光致发光光源的制作方法

专利名称：光致发光光源的制作方法
光致发光光源
领域 本发明涉及一种光源，尤其是涉及一种光致发光光源。
北旦 冃玩 通常情况下，光源都是使用光致发光材料来把特定光谱的光转换成其它光谱的 光。例如，很多荧光管和广谱发光二极管都使用光致发光材料。但是，这种光源的效率比较 低，这是因为并不是所有一级光谱的光都能转换成二级光谱的光。 通过滤光器来传输各种颜色的彩色光源依然存在。例如，背光广告牌、广告和标识 都是用这种方法制成的。平板屏面彩色显示器使用白光照明。白光照到显示器(如，使用 滤色器来体现颜色的液晶显示器)上。由于滤色器吸收了大量的光，从而降低了光源的效 率。由于滤色器的使用，显示器的传输效率非常低。 另外一种彩色显示器由染色的向列型液晶板相继堆积而组成。白光穿过这些液晶 板。每层液晶板都会根据所使用的电压分别减去一些红色，蓝色和绿色，并显示出彩色图 像。这类系统体积庞大，成本高，容易产生视差。
摘要 公开了一种光致发光光源装置。在实际应用中，该装置由一个发出特定光谱光的 光源、能把光源的光转换成另一种光谱光的光致发光材料和一个能反射光源所产生的光并 能传输光致发光材料所产生的光的选择性镜子组成。可以通过排列该光致发光材料来提供 能发出各种颜色的多种光源。 用参考附图来描述上述特征及其它首选特征(包括元件的组合及实现的详细情 况)，并且在权利要求书中指出了这些特征。不言而喻，此处所描述的具体方法和系统仅如 图解所示，不受任何局限性。正如艺术领域的技术人员所理解的，在不超出本发明的范围的 前提下，可将此处所描述的原理和特征应用于很多实例。
图纸的简要说明 本说明书中所包括的附图对目前的首选实例、上文中的一般性描述及下文中的详 细描述进行了说明，以解释本发明的原理。


图1A为典型彩色光源的实例框图。
图1B为典型彩色光源的实例框图。 图2A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。
图2B为典型光致发光光源横截面的侧视图的实例框图。
图2C为光致发光光源横截面的正视图的实例框图。
图3A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。
图3B为典型光致发光光源横截面的侧视图的实例框图。
图3C为典型光致发光光源横截面的正视图的实例框图。
图4为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。 图5A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。 图5B为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。 图6A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。 图6B为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。 图7A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。 图7B为典型光致发光光源横截面的实例放大图。 图8A为典型透明光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。 图8B为典型透明光致发光光源横截面的实例放大图。 图9A为照相机前的典型透明光致发光光源(该光源没有发光)的实例框图。 图9B为照相机前的典型透明光致发光光源(该光源没有发光)的实例框图。 图10A为照相机前的典型光致发光光源的实例框图。 图IIA为典型透明光源的实例框图。 图11B为典型透明光源的侧视图的实例框图。 图12为典型透明光源的典型核心元件的实例框图。 图13为具有不同扩散器分布密度的典型光源的实例框图。 图14为有两个光源的典型光源的实例框图。 图15为有一个反射式核心的典型光源的实例框图。 图16为典型表面形透明光源的实例框图。 图17为典型显示系统的实例框图。 图18为另一个典型显示系统的实例框图。 图19为光致发光光源的实例剖面图。
详细描述 图1A为典型彩色光源的实例框图。彩色光源119有柱状光源，如，柱状光源101， 102和103。柱状光源101-103发出的光可能具有不同的颜色。在实际应用中，柱状光源发 出红色、绿色和蓝色的重复图案。 图1B为典型彩色光源的实例框图。彩色光源198有一系列包括元件104在内的 光源。该系统光源中的光源元件可能会发出不同的颜色。在一种实际应用中，光源元件在 整个系统光源中发出红色、绿色和蓝色的重复图案。在另一种实际应用中，光源发出不同的 颜色，让光源198显示出预定的图像。在一种实际应用中，系统198中该系统光源的光源元 件为正方形，矩形，六角形，三角形等形状。 图2A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。光致发光光源299由光 源201和可选性镜子203组成。在实际应用中，光源201为透明光源。镜子203可能为金属 表面、分布布拉格反射器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光源201 发出具有特定光谱的光。含有光致发光材料的层202放置在光源201的前面。光致发光材 料为任何一种显示出光致发光的材料，显示光致发光就是吸收并再次发出光的过程。光致 发光材料包括磷光材料，荧光材料，荧光染料和闪烁器。在一种实际应用中，层202为光致 发光材料的稀疏层或薄层。可以印制、沉积或涂装层202。在一种实际应用中，层202有一些隔间，如隔间204,205和206。层202可能由提供柱状光致发光光源的柱状隔间或一系 列提供柱状光致发光光源的柱状隔间组成。每个隔间至少含有发特定光谱光的光致发光材 料。不同的隔间可能有不同的光致发光材料，发出不同光谱的光。在实际应用中，隔间可能 会扩大到很多层，如层201。隔间间的边界(如，边界207)可能含有反射、散射或吸收光的 材料，从而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。 图2B为典型光致发光光源横截面的侧视图的实例框图。光致发光光源299有一 个光源201和一个选择性镜子203。光源201发出特定光谱的光。含有光致发光材料的层 202放置在光源201的前面。光源201发出的光照在层202的光致发光材料上。在光源201 发出的光与光致发光材料的相互作用下，从光致发光光源299发出光。
图2C为光致发光光源横截面的正视图的实例框图。光致发光光源299有一个光 源和一个选择性镜子。该光源发出特定光谱的光。由光致发光材料制成的层202放置在该 光源的前面。该光源发出的光照在光致发光材料层202上。在该光源发出的光与光致发光 材料的相互作用下，从光致发光光源299发出光。在实际应用中，层202有一些隔间，如隔 间204， 205和206。每个隔间至少含有发特定光谱光的光致发光材料。不同的隔间可能有 不同的光致发光材料，发出不同光谱的光。 图3A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。光致发光光源399有一 个光源301和一个选择性镜子305。在实际应用中，光源301为透明光源。镜子305可能 为金属表面、分布布拉格反射器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光 源301发出具有特定光谱的光。选择性镜子302放置在光源301的前面。选择性镜子为在 主要反射不同光谱光时主要传输特定光谱光的可选装置。选择性镜子302可能有一个二向 滤光片，分色镜，介质滤光片，多层介质滤光片，布拉格反射器或包含对不同波长的光而言 具有不同光学性能(如，不同的散射系数或不同的折射率)的粒子层。选择性镜子302传 输具有特定光谱的光，该特定光谱的光是由光源301生成的。选择性镜子302把放置在其 前的层303的光致发光材料所产生的光反射出去。选择性镜子302可能有一个或多个具有 所要求的传输和反射特性的二向色滤光片。含有光致发光材料的层303可能有一些隔间， 如隔间309,310和311。 303可能有一些提供柱状光致发光光源的柱状隔间或一系列提供 柱状光致发光光源的柱状隔间。每个隔间可能含有发特定光谱光的光致发光材料。在实际 应用中，隔间可能会扩大到很多层，如层301，302和304。隔间间的边界(如，边界312)可 能含有反射、散射或吸收光的材料，从而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性 镜子304放置在层303的前面。选择性镜子304在传输层303的光致发光材料所产生的光 时，把光源301产生的具有特定光谱的光反射出去。 图3B为典型光致发光光源横截面的侧视图的实例框图。光致发光光源399有一 个光源301和一个可选性镜子305。光源301发出特定光谱的光。选择性镜子302放置在 光源301的前面。含有光致发光材料的层303放置在选择性镜子302的前面。选择性镜子 302放置在层303的前面。 图3C为典型光致发光光源横截面的正视图的实例框图。光致发光光源399有一个 光源和一个可选性镜子。该光源发出特定光谱的光。选择性镜子放置在该光源的前面。含 有光致发光材料的层303放置在选择性镜子的前面。层303可能有一些隔间，如隔间309， 310和311。层303可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每个隔间可能都含有发特定光谱光的光致发光材料。隔间间的边界(如，边界312)可能含有反射、散射或吸收光的材料，从 而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性镜子放置在层303的前面。
图4为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。光405为来自光源301 的典型光线。光405穿过选择性镜子302，入射到含有光致发光材料的层303上。光405与 层303中的光致发光材料相互作用，发出光406。在实际应用中，光406中有一种光谱可见 范围内的光谱。光406穿过选择性镜子304，并从光致发光光源399发出。光411为从光源 301发出的另一种典型光线。光411穿过选择性镜子302。光411与层403的光致发光材 料相互作用，发出光413。在实际应用中，光413中有一种光谱可见范围内的光谱。光413 从一个方向发出，使它入射到选择性镜子302上。选择性镜子302把光413反射出去。反 射光414穿过选择性镜子304，从光致发光光源399发出。 光407为光源301发出的光的典型光线。光407穿过选择性镜子302。光407不 与光致发光材料层303相互作用，并入射到选择性镜子304上。光407被选择性镜子304 作为光408反射出去。光408在不与层303中的光致发光材料相互作用的情况下穿过选择 性镜子302。如果光源301是透明光源，则光408穿过它，并从镜面305反射出，生成循环光 409。如果光源301不是透明光源，则光408进入光源301，并经过多次的反射和折射，作为 循环光409再次从光源301射出。循环光409再次穿过选择性镜子302，并与层303中的 光致发光材料相互作用。光407在与层303中的光致发光材料相互作用前，可能要在镜子 304和镜子305之间经历多次反射。光409与光致发光材料相互作用，生成光410。在实际 应用中，光410中有一种光谱可见范围内的光谱。光410穿过选择性镜子304，并从光致发 光光源399发出。如果层303有一些带不同光致发光材料的隔间，则光致发光光源399就 会在不同区域发出不同颜色的光。 图5A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。光致发光光源599有一 个光源501和一个可选性镜子505。在实际应用中，光源501为透明光源。镜子505可能为 金属表面、分布布拉格反射器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光源 501发出具有特定光谱的光。选择性镜子502放置在光源501的前面。选择性镜子502发 出具有特定光谱的光，该特定光谱的光是由光源501产生的。选择性镜子502把放置在其 前的层503的光致发光材料所产生的光反射出去。 层503在光致发光材料的小区域506处基本是透明的。含有光致发光材料的层 503可能有一些隔间，如隔间517,518和519。 503可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每 个隔间可能含有发特定光谱光的光致发光材料。在实际应用中，隔间可能会扩大到很多层， 如层501,502和504。隔间间的边界(如，边界512)可能有反射、散射或吸收光的材料，从 而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性镜子504放置在层503的前面。选择 性镜子504在传输层303的光致发光材料所产生的光时，把光源501所产生的具有特定光 谱的光反射出去。在实际应用中，准直透镜片502放置在选择性镜子504的前面。如果层 503有一些含有不同光致发光材料的区域，则光致发光光源599就会在不同区域发出不同 颜色的光。 图5B为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。来自光源501的光516 穿过选择性镜子502，入射到局部含有光致发光材料的层503上。 一些光线照到含有光致发 光材料的区域上。在典型光516和含有光致发光材料区域的相互作用下，使光从光致发光材料发出。光513， 514和515是在光516与光致发光材料的相互作用下产生的典型光线。 在实际应用中，光513， 514和515是其光谱在光谱可见范围内的光线。光线513， 514和515 穿过准直透镜片520，以平行光束的形式出现。光511是在光510与层503的光致发光材 料的相互作用下产生的，从层503的光致发光材料发出的典型光线。让光511发出，使它入 射到选择性镜子502上。光511从选择性镜子502反射出，并穿过选择性镜子504上。光 511穿过准直透镜片502，并作为光512出现。因此，从含有光致发光材料的区域发出的光 以平行光束的形式从光致发光光源599发出。 光506是从光源501发出的典型光。光506穿过选择性镜子502，但并不照射在含 有光致发光材料的区域上。光506入射到选择性镜子504上。选择性镜子504把光506反 射出去，生成反射光507。反射光507在不与含有光致发光材料的区域相互作用的情况下穿 过层503。然后，光507穿过选择性镜子502。光507穿过光源501。 如果光源501为透明光源，则光507穿过透明光源501，被镜子505作为循环光508 反射出去。如果光源501不是透明光源，则光507进入光源501，经历多次反射和折射，再次 作为循环光508从光源501发出。循环光508穿过选择性镜子502，照在含有光致发光材 料的区域503上。光508在与含有光致发光材料的区域503的相互作用之前，可能在镜子 505与选择性镜子504之间经历多次反射。光508与含有光致发光材料的区域503相互作 用，生成光509。在实际应用中，光509中有一种光谱可见范围内的光谱。从含有光致发光 材料的区域503发出的光509穿过选择性镜子504。光509穿过准直透镜片502，从光致发 光光源599发出。如果层503有一些含有不同光致发光材料的区域，则光致发光光源599 就会在不同区域发出不同颜色的光。 图6A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。光致发光光源699有一 个光源601和一个可选性镜子605。在实际应用中，光源601为透明光源。镜子605可能 为金属表面、分布布拉格反射器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光 源601发出具有特定光谱的光。选择性镜子602放置在光源601的前面。选择性镜子602 传输由光源601所产生的具有特定光谱的光。选择性镜子602把放置在其前的层603的光 致发光材料所产生的光反射出去。层603中有一种含有分散光致发光粒子的透明基材。层 603中的透明基材可能由玻璃或透明塑料(如，丙烯酸，聚碳酸酯等)制成。层603可能有 一些隔间，如隔间616， 617和618。层603可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每个隔间 可能都含有发特定光谱光的光致发光材料。在实际应用中，隔间可能会扩大到很多层，如层 601,602和604。隔间间的边界(如，边界619)可能由反射、散射或吸收光的材料制成，从 而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性镜子604放置在层603的前面。选择 性镜子604在传输层603的光致发光材料所产生的光时，把光源601所产生的具有特定光 谱的光反射出去。如果层603有一些含有不同光致发光材料的隔间，则光致发光光源699 就会在不同区域发出不同颜色的光。 图6B为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例放大图。光605为来自光源601 的典型光线。光605穿过选择性镜子602，入射到含有光致发光材料的层603上。光605与 层603中的光致发光材料相互作用，生成光606。在实际应用中，光606中有一种在光谱可 见范围内的光谱。光606穿过选择性镜子604，从光致发光光源699发出。
光611为从光源601发出的另一种典型光线。光611穿过选择性镜子602，然后与层603中的光致发光材料相互作用，生成光613。在实际应用中，光613中有一种在光谱可 见范围内的光谱。光613从一个方向发出，使其入射到选择性镜子602上。选择性镜子602 把光613反射出去。反射光614穿过选择性镜子604，并从光致发光光源699发出。光607 为从光源601发出的另一种典型光线。光607穿过选择性镜子602。光607不与层603中 的光致发光材料相互作用，而入射到选择性镜子604上。光607被选择性镜子604作为光 608反射出去。 光608在不与层603中的分散光致发光材料相互作用的情况下，穿过选择性镜子 602。如果光源601为透明光源，则光608穿过该光源，并作为循环光609从镜面605反射 出去。如果光源601不为透明光源，则光608进入光源601，经过多次反射和折射，作为循环 光609从光源601发出。反射光609再次穿过选择性镜子602，与层603的光致发光材料相 互作用。光607在与层603的光致发光材料相互作用之前，可能要在选择性镜子604与镜 子605之间经历多次反射，生成光610。 在实际应用中，光610中有一种在光谱可见范围内的光谱。光610穿过选择性镜 子604，从光致发光光源699发出。如果层603有一些含有不同光致发光材料的隔间，则光 致发光光源699就会在不同区域发出不同颜色的光。 图7A为典型光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。光致发光光源799有一 个光源701和一个可选性镜子724。在实际应用中，光源701为透明光源。镜子724可能为 金属表面、分布布拉格反射器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光源 701发出具有特定光谱的光。选择性镜子702放置在光源701的前面。选择性镜子702传 输光源701所产生的具有特定光谱的光。选择性镜子702把放置在其前的层704的光致发 光材料所产生的光反射出去。 四分之一波长延迟器放置在选择性镜子702的前面。在实际应用中，四分之一波 长延迟器放置在层704与选择性镜子705之间，或者放置在选择性镜子705与反射偏光器 706之间。含有透明基材(该材料含有分散光致发光粒子)的层704放置在四分之一波长 延迟器的前面。层704的透明基材可能由玻璃或透明塑料(如，丙烯酸，聚碳酸酯等)制成。 在另一种实际应用中，层704中不含有除光致发光材料以外的透明材料。然而在另一种实 际应用中，层704基本是透明的，并且含有光致发光材料的区域。在此实际应用中，可能会 用准直透镜片来使这些区域所产生的光平行。 层704可能有一些隔间，如，隔间725,726和727。层704可能有一些柱状隔间或 一系列隔间。每个隔间可能含有发出具有特定光谱的光的光致发光材料。在实际应用中， 隔间可能会扩大到很多层，如，层701， 702， 703， 705和706。隔间间的边界(如，边界728) 可能由反射、散射或吸收光的材料制成，从而使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选 择性镜子705放置在层704的前面。选择性镜子705在传输层704的光致发光材料所产生 的光时，把光源701所产生的具有特定光谱的光反射出去。 反射偏光器706放置在选择性镜子705的前面。在一种实际应用中，反射偏光器 706把光的一个线性偏振分量反射出去，并穿过光的另一个线性偏振分量。在另一种实际应 用中，反射偏光器706把光的一个圆偏振分量反射出去，并穿过光的另一个圆偏振分量。光 致发光光源799为偏振光源。如果层704有一些含有不同光致发光材料的隔间，则光致发 光光源799就会在不同区域发出不同颜色的偏振光。
图7B为典型光致发光光源横截面的实例放大图。来自光源701的光与层704中 的光致发光材料相互作用并发出光。如果光源701不是透明光源，则由于镜子724、选择性 镜子705和光源701的存在，来自光源701的光在与层704中的光致发光材料相互作用之 前可能要经历多次反射。来自光致发光材料的光可能会射向选择性镜子702或选择性镜子 705。以下用典型光线707和715来讨论这些情况。 来自光源701的典型光707穿过选择性镜子702和四分之一波长延迟器703。光 707与层704中的光致发光材料相互作用，生成非偏振或部分偏振的光708。在实际应用 中，光708中有一种在光谱可见范围内的光谱。光708穿过选择性镜子705，照到反射线偏 光器706上。反射线偏光器706传输光708的一个线性偏振光分量709。光708的光分量 710 (其偏振方向与光分量709的偏振方向垂直)，从反射线偏光器706反射出去。反射线偏 振光分量710穿过选择性镜子705和层704。线偏振光710穿过四分之一波长延迟器703， 变成圆偏振光711。圆偏振光711从选择性镜子702反射出去，在相反方向上生成圆偏振光 712。 圆偏振光712穿过四分之一波长延迟器703，变成光713，该光在一个方向上的线 偏振与光710的线偏振垂直。线偏振光713穿过层704和选择性镜子705。线偏振光在被 反射偏光器706传输的方向上被偏振化。因此，线偏振光713穿过反射偏光器706，作为线 偏振光714 (其偏振化与光709类似)从光致发光光源799发出。 来自光源701的典型光715穿过选择性镜子702和四分之一波长延迟器703。光 715与层704中的光致发光材料相互作用，生成非偏振化或部分偏振化的光716。在实际应 用中，光716中有一种在光谱可见范围内的光谱。射向选择性镜子702的光716穿过四分 之一波长延迟器703。光716作为非偏振化或部分偏振化的光717从选择性镜子702反射 出来。光717穿过四分之一波长延迟器和基本透明层704。光717穿过选择性镜子705，入 射到反射偏光器706上。反射线偏光器706允许光717的一个线偏振光分量723穿过它。 光717(其偏振方向与光723的偏振方向垂直)的光分量718从反射线偏光器716反射出 去。线偏振光718穿过选择性镜子705和层704。线偏振光718穿过四分之一波长延迟器， 变成圆偏振光719。 圆偏振光719被作为圆偏振光720 (该光在光719的相反方向上被偏振化)从选 择性镜子702反射出去。圆偏振光720穿过四分之一波长延迟器，变成光721，该光在一个 方向上的线偏振与光718的线偏振垂直。线偏振光721穿过层704和选择性镜子705，入射 到反射偏光器706上。线偏振光721在被反射偏光器706传输的方向上被偏振化。因此， 光721穿过反射偏光器706，作为光722 (其偏振化与光723的类似)从光致发光光源799 发出。因此，光致发光光源799为偏振光源。如果层704有一些含有不同光致发光材料的 隔间，则光致发光光源799就会在不同区域发出不同颜色的偏振光。 在实际应用中，层703为波长延迟器，但不一定是四分之一波长延迟器。在这种情 况下，并不是所有进入延长延迟器的光都立即被正确地转换成偏振光。然而，光在反射偏光 器706与选择性镜子702之间经过多次反射之后，就会在被反射偏光器706传输的方向上 偏振化。 图8A为典型透明光致发光光源横截面的俯视图的实例框图。透明光致发光光源 899有一个透明光源802。光源803发出具有特定光谱的光。选择性镜子801放置在光源802的后面。选择性镜子801把光源802所产生的具有特定光谱的光反射出去。选择性镜 子801传输放置在其前的层803的光致发光材料所产生的光。 层803中含有光致发光材料。在实际应用中，层803中还含有透明材料，其中，光 致发光材料可能在小区域内被分散开来或被处理掉。层803可能有一些隔间，如，隔间817， 818和819。层803可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每个隔间可能含有发特定光谱光 的光致发光材料。在实际应用中，隔间可能会扩大到很多层，如，层801,802和804。隔间间 的边界(如，边界820)可能含有反射、散射或吸收光的材料，从而使来自一个隔间的光不再 进入另一个隔间。 选择性镜子804放置在层803的前面。选择性镜子804传输光致发光材料所产生 的具有特定光谱的光。选择性镜子804把光源802所产生的光反射出去。在实际应用中， 反射层830的光致发光材料所产生的光的选择性镜子(没有显示出来)放置在层803和光 源802之间。透明光致发光光源899为从正面看时基本是透明的光源。如果层803有一些 含有不同光致发光材料的间隔，则透明光致发光光源899就会在不同区域发出不同颜色的 光。 图8B为典型透明光致发光光源横截面的实例放大图。光810为从光源802发出 的典型光线。光810入射到含有光致发光材料的层803上。光810与光致发光材料相互作 用，生成光811。在实际应用中，光811有一种在光谱可见范围内的光谱。光811穿过选择 性镜子804，从透明光致发光光源899发出。光812为从光源802发出的另一种典型光线。 光812在不与层803中的光致发光材料相互作用的情况下穿过层803。光812作为光813 被选择性镜子804反射出去。光813穿过层803。光813穿过透明光源802，并被选择性镜 子801反射出去，生成循环光814。循环光814与层803中的光致发光材料相互作用，生成 光815。在实际应用中，光815有一种在光谱可见范围内的光谱。光815穿过选择性镜子 804，从透明光致发光光源899发出。在与层803中的光致发光材料相互作用之前，光812 可能要在选择性镜子801和804之间经历多次反射。 光816为入射到透明光致发光光源899 —个面上的典型光线。光816穿过选择性 镜子804、层803、光源802和选择性镜子801，并从光源899的另一个面射出。因此，透明光 致发光光源899为透明光源，可以使光入射到它的表面。如果层803有一些含有不同光致 发光材料的隔间，则透明光致发光光源899就会在不同区域发出不同颜色的光。
图9A为照相机前的典型透明光致发光光源(该光源没有发光)的实例框图。透 明光致发光光源908有一个发出特定光谱光的透明光源902。选择性镜子901放置在光源 902的后面。选择性镜子901传输照相907所探测到的光谱的光。选择性镜子901把放置 在其前的光源902发出的光反射出去。层903是用光致发光材料制成的。在实际应用，层 903中含有透明材料，其中，光致发光材料可能在小区域内被分散开来或被处理掉。
层903可能有一些隔间，如，隔间917，918和919。层903可能有一些柱状隔间或 一系列隔间。每个隔间可能都含有发出特定光谱光的光致发光材料。在实际应用中，隔间 可能会扩大到很多层，如，层901，902和904。隔间间的边界(如，边界920)可能含有反射、 分散或吸收光的材料，使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性镜子904放置在 层903的前面。选择性镜子904在把光源902所产生的光反射出去的时候，传输可见光。光 916为入射到透明光致发光光源908的一个面上的典型光线。光916穿过选择性镜子904、层903、透明光源902和选择性镜子901，并进入拍摄图像的照相机907。在实际应用中，当 照相机907拍摄图像时，光源902不发光。 图9B为照相机前的典型透明光致发光光源(该光源没有发光)的实例框图。透 明光致发光光源908有一个发出特定光谱光的透明光源902。选择性镜子901放置在光源 902的后面。层903中含有光致发光材料，层903放置在光源902的前面。层903可能有一 些隔间，如，隔间917,918和919。层903可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每个隔间可 能都含有发出特定光谱光的光致发光材料。在实际应用中，隔间可能会扩大到很多层，如， 层901,902和904。隔间间的边界(如，边界920)可能含有反射、分散或吸收光的材料，使 来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。 光910为从光源902发出的典型光线。光910与层903中的光致发光材料相互作 用，生成光911。在实际应用中，光911中有一种在光谱可见范围内的光谱。光911穿过选 择性镜子904，从装置999发出。光912为从光源902发出的另一种典型光线。光912在 不与层903中的光致发光材料相互作用的情况下，穿过层903。光912作为光913被选择 性镜子904反射出去。光913穿过层903和透明光源902。光913被作为光914从层901 反射出去，并穿过透明光源902。光914入射到含有光致发光材料的层903上。光914在 区域903内与光致发光材料相互作用，生成光915。在实际应用中，光915中有一种在光谱 可见范围内的光谱。光915穿过选择性镜子904，从装置999发出。在与层903中的光致 发光材料相互作用之前，光912可能要在选择性镜子904和901之间经历多次反射。如果 层903有一些含有不同的光致发光材料的隔间，则装置999就会在不同区域发出不同颜色 的光。在实际应用中，当光源902发光时，照相机907不拍摄图像。 图10A为照相机前的典型光致发光光源的实例框图。光致发光光源1008有一个 带孔1009的可选性镜子1001。镜子中的孔1009对准放置在镜子后面的照相机1007的镜 头。发出特定光谱光的透明光源1002放置在镜子的前面。带孔1010的选择性镜子放置在 透明光源1002的前面。在实际应用中，光源1008在孔1010所在的区域内发出更多的光， 以补偿由于缺少选择性镜子1003和镜子1001而造成的效率损失。 选择性镜子1003在把放置在其前的层1004的光致发光材料所产生的光反射出去 时，传输光源1002所产生的具有特定光谱的光。 层1004中含有光致发光材料。在实际应用中，层1004中也含有透明材料，其中， 光致发光材料可能在小区域内被分散开来或被处理掉。层1004可能有一些隔间，如，隔间 1011。层1004可能有一些柱状隔间或一系列隔间。每个隔间可能都含有发出特定光谱光 的光致发光材料。在实际应用中，从层1004的光致发光材料所发出的光在光谱的可见范 围内。在实际应用中，隔间可能会扩大到很多层，如，层1002， 1003和1005。隔间间的边界 (如，边界1012)可能含有反射、分散或吸收光的材料，使来自一个隔间的光不再进入另一 个隔间。选择性镜子1005放置在层1004的前面。选择性镜子1005在把光源1002所产生 的光反射出去时，传输层1004的光致发光材料所产生的具有特定光谱的光。
光1006为入射到装置1099的一个面上的典型光。光1006穿过选择性镜子1005、 层1004、选择性镜1003上的孔1010、透明光源1002和镜子1001上的孔1009，并进入拍摄 图像的照相机1007。在实际应用中，当照相机1007拍摄图像时，光源1002不发光。当光源 1002发光时，照相机1007不拍摄图像。在实际应用中，选择性镜子1003的光学性能(如，透射比和反射比)在其镜面上是不同的，这样，选择性镜子1003基本是透明的，以使光入射 到照相机1007的镜头前的装置1099的表面上，但是，选择性镜子1003在镜面的其它部分 主要把类似光谱的光反射出去。
透明光源 图IIA为典型透明光源的实例框图。光源1199基本是透明的，它可能由一个带核 心1104的光导1106组成，核心1104被低指数覆层1103和1105包围。在实际应用中，该 覆层为空气或真空。核心1004包含扩散器，该扩散器的光分散粒子分布稀疏。该扩散器由 金属、有机、其它粉末或颜料组成，或者由透明粒子或气泡组成，它们通过反射、折射或散射 来偏转光。线光源1102从1107的一端照亮光导。可选性反射器1101把来自线光源1102 的光集中到光导1106上。来自初始光源1102的光穿过光导1106，被分散到整个光导1106 上并从光导1106射出。当从外面观察时，光导1106基本是透明的，清晰可见。
图IIB为典型透明光源的侧视图的实例框图。光源1199基本是透明的，它由一个 带核心1104的光导1106组成，核心1104被低指数覆层1103和1105包围。核心1104包含 扩散器，该扩散器的光分散粒子分布稀疏。线光源1102从1107的一端照亮光导。光穿过 光导，被分散到整个光导上。可选性反射器1101把来自线光源1102的光集中到光导1106 上。 图12为典型透明光源的典型核心元件的实例框图。核心元件1299的厚度和宽度 为核心的厚度和宽度，它的高度非常小。光1200进入元件1299。部分光被分散开来，作为 照明光1202离开光导，剩余的光1204继续前行到达下一个核心元件。分散光1202和继续 到达下一个核心元件1204的光的功率之和与所进入的光1200的功率相匹配。光1200进 入元件1299时的部分分散光1202与元件1299的高度之间的比率为元件1299的体积消光 系数。随着元件1299高度的降低，体积消光系数趋于一个常数。在元件1299中，元件1299 的体积消光系数包含了一种与扩散器分布密度的关系。这种关系可以通过核心元件1299 的扩散器分布密度来计算核心元件1299的体积消光系数，反之亦然。 随着元件1299高度的降低，分散光1202的功率也会相应地减小。分散光1202的 功率与元件1299的高度之间的比率为元件1299处的分散光的线性辐射，随着元件高度的 降低，该比率趋于一个常数。元件1299处的分散光的线性辐射为体积消光系数与入射光 (如，穿过元件的光的功率)功率的乘积。穿过元件1299的光的功率梯度为分散光的线性辐 射的负值。这两种关系给出了一个微分方程，该微分方程可以表示为"dP/dh = -qP = -K"， 其中，h为从放置初始光源附近的核心的一端到核心元件之间的距离；P为从元件导过的光 的功率；q为元件的体积消光系数；K为元件处的分散光的线性辐射。 在给出体积消光系数的前提下，用该方程来计算各个元件处的分散光的线性辐 射。在给出分散光的线性辐射的前提下，用该方程来计算各个元件的体积消光系数。要设计 具有特殊分散光的线性辐射的特殊光源，就要通过求解上述微分方程来确定该光源的各个 元件处的体积消光系数。这样，就确定了该核心的各个核心元件处的扩散器分布密度。在 光导中使用该核心来提供对分散光的线性辐射有具体要求的光源。 如果核心内扩散器的分布密度均匀，则分散光的线性辐射会随着高度的降低呈指 数下降。均匀的分散光的线性辐射可以通过选择扩散器的分布密度来进行估算，把功率从光源附近的边到其对边的下降幅度降到最小。要降低功率损耗，提高分散光功率的均匀度， 就要通过对边把光反射进核心。在可选实例中，另外一个光源把光投射到对边上。
要实现均匀照明，体积消光系数和扩散器的分布密度就必须在核心长度上有所变 化。这可以通过上述方法来实现。所需的体积消光系数为q二K/(A-hK)，其中，A为进入线 光源1204的光的功率，K为各个元件处的分散光的线性辐射，对于均匀照明而言，该辐射为 一个常数。如果线光源的总高度为H，则H与K的乘积应小于A，即，分散光的总功率应小于 进入光导的光的总功率，在这种情况下，上述解决方案是可行的。如果进入光导的光的全部 功率都被用于照明，则H与K的乘积等于A。在典型光源中，H与K的乘积略小于A，只会浪 费少量功率，体积消光系数也总是趋于最大。 图13为具有不同扩散器分布密度的典型光源的实例框图。从线光源柱1304的光 源端到其对端，扩散器1302的分布密度由稀变稠。 图14为有两个光源的典型光源的实例框图。当使用两个光源1408和1409时，核 心中的扩散器1402的分布密度不需要发生巨大的变化。应利用上文列出的微分方程来分 别计算光源1408和1409的分散光的线性辐射。这两个分散光的线性辐射之和就是特殊核 心元件处的总分散光的线性辐射。 可以通过体积消光系数q = l/sqrt((h-H/2 A 2+C/K A 2))来实现光源1499的 均匀照明，其中，sqrt为平方根函数，A代表取幂，K为每个光源的平均分散光线性辐射(在 数字上等于各元件处的总分散光线性辐射的一半)，C = A(A-HK)。 图15为有一个反射式核心的典型光源的实例框图。当使用反射式核心1504时， 核心1504中扩散器1502的分布密度就不需要发生巨大的变化。核心1510顶端就成了 镜子，把光反射进核心1504。在光源1599中，实现均匀照明的体积消光系数为(1= 1/ sqrt ((h-H) A 2+D/K A 2)，其中，D = 4A (A-HK)。 对于上述任何系统(如，光源1399， 1499和1599)而言，即使光源的功率发生变 化，光的发射图案均相同。例如，如果光源1399的初始光源提供一半额定功率，则该核心的 各元件就会发出一半的额定功率。专门设计的用作均匀光源的光导核心通过改变其光源的 功率，在所有额定功率时都起均匀光源的作用。如果有两个光源，则它们的功率会相继发生 变化，以达到效果。 图16为典型表面形透明光源的实例框图。透明光源有一些具有不同的折射率并 与光导1698的边成特殊夹角的透明板(如，1606， 1608和1612)。在一种实际应用中，可选 板(如，透明板1606和1610)具有相同的折射率。在一种实际应用中，可选板(如，透明板 1608和1612)具有相同的折射率。典型光1600入射到板1606和1608之间的界面上。光 1600的部分光作为光1602被反射出去，部分光作为光1604折射进入下一张板1608。折射 光的强度比透明板之间的各个界面处的入射光的强度小。光1600经历一次或多次内反射 和折射，作为光1616从光导1699发出。透明板1606， 1608， 1610和1612的厚度是变化的， 该变化取决于距板1614底边的距离的特殊函数。 在实际应用中，透明板的厚度以从底部到顶部的顺序递减。通过改变各张板 (1606、 1608、 1610和1612)的折射率、倾斜度和厚度，使发出的光1616形成预定的光发射图 案。在一种实际应用中，发射图案1616在整张板上都是均匀的。在一种实际应用中，发射 图案1616是有方向的，从板1614发出的所有光都射向预定的方向。在实际应用中，相邻板1606， 1608， 1610和1612的折射率之比是变化的，该变化取决于距板1614底边的距离的特 殊函数。在一种实际应用中，相邻板的折射率之比以自下而上的顺序递增。
用途 在当前的实际应用中，光致发光光源可以用做通用光源。它可以用做适于各种场 所的光源，如建筑照明，剧场和电影院的照明，摄影照明，工程照明，医疗手术照明。光致发 光光源还可以用做显示器(如，液晶显示器)的背光照明，通过来自光源的过滤光生成图像。 各种具体光源都显示为在一个层内有多个隔间，每个隔间都含有发出具有特定光 谱的光的光致发光材料。不同隔间发出的光谱可能在光源的表面上各不相同，从而在光源 的表面上形成图像。这种图像可以用做永久显示。永久显示有很多用途，如，布告牌，路标， 建筑物内的方向标，广告等。此外，可以通过改变光致发光材料层来改变画面。其它层不需 要改变。可以把光致发光光源制作成使含有光致发光材料的层可以很容易地滑入滑出该光 源的类型，这样，就可以很容易地改变图像。图像的改变可以是自动的，从而可以定期显示 新图像，或者根据预定的程序来显示新图像。在实际应用中，光致发光材料可能还含有部分 或全部吸收光的材料。可以通过改变不同隔间中吸光材料的数量来实现图像亮度的变化。 还可能通过改变光致发光材料的数量来实现图像亮度的变化。 可以对不同隔间发出的光谱进行排列，以形成各种颜色的重复图案。在实际应用 中，形成红绿蓝三色的重复图案。含有各种颜色重复图案的光致发光光源可以用做透射式 显示器(如，液晶显示器)的背光照明，通过来自光源的过滤光来显示图案。彩色隔间的重 复图案放置在显示板中像素匹配的重复图案的后面。这样，各个像素就产生了不同颜色的 光。可以通过使用多色(如，红绿蓝三色)的像素来显示任何一种颜色的图像。在实际应用 中，仅在透射式显示模式中使用这种显示器，这种显示器没有颜色过滤器。在另一种实际应 用中，这种显示器既被用于透射式显示模式，也用于透反式显示模式(也称为透反显示器) 中。如果所制成的上述透反显示器中不含颜色过滤器，则该显示器会在透射和灰色模式中 生成彩色图案，或者在反射模式中生成不饱和的图案。如果所制成的上述透反显示器中含 有颜色过滤器，则该显示器会在透射和反射模式中都生成颜色图案。然而，由于光源中的光 致发光材料生成了一种被相应的滤色器穿过的光谱，所以它的效率比先前系统的效率高。
图17为典型显示系统的实例框图。显示器含有一个发出特定光谱光的光源1702。 可选性镜子1701放置在光源1702的后面。镜子1701可能为金属表面、分布布拉格反射 器、混合反射器、全内反射器、全方位反射器或散射反射器。光阀1713放置在光源1702的 前面。在实际应用中，光阀1713有一个偏光器1703，液晶1704和偏光器1705。传输光源 1702所产生的具有特定光谱的光的选择性镜子1706放置在光阀1713的前面。选择性镜子 1706把放置在其前的层1707中的光致发光材料所产生的光反射出去。含有光致发光材料 的层1707可能有一些隔间，如，隔间1709， 1710和1711。层1707可能有一些柱状隔间或一 系列隔间。每个隔间可能都含有发出特定光谱光的光致发光材料。 在实际应用中，从层1707的光致发光材料发出的光在光谱可见范围内。在实际应 用中，隔间可以扩大到很多层，如，层1702， 1703， 1704， 1705， 1706和1708。隔间间的边界 (如，边界1712)可能含有反射、分散或吸收光材料，使来自一个隔间的光不再进入另一个隔间。选择性镜子1708放置在层1707的前面。选择性镜子1707在反射光源1702所产生 的光时，传输层1707的光致发光材料所产生的具有特定光谱的光。光阀1713控制到达层 1707的光致发光材料的光(光源1702所产生的光)的量，从而控制在层1707的不同区域 所产生的光的量。可以通过控制光阀1713，使显示器1799显示不同的图像。如果层1709 中的不同隔间都含有发出特定光谱光的光致发光材料，则显示器1799为彩色显示器，各个 隔间为某种颜色的像素。 图18为另一个典型显示系统的实例框图。显示器含有一个偏振光源1816。偏振 光源1816含有一个镜子1801， 一个波长延迟器1802， 一个透明光源1803和一个反射偏光 器1804。光源1803发出具有特定光谱的光。光阀1815放置在偏振光源1816的前面。光 阀调节偏振光源1816所产生的光。光阀含有反射偏光器1804，液晶层1805和偏光器1806。 选择性镜子1807放置在光阀1815的前面。选择性镜子1807传输光源1803所产生的具有 特定光谱的光。选择性镜子1807把放置在其前的层1808的光致发光材料所产生的光反 射出去。含有光致发光材料的层1808可能含有一些隔间，如，隔间1811， 1812和1813。层 1808可能有一些柱状的隔间或一系列隔间。每个隔间可能都含有发出特定光谱光的光致发 光材料。在实际应用中，从层1808的光致发光材料发出的光在光谱可见范围内。在实际应 用中，隔间可能会扩大到很多层，如，层1802，1803，1804，1805，1806，1707和1809。隔间间 的边界(如，边界1814)可能含有反射、分散或吸收光的材料，使来自一个隔间的光不再进 入另一个隔间。选择性镜子1809放置在层1808的前面。选择性镜子1809在反射未免源 1803所产生的光时，传输层1808的光致发光材料的产生的具有特定光谱的光。
图19为光致发光光源的实例剖面图。光致发光光源1999有一个光源1901。光源 1901发出特定光谱的光。光源1901可能为含有分散光分散粒子的透明物体。光源1901可 能为气体放电灯。在实际应用中，光源1901为透明光源。层1902中的光致发光材料吸收 光源1901所产生的光，并发出特定光谱的光。选择性镜子1903与层1902相邻摆放。选择 性镜子1903把光源1901所产生的光反射出去。选择性镜子1903传输层1902的光致发光 材料所产生的光。由于选择性镜子1903的存在，来自光源1901的光在被光致发光材料转 换成不同的光谱之前可能要经历多次反射。光致发光光源1999为具有较好能效的光致发 光光源，因为单程中没有被层1902中的光致发光材料转换的光被反射出去，并且可能会被 光致发光光源1999利用，而不是被散发出去。 在实际应用中，光源1901是管状，圆柱状或棱形的。层1902、1903及此处描述的 其它层可能从四周遮盖透明光源1901。 在实际应用中，并非光源1901产生的所有光都被选择性镜子1903反射出去。光
源1901产生的一些波长的光可能被选择性镜子1903部分或全部传输出去。 在实际应用中，第二个选择性镜子(没有显示出来)放置在光源1901与层1902
之间。第二个选择性镜子在传输光源1901产生的光时，把层1902的光致发光材料所产生
的光反射出去。 本发明公开了一种光致发光光源。不言而喻，在此处描述实例的目的是进行解释 说明，不应视为对本专利所涵盖内容的限制。对艺术领域的技术人员来说，与本发明的范围 或精神相符的各种修改、使用、替换、重新组合、改进和生产方法都是显而易见的。
权利要求
装置的组成为一个光源，第一个选择性镜子和放置在光源和第一个选择性镜子之间的含有光致发光材料的层，其中，第一个选择性镜子至少会反射光源所产生的部分光，并且至少会传输光致发光材料所产生的部分光；
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于由一个放置在光源和层(该层中含有光致发光材料)之间的第二个选择性镜子组成，其中，第二个选择性镜子至少会反射光致发光材料所产生的部分光，并且至少会传输光源所产生的部分光；
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于包含一个与光源相邻排列的镜子；
4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于镜子为第三个选择性镜子，第三个选择性镜子至少会反射光源所产生的部分光；
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于含有光致发光材料的层包含一些隔间，至少有一个隔间含有光致发光材料；
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于不同的隔间含有发出不同光谱的光的光致发光材料；
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于包含放置在隔间之间的吸光材料；
8. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于包含放置在隔间之间的反光材料；
9. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于包含放置在隔间之间的散光材料；
10. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于隔间是以队列形式排列的；
11. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于隔间是以阵列形式排列的；
12. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于隔间发出彩色的重复图案；
13. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于含有光致发光材料的层还包含透明材料，在透明材料中，光致发光材料被分散开；
14. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于至少有一个隔间包含透明材料；
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于在透明材料中，光致发光材料被分散开；
16. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于光致发光材料位于透明材料内的区域内；
17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于包含一张含有准直透镜的板，各个准直透镜对来自光致发光材料所在区域的光进行校准；
18. 根据权利要求12所述的装置，其特征在于包含一个放置在含有光致发光材料的层的前面的透射式显示器，含有光致发光材料的层中的各个隔间照亮该显示器的一个像素；
19. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于包含一个放置在光源与含有光致发光材料的层之间的光阀；
20. 根据权利要求19所述的装置，其特征在于光阀包含两个偏光器和一个放置在偏光器之间的液晶层；
21. 根据权利要求20所述的装置，其特征在于两个偏光器中的一个为反射偏光器，该装置包含一个反射光源所产生的光的镜子和一个放置在镜子与反射偏光器之间的波长延迟器；
22. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于包含一个放置在第一个选择性镜子后面的光程上的反射偏光器和一个放置在从反射偏光器反射出的光的光程上的波长延迟器；
23. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于包含一个放置在第一个选择性镜子后面的反射偏光器和一个放置在反射偏光器与第二个选择性镜子之间的波长延迟器；
24. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于包含一个放置在光源后面的照相机；
25. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于包含一个放置在光源后面的照相机和一个放置在照相机前的选择性镜子上的孔；
26. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于包含一个放置在镜子后面的照相机和一个放置在照相机前的选择性镜子上的孔；
27. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于光源为透明光源；
28. 根据权利要求27所述的装置，其特征在于透明光源由一个波导和偏转光的粒子组成；
29. 根据权利要求27所述的装置，其特征在于透明光源由一个波导和光导内具有多个折射率的多张透明板组成，透明板与波导成一定的角度；
30. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于光源为管状光源；
31. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于光源为气体放电灯。
全文摘要
公开了一种光致发光光源装置。在实际应用中，该装置由一个发出特定光谱光的光源、能把光源的光转换成另一种光谱光的光致发光材料和一个能反射光源所产生的光并能传输光致发光材料所产生的光的选择性镜子组成。可以通过排列该光致发光材料来提供能发出各种颜色的多种光源。
文档编号G02F1/00GK101730860SQ200880023280
公开日2010年6月9日 申请日期2008年7月7日 优先权日2007年7月5日
发明者乌达安·卡纳德, 卡瑟克·斯瑞哈兰, 巴拉吉·加纳帕蒂, 玛纳斯·诶莱卡, 萨内特·伽努, 马诺哈尔·乔西, 高瑞·库尔卡尼 申请人:I2Ic公司