專利名稱：面發(fā)光裝置及其制造方法和液晶顯示單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透過一個面發(fā)光的面發(fā)光裝置，及一種制造該發(fā)光裝置的方法，和一種具有該發(fā)光裝置的液晶顯示單元。
背景技術(shù)：
一個典型的面發(fā)光裝置包括一個透過一個面發(fā)光的面發(fā)光元件。從該面發(fā)光元件中發(fā)出的光線透過一個平的基底發(fā)出。在該情況下，從發(fā)光元件發(fā)出的光只有20％到25％從發(fā)光裝置發(fā)出。即，該發(fā)光裝置不能有效發(fā)射從發(fā)光元件發(fā)出的光。這是因為大部分從發(fā)光元件發(fā)出的光在該平的基底和空氣之間的界面上被反射。
在日本公開專利文獻第2001-135477號的圖11中公開的一種有機EL裝置中，在基底對應(yīng)于像素的每個部分中形成一個平凸透鏡，從而增加能夠從有機EL裝置發(fā)出的光線的比例。在日本公開專利文獻第2002-8850號中公開的發(fā)光裝置中，在基底上設(shè)置通過蝕刻一個透明薄膜而形成的粗糙的光散射體，以增加從發(fā)光裝置發(fā)出的光的比例。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種新穎的面發(fā)光裝置，它能夠有效的發(fā)射從發(fā)光元件發(fā)出的光，和一種制造該種面發(fā)光裝置的方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種具有該種面發(fā)光裝置的液晶顯示單元。
為了實現(xiàn)與本發(fā)明目的一致的前述和其他的目的，提供了一種面發(fā)光裝置。該裝置包括一具有一預(yù)定厚度的透明基底，和一設(shè)置在該透明基底上的面發(fā)光元件。該透明基底包括一個光射出表面。從元件發(fā)出的光線通過該透明基底并從該光射出表面射出該裝置。在光射出表面設(shè)置多個凹坑。在每個相鄰的凹坑對之間的光射出表面的一部分包括一垂直于透明基底的厚度方向的平面。
本發(fā)明還提供另外一種面發(fā)光裝置。該裝置包括一透明基底和一設(shè)置在該透明基底上的面發(fā)光元件。該透明基底包括一個光射出表面。從元件發(fā)出的光線通過該透明基底并從該光射出表面射出該裝置。在光射出表面設(shè)置多個凹坑。這些凹坑是通過處理所述光射出表面而形成的。在每個相鄰的凹坑對之間的光射出表面的一部分包括未經(jīng)形成凹坑的過程處理的部分。
本發(fā)明的另外一方面在于，提供一種制造一面發(fā)光裝置的方法。該裝置包括一透明基底和一設(shè)置在該透明基底上的區(qū)域面發(fā)光元件。該透明基底包括一個光射出表面。從元件發(fā)出的光線通過該透明基底并從該光射出表面射出該裝置。該方法包括用一掩模遮掩該光射出表面的一部分；向該遮掩的光射出表面進行噴沙，由此在該光射出表面內(nèi)形多個凹坑；并在噴沙完成后移去掩模。
本發(fā)明提供另外一種制造一面發(fā)光裝置的方法。該裝置包括一透明基底和一有機電致發(fā)光元件。該透明基底包括一光射出表面。從元件發(fā)出的光線通過該透明基底并從從該光射出表面射出該裝置。該方法包括在透明基底上形成該有機電致發(fā)光元件；在透明基底上密封該有機電致發(fā)光元件；用一掩模遮掩在其上形成有有機電致發(fā)光元件的透明基底的光射出表面的一部分；向該被遮掩住的光射出表面進行噴沙，由此在光射出表面內(nèi)形成多個凹坑；并在噴沙完成后移去該掩模。
本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將通過以下結(jié)合附圖的描述和結(jié)合實例對本發(fā)明的原理的說明而變得明顯。


本發(fā)明與其目的和優(yōu)點，可通過如下的對目前優(yōu)選的實施例的描述結(jié)合附圖得到最好的理解圖1(a)是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的液晶顯示單元的圖解剖面視圖；圖1(b)是圖1(a)中所示的液晶顯示單元的透明基底的一部分的平面圖；圖1(c)是圖1(a)中所示的液晶顯示部件的凹坑的剖面視圖；圖2是解釋在圖1(a)中所示的液晶顯示部件的光路的示意剖面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1(a)至2對本發(fā)明的一個實施例進行描述。
圖1(a)和圖2表示一透射型液晶顯示單元1，它包括一個液晶元件以及一個面發(fā)光裝置。在該實施例中，該液晶元件是一個液晶面板2，而該面發(fā)光裝置是一個背光3。該液晶面板2具有常規(guī)的結(jié)構(gòu)，并且，比如，包括成矩陣排列的像素。每一個像素有紅，藍和綠色的濾色鏡。該液晶面板2利用該像素生成圖像。該背光3由一個透明基底5和一個有機電致發(fā)光元件4組成，該有機電致發(fā)光元件為在透明基底5上的面發(fā)光元件。
該透明基底5用厚度為500μm的玻璃制成。該透明基底5允許部分或者全部可見光通過。該透明基底5具有一個入射面6和一個光射出表面7，把其互相設(shè)于透明基底5的相對側(cè)上。該入射面6包含在有機電致發(fā)光元件4和該透明基底5之間的界面內(nèi)。該光射出表面7包含在該透明基底5和空氣之間的界面內(nèi)。
該入射面6是一個平面而且與有機電致發(fā)光元件4面對。該光射出表面7面向遠離有機電致發(fā)光元件4的方向，而且因具有規(guī)則分布的凹坑8而不平。在光射出表面7上沒有形成凹坑8的部分垂直于透明基底5的厚度方向且平行于入射面6。
該凹坑8具有同樣尺寸的相同的半球形狀。如圖1(b)所示，每個凹坑8有一個圓形的開口。該開口的直徑和該凹坑8的深度都是250μm。除了位于光射出表面7周圍的凹坑8，每個凹坑8都是被其他六個凹坑8所圍繞。每一對相鄰的凹坑8的間距是50μm。
該凹坑8通過如下的方式形成。首先，準備好其上形成有有機電致發(fā)光元件4的透明基底5，在凹坑8形成之前，該光射出表面7垂直于透明基底5的厚度方向而且平行于該入射面6。為了防止該有機電致發(fā)光元件4被劃傷，該有機電致發(fā)光元件4用一個密封元件(未示出)密封。然后，將除與凹坑8相應(yīng)的部分之外的光射出表面7的其他部分用掩模保護。在這種狀態(tài)下，將該光射出表面7進行噴沙。從而，把那些沒有被掩模保護的光射出表面7的部分經(jīng)過研磨形成凹坑8。在噴沙后將該掩模移走。
因為該凹坑8是通過上述的方式形成的，在光射出表面7上的相鄰凹坑8對之間的每部分都沒有受到噴沙媒質(zhì)的研磨，所以能保持垂直于透明基底5的厚度方向且平行于入射面6。
該有機電致發(fā)光元件4包括一個銦錫氧化物(ITO)制成的平面透明電極，一個包括平面發(fā)光層9的有機層，和一個隨后在透明基底5上形成的平面金屬電極。當將電壓施加到該透明電極和金屬電極上時，該有機電致發(fā)光元件4的整個發(fā)光層9同時發(fā)射同樣顏色的光。在本實施例中，該發(fā)光層9發(fā)出白光。從發(fā)光層9發(fā)出的光線向前透過入射面6到達透明基底5然后透過光射出表面7到達透明基底5的外面。換句話說，該背光3從有機電致發(fā)光元件4透過光射出表面7發(fā)出光線。
現(xiàn)在參考圖2來描述該液晶顯示部件的操作。
由于該發(fā)光層9是平的，假設(shè)該有機電致發(fā)光元件4的發(fā)射點在與透明基底5的入射面6相平行的平面上連續(xù)存在。每個發(fā)射點向所有方向均勻地發(fā)射光線。所以，從發(fā)光層9發(fā)出的光線以任何角度進入入射面6。
圖2中的箭頭A表示從入射面6的后面發(fā)出的一部分光線中的一束。該箭頭A的光束的發(fā)射角小于透明基底5和空氣之間的界面的臨界角。如果該箭頭A的光束到達沒有凹坑8形成的光射出表面7的背面，該光束在透明基底5和空氣之間的界面上不完全反射，并透過光射出表面7射出基底5。
圖2中的箭頭B表示從入射面6的后面發(fā)出的一部分光線中的一束。該箭頭B光束的發(fā)射角等于或者大于處于透明基底5和空氣之間的界面的臨界角。如果該箭頭B光線到達沒有凹坑8形成的光射出表面7的背面，該光束在透明基底5和空氣之間的界面上完全反射，不能透過光射出表面7射出基底5。但是，根據(jù)條件，該箭頭B所示的光束，它到達形成有凹坑8的光射出表面7的背面，在透明基底5和空氣之間的界面上不完全反射，而是能透過光射出表面7射出基底5。這是因為到達形成有凹坑8的光射出表面7的背面的光線是否會完全反射取決于一個相對于處于入射點(例如，如2中的點a)的切面(例如，圖2中包含直線b的面)的入射角(例如，圖2中的角度γ和角度ρ)。也就是說，只要該入射角小于臨界角，即使發(fā)射角等于或者大于該臨界角，光線也不會在透明基底5和空氣之間的界面上完全反射，而是透過光射出表面7射出基底5。通過這種方式，那些不能從沒有凹坑8形成的光射出表面7上射出的光線也能夠透過光射出表面7射出基底5。從而，從有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光線能夠有效發(fā)射。
本實施例提供如下的優(yōu)點。
(1)根據(jù)所述實施例，即使在入射面6背后的發(fā)射角大于透明基底5和空氣之間的界面的臨界角，一部分這樣的光線光線也不會在透明基底5和空氣之間的界面上完全反射，而是透過光射出表面7射出基底5。所以，從有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光線能夠有效發(fā)射。
(2)在光射出表面7上形成的每個凹坑8都是半球形狀且旋轉(zhuǎn)對稱的。所以，任何到達形成有凹坑8的光射出表面7背面的光線以與入射方向無關(guān)的相同方式傳播。
(3)該凹坑8是規(guī)則形成的所以每個凹坑8都被其他六個凹坑8圍繞。也就是說，該凹坑8以最密集的方式排列。因此該實施例把凹坑8的優(yōu)點最大化。
(4)除了噴沙的方法，該凹坑8也可以通過平版影印技術(shù)來蝕刻。但是，相比噴沙，它只需要掩模工序和沖擊工序，平版影印技術(shù)需則要較多工序。也就是說，使用噴沙來形成凹坑8的方法要比使用平版影印技術(shù)的簡單。如果使用平版影印技術(shù)，需要通過很多工序來在透明基底5上形成一個由感光材料制成的圖案一個在透明基底5上形成一個感光材料層的工序；一個預(yù)烘烤的工序；一個通過光輻射在感光層上形成一個潛在圖像的工序；一個顯影工序；一個后烘烤工序。而且，如果使用平版影印技術(shù)，能夠使用的密封材料的種類的數(shù)量也大大受限。此外還需要用來防止平版影印技術(shù)中使用的化學劑進入有機電致發(fā)光元件4的裝置。
(5)光射出表面7上一個沒有形成凹坑8的部分垂直于透明基底5的厚度方向且平行于入射面6。所以，當在入射面6的后面發(fā)射角小于透明基底5和空氣之間的界面的臨界角的光線到達該部分時，該光線不是完全的反射而是透過光射出表面7射出基底5。
(6)在光射出表面7上的沒有形成凹坑8的部分不是分離而是連續(xù)的形成。所以，在安裝或者使用的時候施加在該透明基底5上的壓力能夠在整個光射出表面7中沒有形成凹坑8的部分上分散開來。所以，該透明基底5的機械強度并不會因為透明基底5上形成有凹坑8而明顯減弱。
(7)該背光3有效地將從有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光線發(fā)出。所以，備有背光3的液晶顯示單元1能夠提高顯示圖象的可視性。
(8)在預(yù)先形成有有機電致發(fā)光元件4的透明基底5上通過噴沙很容易的形成凹坑8。
(9)現(xiàn)在討論一種不是在透明基底5的光射出表面7上形成凹坑8，而是在透明基底5上設(shè)置帶有凹坑的薄膜的情況。這種結(jié)構(gòu)表面看來允許從有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光線通過背光有效的發(fā)射。但是，實際上，因為一部分光線在透明基底5和該薄膜之間的界面上反射，所以從有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光線通過背光的發(fā)射不如象前述的實施例中那樣的有效。也就是說，在從有機電致發(fā)光元件4和從背光發(fā)出的光路中，不同折射率的介質(zhì)之間的界面的數(shù)量越少越好。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明能夠很容易的在不超出本發(fā)明本質(zhì)的范圍內(nèi)通過很多其他具體形式實現(xiàn)。特別是，應(yīng)該能理解，本發(fā)明可以通過如下的形式實現(xiàn)。
形成背光3的面發(fā)光裝置，或者有機電致發(fā)光元件4，可以被一個無機電致發(fā)光元件替代。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。
在所述實施例中，該凹坑8形成在透明基底5中，其中該透明基底5已經(jīng)形成為一個平板。但是，該凹坑8可以在該透明基底5使用模具模制形成的同時形成。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。
在上述實施例中，凹坑8是通過噴沙形成的。但是，凹坑8可以通過蝕刻形成。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。當通過蝕刻形成凹坑8時，典型的是使用平版影印技術(shù)。但是，通過平版影印技術(shù)來形成凹坑8要比用噴沙的方法要復雜。
在上述實施例中，該面發(fā)光裝置被用作液晶顯示單元1的背光3。該面發(fā)光裝置可以應(yīng)用于其他目的例如發(fā)光裝置。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。
該有機電致發(fā)光元件4發(fā)出的光的顏色不一定是白色，而可以是任何顏色。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。
該透明基底5不一定由玻璃制成，也可以由樹脂制成。這種修改也具有上述的實施例的優(yōu)點。
這些例子和實施例只是說明性的并不是限制性的，而且本發(fā)明并非限于在這里給出的詳細說明，而是可以在所附權(quán)利要求的等價范圍內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一個面發(fā)光裝置，其特征在于具有預(yù)定厚度的透明基底和設(shè)置在該透明基底上的面發(fā)光元件，其中該透明基底包括一個光射出表面，其中從該元件發(fā)出的光透過該透明基底并透過該光射出表面射出該裝置，其中在該光射出表面上設(shè)置有多個凹坑，且其中在每相鄰對的凹坑之間的一部分光射出表面包括一個垂直于該透明基底厚度方向的平面。
2.如權(quán)利要求1中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，除了處于光射出表面周圍的凹坑，每個凹坑都被其他六個凹坑圍繞。
3.如權(quán)利要求1中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，所述元件是個有機電致發(fā)光元件。
4.如權(quán)利要求1中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，每個凹坑沿垂直于透明基底厚度方向的平面的一個橫截面是圓形的。
5.如權(quán)利要求4中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，每個凹坑有一個圓形的開口，而且其中該開口的直徑大約是該透明基底厚度的一半。
6.如權(quán)利要求1中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，每個凹坑的深度大約是所述透明基底的厚度的一半。
7.如權(quán)利要求1所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，每個凹坑的橫截面面積向元件方向遞減。
8.如權(quán)利要求1所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，每個凹坑的底面是曲面形狀。
9.一種液晶顯示單元，其特征在于一個液晶元件和根據(jù)前述權(quán)利要求1-8之中的任何一項所述的面發(fā)光裝置，其中該液晶元件通過使用該面發(fā)光裝置發(fā)出的光線來產(chǎn)生圖像。
10.一個面發(fā)光裝置，其特征在于一個透明基底和設(shè)置在該透明基底上的一個面發(fā)光元件，其中該透明基底包括一個光射出表面，其中從該元件發(fā)出的光線透過該透明基底并從該光射出表面射出該裝置，其中在該光射出表面上設(shè)置有多個凹坑，該凹坑是通過對該光射出表面進行處理而形成的，而且其中處于每個相鄰凹坑對之間的光射出表面的一部分包括一個不經(jīng)過形成該凹坑的處理的部分。
11.如權(quán)利要求10中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，形成該凹的處理是噴沙方法。
12.如權(quán)利要求11中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，噴沙是在其上事先形成有元件的透明基底的光射出表面上進行的。
13.如權(quán)利要求10中所述的面發(fā)光裝置，其特征在于，除了位于光射出表面周圍的凹坑，每個凹坑都被其他六個凹坑圍繞。
14.如權(quán)利要求10中所述的發(fā)光裝置，其特征在于，該元件是有機電致發(fā)光元件。
15.一個液晶顯示單元，其特征在于包括一個液晶元件和依據(jù)權(quán)利要求10到14中的任何一項的面發(fā)光裝置，其中該液晶元件通過使用該面發(fā)光裝置發(fā)出的光線來產(chǎn)生圖像。
16.一種制造面發(fā)光裝置的方法，其中該裝置包括一個透明基底和一個設(shè)置在該透明基底上的面發(fā)光元件，其中該透明基底包括一個光射出表面，而且其中從該元件發(fā)出的光線透過該透明基底，并從該光射出表面射出該裝置，該方法的特征在于用一個掩模遮掩該光射出表面的一部分；對被遮掩的光射出表面進行噴沙，由此在該光射出表面上形成多個凹坑；以及噴沙后移開該掩模。
17.一種制造面發(fā)光裝置的方法，其中該裝置包括一個透明基底和一個有機電致發(fā)光元件，其中該透明基底包括一個光射出表面，而且其中從該元件發(fā)出的光線透過該透明基底，并從該光射出表面射出該裝置，該方法的特征在于在該透明基底上形成該有機電致發(fā)光元件；密封該透明基底上的有機電致發(fā)光元件；用一個掩模遮掩該透明基底的其上形成有有機電致發(fā)光元件的光射出表面的一部分；對遮掩的光射出表面進行噴沙處理，由此在該光射出表面內(nèi)形成多個凹坑；和噴沙后移開該掩模。
全文摘要
本發(fā)明的液晶顯示部件中的背光包括一個透明基底和一設(shè)置在該透明基底上的有機電致發(fā)光元件。該背光將從該有機電致發(fā)光元件發(fā)出的光線從該透明基底的光射出表面發(fā)出。在該光射出表面上形成有多個凹坑。在每相鄰的凹坑對之間的一部分光射出表面包括一個垂直于該透明基底的厚度方向的平面。該背光能夠使從有機電致發(fā)光元件發(fā)出的光線有效的發(fā)出。
文檔編號G02F1/13357GK1525798SQ20041002831
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月19日
發(fā)明者竹內(nèi)范仁, 磯谷文一, 石川明幸, 仁井田英紀, 吉田干雄, 小池秀兒, 竹內(nèi)萬善, 一, 兒, 善, 幸, 英紀, 雄 申請人:株式會社豐田自動織機