CN101627662B - 光提取装置、光提取装置制造方法以及显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明为了提供具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置。据本发明实施例的光提取装置(23)包括透光部(26),具有用于改变来自发光层(21)的光的出射角的反射面,并且透光部(26)的至少一部分形成为滤色片(26R、26G、26B)。透光部(26)具有作为用于改变来自发光层(21)的光的出射角的反射器的功能,并提高了从发光层(21)到空气层(8)的光提取效率。此外,透光部(26)的至少一部分形成为滤色片,因此,可以在同一层上形成反射器和滤色片。利用这种结构,可以获得具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置。
Description
技术领域
本发明涉及设置在诸如有机电致发光显示器的自发光显示器的显示面上以提高其光提取效率的光提取装置、其制造方法以及设置有光提取装置的显示设备。
背景技术
近年来,使用诸如发光二极管(LED)和电致发光(EL)器件的自发光装置的显示设备得到了大力发展。这种类型的自发光装置的发光部被构造为具有高于空气层的折射率,这引起了生成的光不能被有效提取至外部的不便。因此,需要提高光提取效率。此外,采取增加色纯度和对比度的措施。
作为用于增加光提取效率的装置,已知在发光层的光出射面上设置反射器的结构(例如,参见专利文献1)。在图7中示出了典型反射器的结构实例。
在面板基板2的前表面上形成包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光装置1R、1G和1B的发光层1,并通过结合层4将反射器3结合在发光层1的光出射面上。反射器3包括透明基板5,并且在透明基板5的内表面侧上设置多个用于引导来自发光层1的出射光的透光部6。透光部6被配置为分别对应于各个发光装置。例如,每个透光部6都是具有倒置平头圆锥形状并由透光性树脂材料形成的结构。在其倾斜的侧外围面上形成反射膜7。结合层4、透明基板5和透光部6具有相似的折射率(1.5~1.6),并且发光层1通常具有大于这些折射率的折射率(1.8以上)。
通过斯涅耳法则(Snell’s law)控制不同介质间的界面上的光的折射。在光从具有n1折射率的介质传播至具有n2折射率的介质的情况下,在n1>n2的条件下,当光相对于界面的入射角θ是临界角(sin-1(n2/n1))以上时,光在界面上被全反射。因此,光无法被提取到外部。
这里,在不设置反射器3的情况下,如图8(A)所示,从发光层1出射的光通过覆盖发光层1的透光层9被出射到空气层8。然而,因为透光层9具有高于空气层8的折射率,所以相对于空气层8和透光层9间的界面的入射角θ等于或大于临界角的光Lθ在界面上被全反射,因此不能被提取到空气层8侧。因此,来自发光层1的出射光的提取效率根据来自发光层1的光的出射角而被大大限制。
相反,在设置反射器3的情况下,如图8(B)所示,从发光层1射出的光通过透光部6和透明基板5出射到空气层8。在该光中,以对应于图8(A)所示的光Lθ的出射角从发光层1出射的光被透光部6的侧面反射,并通过改变出射角被导向透明基板5侧。因此,到达透明基板5和空气层8间的界面的光(Lθ)的入射角变得小于临界角,因此,光(Lθ)以预定折射角被折射,并出射至空气层8侧。结果,可以提高从发光层1出射的光的提取效率。
另一方面,作为提高发光装置的色纯度或对比度的措施,提出了在面板的前表面上设置滤色片的结构(例如,参见专利文献2)。图9示出了对自发光显示器设置滤色片的实例。
在图9中,在面板基板12的前表面上形成包括红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光装置11R、11G和11B的发光层11,并通过结合层14将滤色片13结合至发光层11的光出射面。滤色片13包括红色滤光部13R、绿色滤光部13G和蓝色滤光部13B,并且这些颜色的滤光部被配置为分别对应于相同颜色的发光装置11R、11G和11B。
通过在发光层1的前表面上设置滤色片,可以提高色纯度,并且可以抑制光外部的反射。因此,可以提高亮处的对比度。
专利文献1:日本专利第3573393号
专利文献2:日本专利申请公开第2005-322623号
发明内容
本发明所要解决的问题
上述的两种装置(反射器3、滤色片13)用于提高自发光显示器的特性。然而,如果不能使这两种装置更接近发光装置,就不能期待所期望的效果。
反射器的光提取效率随着使反射器更接近于发光装置而变高。相反,当反射器和发光装置设置为分开预定距离以上时,光提取效率变低。另一方面,类似地,当滤色片远离发光装置时,发生色度干扰(来自特定颜色的发光装置的出射光穿过相邻另一种颜色的滤光部)。因此,在两个装置附于显示器的情况下,当装置中的一个更接近显示器,另外一个装置远离显示器时,很难在发挥所期望的光学特性的状态下将两个装置设置到显示器上。
此外,存在为提高光提取效率、色纯度等使用上述两种装置引起了显示设备的结构复杂化和成本增加的问题,并且还由于结合工艺数目的增加而引起产量的减少或制造成本的增加。
鉴于上述问题而作出了本发明,本发明的目的在于提供具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置及其制造方法以及包括其的显示设备。
解决问题的手段
为解决上述问题,在发光层的光出射面上设置根据本发明一个方面的发光装置,并且该发光装置包括透光部,该透光部包括用于改变来自发光层的光的出射角的反射面,并且至少将透光部的一部分形成为滤色片。
光提取装置包括透光部和反射面。透光部包含着色剂,并且使从发光层出射的光通过其中。反射面形成在透光部的外围上,并改变来自发光层的光的出射角。
因为反射面具有作为用于改变来自发光层的光的出射角的反射器的功能,所以可以提高从发光层到空气层的光提取效率。此外,由于透光部包含着色剂,所以可以在相同的层上形成反射器和滤色片。利用这种结构,可以获得具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置。
在上述光提取装置中,可以简化其结构,同时,仅需要对发光层的一个结合处理(其可以防止制造工艺数目的增加)。此外,可以相对于发光层优化反射器和滤色片间的配置距离,因此可以容易地获得提供高光提取效率并防止色度干扰的良好光学特性。
在上述光提取装置中,透光部可以包括由透光性树脂制成的结构体、形成在该结构体的侧外围面上的反射膜以及构成该结构体的至少一部分的着色层。透光性树脂可以由通过执行诸如紫外线和电子束的能量束的照射而固化的能量束固化树脂形成。反射面可以形成为平面形状或曲线形状。通过适当调整反射面的倾斜角度、曲率等,可以赋予出射光所期望的光学取向。
可以通过将着色剂散布或溶解到透光性树脂中而形成着色层。着色剂包括涂料和染料。作为通过着色层形成整个结构体的实例,可以给出通过包含着色剂的透光性树脂而成型该结构体的方法。
此外,作为通过着色剂形成该结构体一部分的实例,可以给出通过使用包含着色剂的透光性树脂和不包含着色剂的透光性(即,透明)树脂而成型该结构体的方法。在这种情况下,为了获得预期的光密度,可以自由设置着色层的密度和厚度。着色层和透明层之间的界面可以是平面或曲面。此外,着色层和透明层之间的界面不需要是清楚的,而是可以具有例如着色剂的密度逐渐变化的结构。
另一方面,根据本发明一个方面的光提取装置的制造方法包括制备在其表面上二维配置多个凹部的成型基板的处理。向凹部中提供包含着色剂的透光性树脂。透光性树脂被固化,并被转印到透明基板上。在由固化的透光性树脂制成的结构体的侧外围面上形成反射膜。
上述透光部可以构成为使用成型基板凹部的透光性树脂的成型体的结构。通过使用用于透光性树脂的诸如紫外线固化树脂的能量束固化树脂,通过透明基板固化每个凹部中的透光性树脂,然后,该结构可以容易地从成型基板转印到透明基板上。反射膜可以通过诸如真空气相沉积法和溅射法的物理气相沉积法形成。
成型基板可以由具有高刚性的刚性基板形成,或可以由具有柔性的柔性基板形成。为了向凹部提供包含着色剂的透光性树脂,可以使用喷墨方法。
此外,根据本发明一个方面的显示设备包括发光层、透光部和反射面。透光部包含着色剂,并且使从发光层出射的光通过其中。反射面形成在透光部的外围上,并改变来自发光层的光的出射角。
在上述显示设备中,可以简化该结构,同时,仅需要对发光层的一个结合处理,这样可以防止制造工艺数目的增加。此外,可以相对于发光层优化反射器和滤色片间的配置距离,因此可以容易地获得提供高光提取效率并防止色度干扰的良好光学特性。
本发明的效果
根据本发明,可以获得具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置。
具体实施例
下文,将参照附图描述本发明实施例。
<第一实施例>
图1是示出了根据本发明第一实施例的光提取装置和设置有该光提取装置的显示设备的示意性结构的截面图。该实施例的显示设备20包括发光层21,其包括分别构成发光像素区域的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的发光装置21R、21G和21B。在面板基板22的前表面上形成发光层21,在发光层21的光出射面上设置光提取装置23,从而构成显示设备20。
发光装置21R、21G、21B均由现有的自发光装置(例如发光二极管(LED)和有机或无机电致发光(EL)装置)形成,其发光亮度根据输入电流的大小来调节。此外,这些发光装置由R、G和B颜色的发光装置构成,但是出射光的颜色不限于这些颜色,而是可以部分或全部地由白色发光装置构成。
在该实施例中,光提取装置23通过结合层24与发光层21的前表面(光出射面)相结合。结合层24由透明结合材料制成,并且以其间适当的距离来相互结合发光层21和光提取装置23。
光提取装置23是具有稍后描述的反射器功能和滤色片功能的光学装置。光提取装置23包括具有用于改变来自发光层(发光装置)21的光的出射角的反射面(反射膜27)的透光部26,并且透光部26的至少一部分形成为滤色片(着色层28a)。
该实施例的光提取装置23包括使从发光层21出射的光通过其中的透光部26、以及形成在透光部26的外围上并改变来自发光层21的光出射角的反射膜27(反射层)。透光部26由包括着色层28a和透明层28b的结构体28形成。反射膜27形成在结构体28的侧外围面上。
透光部26包括由透光性树脂制成的结构体28、在结构体28的侧外围面上形成的反射膜27以及用于至少对结构体28的一部分着色的着色层28a。
结构体28具有图1中的倒置的平头圆锥形状,并且在其倾斜的侧外围面上,形成反射膜27。如稍后所述,通过使用在其中形成有倒置的平头圆锥形状的凹部的成型基板来模制结构体28。作为形成结构体28的透光性树脂,使用紫外线固化树脂,特别是具有类似于结合层24的折射率的材料。具体地,在结合层24由折射率是1.5~1.6的紫外线固化树脂形成的情况下,使用同类型的树脂材料作为形成结构体28的透光性树脂。应当注意,对于结合层24也可以使用热固树脂。
反射膜27由通过使用诸如铝和银的金属膜以及通过诸如真空气相沉积法和溅射法的物理气相沉积法而形成的气相沉积膜和溅射膜形成。作为反射膜27,可以使用由白色PET等制成的树脂膜。形成反射膜27以构成透光部26的反射面,并覆盖成型的结构体28的侧外围面。因此,在结构体28具有像倒置的平头圆锥形状的旋转对称形状的情况下,反射面形成为曲面形状。
此外,如图1所示,在结构体28的侧外围面的截面形式为直线的情况下,形成在其上的反射膜27同样是直线的。相反,当如图2(A)所示弯曲结构体28的侧外围面的截面形式时,形成在其上的反射膜27同样如图所示被弯曲。曲线(或曲面)的种类没有特别限制,而是根据显示设备20的应用、规格等,反射面的形状可以任意设定为双曲面、球面、非球面等。
例如,在透光部26具有如该实施例的旋转对称的反射面结构的情况下,反射器具有对于所有角度均一的辐射角特性。在这种情况下,依靠结构体28的侧外围面形状而改变的提供大发散角和宽视角的光分布特性对于电视用途是有效的,而提供高集光特性和窄视角的光分布特性对于移动用途是有效的。另一方面,在通过将透光部的形状形成为倒置的平头四棱锥来提供水平方向和垂直方向上不同的视角特性的情况下,代替旋转对称形状,反射面形成为平面。在这种情况下,可以作出使得在特定方向上加宽视角的设计或防止来自特定方向的窥视的设计。
接下来,将描述着色层28a。通过将着色剂分散或溶解到透光性树脂中而形成着色层28a。对于着色剂,例如,使用红色、绿色、蓝色等的涂料或染料。图1所示的结构体28具有由着色层28a和透明层28b构成的双层结构,其中,着色层28a由包含着色剂的透光性树脂制成,而透明层28b由不包含着色剂的透明树脂制成。如后所述,着色层28a和透明层28b在同一成型基板中模制并一体化。
在图1所示的实例中,首先,将包含着色剂的透光性树脂提供给模子,然后模子填充有不包含涂料且透明的透光性树脂。包含着色剂的透光性树脂也是由与不包含着色剂且透明的透光性树脂同类型的紫外线固化树脂形成的,但是不限于此。应当注意,通过以相反顺序注入这些树脂,如图2(B)所示,着色层28a和透明层28b可以被上下颠倒。
根据穿过透光部26的光的色纯度的设计来确定在着色层28a中包含的着色剂的密度和着色层的厚度。换句话说,可以形成具有低密度的厚着色层,或可以形成具有高密度的薄着色层。因此,可以获得预期的光密度,由此可以根据结构的尺寸、工艺限制等提高设计的自由度。图2(C)示出了具有低密度的着色层28a整体形成结构体28的实例,而图2(D)示出了在结构体28的底部形成薄的具有高密度的着色层28a的实例。例如,在通过使用用于着色剂的涂料形成具有相对较高密度的着色层的情况下,在树脂的喷嘴中可能发生阻塞。在这种情况下,通过较厚地形成具有相对较低密度的着色层,可以容易地获得预期的光密度。
着色层28a和透明层28b之间的界面不限于平面的情况。例如,如图3(A)所示,着色层28a和透明层28b之间的界面可以具有不规则、凹凸的形式。可选地,如图3(B)所示,可以提供着色层28a和透明层28b之间的界面是模糊的并且着色层28a的密度在界面附近逐渐降低的形式。在这种情况下,可以抑制由于着色层28a和透明层28b间的折射率差异而引起的界面上的光的反射。同时,如图3(C)所示,通过利用着色层28a的表面张力,着色层28a和透明层28b间的界面可以形成为曲面形状。利用这种结构,在界面上可以获得预定的透镜效果,这可以提高光分布特性设计的自由度。
应注意,以上描述了着色层28a和透明层28b以没有混合的分离形式构成结构体28的实例,但是结构体28也可以以着色层28a和透明层28b相互混合的状态而构成。
通过光提取装置23将从发光层21出射的光提取至空气层8。这时,通过构成光提取装置23使得折射率从发光层21侧朝向空气层8侧逐渐减小,可以抑制层间的界面上的光的反射。结果,光向空气层8的提取效率可以提高。通常,包含着色剂的着色层具有比不包含着色剂的透明层更高的折射率。因此,可以说图2(A)、图2(C)、图2(D)以及图3(A)~图3(C)示出的结构实例对于提高光提取效率有利,因为可以逐渐减小光的传播方向上的折射率。
光提取装置23包括多个如上构成的透光部26,并且同样包括用于支持这些透光部26的透明基板25。透光部26的配置间距对应于发光装置的配置间距,例如是90μm。在这种情况下,例如,每个透光部26的高度是50μm。透明基板25由玻璃基板形成,但是也可以由塑料基板形成。透明基板25的折射率可以等于形成透光部26的透光性树脂的折射率。
二维配置多个透光部26以分别对应于发光部21R、21G和21B,并且各个着色层28a以对应于发光装置的出射光颜色的颜色而构成。即,红色发光装置21R正上方的透光部26具有红着色层28a(26R),绿色发光装置21G正上方的透光部26具有绿着色层28a(26G),以及蓝色发光装置21B正上方的透光部26具有红着色层28a(26B)。
在相邻的透光部26之间,形成遮光部29。遮光部29主要用于吸收外部的光,并抑制由于外部光的反射而引起的显示图像的图像质量的劣化。例如,遮光部29由包含炭黑的黑色树脂材料制成。此外,相邻透光部26之间形成的区域30填充有透明或不透明的材料,从而使光提取装置23和发光层21之间的结合界面变平。应当注意,区域30可以仅是空间部(空气层)。
在如上构成的该实施例的显示设备20中,发光装置21R、21G和21B分别构成各个像素。此外,光提取装置23的透光部26被配置为对应于各个发光装置。因此,从每个发光装置出射的光通过结合层24、透光部26和透明基板25被出射至外部的空气层8。
每个光提取装置23的透光部26均具有其开口大小从发光层21朝向透明基板25增加的研钵形状,并且在其侧外围面上形成反射膜27。因此,在从发光层21出射的光中,到达透光部26的侧外围面上的光被反射膜27反射,并且其光路被改变,从而改变出射角。因此,限制相对于透明基板25和空气层8间的界面的入射角,并且显著减小被界面全反射的光的比率,结果可以增加光的提取量。
此外,通过着色层28a增加通过透光部26的光的色纯度,这可以提高图像的颜色再现性。此外,每个透光部28的着色层28a都具有显著减小外部光的反射的效果,因此显著提高亮处的对比度。
如上所述,根据该实施例,可以形成具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置23。因此,与分别设置反射器和滤色片的情况相比较,可以减少部件的数量,并且对显示器的结合工艺的数目可以为一个。
此外,可以在发光层21附近设置反射器和滤色片。因此,通过调整结合层24的厚度,实现了同时发挥两种功能的效果的最佳设置情况,并且可以容易地获得提供高的光提取效率并且防止色度干扰的良好的光学特性。
接下来,将参照图4~图6描述如上构成的光提取装置23的制造方法。图4~图6是用于说明光提取装置23的制造方法的处理截面图。
首先,如图4(A)所示,制备在其表面上二维设置多个(图中是单个)凹部32的成型基板31。凹部32的形状对应于透光部26的形状。应当注意,成型基板31由金属材料制成。成型基板31的制造方法没有特别限制,例如,可以如下制造成型基板31。
对于聚碳酸酯基板,通过使用KrF准分子激光的掩膜成像法形成对应于透光部26的形状的凸部。接下来,对聚碳酸酯基板进行Ni电铸,结果可以获得具有对应于凸部形状的凹部32的金属模子(成型基板31)。应当注意,金属模子的制造方法不限于上面的实例,而是可以通过使用固定器、聚焦激光等直接处理金属模子。
接下来,如图4(B)和图4(C)所示,通过喷嘴33向凹部32滴入作为着色层28a材料的紫外线固化树脂,然后向凹部32提供作为透明层28b材料的紫外线固化树脂。对于滴入着色树脂,可以采用喷墨法。凹部32填充有透明树脂。为了填充透明树脂,可以采用涂覆方法或印刷方法,但是当然可以采用喷墨法。
随后,如图4(D)所示,在成型基板31的表面上设置透明基板25,然后从透明基板25的上面用紫外线(UV)照射成型基板31,以固化树脂,并且成型由着色层28a和透明层28b构成的结构体28。这时,成型的结构体28和透明基板25一体化结合。
接下来,如图5所示,从成型基板31剥离透明基板25。通过固化透光性树脂的处理形成透明基板25的各个结构体28被一体化结合至透明基板25。因此,当透明基板25从成型基板31剥离时,各个结构体28从成型基板31转印到透明基板25上。在透明基板25上支持各个结构体28的状态下,执行形成遮光部的处理和形成反射膜的处理。
图6A示出了形成遮光部的处理。可以使用喷墨法用于形成遮光部29,并且从喷嘴34在相邻的结构体28之间滴入黑色涂料。对于黑色涂料的基础树脂,例如,使用紫外线固化树脂。
接下来,执行形成反射膜的处理。在该处理中,首先,如图6(B)所示,反射膜27被形成为覆盖结构体28和遮光部29。作为形成反射膜27的方法,可以使用真空气相沉积法或溅射法。接下来,如图6(C)所示,通过研磨法等去除在与结构体28顶部相对应的表面上形成的反射膜27。因此,仅在结构体28的侧外围面上和遮光部29的表面上形成反射膜27。
应注意,可以采用在结构体28的顶部预先形成抗蚀层、形成反射膜、然后去除抗蚀层、从而仅从结构体28的顶部区域去除反射膜的方法(提离法,lift-off method)。在这种情况下,可以在结构体28的形成模子(凹部32)的底部预先形成抗蚀层。
此后,根据需要以预定填料填充结构体28之间的区域30。
如上所述制造该实施例的光提取装置23。根据该实施例,构成反射器的结构体28的至少一部分具有包括用作滤色片的着色层28a的结构,因此同时制造了反射器和滤色片。因此,可以有效制造具有反射器功能和滤色片功能的光提取装置23,并且可以增加制造成品率以提高生产率。
<第二实施例>
图10是示出了包括根据本发明第二实施例的光提取装置和显示设备的示意性结构的截面图。在该实施例的显示设备40中,通过结合层24结合至发光层21的光提取装置43的结构不同于根据第一实施例的光提取装置23的结构。
光提取装置43包括使从发光层21出射的光通过其中的透光部46以及在透光部26的周围形成并改变来自发光层21的光的出射角的反射面47。透光部46由包括着色层48a和透明层48b的结构体48构成。反射面47形成在结构体48的侧外围面和在相邻的结构体48之间形成的空间部30之间的界面上。遮光部49在相邻的结构体48之间形成。
在透明基板45上与其一体化地形成透明层48b。多个透明层48b形成为对应于发光层21的发光像素区域(发光装置21R、21G和21B)。在透明层48b的端部上形成着色层48a。着色层48a可以由包含着色剂的透光性树脂制成的涂层材料形成。在这种情况下,通过将涂层材料涂覆或转印到透明层48b端部上,可以形成着色层48a。着色层48a同样可以由滤色片的着色层构成。着色层48a的颜色分别对应于从与其相对的发光装置21R、21G和21B出射的光的颜色。
透明基板45可以由诸如玻璃、塑料和陶瓷的透光材料形成。在该实施例中,通过对透明基板45的一面执行微加工而形成透明层48b。
例如,在透明基板45的表面上,形成用于覆盖透明层48a的形成区域的抗蚀掩模,并且利用抗蚀掩模作为蚀刻掩模来对透明基板45的表面进行蚀刻。蚀刻处理可以是干蚀刻方法或湿蚀刻方法。在透明基板45由玻璃制成的情况下,例如,可以使用包含氟的气体(CF气体、SF气体等)的等离子体用于干蚀刻处理。此外,对于湿蚀刻处理,可以使用诸如稀释的氢氟酸的蚀刻液体。通过利用蚀刻技术形成透明层48b,可以容易地形成具有平头圆锥形状或平头四棱锥形状的透明层48b。
应注意,可以对透明基板45的表面通过激光处理或切削处理而形成透明层48b。
在结构体48的侧外围面和空间部30之间的界面上形成反射面47。空间部30可以由空气层构成。此外,空间部30也可以填充折射率低于结构体48的材料。随着结构体48的折射率与空间部30的折射率间的差异变大,反射面47上的全反射条件可以放宽。因此,可以增加光提取效率。
应当注意,可以通过在结构体48的侧外围面上形成反射膜而形成反射面47。反射膜可以由诸如银或铝的金属膜、白色涂层材料等形成。
在如上构成的该实施例的显示设备40中,同样可以获得与第一实施例相同的作用和效果。特别地,根据该实施例,结构体48(透明层48b)可以由透明基板45的表面加工而形成。
图11是作为该实施例的比较实例示出的显示设备50的示意性结构图。根据这个比较实例的显示设备50具有光提取装置53通过结合层24结合至发光层21的光出射表面的结构。光提取装置53具有透明基板55、滤色片58和透光部56的层叠结构。滤色片58直接形成在透明基板55上,并且透光部56通过结合层54结合到滤色片58上。结合层54广义上是设置在反射器(透光部56)和滤色片(滤色片58)之间的层,并包括例如在转印处理中在滤色片基板上直接形成反射器的情况下在反射器部和滤色片部之间生成的树脂层等。透光部56由具有图10中的倒置平头圆锥形状的透明树脂材料的成型体形成。多个透光部56被配置为对应于着色区域(滤色镜58的58R、58G和58B)。在透光部56的侧外围面上,形成由金属膜、白色树脂膜等形成的反射膜57。光提取装置53通过将透光部56结合至结合层24而与发光层21一体化。
在根据具有如上所述结构的比较实例的显示设备50中,从发光层21出射的光通过结合层24、透光部56、结合层54、滤色片58和透明基板55被出射至空气层8。这时,朝向透光部56的侧外围面出射的光被反射膜57反射,从而改变其出射角度。结果,透明基板55和空气层8之间的界面上的入射角变得小于临界角,因此,来自发光层21的出射光在界面上以预定折射角被折射,从而朝向空气层8侧出射。此外,滤色片58插入透光部56和透明基板55之间,所以通过着色层58R、58G和58B提高了从发光装置21R、21G和21B出射的光的色纯度,因此提高了对比度。
这里,比较根据上述第一实施例的显示设备20和根据比较实例的显示设备50。参照图1,在该实施例的显示设备20的光提取装置23中,从发光层21侧朝向空气层8侧依次配置着色层28a、透明层28b和透明基板25。着色层包含着色剂(涂料、染料),因此通常具有高于透明层的折射率。因此,从发光层21出射的光在通过光提取装置23时从具有高折射率的层向具有低折射率的层穿过。因此,可以减小层界面上的光的反射损失,并且提高了向空气层8的提取效率。
另一方面,在比较实例的显示设备50的光提取装置53中,从发光层21侧朝向空气层8侧依次配置透光部56(透明层)、着色层58R、着色层58G和着色层58B(滤色片58)以及透明基板55。在这种情况下,与上述的光提取装置23的情况相比较,从发光层21出射的光引起了透光部56和滤色片58之间的界面上的更大的反射损失。结果,对于根据图11所示的比较实例的显示设备50,与根据图1所示的实施例的显示设备20相比较,向空气层8的光提取效率降低。
此外,在根据比较实例的光提取装置53中,结合层54插入透光部56和着色层(滤色片58)之间。随着结合层54的厚度变大,可被反射膜57反射的光量减少。结果,光向空气层8侧的提取效率降低,倾斜方向上的亮度降低。
在用具有滤色片层叠在发光层的光出射面上的结构的显示设备(图9)作为基准的仿真中,本发明的发明人测定了光提取效率的增加率。作为根据比较实例的显示设备50的仿真模型,测定了包括厚度是3μm的结合层54(比较实例1)和包括厚度是10μm的结合层54(比较实例2)的两种样品。根据比较实例1的显示设备50的仿真模型的结果显示为41.4%,以及根据比较实例2的显示设备50的仿真模型的结果显示为32.8%。相反地,根据上述实施例的显示设备20的仿真模型的结果显示为46.3%。
作为参考,在图12中示出仿真结果的实例,其示出被提取至空气层的光的亮度分布特性。在图中,白圈表示具有滤色片(CF)层叠在发光层的光出射面上的结构的显示设备(图9)用作仿真模型的情况下的亮度分布特性。此外,白色正方形表示根据本实施例的显示设备(图1)用作仿真模型的情况下的亮度分布特性。此外,黑圈和黑色正方形分别表示根据比较实例1和比较实例2的显示设备(图11)用作仿真模型的情况下的亮度分布特性。从图12可以确认根据本实施例的仿真模型在倾斜方向上具有比比较实例1和比较实例2更高的亮度。
根据该实施例,如比较实例,在透光部和着色层之间不存在对应于结合层厚度的间隙。因此,可以增加被反射面(反射膜27)反射的光量,由此增加了光提取效率。此外,不仅可以增加在正面方向的亮度,而且可以增加倾斜方向上的亮度。
如上所述,描述了本发明的实施例。然而,当然,本发明不限于此,并且可以基于本发明的技术思想进行各种变形。
例如,尽管在上面的实施例中为一个像素(一个发光装置)设置一个透光部26,但是也可以在一个像素区域中设置多个透光部。此外,构成透光部26的结构体28均形成为相同形状。然而,该形状不限于一个,而是可以具有多种形状的结构体构成光提取装置的透光部。
此外,在上面的实施例中,用于形成构成透光部26的结构体28的成型基板31通过金属模子形成,但不限于此。例如,使用可分离性良好的具有柔性的塑料片作为成型基板,从而可以增强结构体28向透明基板25的转印特性。
此外,在上面的实施例中,不固化着色层28a而形成透明层28b,但是也可以在涂覆透明层28b之前固化或暂时地固化着色层28a。
附图说明
[图1]包括根据本发明第一实施例的光提取装置的显示设备的示意性截面图。
[图2]每个都示出了构成根据本发明第一实施例的光提取装置的透光部的结构的修改实例的截面图。
[图3]每个都示出了构成根据本发明第一实施例的光提取装置的透光部的结构的修改实例的截面图。
[图4]每个都示出了用于说明根据本发明第一实施例的光提取装置的制造方法的主要部分的处理的截面图。
[图5]用于说明根据本发明第一实施例的光提取装置的制造工艺的一部分的截面图。
[图6]每个都示出了用于说明根据本发明第一实施例的光提取装置的制造方法的主要部分的处理的截面图。
[图7]示出包括反射器功能的现有的显示设备的示意性截面图。
[图8]用于说明如图7所示显示设备的反射器功能的主要部分的截面图。
[图9]示出了包括滤色片功能的现有的显示设备的示意性截面图。
[图10]示出了包括根据本发明第二实施例的光提取装置的显示设备的示意性截面图。
[图11]示出了包括根据比较实例的光提取装置的显示设备的示意性截面图。
[图12]示出了根据本发明第一实施例的显示设备和根据比较实例的显示设备的亮度取向分布实例的仿真结果。
符号说明
8...空气层
20,40...显示设备
21...发光层
21R,21G,21B...发光装置
23,43...光提取装置
24...结合层
25,45...透明基板
27,47...反射膜(反射面)
28,48...结构体
28a,48a...着色层
28b,48b...透明层
29,49...遮光部
30...空间部
31...成型基板
32...凹部
Claims (13)
1.一种光提取装置,设置在发光层的光出射面上,包括:
透光部,包含着色剂,以使从所述发光层出射的光通过其中;以及
反射面,形成在所述透光部的外围上,以改变来自所述发光层的光的出射角,其中,
所述透光部包括:结构体,具有侧外围面并由透光性树脂制成;反射膜,形成在所述结构体的所述侧外围面上;以及着色层,构成所述结构体的至少一部分,所述着色层与所述结构体之间的界面为曲面形状,以及
所述透光部被配置为对应于所述发光层所包括的各个发光装置,以使得各个所述透光部的着色层的颜色对应于所述各个发光装置的出射光颜色。
2.根据权利要求1所述的光提取装置,
其中,所述着色层通过使着色剂分散或溶解到所述透光性树脂中而形成。
3.根据权利要求2所述的光提取装置,
其中,所述透光性树脂由能量束固化树脂形成。
4.根据权利要求1所述的光提取装置,
其中,所述反射面被形成为平面或曲面形状。
5.根据权利要求1所述的光提取装置,
其中,所述透光部以多个数目进行二维配置,
所述光提取装置还包括形成在相邻的透光部之间的遮光部。
6.根据权利要求5所述的光提取装置,还包括:
透明基板,用于支持多个所述透光部。
7.一种光提取装置的制造方法,包括:
制备在表面上二维配置多个凹部的成型基板;
将包含着色剂的透光性树脂提供至所述凹部;
固化要被转印到透明基板上的所述透光性树脂,其中所述透光性树脂的包含所述着色剂的部分形成着色层;
在由固化的所述透光性树脂制成的结构体的侧外围面上形成反射膜,从而形成透光部,其中,所述着色层和所述结构体之间的界面被形成为曲面形状;以及
将所述透光部设置在发光层的光出射面上,其中,
所述透光部被配置为对应于所述发光层所包括的各个发光装置,以使得各个所述透光部的着色层的颜色对应于所述各个发光装置的出射光颜色。
8.根据权利要求7所述的光提取装置的制造方法,
其中,将包含所述着色剂的所述透光性树脂提供至所述凹部的步骤包括:
向所述凹部滴入包含所述着色剂的所述透光性树脂的步骤,以及
用不包含所述着色剂的透光性树脂填充所述凹部的步骤。
9.根据权利要求8所述的光提取装置的制造方法,
其中,使用能量束固化树脂作为所述透光性树脂。
10.根据权利要求8所述的光提取装置的制造方法,
其中,通过喷墨法执行包含所述着色剂的所述透光性树脂的滴入。
11.根据权利要求7所述的光提取装置的制造方法,还包括:
在将所述结构体转印到所述透明基板上之后以及在形成所述反射膜之前,在相邻的结构体之间形成黑色材料层。
12.一种显示设备,包括:
发光层;
透光部,包含着色剂,以使从所述发光层出射的光通过其中;以及
反射面,形成在所述透光部的外围上,以改变来自所述发光层的光的出射角,其中,
所述透光部包括:结构体,具有侧外围面并由透光性树脂制成;反射膜,形成在所述结构体的所述侧外围面上;以及
着色层,构成所述结构体的至少一部分,所述着色层与所述结构体之间的界面为曲面形状,以及
所述透光部被配置为对应于所述发光层所包括的各个发光像素区,以使得各个所述透光部的着色层的颜色对应于所述各个发光像素区的出射光颜色。
13.根据权利要求12所述的显示设备,还包括:
结合材料层,以结合光提取装置和所述发光层。
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