技术摘要：
显示设备包括微型LED阵列和折反射光学元件的对准阵列，其中微型光学器件的阵列进一步对准低反射屏幕的孔阵列。有利地，这种布置为显示器提供了可配置尺寸的大图像、低成本和高亮度，其可以在来自周围照明的高照度下实现高对比度，同时还实现高发光效率。
背景技术：
已知的显示屏的前表面可以装配有AR(防反射涂层)层。AR涂层可以通过降低环境 光源从显示器表面反射的亮度来增加可感知的图像对比度。然而，提供在所有可见光波长 下均匀地消除反射的AR层可能是昂贵的，并且这样的涂层可能易于损坏。 一种替代方法是提供包括扩散前表面的AG(防眩光)层。AG层使照射显示器的环境 光源的反射图像散射，使得观看者不能将它们清楚地分辨为物体。来自点光源的光散布在 增加的区域上，从而在整个显示区域上获得更均匀的图像对比度。漫射光不期望地在图像 的低亮度区域中提供光，从而降低了显示器的对比度性能。AG涂层还会使图像像素模糊，从 而不希望地降低感知的图像分辨率。 通过半导体生长到单片晶圆上而形成的无机LED表现出高水平的发光效率(lm/W) 和高发光率(lm/mm2)。光源尺寸由LED晶片的面积决定，因此原则上可以由任意尺寸制成， 直至单片晶圆的尺寸。与光转换层配合，LED可以提供可接受的CIE显色指数(CRI)或颜色空 间覆盖率。 可以在任意大的基板上形成有机发光二极管(OLED)，但是发光度可能比无机LED 所实现的发光度低1000倍以上。 在本说明书中，LED是指直接从单片晶圆中提取的未封装的LED晶片芯片，即半导 体元件。这与封装的LED不同，在封装的LED中，LED晶片已连接到引线框架以提供电极，并且 可以组装到塑料封装中以利于后续的自动组装。 封装的LED通常具有大于1mm的尺寸，并且更典型地具有大于3mm的尺寸，并且可以 通过包括拾取和放置方法的常规印刷电路板组装技术来组装。由这种组装机放置的部件的 精度通常可以为约正负30微米。这样的尺寸和公差将应用限制在高分辨率显示器上。户外 用LED显示器通常由嵌入黑色塑料树脂中的封装LED芯片构成，以抑制背景光反射，从而提 高显示器的整体对比度和观看质量。黑色树脂材料吸收了大量的发射光，这降低了效率并 增加了显示器的整体功耗。 可以通过阵列提取方法形成微型LED，其中将多个LED并行地从单片晶圆中去除。 微型LED的尺寸可以小于300微米，优选地小于200微米，更优选地小于100微米，并且可以以 小于5微米的位置公差布置并且可以用于提供高分辨率显示器和局部调光背光。
技术实现要素：
根据本公开的第一个方面，提供了一种显示设备，包括：至少一个图像像素阵列传 5 CN 111557046 A 说　明　书 2/19 页 递结构，其包括：布置成输出光的多个微型LED，所述多个微型LED被布置在微型LED阵列中； 以及布置在折反射光学元件阵列中的多个折反射光学元件，其中多个折反射光学元件中的 每个折反射光学元件与多个微型LED中的相应一个或多个微型LED相对应地对准，多个微型 LED中的每个微型LED仅与多个折反射光学元件中的相应一个折反射光学元件对准；和低反 射屏幕，其包括布置在透明支撑基板的一侧上的光吸收结构，其中所述光吸收结构包括布 置在孔阵列中的多个透光孔，所述透明支撑基板被布置在所述图像像素阵列传递结构和所 述光吸收结构之间；其中所述至少一个图像像素阵列传递结构和所述低反射屏幕对准，使 得来自每个微型LED和其相应的对准的折反射光学元件的光被传递到所述透光孔中的至少 一个。显示设备可以进一步包括控制系统，该控制系统被布置为向多个微型LED提供图像数 据。 有利地，可以在明亮的照明环境中为显示器提供高对比度，以及高发光效率和高 亮度。来自电子和光学组件的反射可以被最小化，并且可以提供高显示均匀性。可以为高帧 频操作提供快速显示操作。大面积显示器的功耗可以最小化。可以实现在高环境亮度环境 中以高对比度进行操作。 所述显示设备可以进一步包括至少一个对准结构，所述至少一个对准结构被布置 为将所述多个折反射光学元件与所述多个透光孔对准。可以以低成本和复杂性方便地对准 显示器，以有利地获得高均匀度图像。 多个微型LED可以布置在背板基板上，并且多个折反射光学元件布置在光学基板 上。有利地，可以以高均匀性和低组装成本在大面积上提供图像像素阵列传递结构。 所述显示设备可以包括至少两个图像像素阵列传递结构，其中所述图像像素阵列 传递结构被平铺，并且所述低反射屏幕与所述至少两个图像像素阵列传递结构对准。有利 地，可以提供比在单个基板上方便地制造的显示区域更大的显示区域，而看不到平铺结构 之间的接缝。显示器可以按缩放到任意大小，并且可以在与工厂不同的位置组装。大面积显 示器的成本可以降低。 可以在透光孔区域和透明支撑基板之间布置扩散器。有利地，可以控制亮度随视 角的变化，以在期望的观看者几何形状上提供均匀的显示外观。 在折反射光学元件阵列和透明支撑基板之间可以布置多个透镜。多个透镜可以布 置在光学基板和透明支撑基板中的至少一个上。有利地，可以在对准步骤期间减小像素阵 列传递结构相对于透光孔区域的对准公差。组装成本可以降低。 多个透镜中的每一个可以被布置为接收来自多个微型LED中的至少两个微型LED 的光。有利地，可以通过控制微型LED驱动信号来校正未对准。此外，可以提供增加的动态范 围。 对准结构可以进一步包括结构支撑构件，该结构支撑构件被布置为在图像像素阵 列传递结构和低反射屏幕之间提供机械固定。有利地，可以提供像素阵列传递结构和低反 射屏幕的牢固对准，从而实现增加的均匀性和可靠的对准。 光吸收结构对白光的平均反射率小于4％，优选小于2％，最优选小于1％。有利地， 可以为高水平的环境照度提供高对比度图像。对于期望的对比度，可以减少功耗。 光吸收结构可以包括微结构化表面。所述微结构化表面可以包括角锥后吸收器结 构，或者可以包括具有高面积的梳状结构，用于吸收正面反射的光。有利地，可以减少屏幕 6 CN 111557046 A 说　明　书 3/19 页 反射的前部，从而增加显示对比度。 低反射屏幕可以进一步设置有声孔。声孔可以包括孔阵列以传输声音。孔阵列可 以具有被布置为减少来自图像像素阵列传递结构的光透射的轮廓。可以在至少一个图像像 素阵列传递结构上提供声换能器。有利地，可以从与显示的图像数据相关联的显示表面上 的位置提供声音。 波长转换层和/或滤色器可以布置在至少一个透光孔区域和透明支撑基板之间。 有利地，与形成在多个微型LED上的波长转换层相比，可以降低波长转换层的温度。 多个微型LED可以提供蓝光，并且至少一个波长转换层被布置为将蓝光转换为黄 或绿或红光。有利地，可以实现提高的显示效率。 多个微型LED可以提供白光，并且分别在不同的透光孔区域中提供红色、绿色和蓝 色滤色器。有利地，可以实现增加的色域。 多个折反射光学元件中的每个折反射光学元件可在通过其光轴的至少一个横截 面中包括：第一外表面和面对第一外表面的第二外表面；其中第一和第二外表面从折反射 光学元件的第一端延伸到折反射光学元件的第二端，折反射光学元件的第二端面对折反射 光学元件的第一端；其中在折反射光学元件的第一端处的第一和第二外表面之间的距离小 于在折反射光学元件的第二端处的第一和第二外表面之间的距离；和至少一个透明的内表 面，其布置在第一和第二端之间以及第一和第二外表面之间。多个折反射光学元件中的折 反射光学元件与多个微型LED中的其相应一个或多个微型LED之间的对应对准包括可以将 多个微型LED中的相应一个或多个微型LED置于折反射光学元件的第一端并与折反射光学 元件对准，或者置于折反射光学元件的第一端与折反射光学元件的至少一个透明内表面之 间并且与折反射光学元件对准。从微型LED的一侧到另一侧的横截面可以在折反射光学元 件的第一端内对准。在至少一个折反射截面中，第一端与第一端处的第一和第二外表面之 间的外角小于第一端与第二端处的第一和第二外表面之间的外角。在至少一个折反射截面 中，至少一个透明内表面可以具有正光功率。在至少一个折反射截面中，至少一个透明内表 面可以具有零光功率。在至少一个折反射截面中，多个微型LED中的微型LED的一些光输出 可以在被第一或第二外表面反射之前被至少一个透明内表面透射并被引导进入第一定向 光输出分布；并且多个微型LED中的微型LED的一些光输出可以被至少一个透明内表面透射 并被引导进入第一定向光输出分布而在第一或第二外表面上没有反射。可以在多个微型 LED中的微型LED与至少一个透明内表面之间提供折射光学元件。折射光学元件可以是半球 形透镜。 有利地，来自微型LED的光可以被对准的折反射光学元件有效地收集并且被传递 向屏幕。 微型LED的宽度或直径可以小于300微米，优选小于200微米，更优选小于100微米。 在至少一个折反射截面中，在折反射光学元件的第二端处的第一和第二外表面之间的距离 可以小于3mm，优选地小于1.5mm，并且更优选地小于0.75mm。有利地，可以为高分辨率显示 器提供高图像对比度。 多个微型LED可以包括无机微型LED。有利地，可以提供具有高发光发射率和高发 光效率的微型LED，并且可以实现高发光效率的显示器。 多个微型LED可以进一步包括波长转换层。波长转换层可以包括磷光体材料或量 7 CN 111557046 A 说　明　书 4/19 页 子点材料。有利地，可以提供有效的彩色光发射。 多个微型LED中的微型LED可以来自以阵列布置的单片晶圆，其原始单片晶圆相对 于彼此的位置和方向得以保留；并且其中在至少一个方向上，对于在至少一个方向上的多 个微型LED的至少一对，对于每个相应的对，在所述单片晶圆中有至少一个相应的微型LED 在所述单片晶圆中在至少一个方向上位于所述一对微型LED之间，并且在微型LED阵列中不 位于它们之间。有利地，可以以低成本在大面积上提供多个微型LED。 多个折反射光学元件中的至少一个折反射光学元件的第二端可以布置在光学元 件支撑基板的第一侧上。有利地，可以在大面积上以低成本提供多个折反射光学元件。与多 个微型LED的对准可以以少量的对准步骤提供，并且因此以低成本提供。 多个折反射光学元件中的折反射光学元件可包括对多个微型LED的至少一个元件 的至少一个操作波长透明的材料。从微型LED的一侧到另一侧的横截面可以在折反射光学 元件的第一端内对准。有利地，可以提供高效率的显示器。 根据本公开的第二方面，一种复合显示设备可以包括第一方面的至少两个平铺显 示设备。 有利的是，显示设备可以具有比单个低反射率屏幕的尺寸更大的低反射率屏幕。 因此，可以在远离工厂的位置方便地组装具有大显示面积的显示器，而没有明显可见的接 缝。 本公开的这些和其它特征和优点将在阅读了本公开的全部内容后对本领域的普 通技术人员变得显而易见。 附图说明 附图中通过举例来示出实施例，其中相似附图标记指示类似部分。 图1是在侧视图中示出显示设备的示意图，其包括光源阵列、折反射光学元件的对 准阵列、光学孔的对准阵列和低反射屏幕； 图2是在侧视图中示出显示设备的示意图，其包括光源阵列和布置在低反射率屏 幕后面的面板中的折反射光学元件的对准阵列； 图3是在侧视图中示出显示设备的示意图，其中来自多余一个微型LED的光被传递 到低反射屏幕的每个光学孔中； 图4是在侧视图中示出显示设备的示意图，其中来自微型LED的光被传递到低反射 屏幕的多个透光孔中； 图5是在正视图中示出低反射屏幕的示意图，其包括用于声音和/或光的孔以及多 个角锥吸收器； 图6是在正视图中示出了低反射率屏幕的示意图，示出了用于提供图像像素的彩 色光孔的布置； 图7是在正视图中示出了对准至微型LED的阵列以提供彩色显示器的折反射光学 元件的阵列的示意图； 图8是在透视图中示出了包括图像像素传递系统的平铺阵列和弯曲的低反射率屏 幕的显示设备的示意图； 图9是在正视图中示出了包括平铺的低反射屏幕的平铺的显示设备的示意图； 8 CN 111557046 A 说　明　书 5/19 页 图10是在侧视图中示出已知的LED显示器的示意图，其包括黑色宏观封装； 图11A是在侧视图中示出了可能的LED显示器的示意图，其包括白色封装以及四分 之一波片和偏振片层以减少正面反射； 图11B是在侧视图中示出了可能的LED显示器的一部分的示意图，其包括具有用于 通过光的孔的黑色前屏幕材料； 图12A是示意图，在透视图中示出具有用于输入到光学系统的光锥的第一面积和 第一立体角的光源； 图12B是示意图，在透视图中示出了在来自图12A的光源的光已经被光学系统引导 之后的用于输出光的面积和立体角； 图12C是示意图，在透视图中示出了微型LED面积和立体角以及折反射光学元件的 输出面积和立体角； 图12D是示意图，在侧视图中示出在至少一个横截面中折反射光学元件的输入宽 度和输出宽度； 图12E是示意图，在透视图中示出了由提供背景光和中心点光束的折射光学元件 的照明； 图12F是示意图，在透视图中示出了由提供外部光晕和中心点光束的反射光学元 件的照明； 图12G是示意图，在透视图中示出了由提供中心点光束的折反射光学元件的照明； 图13A-13D是示意图，在透视图中示出了形成包括微型LED阵列和折反射光学元件 阵列的照明设备的方法； 图14A-14B是在侧视图中示出照明装置的薄型化的示意图；和 图14C是在透视图中示出照明设备的单个化的示意图。