TWI831909B - 發光單元及包含其之顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種發光單元，包含：光源；以及用於傳輸及轉換從光源發出的光的光學組件，其中光學組件包含：導光體、設置在導光體上並且具有低於導光體的折射率的低折射率層、設置在低折射率層上的第一覆蓋層、設置在第一覆蓋層上並且包含量子點的波長轉換層，並且導光體包含透明金屬氧化物。
Description
本申請主張於2019年1月22日提交的韓國專利申請案號10-2019-0008156的優先權，以及該申請的所有利益，其全部內容透過引用合併於此。
本發明的例示性實施例總體上涉及一種發光單元、一種發光單元的製造方法、以及包含發光單元的顯示裝置。
液晶顯示器(LCD)包含使液晶層(light crystal layer)在兩個基板之間充電的顯示面板。液晶顯示器控制液晶層的液晶分子的定向以透過像素單元調整光的透射率，從而顯示圖像。由於液晶顯示器的顯示面板為具有不發光特性的光接收元件，因此液晶顯示器在顯示面板的底部包含發光單元以提供光至顯示面板。
發光單元可以包含光源，例如發光二極體(LED)，以及用於將從光源發出的光均勻的傳輸至顯示面板的光學組件。近年來，開發了一種將量子點應用於發光單元的方法。當應用量子點時，可以提供廣色域並且能夠提高顏
色的再現性。此外，其具有各種優點，例如可以獲得高的峰值亮度並且可以減少功率消耗。然而，其亮度可能會隨時間降低。
在背景技術部分中所揭露的上述資訊僅用於理解本發明概念的背景，並且因此，其可能包含不構成現有技術的資訊。
根據本發明的例示性實施例構成的裝置能夠提供具有改良的光學特性的發光單元、包含發光單元的顯示裝置、以及例示性方法以提供發光單元的製造方法。
本發明概念的附加特徵將在下面的說明中闡述，並且部分將藉由本說明而更加清楚，或者可以透過實施本發明概念而獲得新知。
根據一例示性實施例的一種發光單元，其包含：光源；以及傳輸並轉換從光源發出的光的光學組件，其中光學組件包含：導光體；設置在導光體上並且具有低於導光體的折射率的低折射率層；設置在低折射率層上的第一覆蓋層；以及設置在第一覆蓋層上並且包含量子點的波長轉換層，並且導光體包含金屬氧化物。
金屬氧化物可以包含鐵、鈦、鈷、鉻、鋅、鋯、錫、釩、鎂、鋁、鍶、錳、銅、及鎳中至少一種。
金屬氧化物可以包含：第一金屬氧化物；以及表現預定顏色的第二金屬氧化物，並且第一金屬氧化物的含量可以大於第二金屬氧化物的含量。
導光體在垂直於導光體的一側面的方向上在400至700奈米的波長範圍內可以具有大於70%的透射率。
光學組件可以進一步包含設置在波長轉換層上的第二覆蓋層，並且第一覆蓋層及第二覆蓋層可以包含無機材料。
光學組件可以進一步包含設置在第二覆蓋層上的保護層，其中保護層可以包含有機材料。
根據例示性實施例的一種顯示裝置，其包含：顯示面板；以及供應光至顯示面板的發光單元，其中發光單元包含：光源，以及傳輸並轉換從光源發出的光的光學組件，光學組件包含：導光體、設置在導光體上並且具有低於導光體的折射率的低折射率層、以及設置在低折射率層上的第一覆蓋層，導光體包含第一金屬氧化物以及表現預定顏色的第二金屬氧化物，並且第一金屬氧化物的含量大於第二金屬氧化物的含量。
導光體在垂直於導光體的一側面的方向上在400nm至700nm的波長範圍內可以具有大於70%的透射率。
第一金屬氧化物以及第二金屬氧化物可以包含相同的金屬。
第一金屬氧化物及第二金屬氧化物可以包含鐵、鈦、鈷、鉻、鋅、鋯、錫、釩、鎂、鋁、鍶、錳、銅、及鎳中至少一種。
光學組件可以進一步包含：設置在第一覆蓋層上的波長轉換層；以及設置在波長轉換層上並且包含無機材料的第二覆蓋層。
光學組件可以進一步包含設置在第二覆蓋層上的保護層，並且保護層可以包含有機材料。
根據一例示性實施例的發光單元的製造方法，其包含：準備包含玻璃材料的導光體；熱處理導光體；在導光體上形成低折射率層；以及透過電漿輔助化學氣相沈積在低折射率層上形成第一覆蓋層。
熱處理可以在150至350℃執行。
可以在形成折射率層之前執行對導光體的熱處理。
可以在形成折射率層之後執行對導光體的熱處理。
對導光體的熱處理可以在200℃或更低的溫度執行。
隨著對導光體的熱處理的溫度增加，熱處理的時間可以減少。
經過熱處理的導光體可以包含金屬氧化物，金屬氧化物可以包含第一金屬氧化物以及具有預定顏色的第二金屬氧化物，並且導光體中的第一金屬氧化物的含量可以大於第二金屬氧化物的含量。
經過熱處理的導光體在垂直於導光體的一側面的方向上在400nm至700nm的波長範圍內可以具有大於70%的透射率。
根據一例示性實施例的發光單元的製造方法，其包含：準備包含玻璃材料的導光體；照射光至導光體；並且在導光體上形成低折射率層及第一覆蓋層，其中光具有大於400nm的波長。
發光單元的製造方法可以進一步包含：準備面對導光體的一側的光源，其中光可以從光源發出。
經過光照射的導光體可以包含金屬氧化物，金屬氧化物可以包含：第一金屬氧化物以及表現預定顏色的第二金屬氧化物，並且在導光體中第一金屬氧化物的含量可以大於第二金屬氧化物的含量。
經過光照射的導光體在垂直於導光體的一側面的方向上在400nm至700nm的波長範圍內可以具有大於70%的透射率。
根據例示性實施例，可以提供具有改良的光學特性的發光單元、發光單元的製造方法、以及包含發光單元的顯示裝置。具體來說，可以提供一種發光單元，其即使經過一段時間，光面對部分的亮度也不會改變或幾乎不變。
可以理解的是前面的總體說明及下面的詳細說明為例示性和說明性的，並且旨在提供對於申請專利範圍所保護的範圍的進一步說明。
1:顯示裝置
10:顯示面板
11,12,241:基板
13,14:偏光器
20:發光單元
21:底部機殼
22:支架
23:托架
24:光源單元
242,A:光源
26:反射片
27:光學組件
271:導光體
272:圖案片
273:低折射率層
275:第一覆蓋層
276:波長轉換層
277:第二覆蓋層
278:保護層
28:光學片
31,32:框架
40:頂部機殼
50:後蓋板
QD:量子點
IS:入光面
OS:出光面
L1,L2,L3:光線
T1,T2,T3:黏著組件
DA:顯示區域
NA:非顯示區域
RL:反光層
D1,D2,D3:方向
附圖提供對本發明概念的進一步理解，且合併至本說明書中並構成本說明書的一部分，附圖描繪了本發明概念的例示性實施例，並且與本說明書一同用於解釋本發明概念。
第1圖為根據一例示性實施例的顯示裝置的示意圖。
第2圖為沿著線II-II’截取的第1圖的截面圖。
第3圖為根據例示性實施例的光學組件的截面圖。
第4圖示出在光學組件上執行的熱處理製程。
第5圖為照射UV-A至導光體的情況的透射率圖表。
第6圖為照射UV-B至導光體的情況的透射率圖表。
第7圖為照射UV-C至導光體的情況的透射率圖表。
第8圖為一例示性實施例的製造方法中的導光體的截面圖。
第9圖及第10圖為根據一例示性實施例的發光單元的製造方法中的光學組件的部分構成元件的截面圖。
第11圖為示出包含根據例示性實施例的導光體的光學組件的亮度的圖表。
第12圖為示出包含根據比較性實施例的導光體的光學組件的亮度的圖表。
第13圖為示出使用根據例示性實施例及比較例的光學組件的亮度增加率的圖表。
第14圖為示出透過PECVD製程在導光體上形成無機層並且在其上執行熱處理的一例示性實施例的圖像。
第15圖為以低溫執行熱處理的一例示性實施例的圖像。
在下文的說明中，基於解釋的目的，闡述了許多具體細節以提供對各種例示性實施例的透徹理解。如本文中所使用的「實施例(embodiment)」及「實施(implementation)」可以互換的使用，並且為採用一個或多個本文中所揭露的發明概念的非限制性的例子。顯而易見的，各種例示性實施例可以在沒有這些具體細節的狀況下或以一種或多種等效佈置以實踐。在其他例子中，以方塊圖的形式描繪了習知的結構及設備，以避免不必要的混淆各種例示性實施例。進一步來說，各種例示性實施例可以不同，但不互斥。例如，在不偏離本發明概念的狀況下，一個例示性實施例中的特定形狀、構造、特徵可以使用或實施在另一個例示性實施例中。
除非另有明確的指定，所示出的例示性實施例應理解為提供部分例示性實施例的細節變化的例示性的特徵。因此，除非另有明確的指定，在不脫離本發明概念的狀況下，特徵、組件、模組、層、膜、板、區域、及/或態樣等(在下文中獨立或統稱為「元件」)，可以以其他方式組合、分離、互換、及/或重新排列。
在附圖中所使用的交叉影線及/或陰影通常用於闡明相鄰元件之間的邊界。因此，除非另有指定，否則無論是否存在交叉影線或陰影都不能傳達或指示對特定材料、材料特性、尺寸、比例、所示的元件之間的共通性、及/
或任何其他特徵、屬性、特性等的偏好或需求。進一步的，附圖中元件的尺寸及相對尺寸為了闡明及/或說明目的而可以誇大。因此各元件的尺寸及相對尺寸不限定於附圖中所描繪的尺寸及相對尺寸。當一例示性實施例可以不同的實施時，可以以不同於說明的順序執行特定的步驟順序。例如，兩個連續說明的步驟可以實質上同時執行或以與說明的順序相反的順序執行。此外，相同的元件符號表示相同的元件。
以理解的是，當一元件，例如層，稱作在另一元件「上(on)」，或者「連接至(connected to)」、「耦接至(coupled to)」另一元件時，它可以直接在另一元件之上，或者直接連接至、耦接至另一元件，或者可以存在中間元件。然而，當元件或層稱作「直接在(directly)」另一元件「上(on)」，「直接連接至(directly connected to)」、「直接耦接至(directly coupled to)」另一元件或層時，則不存在中間元件或層。此外，術語「連接(connected)」可以為具有或不具有中間元件的物理、電性、及/或流體連接。進一步的，D1軸、D2軸、及D3軸不限定於直角坐標系的三個軸，例如x、y、及z軸，並且可以在更廣泛的意義上進行解釋。例如，D1軸、D2軸、及D3軸可以彼此垂直，或者可以表示彼此不垂直的不同方向。為了本揭露的目的，「X、Y、及Z中的至少一個」及「從包含X、Y、及Z的組合中選擇至少一個」可以被解釋為僅X、僅Y、僅Z，或X、Y、及Z中兩個或複數個的任意組合，例如XYZ、XYY、YZ、及ZZ。如本文所使用的，術語「及/或」包含一個或複數個所列出的相關聯項目的任何及所有組合。
儘管術語「第一(first)」、「第二(second)」等在本文中可以用於說明各種類型的元件，但這些元件不應受到這些術語的限定。這些術語用於區別一個元件與另一個元件。因此，在不脫離本揭露的教導的狀況下，下文中的第一元件可以稱作第二元件。
空間相對術語如「下(beneath)」、「下(below)」、「下(under)」、「低於(lower)」、「上(above)」、「上(upper)」、「上(over)」、「高於(higher)」、「側(side)」(例如，在側壁(sidewall)中)、及其相似詞，在本文中僅用於說明目的，以說明附圖中描繪的一個元件與另一個元件之間關係。除了附圖中所描繪的方向之外，空間相對術語還意圖包含使用、操作、及/或製造中的裝置的不同方向。例如，當一個附圖中的裝置被翻轉後，被說明為在其他元件或特徵「下(beneath)」或「下(below)」的元件將被定向為在其他元件或特徵「上(above)」。因此，例示性術語如「下(below)」可以包含上方及下方兩個方向。進一步的，裝置能以其他方式定向(例如，旋轉90度或其他方向)，並且本文中使用的空間相對術語應做相對應的解釋。
在本文中使用的術語僅用於說明特定實施例的目的，而非限定本發明概念。如本文所使用的單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」也意圖包含複數形式，除非上下文明確的另外指出。此外，在本說明書中使用的術語「包含(comprises)」、「包含(comprising)」、「包含(includes)」、及/或「包含(including)」時，指定所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件、組件、及/或其上的組合存在，但不排除一個或複數個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件、及/或其上的組合存在或添加。此外，如本文所使用的術語「實質上(substantially)」、「約(about)」和其他類似術語被用作近似詞而非度量詞，並且用於解釋測量、計算、及提供數值的固有誤差，且為本領域具有通常知識者所認識。
在本文中參照了剖面圖及/或分解圖以說明各種例示性實施例，這些圖是理想化的例示性實施例及/或中間結構的示意圖。因此，由於如製造技術及/或公差所導致的圖示形狀的變化是可以預期的。因此，本文中所揭露的例示性實施例不應解釋為限定區域的特定示出的形狀，而意在包含如由於如製造而
引起的形狀偏差。以這種方式，附圖中所示出的區域本質上可以是示意性的，並且這些區域的形狀可以不反映裝置的區域的實際形狀，因此，其並非意在限制本發明。
除非另有定義，本文中所使用的所有術語(包含技術及科學術語)具有與本揭露內容所屬的領域具有通常知識者的通常理解相同的含意。術語，例如在常用字典中定義的術語，應被解釋為具有與相關領域中的術語一致的含義，並且不應以理想化或過於正式的解釋，除非在本文中另有明確的定義。
此外，在本說明書中，片語「在平面上」表示從頂部觀看目標部分，並且片語「在截面上」表示從側面觀看透過垂直的切割目標部分形成的截面。
在下文中，包含根據一例示性實施例的發光單元的顯示裝置將參照第1圖至第3圖說明。第1圖為根據一例示性實施例的顯示裝置的示意圖，第2圖為沿著線II-II’截取的第1圖的截面圖，第3圖為根據例示性實施例的光學組件的截面圖。
參照第1圖，示意性的示出顯示裝置1的前側。顯示裝置1可以形成為矩形形狀。顯示圖像的顯示區域DA幾乎佔據顯示裝置1前側的全部面積，並且非顯示區域NA圍繞顯示區域DA。顯示區域DA稱作螢幕，並且非顯示區域NA稱作外框。
雖然在附圖中示出顯示裝置1及顯示區域DA具有四個稜角，但其也可以具有圓角。此外，根據例示性實施例的顯示裝置1可以幾乎不具有非顯示區域NA。
第2圖示出第1圖中示出的顯示裝置1沿著方向D1截取的截面圖。參照第2圖，光源單元24設置在顯示裝置1的一邊緣。在顯示裝置1中，設置光源單元24的邊緣的外圍稱作光入射部分，並且在光入射部分的相對側且未設置光
源單元24的邊緣的外圍，稱作光面對部分(light facing portion)。光源單元24可以設置在顯示裝置1的至少一個邊緣，但是可以在顯示裝置1的左邊緣沿垂直方向延伸。
參照第1圖及第2圖，顯示裝置1基本上包含顯示面板10以及發光單元20。顯示裝置1包含將顯示面板10固定至顯示面板10與發光單元20之間的發光單元20的框架31及32。顯示裝置1包含保護顯示面板10並同時覆蓋顯示面板10的邊緣，並且防止顯示面板10與發光單元20分離的頂部機殼40。頂部機殼40可以設置在設置有光源單元24的顯示裝置的僅一邊緣，或者可以圍繞顯示裝置1的邊緣。覆蓋運作顯示裝置1的驅動裝置、電源裝置、及其相似物的後蓋板50設置在發光單元20的後側。
顯示面板10可以為液晶顯示面板，其中液晶層形成在形成有開關、電極、以及濾色器的兩個透明的基板11及12之間。偏光器13及14分別附著至基板11及12的表面。顯示面板10在驅動裝置的控制下調整透過發光元件20提供並且通過偏光器13及14以及液晶層的光的透射率，以顯示圖像。
供應光至顯示面板10的發光單元20設置在顯示面板10下方。發光單元20包含底部機殼21、支架22、托架23、光源單元24、以及光學元件。
底部機殼21是一種放置或固定發光單元20的構成元件的容器。底部機殼21可以形成為實質上為矩形的托盤及其相似的形狀。底部機殼21可以以金屬材料形成，例如鋁、鋁合金、或鍍鋅鋼片。底部機殼21可以以塑膠材料形成，例如聚碳酸酯。
包含反射片26、光學組件27、以及光學片28的光學元件設置在底部機殼21上。與光源單元24結合的支架22設置在光入射部分中的底部機殼21的後側。在光面對部分中，支撐光學組件27的托架23設置在底部機殼21上。
支架22是一種用於固定光源單元24的散熱部分，並且同時將光源單元24產生的熱傳輸至底部機殼21。支架22可以包含具有良好導熱性的金屬材料，從而防止由於從光源單元24到底部底板21的熱的快速傳輸而導致光源單元24過熱。例如，支架22可以透過將鋁或鋁合金壓製成型而形成。
光源單元24包含沿著光入射部分延伸的基板241，以及以預定的間隔設置在基板241上的光源242。基板241可以為印刷電路板(PCB)，具體來說，可以為金屬芯印刷電路板(MCPCB)。基板241可以固定至支架22。光源242電性連接至基板241的導線，以接收電力，將電能轉換為光能，並且發出光能。光源242可以為發光二極體(LED)封裝，並且LED可以發出具有高色純度的藍光。藍光可以表示具有約440至485奈米波長的光。例如，LED可以發出具有約445至450奈米的峰值波長的藍光，具體來說，峰值波長為447奈米。光源242以其發光側面對光學組件27的方式設置。除了LED封裝之外，點光源或線性光源也可以作為光源242。
光學組件27設置在底部機殼21上，同時其一邊緣設置在鄰近於光源242。光學組件27透過將光導引至顯示面板10，以將光源242發出的光傳輸至顯示面板10。光學組件27用於將具有在光源單元24中產生的點光源或線性光源形式的光學分佈的光改變為具有用於均勻光分佈的面光源形式的光學分佈的光。光學組件27同時轉換從光源242發出的光的波長。當從前面觀看時，光學組件27可以大於顯示區域DA，以提供光至顯示裝置1的整個顯示區域DA。光學組件27可以作為單獨的部分提供。
反射片26可以設置在光學組件27下方，也就是說，在光學組件27與底部機殼21之間。反射片26反射在光學組件27下移動的光以控制光向顯示面板10移動，從而提高光的效率。
光學片28可以設置在光學組件27上。光學片28可以包含擴散片、稜鏡片、以及保護片。擴散片透過散射來自光學組件27的光以均勻的分散亮度，也就是說，使平面光源具有均勻的亮度。稜鏡片調整透過擴散片散射的光的行進方向，以使光的行進方向垂直於顯示面板10。保護片可以保護稜鏡片的稜鏡免於刮傷等。保護片也可以具有分散光以擴大因棱鏡片而變窄的視角的功能。光學片28可以不包含任何擴散片、稜鏡片、以及保護片，並且部分可以包含複數個光學片。光學片28可以進一步包含透過分散、傳輸、以及反射光的偏振光量，以提高亮度效率的反射偏光片。
提供框架31及32以穩定的固定顯示面板10及其相似物，設置在光入射部分的框架31以及設置在光面對部分的框架32在結構上可以彼此不同。顯示面板10可以透過黏著組件T1及T2，如雙面膠帶，附著至光學組件27及托架23。托架23可以透過黏著組件T3附著至框架32。透過這樣的結構，顯示裝置1可以設計以具有較薄的厚度。
在上文中，已經說明了顯示裝置1的完整構造。在下文中，將詳細說明根據例示性實施例的顯示裝置1中的發光單元20的光學組件27。在下文中，將參照先前參照的附圖，而沒有任何特定的參照。
參照第3圖，光學組件27包含導光體271作為主要的構成元件，其用於從光源242供應光至顯示面板10。在導光體271中，鄰近光源242的外圍稱作光入射部分並且遠離光源242設置的外圍稱作光面對部分。光學組件27包含依序堆疊在導光體271上的低折射率層273、第一覆蓋層275、波長轉換層276、第二覆蓋層277、以及保護層278。
導光體271導引從光源242發出的光的前進路徑。玻璃導光板受熱及濕氣的變形較塑膠導光板小，如聚甲基丙烯酸甲酯，並且具有高強度。當使用玻璃導光板時，發光單元20的設計自由增加，以能夠提供較薄的發光單元20
及顯示裝置1。矽基底的玻璃可以用作導光體271的玻璃材料，並且導光體可以包含二氧化矽(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、及其相似物作為主成分。
導光體271可以具有約0.5mm至3mm的厚度，但也可以具有小於0.5mm或者大於3mm的厚度。
根據例示性實施例的導光體271可以包含金屬氧化物。在此狀況下，金屬可以包含鐵、鈦、鈷、鉻、鋅、鋯、錫、釩、鎂、鋁、鍶、錳、銅、及鎳中至少一種。導光體271中含有的金屬氧化物的含量可以為約0.02至0.05原子百分比(at%)。
根據例示性實施例的金屬氧化物可以包含第一金屬氧化物及第二金屬氧化物。第一金屬氧化物可以為透明的，並且第二金屬氧化物可以具有預定顏色。第二金屬氧化物可以具有任何顏色，例如可以為黃色、綠色、紫色等。
導光體271中的第一金屬氧化物的含量可以大於第二金屬氧化物的含量。導光體271可以包含具有預定顏色的第二金屬氧化物，但是由於導光體271包含較多透明的第一金屬氧化物，因此可以是透明可見的。
根據例示性實施例的第一金屬氧化物及第二金屬氧化物可以包含相同的金屬。第一金屬氧化物(M1Ox)及第二金屬氧化物(M1Oy)可以包含相同的金屬，但是可以根據金屬離子的狀態表現不同的顏色。在M1Ox及M1Oy中，M1可以為一金屬，並且x及y可以為不同的實數。例如，當第一金屬氧化物包含二價金屬離子並且第二金屬氧化物包含三價金屬離子時，即使各金屬氧化物為相同的金屬，其仍可以表現不同的顏色。
具體來說，第一金屬氧化物選自包含二價錳、二價鈦、四價鈦、五價鈦、四價鉻、五價鉻、三價至六價錳、四價至六價鐵、四價至五價鈷、三價至四價鎳、三價銅、二價鋅、及其相似物的群組。此外，第二金屬氧化物包
含例如三價鈦、二價五價釩、二價至三價鉻、二價錳、二價至三價鐵、二價至三價鈷、二價鎳、二價銅、及其相似物。然而，應理解的是第一金屬氧化物及第二金屬氧化物不限定於上述的例子，更可以包含根據金屬離子以表現不同顏色的任何金屬。
根據例示性實施例的導光體271在方向D1上，即導光體271的一側的長邊方向，對於具有400至700奈米波長的光可以具有大於約60%的透射率，並且可以例如大於70%。也就是說，當在垂直於導光體271的側面的方向上測量透射率，對於400至700奈米的光的透射率可以大於約60%，或者可以大於約70%。由於導光體271相較於具有預定顏色的第二金屬氧化物，其可以包含較多含量的處於透明狀態的第一金屬氧化物，即使在窄側而非寬側測量透射率時，對於具有400至700奈米波長的光也可以具有優良的透射率。
圖案片272設置在導光體271下方，並且具有小於導光體271的折射率的低折射率層273設置在導光體271上。圖案片272的折射率可以與導光體相同。低折射率層273可以包含具有小於導光體271中包含的材料的折射率的材料。低折射率層273可以包含有機材料，例如丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、及聚丙烯腈，並且可以塗佈在導光體271的頂面上。根據例示性實施例，低折射率層273可以包含分散在樹脂中的顆粒，例如中空二氧化矽。
具有折射率差的第一界面形成在低折射率層273與導光體271之間。第一界面對應於導光體271的出光面OS，並且作為介面選擇性的發出導光體271中導引的光。當由在導光體271中導引的光線L1與出光面OS形成的入射角超過閾值角時，光線L1在第一界面中被完全反射，並且返回至導光體271。另一方面，當在導光體271中導引至出光面OS的光線L2及L3的入射角小於發生全反射的閥值角時，至少一部分的光線L2及L3通過第一界面並且從導光體271洩露。
空氣層形成在圖案片272下方，並且具有折射率差的第二界面形成在圖案片272與空氣層之間。在導光體271中導引的光線L1的反射角透過圖案片272的圖案控制。透過第二界面反射或散射的光線L2及L3在第一界面不完全反射，並且至少一部分的光線L2及L3可以從導光體271洩露。可以省略圖案片272，並且可以圖案化導光體271的底面。
如上所述的入射在導光體271的入光面IS上的光線L1在導光體271中從光入射部分被引導至光面對部，並透過導光體271的出光面OS洩露。導光體271將由光源242產生的具有點光源或線性光源形式的光學分布的光轉換為具有面光源形式的光學分布的光。
根據例示性實施例，光學組件27可以進一步包含反光層RL。反光層RL可以覆蓋導光體271的光面對部分的側面以防止導光體271中導引的光透過導光體271的光面對部分的側面洩露。
第一覆蓋層275及波長轉換層276設置在低折射率層273上。第一覆蓋層275實質上設置在波長轉換層276與低折射率層273之間以防止波長轉換層276的有機材料及低折射率層273的有機材料混合。第一覆蓋層275可以用於防止濕氣及氧氣滲透至波長轉換層276。
可以透過電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)沈積無機物，例如氮化矽(SiNx)、氧化矽(SiOx)、及其相似物，以形成第一覆蓋層275。
波長轉換層276設置在第一覆蓋層275上。可以透過在第一覆蓋層275上塗佈在分散介質中分散有量子點QD的組合物以形成波長轉換層276。因此，波長轉換層276可以形成以使量子點QD分散在樹脂層中。作為分散介質的透明材料具有低光吸收，同時不影響量子點QD的波長轉換性能，其可以使用例如環氧樹脂、矽樹脂、聚苯乙烯、丙烯酸酯、及其相似物。
當光源242發出的光為藍光時，波長轉換層276的量子點QD可以包含紅量子點及綠量子點。紅量子點將一部分的藍光轉換成具有620至750奈米波長的紅光，並且綠量子點將一部分的藍光轉換成具有495至750奈米波長的綠光。未轉換成紅光或綠光的藍光直接通過波長轉換層276傳輸。光學組件27可以透過混合從波長轉換層276發出的藍光、紅光、以及綠光以提供白光至顯示面板10。
第二覆蓋層277設置在波長轉換層276上，並且保護層278設置在第二覆蓋層277上。第二覆蓋層277可以包含無機材料，例如氮化矽、氧化矽、及其相似物。保護層278可以包含有機材料。第二覆蓋層277可以防止波長轉換層276的有機材料與保護層278的有機材料混合。第二覆蓋層277可以防止濕氣或氧氣的滲透。保護層278可以保護整個光學組件27。
根據例示性實施例的導光體271可以透過包含大量的透明金屬氧化物以保持導光體271的透明度及透射率，並且可以透過防止根據顯示裝置的驅動而引起的亮度變化，以提供均勻的顯示品質。
在下文中，將參照第4圖至第7圖說明一種根據一例示性實施例的發光單元的製造方法。第4圖示出在光學組件上執行的熱處理製程。第5圖為照射UV-A至導光體的情況的透射率圖表。第6圖為照射UV-B至導光體的情況的透射率圖表。第7圖為照射UV-C至導光體的情況的透射率圖表。在下文中，將詳細描述光學組件中的導光體的製造方法，並且本領域具有通常知識者可以透過相同的方法製造其他組件。
首先，準備由玻璃材料製成的導光體271。接下來，具有有機材料的低折射率層273形成在導光體271上，並且包含無機材料的第一覆蓋層275形成在低折射率層273上。
隨後，可以執行熱處理導光體271的製程。具體來說，可以在低折射率層273及第一覆蓋層275堆疊在導光體271上時，對導光體271進行熱處理。
導光體271的熱處理製程可以在約150至350℃的溫度執行。導光體271的熱處理製程可以執行約10至100分鐘。
根據低折射率層273的耐熱溫度，可以決定導光體271的熱處理製程的溫度。
例如，當低折射率層273的耐熱溫度大於350℃時，可以在所述的溫度範圍內在任意溫度執行熱處理製程，例如可以在相對較高的溫度執行。當在相對較高的溫度執行熱處理製程時，熱處理製程的時間可以縮短。
例如，當低折射率層273的耐熱溫度為200℃或更小時，導光體271的熱處理製程可以在約150至200℃執行。當在相對較低的溫度執行熱處理製程時，熱處理製程的時間可能增加。隨著導光體271的熱處理製程的溫度增加，熱處理製程的時間可以減少。
當在根據例示性實施例的導光體271上形成低折射率層273之後第一覆蓋層275形成時，導光體271可以表現預定顏色並且可以降低導光體271的透射率。
具體來說，當第一覆蓋層275形成時，可以使用電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)製程。當第一覆蓋層275可以包含例如氮化矽時，PECVD製程可以使用SiH4、NH3、以及N2反應氣體。當第一覆蓋層可以包含例如氧化矽時，可以使用SiH4及N2O反應氣體。
存在於PECVD製程的反應腔中的反應氣體可以透過電漿分解成自由基狀態。當反應氣體分解成自由基狀態時，可以發出各種波長介於約100至500奈米的光。
各種波長的光中，波長為400奈米或小於約400奈米的光可以造成包含在導光體271中的金屬氧化物的狀態改變。這將參照第5圖至第7圖詳細說明。
參照第5圖，當UV-A以不同的照射能量照射至導光體271時，相較於照射UV-A波長(Ref)的光之前，導光體271的透射率沒有發生顯著的變化。如第6圖所示，當UV-B以不同的照射能量照射至導光體271時，相較於照射UV-A波長的光之前，在可見光波長段中導光體271的透射率沒有發生顯著的變化，但是在波長約450nm或更小時，導光體271的透射率顯著的降低。然而，如第7圖所示，當UV-B以不同的照射能量照射至導光體271時，導光體271的透射率在波長約450至700奈米顯著的減少。也就是說，藉由對應於UV-C的波長減少了導光體271的透射率。作為參考，根據國際照明委員會(Commission on Illumination,CIE)，紫外線分為315至380nm的UV-A、280至315nm的UV-B、以及100至280nm的UV-C。
也就是說，包含在導光體271中的透明第一金屬氧化物(M1Ox)可以透過UV-B及UV-C波長變為第二金屬氧化物(M1Oy)，並且相應的，導光體271表現預定顏色的同時導光體271的透射率降低。
然而，在根據實施例的發光單元的製造方法中，透過在經過PECVD製程的導光體271上執行熱處理製程，表現預定顏色的第二金屬氧化物(M1Oy)再次變為第一金屬氧化物(M1Ox)。相應的，包含在例示性實施例的光學組件27中的導光體271可以以透明狀態提供。
具體來說，在執行PECVD製程之前的導光體271可以包含第一金屬氧化物(M1Ox)及第二金屬氧化物(M1Oy)，並且第一金屬氧化物(M1Ox)的含量可以大於第二金屬氧化物(M1Oy)。然而，當執行PECVD製程時，第一金屬氧化物(M1Ox)可以透過在製程中產生的UV-B及UV-C波長變為第二金屬氧化物
(M1Oy)。相應的，在製造過程中，導光體271可以透過第二金屬氧化物表現預定顏色。如上所述，包含有色的第二金屬氧化物的導光體271的光導(light-guiding)特性可以減少，並且相應的，透過導光體271發出的光量可以減少，並且顯示裝置的亮度可以減少。
根據例示性實施例，當在導光體271上執行熱處理製程時，包含在導光體271中的第二金屬氧化物(M1Oy)可以再次變為第一金屬氧化物(M1Ox)。因此，根據例示性實施例的導光體271包含大量的透明第一金屬氧化物(M1Ox)，並且相應的，導光體271可以為透明的。使用如導光體271的光學組件可以具有優良的導光特性，並且相應的，包含其之顯示裝置可以維持恆定的亮度。
接下來，參照第8圖，將說明根據一例示性實施例的發光單元的製造方法。第8圖為一例示性實施例的製造方法中的導光體的截面圖。
如第8圖所示，一種根據一例示性實施例的發光單元的製造方法可以包含準備導光體271並且在準備的導光體271上執行熱處理的步驟。
導光體271的熱處理製程可以在約150至350℃的溫度執行。導光體271的熱處理製程可以執行約10至100分鐘。
由於在例示性實施例中沒有附加的層堆疊在導光體271上，因此製程的溫度沒有限制。根據例示性實施例的熱處理製程可以在上述的溫度範圍內以相對較高的溫度執行，並且可以在例如310至330℃執行。在此狀況下，熱處理製程的時間可以在約10至30分鐘之內。
接下來，低折射率層及第一覆蓋層依序形成在導光體271上，以提供參照第3圖說明的光學組件27。
根據例示性實施例，在對導光體271執行熱處理製程後，即使當執行PECVD製程以形成第一覆蓋層時，導光體271仍可以維持透明狀態。
經過熱處理製程前的導光體271可以包含第一金屬氧化物(M1Ox)及第二金屬氧化物(M1Oy)兩者。當根據例示性實施例執行熱處理製程時，第二金屬氧化物(M1Oy)可以透過熱能變為第一金屬氧化物(M1Ox)。也就是說，經過熱處理製程的導光體271可以包含大多數的第一金屬氧化物(M1Ox)以及少量的第二金屬氧化物(M1Oy)。從而，雖然在經過熱處理製程且因此第一金屬氧化物(M1Ox)部分的變為第二金屬氧化物(M1Oy)的導光體271上執行PECVD製程，第一金屬氧化物(M1Ox)的含量仍可以大於第二金屬氧化物(M1Oy)的含量。因此，當使用例示性實施例的製造方法時，即使在導光體271上執行PECVD製程之後，導光體271仍可以維持透明狀態。
在下文中，一種根據一例示性實施例的發光單元的製造方法將參照第9圖及第10圖進行說明。第9圖及第10圖為根據一例示性實施例的發光單元的製造方法中的光學組件的部分構成元件的截面圖。
參照第9圖，準備以玻璃為材料的導光體271。接下來，包含有機材料的低折射率層273形成在導光體271上，並且包含無機材料的第一覆蓋層275形成在低折射率層273上。
當第一覆蓋層275形成時，可以使用PECVD製程。當第一覆蓋層275包含例如氮化矽時，PECVD製程可以使用SiH4、NH3、及N2反應氣體。當第一覆蓋層275包含例如氧化矽時，可以使用SiH4及N2O反應氣體。
存在於PECVD製程的反應腔的反應氣體可以透過電漿能量分解成自由基狀態。當反應氣體分解成自由基狀態時，可以發出介於約100至500奈米的各種波長的光。在各種波長的光中，具有波長約400奈米或小於400奈米的光可以造成包含在導光體271中的金屬氧化物的狀態改變。執行PECVD製程之後的導光體271可以表現預定顏色，並且可以表現例如黃色。
同時，圖案片272形成在導光體271的底面，反光層RL形成在導光體271的側面，接著準備包含在顯示裝置中的光源242。
接下來，驅動光源242以照射光至導光體271。光源242可以發出例如藍光，並且藍光可以為波長約440至485奈米的光。光源242可以發出峰值波長為例如445至450奈米的光，具體來說，峰值波長為447奈米的藍光。
透過從光源242發出的光以表現預定顏色的第二金屬氧化物(M1Oy)可以再次變為第一金屬氧化物(M1Ox)。經過光照射的導光體271可以再次變為透明狀態。在此狀況下，從光源242發出的光可以透過圖案片272及反光層RL有效的在導光體271中移動。
包含在經過光照射的導光體271中的第一金屬氧化物(M1Ox)的含量可以大於第二金屬氧化物(M1Oy)的含量。由於相較於具有預定顏色的第二金屬氧化物(M1Oy)，導光體271可以包含相對大量的處於透明狀態的第一金屬氧化物，因此導光體271可以視為透明的。
經過光照射的導光體271在方向D1上對於具有400至700奈米波長的光可以具有大於約60%的透射率，也就是說，在導光體271的一側的長邊方向可以具有例如大於70%的透射率。也就是說，當測量在垂直於導光體271的側面的方向上的透射率時，對於400至700奈米的光可以具有大於約60%的透射率。
接下來，參照第10圖，準備以玻璃為材料的導光體271。接下來，包含有機材料的低折射率層273形成在導光體271上，並且包含無機材料的第一覆蓋層275形成在低折射率層273上。
透過使用PECVD製程可以形成第一覆蓋層275，並且執行過PECVD製程的導光體271可以表現如上所述的預定顏色。
接下來，透過使用附加的光源A，光可以照射至導光體271。光可以具有約400至700奈米的波長。光照射可以執行約24小時以上。
透過光源A發出預定顏色的第二金屬氧化物(M1Oy)可以再次變為第一金屬氧化物(M1Ox)。經過光照射的導光體271可以再次變為透明狀態。
經過光照射的第一金屬氧化物(M1Ox)的含量可以大於第二金屬氧化物(M1Oy)的含量。由於相較於具有預定顏色的第二金屬氧化物(M1Oy)，導光體271可以包含相對大量的處於透明狀態的第一金屬氧化物，因此導光體271可以為透明的。
經過光照射的導光體271在方向D1上對於具有400至700奈米波長的光可以具有大於60%的透射率，也就是說，在導光體271的一側的長邊方向可以具有例如大於70%的透射率。也就是說，當測量在垂直於導光體271的側面的方向上的透射率時，對於400至700奈米的光可以具有大於約60%的透射率。
本說明書說明在低折射率層273及第一覆蓋層275堆疊在導光體271上的情況下執行光照射製程的一例示性實施例，但不限定於此，並且可以在導光體271上執行光照射製程之後，再形成折射率層273及第一覆蓋層275。
在下文中，將參照第11圖至第13圖說明一例示性實施例及一比較性實施例。第11圖為示出包含根據例示性實施例的導光體的光學組件的亮度的圖表。第12圖為示出包含根據比較性實施例的導光體的光學組件的亮度的圖表。第13圖為示出使用根據例示性實施例及比較例的光學組件的亮度增加率的圖表。
首先，參照第11圖，當在根據例示性實施例的導光體上執行熱處理製程或光照射製程時，根據例示性實施例的顯示裝置具有與即使在導光體上執行PECVD製程後，仍處於初始驅動狀態的顯示裝置(Ref)實質上相同的亮度。由於處於初始驅動狀態的顯示裝置(Ref)包含處於透明狀態的導光體，可以確定即使經過一段時間，顯示裝置的亮度仍可以維持恆定。
另一方面，參照第12圖，當不在根據比較例的導光體上執行熱處理製程或光照射製程時，可以確定相較於處於初始驅動狀態的顯示裝置(Ref)，包含執行過PECVD製程的導光體的顯示裝置的亮度隨著時間的經過而增加。處於初始驅動狀態的顯示裝置(Ref)可以包含具有相對較多第二金屬氧化物含量的導光體，並且可以表現微黃棕色。然而，透過裝置的驅動，從光源發出的光照射至導光體，使其再次變為透明狀態，並且如第12圖所示，亮度增加了。
根據比較例的顯示裝置引起亮度變化，並且顯示品質可能不均勻。
接下來，參照第13圖，透過各導光體照射光至對應於光入射部分的區域，以觀察經過預定的時間後對應於初始狀態的亮度增加率。Ref表示使用透明玻璃導光板的狀況，比較例1為在導光體上使用180℃的N2O氣體執行PECVD製程的情況，比較例1為在導光體上使用320℃的N2O氣體執行PECVD製程的情況，比較例3為在導光體上使用320℃的N2及NH3氣體以及180℃的N2O氣體執行PECVD製程的情況，以及一例示性實施例為在熱處理製程執行之後，在導光體上使用180℃的N2O氣體執行PECVD製程的情況
在此例示性實施例的狀況下，即使在導光體上執行PECVD製程，導光體仍可以透過熱處理製程維持透明度。因此可以確定，即使在初始驅動狀態下經過了預定的時間，仍可以顯示相同的亮度。
同時，當在PECVD製程中使用的反應氣體改變或者製程溫度改變，第二金屬氧化物的含量可以大於第一金屬氧化物的含量，並且可以在根據比較例1及比較例2的初始驅動狀態表現預定顏色。從而，當光在光入射部分中照射預定的時段時，第二金屬氧化物再次變為處於透明狀態的第一金屬氧化物，因此導光體再次變為透明，並且相應的，亮度增加率增加至200%。顯示裝置的驅動引起亮度的變化以及顯示品質的均勻性的劣化。
在下文中，執行過熱處理製程的根據一例示性實施例的導光體的透明度將參照第14圖及第15圖說明。第14圖為示出透過PECVD製程在導光體上形成無機層並且在其上執行熱處理的一例示性實施例的圖像。第15圖為以低溫執行熱處理的一例示性實施例的圖像。
首先，包含氮化矽(SiNx)的無機層及包含氧化矽(SiOx)的無機層(SiOx)形成在以玻璃材料製成的導光體271上，並且在320℃執行熱處理製程10分鐘。當執行PECVD製程時，玻璃材料的導光體271可以表現微黃棕色，並且由於執行例示性實施例中的熱處理製程，如第14圖所示，導光體271處於透明狀態。
接下來，包含氮化矽(SiNx)的無機層及包含氧化矽(SiOx)的無機層(SiOx)形成在以玻璃材料製成的導光體271上，並且在190℃執行熱處理製程90分鐘。當如參照第14圖說明的執行PECVD製程時，玻璃材質的導光體271可以表現微黃棕色，並且由於執行例示性實施例中的熱處理製程，導光體271處於如第15圖所示的透明狀態。
本發明的例示性實施例及/或本發明的例示性方法可以實現的部分優點包含可以提供具有改良的光學特性的發光單元、發光單元的製造方法、以及包含發光單元的顯示裝置。具體來說，可以提供一種發光單元，其即使經過一段時間，光面對部分的亮度也不會改變或幾乎不變。
雖然已經在本文中說明部分例示性實施例及實施方式，透過本說明書其他的實施例及更改將是顯而易見的。相應的，本發明概念不限定於這些實施例，更進一步包含申請專利範圍所涵蓋的更廣泛的範圍以及對於本領域具有通常知識者而言顯而易見的各種明顯的更改及等效佈置。
242:光源
27:光學組件
271:導光體
272:圖案片
273:低折射率層
275:第一覆蓋層
276:波長轉換層
277:第二覆蓋層
278:保護層
L1,L2,L3:光線
RL:反光層
QD:量子點
IS:入光面
OS:出光面
D1,D2,D3:方向
Claims (7)
- 一種發光單元，包含：一光源；以及一光學組件，傳輸並轉換從該光源發出的光，其中該光學組件包含：一導光體；一低折射率層，設置在該導光體上並且具有低於該導光體的折射率；一第一覆蓋層，設置在該低折射率層上；以及一波長轉換層，設置在該第一覆蓋層上並且包含一量子點，並且該導光體在垂直於該導光體的一側面的方向上在400nm至700nm的波長範圍內具有大於70%的透射率，且包含：一第一金屬氧化物；以及一第二金屬氧化物，表現一預定顏色並具有小於該第一金屬氧化物的透射率，其中該第一金屬氧化物以及該第二金屬氧化物包含相同的金屬，且該導光體係透過一熱處理使一部分的該第二金屬氧化物變為該第一金屬氧化物，以使該第一金屬氧化物的含量大於該第二金屬氧化物的含量。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光單元，其中該第一金屬氧 化物以及該第二金屬氧化物包含鐵、鈦、鈷、鉻、鋅、鋯、錫、釩、鎂、鋁、鍶、錳、銅、及鎳中至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光單元，其中該光學組件進一步包含設置在該波長轉換層上的一第二覆蓋層，並且該第一覆蓋層及該第二覆蓋層包含一無機材料。
- 如申請專利範圍第3項所述的發光單元，其中該光學組件進一步包含設置在該第二覆蓋層上的一保護層，其中該保護層包含一有機材料。
- 一種顯示裝置，包含：一顯示面板；以及一發光單元，供應光至該顯示面板，其中該發光單元包含：一光源，以及一光學組件，傳輸並轉換從該光源發出的光，該光學組件包含：一導光體；一低折射率層，設置在該導光體上並且具有低於該導光體的折射率；一第一覆蓋層，設置在該低折射率層上，該導光體在垂直於該導光體的一側面的方向上在400nm至700nm的波長範圍內具有大於70%的透射率，且包含： 一第一金屬氧化物以及表現一預定顏色並具有小於該第一金屬氧化物的透射率的一第二金屬氧化物，並且其中該第一金屬氧化物以及該第二金屬氧化物包含相同的金屬，且該導光體係透過一熱處理使一部分的該第二金屬氧化物變為該第一金屬氧化物，以使該第一金屬氧化物的含量大於該第二金屬氧化物的含量。
- 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該第一金屬氧化物及該第二金屬氧化物包含鐵、鈦、鈷、鉻、鋅、鋯、錫、釩、鎂、鋁、鍶、錳、銅、及鎳中至少一種。
- 如申請專利範圍第5項所述的顯示裝置，其中該光學組件進一步包含：一波長轉換層，設置在該第一覆蓋層上；以及一第二覆蓋層，設置在該波長轉換層上並且包含一無機材料，並且其中該光學組件進一步包含設置在該第二覆蓋層上的一保護層，並且該保護層包含一有機材料。
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