[发明专利]图案化玻璃光导以及包括该图案化玻璃光导的显示设备

说明书

本申请要求2014年6月10日提交的美国申请No.62/010093的优先权权益，该申请的内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开一般涉及玻璃光导以及包括这种光导的显示设备，且更具体地，涉及图案化玻璃光导以及包含该图案化玻璃光导的显示设备。

背景技术

液晶显示器(LCD)通常用于各种电子器件，诸如移动电话、便携式计算机、电子平板电脑、电视机以及计算机监视器。然而，LCD与其他显示设备相比在亮度、对比度、效率以及视角方面可受限。例如，为与有机发光二极管(OLED)技术竞争，在常规LCD中需要更高的对比度、色域、以及亮度，同时还平衡功率要求，例如，在手持设备的情况下。进一步地，电子器件中的新兴趋势包括透明显示器，该透明显示器允许用户看到显示面板后面的设备组件或其他物体。然而，现有背光技术最多可提供面板后面的物体的失真视图，或可部分地或完全地阻挡这些物体的视图。最后，对更薄的LCD设备的总体消费者需求驱动对更薄的背光堆叠的需求。

常规LCD背光可包括包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的光导。然而，使用更薄的PMMA片制造更薄的背光堆叠的尝试可具有高价格和/或低强度(脆弱(flimsiness))的缺点。此外，常规LCD背光的厚度也可受各种聚合物膜存在的影响，该各种聚合物膜用于将光从背光传输到液晶的背板。例如，可利用以大角度(例如，大于大约70度)发射光的光提取特征将光注入到透明的(例如，PMMA)光导中。朝向显示器发射的光可撞击(hit)增亮膜，所述增亮膜改变光的方向，使得更多的光垂直于屏幕发射。具有垂直于LCD背板中的偏振器的偏振的、朝向LCD面板发射的光可随后撞击膜，该膜选择性地将该偏振穿过背光堆叠反射回去，以按随机化偏振反射离开反射器的朗博(Lambertian)散射层。在光导后面的朗博散射层可朝向LCD面板将再循环的光以及由光导从LCD发射离开的光反射回去。背光堆叠的厚度随着每层的增加而增加，并且可抑制创建更薄的LCD设备的能力。此外，附加层的存在可减小设备显示器的亮度，因为每层可仅透射入射在其上的光的一部分。

图案化背光已被探索作为对上面一个或多个缺点的潜在补救，但据申请人所知，目前未被商业化。例如，美国专利No.6,791,636(通过引用整体结合于此)涉及图案化光导。然而，图案化光导上的三维光提取特征与LCD薄膜晶体管(TFT)之间所要求的对准公差是非常严格的，因此限制了商业应用中这种图案化光导的使用。

因此，提供解决以上缺点中的一个或多个缺点的(例如，具有更低成本和/或更高强度的更薄的背光、需要更少用于传输光的层的背光、和/或在光导与TFT之间具有改善的对准稳定性的背光)用于LCD设备的背光将是有利的。在各实施例中，包括这种背光的LCD设备可以是更亮的、可具有更高的对比度、可具有改善的视角，和/或可以是更节能的。

发明内容

本公开在各实施例中涉及包括薄膜晶体管(TFT)以及至少一个玻璃光导的显示设备，该光导具有第一表面、相对的第二表面、以及至少一个边缘，其中用多个颜色转换元件来图案化第一表面，其中，用多个光提取特征和/或颜色转换元件可选择地图案化第二表面，且其中，光导的热膨胀系数(CTE)基本上类似于TFT的CTE。

在某些实施例中，当光源被光学地耦合到光导的该至少一个边缘时，它在空间、光谱和/或角度均匀性中的至少一项方面产生基本上均匀的光输出。根据各实施例，可从量子点、荧光染料、和/或红色磷光体、绿色磷光体和/或蓝色磷光体中选择颜色转换元件。可例如通过纹理化(texturizing)或蚀刻光导的表面来产生光提取特征。例如，光导表面可具有从大约10nm到大约150nm(诸如，大约50nm)的范围的粗糙度R_a。在其他的实施例中，光提取特征可用具有与玻璃光导的折射率基本上类似的折射率的有机或无机材料来涂覆。显示设备可包括额外的部件，诸如光源、液晶层、线性偏振器滤光器、反射偏振器以及它们的组合。

本公开还涉及玻璃光导，该玻璃光导包括第一表面、相对的第二表面、以及至少一个边缘，其中，用被配置成发射白光的第一多个颜色转换器来图案化第一表面，且其中，用多个光提取特征和/或被配置成发射白光的第二多个颜色转换器可选择地图案化第二表面。可从量子点、荧光染料、红色磷光体、绿色磷光体和蓝色磷光体以及它们的组合中选择该第一多个颜色转换器以及第二多个颜色转换器(它们可以是相同的或不同的)。