專利名稱：光提取裝置、光提取裝置制造方法以及顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)置在諸如有^/L電致發(fā)光顯示器的自發(fā)光顯示器 的顯示面上以提高其光提取效率的光提取裝置、其制造方法以及設(shè) 置有光提取裝置的顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，使用諸如發(fā)光二極管(LED)和電致發(fā)光(EL)器件 的自發(fā)光裝置的顯示設(shè)備得到了大力發(fā)展。這種類型的自發(fā)光裝置 的發(fā)光部被構(gòu)造為具有高于空氣層的折射率，這引起了生成的光不 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， 釆取增加色純度和對(duì)比度的措施。
作為用于增加光提取效率的裝置，已知在發(fā)光層的光出射面上 設(shè)置反射器的結(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)l)。在圖7中示出了典型 反射器的結(jié)構(gòu)實(shí)例。
在面板基板2的前表面上形成包括紅色(R)、綠色(G)和藍(lán) 色(B )的發(fā)光裝置1R、 1G和1B的發(fā)光層1,并通過(guò)結(jié)合層4將 反射器3結(jié)合在發(fā)光層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的內(nèi)表面?zhèn)壬显O(shè)置多個(gè)用于引導(dǎo)來(lái)自發(fā)光層1的 出射光的透光部6。透光部6 4皮配置為分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)發(fā)光裝置。例如，每個(gè)透光部6都是具有倒置平頭圓錐形狀并由透光性樹(shù)脂材 料形成的結(jié)構(gòu)。在其傾斜的側(cè)外圍面上形成反射膜7。結(jié)合層4、 透明基板5和透光部6具有相似的折射率(1.5 ~ 1.6 )，并且發(fā)光層 1通常具有大于這些折射率的折射率(1.8以上)。
通過(guò)斯涅耳法則(Snell，s law)控制不同介質(zhì)間的界面上的光 的折射。在光從具有nl折射率的介質(zhì)傳播至具有n2折射率的介質(zhì) 的情況下，在nl〉n2的條件下，當(dāng)光相對(duì)于界面的入射角0是臨 界角(sin"(n2/n1))以上時(shí)，光在界面上被全反射。因此，光無(wú)法 被提取到外部。
這里，在不設(shè)置反射器3的情況下，如圖8(A)所示，從發(fā) 光層1出射的光通過(guò)覆蓋發(fā)光層1的透光層9被出射到空氣層8。 然而，因?yàn)橥腹鈱?具有高于空氣層8的折射率，所以相對(duì)于空氣 層8和透光層9間的界面的入射角e等于或大于臨界角的光L9在 界面上被全反射，因此不能被提取到空氣層8側(cè)。因此，來(lái)自發(fā)光 層1的出射光的提取效率根據(jù)來(lái)自發(fā)光層1的光的出射角而被大大 限制。
相反，在設(shè)置反射器3的情況下，如圖8 (B)所示，從發(fā)光 層l射出的光通過(guò)透光部6和透明基斧反5出射到空氣層8。在該光 中，以對(duì)應(yīng)于圖8 (A)所示的光L0的出射角從發(fā)光層1出射的光 被透光部6的側(cè)面反射，并通過(guò)改變出射角被導(dǎo)向透明基板5側(cè)。 因此，到達(dá)透明基^反5和空氣層8間的界面的光(Le)的入射角變 得小于臨界角，因此，光(L0)以預(yù)定折射角被折射，并出射至空 氣層8側(cè)。結(jié)果，可以提高從發(fā)光層1出射的光的提取效率。
另一方面，作為提高發(fā)光裝置的色純度或?qū)Ρ榷鹊拇胧?，提?了在面板的前表面上i殳置濾色片的結(jié)構(gòu)(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)2)。 圖9示出了對(duì)自發(fā)光顯示器設(shè)置濾色片的實(shí)例。在圖9中，在面板基板12的前表面上形成包括紅色(R)、綠 色(G )和藍(lán)色(B )的發(fā)光裝置11R、 11G和11B的發(fā)光層11 ， 并通過(guò)結(jié)合層14將濾色片13結(jié)合至發(fā)光層11的光出射面。濾色 片13包4舌紅色濾光部13R、鄉(xiāng)錄色濾光部13G和藍(lán)色濾光部13B, 并且這些顏色的濾光部#1配置為分別對(duì)應(yīng)于相同顏色的發(fā)光裝置 IIR、 11G和IIB。
通過(guò)在發(fā)光層1的前表面上設(shè)置濾色片，可以提高色純度，并 且可以抑制光外部的反射。因此，可以提高亮處的對(duì)比度。
專利文獻(xiàn)1:日本專利第3573393號(hào)
專利文獻(xiàn)2:曰本專利申請(qǐng)/>開(kāi)第2005-322623號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題
上述的兩種裝置(反射器3、濾色片13)用于提高自發(fā)光顯示 器的特性。然而，如果不能使這兩種裝置更接近發(fā)光裝置，就不能 期待所期望的效果。
反射器的光提取效率隨著使反射器更接近于發(fā)光裝置而變高。 相反，當(dāng)反射器和發(fā)光裝置設(shè)置為分開(kāi)預(yù)定距離以上時(shí)，光提取效 率變低。另一方面，類似地，當(dāng)濾色片遠(yuǎn)離發(fā)光裝置時(shí)，發(fā)生色度 干擾(來(lái)自特定顏色的發(fā)光裝置的出射光穿過(guò)相鄰另 一種顏色的濾 光部)。因此，在兩個(gè)裝置附于顯示器的情況下，當(dāng)裝置中的一個(gè) 更接近顯示器，另外一個(gè)裝置遠(yuǎn)離顯示器時(shí)，4艮難在發(fā)揮所期望的 光學(xué)特性的狀態(tài)下將兩個(gè)裝置設(shè)置到顯示器上。此外，存在為提高光提取效率、色純度等使用上述兩種裝置引 起了顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和成本增加的問(wèn)題，并且還由于結(jié)合工 藝數(shù)目的增加而引起產(chǎn)量的減少或制造成本的增加。
鑒于上述問(wèn)題而作出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供具有反 射器功能和濾色片功能的光提取裝置及其制造方法以及包括其的 顯示i殳備。
解決問(wèn)題的手段
為解決上述問(wèn)題，在發(fā)光層的光出射面上設(shè)置根據(jù)本發(fā)明 一個(gè) 方面的發(fā)光裝置，并且該發(fā)光裝置包括透光部，該透光部包括用于 改變來(lái)自發(fā)光層的光的出射角的反射面，并且至少將透光部的一部 分形成為濾色片。
光提取裝置包括透光部和反射面。透光部包含著色劑，并且使 從發(fā)光層出射的光通過(guò)其中。反射面形成在透光部的外圍上，并改 變來(lái)自發(fā)光層的光的出射角。
射器的功能，所以可以提高從發(fā)光層到空氣層的光提取效率。此外， 由于透光部包含著色劑，所以可以在相同的層上形成反射器和濾色 片。利用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得具有反射器功能和濾色片功能的光提
取裝置。
在上述光提取裝置中，可以簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，同時(shí)，僅需要對(duì)發(fā)光 層的一個(gè)結(jié)合處理(其可以防止制造工藝凄t目的增加)。此外，可 以相對(duì)于發(fā)光層優(yōu)化反射器和濾色片間的配置距離，因此可以容易 地獲得提供高光提取效率并防止色度干擾的良好光學(xué)特性。在上述光提取裝置中，透光部可以包括由透光性樹(shù)脂制成的結(jié) 構(gòu)體、形成在該結(jié)構(gòu)體的側(cè)外圍面上的反射膜以及構(gòu)成該結(jié)構(gòu)體的 至少一部分的著色層。透光性樹(shù)脂可以由通過(guò)#^亍諸如紫外線和電 子束的能量束的照射而固化的能量束固化樹(shù)脂形成。反射面可以形 成為平面形狀或曲線形狀。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整反射面的傾斜角度、曲率 等，可以賦予出射光所期望的光學(xué)取向。
可以通過(guò)將著色劑散布或溶解到透光性樹(shù)脂中而形成著色層。 著色劑包括涂料和染料。作為通過(guò)著色層形成整個(gè)結(jié)構(gòu)體的實(shí)例， 可以給出通過(guò)包含著色劑的透光性樹(shù)脂而成型該結(jié)構(gòu)體的方法。
此外，作為通過(guò)著色劑形成該結(jié)構(gòu)體一部分的實(shí)例，可以給出 通過(guò)使用包含著色劑的透光性樹(shù)脂和不包含著色劑的透光性(即， 透明)樹(shù)脂而成型該結(jié)構(gòu)體的方法。在這種情況下，為了獲得預(yù)期 的光密度，可以自由設(shè)置著色層的密度和厚度。著色層和透明層之 間的界面可以是平面或曲面。此外，著色層和透明層之間的界面不 需要是清楚的，而是可以具有例如著色劑的密度逐漸變化的結(jié)構(gòu)。
另 一方面，根據(jù)本發(fā)明 一個(gè)方面的光提取裝置的制造方法包括 制備在其表面上二維配置多個(gè)凹部的成型基板的處理。向凹部中提 供包含著色劑的透光性樹(shù)脂。透光性樹(shù)脂被固化，并被轉(zhuǎn)印到透明 基板上。在由固化的透光性樹(shù)脂制成的結(jié)構(gòu)體的側(cè)外圍面上形成反射膜。
上述透光部可以構(gòu)成為 <吏用成型基板凹部的透光性樹(shù)脂的成 型體的結(jié)構(gòu)。通過(guò)使用用于透光性樹(shù)脂的諸如紫外線固化樹(shù)脂的能 量束固化樹(shù)脂，通過(guò)透明基板固化每個(gè)凹部中的透光性樹(shù)脂，然后， 該結(jié)構(gòu)可以容易地從成型基板轉(zhuǎn)印到透明基板上。反射膜可以通過(guò) 諸如真空氣相沉積法和濺射法的物理氣相沉積法形成。成型基板可以由具有高剛性的剛性基板形成，或可以由具有柔 性的柔性基板形成。為了向凹部提供包含著色劑的透光性樹(shù)脂，可 以使用噴墨方法。
此外，才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的顯示i殳備包括發(fā)光層、透光部和 反射面。透光部包含著色劑，并且使從發(fā)光層出射的光通過(guò)其中。 反射面形成在透光部的外圍上，并改變來(lái)自發(fā)光層的光的出射角。
在上述顯示設(shè)備中，可以簡(jiǎn)化該結(jié)構(gòu)，同時(shí)，僅需要對(duì)發(fā)光層 的一個(gè)結(jié)合處理，這樣可以防止制造工藝數(shù)目的增加。此夕卜，可以 相對(duì)于發(fā)光層優(yōu)化反射器和濾色片間的配置距離，因此可以容易地 獲得提供高光提取效率并防止色度干擾的良好光學(xué)特性。
本發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得具有反射器功能和濾色片功能的光提取裝置。
具體實(shí)施例
下文，將參照附圖描述本發(fā)明實(shí)施例。 〈第一實(shí)施例〉
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光提取裝置和設(shè)置有該 光提取裝置的顯示設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖。該實(shí)施例的顯示設(shè)
備20包括發(fā)光層21，其包括分別構(gòu)成發(fā)光像素區(qū)域的紅色(R)、 綠色(G)和藍(lán)色(B)的發(fā)光裝置21R、 21G和21B。在面才反基斗反 22的前表面上形成發(fā)光層21，在發(fā)光層21的光出射面上i殳置光提 取裝置23,從而構(gòu)成顯示設(shè)備20。發(fā)光裝置21R、 21G、 21B均由現(xiàn)有的自發(fā)光裝置(例如發(fā)光 二極管(LED)和有機(jī)或無(wú)機(jī)電致發(fā)光(EL)裝置)形成，其發(fā)光 亮度根據(jù)輸入電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)。此外，這些發(fā)光裝置由R、 G和 B顏色的發(fā)光裝置構(gòu)成，但是出射光的顏色不限于這些顏色，而是 可以部分或全部地由白色發(fā)光裝置構(gòu)成。
在該實(shí)施例中，光提取裝置23通過(guò)結(jié)合層24與發(fā)光層21的 前表面(光出射面)相結(jié)合。結(jié)合層24由透明結(jié)合材料制成，并 且以其間適當(dāng)?shù)木嚯x來(lái)相互結(jié)合發(fā)光層21和光^是取裝置23。
光提取裝置23是具有稍后描述的反射器功能和濾色片功能的 光學(xué)裝置。光提取裝置23包括具有用于改變來(lái)自發(fā)光層(發(fā)光裝 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的至少一部分形成為濾色片(著色層28a)。
該實(shí)施例的光提取裝置23包括使從發(fā)光層21出射的光通過(guò)其 中的透光部26、以及形成在透光部26的外圍上并改變來(lái)自發(fā)光層 21的光出射角的反射膜27(反射層)。透光部26由包括著色層28a 和透明層28b的結(jié)構(gòu)體28形成。反射膜27形成在結(jié)構(gòu)體28的側(cè)
外圍面上。
透光部26包括由透光性樹(shù)脂制成的結(jié)構(gòu)體28、在結(jié)構(gòu)體28 的側(cè)外圍面上形成的反射膜27以及用于至少對(duì)結(jié)構(gòu)體28的一部分 著色的著色層28a。
結(jié)構(gòu)體28具有圖1中的倒置的平頭圓錐形狀，并且在其傾刮-的側(cè)外圍面上，形成反射膜27。如稍后所述，通過(guò)4吏用在其中形成 有倒置的平頭圓錐形狀的凹部的成型基板來(lái)才莫制結(jié)構(gòu)體28。作為形 成結(jié)構(gòu)體28的透光性樹(shù)脂，使用紫外線固化樹(shù)脂，特別是具有類 似于結(jié)合層24的折射率的材料。具體地，在結(jié)合層24由折射率是1.5-1.6的紫外線固化樹(shù)脂形成的情況下，使用同類型的樹(shù)脂材料 作為形成結(jié)構(gòu)體28的透光性樹(shù)脂。應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于結(jié)合層24也可 以z使用熱固樹(shù)脂。
反射膜27由通過(guò)使用諸如鋁和銀的金屬膜以及通過(guò)諸如真空 氣相沉積法和'減射法的物理氣相沉積法而形成的氣相沉積膜和賊 射膜形成。作為反射膜27,可以使用由白色PET等制成的樹(shù)脂膜。 形成反射膜27以構(gòu)成透光部26的反射面，并覆蓋成型的結(jié)構(gòu)體28 的側(cè)外圍面。因此，在結(jié)構(gòu)體28具有傳_倒置的平頭圓^^形狀的凝_ 轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的情況下，反射面形成為曲面形狀。
此外，如圖1所示，在結(jié)構(gòu)體28的側(cè)外圍面的截面形式為直 線的情況下，形成在其上的反射膜27同樣是直線的。相反，當(dāng)如 圖2 (A)所示彎曲結(jié)構(gòu)體28的側(cè)外圍面的截面形式時(shí)，形成在其 上的反射膜27同樣如圖所示被彎曲。曲線(或曲面)的種類沒(méi)有 特別限制，而是根據(jù)顯示設(shè)備20的應(yīng)用、規(guī)格等，反射面的形狀 可以^壬意i殳定為只又曲面、J求面、非J求面等。
例如，在透光部26具有如該實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的反射面結(jié)構(gòu) 的情況下，反射器具有對(duì)于所有角度均一的輻射角特性。在這種情 況下，依靠結(jié)構(gòu)體28的側(cè)外圍面形狀而改變的提供大發(fā)散角和寬 視角的光分布特性對(duì)于電視用途是有效的，而提供高集光特性和窄 視角的光分布特性對(duì)于移動(dòng)用途是有效的。另一方面，在通過(guò)將透 光部的形狀形成為倒置的平頭四棱錐來(lái)纟是供水平方向和垂直方向 上不同的視角特性的情況下，代替旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，反射面形成為平 面。在這種情況下，可以作出使得在特定方向上加寬視角的設(shè)計(jì)或 防止來(lái)自特定方向的窺^L的i殳計(jì)。
接下來(lái)，將描述著色層28a。通過(guò)將著色劑分散或溶解到透光 性樹(shù)脂中而形成著色層28a。對(duì)于著色劑，例如， -使用紅色、綠色、藍(lán)色等的涂料或染料。圖1所示的結(jié)構(gòu)體28具有由著色層28a和 透明層28b構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)，其中，著色層28a由包含著色劑的透 光性樹(shù)脂制成，而透明層28b由不包含著色劑的透明樹(shù)脂制成。如 后所述，著色層28a和透明層28b在同 一成型基板中模制并一體化。
在圖l所示的實(shí)例中，首先，將包含著色劑的透光性樹(shù)脂提供 給模子，然后模子填充有不包含涂料且透明的透光性樹(shù)脂。包含著 色劑的透光性樹(shù)脂也是由與不包含著色劑且透明的透光性樹(shù)脂同 類型的紫外線固化樹(shù)脂形成的，但是不限于此。應(yīng)當(dāng)注意，通過(guò)以 相反順序注入這些樹(shù)脂，如圖2(B)所示，著色層28a和透明層 28b可以^皮上下J頁(yè)倒。
才艮據(jù)穿過(guò)透光部26的光的色純度的i殳計(jì)來(lái)確定在著色層28a 中包含的著色劑的密度和著色層的厚度。換句話說(shuō)，可以形成具有 低密度的厚著色層，或可以形成具有高密度的薄著色層。因此，可 以獲得預(yù)期的光密度，由此可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的尺寸、工藝限制等提高 設(shè)計(jì)的自由度。圖2 (C)示出了具有低密度的著色層28a整體形 成結(jié)構(gòu)體28的實(shí)例，而圖2 (D)示出了在結(jié)構(gòu)體28的底部形成 薄的具有高密度的著色層28a的實(shí)例。例如，在通過(guò)使用用于著色 劑的涂料形成具有相對(duì)較高密度的著色層的情況下，在樹(shù)脂的噴嘴 中可能發(fā)生阻塞。在這種情況下，通過(guò)較厚地形成具有相對(duì)較低密 度的著色層，可以容易地獲得預(yù)期的光密度。
著色層28a和透明層28b之間的界面不限于平面的情況。例如， 如圖3 (A)所示，著色層28a和透明層28b之間的界面可以具有 不頭見(jiàn)則、凹凸的形式?？蛇xi也，如圖3 (B)所示，可以4是供著色 層28a和透明層28b之間的界面是模糊的并且著色層28a的密度在 界面附近逐漸降低的形式。在這種情況下，可以抑制由于著色層28a 和透明層28b間的折射率差異而引起的界面上的光的反射。同時(shí)， 如圖3 (C)所示，通過(guò)利用著色層28a的表面張力，著色層28a和透明層28b間的界面可以形成為曲面形狀。利用這種結(jié)構(gòu)，在界 面上可以獲得預(yù)定的透4竟效果，這可以提高光分布特性i殳計(jì)的自由度。
應(yīng)注意，以上描述了著色層28a和透明層28b以沒(méi)有混合的分 離形式構(gòu)成結(jié)構(gòu)體28的實(shí)例，^f旦是結(jié)構(gòu)體28也可以以著色層28a 和透明層28b相互混合的狀態(tài)而構(gòu)成。
通過(guò)光提取裝置23將從發(fā)光層21出射的光提取至空氣層8。 這時(shí)，通過(guò)構(gòu)成光提取裝置23使得折射率從發(fā)光層21側(cè)朝向空氣 層8側(cè)逐漸減小，可以抑制層間的界面上的光的反射。結(jié)果，光向 空氣層8的提取效率可以提高。通常，包含著色劑的著色層具有比 不包含著色劑的透明層更高的折射率。因此，可以il圖2(A)、圖 2 (C)、圖2 (D)以及圖3(A) ~圖3 (C)示出的結(jié)構(gòu)實(shí)例對(duì)于 4是高光拔:耳又效率有利，因?yàn)榭梢灾饾u減小光的傳播方向上的折射 率。
光才是取裝置23包括多個(gè)如上構(gòu)成的透光部26,并且同才羊包括r 用于支持這些透光部26的透明基々反25。透光部26的配置間3巨對(duì)應(yīng) 于發(fā)光裝置的配置間距，例如是90jim。在這種情況下，例如，每 個(gè)透光部26的高度是50 ium。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的透光性樹(shù)脂的折射率。
二維配置多個(gè)透光部26以分別對(duì)應(yīng)于發(fā)光部21R、 21G和21B， 并且各個(gè)著色層28a以對(duì)應(yīng)于發(fā)光裝置的出射光顏色的顏色而構(gòu) 成。即，紅色發(fā)光裝置21R正上方的透光部26具有紅著色層28a (26R)，綠色發(fā)光裝置21G正上方的透光部26具有綠著色層28a (26G )，以及藍(lán)色發(fā)光裝置21B正上方的透光部26具有紅著色層 28a (26B)。在相鄰的透光部26之間，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顯示圖像的圖像 質(zhì)量的劣化。例如，遮光部29由包含炭黑的黑色樹(shù)脂材料制成。 此夕卜，相鄰?fù)腹獠?6之間形成的區(qū)域30填充有透明或不透明的材 料，從而使光提取裝置23和發(fā)光層21之間的結(jié)合界面變平。應(yīng)當(dāng) 注意，區(qū)域30可以僅是空間部(空氣層)在如上構(gòu)成的該實(shí)施例的顯示設(shè)備20中，發(fā)光裝置21R、 21G 和21B分別構(gòu)成各個(gè)像素。此外，光提取裝置23的透光部26被配 置為對(duì)應(yīng)于各個(gè)發(fā)光裝置。因此，從每個(gè)發(fā)光裝置出射的光通過(guò)結(jié) 合層24、透光部26和透明基才反25凈皮出射至外部的空氣層8。
每個(gè)光揭:耳又裝置23的透光部26均具有其開(kāi)口大小從發(fā)光層21 朝向透明基板25增加的研缽形狀，并且在其側(cè)外圍面上形成反射 膜27。因此，在/人發(fā)光層21出射的光中，到達(dá)透光部26的側(cè)外圍 面上的光被反射膜27反射，并且其光路被改變，從而改變出射角。 因此，限制相對(duì)于透明基板25和空氣層8間的界面的入射角，并 且顯著減小被界面全反射的光的比率，結(jié)果可以增加光的提取量。
此外，通過(guò)著色層28a增加通過(guò)透光部26的光的色純度，這 可以4是高圖^f象的顏色再現(xiàn)性。此外，每個(gè)透光部28的著色層28a 都具有顯著減小外部光的反射的效果，因此顯著提高亮處的對(duì)比度。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，可以形成具有反射器功能和濾色片 功能的光提取裝置23。因此，與分別設(shè)置反射器和濾色片的情況相 比較，可以減少部件的數(shù)量，并且對(duì)顯示器的結(jié)合工藝的數(shù)目可以 為一個(gè)。此外，可以在發(fā)光層21附近設(shè)置反射器和濾色片。因此，通 過(guò)調(diào)整結(jié)合層24的厚度，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)發(fā)揮兩種功能的效果的最佳 設(shè)置情況，并且可以容易地獲得提供高的光提取效率并且防止色度 干擾的良好的光學(xué)特性。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D4 ~圖6描述如上構(gòu)成的光提取裝置23的制 造方法。圖4 ~圖6是用于說(shuō)明光提取裝置23的制造方法的處理截面圖。
首先，如圖4 (A)所示，制備在其表面上二維設(shè)置多個(gè)(圖 中是單個(gè))凹部32的成型基纟反31。凹部32的形狀對(duì)應(yīng)于透光部 26的形狀。應(yīng)當(dāng)注意，成型基^反31由金屬材津+制成。成型基^反31 的制造方法沒(méi)有特別限制，例如，可以如下制造成型基板31。
對(duì)于聚碳酸酯基板，通過(guò)使用KrF準(zhǔn)分子激光的掩膜成像法形 成對(duì)應(yīng)于透光部26的形狀的凸部。接下來(lái)，對(duì)聚碳酸酯基板進(jìn)行 Ni電鑄，結(jié)果可以獲得具有對(duì)應(yīng)于凸部形狀的凹部32的金屬才莫子 (成型基板31)。應(yīng)當(dāng)注意，金屬模子的制造方法不限于上面的實(shí) 例，而是可以通過(guò)使用固定器、聚焦激光等直接處理金屬模子。
接下來(lái)，如圖4(B)和圖4(C)所示，通過(guò)噴嘴33向凹部 32滴入作為著色層28a材料的紫外線固化樹(shù)脂，然后向凹部32提 供作為透明層28b材料的紫外線固化樹(shù)脂。對(duì)于滴入著色樹(shù)脂，可 以采用噴墨法。凹部32填充有透明樹(shù)脂。為了i真充透明樹(shù)脂，可 以采用涂覆方法或印刷方法，但是當(dāng)然可以采用噴墨法。
隨后，如圖4 (D)所示，在成型基板31的表面上設(shè)置透明基 板25,然后從透明基板25的上面用紫外線(UV)照射成型基板 31,以固化樹(shù)脂，并且成型由著色層28a和透明層28b構(gòu)成的結(jié)構(gòu) 體28。這時(shí)，成型的結(jié)構(gòu)體28和透明基板25—體化結(jié)合。接下來(lái)，如圖5所示，從成型基板31剝離透明基板2S。通過(guò) 固化透光性樹(shù)脂的處理形成透明基板25的各個(gè)結(jié)構(gòu)體28被一體化 結(jié)合至透明基板25。因此，當(dāng)透明基板25從成型基板31剝離時(shí)， 各個(gè)結(jié)構(gòu)體28從成型基板31轉(zhuǎn)印到透明基板25上。在透明基板 25上支持各個(gè)結(jié)構(gòu)體28的狀態(tài)下，^U于形成遮光部的處理和形成 反射膜的處理。
圖6A示出了形成遮光部的處理。可以^使用噴墨法用于形成遮 光部29，并且從噴嘴34在相鄰的結(jié)構(gòu)體28之間滴入黑色涂料。對(duì) 于黑色涂料的基礎(chǔ)樹(shù)脂，例如，使用紫外線固化樹(shù)脂。
接下來(lái)，執(zhí)行形成反射膜的處理。在該處理中，首先，如圖6 (B)所示，反射膜27被形成為覆蓋結(jié)構(gòu)體28和遮光部29。作為 形成反射膜27的方法，可以4吏用真空氣相沉積法或?yàn)R射法。，接下 來(lái)，如圖6(C)所示，通過(guò)研磨法等去除在與結(jié)構(gòu)體28頂部相對(duì) 應(yīng)的表面上形成的反射膜27。因此，僅在結(jié)構(gòu)體28的側(cè)外圍面上 和遮光部29的表面上形成反射膜27。
應(yīng)注意，可以采用在結(jié)構(gòu)體28的頂部預(yù)先形成抗蝕層、形成 反射膜、然后去除抗蝕層、,人而4又從結(jié)構(gòu)體28的頂部區(qū)域去除反 射月莫的方法U是離法，lift-off method )。在這種情況下，可以在結(jié)構(gòu) 體28的形成才莫子(凹部32 )的底部預(yù)先形成抗蝕層。
此后，才艮據(jù)需要以預(yù)定填料填充結(jié)構(gòu)體28之間的區(qū)域30。
如上所述制造該實(shí)施例的光提取裝置23。根據(jù)該實(shí)施例，構(gòu)成 反射器的結(jié)構(gòu)體28的至少 一部分具有包括用作濾色片的著色層28a 的結(jié)構(gòu)，因此同時(shí)制造了反射器和濾色片。因此，可以有效制造具 有反射器功能和濾色片功能的光提取裝置23,并且可以增加制造成 品率以^是高生產(chǎn)率。<第二實(shí)施例>
圖10是示出了包括才艮據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光提取裝置和顯 示i殳備的示意性結(jié)構(gòu)的截面圖。在該實(shí)施例的顯示i殳備40中，通 過(guò)結(jié)合層24結(jié)合至發(fā)光層21的光提取裝置43的結(jié)構(gòu)不同于根據(jù) 第一實(shí)施例的光4是取裝置23的結(jié)構(gòu)。
光提取裝置43包括使從發(fā)光層21出射的光通過(guò)其中的透光部 46以及在透光部26的周?chē)纬刹⒏淖儊?lái)自發(fā)光層21的光的出射角 的反射面47。透光部46由包括著色層48a和透明層48b的結(jié)構(gòu)體 48構(gòu)成。反射面47形成在結(jié)構(gòu)體48的側(cè)外圍面和在相鄰的結(jié)構(gòu)體 48之間形成的空間部30之間的界面上。遮光部49在相鄰的結(jié)構(gòu)體 48之間形成。
在透明基斧反45上與其一體化地形成透明層48b。多個(gè)透明層 48b形成為對(duì)應(yīng)于發(fā)光層21的發(fā)光像素區(qū)域(發(fā)光裝置21R、 21G 和21B)。在透明層48b的端部上形成著色層48a。著色層48a可以 由包含著色劑的透光性樹(shù)脂制成的涂層材料形成。在這種情況下， 通過(guò)將涂層材料涂覆或轉(zhuǎn)印到透明層48b端部上，可以形成著色層 48a。著色層48a同樣可以由濾色片的著色層構(gòu)成。著色層48a的 顏色分別對(duì)應(yīng)于從與其相對(duì)的發(fā)光裝置21R、 21G和21B出射的光 的顏色。
透明基板45可以由諸如玻璃、塑料和陶瓷的透光材料形成。 在該實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)透明基板45的一面執(zhí)行孩吏加工而形成透明 層48b。
例如，在透明基纟反45的表面上，形成用于覆蓋透明層48a的 形成區(qū)域的抗蝕掩模，并且利用抗蝕掩模作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)透明基 板45的表面進(jìn)4于蝕刻。蝕刻處理可以是干蝕刻方法或濕蝕刻方法。在透明基板45由玻璃制成的情況下，例如，可以使用包含氟的氣 體(CF氣體、SF氣體等)的等離子體用于干蝕刻處理。此外，對(duì) 于濕蝕刻處理，可以使用諸如稀釋的氫氟酸的蝕刻液體。通過(guò)利用 蝕刻^支術(shù)形成透明層48b,可以容易地形成具有平頭圓錐形狀或平 頭四棱錐形狀的透明層48b。
應(yīng)注意，可以對(duì)透明基^反45的表面通過(guò)激光處理或切削處理 而形成透明層48b。
在結(jié)構(gòu)體48的側(cè)外圍面和空間部30之間的界面上形成反射面 47?？臻g部30可以由空氣層構(gòu)成。ot匕夕卜，空間部30也可以i真充4斤 射率低于結(jié)構(gòu)體48的材料。隨著結(jié)構(gòu)體48的折射率與空間部30 的折射率間的差異變大，反射面47上的全反射條件可以放寬。因 此，可以增加光^是耳又效率。
應(yīng)當(dāng)注意，可以通過(guò)在結(jié)構(gòu)體48的側(cè)外圍面上形成反射膜而 形成反射面47。反射膜可以由諸如銀或鋁的金屬膜、白色涂層材料
等形成。
在如上構(gòu)成的該實(shí)施例的顯示設(shè)備40中，同樣可以獲得與第 一實(shí)施例相同的作用和效果。特別地，4艮據(jù)該實(shí)施例，結(jié)構(gòu)體48 (透明層48b)可以由透明基才反45的表面力口工而形成。
圖11是作為該實(shí)施例的比較實(shí)例示出的顯示設(shè)備50的示意性 結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)這個(gè)比較實(shí)例的顯示設(shè)備50具有光提取裝置53通過(guò) 結(jié)合層24結(jié)合至發(fā)光層21的光出射表面的結(jié)構(gòu)。光提取裝置53 具有透明基板55、濾色片58和透光部56的層疊結(jié)構(gòu)。濾色片58 直接形成在透明基板55上，并且透光部56通過(guò)結(jié)合層54結(jié)合到 濾色片58上。結(jié)合層54廣義上是設(shè)置在反射器(透光部56 )和濾 色片(濾色片58)之間的層，并包括例如在轉(zhuǎn)印處理中在濾色片基板上直接形成反射器的情況下在反射器部和濾色片部之間生成的
樹(shù)脂層等。透光部56由具有圖10中的倒置平頭圓錐形狀的透明樹(shù) 脂材料的成型體形成。多個(gè)透光部56 #1配置為對(duì)應(yīng)于著色區(qū)域(濾 色鏡58的58R、 58G和58B)。在透光部56的側(cè)外圍面上，形成 由金屬膜、白色樹(shù)脂膜等形成的反射膜57。光提取裝置53通過(guò)將 透光部56結(jié)合至結(jié)合層24而與發(fā)光層21 —體化。
在根據(jù)具有如上所述結(jié)構(gòu)的比較實(shí)例的顯示設(shè)備50中，從發(fā) 光層21出射的光通過(guò)結(jié)合層24、透光部56、結(jié)合層54、濾色片 58和透明基板55被出射至空氣層8。這時(shí)，朝向透光部56的側(cè)外 圍面出射的光被反射膜57反射，從而改變其出射角度。結(jié)果，透 明基板55和空氣層8之間的界面上的入射角變得小于臨界角，因 此，來(lái)自發(fā)光層21的出射光在界面上以預(yù)定折射角^皮折射，乂人而 朝向空氣層8側(cè)出射。此外，濾色片58插入透光部56和透明基板 55之間，所以通過(guò)著色層58R、 58G和58B提高了從發(fā)光裝置21R、 21G和21B出射的光的色純度，因此提高了對(duì)比度。
這里，比較根據(jù)上述第一實(shí)施例的顯示設(shè)備20和根據(jù)比較實(shí) 例的顯示設(shè)備50。參照?qǐng)D1，在該實(shí)施例的顯示設(shè)備20的光提取 裝置23中，從發(fā)光層21側(cè)朝向空氣層8側(cè)依次配置著色層28a、 透明層28b和透明基板25。著色層包含著色劑(涂料、染料)，因 此通常具有高于透明層的折射率。因此，從發(fā)光層21出射的光在 通過(guò)光4是耳又裝置23時(shí)乂人具有高折射率的層向具有^氐折射率的層穿 過(guò)。因此，可以減小層界面上的光的反射損失，并且"R高了向空氣 層8的揭:耳又歲文率。
另一方面，在比較實(shí)例的顯示設(shè)備50的光提取裝置53中，從 發(fā)光層21側(cè)朝向空氣層8側(cè)依次配置透光部56 (透明層)、著色層 58R、著色層58G和著色層58B (濾色片58)以及透明基才反55。 在這種情況下，與上述的光4是取裝置23的情況相比專交，乂人發(fā)光層21出射的光引起了透光部56和濾色片58之間的界面上的更大的反 射損失。結(jié)果，對(duì)于根據(jù)圖11所示的比較實(shí)例的顯示設(shè)備50，與 根據(jù)圖1所示的實(shí)施例的顯示設(shè)備20相比較，向空氣層8的光提 耳又效率降寸氐。
此外，在根據(jù)比較實(shí)例的光提取裝置53中，結(jié)合層54插入透 光部56和著色層(濾色片58)之間。隨著結(jié)合層54的厚度變大， 可被反射膜57反射的光量減少。結(jié)果，光向空氣層8側(cè)的提取效 率降低，傾斜方向上的亮度降低。
在用具有濾色片層疊在發(fā)光層的光出射面上的結(jié)構(gòu)的顯示設(shè) 備(圖9)作為基準(zhǔn)的仿真中，本發(fā)明的發(fā)明人測(cè)定了光提取效率 的增加率。作為根據(jù)比較實(shí)例的顯示設(shè)備50的仿真模型，測(cè)定了 包4舌厚度是3 nm的結(jié)合層54 (比4交實(shí)例1 )和包括厚度是10 jam 的結(jié)合層54 (比較實(shí)例2 )的兩種樣品。根據(jù)比較實(shí)例1的顯示設(shè) 備50的仿真模型的結(jié)果顯示為41.4%,以及根據(jù)比較實(shí)例2的顯示 i殳備50的仿真才莫型的結(jié)果顯示為32.8%。相反地，才艮據(jù)上述實(shí)施例 的顯示i殳備20的仿真才莫型的結(jié)果顯示為46.3%。
作為參考，在圖12中示出仿真結(jié)果的實(shí)例，其示出^皮提取至 空氣層的光的亮度分布特性。在圖中，白圏表示具有濾色片(CF) 層疊在發(fā)光層的光出射面上的結(jié)構(gòu)的顯示設(shè)備(圖9)用作仿真模 型的情況下的亮度分布特性。此外，白色正方形表示根據(jù)本實(shí)施例 的顯示設(shè)備(圖1 )用作仿真模型的情況下的亮度分布特性。此外， 黑圈和黑色正方形分別表示根據(jù)比較實(shí)例1和比較實(shí)例2的顯示設(shè) 備(圖11)用作仿真模型的情況下的亮度分布特性。從圖12可以 確認(rèn)根據(jù)本實(shí)施例的仿真沖莫型在傾斜方向上具有比比較實(shí)例1和比 較實(shí)例2更高的亮度。才艮據(jù)該實(shí)施例，如比較實(shí)例，在透光部和著色層之間不存在對(duì)
應(yīng)于結(jié)合層厚度的間隙。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，不僅可以增加在正面方 向的亮度，而且可以增加傾斜方向上的亮度。
如上所述，描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，當(dāng)然，本發(fā)明不限 于此，并且可以基于本發(fā)明的4支術(shù)思想進(jìn)4于各種變形。
例如，盡管在上面的實(shí)施例中為一個(gè)^(象素(一個(gè)發(fā)光裝置)i殳 置一個(gè)透光部26, ^f旦是也可以在一個(gè)^f象素區(qū)域中設(shè)置多個(gè)透光部。 此夕卜，構(gòu)成透光部26的結(jié)構(gòu)體28均形成為相同形狀。然而，該形 狀不限于一個(gè)，而是可以具有多種形狀的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成光提取裝置的
透光部。
此外，在上面的實(shí)施例中，用于形成構(gòu)成透光部26的結(jié)構(gòu)體 28的成型基板31通過(guò)金屬模子形成，但不限于此。例如，使用可 分離性良好的具有柔性的塑料片作為成型基板，從而可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 體28向透明基4反25的轉(zhuǎn)印特性。
此外，在上面的實(shí)施例中，不固化著色層28a而形成透明層 28b,但是也可以在涂覆透明層28b之前固化或暫時(shí)地固化著色層 28a。


包括根據(jù)本發(fā)明第 一 實(shí)施例的光提取裝置的顯示設(shè)備的示意
性截面圖。每個(gè)都示出了構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光提取裝置的透 光部的結(jié)構(gòu)的 <奮改實(shí)例的截面圖。[圖3]每個(gè)都示出了構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光提取裝置的透 光部的結(jié)構(gòu)的 <奮改實(shí)例的截面圖。每個(gè)都示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光提取裝置 的制造方法的主要部分的處理的截面圖。用于i兌明根據(jù)本發(fā)明第 一 實(shí)施例的光提取裝置的制造工藝的 一部分的截面圖。每個(gè)都示出了用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光提取裝置 的制造方法的主要部分的處理的截面圖。示出包括反射器功能的現(xiàn)有的顯示設(shè)備的示意性截面圖。用于說(shuō)明如圖7所示顯示設(shè)備的反射器功能的主要部分的截面圖。示出了包括濾色片功能的現(xiàn)有的顯示i殳備的示意性截面圖。示出了包括根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光提取裝置的顯示設(shè)備 的示意性截面圖。示出了包括根據(jù)比較實(shí)例的光提取裝置的顯示設(shè)備的示意性
截面圖。示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的顯示設(shè)備和根據(jù)比較實(shí)例的 顯示i殳備的亮度耳又向分布實(shí)例的仿真結(jié)果。
符號(hào)說(shuō)明
8...空氣層20, 40 ...顯示設(shè)備 21 ...發(fā)光層
21R， 21G, 21B…發(fā)光裝置 23, 43 ...光l是耳又裝置 24...結(jié)合層 25, 45 ...透明基板
27, 47 ...反射膜(反射面)
28, 48 ...結(jié)構(gòu)體 28a, 48a ...著色層 28b， 48b ...透明層 29， 49…遮光部
30 ...空間部
31 ...成型基4反
32 ...凹部
權(quán)利要求
1.一種光提取裝置，設(shè)置在發(fā)光層的光出射面上，包括透光部，包含著色劑，以使從所述發(fā)光層出射的光通過(guò)其中；以及反射面，形成在所述透光部的外圍上，以改變來(lái)自所述發(fā)光層的光的出射角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光提取裝置，其中，所述透光部包4舌結(jié)構(gòu)體，具有側(cè)外圍面并由透光性樹(shù)脂制成， 反射膜，形成在所述結(jié)構(gòu)體的所述側(cè)外圍面上，以及著色層，構(gòu)成所述結(jié)構(gòu)體的至少一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光提取裝置，其中，所述著色層通過(guò)使著色劑分散或溶解到所述透光 性樹(shù)脂中而形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光提取裝置，其中，所述透光性樹(shù)脂由能量束固化樹(shù)脂形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光提取裝置，其中，所述結(jié)構(gòu)體被形成為使得其折射率從所述光出射 面的 一側(cè)朝向所述透明基板的 一側(cè)逐漸減小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光提取裝置，其中，所述反射面一皮形成為平面或曲面形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光提取裝置，其中，所述透光部以多個(gè)數(shù)目進(jìn)行二維配置， 所述光4是取裝置還包括形成在相鄰的透光部之間的遮光部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光提取裝置，還包括透明基板，用于支持多個(gè)所述透光部。
9. 一種光提取裝置的制造方法，包括制備在表面上二維配置多個(gè)凹部的成型基4反；將包含著色劑的透光性樹(shù)脂提供至所述凹部；固化要被轉(zhuǎn)印到透明基板上的所述透光性樹(shù)脂；以及在由固化的所述透光性樹(shù)脂制成的結(jié)構(gòu)體的側(cè)外圍面上 形成反射膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光提取裝置的制造方法，其中，將包含所述著色劑的所述透光性樹(shù)脂提供至所述 凹部的步-驟包4舌向所述凹部滴入包含所述著色劑的所述透光性樹(shù)脂 的步驟，以及用不包含所述著色劑的透光性樹(shù)脂填充所述凹部的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光提取裝置的制造方法，其中，使用能量束固化樹(shù)脂作為所述透光性樹(shù)脂。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光提取裝置的制造方法，其中，通過(guò)噴墨法執(zhí)行包含所述著色劑的所述透光性樹(shù) 脂的滴入。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的光提取裝置的制造方法，還包括在將所述結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)印到所述透明基板上之后以及在形成 所述反射膜之前，在相鄰的結(jié)構(gòu)體之間形成黑色材料層。
14. 一種顯示i殳備，包4舌發(fā)光層；透光部，包含著色劑，以使從所述發(fā)光層出射的光通過(guò) 其中；以及反射面，形成在所述透光部的外圍上，以改變來(lái)自所述 發(fā)光層的光的出射角。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示設(shè)備，還包括結(jié)合材料層，以結(jié)合光提取裝置和所述發(fā)光層。
16. #4居4又利要求14所述的顯示i殳備，其中，所述發(fā)光層包括多個(gè)發(fā)光像素區(qū)，以及其中，以多個(gè)數(shù)目配置所述透光部以對(duì)應(yīng)于多個(gè)所述發(fā) 光像素區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明為了提供具有反射器功能和濾色片功能的光提取裝置。據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光提取裝置(23)包括透光部(26)，具有用于改變來(lái)自發(fā)光層(21)的光的出射角的反射面，并且透光部(26)的至少一部分形成為濾色片(26R、26G、26B)。透光部(26)具有作為用于改變來(lái)自發(fā)光層(21)的光的出射角的反射器的功能，并提高了從發(fā)光層(21)到空氣層(8)的光提取效率。此外，透光部(26)的至少一部分形成為濾色片，因此，可以在同一層上形成反射器和濾色片。利用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得具有反射器功能和濾色片功能的光提取裝置。
文檔編號(hào)H05B33/02GK101627662SQ200880007249
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者渡邊達(dá)也 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社