用于扫描光束显示器系统的多层屏幕的制作方法
本申请一般涉及用于将一个或多个光学光束扫描到屏幕上以显示图像的显示器系统的多层荧光屏幕。
背景技术：
显示器系统可以被配置成使用具有荧光材料的屏幕来在光激发下发出彩色光，诸如基于激光的图像和视频显示器以及用于这些显示器的屏幕设计。
图像和视频显示器可被设计成直接产生携带彩色图像的不同颜色的光并将彩色图像投射到屏幕上，其中，屏幕通过对所接收的光的反射、漫射或散射使彩色图像对观看者可见，并且不发出光。这样的显示器的示例包括数字光处理(dlp)显示器、硅基液晶(lcos)显示器以及光栅光阀(glv)显示器。一些其它图像和视频显示器可以使用产生不同颜色的光以形成彩色图像的发光屏幕。这样的显示器系统的示例包括阴极射线管(crt)显示器、等离子显示器、背光液晶显示器(lcd)、发光二极管(led)显示器(例如，有机led显示器)以及场发射显示器(fed)。
技术实现要素：
根据一个方面，一种显示屏包括具有第一侧和相反的第二侧的过滤层、包括多个平行的(并列的)荧光条带的荧光层以及被定位在荧光层的激发侧和过滤层的第一侧之间的附接层，该附接层用以将荧光层的激发侧附接至过滤层，同时在荧光层和过滤层之间提供竖直间隔。该附接层包括通过一个或多个横向间距彼此分开的多个附接区域，使得在与附接层中的一个或多个横向间距相对应的荧光层和过滤层的区域之间形成一个或多个激发侧气隙。在显示器运行期间，在过滤层的第二侧上接收的激发光传播至过滤层的第一侧，并且至少一部分从过滤层的第二侧传播的激发光行经一个或多个激发侧气隙以激发荧光条带。
根据该方面的实施方案可以包括一个或多个如下特征。例如，附接层可以包括多个附接条带，该多个附接条带在它们的边缘区域接触荧光条带的激发侧。多个附接条带可以平行于荧光条带进行延伸。多个附接条带可以桥接相邻荧光条带之间的空间。在一些情况下，多个附接条带可以横向于荧光条带进行延伸。附接层可以由紫外(uv)光固化树脂形成。附接区域可以被定位成不与荧光条带的中心区域重叠。多个荧光条带可以彼此间隔开，使得在相邻荧光条带之间形成平面内气隙。在一些情况下，显示屏还可以包括具有第一侧和相反的第二侧的板层和被定位在荧光层的观看者侧和板层的第二侧之间的粘合层，该粘合层用以将荧光层的观看者层附接至板层，同时提供荧光层和板层之间的竖直间隔，该粘合层限定开口，使得在与粘合层中的一个或多个开口相对应的荧光层和板层的区域之间形成一个或多个观看者侧第二气隙，其中，在显示器运行期间，至少一部分从荧光层发出的荧光行经一个或多个观看者侧气隙。
根据该方面的显示屏还可以包括具有第一侧和相反的第二侧的板层以及被定位在荧光层的观看者侧和板层的第二侧之间的粘合层，该粘合层用以将荧光层的观看者层附接至板层，同时提供荧光层和板层之间的竖直间隔，该粘合层限定开口，使得在与粘合层中的一个或多个开口相对应的荧光层和板层的区域之间形成一个或多个观看者侧气隙，其中，在显示器运行期间，至少一部分从荧光层发出的荧光行经一个或多个观看者侧气隙。粘合层可以具有被配置成降低在显示屏上显示的图像中的莫尔图案的抗混叠图案。多个荧光条带可以彼此间隔开，使得在相邻荧光条带之间形成平面内第二气隙。粘合层可以包括交叉图案(cross-hatchpattern)。粘合层可以包括正弦图案。附接层可以包括垂直于荧光条带进行延伸的多个附接条带。附接层可以包括多个附接柱，该多个附接柱的宽度比使荧光条带分离的平面内间隙窄。
根据另一方面，一种显示屏包括具有第一侧和相反的第二侧的过滤层、包括多个平行的(并列的)荧光条带的荧光层以及被定位在荧光层的激发侧和过滤层的第一侧之间的附接层，该附接层用以将荧光层的激发侧附接至过滤层，同时在荧光层和过滤层之间提供竖直间隔，该附接层包括位于荧光条带的第一区域之下并且通过一个或多个横向间距彼此分开的多个附接区域。在荧光层和过滤层的区域之间的一个或多个横向间距中形成一个或多个激发侧低折射率间隙，该低折射率间隙在不同于荧光条带的第一区域的荧光条带的第二区域之下。在显示器运行期间，在过滤层的第二侧上接收的激发光传播至过滤层的第一侧，并且至少一部分从过滤层的第二侧传播的激发光行经一个或多个激发侧低折射率间隙以激发荧光条带。
该方面的实施方案可以包括一个或多个以下特征。例如，低折射率气隙可以部分地在相邻荧光条带之间的空间之下。低折射率气隙可以占据相邻荧光条带之间的空间。在一些情况下，低折射率间隙可以为气隙。
潜在的优点可以包括下述优点中的一个或多个。在磷光体层上和磷光体层下放置气隙可以增加亮度并降低串扰。可以提高周围对比度。气隙可以利用设备到设备的均匀平衡来可靠地制造。
在附图和下文的描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其他方面、特征以及优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
图1是具有屏幕的示例扫描光束显示器系统的示意图，该屏幕具有荧光条带。
图2a是图1中屏幕的示意性截面侧视图。
图2b是沿着方向b-b的图2a中的屏幕的示意性特写正视图。
图3是图1中具有将多个激光光束引导到屏幕上的激光模块的示例实施方案的示意图。
图4是具有荧光条带层的示例屏幕的分解截面侧视图，该荧光条带层具有在扫描激发光的光学激发下发出红色、绿色以及蓝色的荧光条带。
图5是具有支撑在衬底上的荧光条带的部分示例屏幕的示意性立体图。
图6是图5中的荧光屏幕的示意性截面侧视图。
图7a至图7h是示出了相对于荧光条带的附接层的各种位置和形状的示意性底视图。
图8是在荧光条带上具有粘合层的部分示例屏幕的示意性立体图。
图9a至图9d是示出了荧光条带上的粘合层的各种图案的示意性顶视图。
各种附图中相似的附图标记指示相似的元件。
具体实施方式
使用具有荧光材料的屏幕在光激发下发出彩色光的显示器系统可以在各种配置中实现。例如，可以在屏幕中包括荧光材料，以吸收一个或多个扫描光学光束的光，并发出形成图像的新的光。荧光材料将施加至屏幕的激发能例如经由吸收激发光转换为发出的可见光。发出的可见光形成对观看者可见的图像。
商业显示屏的目标包括亮度和对比度。对具有在荧光层和下面的支撑衬底之间的气隙的荧光层进行支撑能够增加亮度并降低串扰。在不受任何特定理论限制的情况下，气隙可以相对于垂直于屏幕表面的方向在较大角度降低从荧光层发出的光的内部吸收。这可以降低越入相邻像素的发出的光的可能性，从而能够降低串扰并提高对比度。相似地，由于较多的发出光被朝向屏幕的观看者侧内部地反射回来，因此能够增加亮度。此外，气隙能够降低耦合至支撑衬底的发射的量。另外，耦合的发射可以在支撑衬底中传播，并引起相邻磷光体层的激发。
使用这样的发光屏幕的扫描光束显示器系统可以包括荧光材料，这些荧光材料被布置成提供发出用于形成图像的光的发光区域和在发光区域之间为发光材料的空间空隙的非发光区域的图案。发光区域和非发光区域的图案可以为各种构造，例如，平行的发光条的一个或多个阵列、隔离发光岛状区域或像素区域的一个或多个阵列、或其他设计图案。发光区域的几何结构可以为各种形状和尺寸，例如，方形、矩形或条。下文所描述的示例使用具有平行的发光条的发光屏幕，该平行的发光条由位于发光条之间的非发光线分离。每个发光条可以包括发光材料，诸如，形成连续条线或沿着条在分离区域中分布的含磷光体材料。
在一些实施方案中，通过激光光束光学地可激发以分别产生适合形成彩色图像的红色、绿色以及蓝色光的三种不同颜色的磷光体或磷光体组合可以形成在屏幕上作为像素点或并列的重复红色、绿色以及蓝色磷光体条带。该申请中所描述的各种示例使用具有用于发出红、绿以及蓝光的平行彩色磷光体条带的屏幕，以示出基于激光的显示器的各种特征。
磷光体材料为荧光材料的一种类型。使用磷光体作为荧光材料的示例中的各种所描述的系统、设备以及特征适用于具有由其他光学可激发的发光非磷荧光材料制成的屏幕的显示器，诸如在适当的光学激发下发出光的量子点材料(半导体化合物，诸如尤其是cdse和pbs)。
本文描述的扫描光束显示器系统的示例使用至少一个扫描激光光束以激发在屏幕上沉积的彩色发光材料，以产生彩色图像。扫描激光光束被调制以转换红色、绿色以及蓝色或其他可见颜色的图像信息，并以这样的方式被控制使得激光光束分别基于来自图像的红色、绿色以及蓝色通道的图像数据激发红色、绿色以及蓝色的彩色发光材料。因此，扫描激光光束携带图像数据但不直接产生观看者可见的可见光。相反，屏幕上的彩色发光荧光材料吸收扫描激光光束的能量，并发出红色、绿色以及蓝色或其他颜色的可见光以生成观看者看见的实际彩色图像。
使用一个或多个激光光束的荧光材料的激光激发是各种形式的光学激发中的一种，其中一个或多个激光光束具有足以引起荧光材料发光或发冷光的能量。在其他实施方案中，可以通过足够有能量以激发屏幕中所使用的荧光材料的非激光光源生成光学激发。非激光激发光源的示例包括各种发光二极管(led)、激光灯以及其他光源，该其它光源产生一波长或光谱带的光，以激发将较高的能量的光转换为可见范围内的较低能量的光的荧光材料。激发屏幕上的荧光材料的激发光学光束可以处于一频率或处于一光谱范围，该光谱范围的频率比荧光材料发出的可见光的频率高。相应地，激发光学光束可以在紫色光谱范围和uv光谱范围内，例如，420nm下的波长。在下文所描述的示例中，uv光或uv激光光束被用作用于磷光体材料或其他荧光材料的激发光的示例，并且可以为其他波长的光。在以上或其他显示器实施方案中，多个显示屏可以被放置为在阵列中彼此相邻，以形成较大的显示屏。
参照图1，示出了使用具有彩色磷光体条带的基于激光的显示器系统的示例。可替换地，还可以使用彩色磷光体光点或量子点或量子点区域来限定屏幕上的图像像素。所示出的系统包括用以产生并将至少一个扫描激光光束120投射到屏幕101上的激光模块110。屏幕101在竖直方向上具有平行的彩色磷光体条带，其中，红色磷光体吸收发出红色光的激光，绿色磷光体吸收发出绿色光的激光以及蓝色磷光体吸收发出蓝色光的激光。三个相邻彩色磷光体条带的每个组含有用于三种不同颜色的条。条的一个特定空间彩色序列在图2b中被示出为红、绿以及蓝。还可以使用其他彩色序列。
激光光束120处于彩色磷光体的光学吸收条宽内的波长。激光光束120可以处于比用于彩色图像的可见蓝色、绿色以及红色的波长短的波长。作为一个示例，彩色磷光体可以是吸收从大约380nm至大约420nm的光谱范围中的uv光以产生所需的红光、绿光以及蓝光的磷光体。
激光模块110可以包括产生光束120的一个或多个激光诸如uv二极管激光、水平地或垂直地扫描光束120以在一时刻在屏幕101上呈现一个图像帧的光束扫描机构以及调制光束120以携带用于红、绿以及蓝色的图像通道的信息的信号调制机构。这样的显示器系统可以被配置为后光引擎系统，其中，观看者和激光模块110位于屏幕101的相反侧上。可替换地，这样的显示器系统可以被配置为前光引擎系统，其中，观看者和激光模块110位于屏幕101的同一侧上。
在图2a所示出的示例场景中，扫描激光光束120被引导在像素内的绿色磷光体条带处，以产生用于该像素的绿光。图2b还示出了沿着垂直于屏幕101的表面的方向b-b的视图中屏幕101的操作。由于每个彩色条在形状上为长型的，因此光束120的截面可以被形成为沿条的方向为伸长的形状，以最大化用于像素的每个彩色条内的光束的填充因素。这可以通过使用激光模块110中的光束成型光学元件来实现。
用于产生对屏幕上的磷光体材料进行激发的扫描激光光束的激光源可以为单模激光或多模激光。激光还可以为沿着垂直于伸长方向的磷光体条带的方向的单模，以具有由每个磷光体条带的宽度限定的小光束扩展。沿着磷光体条带的伸长方向，该激光光束可以具有相较于沿跨过磷光体条带的方向扩展的光束在较大的区域上扩展的多个模式。这种利用对在一个方向上具有单模的激光束以在屏幕上具有小光束足迹和在垂直方向上具有多个模式以在屏幕上具有较大足迹允许光束被成形以适合屏幕上伸长的彩色子像素并经由多模提供光束中的足够激光功率，以确保屏幕的足够亮度。
相应地，被调制为携带具有图像数据的光学脉冲的激光光束120需要相对于屏幕101上的适当的彩色像素对齐。激光光束120在屏幕101上被空间地扫描，以在不同时刻击中不同的彩色像素。相应地，调制的光束120携带在不同时刻每个像素和不同时刻不同像素的红色、绿色以及蓝色的图像信号。因此，光束120利用不同时刻的不同像素的图像信息编码。光束扫描因此将光束120中适时地编码的图像信号映射到屏幕101上的空间像素上。
现在参照图3，示出了图1中激光模块110的示例实施方案。具有多个激光的激光阵列310用于生成多个激光光束312以同时扫描屏幕101，用以提升显示亮度。提供了信号调制控制器320以控制并调制激光阵列310中的激光，使得激光光束312被调制以携带待在屏幕101上显示的图像。信号调制控制器320可以包括生成用于三种不同颜色通道的数字图像信号的数字图像处理器和产生携带数字图像信号的激光控制信号的激光驱动器电路。激光控制信号然后被施加以调制激光阵列310中的激光，例如激光二极管的电流。
光束扫描可以通过使用用于竖直扫描的扫描反射镜340诸如检流计反射镜(扫描振镜)和用于水平扫描的多层面多边形扫描仪350来实现。扫描透镜360可以用于将来自多边形扫描仪350的扫描光束投射到屏幕101上。扫描透镜360被设计成将激光阵列310中的每个激光成像在屏幕101上。多边形扫描仪350的不同反射层面中的每一个同时扫描n个水平线，其中，n为激光器的数目。
在示出的示例中，激光光束首先被引导到检流计反射镜340，然后从检流计反射镜340引导至多边形扫描仪350。输出扫描光束120然后被投射到屏幕101上。中继光学件模块330放置在激光光束312的光学路径中，以更改激光光束312的空间特性，并产生通过检流计反射镜340和多边形扫描仪350扫描的紧密包装束的光束332作为投射到屏幕101上的扫描光束120，以激发磷光体并生成通过磷光体发出的彩色光的图像。
激光光束120在屏幕101上空间地扫描以在不同时刻击中不同像素。相应地，每个调制的光束120携带不同时刻的每个像素的和不同时刻的不同像素的红色、绿色以及蓝色的图像信号。因此，通过信号调制控制器320利用不同时刻的不同像素的图像信息对光束120进行编码。光束扫描因此将光束120中的时间域编码图像信号映射到屏幕101上的空间像素上。例如，调制的激光光束120可以具有每个彩色像素，该每个彩色像素被时间均等地分成用于三个不同颜色的通道的三个颜色的子像素的三个顺序时隙。光束120的调制可以使用脉冲调制技术，以产生每个颜色的所需灰度、每个像素的适当颜色组合以及所需的图像亮度。
在一个实施方案中，多个光束120在不同和相邻竖直位置被引导到屏幕101上，其中，两个相邻光束在屏幕101上沿竖直方向通过屏幕101的一个水平线彼此间隔开。对于检流计反射镜340的给定位置和多边形扫描仪350的给定位置，光束120可以在屏幕101上不沿着竖直方向彼此对准，并且可以在屏幕101上沿着水平方向处于不同位置。光束120可以仅覆盖屏幕101的一个部分。在检流计反射镜340的固定角度位置，多边形扫描仪350的旋压使来自激光阵列310中的n个激光器的光束120扫描屏幕101上的n相邻水平线的一个屏幕部段。在一个屏幕部段上方的每个水平扫描结束时，检流计反射镜340被调整到不同的固定角度位置，使得所有n个光束120的竖直位置被调整以扫描n个水平线的相邻屏幕部段。使该过程迭代，直到整个屏幕101被扫描以产生完整屏幕显示。
针对图1和图3中荧光屏幕101的图2b中的条带设计可以以各种配置来实现。图2a示出了将荧光层203诸如彩色磷光体条带层放置在两个衬底201和202之间的一个示例。在后投影系统中，可能期望的是，屏幕101将入射扫描激发光束120中尽量多地光耦合到荧光层中，同时最大化被引导朝向观看者侧的从荧光层发出的光的量。可以在屏幕101中单独地或组合地实现多个屏幕机构，以提升屏幕性能，包括激发光的有效收集、被引导朝向观看者侧的荧光的最大化、屏幕对比度的提升以及屏幕炫光的降低。可以设计和选择屏幕101的结构和材料，以满足对成本的限制和对具体应用的其他要求。
图4示出了具有荧光层400的示例屏幕101，荧光层具有在扫描激发光的光学激发下发出红色、绿色以及蓝色的荧光条带。多个屏幕特征被示出为示例并且可以在具体屏幕中选择性地实现。因此，图4中示出的具有仅一些特征的特定荧光屏幕对特定显示应用来说是足够的。
荧光层400包括具有重复的颜色图案诸如红、绿以及蓝磷光体条带的平行的荧光条带。荧光条带垂直于图1中示出的扫描激发光束120的水平扫描方向进行延伸。如图4和图2b所示，屏幕上的每个显示像素包括为相邻红、绿以及蓝条401、402以及403的部分的三个子像素。由每个条带的宽度限定沿水平方向的每个子像素的维度，并且由沿竖直方向的光束宽度限定沿竖直方向的维度。
在任何两个相邻荧光条带之间可以形成条带分隔物404，以最小化或降低两个相邻子像素之间的串扰。因此，可以降低一个彩色像素内两个相邻子像素之间以及两个相邻彩色像素之间的边界处的模糊，并且可以提高屏幕的分辨率和对比度。
在一些实施方案中，条带分隔物是低折射率材料(即，相较于条带的材料具有更低的折射率)。例如，每个条带可以通过气隙与相邻条分离。
如果条带分隔物是固体材料，则其可以是光学上反射的并且是非透明的，或光学上吸收的。在一些实施方案中，条带分隔物是可比的或是比条具有更高折射率的材料，但是光学上反射的或非透明的或光学上吸收的。可以将每个条带分隔物404的侧壁制造为光学上反射的，以提高每个子像素的亮度和屏幕的效率。
荧光层400在激发波长下的激发光由荧光材料吸收并且被转换为不同颜色的可见荧光以向观看者显示图像的环境下是光学激活层。对此，荧光层400还是屏幕的“激发侧”和“观看者侧”之间的分区，其中为了实现两个侧的每个的所需光学效果以提升屏幕性能，可以以非常不同的方式设计两个侧的光学特性。这样的光学效果的示例包括提升激发光束120到荧光层中的耦合、回收未被荧光层400吸收回荧光层400的反射的和散射的激发光，最大化从荧光层400朝向屏幕的观看者侧发出的可见光的量，降低由周围光的反射引起对观看者的屏幕炫光，阻挡激发光从屏幕上离开，朝向观看者，以及提升屏幕的对比度。可以配置各种屏幕元素，以实现一个或多个这些光学效果。图4中示出了这样的屏幕元素的几个示例。
图4中的荧光屏幕101可以包括衬底层424，用以提供用于各种屏幕部件的刚性结构支撑。该衬底层424可以是薄衬底或刚性板。当衬底层424被放置在如图4所示出的荧光层400的观看者侧上时，衬底层424可以由对荧光条带401、402、403发出的可见彩色光透明或部分透明的材料制成。部分透明材料可以对包括由荧光条带发出的三个颜色的可见光具有均匀的衰减，以像光学中性密度过滤器那样操作。衬底层424可以由塑料材料、玻璃材料或其他适合的介电材料制成。例如，衬底层424可以由丙烯酸刚性板制成。衬底层424的厚度可以在一些设计中为几毫米。此外，衬底层424可以被制造成对激发光束120的激发光是反射的和非透明的，以阻挡激发光到达观看者和将未吸收的激发光回收回荧光层400。
衬底层424还可以位于荧光层400的激发侧上。因为激发光束120必须传输通过衬底层424进入荧光层400，所以用于衬底层424的材料应当对激发光束120的激发光透明。此外，该配置下的衬底层424还对荧光层400发出的可见光是反射的，以将来自荧光层400的任何发出的可见光朝向观看者侧引导，从而提高所显示的图像的亮度。
在一些实施方案中，衬底层424未使用或可以被视为另一部件的部分。例如，如果二色性层d1412是足够刚性的以支撑部件，则可能不需要单独的衬底层424。在一些实施方案中，部件可能仅由二色性层d1412支撑，其中二色性层是柔性的或甚至是可挠曲的。
进一步参照图4，在面向激发光束120的屏幕的入口侧，可以提供入口层411以将激发光束120耦合到屏幕101中。入口层411可以是在观看者侧和激发侧两者上具有光滑表面的固体层。例如，入口层可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的层。
在一些实施方案中，可以在入口层411的激发侧上形成例如，印刷伺服标记。伺服标记相较于入口层411的剩余激发侧表面具有不同的反射率，例如，伺服标记可以是更为反射的。伺服标记可以是镜面反射的或扩散反射的。传感器可以检测从伺服标记反射的激发光束的部分，并利用该信息来调整激发光束的调制的时序。伺服标记可以与条带分隔物404对齐。
在一些实施方案中，入口层411可以包括菲涅尔透镜层，以控制扫描激发光束120的入射方向。可替换地或此外，还可以将棱镜层或高折射率介电层用作入口层411的部分，以将包括激发光和由荧光层发出的可见光回收到屏幕中。然而，可以省略入口层411或提供衬底层。
为了提高朝向观看者的屏幕的亮度，可以在荧光层400上游的激发光束120的路径中放置第一二色性层412(d1)，以发射在激发光束120的波长下的光并反射由荧光层400发出的可见光。第一二色性层412可以降低荧光的光学损失，从而提升屏幕亮度。第一二色性层412可以由共挤出的聚合物层的堆叠提供。
在荧光层400的观看者侧上，可以提供第二二色性层421(d2)以传输由荧光层400发出的可见光并反射在激发光束120的波长下的光。因此，第二二色性层421可以将通过荧光层400的激发光回收回荧光层400中，因此增加激发光的利用效率和屏幕亮度。第二二色性层421可以由共挤出的聚合物层的堆叠提供。
在荧光层400的观看者侧上，可以包括可选的对比度提升层422以提高屏幕对比度。对比度提升层422可以包括颜色选择性吸收条，该颜色选择性吸收条与沿垂直于屏幕层的方向的荧光层400中的荧光条带空间上相对应并对齐。颜色选择性吸收条因此传输荧光条带的相应颜色的光并分别吸收其他荧光条带的颜色的光。可替换地，对比度提升层422可以是光学中性密度过滤层，该光学中性密度过滤层均匀地衰减可见光以降低由于周围光的反射引起的屏幕炫光。还可以在荧光层400的观看者侧上的一个或多个其他层中实现该中性密度过滤功能，包括衬底层424。
此外，屏幕可以包括在荧光层400的观看者侧上的屏幕增益层423，以光学地提升屏幕的亮度和观看角度。增益层423可以包括具有透镜元件的透镜状层、衍射元件的衍射光学件层、具有全息元件的全息层或这些和其他结构的组合。
此外，激发阻挡层425可以放置在荧光层400的观看者侧上，以阻挡激发光离开屏幕，到达观看者侧。该层可以由传输可见光并吸收激发光的材料来实现。例如，基于彩色过滤器的聚酯可被用作该层，以阻挡可以为400-415nm辐射的激发光。在一些实施方案中，该阻挡过滤器可以具有少于0.01％传输在410nm之下，同时具有大于50％的传输在430nm之上。中性密度过滤功能还可以结合到该层中，例如对430nm到670nm之间的可见光具有均匀的衰减。该阻挡功能可以结合到衬底层424中。
荧光层400的观看者侧上的层421-425的空间序列可以不同于图4中所示出的。
现在参照图5，示出了在支撑衬底502上形成的示例荧光层500。荧光层500可以提供图4的荧光层400。荧光层500可以包括平行的荧光条带。条可以布置为图案，例如，该图案具有分别用于发出蓝、绿以及红光的三个相邻条504、506、508。荧光层500中的条不需要是完全平坦的，例如，它们可以具有倒圆角或具有椭圆截面。
衬底502可以是刚性衬底，或可替换地，可以是柔性板。在一些情况下，衬底502可以是可以在反射可见光的同时通过激发光的二色性过滤层(例如，彩色反光镜或cm、层)。因此，衬底502可以提供来自图4的第一二色性层412和/或衬底424。作为二色性过滤器，衬底502可以由具有可替换的高和低折射率的共挤出聚合物层形成。在一些情况下，衬底502以及附接至衬底502的荧光层500可以是足够柔性的，其可以围绕辊缠绕。例如，衬底502的所得柔性和所附接的荧光层500可以为使得它们可以围绕具有低至25mm的直径的辊滚动，而对组件没有破坏。在一些情况下，衬底502可以为具有大致90um的厚度的cm层。
特别地，参照图3和图4，衬底502可以包括二色性过滤层412和入口层411两者。入口层411可以为聚合物层，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的层，该层在观看者侧和激发侧上具有平滑表面。二色性过滤层412可以通过压力敏感粘合层附接至衬底层424。
如图5和图6所示，荧光层500(在该实例中由条带504、506、508构成)通过附接层512在它们的下侧(即，激发侧)被支撑，该附接层将荧光层500的激发侧附接至衬底502。
在所示出的实施方案中，附接层512由多个附接条带510构成，多个附接条带各自支撑相对应的荧光条带504、506、508的边缘区域。这样的附接层，在该示例中附接条带510具有足够的厚度，以提供荧光层500和衬底层502之间的竖直间隔。相应地，在未被附接层占据的区域中在荧光层500和衬底层502之间形成气隙610。荧光层500的非支撑部分可以松弛或变形，并且可以与下面的衬底层502接触。在一些情况下，这样的松弛或变形可以导致荧光层500的破损。然而，选择足够厚的附接条带可以适应松弛并降低部分荧光层接触衬底层502的可能性。在一些情况下，如果附接条带510太软，则它们可以在荧光层500的重量或张力下变形，导致部分荧光层500和附接条带510松弛或变形。为了阻止该情况，附接条带510应当是足够坚固的，以便避免荧光层接触衬底502，例如，在支撑荧光层时基本上不经历变形。例如，可以使用uv光固化树脂。
荧光层500和衬底502之间的“气隙”可以填充有气体，或在间隙610中可以存在真空。气体可以是空气或基本上纯的气体，例如氮气。如下文中所进一步描述的(参见图7a至图7e)，除了条510，附接层还可以以各种配置提供。在一些情况下，气隙610可以填充有聚合物或其他折射率比荧光层500的折射率低的非气体材料。
气隙610(参见图6)可以允许从衬底502的观看者侧出现的激发光到达荧光层500，而不传播通过另外的中间材料。在荧光层下立即存在的这样的间隙可以帮助增加亮度、降低光泵送以及降低串扰，还具有其他潜在利益。通过使用间隙来降低光泵送，其可以在磷光体接触下面的衬底时发生，从磷光体出现的光可以更加有效地从衬底反射以更好地到达观看者。附接条带510以及附接层的其他配置可以由柔性材料制成。在一些情况下，附接层可以由uv光固化的树脂形成。树脂可以被选择为，在固化该树脂之后，其对激发光是透明的。在一些情况下，树脂可以被选择为，在固化该树脂之后，其对可见光是非透明的。
进一步参照图6，示例性的荧光屏幕101包括衬底层502、经由附接层512附接至衬底层502的荧光层500以及经由粘合层616附接至荧光层500的观看者侧的盖衬底602。
盖衬底602可以提供来自图4的衬底424和/或激发阻挡层425。例如，盖衬底602可以包括聚合物膜620，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。在荧光层500的观看者侧上可以包括各种增益/提升/过滤层(参见，例如图4)。
例如，膜620的观看者侧可以涂覆有uv阻挡层622以帮助防止或减轻uv光到达观看者。uv阻挡层622应当是对uv激发不会泛黄。
作为另一示例，膜620的激发侧可以涂覆有保护性涂层624。保护性涂层625可以是uv阻挡层。例如，激光稳定性红移uv吸收剂，例如
如图6所示，夹在荧光层500和衬底层502之间的附接层512，在该情况下，附接条带510，帮助将荧光层500的激发侧附接至衬底层502的观看者侧。此外，通过横向间隔开(即通过限定横向间隔开的区域)和通过具有足够的厚度来考虑周围层的表面平整度的任何变化，附接条带510可以帮助在荧光层500的激发侧上形成气隙610。附接层的厚度帮助确定由此产生的气隙610也称之为激发侧气隙610的厚度。例如，附接层可以具有10μm的厚度，从而在荧光层500和衬底层502之间创建大致10μm的分离。
在观看者侧，盖衬底602可以经由粘合层616附接至荧光层500。可以包括psa(压力敏感粘结)的图案化层的粘合层616将盖衬底602附接至荧光层500，同时确保盖衬底602的激发侧和荧光层500的观看者侧之间的分离。
粘合层616的厚度是足够的，使得在缺乏粘合层的区域中在盖衬底602之间形成也称之为观看者侧气隙612的气隙612。可以选择粘合层616的厚度，以在荧光层500的观看者侧上提供观看者侧气隙612，同时依然考虑荧光层500的任何表面变化。例如，粘合层616的厚度可以在大致5μm到25μm之间。荧光层500可以具有在大致5μm到50μm之间的厚度。观看者侧气隙612可以帮助例如降低不期望的图像光环并使uv能够回收回荧光层500以增加光学效率。观看者侧气隙612可以填充有气体，例如，空气或氮气或在观看者侧间隙612中可以存在真空。
粘合层616可以由psa制成，psa在荧光层500和盖衬底602或其他任何荧光层500的观看者侧直接附接至其的层)之间表现出最小材料流动和良好的结合强度。此外，粘合层616可以由psa或其他具有光学级别的粘结材料制成，以便最优化从激发的磷光体发出的可见光，并且不引入虚假光。此外，粘合层616可以由psa制成，该pas不吸收405nm的uv光，以便降低荧光层500中的磷光体区域之间的串扰。
在一些实施方案中，磷光体条带504、506、508通过气隙614(也称之为平面内气隙614)在荧光屏幕500的平面内彼此间隔开。平面内气隙614可以填充有气体，例如空气或氮气，或在观看者侧间隙614中可以存在真空。在一些情况下，气隙614可以填充有聚合物或其他折射率比荧光层500的折射率低的非气体材料。
通过(i)使用附接层(例如附接条带510)在荧光层500和衬底层500之间创建沿平面外方向的分离，以创建激发侧气隙610，通过(ii)使用粘合层616在荧光层500和pet层602之间创建沿平面外方向的分离以创建观看者侧气隙612，以及通过(iii)创建荧光层500的磷光体条带504、506、508之间的分离，以形成平面内气隙614，可以最小化接触磷光体条带504、506、508的材料的量，从而通过尤其是增加亮度、降低光泵送以及降低串扰来提高所显示的图像。
现在参照图7a至图7e，将荧光层500的激发侧附接至下面的衬底(例如，衬底502)同时提供它们之间的竖直间隔使得在荧光层下面形成气隙的附接层可以采取各种形式。通常，在这些各种实施方案中，附接层的附接区域被定位在荧光条带504、506、508的边缘处，例如，条的每个侧的宽度的25％外。相反，附接区域出现在条的中心区域，例如，条的宽度的中心一半。在一些实施方案中，附接区域仅位于条的每个侧上宽度的10％外。
在图7a至7b中，示出了桥接布置成间隔的形式的磷光体条带504、506、508之间的间隙的附接条带510。附接条带510平行于荧光条带延伸。
如所示出的，附接条带510中的每一个应当足够窄，以增加磷光体条带504、506、508的激发侧的面积，磷光体条带504、506、508被暴露从而为荧光条带提供提高的激发光的传输，同时保持足够宽以提供对相应的磷光体条带504、506、508的结构支撑。附接条带510可以间隔与像素元素的像素宽度相对应的间距(pitch)。例如，如果每个磷光体条带间隔500μm至550μm的间距从而导致大致1500μm的像素宽度，则附接条带510还可以间隔大致500μm和550μm之间的间距。为了防止形成莫尔图案，像素元素的间距和粘结条的间距应当是它们不会导致重叠图案。
在图7b中，图7a中示出了附接条带510具有较大的宽度，从而从进入激发光覆盖磷光体条带504、506、508的较大部分。如所示出，每个附接条带510支撑并与磷光体条带504、506、508的每个的边缘区域重叠。应当最小化重叠边缘区域的宽度we以确保最优化的性能但是重叠边缘区域应当足够宽以提供对磷光体条带504、506、508的充足的结构支撑，同时考虑制造/对准公差。例如，we可以是大约30μm。为了最优化的性能，应当最大化与在激发侧的磷光体条带504、506、508的暴露区域的宽度相对应的宽度wp。换言之，应当最大化暴露于进入激发光的磷光体条带504、506、508的面积百分比，其在该情况中可以通过表达式wp/(wp+2we)来示出。例如，面积百分比应当在50％以上以确保足够的激发光在通过激发侧气隙610之后直接撞击磷光体条带504、506、508的激发。在一些情况下，为了优异的性能，面积百分比应当为90％或在90％之上。
对激发光透明的附接条带510的优点可以在于，它们可以被制造为比非透明附接条带宽，而不会不利地影响撞击磷光体层的激发光的量。另一方面，具有非透明附接条带可以是有利的，这是因为其可以帮助停止激发光到达观察者，而不需要单独的阻挡膜。此外，非透明层可以在对激发侧衬底的阻挡泵送方面非常有效，激发光侧衬底支撑磷光体层。在一些情况下，附接条带可以是部分非透明的。例如，附接条带层可以是透明的但包括非透明颗粒。
尽管图7a和图7b示出了附接条带510桥接荧光条带之间的间隙，但是这不是必须的。例如，每个附接条带510可以被定位在荧光条带的边缘下。附接条带510可以被定位仅在荧光条带下或部分地通过荧光条带的边缘延伸，而不桥接荧光条带之间的间隙。
图7c示出了附接补丁(附接片，attachmentpatch)520，该附接补丁与附接条带510类似，不同之处在于它们并不沿着磷光体条带的整个长度行进。通过刚好在选择位置沿着边缘区域而不是沿着边沿区域的整个长度支撑磷光体条带，可以增加在荧光层的激发侧上形成的气隙的尺寸。在一些情况下，如图7d所示，可以使用具有圆的或其他形状的附接补丁522。
在一些情况下，如图7e所示，附接层可以包括附接柱524，该附接柱的宽度比分离荧光条带502、504、506的平面内间隙窄。在这样的情况下，附接柱524可以被定位在磷光体条带502、504、506内的各种位置，从而将荧光层的激发侧附接至下面的衬底。在这样的情况下，附接柱524的尺寸应当保持为小，以确保磷光体条带502、504、506的最小面积被附接柱524接触，同时提供对相对应的荧光条带足够的结构支撑。如图7f所示，附接柱524可以随机地分布在荧光层和下面的衬底之间。
在一些情况下，如图7g所示，附接条带526可以被定向为横向(例如垂直)于磷光体条带。如图7h所示，附接条带528可以包括曲线部分。如图7a至7h所示出的附接层变化的组合以及其他相似的变化可以用于将磷光体层附接至衬底，同时维持磷光体层的激发侧上的气隙610。
现在参照图8，荧光层的观看者侧上的粘合层616可以具有适于降低莫尔图案的图案，否则莫尔图案在例如当通过具有周期性光敏感结构的数字图像捕获设备捕获显示屏上呈现的图像时被产生。这样的莫尔图案可能由于在显示设备中的周期性发光结构(例如彩色发光像素和/或子像素的周期性阵列)和图像捕获设备的周期性光敏感结构(例如光电传感器的周期性阵列)之间的干扰而产生。
例如，粘合层616的抗莫尔图案可以结合周期性，该周期性不与磷光体条带502、504、506的周期性一致。在一些情况下，如图8所示，粘合层616可以具有交叉图案，该交叉图案具有倒圆角，以最小化任何与磷光体条带的对齐。在一些情况下，粘合层616可以结合正弦图案。在一些情况下，粘合层616可以包括随机或准随机元素以进一步消除可能在显示的图像或其数字捕获中引起莫尔图案的任何不期望的对齐和周期性。
在一些实施方案中，粘合层616可以具有与荧光层的激发侧上那些图案相似的图案，例如图7a至图7h中所示。可替换地，粘合层616可以包括锯齿图案、蜂窝图案以及各种重叠或非重叠动摇图案。
图9a至图9d示出了图8中示出的交叉抗莫尔图案的示例变化。在图9a中，表示的线间距为3mm，而表示的线宽度为0.15mm。对于图9b，相对应的值为3mm和0.2mm，因此指示使用了较厚(在平面内方向上)的粘合层616。在图9c中，所示出的线间距表示5mm，而所示出的线宽度为0.15mm。与图9a和图9b中所示出的图案相比，图9c中的线间隔开更远，从而降低附接层所提供的结合面积的量。对于图9d，所表示的相对应的值为5mm和0.2mm。对于图9a至图9d，样本图案分别表示11.5％、15.3％、7.0％以及9.3％的结合面积。
虽然该文献包含许多细节，但是这些细节不应当被解释为限制本发明或可能要求的范围，而是对针对本发明的特定实施例的特征的描述。该文献中所描述在单独实施方案的环境下的一些特征也可以组合地在单个实施方案中实现。相反，在单个实施方案的环境下描述的各种特征也可以在多个实施方案中单独地或以任何合适的子组合的方式实现。此外，尽管特征可以被如上描述为在某些组合中发挥作用，甚至最初是这样要求的，但是来自所要求的组合的一个或多个特征可以在一些情况下以组合进行，并且所要求的组合可以涉及子组合或子组合的变化。
仅公开了几个实施方案。然而，应该理解的是，可以基于该申请中所描述和所示出的，做出变化、提升以及其他实施方案。
例如，尽管已经描述了多个颜色，但是该技术适用单色系统。尽管描述专注于彩色磷光体，但是条可以为其他荧光材料，诸如量子点。尽管描述专注于激发光束的激光，但是可以使用其他准直光束，并且激发光束还可以在可见光范围而非uv。尽管描述了旋转多边形用于扫描激发光束，可以使用其他种类的扫描仪，例如可以使用两个反射镜检流计来在两个垂直的方向上使激发光束转向。
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