具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种显示面板的俯视结构示意图,图2为沿图1中AA’的剖面结构示意图,图3为图2中的光取出结构的光路示意图,参考图1、图2和图3,显示面板包括衬底10、多个发光单元20、第一有机层31和多个光取出结构40。多个发光单元20位于衬底10的一侧。第一有机层31位于多个发光单元20远离衬底10一侧。光取出结构40位于发光单元20和第一有机层31之间,并与第一有机层31直接接触。光取出结构40包括多个光取出层400,沿着朝向第一有机层31的方向上,多个光取出层400的折射率逐渐减小,且任一光取出层400的折射率大于第一有机层31的折射率。其中,多个光取出层400至少包括第一光取出层41和第二光取出层42,第二光取出层42位于第一光取出层41与第一有机层31之间。第一光取出层41包括第一中心轴L1,第一光取出层41关于第一中心轴L1对称,第二光取出层42包括第二中心轴L2,第二光取出层42关于第二中心轴L2对称,第一中心轴L1以及第二中心轴L2垂直于衬底10(示例性地,图1中第一中心轴L1与第二中心轴L2重合,并非对本发明的限定,在其他实施方式中,第一中心轴L1可以与第二中心轴L2平行但不重合)。第一光取出层41与第二光取出层42的接触面为第一表面51,第二光取出层42远离第一光取出层41一侧的表面为第二表面52,第一表面51和第二表面52中的至少一者在垂直衬底10的截面图中包括直线。
本发明实施例提供的显示面板中,在发光单元20与第一有机层31之间设置有光取出结构40。沿着发光单元20指向第一有机层31的方向(即显示面板的发光方向),光取出结构40中的多个光取出层400的折射率逐渐减小,避免了折射率突变,减小了相邻两个膜层之间的折射率差,从而减小了被反射回显示面板的光线数量,增加了出射到显示面板外的光线数量,提高了显示面板的出光效率。光取出结构40中的多个光取出层400还可以多次对光线进行汇聚,提高了显示面板的出光效率。需要说明的是,由于凸曲面(例如半球形)对光线在其中心区域汇聚能力强,在其边缘区域汇聚能力弱,导致仅使用半球形进行光线汇聚,以提高显示面板的出光效率并不理想。本发明实施例中,第一表面51和第二表面52中的至少一者在垂直衬底10的截面图中包括直线,通过避免仅使用凸曲面,使得光取出结构40不仅在其中心区域具有较好的聚光能力,在其边缘区域也具有较好的聚光能力,进一步地提高了显示面板的出光效率。
可选地,参考图1、图2和图3,显示面板还包括薄膜封装层60,薄膜封装层60位于发光单元20与光取出结构40之间。发光单元20位于衬底10与薄膜封装层60之间,薄膜封装层60覆盖发光单元20,用于防止水汽以及氧气对发光单元20的侵蚀。且将光取出结构40形成与薄膜封装层60远离发光单元20一侧,薄膜封装层60可以防止形成光取出结构40的过程中对发光单元20造成不良的影响,提高了显示面板的发光稳定性。进一步地,由于薄膜封装层60的折射率与第一有机层31的折射率差值较大,将光取出结构40设置于薄膜封装层60与第一有机层31之间。一方面,减小了相邻两个膜层之间的折射率差,从而减小了被反射回显示面板的光线数量,增加了出射到显示面板外的光线数量。另一方面,可以为光取出结构40中多个光取出层400的折射率选择提供足够大的空间,即可以为光取出结构40中多个光取出层400材料的选择提供足够大的空间。再者,将光取出结构40形成于薄膜封装层60上,并与薄膜封装层60接触,也就是说,将光取出结构40形成于衬底10上,从而无需对位,防止了对位偏差。
可选地,参考图1、图2和图3,薄膜封装层60的折射率大于或者等于第一光取出层41的折射率。本发明实施例中,薄膜封装层60的折射率大于或者等于第一光取出层41的折射率,从而由薄膜封装层60、光取出结构40中的多个光取出层400至第一有机层31,折射率逐渐减小,形成了折射率渐变,有利于光线出射到显示面板外,进一步地提高了显示面板的出光效率。
可以理解的是,优选地,薄膜封装层60的折射率者等于第一光取出层41的折射率,光线在折射率的薄膜封装层60与第一光取出层41之间的界面不发生反射,进一步地提高了显示面板的出光效率。
可选地,参考图1、图2和图3,显示面板还包括多个彩色滤光片70(图2中示例性地示意出一个彩色滤光片70),多个彩色滤光片70位于第一有机层31远离衬底10一侧。彩色滤光片70可以提高显示面板的色纯度和色域。
示例性地,参考图1,多个发光单元20阵列排布,多个光取出结构40阵列排布,发光单元20与光取出结构40一一对应设置,发光单元20在衬底10的垂直投影和与之一一对应的光取出结构40在衬底10的垂直投影交叠。在其他实施方式中,一个发光单元20还可以与多个光取出结构40对应设置,或者,多个发光单元20还可以与一个光取出结构40对应设置,本发明对此不作限定。
示例性地,参考图2,显示面板还可以包括盖板80,盖板80位于彩色滤光片70远离衬底10一侧,盖板80与彩色滤光片70之间还可以设置有机层或者设置光学胶等。
可选地,参考图1、图2和图3,任意光取出层400关于发光单元的中心轴L3对称。其中,发光单元的中心轴L3穿过发光单元20的几何中心且垂直于衬底10。示例性地,参考图1,发光单元的中心轴L3与第一中心轴L1以及第二中心轴L2重合。本发明实施例中,任意光取出层400关于发光单元的中心轴L3对称,因此发光单元20发出的光线经过光取出结构40后,可以被对称地出射到显示面板外,以提高显示面板的出光效率。
可选地,参考图1、图2和图3,第一光取出层41的折射率与第一有机层31的折射率之比为折射率参数,折射率参数大于或者等于1.05且小于或者等于1.3。折射率参数小于1.05时,折射率参数太小,第一光取出层41的折射率与第一有机层31的折射率相近,由于第一光取出层41的折射率为光取出结构40中折射率最大的光取出层400,因此,光取出结构40中任意光取出层400的折射率与第一有机层31的折射率相近,光取出结构40不能有效聚光。折射率参数大于1.3时,折射率参数太大,第一光取出层41的折射率与第一有机层31的折射率相差太大,且相邻两个光取出层400之间的折射率相差太大,导致相邻两个光取出层400之间界面的反射率较大。本发明实施例中,折射率参数大于或者等于1.05且小于或者等于1.3,从而既保证了光取出结构40能够有效聚光,又减小了相邻两个光取出层400之间界面的反射率,提高了显示面板的出光效率。
可选地,参考图1、图2和图3,发光单元20在衬底10的垂直投影位于光取出结构40在衬底10的垂直投影内。沿着朝向第一有机层31的方向上,与第一有机层31距离越近的光取出层400在衬底10的垂直投影面积越大。本发明实施例中,距离发光单元20距离越远的光取出层400在衬底10的垂直投影面积越大。沿着远离衬底10的方向,多个光取出层400以覆盖前一光取出层400的方式依次叠层设置,从而使发光单元20发出的光线能够穿过光取出结构40中的任意光取出层400,提高了显示面板的出光效率。
可选地,参考图1、图2和图3,第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。也就是说,在垂直于衬底10方向截出的剖面图中,第二表面52包括直线。本发明实施例中,第一表面51包括凸曲面,第二表面52不为凸曲面。
可选地,参考图1、图2和图3,第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第一半球形A1为半球形。第二光取出层42的外边缘轮廓为第一圆柱形B1,第一圆柱形B1为圆柱形。需要说明的是,本发明中,为了清晰区分各个实施例中半球形、圆柱形等,对他们进行了不同的命名,例如,将图3中所示实施方式中的半球形命名为第一半球形A1。
示例性地,参考图1、图2和图3,第一光取出层41还包括朝向衬底10的第四表面54,第四表面54与第一表面51围绕形成第一光取出层41。第一半球形A1包括第四表面54与第一表面51。第二光取出层42还可以包括朝向衬底10的第五表面55,第五表面55、第二表面52以及第一表面51共同围绕形成第二光取出层42。第一圆柱形B1包括第五表面55、第四表面54以及第一表面51。
示例性地,参考图1、图2和图3,投射至第一表面51光线的入射角为θ1,投射至第一表面51光线的出射角为θ2,由于第一光取出层41的折射率大于第二光取出层42的折射率,光线由光密介质出射至光疏介质,出射角大于入射角,θ2>θ1,经过第一光取出层41的光线朝向第一中心轴L1偏转,第一光取出层41具有光线聚集的作用。投射第二表面52光线的入射角为θ3,投射第二表面52光线的出射角为θ4,由于第二光取出层42的折射率大于第一有机层31的折射率,光线由光密介质出射至光疏介质,θ4>θ3,经过第二光取出层42的光线朝向第二中心轴L2偏转,第二光取出层42对光线进一步地汇聚,且可以在其边缘区域也具有较好的聚光能力。
可选地,参考图1、图2和图3,显示面板还包括薄膜封装层60,薄膜封装层60位于发光单元20与光取出结构40之间。光取出结构40位于第一有机层31与多个有机发光单元20之间。薄膜封装层60的厚度为D1。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第一半球形A1的半径为D2,D1=D2。为了便于说明本发明实施例中设置D1=D2的缘由,给出了D1>D2、D1=D2和D1<D2时,光取出结构40的光线汇聚效果示例进行对比,D1>D2,如D1=2.4μm、D1=2.8μm;D1<D2,如D1=0.8μm、D1=1.2μm、D1=1.8μm。
表1中,当D2=2μm时,多种不同薄膜封装层的厚度下的θ1和θ4
表1中对应于图3所示的光取出结构40,其中,第二表面52包括圆柱面,第一半球形A1的半径D2=2μm时,多种不同薄膜封装层60的厚度D1下的θ1和θ4如表1所示,从表1可见,D1=D2时,由于投射至第一表面51光线的入射角θ1可取的范围较大,能从圆柱面有效出射的光线较多,光取出结构40的光线汇聚效果较好,而如果D1远大于D2时,投射至第一表面51光线的入射角θ1可取的范围较小,光取出结构40的光线汇聚效果较差。
图4为本发明实施例提供的另一种显示面板的俯视结构示意图,参考图4,第一中心轴L1与第二中心轴L2重合,第一中心轴L1与发光单元的中心轴L3平行但不重合。在其他实施方式中,第一中心轴L1可以与第二中心轴L2平行但不重合,本发明对此不作限定。
图5为本发明实施例提供的另一种显示面板的俯视结构示意图,参考图5,显示面板包括彩色滤光片70和第二有机层32。和图2所示结构不同之处在于,彩色滤光片70位于光取出结构40与有机发光单元20之间。第二有机层32位于彩色滤光片70与有机发光单元20之间。
可选地,参考图5,彩色滤光片70的折射率大于或者等于第一光取出层41的折射率。由于彩色滤光片70的折射率与第一有机层31的折射率差值较大,将光取出结构40设置于彩色滤光片70与第一有机层31之间。一方面,减小了相邻两个膜层之间的折射率差,从而减小了被反射回显示面板的光线数量,增加了出射到显示面板外的光线数量。另一方面,可以为光取出结构40中多个光取出层400的折射率选择提供足够大的空间,即可以为光取出结构40中多个光取出层400材料的选择提供足够大的空间。
示例性地,参考图3,第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一圆柱形B1。图3中所示光取出结构40仅为一种示例,并非对本发明的限定。在其他实施方式中,光取出结构40还可以具有其他的结构形式,使得:第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。
图6为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图6,第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一圆锥形C1,第一圆锥形C1为圆锥形。
示例性地,参考图6,第一半球形A1包括第一表面51和第四表面54。第一圆锥形C1包括第二表面52、第四表面54以及第五表面55。
另外,需要说明的是,光学技术领域,经常使用半球形来实现光线汇聚,很少使用圆锥形,而在显示技术领域,尤其在头戴显示技术内,还未出现使用圆锥形来汇聚光线,本发明实施例中,采用圆锥形来实现光线汇聚的考量点在于:圆锥形在垂直衬底10的截面图中包括直线,由此可以提高光取出结构40边缘区域的聚光能力;圆锥形的制作工艺比较简单,可以利用曝光显影或者压印等常规的工艺形成,工艺难度低;由于圆锥面具有一定的倾斜,使得圆锥形本身具有良好的光线汇聚能力,参考图6,在垂直衬底10的截面图中,第二表面52包括两条倾斜的直线,由于该两条倾斜的直线朝向第二中心轴L2倾斜,因此,由第二表面52出射的光线进一步地朝向第二中心轴L2偏转,增加了第二光取出层42的光线聚集的作用。
图7为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图7,第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第二光取出层42的外边缘轮廓包括至少两个第二圆柱形B2,至少两个第二圆柱形B2沿垂直于衬底10的方向上叠置,沿着朝向第一有机层31的方向上,至少两个第二圆柱形B2的半径逐渐减小。第二圆柱形B2为圆柱形。
示例性地,参考图7,至少两个第二圆柱形B2包括第一子圆柱形B21、第二子圆柱形B22和第三子圆柱形B23,第一子圆柱形B21、第二子圆柱形B22和第三子圆柱形B23沿垂直于衬底10的方向上叠置,且第一子圆柱形B21的半径大于第二子圆柱形B22的半径,第二子圆柱形B22的半径大于第三子圆柱形B23的半径。第二表面52包括第一子圆形B21、第二子圆柱形B22和第三子圆柱形B23的侧面以及第三子圆柱形B23的顶面。
示例性地,参考图7,多个第二圆柱形B2的圆柱面(在垂直于衬底10的截面图中为平行于第一中心轴L1的直线),使得光取出结构40的边缘区域具有较好的聚光能力。
图8为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图8,第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第二光取出层42的外边缘轮廓包括第三圆柱形B3和第二圆锥形C2,第二圆锥形C2位于第三圆柱形B3与第一有机层31之间。第三圆柱形B3为圆柱形,第二圆锥形C2为圆锥形。
示例性地,参考图8,第二表面52包括第三圆柱形B3的侧面以及第二圆锥形C2的侧面。
示例性地,参考图8,本发明实施例中,第二光取出层42的外边缘轮廓包括第三圆柱形B3和第二圆锥形C2,采用第二圆锥形C2也具有工艺难度低、汇聚光线能力强的优点,在此不再赘述。且由于第二圆锥形C2位于第三圆柱形B3与第一有机层31之间,第二圆锥形C2形成于第三圆柱形B3之上,因此可以减小第二圆锥形C2的坡度,减小第二圆锥形C2远离衬底10一侧的端点与第五表面55的距离,也就是说,减小光取出结构400在垂直于衬底10方向上的高度,从而减小显示面板的厚度。图3以及图6-图8中,51第一表面包括曲面,曲面朝向所述第一有机层31凸起,第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。在一些可行实施方式中,还可以为:第一表面51在垂直衬底10的截面图中包括直线。第二表面52包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。在另一些可行实施方式中,还可以为:在垂直衬底10的截面图中,第一表面51包括直线,第二表面52包括直线。
图9为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图9,第一表面51在垂直衬底10的截面图中包括直线。第二表面52包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。也就是说,在垂直于衬底10方向截出的剖面图中,第一表面51包括直线。本发明实施例中,第一表面51不为凸曲面,第二表面52包括凸曲面。
可选地,参考图9,第一光取出层41的外边缘轮廓为第一圆柱形B1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一半球形A1。
示例性地,参考图9,第一圆柱形B1包括第一表面51和第四表面54。第一半球形A1包括第二表面52、第四表面54和第五表面55。
图10为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图10,第一表面51在垂直衬底10的截面图中包括直线。第二表面52包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一圆锥形C1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一半球形A1。
示例性地,参考图10,第一圆锥形C1包括第一表面51和第四表面54。第一半球形A1包括第二表面52、第四表面54以及第五表面55。
图11为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图11,第一表面51在垂直衬底10的截面图中包括直线。第二表面52包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第一光取出层41的外边缘轮廓包括至少两个第二圆柱形B2,至少两个第二圆柱形B2沿垂直于衬底10的方向上叠置,沿着朝向第一有机层31的方向上,至少两个第二圆柱形B2的半径逐渐减小,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一半球形A1。
示例性地,参考图11,第一表面51包括第一子圆形B21、第二子圆柱形B22和第三子圆柱形B23的侧面以及第三子圆柱形B23的顶面。
图12为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图12,第一表面51在垂直衬底10的截面图中包括直线。第二表面52包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第一光取出层41的外边缘轮廓包括第三圆柱形B3和第二圆锥形C2,第二圆锥形C2位于第三圆柱形B3与第一有机层31之间,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一半球形A1。
示例性地,参考12,第一表面51包括第三圆柱形B3的侧面以及第二圆锥形C2的侧面。
图13为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图13,在垂直衬底10的截面图中,第一表面51包括直线,第二表面52包括直线。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一圆锥形C1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一圆柱形B1。
图14为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考14,在垂直衬底10的截面图中,第一表面51包括直线,第二表面52包括直线。第一光取出层41的外边缘轮廓为第一圆锥形C1,第二光取出层42的外边缘轮廓包括第三圆柱形B3和第二圆锥形C2。
图15为本发明实施例提供的另一种光取出结构的剖面结构示意图,参考图15,第一表面51包括曲面,曲面朝向第一有机层31凸起。第二表面52在垂直衬底10的截面图中包括直线。光取出结构40包括第一光取出层41、第二光取出层42和第三光取出层43。第二光取出层42覆盖第一光取出层41,第三光取出层43覆盖第二光取出层42。第二光取出层42的折射率大于第一光取出层41的折射率,第三光取出层43的折射率大于第二光取出层42的折射率。
示例性地,参考图15,第一光取出层41的外边缘轮廓为第一半球形A1,第二光取出层42的外边缘轮廓为第一圆柱形B1,第三光取出层43的外边缘轮廓为第二半球形A2。
本发明实施例还提供了一种显示装置。图16为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图,参见图16,显示装置包括本发明实施例提供的任意一种显示面板100。显示装置具体可以为头戴显示器,在其他实施方式中,显示装置还可以为手机、平板电脑以及智能可穿戴设备等。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。