CN111458927A - 光单元和包括其的显示装置 - Google Patents

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姜泰旭
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Abstract

本公开涉及光单元和包括其的显示装置。光单元,包括:光源;和光学构件,所述光学构件透射和转换从光源发射的光,其中光学构件包括:光导;低折射率层,所述低折射率层设置在光导上并具有比光导的折射率更低的折射率;第一封端层,所述第一封端层设置在低折射率层上;和波长转换层,所述波长转换层设置在第一封端层上并且包括量子点,并且光导包括金属氧化物。

Description

光单元和包括其的显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年1月22日提交的韩国专利申请号10-2019-0008156的优先权和权益,通过引用将其并入本文用于所有目的,如同在本文中充分阐述。
技术领域
本发明的示例性实施方式大体上涉及光单元、用于制造光单元的方法和包括光单元的显示装置。
背景技术
液晶显示器(LCD)包括其中液晶层装载在两个基板之间的显示面板。液晶显示器控制液晶层的液晶分子的定向,以通过像素单元调整光的透射率,从而显示图像。因为液晶显示器的显示面板为具有非发射特性的光接收元件,所以液晶显示器在显示面板的底部上包括用于将光提供至显示面板的光单元。
光单元可包括比如发光二极管(LED)的光源和用于将从光源发射的光均匀透射至显示面板的光学构件。最近,已经开发了将量子点应用至光单元的方法。当应用量子点时,可提供宽泛的颜色区并且可提高颜色再现性。另外,存在各种优势,比如可获得高的峰亮度并且可减少电力消耗。但是,亮度可随着时间的推移而减少。
该背景技术章节中公开的上述信息仅用于理解本发明构思的背景技术,因此,其可包含不构成现有技术的信息。
发明内容
根据本发明的示例性实施方式构建的装置能够提供具有提高的光学特性的光单元和包括光单元的显示装置,并且示例性方法提供了用于制造光单元的方法。
本发明构思的另外特征将在随后的描述中阐述,并且部分从描述中是显而易见的,或可通过本发明构思的实践而认识到。
根据示例性实施方式的光单元包括:光源和光学构件,所述光学构件透射和转换从光源发射的光,其中光学构件包括:光导;低折射率层,所述低折射率层设置在光导上并具有比光导的折射率更低的折射率;第一封端层,所述第一封端层设置在低折射率层上;和波长转换层,所述波长转换层设置在第一封端层上并且包括量子点,并且光导包括金属氧化物。
金属氧化物中包括的金属可包括Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Zr、Sn、V、Mg、Al、Sr、Mn、Cu和Ni中的至少一种。
金属氧化物可包括:透明的第一金属氧化物;和呈现预定的颜色的第二金属氧化物,并且第一金属氧化物的含量可大于第二金属氧化物的含量。
关于与光导的侧表面垂直的方向,光导在400nm至700nm的波长范围内可具有超过70%的透射率。
光学构件可进一步包括第二封端层,所述第二封端层设置在波长转换层上,并且第一封端层和第二封端层可包括无机材料。
光学构件可进一步包括外涂层,所述外涂层设置在第二封端层上,其中外涂层可包括有机材料。
根据示例性实施方式的显示装置包括:显示面板和光单元,所述光单元将光供应至显示面板,其中光单元包括光源和光学构件,所述光学构件透射和转换从光源发射的光,光学构件包括光导;低折射率层,所述低折射率层设置在光导上并且具有比光导的折射率更低的折射率;和第一封端层,所述第一封端层设置在低折射率层上,光导包括透明的第一金属氧化物和呈现预定的颜色的第二金属氧化物,并且第一金属氧化物的含量大于第二金属氧化物的含量。
关于与光导的侧表面垂直的方向,光导在400nm至700nm的波长范围内可具有超过70%的透射率。
第一金属氧化物和第二金属氧化物可包括相同的金属。
第一金属氧化物和第二金属氧化物中包括的金属可包括Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Zr、Sn、V、Mg、Al、Sr、Mn、Cu和Ni中的至少一种。
光学构件可进一步包括:波长转换层,所述波长转换层设置在第一封端层上;和第二封端层,所述第二封端层设置在波长转换层上并且包括无机材料。
光学构件可进一步包括外涂层,所述外涂层设置在第二封端层上,并且外涂层可包括有机材料。
根据示例性实施方式,用于制造光单元的方法包括:制备包括玻璃材料的光导;热处理光导;在光导上形成低折射率层;和通过使用等离子体辅助的化学气相沉积方法在低折射率层上形成第一封端层。
热处理可在150℃至350℃下进行。
热处理光导可在形成低折射率层之前进行。
热处理光导可在形成低折射率层之后进行。
热处理光导可在200℃或更低下进行。
随着光导的热处理的温度增加,可缩短热处理时间。
热处理的光导可包括金属氧化物,金属氧化物可包括透明的第一金属氧化物和具有预定的颜色的第二金属氧化物,并且光导中第一金属氧化物的含量可大于第二金属氧化物的含量。
关于与光导的侧表面垂直的方向,热处理的光导在400nm至700nm的波长范围内可具有超过70%的透射率。
用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法包括:制备包括玻璃材料的光导;将光辐射至光导;和在光导上形成低折射率层和第一封端层,其中光具有超过400nm的波长。
用于制造光单元的方法可进一步包括制备面向光导的一侧的光源,其中可从光源发射光。
光辐射至其的光导可包括金属氧化物,金属氧化物可包括透明的第一金属氧化物和呈现预定的颜色的第二金属氧化物,并且光导中第一金属氧化物的含量可大于第二金属氧化物的含量。
关于与光导的侧表面垂直的方向,光辐射的光导在400nm至700nm的波长范围内可具有超过70%的透射率。
根据示例性实施方式,可提供具有提高的光学特性的光单元、用于制造光单元的方法和包括光单元的显示装置。尤其,可提供其中光面向部的亮度即使在时间的流逝之后也不改变或几乎不改变的光单元。
应理解,前述一般性描述和以下详细描述都是示例性和解释性的,并且期望提供对如所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
为提供对本发明的进一步理解而包括,并且并入本说明书和构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的示例性实施方式,并且连同描述一起用于解释本发明构思。
图1示意性图示了根据示例性实施方式的显示装置。
图2为沿着图1的线II-II’截取的横截面图。
图3为根据示例性实施方式的光学构件的横截面图。
图4显示了在光学构件上进行的热处理过程。
图5为其中将UV-A辐射至光导的情况的透射率图。
图6为其中将UV-B辐射至光导的情况的透射率图。
图7为其中将UV-C辐射至光导的情况的透射率图。
图8为在示例性实施方式的制造方法中的光导的横截面图。
图9和图10为在用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法中,光学构件的一些构成元件的横截面图。
图11为显示包括根据示例性实施方式的光导的光学构件的亮度的图。
图12为显示包括根据比较例的光导的光学构件的亮度的图。
图13为显示当使用根据示例性实施方式和比较例的光学构件时,亮度增加率的图。
图14显示其中通过使用PECVD过程在光导上形成无机层并且然后在其上进行热处理的示例性实施方式的图像。
图15为其中在低温下进行热处理的示例性实施方式的图像。
具体实施方式
在以下的描述中,为了解释的目的,阐述了许多具体细节,以提供对本发明的各种示例性实施方式或实施方案的透彻理解。如本文所使用的,“实施方式”和“实施方案”为可互换的词语,其为采用本文公开的一个或多个本发明构思的设备或方法的非限制性示例。但是,显而易见,可在没有这些具体细节的情况下或用一个或多个等效布置的情况下,实践各种示例性实施方式。在其他情况中,以框图形式显示众所周知的结构和装置,以避免使各种示例性实施方式不必要地混淆。进一步,各种示例性实施方式可不同,但不必是排他性的。例如,在不背离本发明构思的情况下,可在另一示例性实施方式中使用或实施示例性实施方式的特定形状、配置和特质。
除非另外指出,否则图示的示例性实施方式理解为提供改变在实践中可实施本发明构思的一些方式的细节的示例性特征。因此,除非另外指出,否则在不背离本发明构思的情况下,各种实施方式的特征、组件、模块、层、膜、面板、区域和/或方面等(下文单独或统称为“元件”)可以以其他方式组合、分开、交换和/或重新布置。
通常在附图中提供交叉影线和/或阴影的使用,以阐明相邻元件之间的边界。因此,除非指出,否则交叉影线或阴影的存在或不存在均不传达或指示对特定材料、材料特性、维度、比例、图示的元件之间的共性和/或元件的任何其他特质、属性、特性等的任何偏好或要求。进一步,在附图中,为了清楚和/或描述性的目的,可放大元件的尺寸和相对尺寸。当可不同地实施示例性实施方式时,可与描述的顺序不同地执行具体的过程顺序。例如,两个连续描述的过程可基本上同时执行,或以与描述的顺序相反的顺序执行。同样,相同的参考数字表示相同的元件。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接至”或“耦接至”另一元件或层时,其可直接在另一元件或层上、直接连接至或直接耦接至另一元件或层,或可存在中间元件或层。但是,当元件或层被称为“直接”在另一元件或层“上”、“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件或层时,不存在中间元件或层。为此,术语“连接”可指用或不用中间元件的物理连接、电连接和/或流体连接。此外,D1轴、D2轴和D3轴不限于矩形坐标系的三个轴,比如x轴、y轴和z轴,并且可以以更宽的意义解释。例如,D1轴、D2轴和D3轴可彼此垂直,或可呈现彼此不垂直的不同方向。为了本公开的目的,“X、Y和Z中的至少一个”和“选自由X、Y和Z组成的组中的至少一个”可解释为仅X、仅Y、仅Z,或X、Y和Z中的两个或多个的任何组合,如例如,XYZ、XYY、YZ和ZZ。如本文所使用的,术语“和/或”包括相关所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。
尽管术语“第一”、“第二”等可在本文用于描述各种类型的元件,但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语用于区分一个元件和另一元件。因此,在不背离本公开的教导的情况下,下面讨论的第一元件可被称为第二元件。
空间相对术语如“之下”、“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上”、“之上”、“高”、“侧”(例如,如在“侧壁”中)等可在本文用于描述性目的,并且从而,描述如图中图示一个元件与另一元件(多个元件)的关系。除了图中描绘的定向之外,期望空间相对术语还包括在使用、操作和/或制造中的设备的不同定向。例如,如果将图中的设备翻转,则被描述为在其他元件或特征“下面”或“之下”的元件将随之被定向为在其他元件或特征“上面”。因此,示例性术语“下面”可包括上面和下面两个定向。此外,设备可被以其他方式定向(例如,旋转90度或以其他定向),并且因此,相应地解释本文使用的空间相对描述符。
本文使用的术语是为了描述特定实施方式的目的,而不期望是限制性的。如本文所使用的,也期望单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数形式,除非上下文另外明确指示。此外,术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”当在本说明书中使用时,指示叙述的特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。还应注意,如本文所使用的,术语“基本上”、“约”和其他类似的术语用作近似的术语,并且不用作程度的术语,并且,因此,用于考虑本领域的普通技术人员认识到的所测量的、计算的和/或提供的值的固有偏差。
本文参考作为理想化的示例性实施方式和/或中间结构的示意性图示的截面图示和/或分解图示来描述各种示例性实施方式。因此,预期到由于例如制造技术和/或公差等,与图示的形状的变化。因此,本文公开的示例性实施方式不应必须解释为限于特定图示的区域的形状,而是包括例如由制造引起的形状的偏差。如此,在图中图示的区域本质上可为示意性的,并且这些区域的形状可不反映装置的区域的实际形状,并且因此,不必须期望是限制性的。
除非另外定义,否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。术语,比如常用词典中定义的术语,应解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义,并且不应从理想化的或过度形式化的意义上解释,除非本文明确如此定义。
另外,在本说明书中,短语“在平面上”意思是指从顶部观察目标部,并且短语“在横截面上”意思是从侧面观察通过垂直切割目标部形成的横截面。
下文,将参考图1至图3描述包括根据示例性实施方式的光单元的显示装置。图1示意性图示了根据示例性实施方式的显示装置,图2为沿着图1的线II-II’截取的横截面图,并且图3为根据示例性实施方式的光学构件的横截面图。
参考图1,示意性地图示了显示装置1的前侧。显示装置1可形成为矩形的形状。其中显示图像的显示区DA几乎占据了显示装置1的前侧的整个区,并且非显示区NA围绕显示区DA。显示区DA称为屏幕,并且非显示区NA称为边框(bezel)。
尽管图中显示了显示装置1和显示区DA具有四个有角度的角,但是它们也可具有圆形角。另外,根据示例性实施方式的显示装置1可几乎没有非显示区NA。
图2图示了图1中显示的显示装置1沿着方向D1截取的横截面。参考图2,光源单元24设置在显示装置1的一个边缘处。在显示装置1中,其中设置光源单元24的边缘的外周称为光入射部,并且其中未设置光源单元24的在光入射部的相对侧处的边缘的外周称为光面向部。光源单元24可设置在显示装置1的至少一个边缘处,但是可在显示装置1的左边缘处在垂直方向上延伸。
参考图1和图2,显示装置1基本上包括显示面板10和光单元20。显示装置1包括框架31和32,所述框架31和32在显示面板10和光单元20之间将显示面板10固定至光单元20。显示装置1包括顶部底盘40,所述顶部底盘40在将显示面板10的边缘覆盖同时保护显示面板10,并且防止显示面板10与光单元20分开。顶部底盘40可仅设置在其中设置光源单元24的显示装置的边缘处,或可围绕显示装置1的边缘。后盖50设置在光单元20的后侧处,所述后盖50覆盖使显示装置1运行的驱动装置、电力装置等。
显示面板10可为液晶显示器面板,其中液晶层形成在其中形成开关、电极和颜色过滤器的两个透明的基板11和12之间。偏振器13和14分别附接至基板11和12的表面。显示面板10在驱动装置的控制下,调整通过光单元20提供,并且穿过偏振器13和14以及液晶层的光的透射率,然后显示图像。
将光供应至显示面板10的光单元20设置在显示面板10下面。光单元20包括底部底盘21、支撑件22、支架23、光源单元24以及光学元件(包括反射板26、光学构件27和光学板28)。
底部底盘21为其中放置或固定光单元20的构成元件的一种容器。底部底盘21可形成为基本上矩形的盘等的形状。底部底盘21可由金属材料,比如铝、铝合金或电镀钢板形成。底部底盘21可由塑料材料比如聚碳酸酯形成。
包括反射板26、光学构件27和光学板28的光学元件设置在底部底盘21上。与光源单元24组合的支撑件22在光入射部中设置在底部底盘21的后侧处。在光面向部中,支撑光学构件27的支架23设置在底部底盘21上。
支撑件22为一种散热部件,用于固定光源单元24,并且同时,将通过光源单元24产生的热传递至底部底盘21。支撑件22可包括具有良好导热系数的金属材料,由于来自光源单元24的热快速的传递至底部底盘21,从而防止光源单元24被过度加热。例如,支撑件22可通过将铝或铝合金压模而形成。
光源单元24包括沿着光入射部延伸的基板241,和以预定的间隙设置在基板241上的光源242。基板241可为印刷电路板(PCB),并且尤其,可为金属核印刷电路板(MCPCB)。基板241可固定至支撑件22。光源242电连接至基板241的布线,接收电力,将电能转换为光能,并且然后发射光能。光源242可为发光二极管(LED)封装件,并且LED可发射具有高颜色纯度的蓝光。蓝光可意指具有约440纳米至约485纳米的波长的光。例如,LED可发射具有445纳米至450纳米的峰值波长,尤其,447纳米的峰值波长的蓝光。以光源242的发光侧面向光学构件27的方式设置光源242。除了LED封装件,点光源或线光源也可用作光源242。
光学构件27设置在底部底盘21上,同时光学构件27的一个边缘邻近光源242设置。光学构件27用于通过将光引导至显示面板10,将从光源242发射的光透射至显示面板10。光学构件27用于将在光源单元24中产生的具有点光源或线光源形式的光学分布的光改变为具有面光源形式的光学分布的光,用于均匀的光分布。光学构件27也转换从光源242发射的光的波长。当从前面观察时,光学构件27可比显示区DA更大,以便将光提供至显示装置1的整个显示区DA。光学构件27可提供为单个部件。
反射板26可设置在光学构件27下面,即,设置在光学构件27和底部底盘21之间。反射板26将在光学构件27下方移动的光反射,以控制光朝向显示面板10移动,从而提高光效率。
光学板28可设置在光学构件27上面。光学板28可包括散射板、棱镜板和保护板。散射板用于通过将来自光学构件27的光散射而将亮度均匀地分布,即,用于制造具有均匀的明度的平面光源。棱镜板调整通过散射板分散的光的行进方向,使得光的行进方向变得与显示面板10垂直。保护板可用于保护棱镜板的棱镜避免刮擦等。保护板也可用作将光发散,以拓宽通过棱镜板变窄的视角。光学板28可不包括散射板、棱镜板和保护板中的任何一个,并且一些可包括多个光学板。光学板28可进一步包括反射偏振板,所述反射偏振板能够通过将光的偏振光分量分开、透射和反射而增强亮度效率。
在提供为稳定地固定显示面板10等的框架31和32中,设置在光入射部中的框架31和设置在光面向部中的框架32在结构上可彼此不同。显示面板10可通过粘合剂构件T1和T2,比如双面胶带附接至光学构件27和支架23。支架23可通过粘合剂构件T3附接至框架32。通过这种结构,显示装置1可被设计为具有薄的厚度。
上文,已经描述了显示装置1的整个构造。下文,将详细描述根据示例性实施方式的显示装置1中的光单元20的光学构件27。下文,将在没有任何特别的参考的情况下,参考先前参考的图。
参考图3,光学构件27包括光导271作为主要构成元件,用于将来自光源242的光供应至显示面板10。在光导271中,邻近光源242的外周称为光入射部,并且远离光源242设置的外周被称为光面向部。光学构件27包括在光导271上顺序堆叠的低折射率层273、第一封端层275、波长转换层276、第二封端层277和外涂层278。
光导271引导从光源242发射的光的行进路径。光导271可为玻璃光导。与塑料光导,比如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)相比,玻璃光导较少地被热和水分变形并且具有高强度。当使用玻璃光导时,增加了光单元20的设计自由度,使得可提供更薄的光单元20和显示装置1。硅石类玻璃可用作光导271的玻璃材料,并且光导271可包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等作为主要组分。
光导271可具有约0.5mm至约3mm的厚度,但是可具有小于0.5mm或大于3mm的厚度。
根据示例性实施方式的光导271可包括金属氧化物。在该情况下,金属可包括Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Zr、Sn、V、Mg、Al、Sr、Mn、Cu和Ni中的至少一种。光导271中包括的金属氧化物的量可为约0.02at%至约0.05at%。
根据示例性实施方式的金属氧化物可包括第一金属氧化物和第二金属氧化物。第一金属氧化物可为透明的,并且第二金属氧化物可具有预定的颜色。第二金属氧化物可具有任何颜色,并且例如,可为黄色、绿色、紫色等。
光导271中包括的第一金属氧化物的量可大于第二金属氧化物的量。光导271可包括具有预定的颜色的第二金属氧化物,但是因为所述光导271含有更多透明的第一金属氧化物而可为透明可见的。
根据示例性实施方式的第一金属氧化物和第二金属氧化物可包括相同的金属。第一金属氧化物(M1Ox)和第二金属氧化物(M1Oy)可包括相同的金属,但取决于金属离子的状态可呈现不同的颜色。在M1Ox和M1Oy中,M1可为一种金属,并且x和y可为不同实数。例如,当第一金属氧化物包括二价金属离子并且第二金属氧化物包括三价金属离子时,尽管它们为相同的金属,但是每种金属氧化物可呈现不同的颜色。
具体地,第一金属氧化物中包括的金属选自由下述组成的组中:二价锰、二价钛、四价钛、五价钛、四价铬、五价铬、三价至六价锰、四价至六价铁、四价至五价钴、三价至四价镍、三价铜、二价锌等。另外,第二金属氧化物中包括的金属包括,例如,三价钛、二价至五价钒、二价至三价铬、二价锰、二价至三价铁、二价至三价钴、二价镍、二价铜等。但是,应理解,第一金属氧化物和第二金属氧化物中包括的金属不限于上述例子,但是可包括取决于金属离子而呈现不同颜色的任何金属。
关于方向D1,即光导271的一侧的长侧方向,对于具有400纳米至700纳米的波长的光,根据示例性实施方式的光导271可具有超过约60%的透射率,并且可例如,为超过70%的透射率。即,当测量在与光导271的侧表面垂直的方向上的透射率时,对于400纳米至700纳米的光,透射率可超过约60%,或可超过约70%。因为光导271可包括与具有预定的颜色的第二金属氧化物相比,相对大量的透明状态的第一金属氧化物,所以即使当关于窄侧而不是宽侧测量透射率时,对于具有400纳米至700纳米的波长的光,透射率也可为卓越的。
图案板272设置在光导271下面,并且与光导271相比具有更低折射率的低折射率层273设置在光导271上面。图案板272的折射率可与光导271的折射率相同。低折射率层273可包括与光导271中包括的材料相比具有更低折射率的材料。低折射率层273可包括有机材料,比如丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙烯腈,并且可涂布在光导271的上表面上。取决于示例性实施方式,低折射率层273可包括分散在树脂中的颗粒,比如中空硅石。
在低折射率层273和光导271之间形成具有折射率差的第一界面。第一界面对应于光导271的光发射表面OS,并且用作通过其选择性发射在光导271中引导的光L1的界面。当由光导271中引导的光L1与光发射表面OS形成的入射角超过阈值角时,光L1在第一界面中被完全反射并且然后返回至光导271。另一方面,当由光导271中引导的光L2或L3与光发射表面OS的入射角小于发生全反射的阈值角时,光L2或L3的至少一部分穿过第一界面,并且然后从光导271泄露。
在图案板272下面形成空气层,并且在图案板272和空气层之间形成具有折射率差的第二界面。通过图案板272的图案控制光导271中引导的光L1的反射角。通过第二界面反射或散射的光L2或L3在第一界面处未完全反射,并且光L2或L3的至少一部分可从光导271泄露。可省略图案板272,并且代替地,可将光导271的底部表面图案化。
如上述,入射在光导271的光入口表面IS上的光L1通过光导271的光发射表面OS泄露,同时在光导271中被引导直到从光入射部到达光面向部。光导271将从光源242产生的具有点光源或线光源形式的光学分布的光转换成具有面光源形式的光学分布的光。
取决于示例性实施方式,光学构件27可进一步包括反射层RL。反射层RL可覆盖光导271的光面向部的侧表面,以防止光导271中引导的光通过光导271的光面向部的侧表面的渗漏。
第一封端层275和波长转换层276设置在低折射率层273上。第一封端层275大体上设置在波长转换层276和低折射率层273之间,以防止波长转换层276的有机材料和低折射率层273的有机材料混合。第一封端层275可用于防止水分或氧渗透至波长转换层276中。
第一封端层275可通过等离子体辅助的化学气相沉积(PECVD),将无机材料比如硅氮化物(SiNx)、硅氧化物(SiOx)等沉积而形成。
波长转换层276设置在第一封端层275上。可通过将其中量子点QD分散在分散介质比如树脂中的组合物涂布在第一封端层275上而形成波长转换层276。因此,可形成波长转换层276,使得量子点QD分散在树脂层中。作为分散介质,可使用具有低的光吸收同时不影响量子点QD的波长转换性能的透明材料,例如,环氧树脂、聚硅氧烷、聚苯乙烯、丙烯酸酯等。
当从光源242发射的光为蓝光时,波长转换层276的量子点QD可包括红色量子点和绿色量子点。红色量子点将蓝光的一部分转换成具有620纳米至750纳米的波长的红光,并且绿色量子点将蓝光的一部分转换成具有495纳米至570纳米的波长的绿光。未转换成红光和绿光的蓝光直接透射穿过波长转换层276。通过将从波长转换层276发射的蓝光、红光和绿光混合,光学构件27可将白光提供至显示面板10。
第二封端层277设置在波长转换层276上,并且外涂层278设置在第二封端层277上。第二封端层277可包括无机材料,比如硅氮化物、硅氧化物等。外涂层278可包括有机材料。第二封端层277可防止波长转换层276的有机材料和外涂层278的有机材料混合。第二封端层277可防止水分或氧的渗透。外涂层278可保护整个光学构件27。
根据示例性实施方式的光导271可通过包括大量的透明的金属氧化物而保持光导271的透明度和透射率,并且可通过防止根据显示装置的驱动的亮度改变而提供均匀的显示质量。
下文,将参考图4至图7描述用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法。图4显示了在光学构件上进行的热处理过程,图5为其中将UV-A辐射至光导的情况的透射率图,图6为其中将UV-B辐射至光导的情况的透射率图,并且图7为其中将UV-C辐射至光导的情况的透射率图。下文,将详细描述光学构件中的光导的制造方法,并且其他组件可通过对本领域技术人员明显的方法制造。
首先,制备由玻璃材料制成的光导271。接着,在光导271上形成具有有机材料的低折射率层273,并且在低折射率层273上形成包括无机材料的第一封端层275。
随后,可进行用于热处理光导271的过程。具体地,可在将低折射率层273和第一封端层275堆叠在光导271上的同时热处理光导271。
用于光导271的热处理过程可在约150℃至约350℃的温度下进行。用于光导271的热处理过程可进行约10分钟至约100分钟。
取决于低折射率层273的耐热温度,可确定光导271的热处理过程的温度。
例如,当低折射率层273的耐热温度超过350℃时,热处理过程可在叙述的温度范围内的任何温度下进行,并且例如,可在相对高的温度下进行。当热处理过程在相对高的温度下执行时,可缩短热处理过程时间。
例如,当低折射率层273的耐热温度为200℃或更低时,光导271的热处理过程可在约150℃至约200℃下进行。当在相对低的温度下进行热处理过程时,可增加热处理过程时间。随着用于光导271的热处理过程的温度增加,可减少热处理过程时间。
当在根据示例性实施方式的光导271上形成低折射率层273之后,形成第一封端层275时,光导271可以能够呈现预定的颜色,并且光导271的透射率可劣化。
具体地,当形成第一封端层275时可使用等离子体辅助的化学气相沉积(PECVD)过程。当第一封端层275可包括例如硅氮化物时,PECVD过程可使用SiH4、NH3和N2反应气体。当第一封端层275可包括例如硅氧化物时,可使用SiH4和N2O反应气体。
存在于PECVD过程的反应室中的反应气体通过等离子体能可分解成自由基状态。在反应气体分解成自由基状态的同时,可发射在约100纳米和约500纳米之间的各种波长的光。
在这些各种波长的光中,具有约400纳米或更小的波长的光可造成光导271中包括的金属氧化物的状态改变。这将参考图5至图7具体地描述。
参考图5,当以不同的辐射能将UV-A_1、UV-A_2和UV-A_3(UV-A)辐射至光导271时,与UV-A波长的光的辐射之前(参考)相比,光导271的透射率没有发生显著改变。如图6中显示,当以不同的辐射能将UV-B_1、UV-B_2和UV-B_3(UV-B)辐射至光导271时,与UV-B波长的光的辐射之前(参考)相比,在可见光波段中,光导271的透射率没有发生显著改变,但是在约450nm或更低的波长内,光导271的透射率明显减少。但是,如图7中显示,当以不同的辐射能将UV-C_1、UV-C_2和UV-C_3(UV-C)辐射至光导271时,与UV-C波长的光的辐射之前(参考)相比,在400纳米至700纳米波长处,光导271的透射率明显减少。即,通过对应于UV-C的波长,光导271的透射率减少。以供参考,根据国际照明委员会(CIE),紫外光分成在315-380nm处的UV-A、在280-315nm处的UV-B和在100-280nm处的UV-C。
即,光导271中包括的透明的第一金属氧化物(M1Ox)可通过UV-B和UV-C波长改变为第二金属氧化物(M1Oy),并且因此,在光导271呈现预定的颜色的同时,光导271的透射率劣化。
但是,在制造根据实施方式的光单元的方法中,通过在经历了PECVD过程的光导271上执行热处理过程,呈现预定的颜色的第二金属氧化物(M1Oy)再次改变为第一金属氧化物(M1Ox)。因此,可以以透明的状态提供示例性实施方式的光学构件中包括的光导271。
具体地,经历PECVD过程之前的光导271可包括第一金属氧化物(M1Ox)和第二金属氧化物(M1Oy),并且第一金属氧化物(M1Ox)的量可大于第二金属氧化物(M1Oy)的量。但是,当进行PECVD过程时,通过在过程期间产生的UV-B和UV-C波长,第一金属氧化物(M1Ox)可改变为第二金属氧化物(M1Oy)。因此,光导271可在制造过程期间通过第二金属氧化物呈现预定的颜色。如上述,包括有色的第二金属氧化物的光导271的光导特性可减少,并且因此,通过光导271发射的光的量可减少,并且显示装置的明度可减少。
根据示例性实施方式,当在光导271上进行热处理时,光导271中包括的第二金属氧化物(M1Oy)可再次改变为第一金属氧化物(M1Ox)。因此,根据示例性实施方式的光导271包括大量的透明的第一金属氧化物(M1Ox),并且因此,光导271可为透明的。使用这种光导271的光学构件可具有卓越的光导特性,并且因此,包括所述光学构件的显示装置可保持恒定的亮度。
接下来,参考图8,将描述用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法。图8为示例性实施方式的制造方法中的光导的横截面图。
如图8中显示,用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法可包括用于制备光导271和在制备的光导271上进行热处理的步骤。
光导271的热处理过程可在约150℃至约350℃的温度下进行。光导271的热处理过程可进行约10分钟至约100分钟。
因为在示例性实施方式中没有另外的层堆叠在光导271上,所以过程温度没有限制。根据示例性实施方式的热处理过程可在上面叙述的温度范围内的相对高的温度下进行,并且可例如在310℃至330℃下进行。在该情况下,热处理过程时间可在约10分钟至约30分钟内。
接下来,在光导271上顺序形成低折射率层273和第一封端层275,使得可提供参考图3描述的光学构件27。
根据示例性实施方式,即使当在对光导271执行热处理过程之后进行PECVD过程以形成第一封端层275时,光导271可保持透明的状态。
热处理过程之前的光导271可包括第一金属氧化物(M1Ox)和第二金属氧化物(M1Oy)二者。当根据示例性实施方式执行热处理过程时,第二金属氧化物(M1Oy)可通过热能改变为第一金属氧化物(M1Ox)。即,热处理过程之后的光导271可包括大部分第一金属氧化物(M1Ox)和少量的第二金属氧化物(M1Oy)。因此,尽管在经历了热处理过程的光导271上进行PECVD过程,并且因此第一金属氧化物(M1Ox)部分改变为第二金属氧化物(M1Oy),但是第一金属氧化物(M1Ox)的含量可大于第二金属氧化物(M1Oy)的含量。因此,当使用示例性实施方式的制造方法时,即使在光导271上进行PECVD过程之后,光导271可保持透明的状态。
下文,将参考图9和图10描述用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法。图9和图10为用于制造根据示例性实施方式的光单元的方法中,光学构件的一些构成元件的横截面图。
参考图9,制备由玻璃材料制成的光导271。然后,在光导271上形成包括有机材料的低折射率层273,并且在低折射率层273上形成包括无机材料的第一封端层275。
当形成第一封端层275时,可使用PECVD过程。当第一封端层275包括例如硅氮化物时,PECVD过程可使用SiH4、NH3和N2反应气体。当第一封端层275包括例如硅氧化物时,可使用SiH4和N2O反应气体。
PECVD过程的反应室中存在的反应气体可通过等离子体能分解成自由基状态。在反应气体分解成自由基状态的同时,可发射在约100纳米至约500纳米之间的各种波长的光。在这些各种波长的光中,具有约400纳米或更低的波长的光可造成光导271中包括的金属氧化物的状态改变。进行PECVD过程之后的光导271可呈现预定的颜色,并且可例如呈现黄色。
同时,在光导271的底部表面处形成图案板272,在光导271的侧表面处形成反射层RL,并且然后制备显示装置中包括的光源242。
接下来,驱动光源242以将光辐射至光导271。光源242可发射例如蓝光,并且蓝光可为具有约440纳米至约485纳米的波长的光。光源242可发射具有例如445纳米至450纳米的峰值波长的蓝光,尤其,具有447纳米的峰值波长的蓝光。
呈现预定的颜色的第二金属氧化物(M1Oy)通过从光源242发射的光可再次改变为第一金属氧化物(M1Ox)。经历了光辐射的光导271可再次改变为透明的状态。在该情况下,通过图案板272和反射层RL,从光源242发射的光可有效地在光导271中移动。
经历了光辐射的光导271中包括的第一金属氧化物(M1Ox)的含量可大于第二金属氧化物(M1Oy)的含量。因为光导271可包括与具有预定的颜色的第二金属氧化物相比,相对大量的透明状态的第一金属氧化物,所以光导271可视为透明的。
关于方向D1,即,光导271的一侧的长侧方向,对于具有400纳米至700纳米的波长的光,经历了光辐射的光导271可具有超过约60%的透射率,并且可例如超过70%。即,当在与光导271的侧表面垂直的方向上测量透射率时,对于400纳米至700纳米的光,透射率可超过约60%。
接下来,参考图10,制备由玻璃材料制成的光导271。然后,在光导271上形成包括有机材料的低折射率层273,并且在低折射率层273上形成包括无机材料的第一封端层275。
可通过使用PECVD过程形成第一封端层275,并且如上述,进行PECVD过程之后的光导271可呈现预定的颜色。
接下来,通过使用另外的光源A,可将光辐射至光导271。光可具有约400纳米至约700纳米的波长。光辐射可进行超过约24小时。
呈现预定的颜色的第二金属氧化物(M1Oy)通过从光源A发射的光可再次改变为第一金属氧化物(M1Ox)。经历了光辐射的光导271可再次改变为透明的状态。
经历了光辐射的第一金属氧化物(M1Ox)的含量可大于第二金属氧化物(M1Oy)的含量。因为光导271可包括与具有预定的颜色的第二金属氧化物相比,相对较大量的透明状态的第一金属氧化物,所以光导271可为透明的。
就方向D1,即,光导271的一侧的长侧的方向,对于具有400纳米至700纳米的波长的光,经历了光辐射的光导271可具有超过约60%的透射率,并且可例如超过70%。即,当在与光导271的侧表面垂直的方向上测量透射率时,对于400纳米至700纳米的光,透射率可超过约60%。
本说明书描述了其中光辐射过程以其中低折射率层273和第一封端层275堆叠在光导271上的状态进行的示例性实施方式,但不限于此,并且也可能在光导271上进行光辐射过程之后形成低折射率层273和第一封端层275。
下文,将参考图11至图13描述示例性实施方式和比较例。图11为显示包括根据示例性实施方式的光导的光学构件的亮度的图,图12为显示包括根据比较例的光导的光学构件的亮度的图,并且图13为显示当使用根据示例性实施方式和比较例的光学构件时,亮度增加率的图。
首先,参考图11,当在根据示例性实施方式的光导上进行热处理过程或进行光辐射过程时,根据示例性实施方式的显示装置,甚至在光导上进行PECVD过程之后,具有与初始驱动状态下的显示装置(参考)的亮度基本上相同的亮度。因为初始驱动状态下的显示装置(参考)包括透明状态下的光导,所以确定了即使在时间流逝之后,恒定地保持了显示装置的亮度。
另一方面,参考图12,当未在根据比较例的光导上进行热处理过程或光辐射过程时,确定了与初始驱动状态下的显示装置(参考)相比,包括在其上进行了PECVD过程的光导的显示装置的亮度随时间流逝而增加。初始驱动状态的显示装置(参考)可包括其中包括相对大含量的第二金属氧化物的光导,并且可呈现淡黄色的颜色。但是,其中通过装置的驱动进行从光源发射的光的辐射的光导再次改变为透明的状态,并且因此如图12中显示,亮度增加。
根据比较例的显示装置造成亮度改变,并且因此显示质量可不均匀。
接下来,参考图13,用每个光导通过在对应于光入射部的区域中辐射光,观察在预定的时间流逝之后关于初始状态的亮度增加率。参考指示其中使用透明的玻璃光导的情况,比较例1为其中使用在其上通过使用N2O气体在180℃下进行PECVD过程的光导的情况,比较例2为其中使用在其上通过使用N2O气体在320℃和使用N2O气体在180℃下进行PECVD过程的光导的情况,比较例3是其中使用在其上通过使用N2和NH3气体在320℃下和使用N2O气体在180℃下进行PECVD过程的光导的情况,并且示例性实施方式是其中使用在其上在进行热处理过程之后通过使用N2O气体在180℃下进行PECVD过程的光导的情况。
在示例性实施方式的情况下,即使在光导上进行PECVD过程,通过热处理过程光导可保持透明度。结果,确定了即使当在初始驱动状态下流逝了预定的时间,仍可展示出相同的亮度。
同时,根据比较例1至比较例3,当PECVD过程中使用的反应气体改变或过程温度改变时,第二金属氧化物的含量可大于第一金属氧化物的含量,并且可在初始驱动状态下呈现预定的颜色。因此,当光在光入射部中辐射预定的时间段时,第二金属氧化物再次改变为透明状态下的第一金属氧化物,并且因此光导也变得透明,并且因此,亮度增加率增加至200%。显示装置的驱动造成亮度改变和显示质量的均匀性的劣化。
下文,将参考图14和图15描述在其上根据示例性实施方式进行热处理过程的光导的透明度。图14显示了其中通过使用PECVD过程在光导上形成无机层并且然后在其上进行热处理的示例性实施方式的图像,并且图15为其中在低温下进行热处理的示例性实施方式的图像。
首先,在由玻璃材料制成的光导271上形成包括硅氮化物(SiNx)的无机层和包括硅氧化物(SiOx)的无机层,并且然后在320℃下进行热处理过程10分钟。当执行PECVD过程时,玻璃材料光导271可呈现淡黄色的颜色,并且由于如示例性实施方式中执行热处理过程,光导271为透明的状态,如图14中显示。
接下来,在玻璃材料光导271上形成包括硅氮化物(SiNx)的无机层和包括硅氧化物(SiOx)的无机层,并且然后在190℃下进行热处理过程90分钟。当如参考图14描述执行PECVD过程时,玻璃材料光导271可呈现淡黄色的颜色,并且由于如在示例性实施方式中执行热处理过程,光导271为透明的状态,如图15中所示。
通过本发明的示例性实施方式和/或本发明的示例性方法可实现的一些优点包括可提供具有提高的光学特性的光单元、用于制造光单元的方法以及包括光单元的显示装置。尤其,可提供其中即使在时间的流逝之后,光面向部的亮度不改变或几乎不改变的光单元。
尽管本文已经描述了某些示例性实施方式和实施方案,但是从该描述,其他实施方式和修改将是显而易见的。因此,本发明构思不限于这些实施方式,而是限于所附权利要求的更广泛的范围和对本领域普通技术人员显而易见的各种明显的修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种光单元,所述光单元包括:
光源;和
光学构件,所述光学构件透射和转换从所述光源发射的光,
其中所述光学构件包括:
光导;
低折射率层,所述低折射率层设置在所述光导上并且具有比所述光导的折射率更低的折射率;
第一封端层,所述第一封端层设置在所述低折射率层上;和
波长转换层,所述波长转换层设置在所述第一封端层上并且包括量子点,并且
所述光导包括金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的光单元,其中所述金属氧化物中包括的金属包括Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Zr、Sn、V、Mg、Al、Sr、Mn、Cu和Ni中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光单元,其中所述金属氧化物包括:
透明的第一金属氧化物;和
呈现预定的颜色的第二金属氧化物,并且
所述透明的第一金属氧化物的含量大于所述第二金属氧化物的含量。
4.根据权利要求1所述的光单元,其中关于与所述光导的侧表面垂直的方向,所述光导在400nm至700nm的波长范围内具有超过70%的透射率。
5.根据权利要求1所述的光单元,其中所述光学构件进一步包括第二封端层,所述第二封端层设置在所述波长转换层上,并且
所述第一封端层和所述第二封端层包括无机材料。
6.根据权利要求5所述的光单元,其中所述光学构件进一步包括外涂层,所述外涂层设置在所述第二封端层上,
其中所述外涂层包括有机材料。
7.一种显示装置,所述显示装置包括:
显示面板;和
将光供应至所述显示面板的光单元,
其中所述光单元包括:
光源,和
光学构件,所述光学构件透射和转换从所述光源发射的光,
所述光学构件包括:
光导,
低折射率层,所述低折射率层设置在所述光导上并且具有比所述光导的折射率更低的折射率,和
第一封端层,所述第一封端层设置在所述低折射率层上,
所述光导包括透明的第一金属氧化物和呈现预定的颜色的第二金属氧化物,并且
所述第一金属氧化物的含量大于所述第二金属氧化物的含量。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其中关于与所述光导的侧表面垂直的方向,所述光导在400nm至700nm的波长范围内具有超过70%的透射率。
9.根据权利要求7所述的显示装置,其中所述第一金属氧化物和所述第二金属氧化物包括相同的金属,并且其中所述第一金属氧化物和所述第二金属氧化物中包括的金属包括Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Zr、Sn、V、Mg、Al、Sr、Mn、Cu和Ni中的至少一种。
10.根据权利要求7所述的显示装置,其中所述光学构件进一步包括:
波长转换层,所述波长转换层设置在所述第一封端层上;和
第二封端层,所述第二封端层设置在所述波长转换层上且包括无机材料,并且其中所述光学构件进一步包括外涂层,所述外涂层设置在所述第二封端层上,并且所述外涂层包括有机材料。
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