CN116285495B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种显示装置，并且根据本公开的一个方面，显示装置包括：包括多个子像素的显示面板；和设置在所述显示面板上的光学控制膜，该光学控制膜包括包含多个凸起部分的凸起图案层和使该凸起图案层的上表面平坦化且其折射率低于凸起图案层的折射率的低折射层，所述低折射层包括：由包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷化合物的聚合物与包含(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合而成的基质；和分散在所述基质中的氟改性无机粒子。

Description

显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年12月08日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2021-0174684的优先权，该专利申请的公开内容通过引用并入本说明书中。
技术领域
本公开涉及一种显示装置，更具体地，涉及一种在能够进行喷墨工艺的同时改善收缩率和平坦度并且包括光学控制膜以改善显示质量的显示装置，所述光学控制膜包括具有低折射率的低折射层。
背景技术
近来，随着进入信息时代，以视觉方式表现电信息信号的显示领域快速发展，对应地，已经开发了具有优异性能如厚度薄、重量轻和功耗低的各种显示装置。这种显示装置的具体实例包括液晶显示(LCD)装置、等离子体显示平板(PDP)装置、场发射显示(FED)装置和有机发光显示(OLED)装置。
在显示装置中，将具有各种功能的光学控制膜设置在显示面板上以进一步改善光提取效率和亮度。例如，当在显示面板上形成多个透镜图案并形成低折射平坦层以覆盖该透镜图案时，可以通过控制折射率来改善光提取效率，从而提高亮度。
根据现有技术，将用于低折射平坦层的组合物涂布在透镜图案上并进行光照射和热处理来形成低折射平坦层。然而，为便于涂布和加工而加入到组合物中的溶剂在工艺过程中挥发，使得涂布膜收缩。如上所述，当涂布膜收缩时，存在最终形成的低折射平坦层的平坦度降低的问题。
此外，包含在用于低折射平坦层的组合物中的溶剂溶解透镜图案而引起透镜图案的膨胀和损失，这限制了光提取效率的改善。
因此，已经提出了使用不含有溶剂的无溶剂型组合物来形成低折射平坦层的技术。即使无溶剂型组合物不含有溶剂以减少收缩和透镜图案的损坏，折射率也不够低，由此在光提取效率的改善方面被限制。
此外，无溶剂型组合物在涂布性能和粒子分散性方面存在缺陷，使得其在工艺上存在问题，并且难以形成具有均匀的物理性能的低折射平坦层。
此外，低折射平坦层由具有低折射率的氟类材料形成以实现低折射特性。然而，由于氟类材料本身的物理性能，润湿性和粘合性降低，从而难以均匀涂布透镜图案的上表面。
发明内容
技术问题
因此，本公开要实现的一个目的是提供一种包括低折射层的显示装置，所述低折射层通过抑制由于收缩引起的折射率增加而具有优异的光学特性，并且通过使工艺过程中的收缩最小化而具有优异的平坦度。
此外，本公开要实现的一个目的是使在使用无溶剂型低折射层组合物的低折射层下方形成的图案的损坏最小化。
本公开要实现的一个目的是提供一种显示装置，其中无溶剂型组合物的涂布性能和粒子分散性得到改善以具有工艺优势，并且所述显示装置包括具有优异平坦度的低折射层。
此外，本公开要实现的一个目的是提供一种显示装置，其通过改善组合物的润湿性和涂布性能同时使用氟类材料降低折射率而在工艺上具有优势，并且包括具有优异的光学特性的低折射层。
此外，本公开要实现的一个目的是提供一种显示装置，其通过改善光提取效率和亮度而具有优异的显示质量。
本公开的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员由以下说明可以清楚地理解上文未提及的其它目的。
技术方案
根据本公开的一个方面，显示装置包括：包括多个子像素的显示面板；和设置在所述显示面板上的光学控制膜，该光学控制膜包括包含多个凸起部分的凸起图案层和使该凸起图案层的上表面平坦化且具有比所述凸起图案层的折射率更低的折射率的低折射层，并且所述低折射层包括：由包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷化合物的聚合物与包含(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合而成的基质；和分散在所述基质中的氟改性无机粒子。
示例性实施方案的其它详细内容包括在详细的说明书和附图中。
有益效果
根据本公开，所述光学控制膜的低折射层包括氟类材料以具有超低折射特性，使得所述显示装置具有优异的光提取效率和亮度。
此外，根据本公开，即使包括氟类材料，低折射组合物的润湿性和涂布性能也得到改善，从而在工艺中具有优势。此外，凸起图案层与低折射层之间的粘合性得到改善，从而改善了所述光学控制膜的平坦度和可靠性。
此外，根据本公开，当形成低折射层时，收缩被最小化，使得平坦度优异，并且可以使凸起图案层的损坏最小化。
根据本公开，使用用于无溶剂型低折射层的组合物通过喷墨工艺形成低折射层，使得在工艺上有利，并且涂布性能优异，工艺过程中低折射层的收缩得到改善。
此外，根据本公开，即使使用无溶剂组合物，粒子分散性也是优异的，使得低折射层的物理性能均匀且一致。
此外，根据本公开的低折射层具有优异的润湿性和涂布性能，使得无论凸起图案层的形状如何，低折射层均易于形成。
根据本公开的效果不限于上文例示的内容，在本说明书中包括更多各种效果。
附图说明
本公开的上述和其它方面、特征和其它优点将从以下结合附图的详细描述中得到更清楚的理解，其中：
图1是根据本公开的一个示例性实施方案的显示装置的剖视图；
图2是根据本公开的实施例1的低折射层的3D显微照片；
图3是根据比较例2的低折射层的3D显微照片。
具体实施方式
本公开的优点和特征以及实现该优点和特征的方法将通过参考下文与附图一起详细描述的示例性实施方案而变得清楚。但是，本公开不限于本文中公开的示例性实施方案，而是将以各种形式实施。示例性实施方案仅以实例的方式提供，以使本领域技术人员能够充分理解本公开的公开内容和本公开的范围。因此，本公开将仅由所附权利要求书的范围限定。
用于描述本公开的示例性实施方案的附图中所示的形状、尺寸、比例、角度、数目等仅是实例，并且本公开不限于此。在说明书通篇中，相同的附图标记通常表示相同的元件。此外，在本公开的以下描述中，可能省略对已知相关技术的详细解释以避免不必要地混淆本公开的主题。本文中使用的术语如“包括”、“具有”和“由……组成”通常意在允许增加其它组件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。除非另外明确说明，否则对单数的任何引用均可包括复数。
即使并未明确说明，组件也理解为包括常规的误差范围。
当使用术语如“上”、“上方”、“下方”和“下一个”来描述两个部分之间的位置关系时，一个或多个部分可以位于这两个部分之间，除非这些术语与术语“紧靠”或“直接”一起使用。
当一个元件或层设置在另一元件或层“上”时，其它层或其它元件可以直接插在所述另一元件上或插在它们之间。
尽管术语“第一”、“第二”等用于描述不同的组件，但是这些组件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组件与另一组件区分开来。因此，在本公开的技术概念中，下文提及的第一组件可以是第二组件。
在说明书通篇中，相同的附图标记通常表示相同的元件。
为了便于描述，示出了附图中所示的每个组件的尺寸和厚度，并且本公开不限于示出的组件的尺寸和厚度。
本公开的各个实施方案的特征可以部分地或全部地彼此结合或组合，并且可以在技术上以各种方式互锁和操作，并且实施方案可以彼此独立地或联合地进行。
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施方案的显示装置。
图1是根据本公开的一个示例性实施方案的显示装置的示意性剖视图。
参照图1，根据本公开的示例性实施方案的显示装置100包括显示面板PNL和光学控制膜150，并且光学控制膜150包括多个凸起部分151和低折射层152。
显示面板PNL可以是液晶显示面板或有机发光显示面板。液晶显示面板包括液晶层并调节液晶的透光率以显示图像。有机发光显示面板包括有机发光层以使用由其发射的光来显示图像。有机发光显示面板是自发光装置，其与液晶显示面板不同，不需要单独的光源，并且较薄且具有优异的柔韧性。在下文中，为了便于描述，将通过假定显示面板PNL是有机发光显示面板来描述根据本公开的示例性实施方案的显示装置，但不限于此。
显示面板PNL包括被定义为显示区域和非显示区域的区域。显示区域是其中设置多个像素以显示图像的区域。在显示区域中，可以设置包括用于显示图像的发光单元的像素和用于驱动该像素的驱动电路。设置非显示区域以包围所述显示区域。非显示区域是其中不显示图像并且可以设置用于驱动设置在所述显示区域中的像素和驱动电路的各种布线、驱动IC和印刷电路板的区域。在非显示区域中，可以设置各种IC，如栅极驱动器IC和数据驱动器IC。
所述多个像素的每一个包括多个子像素SP1、SP2和SP3。子像素SP1、SP2和SP3是用于显示一种颜色的元件，并且包括发射光的发射区域和不发射光的非发射区域。例如，所述多个像素的每一个包括三个子像素SP1、SP2和SP3。当所述多个像素的每一个包括三个子像素SP1、SP2和SP3时，该像素可包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素，但不限于此。例如，所述多个像素的每一个可包括四个子像素。在这种情况下，所述多个像素的每一个可包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素。
所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个可以以矩阵形式设置。例如，所述多个子像素SP1、SP2和SP3可以pentile结构设置，但不限于此。子像素SP1、SP2和SP3的每一个的颜色和排列可以根据需要以各种形式改变。
显示面板PNL包括基板110、缓冲层121、薄膜晶体管TFT、平坦化层124、有机发光二极管130、堤部125和包封层140。
基板110是支撑构造显示面板PNL的各种元件的基材。基板110可以由具有优异的绝缘性能和防水分渗透性的材料形成。例如，基板110可以是玻璃基板或塑料膜，但不限于此。
缓冲层121设置在基板110上以抑制氧气或水分的渗透。缓冲层121可以作为单层形成，或根据需要以多层结构形成。例如，缓冲层121可以由无机材料如氧化硅、氮化硅或氧氮化硅形成，但不限于此。当水分或氧气几乎没有影响时，或根据显示装置的结构，可以省略缓冲层121。
薄膜晶体管TFT设置在缓冲层121上。在附图中，在可包括在显示装置中的各种薄膜晶体管中，为了方便起见仅示出了驱动薄膜晶体管，但是也可包括开关薄膜晶体管和电容器。
薄膜晶体管TFT是用于驱动所述多个子像素的每一个的元件。因此，薄膜晶体管TFT可设置在缓冲层121上以对应于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每个区域。薄膜晶体管TFT包括栅极G、有源层ACT、源电极S和漏电极D。例如，有源层ACT设置在缓冲层121上，栅绝缘层123可设置在有源层ACT上以使栅极G绝缘。此外，层间绝缘层122可设置在栅极G和源电极S和漏电极D之间以使彼此绝缘。此外，源电极S和漏电极D设置在层间绝缘层122上以便与有源层ACT接触。薄膜晶体管TFT的配置、结构和布置不限于此，并且薄膜晶体管可以用各种配置和结构来形成。
用于使薄膜晶体管TFT的上表面平坦化的平坦化层124设置在薄膜晶体管TFT上。平坦化层124可包括电连接薄膜晶体管TFT与有机发光二极管130的接触孔。
有机发光二极管130设置在平坦化层124上以对应于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个。有机发光二极管130包括阳极131、有机发光层132和阴极133。阳极131设置在平坦化层124上并与相应的薄膜晶体管TFT电连接。阳极131形成为对于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个分离。
堤部125设置在平坦化层124上以暴露阳极131的至少一部分。堤部125设置在平坦化层124上并设置为覆盖阳极131的末端。堤部125划分相邻的子像素SP1、SP2和SP3。此外，堤部125划分相邻的像素。堤部125可以由绝缘材料形成，其使相邻的子像素SP1、SP2和SP3的阳极131彼此绝缘。此外，堤部125可以由具有高的光吸收率的材料形成，以抑制相邻子像素SP1、SP2和SP3之间的颜色混合。
有机发光层132设置在阳极131上。有机发光层132是包含有机发光材料以发射光的层。有机发光层132配置为发射对应于每个子像素SP1、SP2和SP3的颜色的光。例如，红色子像素的有机发光层132发射红光。
阴极133设置在有机发光层132上。阴极133对于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个不是分离的，而是作为一个层形成。然而，其不限于此，并且阴极可以根据需要形成为对于每个子像素SP1、SP2和SP3是分离的。
包封层140设置在阴极133上。包封层140保护有机发光二极管130免受外部环境影响以使其不劣化。此外，包封层140使有机发光二极管130的上部平坦化。例如，包封层140可具有三层结构，其中第一无机层141、有机层142和第二无机层143以该顺序层压。然而，其不限于此，并且包封层可以根据需要改变为各种配置。
光学控制膜150设置在包封层140上。光学控制膜150使得有机发光二极管130发射的光能够输出到外部，而不因全反射而损失，以改善显示装置100的光提取效率和亮度。因此，当显示面板PNL作为顶部发光型操作时，光学控制膜150设置在显示面板PNL上方。
光学控制膜150包括包含多个凸起部分151的凸起图案层和低折射层152。
所述多个凸起部分151设置在显示面板PNL上。当从显示面板PNL发射的光入射到光学控制膜150上时，由于全反射，以大于临界角的角度入射的光不会在显示面板PNL与光学控制膜150的界面处向上提取。所述多个凸起部分151以等于或小于临界角的角度折射以大于临界角的角度入射的光，以便将光输送至显示装置100的外部而不被全反射。因此，可以改善显示装置100的光提取效率。
凸起部分151具有从显示面板PNL的上表面向低折射层152的上表面突出的形状。例如，凸起部分151可具有穹顶形状，具体地，可具有半球形状。因此，在剖视图上，所述多个凸起部分151的每一个的上表面可具有类似弓形的弯曲形状。在这种情况下，可以通过控制折射率进一步改善显示装置100的光提取效率。然而，其不限于此，并且凸起部分151的截面形状和上表面形状可以各种形式改变。例如，凸起部分151的截面形状可以各种形式设计和改变，如三角形、梯形或具有平坦上表面的穹顶形状。
所述多个凸起部分151的每一个彼此间隔开以便以岛状设置，但不限于此。例如，所述多个凸起部分151彼此接触以便彼此一体地形成。
凸起部分151在平面图中可具有圆形或椭圆形，但不限于此。此外，凸起部分151可形成为在平面图中具有直线形状。在平面图上，所述多个凸起部分151的每一个具有相同的面积，并可以以恒定间距彼此间隔开。此外，所述多个凸起部分151可以以矩阵形式规则地设置，或可以Z字形图案设置。作为另一实例，所述多个凸起部分151可包括至少两种类型的具有不同直径的凸起部分，并可设置为以不同的间距彼此间隔开。
例如，所述多个凸起部分151的每一个的宽度W可以为1μm至30μm或10μm至30μm。例如，所述多个凸起部分151的每一个的高度H可以为0.1μm至60μm。例如，相邻的凸起部分151之间的距离P可以为5μm以下或0.1μm至5μm。在这种情况下，光路控制效果更加优异，从而可以提供具有更高的光提取效率的显示装置100。此外，子像素SP1、SP2和SP3的非发射区域的晶格感得到改善，从而可以改善显示装置100的显示质量。
例如，所述多个凸起部分151的每一个的尺寸可以小于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个的尺寸。例如，所述多个凸起部分151的每一个的尺寸可以小于所述多个子像素SP1、SP2和SP3的每一个的发射区域。然而，其不限于此，并且所述多个凸起部分151的每一个的尺寸可以等于相应的子像素SP1、SP2和SP3的尺寸。在本公开中，发射区域定义为其中在相邻的堤部125之间形成有机发光层132的区域。
例如，包括所述多个凸起部分151的凸起图案层可以由透明树脂如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或丙烯酸类树脂形成，但不限于此。
根据需要，可以任选地在凸起图案层与显示面板PNL之间设置基层和/或粘合层。即，所述多个凸起部分151可设置为与设置在显示面板PNL上方的基层和/或粘合层的上部接触。
低折射层152设置在包括多个凸起部分151的凸起图案层上。低折射层152覆盖其中设置多个凸起部分151的区域和其中未设置凸起部分151的区域，以使凸起图案层的上表面平坦化。低折射层152与所述多个凸起部分的上表面接触，也与其中未设置凸起部分151的显示面板PNL的上表面接触。低折射层152的上表面具有平坦表面。
低折射层152形成为具有低于包括多个凸起部分151的凸起图案层的折射率的折射率。因此，通过凸起图案层发射的光在凸起图案层与低折射层152的界面处折射以会聚到显示装置100的上部上。因此，可以进一步改善显示装置100的亮度和光提取效果。
例如，低折射层152的折射率可具有空气的折射率与凸起图案层的折射率之间的数值。在这种情况下，由凸起图案层入射的光在低折射层152的界面处折射，并且由低折射层152输出到显示装置100的上部的光被附加地折射以改善显示装置100的亮度和光提取效果。具体地，例如，低折射层152的折射率可以为1.45以下或1.1至1.45。在该范围内，入射到低折射层152的光的会聚效果优异，以便进一步改善显示装置100的亮度和光提取效果。例如，低折射层152的折射率与包括多个凸起部分151的凸起图案层的折射率之间的差可以为0.1以上、0.5以上或1以上。作为另一实例，凸起图案层的折射率可以为1.5至1.6。在这种情况下，显示装置的亮度和光提取效果更加优异。
低折射层152由其中氟改性无机粒子分散在包含聚合物和单体的聚合基质中的材料形成。例如，低折射层152可以通过固化包含聚合物、单体、氟改性无机粒子和引发剂的组合物来形成。所述组合物可通过光固化方法来固化，但不限于此。
在下文中，将详细描述构成用于形成低折射层152的组合物的各个组分。
所述聚合物包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷化合物。包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷的聚合物使得低折射层152能够在固化后保持延展性。因此，低折射层152可以良好地粘附到凸起图案层上，并使低折射层152与凸起图案层之间的粘合性保持为高以改善光学控制膜150的可靠性。此外，包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷的聚合物具有80％以上或90％以上的高透光率以具有优异的光学特性。氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯在分子中包括含氟基团，聚倍半硅氧烷是有助于实现低折射特性的硅类材料。
氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯在分子中包含全氟聚醚基团。该全氟聚醚基团是具有低折射率的官能团。因此，低折射层152的折射率保持为足够低以改善显示装置100的光提取效率。
例如，所述氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯选自由下面化学式1-1或化学式1-2表示的化合物。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
在化学式1-1和化学式1-2中，n可以各自独立地为1至100的整数。
由化学式1-1和化学式1-2表示的化合物有助于确保期望的折射率，并具有优异的延展性以有助于改善与凸起图案层的粘合性。
聚倍半硅氧烷有助于确保低折射层152的期望水平的折射率。例如，聚倍半硅氧烷可以由通式(RSiO1.5)n来表示。聚倍半硅氧烷可具有各种结构，如无规型、梯型、笼型和部分笼型。
例如，聚倍半硅氧烷可以是具有笼结构的多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)。具体地，例如，多面体低聚倍半硅氧烷可以是由下面化学式2表示的化合物。
[化学式2]
在化学式2中，R各自独立地选自具有1至30个碳原子的直链烷基、具有3至30个碳原子的支链烷基、具有6至30个碳原子的环烷基、具有6至30个碳原子的芳基、(甲基)丙烯酸烷基酯基团、包含乙烯基的单体基团和包含乙烯基的低聚物基团。此时，取代基R中的至少一个可选自(甲基)丙烯酸烷基酯基团、包含乙烯基的单体或包含乙烯基的低聚物。
在化学式2中，当至少一个R是(甲基)丙烯酸烷基酯基团、包含乙烯基的单体基团或包含乙烯基的低聚物基团时，R可以在固化过程中与要键合的氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸酯基团反应。即，所述聚合物可以是氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷的共聚物。在这种情况下，低折射层152的折射率足够低，使得有利之处在于，入射到低折射层152上的光被有效地会聚，并且物理性能均匀。此外，可以改善显示装置100的亮度和光提取效率。
现有技术的低折射层材料的问题在于，材料硬化，严重地发生收缩，在这种情况下，固化后形成的低折射层的折射率高于组合物的折射率，使得难以实现低折射特性。包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷的聚合物抑制了固化过程中的收缩，从而抑制折射率的增加，由此有助于改善显示装置的亮度和光提取效率。
在固化用于形成低折射层152的组合物的过程中，所述单体充当交联剂。(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯各自中包含的(甲基)丙烯酸酯基团键合到氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷各自中包含的反应性基团上以形成交联共聚物。
此外，所述单体有利于控制组合物的粘度以提供工艺上的便利。当包含所述聚合物与所述单体以聚合形成低折射层152时，可改善润湿性和涂布性能。因此，低折射层152与凸起图案层之间的粘合性得到改善，并形成具有均匀的物理性能和高平坦度的低折射层152，而不引起未涂布区域。此外，当一起使用所述聚合物与所述单体时，抑制了固化过程中的收缩，从而可以抑制折射率的增加。
此外，引入所述单体使得可以进行喷墨工艺。加入所述单体以控制组合物的粘度，从而控制适于喷墨工艺的物理性能。
例如，所述单体包含(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯。所述化合物的折射率为1.4以下，使得易于实现低折射率，并改善与凸起图案层的粘合性。
例如，(甲基)丙烯酸烷基酯可以是包含具有1至20个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯。具体地，例如，(甲基)丙烯酸烷基酯可以选自(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯和(甲基)丙烯酸2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酯，但不限于此。
所述氟化(甲基)丙烯酸酯可以是包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯。例如，所述氟化(甲基)丙烯酸酯可以是由下面化学式3表示的化合物。具体地，例如，氟化(甲基)丙烯酸酯可以选自(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯和(甲基)丙烯酸3-全氟己基丙酯，但不限于此。
[化学式3]
在化学式3中，R是氢或甲基，m是1至20的整数，且n是1至20的整数。
为了确保粘合性，可以在形成低折射层152之前对凸起图案层的上表面进行疏水表面处理，由此，可以在凸起图案层与低折射层152的界面处设置表面处理层。例如，疏水表面处理可通过本领域中已知的方法进行，如电晕放电或超声处理。
氟改性无机粒子分散在包含聚合物与单体的聚合基质中。氟改性无机粒子控制低折射层的折射率以提供超低折射性能。因此，进一步改善了入射到低折射层上的光的会聚效应，从而进一步改善显示装置的亮度和光提取效率。
例如，所述氟改性无机粒子具有1.2以下的折射率。在这种情况下，低折射层152可具有超低折射性能。
例如，所述无机粒子可以是二氧化硅。二氧化硅具有折射率低、与凸起图案层的粘合性优异和易于表面改性的优点。
例如，所述无机粒子可以是球形的。作为另一实例，所述无机粒子可具有中空或多孔结构。当无机粒子具有中空或多孔结构时，低折射层152的折射率可实现为低。
无机粒子的表面用氟化化合物改性。所述氟改性无机粒子具有疏水性，并具有与基于氟化材料的基质的相容性。因此，氟改性无机粒子可以均匀且一致地分散在基质中。通过这样做，低折射层152的折射率实现为低，而不提高低折射层152的雾度，从而提供优异的光学性能的优点。
例如，所述无机粒子可以用包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯来表面改性。包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸酯基团键合到无机粒子的表面上，由此，全氟烷基包围无机粒子表面。因此，无机粒子表面因全氟烷基而表现出疏水性。
具体地，例如，所述氟改性无机粒子包括二氧化硅；键合到二氧化硅表面上并包括乙烯基烷氧基硅烷的第一表面改性部分；和与所述第一表面改性部分键合并包括包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯的第二表面改性部分。
在下文中，将通过假设无机粒子是具有中空或多孔结构的二氧化硅来详细描述第一表面改性部分和第二表面改性部分。
乙烯基烷氧基硅烷的烷氧基硅烷基团键合到二氧化硅表面上。因此，乙烯基被引入到二氧化硅表面上以形成第一表面改性部分。例如，乙烯基烷氧基硅烷可以是选自乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的化合物。
包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯的(甲基)丙烯酸酯基团与第一表面改性部分的乙烯基键合。具体地，(甲基)丙烯酸酯基团与乙烯基通过加成反应来键合。因此，全氟烷基存在于氟改性无机粒子的最外部分中。例如，包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯可以是由下面化学式3表示的化合物。具体地，所述(甲基)丙烯酸酯可选自(甲基)丙烯酸2-全氟己基乙酯和(甲基)丙烯酸3-全氟己基丙酯，但不限于此。
[化学式3]
在化学式3中，R是氢或甲基，m是1至10的整数，且n是1至10的整数。
用于形成第二表面改性部分的包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯是疏水性化合物，因此，缺点在于难以在水性溶剂中反应。然而，在无机粒子表面上形成包含乙烯基烷氧基硅烷的第一表面改性部分后，使用作为氟化化合物的包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯二次进行表面改性反应。通过这样做，可以以高生产率容易地制备所述氟改性无机粒子。
全氟烷基存在于无机粒子的表面上，所述无机粒子的表面用包含乙烯基烷氧基硅烷和全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯改性，其与基于氟化材料的基质良好地相容。因此，该表面改性的无机粒子具有优异的分散性。
所述引发剂可以是光引发剂。当组合物热固化以形成低折射层时，可能由于热量引起变形或变色，并且低折射层的光学特性可能由于收缩而劣化。因此，理想的是使用光引发剂通过光固化来形成低折射层。例如，所述引发剂可以是氧化膦类化合物和/或苯酮类化合物，但不限于此。具体地，例如，可以使用二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、Irgacure TPO或2-羟基-2-甲基苯丙酮作为所述引发剂。
所述添加剂可以是选自表面活性剂或偶联剂的至少一种。表面活性剂改善组合物的流平特性和润湿性，以改善凸起图案层与低折射层152之间的粘合性以及低折射层152的平坦度。
例如，所述表面活性剂可以是氟类表面活性剂。具体地，例如，所述氟类表面活性剂可以是由下面化学式4-1或化学式4-2表示的化合物。
[化学式4-1]
在化学式4-1中，x是1至30的整数，且y是1至20的整数。
[化学式4-2]
在式4-2中，n是1至30的整数。
所述氟类表面活性剂具有与基于氟化材料的基质的优异的相容性，并改善低折射层152的流平特性和平坦度。
所述偶联剂可以是硅烷类偶联剂。该偶联剂改善润湿性，从而改善凸起图案层与低折射层152之间的粘合性，并有助于改善粘合可靠性。
例如，所述硅烷类偶联剂可以是选自3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷和正辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
例如，所述低折射层可以是通过固化包含30重量％至55重量％的聚合物、35重量％至65重量％的单体、1重量％至30重量％的氟改性无机粒子和0.5重量％至5重量％的引发剂的组合物形成的固化产物。在该范围内，低折射层152的平坦度和流平特性是优异的，并且折射率低，使得光学特性优异。
作为另一实例，低折射层152可以是通过固化包含30重量％至55重量％的聚合物、35重量％至65重量％的单体、1重量％至30重量％的氟改性无机粒子、0.5重量％至5重量％的引发剂和0.5重量％至5重量％的添加剂的组合物形成的固化产物。在该范围内，低折射层152的平坦度和流平特性是优异的，并且折射率低，使得光学特性优异。因此，可以改善显示装置100的亮度和光提取效率。
本公开的低折射层152可以由无溶剂组合物形成。即，用于形成本公开的低折射层的组合物可以是不含有溶剂的无溶剂组合物。氟改性无机粒子的分散性是优异的，使得即使不包含溶剂，也不引起由分散性劣化引起的问题。
此外，当所述组合物包含溶剂时，问题在于附加地需要热固化过程以挥发溶剂，并且低折射层在溶剂挥发时收缩。因此，存在低折射层的折射率增加的问题。此外，低折射层的上表面不是平坦的，而是沿着凸起图案层与低折射层的界面以保形厚度(conformalthickness)形成，因此存在平坦度差的问题。然而，本公开的低折射层152由无溶剂组合物制成，因此不需要热固化工艺。在固化过程中低折射层152的收缩被抑制，从而可以形成具有足够低的折射率和高平坦度的低折射层152。
此外，问题在于溶剂使下方的凸起图案层膨胀，这导致图案的损失和损坏。因此，这限制了进一步改善显示装置的光提取效率。本公开的低折射层152由无溶剂组合物形成，从而不会引起构成凸起图案层的凸起部分151的损失和损坏问题。
此外，当用无溶剂组合物形成低折射层152时，可以在显示面板PNL上容易地形成低折射层152，而不会对显示面板PNL造成损坏。
例如，低折射层152可以通过喷墨印刷无溶剂组合物来形成。因此，有助于提高工艺效率和生产率。
低折射层152由包含各种氟化材料的组合物形成以实现低折射率。然而，存在的问题在于，由于氟的表面张力高且表面能低，因此，包含氟化材料的组合物的润湿性和涂布性能降低。当润湿性和涂布性能降低时，低折射层的平坦度降低，从而引起每个区域中的物理性能不均匀的问题。此外，当多个凸起部分具有不规则排列或形状时，组合物难以均匀铺展，使得流平特性进一步劣化。例如，当多个凸起部分不具有相同的形状、凸起部分之间的间距不相等、或者凸起部分以线状图案形成使得形状和排列不规则时，在其上形成的低折射层的平坦度进一步劣化。
然而，如上所述，包含特定聚合物、单体、氟改性无机粒子和氟化表面活性剂的本公开的低折射层的组合物以氟化材料为基础。然而，具有润湿性和涂布性能优异的优点。因此，即使本公开的低折射层152具有低折射特性，该低折射层也具有与凸起图案层的高粘合性、均匀的物理性能而无未涂布区域、以及高平坦度的优点。此外，本公开的组合物具有优异的润湿性和涂布性能，因此在工艺上具有优势。因此，即使在由具有难以确保平坦度或流平特性的不规则形状的凸起部分151形成的凸起图案层上也容易涂布该组合物，从而形成具有优异的流平特性的低折射层152。
在下文中，将参照实施例更详细地描述本公开的效果。然而，阐述以下实施例以例示本公开，但本公开的范围不限于此。
[实施例1]
首先，制备用于低折射层的组合物，该组合物包含：包含由化学式1-1或化学式1-2表示的氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和由化学式2表示的POSS的聚合物；包含丙烯酸乙酯(或丙烯酸丁酯或丙烯酸2-乙基己酯)和丙烯酸2-全氟己基乙酯的单体；由下面化学式5表示的氟改性中空二氧化硅；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、由化学式4-1表示的氟类表面活性剂；和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
[化学式5]
在基膜上形成具有如图1中所示结构的凸起图案层。通过喷墨印刷方法(条件：脉冲宽度8μm，频率1000，电压100V，设备：inkjet Unijet，Dimatix的喷头QS250)将组合物涂布在凸起图案层上，并光固化以形成低折射层。将如上所述制备的光学控制膜层压在包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素的有机发光显示面板上以制造如图1中所示的显示装置。
[比较例1]
制备低折射层组合物，该组合物包含：含有由下面化学式a表示的聚氨酯丙烯酸酯和由化学式2表示的POSS的聚合物；以及作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
通过油墨滴法将如上所述制备的低折射层组合物涂布在通过与实施例1相同的方法制备的凸起图案层上。涂布之后，进行光固化和热固化以形成低折射层。将如上所述制备的光学控制膜层压在包括红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素和白色子像素的有机发光显示面板上以制造如图1所示的显示装置。
[化学式a]
[比较例2]
在实施例1的用于低折射层的组合物中，除了加入由下面化学式b表示的硅氧烷化合物代替丙烯酸2-全氟己基乙酯，并加入未表面改性的中空二氧化硅代替由化学式5表示的氟改性中空二氧化硅之外，通过与实施例1相同的条件和方法制备显示装置。
[化学式b]
[试验例]
测量根据实施例1以及比较例1和比较例2中每一个的组合物和低折射层的折射率，其结果显示在下表1中。
[表1]
实施例1 比较例1 比较例2
组合物的折射率 1.38 1.44 1.44
低折射层的折射率 1.40 1.48 1.46
折射率差 0.02 0.04 0.02
参照表1，可以确认，根据本公开的实施例1以及比较例2的低折射层组合物的折射率与通过固化所述组合物形成的低折射层的折射率之间的差小于比较例1。认为在实施例1和比较例2中，使用不含有溶剂的无溶剂低折射组合物，从而抑制了由于溶剂挥发引起的收缩。相反，在比较例1中，确定组合物包含溶剂，因此，由于热固化过程中溶剂挥发引起的收缩，折射率由此显著增加。
同时，可以确认，根据实施例1的低折射层的折射率为1.40，这远低于根据比较例1和比较例2中每一个的低折射层的折射率。具体地，可以确认，根据实施例1的低折射层的折射率低于比较例2的基于氟化材料的低折射层的折射率。实施例1的低折射层与比较例2的低折射层的不同之处在于，包含氟化(甲基)丙烯酸酯化合物和氟改性无机粒子。因此，可以确认，氟化(甲基)丙烯酸酯化合物和氟改性无机粒子有助于实现超低折射特性。
此外，为了确定根据实施例1和比较例2中每一个的组合物的铺展性和平坦度，在将各个组合物涂布在基板上之后，通过3D显微镜观察表面。结果显示在图2和图3中。图2是根据实施例1的低折射层的3D显微照片，图3是根据比较例2的低折射层的3D显微照片。参照图2和图3，可以理解的是，即使在实施例1和比较例2的相同条件下通过喷墨印刷法形成低折射层，与比较例2的低折射层的表面相比，实施例1的低折射层的表面更均匀且更平坦。由此，可以确定，根据实施例1的组合物具有比根据比较例2的组合物更好的润湿性和涂布性能，并且示出了实施例1的表面特性远好于比较例2的结果。
此外，对根据实施例1和比较例2的显示装置的红色、绿色、蓝色和白色中的每一种的发光效率进行评估，其结果显示在表2中。
[表2]
实施例1 比较例2
红 130.6％ 115.6％
绿 139.5％ 123.8％
蓝 119.4％ 110.2％
白 128.4％ 116.2％
参照表2，可以确认，与比较例2相比，实施例1的显示装置的所有红色、绿色、蓝色和白色的发光效率均优异。这是因为包括由根据本公开的示例性实施方案的用于低折射层的组合物所形成的低折射层，使得光会聚到显示装置的外部而不会由于其中的全反射而损失光，由此改善了效率。
本公开的示例性实施方案也可如下描述：
根据本公开的一个方面，一种显示装置包括：包括多个子像素的显示面板；和设置在所述显示面板上的光学控制膜，该光学控制膜包括包含多个凸起部分的凸起图案层和使该凸起图案层的上表面平坦化且其折射率低于所述凸起图案层的折射率的低折射层，其中，所述低折射层包括：由包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷化合物的聚合物与包含(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合而成的基质；和分散在该基质中的氟改性无机粒子。
所述聚合物可以是氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯与聚倍半硅氧烷化合物的共聚物。
所述聚倍半硅氧烷化合物可以是多面体低聚倍半硅氧烷。
所述多面体低聚倍半硅氧烷可以是由下面化学式2表示的化合物。
[化学式2]
(在化学式2中，R各自独立地选自具有1至30个碳原子的直链烷基、具有3至30个碳原子的支链烷基、具有6至30个碳原子的环烷基、具有6至30个碳原子的芳基、(甲基)丙烯酸烷基酯基团、含有乙烯基的单体基团、和含有乙烯基的低聚物基团，并且在化学式2中，至少一个R可以是(甲基)丙烯酸烷基酯基团、含有乙烯基的单体基团或含有乙烯基的低聚物基团。)
所述氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以是在分子中包含全氟聚酯基团的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
所述氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯可以是由下面化学式1-1或化学式1-2表示的化合物。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
(在化学式1-1和化学式1-2的每一个中，n可以为1至100的整数。)
所述(甲基)丙烯酸烷基酯可以是包含1至20个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯，并且所述氟化(甲基)丙烯酸酯可以是包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯。
所述包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯可以是由下面化学式3表示的化合物。
[化学式3]
(在化学式3中，R可以是氢或甲基，m可以是1至20的整数，且n可以是1至20的整数。)
所述氟改性无机粒子可具有中空结构或多孔结构。
所述氟改性无机粒子可以是用包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯表面改性的二氧化硅。
所述氟改性无机粒子可包括：键合到二氧化硅表面上并包括乙烯基烷氧基硅烷的第一表面改性部分；和与所述第一表面改性部分键合并包括包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯的第二表面改性部分。
所述乙烯基烷氧基硅烷可选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，并且包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯可以是由下面化学式3表示的化合物。
[化学式3]
(在化学式3中，R可以是氢或甲基，m可以是1至20的整数，且n可以是1至20的整数。)
所述低折射层可以是包含30重量％至55重量％的聚合物、35重量％至65重量％的单体和1重量％至30重量％的氟改性无机粒子的组合物的固化产物。
所述组合物可以是不包含溶剂的无溶剂组合物。
所述组合物还可以包含0.5重量％至5重量％的添加剂。
所述添加剂可包括氟类表面活性剂、硅类偶联剂或它们两者。
所述组合物还可以包含0.5重量％至5重量％的引发剂。
所述低折射层的折射率可以为1.45以下。
所述多个凸起部分可以彼此间隔开以设置为岛状。
所述多个凸起部分各自的宽度可以为1μm至30μm，高度可以为0.1μm至60μm，且相邻的凸起部分之间的距离可以为5μm以下。
尽管已经参照附图详细描述了本公开的示例性实施方案，但是本公开不限于此，并且可以在不背离本公开的技术构思的情况下以许多不同的形式实现。因此，提供本公开的示例性实施方案仅用于说明的目的，而非意在限制本公开的技术构思。本公开的技术构思的范围不限于此。因此，应当理解的是，上述示例性实施方案在所有方面都是示例性的，并不限制本公开。本公开的保护范围应当基于所附权利要求书来理解，其等同范围内的所有技术构思均应理解为落入本公开的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种显示装置，包括：
包括多个子像素的显示面板；和
设置在所述显示面板上的光学控制膜，该光学控制膜包括包含多个凸起部分的凸起图案层和使所述凸起图案层的上表面平坦化且其折射率低于所述凸起图案层的折射率的低折射层，
其中，所述低折射层包括：由包含氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和聚倍半硅氧烷化合物的聚合物与包含(甲基)丙烯酸烷基酯和氟化(甲基)丙烯酸酯的单体聚合而成的基质；和分散在所述基质中的氟改性无机粒子，
其中，所述低折射层是包含30重量％至55重量％的所述聚合物、35重量％至65重量％的所述单体和1重量％至30重量％的所述氟改性无机粒子的组合物的固化产物，
其中，包含所述聚合物、所述单体和所述氟改性无机粒子的组合物是不包含溶剂的无溶剂组合物。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述聚合物是氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯与聚倍半硅氧烷化合物的共聚物。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述聚倍半硅氧烷化合物是多面体低聚倍半硅氧烷。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述多面体低聚倍半硅氧烷是由下面化学式2表示的化合物：
[化学式2]
在化学式2中，R各自独立地选自具有1至30个碳原子的直链烷基、具有3至30个碳原子的支链烷基、具有6至30个碳原子的环烷基、具有6至30个碳原子的芳基、(甲基)丙烯酸烷基酯基团、含有乙烯基的单体基团和含有乙烯基的低聚物基团，并且在化学式2中，至少一个R是(甲基)丙烯酸烷基酯基团、含有乙烯基的单体基团或含有乙烯基的低聚物基团。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是在分子中包含全氟聚酯基团的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，所述氟化氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯是由下面化学式1-1或化学式1-2表示的化合物：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
在化学式1-1和化学式1-2的每一个中，n为1至100的整数。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述(甲基)丙烯酸烷基酯是包含1至20个碳原子的烷基的(甲基)丙烯酸酯，并且所述氟化(甲基)丙烯酸酯是包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯是由下面化学式3表示的化合物：
[化学式3]
在化学式3中，R是氢或甲基，m是1至20的整数，且n是1至20的整数。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述氟改性无机粒子具有中空结构或多孔结构。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述氟改性无机粒子是用包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯表面改性的二氧化硅。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述氟改性无机粒子包括：键合到二氧化硅表面上并包括乙烯基烷氧基硅烷的第一表面改性部分；和键合到所述第一表面改性部分并包括包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯的第二表面改性部分。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述乙烯基烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷，并且所述包含全氟烷基的(甲基)丙烯酸酯是由下面化学式3表示的化合物：
[化学式3]
在化学式3中，R是氢或甲基，m是1至20的整数，且n是1至20的整数。
13.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述组合物还包含0.5重量％至5重量％的添加剂。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述添加剂包括氟类表面活性剂、硅类偶联剂或它们两者。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述组合物还包含0.5重量％至5重量％的引发剂。
16.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述低折射层的折射率为1.45以下。
17.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个凸起部分彼此间隔开设置为岛状。
18.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个凸起部分各自的宽度为1μm至30μm，高度为0.1μm至60μm，且相邻的凸起部分之间的距离为5μm以下。
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