邻荧光带514的带间隔物。在一些实施方式中，隔离元件608由适用于作为带间隔物的材料制成，例如吸收可见光的材料，或者反射于可见光和激励光的材料。在一些实施方式中，作为带间隔物的隔离元件可以进一步延伸至观察者侧层516中，例如，延伸至与荧光层相邻的彩色滤光器层中。
[0104]在一些实施方式中，如图6G所不,激励滤光器层506与发光层504之间的中间层(例如，中间层502’ )包括由单一材料(例如，树脂或玻璃)制成的整体结构(例如，整体结构610)。整体结构610包括作为中间层502’的指数桥接区域的平面部分。平面部分的平面底表面与激励滤光器层506接触(例如，通过薄粘结层层压在激励滤光器层506上)。整体结构610还在平面部分上包括脊状上部。脊状上部有助于将平面部分与发光层504分离。在一些实施方式中，脊状部的顶表面与紧邻观察者侧层的底表面接触。在一些实施方式中，脊状上部包括在整体结构610的脊状顶表面中生成凹槽532的多个线性脊。凹槽532作为中间层502’的第一区域具有小于整体结构610的平面部分(中间层502’的第二区域)的折射率。凹槽532选择性地通过空气或其他低指数材料填充。在一些实施方式中，脊状上部分包括多个柱。柱被分布在通过柱生成的在平面部分与发光层504之间的连续低指数区域532 内。
[0105]在一些实施方式中，图6G中所示整体结构610被修改以便整体结构610的脊状部分通过中间层502’的低指数区域并且延伸至发光层504中。如图6H所示，整体结构610’具有包括部分延伸至基板510’中的脊，其中基板510’用于发光层504中的荧光层的激励侧支承基板。
[0106]在一些实施方式中，图6G中所示整体结构610进一步被修改以便整体结构610的脊状部分通过中间层的低指数区域并且延伸至发光层504中。如图61所示，在一些实施方式中，
[0107]在整体结构610”的顶表面上的延伸的脊(例如，“肋”)作为用于在发光层504中分离每对相邻彩色荧光元件514的带间隔物(例如，带间隔物512)。在一些实施方式中，荧光元件514被附接到支承层602 (与发光层504紧邻的特定观察者侧层)的下表面。在整体结构610”的顶表面上延伸的脊有助于将观察者侧层516 (包括支承层602)和附接的荧光元件514从整体结构610”的平面部分分离，由此生成多个低指数区域532’。多个低指数区域532’作为中间层502’的低指数层528。在一些实施方式中，整体结构610”的延伸的脊与荧光元件514的侧面接触。在一些实施方式中，整体结构610”的延伸的脊并不与荧光元件514的侧面接触。在一些实施方式中，当制造图61中所示显示屏幕结构时，分开组装屏幕的下部分(包含整体结构610”和激励滤光器层506)和屏幕的上部分(包含荧光元件514、支承层602和选择性附加的观察者侧层)。之后，上部分和下部分被汇聚到一起以彼此对齐并粘结。在一些实施方式中，在支承层602上，若干个低指数间隙524’通过多个隔离元件512’被生成在支承层602与其他观察者侧层之间。低指数间隙524’减少反射回激励侧的通过荧光元件514发出的可见光的反射。在一些实施方式中，支承层602被制作为尽可能薄。
[0108]图6A至图61仅仅为可以对屏幕进行的一些变形的说明。图6A至图61中所述屏幕元件的特定组合并不意味着位移可能的组合。可以进行其他组合的变化，并且通过包含于本说明书中的描述，该变化对于本领域技术人员是显而易见的。
[0109]图7示出用于制造包括指数桥接层(从隔离元件分开的固体层，其中隔离元件用于将指数桥接层与发光层分离)的显示屏幕的示例性工艺700。在工艺700中，涂层被适用702到激励滤光器层的第一侧面。激励滤光器层被配置成选择性地反射第一波长范围(例如，光谱的可见范围，或用于通过彩色荧光带发出的彩色光的光谱的离散范围)中的可见光并且透射在不同于第一波长范围的第二波长范围中的激励光。涂层具有小于激励滤光器层的折射率的桥接折射率。在一些实施方式中，激励滤光器层大片的共挤多层膜。在一些实施方式中，液态涂覆材料(例如，溶解于溶剂中的固体涂覆材料)被喷射到共挤多层膜的一个侧面上，并且之后固化(通过UV曝光)在共挤多层膜上。在固化后，固体硬涂层被形成在共挤多层膜上。
[0110]在一些实施方式中，粘接层(例如，压敏粘接层)被适用704到激励滤光器层的暴露的侧面，例如，在涂层被适用于激励滤光器层之后。例如，在一些实施方式中，压敏粘接层(PSA)被适用到未被涂覆固体硬涂层的共挤多层膜的侧面，并且在不施加足够的压力以粘接压敏粘接剂的情况下，共挤多层被高速滚动。因为适用在共挤多层膜上的压敏粘接剂未被激活，在不损坏膜或粘接层的情况下，共挤多层膜卷仍然可以被展开。
[0111]在一些实施方式中，通过将粘接层滚动到基板，激励滤光器层被层压706到基板，例如在将粘接层适用到激励滤光器层之后。例如，在一些实施方式中，共挤多层膜的卷被缓慢地展开与基板(例如，激励侧层，如由玻璃制成的伺服层)表面相对的PSA涂覆侧面。在一些实施方式中，当共挤多层膜卷被缓慢展开时，压力被施加以激活PSA层，以便通过激活的PSA将共挤多层膜被层压到基板上。
[0112]在一些实施方式中，发光层被布置708在激励滤光器层的第一侧面上的涂层上，例如，在层压之后，其中通过多个低指数间隙，发光层与涂层分离。例如，在一些实施方式中，多个胶线被适用到发光层中的基板，并且通过胶线，激励滤光器层的第一侧面被附接到发光层。
[0113]在一些实施方式中，当共挤多层膜在一个侧面上已涂覆有PSA层并且在另一侧面上涂覆有脱模剂时，工艺700被修改。例如，共挤多层膜的一些供应商提供具有很难去除的PSA涂覆的膜。在这种情况下，固体指数桥接层由PET或玻璃层制成。在PSA侧面与PET或玻璃层相对的情况下，PSA涂覆的多层膜被缓慢地滚动在PET或玻璃层上。之后，足够的压力可以被施加以激活PSA，以便通过PSA，共挤多层膜被层压在PET或玻璃层上。之后，通过使用适用在发光层底表面的多个胶线，玻璃或PET层可以与共挤多层膜一同被附接到发光层。还可以使用在发光层与激励滤光器层之间包含中间层的屏幕的其他方法。
[0114]虽然本文包含多个细节，但是这些细节不应当被解释为本发明的范围上的限制或者要求的范围上的限制，而是作为本发明的特定实施方式的特征的描述。在独立实施方式的上下文中的本文中描述的一些特征还可以以组合或者单一实施方式实施。相反，在单一实施方式的上下文中描述的多种特征可以分别以多个实施方式实施或者以任意合适的子组合实施。此外，尽管上面描述的特征可以作用在一些组合中并且甚至初始要求如，自要求的组合的一个或多个特征在一些情况中可以从组合中删除，并且要求的组合可以被导向子组合或者子组合的变化。
[0115]只有少数几个实施被公开。然而可以基于本文中的描述和图示进行所描述实施的变化和改进和其他实施。
【权利要求】
1.一种显示屏幕，包括: 发光层，所述发光层被配置成在不同于第一波长范围的第二波长范围中的激励光的照射下发出所述第一波长范围中的可见光，所述发光层具有与所述显示屏幕的观察者侧相对的第一侧和与所述显示屏幕的激励侧相对的第二侧； 激励滤光器层，所述激励滤光器层被布置在所述显示屏幕的相对于所述发光层的所述激励侧上，并且被配置成选择性地反射所述第一波长范围中的所述可见光并透射所述第二波长范围中的所述激励光；以及 中间层，所述中间层被布置在所述发光层与所述激励滤光器层之间并且与所述发光层和所述激励滤光器层相邻，其中所述中间层包括与所述发光层接触的一个或多个第一区域和将所述一个或多个第一区域与所述激励滤光器层分离的第二区域，并且其中所述第二区域的桥接折射率位于所述一个或多个第一区域的第一折射率与所述激励滤光器层的第二折射率之间。
2.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层的所述第二区域为玻璃层；以及 所述一个或多个第一区域为一个或多个空气间隙，所述一个或多个空气间隙通过将所述玻璃层与所述发光层分离的多个隔离元件产生。
3.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层的所述第二区域为PET层；以及 所述一个或多个第一区域为一个或多个空气间隙，所述一个或多个空气间隙通过将所述PET层与所述发光层分离的多个隔离元件产生。
4.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述多个隔离元件为多个支承脊；以及 所述多个支承脊在将所述第二区域与所述发光层分离的低指数层中产生多个空气间隙。
5.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述发光层包括多个彩色荧光带；以及 所述多个隔离元件为带间隔物，所述带间隔物分别在所述发光层中分离相邻对的彩色荧光带。
6.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述多个隔离元件为多个支承柱；以及 所述多个支承柱产生用于将所述第二区域与所述发光层分离的空气间隙。
7.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述多个隔离元件分别延伸通过所述中间层和所述发光层的至少一部分。
8.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述多个隔离元件分别延伸在所述发光层与所述激励滤光器层之间。
9.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层包括具有所述桥接折射率的整体结构，所述整体结构具有与所述激励滤光器层接触的平坦的第一表面以及与所述发光层接触的脊状第二表面，其中在所述整体结构的所述脊状第二表面上的一个或多个凹陷区域在所述中间层中形成所述一个或多个第一区域。
10.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述激励滤光器层为共挤多层膜叠层，共挤多层膜叠层被配置成对所述第二波长范围中的所述激励光产生透射谐振。
11.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述激励滤光器层被配置成对405至415nm波长的紫外光产生透射谐振。
12.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层中的所述第二区域减少由于所述激励滤光器层中的制造变化性导致的通过所述激励滤光器层透射到所述发光层的所述激励光的强度变化。
13.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述激励光为405至415nm波长的紫外光。
14.如权利要求1所述 的显示屏幕，其中: 所述第一折射率大约为1.0，所述第二折射率大约为1.67，并且所述桥接折射率大约为 1.43。
15.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层中的所述第二区域具有大约5微米的厚度并且所述桥接折射率大约为1.4至 1.5。
16.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述发光层为荧光层，所述荧光层的厚度大约10倍于所述中间层中的所述第二区域的厚度。
17.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述中间层中的所述一个或多个第一区域分别具有大约20微米的厚度并且所述中间层中的所述第二区域具有大约5微米的厚度。
18.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述显示屏幕还包括彩色滤光器层，所述彩色滤光器层位于所述显示屏幕的相对于所述发光层的观察者侧上，并且所述彩色滤光器层包括彩色滤光器元件的周期性阵列，所述彩色滤光器元件的周期性阵列被配置成根据预定子像素图案透射不同颜色的光。
19.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述发光层为在所述激励光的照射下发出广谱可见光的荧光层。
20.如权利要求1所述的显示屏幕，其中: 所述发光层为包括彩色荧光元件的周期性阵列的荧光层，所述彩色荧光元件的周期性阵列被配置成当通过所述激励光照射时根据预定子像素图案发出不同颜色的光。
21.如权利要求1所述的显示屏幕，还包括: 一个或多个观察者侧层，所述一个或多个观察者侧层被布置在所述显示屏幕的相对于所述发光层的所述观察者侧上，并且所述一个或多个观察者侧层包括UV遮挡层、对比度增强层和外保护层中的一个或多个。
22.如权利要求1所述的显示屏幕，还包括: 激励源；以及 一个或多个激励测层，所述激励侧层被布置在所述显示屏幕的相对于所述激励滤光器层的所述激励侧上，所述一个或多个激励测层包括菲涅耳层、伺服层、机械支承层和抗反射涂层中的一个或多个。
23.一种用于制造显示屏幕的工艺，包括: 将涂层施加至激励滤光器层的第一侧，所述激励滤光器层被配置成选择性地反射第一波长范围中的可见光并且透射在不同于所述第一波长范围的第二波长范围中的激励光，其中所述涂层的桥接折射率小于所述激励滤光器层的折射率； 将粘接层施加至所述激励滤光器层的第二侧； 通过将粘接层滚动到基板，将所述激励滤光器层层压到所述基板；以及将发光层布置在所述激励滤光器层的所述第一侧上的所述涂层上，其中通过多个空气间隙将所述发光层与所述涂层分离。
【文档编号】G09F9/00GK103675971SQ201310409659
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年9月13日
【发明者】菲利普·J·莱利 申请人:Prysm公司