用于显示器的量子点调制的制造方法与工艺

用于显示器的量子点调制本申请是申请号为201110416426.1、申请日为2011年12月14日、发明名称为“用于显示器的量子点调制”的发明专利申请的分案申请。技术领域本发明总体上涉及光源，并且特别地涉及调制光源。

背景技术：
为了显示图像，显示系统可以包含在像素被光源(诸如背光单元(BLU))照射时调节像素的亮度级和颜色值的滤色器和光阀。典型地，光源(例如荧光光源或发光二极管)照射显示面板上的像素。RGB滤色器和液晶材料削弱照射像素的光。结果，可逐个像素地控制亮度级和颜色值，以基于接收到的图像数据来表现图像。在大多数显示系统中，光源以包括宽的波长谱的白光照射像素。在来自光源的白光被滤色器进行滤色并且被不同状态的液晶材料进行亮度调节时，由像素的所有可能的颜色值形成色域，并且该色域可用于支持彩色图像显示。显示系统的大多数光学配置针对波长谱的一个或多个中间点被优化。现有光源提供了扩散(diffusive)的、宽范围的波长，其中包括光学配置未针对其被优化的波长。甚至对于那些单色光源，现有光源中发射的光仍然包含宽范围的波长。由于这些宽范围的波长包括显示系统未针对其被优化的大多数波长，因此在具有现有光源的显示系统中可能出现图像倒置、受限的视角以及不期望颜色表现和色调，从而显示的图像具有糟糕的质量。该部分中描述的方法是可以实行的方法，但不一定是先前已被想到或实行的方法。因此，除非另外指示，否则不应假定该部分中描述的任何方法仅仅由于它们被包含在该部分中而被认为现有技术。相似地，除非另外指示，否则关于一个或多个方法标识的问题不应基于该部分而假设在任何现有技术中已经识别。附图说明在附图中作为示例而不是作为限制示出本发明，并且在附图中相似标号指代相似元件，并且其中：图1A、图1B和图1C示出根据本发明可能实施例的示例调制光源；图2A和图2B示出包括根据本发明可能实施例的调制光源的示例显示系统；图3示出根据本发明可能实施例的示例光调制片(tile)阵列；图4A、图4B、图4C和图4D示出根据本发明可能实施例的示例光调制片；图5示出根据本发明可能实施例的示例调制光源的框图；图6示出根据本发明可能实施例的示例处理流程；以及图7描述根据本发明的一个实施例的示例色域。具体实施方式在此描述与调制光源有关的示例可能实施例。在以下描述中，为了解释，阐述大量特定细节以提供本发明的透彻理解。然而，应理解，可以在没有这些特定细节的情况下实现本发明。在其它情况下，没有详尽地详细描述公知结构和设备，以避免不必要地包括、模糊或混乱本发明。在此根据以下纲要描述示例实施例：1.概述2.调制光源3.光传感器和调节器4.光学堆栈(opticalstack)5.图案化调制6.非图案化调制7.光调制片8.强烈度(intensity)状态9.调制光源控制器10.示例处理流程11.等同物、扩展、替换和杂项1.概述该概述提出了本发明的可能实施例的一些方面的基本描述。应注意，该概述不是可能实施例的各方面的范围广泛或详尽的总结。此外，应注意，该概述不意图被理解为标识可能实施例的任何尤其重要的方面或要素，也不应被理解为特别地描绘可能实施例的任何范围或总体上描绘本发明。该概述仅通过精简和简化的格式呈现与示例可能实施例有关的一些概念，并且仅应理解为是以下的示例可能实施例的更详细描述的概念性前序。描述了用于提供发射具有在规定光波长范围内的波长的光的调制光源的技术。在一些可能实施例中，在此描述的调制光源包括一个或多个(光)调制层，其可以被入射的宽带第一光激发，以再生在规定光波长范围内的第二光。再生的第二光可被用于照射显示系统中的图像像素。在一些可能实施例中，调制层可以包括这样的量子点，该量子点基于它们的物理特性(包括发射具有一个或多个(例如设定数量的)颜色分量的再生光的特性)被选择。该一个或多个颜色分量中的每一个尤其是用于特定颜色的规定(光)波长范围内的颜色光。在一些可能实施例中，规定光波长范围不随着调制光源的操作温度而变化，由此允许跨越宽范围的操作温度的再生光中的光波长精确合成。此外，可以监控并且调节在此描述的再生光中的颜色分量的(光)强烈度。结果，甚至当光调制材料老化时，再生光也具备光波长和强烈度的准确简档(profile)。在此描述的调制光源可以在高端显示系统中用作为光学堆栈(opticalstack)的一部分，该光学堆栈可以附加地和/或可选地包括其它光学部件(例如滤色器和/或颜色增强器)，以将像素设定为各个颜色值和亮度级。再生光中的光波长和强烈度的准确简档可以导致以在显示系统支持的色域中的特定白色点(例如D65)处的白光来照射显示系统中的像素。因此，显示系统所创建的图像在颜色值方面可以是高度准确的。在此描述的光调制技术下，调制层中的独特(distinct)量子点的组的最大数量可以被配置为设定的数量，例如一个、两个、三个、四个、五个、六个、或另一正整数。虽然在大多数显示系统中三基色分量可能是足够的，但在此描述的调制光源可以但不限于提供比三个更多(或更少)的颜色分量。特别地，在此描述的技术下，包括足够数量的颜色分量的调制光源可以连同其它光学部件一起使用，以支持高质量显示系统中的宽色域(WCG)。可以对在此描述的调制光源中的调制层进行图案化和/或非图案化。完全图案化调制层可以包括如下这样的光转换单元的阵列，每一光转换单元可包括独特区域。光转换单元中的独特区域中的每一个可以发射再生光中的单色分量的一部分。完全非图案化调制层可以包括如下这样的光转换单元的阵列，每一光转换单元可以发射再生光中的所有颜色分量的部分。图案化调制层也可以包括如下这样的光转换单元的阵列，每一光转换单元可以发射再生光中的一些但非全部颜色分量的一部分。混合的图案化调制层也可以被使用，并且可以包括单色光转换单元、两色光转换单元直到完全混合的全色光转换单元的混合物的阵列。在一些可能实施例中，调制层可以在显示系统的光学堆栈中被设置在LCD和滤色器之前或之后。通过在此描述的图案化调制层，来自宽带光源的第一光可被转换为包括具有加亮(例如高饱和的)颜色的光的具有特定颜色分量的再生第二光。因此，在此描述的调制光源可以用于扩大高质量显示系统(例如HDR显示器)的色域。可以测量并且调节来自在此描述的光调制层的每一区域的再生光的强烈度。可以调节用于调制层中的任一光转换单元的颜色分量的绝对强烈度。用于光转换单元的颜色分量的相对强烈度也可相对于用于光转换单元的一个或多个其它颜色分量被测量并且调节。在一些可能实施例中，光转换单元耦合到一个或多个脉宽调制(PWM)控制信号，从而调制层或其中的光转换单元中的颜色分量的相对和/或绝对强烈度可以被控制在最小强烈度和最大强烈度之间。因此，在此描述的调制光源被配置用于不仅支持宽色域，而且还支持高的对比度水平的动态范围，从而帮助显示系统产生高度准确且详细的图像。在此描述的调制光源可以在单个系统(例如单个显示系统)中代替(相同或不同类型的)其它光源操作或可替换地附加地与(相同或不同类型的)其它光源一起操作。例如，调制光源中的调制层可以基于局部颜色浓度来增强某些像素的颜色和亮度级，或基于图像数据来增强给定空间区域的其它与色度有关的特征，而像素可以受另一光源照射，以通过例如LED和滤色器表现颜色和亮度级。因此，可以通过显示器的给定区域中的量子点的调制激活来增加显示系统对图像数据的灵敏度(例如使其更窄)。量子点也可以用于补偿显示系统中的特定发射颜色带的LED的不正确的浓度。这可被用于产生成本有效的光照解决方案，其校正或补偿可单独地随着温度和驱动器电流而变化的RGBLED中的色偏移。在一些可能实施例中，在此描述的机构形成显示系统的部分，该显示系统包括但不限于手持设备、游戏机、电视、膝上型计算机、笔记本计算机、蜂窝无线电话、电纸书阅读器、销售终端点、台式计算机、计算机工作站、计算机亭、以及各种其它种类的终端和显示单元。在此描述的通用原理和特征以及优选实施例的各种修改将对于本领域技术人员是明显的。因此，本发明不意图被限于所示实施例，而是应被给予与在此描述的原理和特征一致的最宽范围。2.调制光源图1A示出根据本发明一些可能实施例的示例调制光源100。调制光源100包括光转换器102以及一个或多个第一光源104。如在此使用的那样，在此描述的光转换器可以为任何物理形状，例如具有平坦表面或弯曲表面的形状、立方体形状、圆柱形状、具有规则或不规则轮廓的形状等。仅为了说明，光转换器102可以是(光)调制层，并且可以具有一个或多个平坦或弯曲的表面，要通过所述表面投射出来自光转换器102的再生光。一个或多个第一光源104可以被调制或可以不被调制，并且可以发射第一光106，该第一光中的至少一些具有不大于一个或多个阈值波长其中之一的波长。一个或多个阈值波长可以是光转换器102中的光转换材料的固有特性并且因此由该光转换材料确定。当被具有不大于该一个或多个阈值波长其中之一的波长的第一光106照射时，光转换器102中的光转换材料(例如量子点)被配置用于再生第二光108，该第二光108具有与入射的第一光的波长不同的波长。类似用于光再生的阈值波长，第二光108中的波长可以是光转换材料(例如量子点)的物理属性的固有特性并且因此由该物理属性确定。在一些可能实施例中，量子点的包括类型、大小、形状等的物理属性可被特别地选择，以使得当被来自第一光源104的第一光106照射时，光转换器102再生第二光108，该第二光108包括在一个或多个规定波长范围内的波长。在特定的可能实施例中，第二光108仅包括在一个或多个规定波长范围内的波长。在一些可能实施例中，第一光106包括这样的颜色分量，该颜色分量中的至少一个具备跨越宽的波长范围分布的光波长。例如，第一光源可以包括(宽带)发光二极管(LED)。LED可以生成一个或多个颜色分量(例如RGB)。来自LED的各颜色分量可以具备跨越宽的光波长范围而分布的光波长。另一方面，第二光108可以包括具有这样的颜色分量，该颜色分量具有在它们相应的规定波长范围中的波长。例如，第二光108中的每一颜色分量(例如红色分量)可以具备在多个规定波长范围中的一个相应范围内的波长。在特定可能实施例中，第二光108中的每一颜色分量(例如红色分量)可以仅具备在多个规定波长范围中的一个相应范围(例如，该多个规定波长范围当中的与红色分量对应的窄的红色光波长范围)内的波长。在一些可能实施例中，在例如显示系统中使用调制光源100之前，第二光108中的颜色分量的数量可以被预先配置为设定的数量。第二光108中的颜色分量可以形成一组基色，该一组基色可以用于在显示系统支持的色域中产生特定白色点(例如国际照明协会(InternationalCommissiononIllumination，CIE)定义的D65)。如在此使用的，术语“规定波长范围”可指的是窄的、连续的光波长范围。在一些可能实施例中，规定波长范围可以是具有一(1)纳米的最大宽度的范围。在一些可能实施例中，规定波长范围可以是具有五(5)纳米的最大宽度的范围。在一些可能实施例中，规定波长范围可以是具有小于一(1)纳米的宽度的范围。在一些可能实施例中，规定波长范围可以是具有小于五(5)纳米的宽度的范围。在一些可能实施例中，规定波长范围可以被指定为第一光106所产生的第一波长范围的第一宽度与第二光108所产生的第二波长范围的第二宽度之间的比。例如，第一光源104可以产生第一光106，该第一光106具有跨越具有20纳米的第一宽度的第一波长范围的蓝色LED颜色分量。另一方面，光转换器102可以被配置用于将第一光106转换为第二光108，从而再生的第二光108中的蓝色分量具有带有第二宽度的规定波长范围，该第二宽度为第一波长范围的第一宽度的百分比(percentile)。该百分比可以是2、5、10、20、50或其它更小或更大的百分比。类似地，第一光106中的相同蓝色LED颜色分量可以使得光转换器102再生第二光108中的红色分量，该红色分量具有带有作为第一波长范围的第一宽度的另一百分比的宽度的规定波长范围。该百分比可以是2、5、10、20、50或其它更小或更大的百分比。3.光传感器和调节器图1B示出根据本发明一些可能实施例的示例调制光源100的替换配置。在一些可能实施例中，调制光源100可以附加地和/或可选地包括一个或多个光传感器110。光传感器110可以被配置用于测量第一光106和/或第二光108中的颜色分量的波长和强度(strength)。在一些可能实施例中，光源100可以附加地和/或可选地包括一个或多个光调节器112。光调节器112可操作地与光传感器110链接，以从光传感器110接收测量结果。在一些可能实施例中，调制光源100可以包括用以确定原始测量数据中的趋势的数据处理逻辑(logic)。调制光源100可以执行数据库操作，例如在处理之前或之后存储以及检索测量数据。光调节器112可以被配置用于基于所述测量结果而调整第二光108中的颜色分量的相对和/或绝对强度。应注意，在一些可能实施例中，前述内容的一些或全部可以不在调制光源中实现，而是可以作为包括调制光源100的更大系统的一部分而实现。在一些可能实施例中，在此描述的调制光源还包括老化补偿单元。老化补偿单元可以实现一个或多个老化跟踪算法以确定(i)调制层或(ii)调制层中的一部分的老化状态。在一些可能实施例中，调制光源可以使用光传感器110以确定在具有经校准的强烈度的入射光的情况下来自调制层或光转换单元的光子输出(或再生光的强烈度)是否已经从第一时间(例如当调制光源开始其工作寿命时)到第二时间(例如，自第一时间起一年之后)减少。当光子输出的减少比特定阈值更差时，例如在第二时间的光子输出是在第一时间的光子输出的80％、90％、95％等，调制光源可以激活补偿机制以增加调制层或该调制层中的一部分的光子输出。例如，调制光源100可以增加对于第一光源的驱动电流或功率以提升光子输出。可以基于如光传感器所测量的检测到的光子输出的减少而校准对于第一光源的驱动电流或功率的增加。4.光学堆栈图1C示出根据本发明一些可能实施例的其中来自示例调制光源100的再生光可被用于照射示例光学堆栈114的示例配置。在一些可能实施例中，光学堆栈114可以是显示系统的一部分。如在此描述的那样，光学堆栈(例如114)可以包括以下中的一个或多个：扩散器、偏振层、光聚焦层(例如由一个或多个光重定向光学棱镜制成)、反射层、衬底层、薄膜、阻滞(retardation)膜、摩擦表面、光晶体层、颜色和/或无色滤波器、颜色增强器等。例如，光学堆栈114可以包括扩散器，从而即使第二光108可能具有被相对于z轴(例如朝向显示系统的观看者)偏离轴定向的一部分光，该第二光108也可通过扩散器被重定向并且均匀地分布到基本上沿z轴方向的外出光中。在一些可能实施例中，光源100可以包括被配置用于对光进行扩散和重定向的一个或多个光学部件。在一些可能实施例中，光学堆栈114或光源100可以包括一个或多个光学部件(例如反射层、偏振层、光学滤波器等)，以防止第一光106照射显示系统中的像素并且允许第二光106照射像素。应注意，在一些可能实施例中，光学堆栈中的前述组件中的一些或所有可以被实现为调制光源(例如100)的一部分，或作为替代被实现为包括调制光源100的更大系统的一部分。5.图案化调制图2A示出根据本发明一些可能实施例的示例显示系统，在该显示系统中，具有为完全图案化调制层202的形式的光转换器的示例调制光源(例如100)被用于照射显示系统的像素。如所示的那样，调制光源100可以包括为LED阵列206的形式的第一光源104。在本发明各种可能实施例中，阵列206中的LED可以仅包括单种类型的LED、仅包括两种类型的LED、仅包括三种类型的LED、或包括更多类型的LED。在一些可能实施例中，可要求阵列206中的所有LED发射具有至少不大于如调制层202中的光转换材料所确定的一个或多个阈值波长中的最大值的波长的光。阵列206中的LED可以发射可见光或不可见光。对于本发明来说，可以替代LED阵列206或附加地使用除了LED之外的其它类型的第一光源，包括无论是否基于量子点的其它调制光源。例如，在一些可能实施例中，来自调制层202的再生光的一部分可被反馈为第一光106的一部分。具体地说，在一些可能实施例中，再生的蓝色光的一部分可被投射到光导内以照射调制层202，从而导致从调制层202再生的绿光或红色光增加，但蓝色光减少。在一些可能实施例中，调制层202可以包括宽灵敏度的量子点。如在此使用的那样，术语“宽灵敏度的量子点”表示来自量子点的再生光的光强烈度响应于来自阵列206中的所有类型的LED的入射的第一光106的光强烈度。在一些可能实施例中，宽灵敏度的量子点可以高效地将来自入射的第一光的能量的大部分转换为再生光的能量，而没有(例如到热量或无效光再生的)过多损失。在示例中，LED阵列206可以包括单种类型的蓝色LED。在该示例中，如果来自量子点的再生光响应于蓝色LED的光强烈度，则这些量子点是宽灵敏度的。在另一示例中，调制层202可以包括两种类型的LED。在该示例中，如果来自量子点的再生光响应于这两种类型的LED的光强烈度，则这些量子点是宽灵敏度的。在一些可能实施例中，调制层202可以包括窄灵敏度的量子点。如在此使用的那样，术语“窄灵敏度的量子点”表示来自量子点的再生光的光强烈度响应于来自阵列206中的若干类型的LED中的特定类型的LED的入射的第一光106的光强烈度。在示例中，阵列206可以包括两种类型(例如蓝色和红色)的LED。在该示例中，如果来自量子点的再生光响应于这两种类型的LED中的特定一种(例如蓝色而不是红色)的光强烈度，则这些量子点是窄灵敏度的。在一些可能实施例中，调制层202可以包括中等灵敏度的量子点。如在此使用的那样，术语“中等灵敏度的量子点”表示来自量子点的再生光的光强烈度响应于来自阵列206中的三种或更多类型的LED中的两种或更多种、但非全部类型的LED的入射的第一光106的光强烈度。在示例中，阵列206可以包括三种类型(例如紫外、蓝色和红色)的LED。如果来自量子点的再生光响应于这三种类型的LED中的两种(例如蓝色和紫外)但不是所有三种LED的光强烈度，则这些量子点是中等灵敏度的。在一些可能实施例中，调制层202可以包括窄灵敏度的量子点。例如，在这些实施例中，一种类型的量子点可以响应于阵列206中的蓝色LED，但可以不响应于阵列206中的其它LED，而另一类型的量子点可以响应于光源100中的紫外LED。在一些可能实施例中，调制层202可以包括宽灵敏度的量子点。例如，在这些实施例中，所有类型的量子点可以响应于阵列206中的所有LED。在一些可能实施例中，调制层202可以仅包括中等灵敏度的量子点。例如，量子点可以响应于阵列206中的紫外LED和蓝色LED，而不响应于红色LED。在一些可能实施例中，调制层202可以包括为窄灵敏度、中等灵敏度、宽灵敏度中的一个或多个的混合形式的量子点。例如，第一类型的量子点可以响应于从阵列206发射的紫外入射光；第二类型的量子点可以响应于从阵列206发射的紫外和蓝色入射光；并且第三类型的量子点可以响应于从阵列206发射的所有紫外、蓝色和红色入射光。如在此使用的那样，短语“量子点响应于某种类型的LED”指代：当入射光由阵列206中的该类型的LED提供时，与当入射光由量子点不对其响应的阵列206中的另一类型的LED提供时相比，量子点以大得多的强烈度来再生光。例如，蓝色分量的量子点可以在入射光由第一类型的LED提供时以比第二类型的LED的情况大得多的强烈度对蓝色光进行再生。例如，第一类型的LED可以是阵列206中的发射在特定波长范围内的光的蓝色LED，而第二类型的LED可以是阵列206中的发射在不同波长范围内的光的不同颜色光LED。在本发明各个可能实施例中，当通过这两种不同类型的LED分别提供入射光时的再生光的强烈度的差别可以大于10：1、20：1、50：1、100：1的比率、或与前述不同的比率。在各个可能实施例中，不同的比率可以被配置用于确定量子点是否可被认为响应于阵列206中的第一类型的LED。在一些可能实施例中，在此描述的调制层(例如202)可以包括以特定图案布置的多个光转换单元。例如，调制层202可以但不限于包括栅格图案，其可以包括一个或多个光转换单元，例如第一光转换单元202-1、第二光转换单元202-2以及第三光转换单元202-3，如图2A所示。在一些可能实施例中，图案化调制层中的光转换单元可以包括该层上的分离区域，分别发射不同颜色分量。例如，光转换单元可以包括两种或更多种不同类型的量子点(例如类型“QD1”、类型“QD2”和类型“QD3”)，每一类型占据一个或多个不同区域并且发射不同颜色分量。如在此描述的那样，还可使用更精细以及更粗糙的图案来将调制层202划分为多个光转换单元。例如，在其中可以与图2A所示不同的方式组织光转换单元的一些可能实施例中，所示实施例中的光转换单元202-1和202-2两者中的量子点可作为替代地被集合成单个光转换单元。类似地，在一些其它可能实施例中，所示实施例中的光转换单元202-2中的每一类型的量子点可以作为替代地根据它们自身条件(intheirownright)形成三个单独的光转换单元。应注意，对于本发明来说，可以使用更多或更少类型的量子点。例如，光转换单元202-1可以包括发射它们相应的颜色分量的一种、两种、三种、四种、五种或六种不同类型的量子点。附加地和/或作为替代地，在一些可能实施例中，可以使用多于六种类型的量子点。结果，在此描述的调制光源可被用于支持用于某些高端显示系统的相对宽的色域。在一些可能实施例中，可以分配一个或多个LED或一个或多个LED细类(bin)，以照射光转换单元。例如，可以分配LED206-1以照射图2A所示的三个光转换单元中的一个(例如202-2)，而可以分配LED206-2以照射三个光转换单元中的另一个(例如202-3)。在一些可能实施例中，阵列206中的每一LED的光强烈度可被单独地控制，或连同阵列中的一个或多个其它LED的光强烈度一起被控制。例如，LED206-1可被设定为一个或多个“开启(on)”状态(例如完全开启，以2、4、8、16、32、64、128、256或更多级别(level)等部分开启，等)中的一个，而LED206-2可以设定为在“关断(off)”状态下。在一些可能实施例中，阵列206中的LED可以组织为LED细类；每一LED细类中的LED的光强烈度可被单独地控制，或连同阵列中的一个或多个其它LED细类的光强烈度一起被控制。可以依据各个LED细类中的LED的共有特性来组织LED细类。在示例中，发射特定颜色的LED可以组织在一个LED细类中。在另一示例中，照射由调制层202形成的表面的特定地理部分的LED可以组织在一个LED细类中。在另一示例中，发射特定颜色并且在由阵列206形成的表面的特定地理部分中的LED可以组织在一个LED细类中。因此，对于本发明来说，LED的属性(例如它们的位置、颜色等)可被用于将LED组织为多个LED细类，该多个LED细类的强烈度状态可被单独地或联合地控制。在一些可能实施例中，不同LED细类占据阵列206形成的表面的非交叠区域。例如，光转换单元202-2中的所有三种类型的量子点可被同一LED或LED细类(例如206-1)照射。在一些可能实施例中，两个或更多LED细类可以在阵...