CN113161381A - 发光结构、发光单元、显示装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种发光结构、发光单元、显示装置和电子设备。所述发光结构包括：用于发射光线的发光层；位于所述发光层的一侧的第一反射面，用于反射入射至所述第一反射面的光线；位于所述发光层的另一侧的反射偏振层，使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射。所述发光结构包括所述反射偏振层，因此所述发光结构能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。而且所述发光结构结合隔离结构，能够实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度，从而达到兼顾环境光抑制和提高发光强度的目的，有利于发光效率的提高、能耗的降低。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件领域，特别涉及一种发光结构、发光单元、显示装置和电子设备。
背景技术
随着显示技术的发展，各种显示装置被广泛应用于各种电子设备中。而且，随着各种电子元器件技术的发展，显示装置的耗电量在各种电子设备中的占比越来越高。
另一方面，显示装置往往处在各种远场光(例如环境光)的光场中。远场光的存在，会对显示效果造成不利影响。因此显示装置需要对此进行特殊处理以抑制环境光在显示装置中的反射。
现有显示装置是利用光线的偏振特性实现环境光的抑制，但是现有产生线偏振光的发光结构往往存在器件尺寸大，集成度低的问题。而且相应的发光单元中，抑制环境光影响的同时，还容易造成发光效率低下、能耗过高的问题。
发明内容
本发明解决的问题：产生线偏振光的发光结构集成度低下，以及发光单元中，抑制环境光影响的同时，如何提高发光效率、降低能耗。
为解决上述问题，本发明提供一种发光结构，包括：发光层，所述发光层用于发射光线；第一反射面，所述第一反射面位于所述发光层的一侧，所述第一反射面用于反射入射至所述第一反射面的光线；反射偏振层，所述反射偏振层位于所述发光层的另一侧，所述反射偏振层用于使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射。
可选的，还包括：电极层，所述电极层朝向所述发光层的表面为所述第一反射面。
可选的，所述第二偏振方向包括与所述第一偏振方向正交的偏振态。
可选的，所述反射偏振层包括反射型偏光增亮膜或者高反射的金属栅格组成的偏振器、或者基于光子晶体对不同偏振设计不同光学禁带和通带形成的偏振器。
可选的，还包括：偏转层，所述偏转层位于所述反射偏振层和所述发光层之间，所述偏转层适宜于使透射所述偏转层的光线的偏振态相比于入射所述偏转层的光线的偏振态发生变化。
可选的，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使透射所述偏转层的光线在各个偏振方向的能量分布发生改变。
可选的，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使所述透射所述偏转层的光线的偏振方向相比于所述入射所述偏转层的光线的偏振方向发生变化，和/或使得所述透射所述偏转层的光线的不同分量之间产生位相差。
可选的，所述偏转层包括半波片、电光晶体层、偏振异向光子晶体层中的至少一种。
可选的，所述偏转层由具有双折射性质的透光材料或者等离子体形成。
可选的，所述电极层的材料为高反射率材料。
可选的，所述发光层包括：有机发光层、量子点发光层、电致发光层、Micro-LED发光层和等离子体发光层中的至少一种。
可选的，还包括：第二反射面，所述第二反射面与所述第一反射面相对设置，所述第二反射面用于反射至少部分入射至所述第二反射面的光线，使得所述发光层发射的光线能够在所述第一反射面和所述第二反射面之间来回折返传播。
可选的，所述反射偏振层面向所述发光层的表面为所述第二反射面。
此外，本发明还提供一种发光单元，包括：本发明的发光结构；隔离结构，所述隔离结构位于所述反射偏振层远离所述发光层的一侧，所述隔离结构适宜于调整透射光线的偏振方向，以隔离所述第一反射面反射的环境光。
可选的，所述隔离结构包括：1/4波片和吸收偏振片。
可选的，所述发光结构所产生的出射光线依次入射至所述1/4波片和所述吸收偏振片，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角是45°。
可选的，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线透射所述1/4波片后形成椭圆偏振光。
可选的，所述椭圆偏振光的椭圆长轴方向与所述吸收偏振片的偏振方向的夹角小于45°。
可选的，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角是所述1/4波片的光轴方向与所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向的夹角的2倍。
可选的，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向不在所述1/4波片的光轴方向上，且不在与所述1/4波片的光轴成45度夹角的方向上。
可选的，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向与所述吸收偏振片的偏振方向、或与所述1/4波片的光轴方向的夹角为22.5°。
相应的，本发明还提高一种显示装置，包括：至少一个显示像素，所述显示像素包括本发明的发光结构或本发明的发光单元。
可选的，包括：移动终端显示屏、电脑显示屏、电视显示屏、广告显示屏、车载显示屏、仪器或仪表的控制屏、或飞行器控制屏。
本发明还提供一种电子设备，包括：本发明的显示装置。
可选的，包括移动终端、电脑、车载电子装置、仪器或仪表的控制装置、电子广告系统、或电视。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案中，所述反射偏振层能够使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射；所述发光结构包括所述反射偏振层，因此所述发光结构能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。
本发明可选方案中，所述电极层朝向所述发光层的表面为所述第一反射面；所述反射偏振层面向所述发光层的表面为所述第二反射面。利用现有膜层结构形成所述第一反射面和所述第二反射面的做法，简单方便，而且能够尽可能小的改变现有发光结构的设计，能够有效控制工艺成本、保证良率。
本发明可选方案中，所述发光结构还包括位于所述第一反射面和所述反射偏振层之间的偏转层，所述偏转层能够使透射光线的偏振态相比于入射光线的偏振态发生变化，因此所述偏转层和所述反射偏振层相结合的设置，能够使所述发光层所产生的光线尽可能多的从所述发光结构中出射，能够有效提高发光效率，有效降低能耗。
本发明技术方案中，所述发光单元中，所述发光结构能够基于发光层发射的光线产生线偏振光；所述隔离结构通过偏振方向的调整以隔离环境光。通过合理设置所述发光结构所产生线偏振光的偏振方向，能够实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度，从而达到兼顾环境光抑制和提高发光强度的目的，有利于发光效率的提高、能耗的降低。
本发明可选方案中，所述隔离结构包括：沿所述发光结构的发光光路依次设置的1/4波片和吸收偏振片，构成非磁场(法拉第)光学隔离器设计，使得入射的环境光无法返回原来的入射方，以消除高反射率电极对环境光的反射，使得发光结构发射的光线能够运用。
本发明可选方案中，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角等于吸收偏振片的偏振方向与所述发光结构所产生线偏振光的偏振方向的夹角的2倍，能够更好地实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度的效果。
本发明可选方案中，所述发光结构所产生的出射光线依次入射至所述1/4波片和所述吸收偏振片，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角是45°，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向既不在所述1/4波片的光轴方向上，且不在与所述1/4波片的光轴成45度夹角的方向上，使得所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线透射所述1/4波片后形成椭圆偏振光，且当所述椭圆偏振光的椭圆长轴方向与所述吸收偏振片的偏振方向的夹角小于45°时，能够更好地实现抑制环境光透射的同时，更大程度地提高发光强度。
附图说明
图1是一种发光单元的剖面结构示意图；
图2是图1所示发光单元抑制环境光影响的光路结构示意图；
图3是图1所示发光单元发光的光路结构示意图；
图4是本发明发光单元一实施例的剖面结构示意图；
图5是图4所示本发明发光单元实施例发光的光路结构示意图；
图6是图4所示本发明发光单元实施例抑制环境光影响的光路结构示意图；
图7是不同结构发光单元出光强度与出光角度的关系图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有技术中的发光结构存在集成度低下的问题，而发光单元存在，难以同时兼顾抑制环境影响和提高发光效率的问题。现结合发光结构和发光单元的具体结构分别分析上述问题的原因。
参考图1，示出了一种发光单元的剖面结构示意图。
所述发光单元包括：发光结构11和隔离结构12。其中，所述发光结构11包括：用于发射光线的发光层11b和位于所述发光层11b一侧的电极层11a。其中，发光层11b能够产生光线。图1所示发光单元中，所述发光层11b为有机发光层，即OLED层。但是所述发光层也可以为其他发光层，例如量子点发光层、电致发光层、Micro-LED发光层(例如采用III-V族化合物半导体材料作为发光介质的Micro-LED发光层)或等离子体发光层。
所述电极层11a与所述发光层11b电连接以实现所述发光层11b与外部电路的连接。一般来说，所述电极层11a的材料为金属，因此所述电极层11a具有较高的反射率，能够反射光线，即所述电极层11a朝向所述发光层11b的表面为第一反射面11c，所述第一反射面11c位于所述发光层11b一侧，所述第一反射面11c适宜于反射入射至所述第一反射面11c的光线。
由于所述电极层11a能够反射光线，因此当环境光10投射至所述发光单元表面时，所述电极层11a会反射环境光而影响发光单元的发光效果。所述隔离结构12适宜于阻挡反射的环境光避免其影响发光单元的发光效果。
所述隔离结构12位于所述发光层11b的另一侧，即所述发光层11b位于所述电极层11a和所述隔离结构12之间。在一些实施例中，所述隔离结构12包括1/4波片12a和吸收偏振片12b，而且所述1/4波片12a的光轴方向与所述吸收偏振片12b的偏振方向的夹角为45°。在一些实施例中，所述1/4波片12a位于所述发光层11b和所述吸收偏振片12b之间。
结合参考图2，示出了图1所示发光单元抑制环境光影响的光路结构示意图。
环境光10一般为自然光，包括垂直于环境光10传播方向的所有可能的偏振态；环境光10投射至所述吸收偏振片12b上后，偏振方向与吸收偏振片12b的偏振方向平行的光透射所述吸收偏振片，形成入射环境光10a。
由于所述1/4波片12a的光轴方向与所述吸收偏振片12b的偏振方向的夹角为45°，因此所述入射环境光10a在透射所述1/4波片12a后形成圆偏环境光10b，所述圆偏环境光为圆偏振光。
之后，所述圆偏环境光10b透射所述发光层11b投射至所述电极层11a上，被所述电极层11a反射后，再次透射所述发光层11b，直至再次投射至所述1/4波片12a上，透射所述发光层11b、被所述电极层11a反射均不会改变所述圆偏环境光10b的偏振态，因此再次投射至所述1/4波片12a上时，所述圆偏环境光10b依旧是圆偏振光。
所述圆偏环境光10b再次透射所述1/4波片12a，形成折返环境光10c。从所述入射环境光10a至所述折返环境光10c，光线经过了两次1/4波片，所述折返环境光10c相对于所述入射环境光10a，两个分量产生了1/2波长的相位差，因此所述折返环境10c的偏振态恢复为线偏振光，且所述折返环境10c的偏振方向相对于所述入射环境光10a旋转了90°，也就是说，所述折返环境光10c的偏振方向与所述入射环境光10a的偏振方向正交；因此所述折返环境光10c的偏振方向与所述吸收偏振片12b的偏振方向正交；所以，所述折返环境光10c在透射所述吸收偏振片12b的时候，会出现消光现象，从而达到抑制经所述电极层11a反射的环境光目的。
可见，所述隔离结构12是基于光线的偏振特性实现环境光抑制的。但是一般来说，所述发光层11b所产生的光线为自然光，即包括垂直所产生光线传播方向的所有可能偏振态，也就是说，所述发光结构11只能够产生自然光，无法产生线偏振光，而为了形成线偏振光，往往需要在发光结构11以外设置起偏器，从而容易导致发光结构器件尺寸大、集成度低的问题。
结合参考图3，示出了图1所示发光单元发光的光路结构示意图。
所述发光层11b所产生的光线能够向所述发光层11b的两侧传播，一侧直接朝向所述隔离结构12(如图1所示)方向，沿着所述发光单元11(如图1所示)的发光光路传播(如图3中箭头20a所示)，另一侧朝向所述电极层11a方向，背向所述发光单元11的发光光路传播。但是由于所述电极层11a具有较高的反射率，因此朝向所述电极层11a的方向的光线会被所述电极层11a反射也沿着所述发光单元的发光光路传播(如图3中箭头20b所示)。
虽然发光层11b所产生的光线都能沿着发光单元11的发光光路传播，但是由于环境光光路方向与所述发光单元11发光光路方向相反，因此包括所述1/4波片12a和吸收偏振片12b的隔离结构位于所述发光单元11发光光路的下游。所以所述发光层11b所产生的光线需要依次透射所述1/4波片12a和所述吸收偏振片12b才能实现出射。
如图3所示，所述发光层11b所产生的自然光透射所述1/4波片12a，只是使所有透射光线的偏振方向发生偏转，并无法改变光线的偏振态。因此所述发光层13所产生的光线在透射所述1/4波片12a后依旧是自然光。
偏振态是自然光的光线在透射所述吸收偏振片12b的时候，只有偏振方向与所述吸收偏振片12b偏振方向相平行的部分光线能够透射以实现出射，因此，所述发光层13所产生的光线在透射所述吸收偏振片13的时候，会发生部分消光，光线的强度会减弱50％。
由此可见，高反射率电极11的设置虽然能够提高光线利用率，但是会造成环境光的反射从而影响出光显示效果；而抑制环境光反射的隔离结构又会影响发光单元的发光效率，造成能耗过高的问题，因此如何在抑制环境光的同时，降低对发光单元的发光效率的影响是亟待解决的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种发光结构，包括：
发光层，所述发光层用于发射光线；第一反射面，所述第一反射面位于所述发光层的一侧，所述第一反射面用于反射入射至所述第一反射面的光线；反射偏振层，所述反射偏振层位于所述发光层的另一侧，所述反射偏振层用于使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射。
本发明技术方案，所述反射偏振层能够使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射；所述发光结构包括所述反射偏振层，因此所述发光结构能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。
本发明实施例还提供一种发光单元，包括所述发光结构和隔离结构，所述隔离结构位于所述反射偏振层远离所述发光层的一侧，所述隔离结构适宜于调整透射光线的偏振方向，以隔离所述第一反射面反射的环境光。所述发光单元中，所述发光结构能够基于发光层发射的光线产生线偏振光；所述隔离结构通过偏振方向的调整以隔离环境光。通过合理设置所述发光结构所产生线偏振光的偏振方向，能够实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度，从而达到兼顾环境光抑制和提高发光强度的目的，有利于发光效率的提高、能耗的降低。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图4，示出了本发明发光单元一实施例的剖面结构示意图。
所述发光单元包括发光结构110和隔离结构120。其中，所述发光结构110适宜于产生具有某种偏振取向的光线，所述隔离结构120适宜于调整透射光线的偏振方向以隔离环境光。
所述发光结构110包括：发光层112，所述发光层112用于发射光线；第一反射面111a，所述第一反射面111a位于所述发光层112的一侧，所述第一反射面111a用于反射入射至所述第一反射面111a的光线；反射偏振层113，所述反射偏振层113位于所述发光层112的另一侧，所述反射偏振层113用于使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射。
所述发光结构110包括所述反射偏振层113，因此所述发光结构110即能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。
所述发光层112适宜于产生光线。
本发明一些实施例中，所述发光层112可以为有机发光层、量子点发光层、电致发光层、Micro-LED发光层和等离子体发光层中的至少一种。具体的，本实施例中，所述发光层112为有机发光层，即OLED层。
所述第一反射面111a位于所述发光层112的一侧，适宜于反射入射至所述第一反射面111a的光线。
所述发光层112所产生的光线能够向所述发光层112的两侧传播，因此所述第一反射面111a的设置，能够使所述发光层112产生、且朝向所述第一反射面111a一侧传播的光线反射，以使所述发光层112所产生的光线中尽可能多的朝向另一侧传播，从而达到提高发光效率的目的。
需要说明的是，本实施例中，所述发光结构110的发光光路为沿A方向延伸，即所述发光层112所产生的光线沿A方向出射，所以所述第一反射面111a和所述发光层112沿A方向依次排列。
本发明一些实施例中，所述发光结构110还包括：电极层111，所述电极层111朝向所述发光层112的表面为所述第一反射面111a。
所述电极层110与所述发光层112电连接以实现所述发光层112与外部电路的连接。
本发明一些实施例中，所述电极层110的材料为高反射率材料，一般而言，所述电极层110对于光线的反射率不低于10％。具体的，所述电极层110的材料为金属。
所述发光层112所产生的光线朝向两侧传播，即所述发光层112所产生的光线部分沿着所述发光结构110的发光光路方向A传播，部分背向所述发光结构110的发光光路方向A传播。将所述电极层111的材料设置为高反射率的材料的做法，利用现有的电极层111形成所述第一反射面111a，简单方便，对现有结构影响较小，能够有效控制工艺成本、保证良率。
所述反射偏振层113使具有第一偏振方向的入射光反射并使具有第二偏振方向的入射光透射以使所述发光结构110所产生的光线均具有第二偏振方向的偏振取向。
所述发光结构110中即集成有所述反射偏振层113，因此所述发光结构110即能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。
本发明一些实施例中，所述第二偏振方向包括与所述第一偏振方向正交的偏振态。本发明另一些实施例中，所述第二偏振方向也可以是与所述第一偏振方向斜交的偏振态。
结合参考图4和图5，本发明一些实施例中，所述发光结构110还包括：第二反射面113a，所述第二反射面113a与所述第一反射面111a相对设置，所述第二反射面113a用于反射至少部分入射至所述第二反射面113a的光线，使得所述发光层112发射的光线能够在所述第一反射面111a和所述第二反射面113a之间来回折返传播。
具体的，如图4所示，本实施例中，所述反射偏振层113朝向所述发光层112的表面为所述第二反射面113a。利用现有膜层结构形成所述第二反射面113a，简单方便，而且能够尽可能小的改变现有发光结构的设计，形成偏振发光腔，能够有效控制工艺成本、保证良率。
具体的，所述发光层112所产生的光线中，沿所述发光结构110的发光光路方向A传播的部分光线投射至所述反射偏振层113后，所述反射偏振层113将光线分为平行入射面的P光和垂直入射面的S光，其中，P光透射所述反射偏振层113从所述发光结构110出射，而S光被所述第二反射面113a反射，沿背向所述发光结构110的发光光路方向A的方向传播；沿背向所述发光结构110的发光光路方向传播的光线投射至所述电极层111上后，被所述第一反射面111a反射再沿所述发光结构110的发光光路方向A传播。
所以，所述第一反射面111a和所述第二反射面113a相对设置，构成类似法布里-珀罗腔结构；所述发光层112位于所述第一反射面111a和所述第二反射面113a之间并产生光线。所述发光层112所产生的光线向两侧传播，其中具有第二偏振方向的光线能够从反射偏振层113一侧出射，具有第一偏振方向的光线在所述第一反射面111a和所述第二反射面113a之间来回折返传播。
而且，被所述第二反射面113a反射的S光在投射至第一反射面111a上后，由于所述电极层110具有较高的反射率，因此S光会在所述电极层110再次发生反射从而变成沿所述发光单元的发光光路方向A传播的光线，其中少部分S光会因为光学结构的原因改变为P光最终从所述反射偏振层113出射。所以所述反射偏振层113的设置，能够提高所述发光层112所产生光线从所述发光结构110出射的效率(这一点由图7中的图线702可以看出)。
具体的，本发明一些实施例中，所述反射偏振层113是反射型偏光增亮膜(DualBrightness Enhancement Film，DBEF)或者高反射的金属栅格组成的偏振器、或者基于光子晶体对不同偏振设计不同光学禁带和通带形成的偏振器等。
继续参考图4和图5，本发明一些实施例中，所述发光结构110还包括：偏转层114，所述偏转层114位于所述反射偏振层113和所述发光层112之间，所述偏转层114适宜于使透射所述偏转层114的光线的偏振态相比于入射所述偏转层114的光线的偏振态发生变化。
所述偏转层114能够使透射光线的偏振态相比于入射光线的偏振态发生变化，因此所述偏转层114和所述反射偏振层113相结合的设置，能够使所述发光层112所产生的光线尽可能多的从所述发光结构110中出射，能够有效提高发光效率，有效降低能耗。
在本发明一些实施例中，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使透射所述偏转层的光线在各个偏振方向的能量分布发生改变。
在本发明一些实施例中，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使所述透射所述偏转层的光线的偏振方向相比于所述入射所述偏转层的光线的偏振方向发生变化，和/或使得所述透射所述偏转层的光线的不同分量之间产生位相差。
本发明一些实施例中，所述偏转层114的材料为具有双折射性质的透光材料膜层。所述偏转层114使透射光线的偏振方向旋转90°或者其他需要的度数。本发明另一些实施例中，所述偏转层也可以是等离子体(plasmonics)形成，也就是利用高电导率的导体做出不同纳米尺度的性质，以此影响光传播的位相和偏振。所述等离子体是纳米尺度的金属结构，采用不同的性质，通过吸收，反射电磁波，改变光波的性质比如偏振态。主要原理是光波只有垂直界面，沿着法线方向的偏振态不激发等离子体作用。沿着表面切线方向的偏振态，会驱动电子行走，这样和金属的导电特性就耦合在一起，形成等离子体态。这个态在纳米尺度下，具有电子的特性，又耦合了光特性，其本征的波长很小，可以形成超过光波波长很多的成像等机制。
具体的，所述偏转层114包括半波片、电光晶体层、偏振异向光子晶体层等能够使不同偏振方向的光线产生不同位相的材料中的至少一种。所述半波片相当于在光学器件快轴和慢轴之间产生波长/2的奇数倍的位相差，即一个偏振方向的位相相对于另外一个偏振方向增加了π(180度)位相，双折射晶体能够用来产生这种效果，包括快慢轴光学晶体/材料。
所述偏转层114能够使透射光线的偏振方向相比于入射光线发生偏转，当光线在所述第一反射层111a和所述第二反射层113a之间来回折返传播时，其偏振方向被所述偏转层114多次偏转，直至从所述发光结构110出射。本发明实施例在光学腔内的反射偏振层和高反射率电极之间加了偏转层114例如半波片后，每次通过该半波片，光线的偏振方向都会旋转一个角度，最终会完全改变偏振方向到出射方向。理论上，如果没有电极吸收损耗，没有其他散射损耗等，会有2倍的偏振出射光。因此所述偏转层114的设置能够使所述发光层112所产生的光线尽可能多的从所述发光结构110内出射，甚至能够使所述发光层112所产生的光线以接近100％的比例从所述发光结构110内出射，从而可以有效提高所述发光层112所产生光线的利用率，提高发光效率、降低能耗。
继续参考图4，所述发光单元还包括：隔离结构120以隔离环境光的反射。
所述隔离结构120位于所述发光结构110的发光光路的下游，即所述隔离结构120位于所述反射偏振层113远离所述发光层112的一侧。所述隔离结构120适宜于调整透射光线的偏振方向，以隔离所述第一反射面111a反射的环境光。
由于所述发光结构110能够基于发光层112发射的光线产生线偏振光；所述隔离结构120通过偏振方向的调整以隔离环境光。通过合理设置所述发光结构110所产生线偏振光的偏振方向，能够实现抑制环境光的同时，提高发光强度，从而达到兼顾环境光抑制和提高发光强度的目的，有利于所述发光单元的发光效率的提高、能耗的降低。
所述隔离结构120位于所述发光结构110发光光路的下游，如图4和图5所示，所述发光结构110所产生的光线透射所述隔离结构后出射。如图6所示，远场光线(如环境光)的入射光路与所述发光结构110的发光光路相背，所述隔离结构不仅防止所述远场光线在隔离结构表面发生反射，还防止所述远场光线在所述发光结构内部反射。
本发明一些实施例中，所述隔离结构120包括：1/4波片121和吸收偏振片122，以构成非磁场(法拉第)光学隔离器设计，使得入射的环境光无法返回原来的入射方，以消除高反射率电极对环境光的反射，使得发光结构发射的光线能够运用。
结合参考图5，所述发光结构110所产生的出射光线依次入射至所述1/4波片121和所述吸收偏振片122后出射；结合参考图6，所述远场光线依次透射所述吸收偏振片122和所述1/4波片121入射至所述发光结构110内部。
如图6所示，所述远场光线(例如环境光)一般为自然光，即远场光线包括垂直传播方向的所有可能的偏振态。因此所述远场光线透射所述吸收偏振片122后，与所述吸收偏振片122偏振方向不同的部分光线被所述吸收偏振片122吸收而无法透射，与所述吸收偏振片122偏振方向相同的部分光线透射所述吸收偏振片122，入射至所述发光结构内部形成入射远场光100a，而且所述入射远场光100a为偏振方向与所述吸收偏振片122偏振方向相同的线偏振光。
本发明一些实施例中，所述吸收偏振片122的偏振方向与所述1/4波片121的光轴方向的夹角为45°(如图5中所示)，因此，所述入射远场光100a在透射所述1/4波片121后形成圆偏远场光100b以投射至所述发光结构110，所述圆偏远场光100b为圆偏振光(如图6中所示)。所述1/4波片121的光轴方向位于垂直于光线传播方向的平面内。
如图6所示，所述圆偏远场光100b投射至所述反射偏振层113上后，被所述反射偏振层113分为平行入射面的P光和垂直入射面的S光，其中P光透射所述反射偏振层113，入射至所述发光结构110内，而S光被所述反射偏振层113反射；入射至所述发光结构110的P光在依次透射所述偏转层114和所述发光层112后被所述电极层111反射，再次从所述反射偏振层113出射；由于所述偏转层114使透射光线一个偏振方向的位相相对于另外一个偏振方向增加了π(180度)位相，因此从所述反射偏振层113出射的光线的一个偏振方向的位相相对于另外一个偏振方向的位相的差值为2π，因此从所述反射偏振层113出射的至少部分光线依旧为P光。
从所述反射偏振层113出射的光线与直接被所述反射偏振层113反射的S光合成，形成圆偏振光，也就是说，最终投射至所述隔离结构上的折返远场光100c依旧为圆偏振光。
所述折返远场光100c在透射所述1/4波片121后，形成返回远场光100d，所述返回远场光100d的偏振态恢复为线偏光，但是与入射远场光100a的偏振方向相比，所述返回远场光100d的偏振方向旋转了90°，也就是说，所述返回远场光100d的偏振方向与入射远场光100a的偏振方向正交；所以，所述返回远场光100d在透射所述吸收偏振片122的时候会出现消光现象，环境光的反射被抑制。
继续参考图5，所述发光结构110所产生的出射光线中来源于所述发光层112发射的光线透射所述1/4波片121后形成椭圆偏振光200b。具体的，所述发光结构110所产生的高于正常的偏振取向的出射光200a为具有多种偏振方向的线偏振光，对于正常的自然光，其出射偏振态是没有特定方向的随机发射，也就是利用偏振态描述，在两个正交偏振态上分量相等，这里所谓“高于正常的偏振取向”是指两个正交的偏振态下，在某个光分量上的能量分布高于另外一个光分量。当所述出射光200a的偏振方向既不在1/4波片121的光轴上，也不在与所述1/4波片121的光轴成45°夹角的方向上，所述出射光200a在透射所述1/4波片121后形成出射椭圆偏振光200b。
所述出射椭圆偏振光200b在透射所述吸收偏振片122的时候，与所述吸收偏振片偏振方向140相同的部分光线出射形成所述发光单元的发射光200c。由于所述发射光200c是偏振态为椭圆偏振光的出射椭圆偏振光200b透射所述吸收偏振片122而形成，因此与自然光偏振态的光线透射所述吸收偏振片122的技术方案相比，发生消光的部分光线比例较低，透射光线比例更高，也就是说能够有更多的光线出射，从而能够有效提高所述发光单元的发光效率、降低能耗。在一些实施例中，用于描述所述出射椭圆偏振光200b的椭圆偏振态的椭圆长轴方向与所述吸收偏振片122的偏振方向成小于45°夹角，所述出射椭圆偏振光200b透射所述吸收偏振片122的比例大于等于85％。
如图5所述，本发明一些实施例中，所述吸收偏振片122的偏振方向与所述1/4波片121的光轴方向的夹角α是所述1/4波片的光轴方向与所述发光结构所产生线偏振光的偏振方向的夹角的2倍，从而能够更好地实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度的效果。
具体的，所述吸收偏振片122的偏振方向与所述1/4波片121的光轴方向的夹角α是所述1/4波片121的光轴方向与所述发光结构的反射偏振层113的光轴方向或偏振方向的夹角β的2倍。所以，所述发光结构110所产生的出射光线中来源于所述发光层112发射的光线的偏振方向不在所述1/4波片的光轴方向上，且不在与所述1/4波片的光轴成45度夹角的方向上。
本实施例中，所述吸收偏振片122的偏振方向与所述1/4波片121的光轴方向夹角为45°；因此，所述发光结构的反射偏振层113的光轴方向或偏振方向与所述吸收偏振片122的偏振方向的夹角为22.5°；所以，所述发光结构110所产生的出射光线中来源于所述发光层112发射的光线的偏振方向与所述吸收偏振片122的偏振方向、或与所述1/4波片121的光轴方向的夹角为22.5°
参考图7，示出了不同结构发光单元出光强度与出光角度的关系图。
图中横轴表示出光角度，单位为度；纵轴表示出光亮度，单位为cd/m2。图线701为图1所示发光单元出光强度与出光角度的关系图；图线702为图1增加反射偏振层后，发光单元的出光强度与出光角度的关系图；图线703为图4所示发光单元实施例出光强度与出光角度的关系图。
比较图线701和图线702，可以知道，在图1所示发光结构的基础上，增加反射偏振层，能够增加出射光强度，同时能够在更大的出光角度范围内实现更高的出射光强度，即能够提高发光效率；但是比较图线703、图线702和图线701后，可以知道，图4所示发光结构实施例能够更显著地提高发光强度、改善发光效率，同时出光角度更为集中。具体的，在不考虑光能损耗的前提下，图4所示发光单元能够使所述发光层所产生光线中接近85％的光出射。
相应的，本发明还提供一种显示装置，包括：至少一个显示像素，所述显示像素包括本发明的发光结构、或本发明的发光单元。
在具体实施例中，所述显示装置包括：移动终端显示屏、电脑显示屏、电视显示屏、广告显示屏、车载显示屏、仪器或仪表的控制屏、或飞行器控制屏等。
此外，本发明还提供一种电子设备，具体包括：本发明的显示装置。
在具体实施例中，所述电子设备包括：移动终端、电脑、车载电子装置、仪器或仪表的控制装置、电子广告系统、或电视等。所述显示装置能够应用于各种电子设备中，能够有效降低所述电子设备的能耗，提高电子设备电池续航能力，改善电子设备的性能。
综上，所述反射偏振层能够使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射；所述发光结构包括所述反射偏振层，因此所述发光结构能够产生具有某种偏振取向的光线，而且集成度高，有利于实现线偏振光源的小型化和高集成化。所述发光单元中，所述发光结构能够基于发光层发射的光线产生线偏振光；所述隔离结构通过偏振方向的调整以隔离环境光。通过合理设置所述发光结构所产生线偏振光的偏振方向，能够实现抑制环境光透射的同时，提高发光强度，从而达到兼顾环境光抑制和提高发光强度的目的，有利于发光效率的提高、能耗的降低。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (25)
1.一种发光结构，其特征在于，包括：
发光层，所述发光层用于发射光线；
第一反射面，所述第一反射面位于所述发光层的一侧，所述第一反射面用于反射入射至所述第一反射面的光线；
反射偏振层，所述反射偏振层位于所述发光层的另一侧，所述反射偏振层用于使得具有第一偏振方向的入射光线发生反射，并使得具有第二偏振方向的入射光线透射。
2.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，还包括：
电极层，所述电极层朝向所述发光层的表面为所述第一反射面。
3.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述第二偏振方向包括与所述第一偏振方向正交的偏振态。
4.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述反射偏振层包括反射型偏光增亮膜或者高反射的金属栅格组成的偏振器、或者基于光子晶体对不同偏振设计不同光学禁带和通带形成的偏振器。
5.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，还包括：偏转层，所述偏转层位于所述反射偏振层和所述发光层之间，所述偏转层适宜于使透射所述偏转层的光线的偏振态相比于入射所述偏转层的光线的偏振态发生变化。
6.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使透射所述偏转层的光线在各个偏振方向的能量分布发生改变。
7.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，所述偏转层使透射所述偏转层的光线的偏振态发生变化包括：所述偏转层使所述透射所述偏转层的光线的偏振方向相比于所述入射所述偏转层的光线的偏振方向发生变化，和/或使得所述透射所述偏转层的光线的不同分量之间产生位相差。
8.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，所述偏转层包括半波片、电光晶体层、偏振异向光子晶体层中的至少一种。
9.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，所述偏转层由具有双折射性质的透光材料或者等离子体形成。
10.如权利要求2所述的发光结构，其特征在于，所述电极层的材料为高反射率材料。
11.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述发光层包括：有机发光层、量子点发光层、电致发光层、Micro-LED发光层和等离子体发光层中的至少一种。
12.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，还包括：
第二反射面，所述第二反射面与所述第一反射面相对设置，所述第二反射面用于反射至少部分入射至所述第二反射面的光线，使得所述发光层发射的光线能够在所述第一反射面和所述第二反射面之间来回折返传播。
13.如权利要求12所述的发光结构，其特征在于，所述反射偏振层面向所述发光层的表面为所述第二反射面。
14.一种发光单元，其特征在于，包括：
如权利要求1至13任一项所述的发光结构；
隔离结构，所述隔离结构位于所述反射偏振层远离所述发光层的一侧，所述隔离结构适宜于调整透射光线的偏振方向，以隔离所述第一反射面反射的环境光。
15.如权利要求14所述的发光单元，其特征在于，所述隔离结构包括：1/4波片和吸收偏振片。
16.如权利要求15所述的发光单元，其特征在于，所述发光结构所产生的出射光线依次入射至所述1/4波片和所述吸收偏振片，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角是45°。
17.如权利要求16所述的发光单元，其特征在于，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线透射所述1/4波片后形成椭圆偏振光。
18.如权利要求17所述的发光单元，其特征在于，所述椭圆偏振光的椭圆长轴方向与所述吸收偏振片的偏振方向的夹角小于45°。
19.如权利要求15所述的发光单元，其特征在于，所述吸收偏振片的偏振方向与所述1/4波片的光轴方向的夹角是所述1/4波片的光轴方向与所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向的夹角的2倍。
20.如权利要求16、17或18所述的发光单元，其特征在于，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向不在所述1/4波片的光轴方向上，且不在与所述1/4波片的光轴成45度夹角的方向上。
21.如权利要求20所述的发光单元，其特征在于，所述发光结构所产生的出射光线中来源于所述发光层发射的光线的偏振方向与所述吸收偏振片的偏振方向、或与所述1/4波片的光轴方向的夹角为22.5°。
22.一种显示装置，其特征在于，包括：
至少一个显示像素，所述显示像素包括如权利要求1～13中任一项所述的发光结构、或如权利要求14～21中任一项所述的发光单元。
23.如权利要求22所述的显示装置，其特征在于，包括：移动终端显示屏、电脑显示屏、电视显示屏、广告显示屏、车载显示屏、仪器或仪表的控制屏、或飞行器控制屏。
24.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求22或23所述的显示装置。
25.如权利要求24所述的电子设备，其特征在于，包括移动终端、电脑、车载电子装置、仪器或仪表的控制装置、电子广告系统、或电视。
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