特許 7522192 ディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】ディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/00 20060101AFI20240717BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20240717BHJP

   H10K 50/115 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 50/85 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 50/86 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 59/38 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 50/125 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 50/856 20230101ALI20240717BHJP

   H10K 59/30 20230101ALI20240717BHJP

   H05B 33/14 20060101ALI20240717BHJP

   G02B 27/02 20060101ALN20240717BHJP

【ＦＩ】

G09F9/00 313

G02B5/30

H10K50/115

H10K50/85

H10K50/86

H10K59/38

H10K59/10

H10K50/10

H10K50/125

H10K50/856

H10K59/30

H05B33/14 Z

G02B27/02 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022527725

(86)(22)【出願日】2020-03-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-28

(86)【国際出願番号】 CN2020080982

(87)【国際公開番号】W WO2021189271

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】510280589

【氏名又は名称】京東方科技集團股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＯＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１０ Ｊｉｕｘｉａｎｑｉａｏ Ｒｄ．，Ｃｈａｏｙａｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１５，ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】モン シアンチン

(72)【発明者】

【氏名】チェン シアオチュワン

(72)【発明者】

【氏名】ワン ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ワン ツァン

(72)【発明者】

【氏名】ポン ウェイティン

(72)【発明者】

【氏名】マー セン

(72)【発明者】

【氏名】ティエン イーシャン

【審査官】小久保 州洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１７０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６１０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１５０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００３８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５０２７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１５１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５３２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０９５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５４１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３７７１７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｈ１０Ｋ ５９／１０

Ｈ１０Ｋ ５０／１０

Ｈ１０Ｋ ５０／１１５

Ｈ１０Ｋ ５０／１２５

Ｈ１０Ｋ ５０／８５６

Ｈ１０Ｋ ５０／８６

Ｈ１０Ｋ ５９／３０

Ｈ１０Ｋ ５９／３８

Ｈ０５Ｂ ３３／１４

Ｇ０２Ｂ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイデバイスであって、
前記ディスプレイデバイスは、対向に設置された第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される発光ピクセルアレイと、前記発光ピクセルアレイの前記第１の基板に面する側に配置される反射板と、前記発光ピクセルアレイの発光側に順次に配置される偏光変換構造および偏光フィルタリング構造と、前記偏光フィルタリング構造を覆うパッケージング層を備え、
前記偏光フィルタリング構造は、前記発光ピクセルアレイ側から前記偏光フィルタリング構造に放出された光をフィルタリングして、ターゲット偏光を透過し、非ターゲット偏光を反射して戻すように構成され、
前記偏光変換構造は、透過した円偏光を直線偏光に変換したり、透過した直線偏光を円偏光に変換したりするように構成され、
前記パッケージング層の屈折率は、前記偏光フィルタリング構造の屈折率よりも小さく、
前記第２の基板は、前記発光ピクセルアレイの発光側に配置され、
前記偏光フィルタリング構造は、前記第２の基板の前記発光ピクセルアレイから離れた側に配置され、前記偏光変換構造は、前記第２の基板と前記発光ピクセルアレイとの間に配置され、
前記偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造であり、
前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は金属材料であることを特徴とするディスプレイデバイス。

【請求項2】

前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は、アルミニウム、アルゼンチン、オーラム、またはキュプラムであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項3】

前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅と格子ピッチの比は２０％～８０％であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項4】

前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の格子ピッチは、４０ｎｍであり、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅は、２０ ｎｍであり、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線高は２００ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイデバイス。

【請求項5】

前記偏光変換構造の偏光変換効率は、４０％を超えることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項6】

前記偏光変換構造は、四分の一波長板であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項7】

前記発光ピクセルアレイと前記第２の基板との間に配置されたカラーフィルム層をさらに含み、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は両方とも、前記発光ピクセルアレイに面する前記カラーフィルム層の側に配置され、または、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は両方とも、前記発光ピクセルアレイから離れた前記カラーフィルム層の側に配置され、または、
前記偏光変換構造は、前記カラーフィルム層と前記発光ピクセルアレイとの間に配置され、前記偏光フィルタリング構造は、前記発光ピクセルアレイから離れた前記カラーフィルム層の側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項8】

前記ディスプレイデバイスは、ＯＬＥＤディスプレイデバイス、ミニＬＥＤディスプレイデバイス、マイクロＬＥＤディスプレイデバイス、量子ドットディスプレイデバイスであることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイデバイス。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかの一項に記載ディスプレイデバイスを含むディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディスプレイの分野に関し、特にディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）機器などのニアアイディスプレイ（ＮＥＤ）機器は、拡張現実（ＡＲ）および仮想現実（ＶＲ）などの視覚化技術をサポートするために、最近、消費者市場に導入された。

【0003】

導波路は、装置の画像生成コンポーネントから人工的に生成された画像を表す光をユーザの目に送るために、ニアアイディスプレイ機器（ＮＥＤ）で使用することができる。例えば、図１に示す導波路回折格子ＡＲガラスは、導波路３に基づく。マイクロディスプレイスクリーン１内の内容物を圧縮し、カップリングイン格子２を介して導波３カップリングインし、導波３で透過した後、カップリングアウト位置（すなわち、人間の目の観察範囲内）において、カップリングアウト格子４を介してスクリーン光学情報をカップリングアウトする。

【0004】

しかしながら、現在のＡＲディスプレイ装置は、低輝度および低光利用効率の問題を抱えている。

【発明の概要】

【0005】

これを考慮して、本発明の実施形態は、ディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置を提供し、特定の解決策は以下の通りである。

【0006】

一態様では、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、対向に設置された第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置される発光ピクセルアレイと、前記発光ピクセルアレイのバックライト側に配置される反射板と、前記発光ピクセルアレイの発光側に順次に配置される偏光変換構造および偏光フィルタリング構造とを備え、
前記偏光フィルタリング構造は、前記発光ピクセルアレイ側から前記偏光フィルタリング構造に放出された光をフィルタリングして、ターゲット偏光を透過し、非ターゲット偏光を反射して戻すように構成され、
前記偏光変換構造は、透過した円偏光を直線偏光に変換したり、透過した直線偏光を円偏光に変換したりするように構成される。

【0007】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造、半反射および半透過フォトニック結晶ナノ構造、半反射および半透過メタマテリアルナノ構造または半反射および半透過偏光バンド－パスフィルタリングフィルムのうちの１つである。

【0008】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造であり、
前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は金属材料である。

【0009】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は、アルミニウム、アルゼンチン、オーラム、またはキュプラムである。

【0010】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅と格子ピッチの比は２０％～８０％である。

【0011】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の格子ピッチは、４０ｎｍであり、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅は、２０ｎｍであり、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線高は２００ｎｍである。

【0012】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造、半反射および半透過フォトニック結晶ナノ構造、または、半反射および半透過メタマテリアルナノ構造であり、前記ディスプレイデバイスはは、さらに、前記偏光フィルタリング構造を覆うパッケージング層をふくみ、前記パッケージング層の屈折率は、前記偏光フィルタリング構造の屈折率よりも小さい。

【0013】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記偏光変換構造の偏光変換効率は、４０％を超える。

【0014】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記偏光変換構造は、四分の一波長板または二重輝度増強フィルムである。

【0015】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記第２の基板は、前記発光ピクセルアレイの発光側に配置され、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は、両方とも、前記発光ピクセルアレイから離れた第２の基板の側に配置され、前記偏光変換構造は、前記偏光フィルタリング構造と前記第２の基板との間に配置される。

【0016】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記第２の基板は、前記発光ピクセルアレイの発光側に配置され、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は、両方とも、第２の基板と前記発光ピクセルアレイとの間に配置され、前記偏光フィルタリング構造は、前記偏光変換構造と前記第２の基板との間に配置される。

【0017】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記第２の基板は、前記発光ピクセルアレイの発光側に配置され、
前記偏光フィルタリング構造は、前記発光ピクセルアレイから離れた第２の基板の側に配置され、
前記偏光変換構造は、前記第２の基板と前記発光ピクセルアレイとの間に配置される。

【0018】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記発光ピクセルアレイと前記第２の基板との間に配置されたカラーフィルム層をさらに含み、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は両方とも、前記発光ピクセルアレイに面する前記カラーフィルム層の側に配置され、または、
前記偏光変換構造および前記偏光フィルタリング構造は両方とも、前記発光ピクセルアレイから離れた前記カラーフィルム層の側に配置され、または、
前記偏光変換構造は、前記カラーフィルム層と前記発光ピクセルアレイとの間に配置され、前記偏光フィルタリング構造は、前記発光ピクセルアレイから離れた前記カラーフィルム層の側に配置される。

【0019】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、前記ディスプレイデバイスは、ＯＬＥＤディスプレイデバイス、ミニＬＥＤディスプレイデバイス、マイクロＬＥＤディスプレイデバイス、量子ドットディスプレイデバイス、または、反射ディスプレイデバイスである。

【0020】

別の態様では、本発明の実施形態は、本発明の実施形態によって提供される上記の任意のディスプレイデバイスを含む、ディスプレイデバイスをさらに提供する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】関連技術における導波路回折格子ＡＲガラスの概略構造図である。

【図2A】本発明の実施形態における一次元金属格子の平面図である。

【図2B】図２Ａに示される一次元金属格子の断面図である。

【図3】本発明の実施形態によって提供されるＴＭ偏光状態およびＴＥ偏光状態に対する一次元金属格子の応答のシミュレーション結果である。

【図4】本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図5】本発明の実施形態によって提供される別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図6】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図7】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図8】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図9】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図10】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図11】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図12】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【図13】本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおける半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の概略構造図である。

【図14A】図１３に示される半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造におけるＰ光の反射率および透過率のシミュレーション結果である。

【図14B】図１３に示される半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造におけるＳ光の反射率および透過率のシミュレーション結果である。

【図15】本発明の実施形態によって提供されるさらに別のディスプレイデバイスの概略構造図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

具体的には、一次元格子は入射光の偏光に強く依存するため、格子方向に垂直な偏光に対する応答は明らかであり、格子方向に平行な方向の偏光の明らかな変調は基本的ない。図２Ａおよび図２Ｂに示される一次元金属格子を例として取り上げると、格子ピッチＰ、線幅Ｗおよび線高Ｈは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、および１５０ｎｍである。異なる金属材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、アルゼンチン（Ａｇ）、オーラム（Ａｕ）、キュプラム（Ｃｕ）などをそれぞれシミュレートし、時間領域と周波数領域でマクスウェル方程式を解くことに基づく光学ソフトウェアモデリングを利用して、上記の材料で形成された一次元格子の電磁場分布を解く。入射光の電場方向が一次元格子に垂直な場合はＴＭ偏光状態となり、電界方向は一次元格子上に平行である場合、ＴＥ偏光状態である。図３のシミュレーション結果から、格子に垂直なＴＭ偏光状態の応答が明らかであり、格子方向に平行な方向のＴＥ偏光状態には明らかな変調がない。つまり、ＴＭ偏光状態の光は格子材料に明らかな影響を与える可能性があり、ＴＥ偏光状態の光は基本的に材料に対して明らかな応答がない。

【0023】

以上の理由により、現在のＡＲ装置は主に表示画面上の非偏光光源の光を偏光し、非ターゲット偏光を吸収し、その光の制御不能による干渉を回避し、ターゲットの偏光を正確に制御する。ただし、表示画面をＯＬＥＤとして例にとると、ＯＬＥＤが発する非偏光光源が有効に利用できる光の限界値は、一般に発光輝度の約５０％である。さらに、カップリングイン格子、カップリングアウト格子および導波路による伝送の後、ＯＬＥＤスクリーンライトの有効利用率はわずか３％～４％である。ＯＬＥＤの発光輝度が３０００ニットの場合、ＡＲディスプレイ機器の輝度はわずか４５ ｎｉｔ－６０ ｎｉｔである。これはＡＲディスプレイ装置の屋外での使用には不可能な作業である。

【0024】

したがって、これに基づいて、本発明の実施形態は、高輝度および単一偏光を備えたディスプレイデバイスを達成するために、ディスプレイデバイスおよびディスプレイデバイスを提供する。

【0025】

本発明の上記の目的、特徴および利点をより明確に理解するために、本発明は、添付の図面および実施形態を参照して以下でさらに説明されるが、実施例は、様々な形態で実施することができ、本明細書に記載の実装に限定されると解釈されるのではなく、むしろ、これらの実装は、本発明がより包括的かつ完全であり、例示的な実装の概念を当業者に完全に伝えるように提供される。図面中の同じ参照番号は同一または類似の構造を示しているため、繰り返しの説明は省略する。本発明で説明する位置および方向を表す言葉はすべて、添付の図面を例として示しているが、必要に応じて変更することもできる。変更はすべて、本発明の保護範囲に含まれる。本発明の図面は、相対的な位置関係を説明するためにのみ使用され、実際のスケールを表すものではない。

【0026】

本発明の完全な理解を容易にするために、特定の詳細が以下の説明に記載されていることに留意されたい。本発明の含意から逸脱することなく同様の宣伝を行うことができる。したがって、本発明は、以下に開示される特定の実施によって制限されない。本明細書における後続の説明は、本出願を実施するための好ましい実施であり、本出願の一般原則を説明する目的であり、本出願の範囲を限定することを意図するものではない。本出願の保護範囲は、添付の特許請求の範囲で定義されたものに従うべきである。

【0027】

本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明される。

【0028】

本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、図４から図６に示されるように、本開示の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、対向に設置された第１の基板０１および第２の基板０２と、第１の基板０１と第２の基板０２との間の発光ピクセルアレイ０３と、発光ピクセルアレイ０３バックライト側に配置される反射板０４と、発光ピクセルアレイ０３発光側に順次に配置される偏光変換構造０５および偏光フィルタリング構造０６とを備える。

【0029】

偏光フィルタリング構造０６は、発光ピクセルアレイ０３側から偏光フィルタリング構造０６に放出された光をフィルタリングして、ターゲット偏光を透過し、非ターゲット偏向光を反射して戻すためのものである。

【0030】

偏光変換構造０５は、透過した直線偏光を直線偏光に変換するため、または透過した直線偏光を円偏光に変換するためのものである。

【0031】

本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、対向に設置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板与第２の基板との間の発光ピクセルアレイと、発光ピクセルアレイのバックライト側に配置される反射板と、発光ピクセルアレイの発光側に順次に配置される偏光変換構造および偏光フィルタリング構造と、を備える。このように、発光ピクセルアレイによって放出された非偏光が偏光変換構造を通過した後、非偏光は依然として非偏光であり、非偏光が偏光フィルタリング構造に到達すると、非偏光中の偏光フィルタリング構造に一致するターゲット偏光はディスプレイデバイスからフィルターで除去され、ターゲット以外の偏向光は反射されてディスプレイデバイスに戻る。ディスプレイデバイスに反射して戻る光は、非ターゲット偏向光であり、直線偏光である。直線偏光は、偏光変換構造を通過した後、円偏光に変換される。円偏光は、反射板に到達後に反射される。このとき、反射光は依然として円偏光である。反射された円偏光は、偏光変換構造を通過した後、直線偏光に変換される。当該直線偏光の偏光方向と最初に反射された直線偏光の差はπ／２であり、当該直線偏光は、偏光フィルタリング構造を透過することができる単なるターゲット偏光である。したがって、本開示の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、単一偏光の発光輝度を向上することができる。

【0032】

実施中、本開示の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスがＡＲ装置に適用される場合、理論的には、ＡＲ装置によって効果的に利用され得る発光輝度は、既存のものの２倍になる。

【0033】

本開示は、特定の実施形態を参照して以下に詳細に説明される。実施形態は、本開示のより良い説明のためであるが、本開示を限定するものではないことに留意されたい。

【0034】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、図４に示されるように、第２の基板０２は、発光ピクセルアレイ０３の発光側にあり、偏光変換構造０５および偏光フィルタリング構造０６は、両方とも、発光ピクセルアレイ０３から離れた第２の基板０２の側に配置され、偏光変換構造０５は、偏光フィルタリング構造０６と第２の基板０２との間にある。

【0035】

または、任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、図５に示されるように、第２の基板Ｏ２は、発光ピクセルアレイＯ３の発光側にあり、偏光変換構造０５および偏光フィルタリング構造０６は、第２の基板０２と発光ピクセルアレイ０３との間にあり、偏光フィルタリング構造０６は、偏光変換構造０５と第２の基板０２との間にある。

【0036】

または、任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、図６に示されるように、第２の基板０２は、発光ピクセルアレイ０３の発光側にあり、偏光フィルタリング構造０６は、発光ピクセルアレイ０３から離れた第２の基板０２の側に配置される。偏光変換構造０５は、第２の基板０２と発光ピクセルアレイ０３との間にある。

【0037】

実施中、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、発光ピクセルアレイによって放出される光は、ＲＧＢの３原色を含む着色光であり得る。この場合、異なる色のピクセルの別個の制御のために、特に高ｐｐｉのディスプレイデバイス構造の場合、異なるピクセル間にクロストークはなく、高ｐｐｉおよび高コントラストをよりよく達成することができる。

【0038】

さらに、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、発光ピクセルアレイによって放出される光が白色光である場合、図７から図１２に示されるように、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、発光ピクセルアレイ０３と第２の基板０２との間に配置されたカラーフィルム層０７をさらに含む。

【0039】

図９に示されるように、偏光変換構造０５および偏光フィルタリング構造０６は両方とも、カラーフィルム層０７の発光ピクセルアレイ０３に面する側にある。

【0040】

または、図７、図１０および図１１に示されるように、偏光変換構造０５および偏光フィルタリング構造０６は両方とも、の発光ピクセルアレイ０３から離れたカラーフィルム層０７の側にある。

【0041】

または図８および図１２に示されるように、偏光変換構造０５は、カラーフィルム層０７と発光ピクセルアレイ０３との間にあり、偏光フィルタリング構造０６は、発光ピクセルアレイ０３から離れたカラーフィルム層０７の側にある。

【0042】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、ＯＬＥＤディスプレイデバイス、ミニＬＥＤディスプレイデバイス、マイクロＬＥＤディスプレイデバイス、量子ドットディスプレイデバイス、または、反射ディスプレイデバイスであり得、これはここに限定されない。

【0043】

具体的には、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスがＯＬＥＤディスプレイデバイスである場合、それは、ここで限定されない、ボトムエミッション構造またはトップエミッション構造のいずれかであり得る。

【0044】

さらに、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスがＯＬＥＤディスプレイデバイスである場合、発光ピクセルアレイは、主に、アノード層、発光層、およびカソード層を含む。アノード層またはカソード層。は一般に反射電極として使用されるため、反射電極は反射板として多重化することもできる。

【0045】

本開示の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、発光ピクセルアレイから離れた第２の基板の側の表面は、放出された光の界面がもはや滑らかな表面ではないように変更され得る。それによって反射防止の効果を達成する。

【0046】

実施中、単一偏光光の輝度を上げるために、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光フィルタリング構造は、ターゲット偏光をフィルタリングするだけでなく、非偏光は発光ピクセルアレイ側に反射され、非偏光は偏光変換構造と組み合わせて再び利用され、できるだけ、ディスプレイデバイスの発光の最大利用率を達成する。

【0047】

実施中、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造、半反射および半透過フォトニック結晶ナノ構造、半反射および半透過メタマテリアルナノ構造、または、半反射および半透過偏光バンド－パスフィルタリングフィルムはすべて、偏光とフィルタリングの目的を達成できます。具体的には、さまざまな構造のターゲット偏光の応答性（透過率）、非ターゲット偏光の応答性（透過率）、および非ターゲット偏光の方向（反射または吸収損失を含む）を下の表１に示す。表１から、上記の構造の理想的な透過率は４０～５０％であり、非ターゲット偏光の反射率は約４８％であることがわかる。

【0048】

【表1】

【0049】

したがって、任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造、半反射および半透過フォトニック結晶ナノ構造、半反射および半透過メタマテリアルナノ構造または半反射および半透過偏光バンド－パスフィルタリングフィルムのうちの１つであり、これはここに限定されない。

【0050】

実施中、プロセスの成熟度、構造の複雑さ、およびコストの観点から、任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光フィルタリング構造は、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造である。

【0051】

当該半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は金属材料である。

【0052】

実施中、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の格子ピッチは、入射光の波長よりも小さい。

【0053】

したがって、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造は、一般に、金属基板上に複数のナノメートルスケールの線高をエッチングすることによって形成される。

【0054】

半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造のターゲット偏光の透過率は、ナノワイヤグリッド構造の自己パラメータとその使用条件に依存する。ナノワイヤグリッド構造の自己パラメータには、ナノワイヤグリッド構造の材料、線高（つまり、ナノワイヤグリッド構造のトレンチの深さ）、格子ピッチ、格子線幅（すなわち、トレンチ間のギャップの幅）などが含まれる。また、使用条件には、入射光の波長、入射角、偏光状態などが含まれる。本発明の実施形態における半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の場合、それぞれ格子ピッチ（Ｐｉｔｃｈ，Ｐ）、デューティサイクル（Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ， Ｗ／Ｐ）および金属線高（Ｈｅｉｇｈｔ， Ｈ）である３つの主要な構造パラメータが存在する。格子ピッチは、ワイヤグリッドが効果的に偏光を生成できる最短の波長を決定する。デューティサイクルまたは充填率は、金属線幅（Ｗ）と格子ピッチ（Ｐ）の比（Ｗ ／ Ｐ）である。この調整により、偏光度と透過吸収のバランスをとることができる。処理の便利のため、通常は約０．５である。金属線の高さＨは、偏光度に最も明らかな影響を及ぼし、Ｈ値が大きいほど、偏光度は高くなる。

【0055】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料は、アルミニウム、アルゼンチン、オーラムまたは、キュプラムなどの金属材料であり得るが、本発明では限定しない。

【0056】

具体的に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の材料がアルミニウムであることが好ましい。

【0057】

実施中、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅と格子ピッチの比は、２０％～８０％である。

【0058】

任意選択で、便利な処理のために、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の線幅と格子ピッチの比は５０％である。

【0059】

任意選択で、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、図１３に示されるように、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造の格子ピッチＰは４０ｎｍであり、線幅Ｗは２０ｎｍであり、線高Ｈは２００ｎｍである。

【0060】

したがって、発光ピクセルアレイをＯＬＥＤとして例として取り上げると、ＯＬＥＤによって放出される光は非偏光であり、非偏光は、図１３に示される半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造に照射される。入射光がＰ光（ターゲット偏光）の場合、Ｐ光は完全に透過すると予想され、完全に透過できない場合は、非透過光が反射して戻ると予想される。つまり、Ｐ－光はほぼ１００％で透過し、０％で反射し、０％で吸収される。入射光がＳ光（非ターゲット偏光）の場合、Ｓ－ｌｉｇｈｔ（光）は完全に反射されると予想される。完全に反射できない場合は、不要なクロストークを避けるために、反射されていない光は透過ではなく吸収されることが期待される。光学シミュレーションソフトウェアＦＤＴＤ Ｓｏｌｕｔｉｏｎでは、Ｐ光の透過率と反射率がシミュレートされる。図１４Ａに示すように計算された。Ｓ光の透過率および反射率は図１４Ｂに示す通りである。図１４Ａから、入射光がＰ光である場合、可視光範囲で、反射率は１０％未満であり、透過率は９０％に近いことが分かる。すなわち、本発明の実施形態によって提供される半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造は、設計目標において、Ｐ光が偏光され、図８ｂから、入射光がＳ光の場合、反射率は基本的に約９０％であり、透過率は基本的に０に近い、すなわち、本発明の実施形態によって提供される半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造は、設計目標において、Ｓ光が反射され、透過が０であるという目的を達成することができる。

【0061】

したがって、非偏光が５０％のＰ光と５０％のＳ光の組み合わせに単純化され、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造がＰ光の９０％を透過するように設計されていると仮定すると、透過率は５０％＊ ９０％＝ ４５％である。

【0062】

具体的に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光フィルタリング構造が、半反射および半透過性ナノワイヤグリッド構造、半反射および半透過フォトニック結晶ナノ構造または、半反射および半透過メタマテリアルナノ構造である場合、図１５に示されるように、当該ディスプレイは、さらに、偏光フィルタリング構造０６を覆うパッケージング層２０を含み、その結果、偏光フィルタリング構造０６は、環境摩耗または粒子状物質から保護される。

【0063】

さらに、具体的に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、パッケージング層が実施中の光学特性に影響を与えることを回避するために、パッケージング層の屈折率は、偏光フィルタリング構造の屈折率よりも小さい。実施中、パッケージング層の屈折率と偏光フィルタリング構造の屈折率との差が大きいほど、効果は良くなる。

【0064】

具体的に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光フィルタリング構造が発光ピクセルアレイに面する第２の基板の側に配置される場合、偏光フィルタリング構造が第２の基板と第１の基板との間にパッケージされているので、パッケージング層の配置も省略され得る。

【0065】

具体的に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、光の有効利用を確実にするために、偏光変換構造の偏光変換効率は、４０％を超える。

【0066】

実施中に、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて偏光変換構造を実現する多くの方法が存在する。より成熟したものは、光学において広く使用される偏光ビームスプリッタプリズム、偏向ビームスプリッタなどである。四分の一波長板、四分の一波長板と同様のフィルム設計、四分の一波長板と同様の機能を実現できるメタマテリアルや超構造物などもある。偏光ビームスプリッタやプリズムフィルムは、ＯＬＥＤディスプレイには適しない。

【0067】

具体的に、１／４波長板は材料の異方性特性を利用して、異なる偏光方向の光に対して異なる屈折率と伝搬速度を持ち、２つの成分の位相差を生じて、直線偏光を円形偏光に変換するか、円偏光を直線偏光に変換する。１／４波長板または同様の構造により、材料の屈折率（ｎ）と厚さ（ｔ）を制御することにより、光を波長板に通過させ、異なる方法の光は、１／４波長の位相差を生成し、当該位相差の下で、合成された光は、円偏光である。本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスでは、直線偏光が１／４波長を通過した後、プレートでは、１／４波長の位相差が発光偏光と元の偏光の間に生成される。反射後、２つの成分の方向と位相差は変化しない。再び１／４波長板を通過した後、２つの成分は１／４波長の位相差、合計１／２位相で重ね合わされる。したがって、発光も直線偏光であり、偏光方向は元の方向に垂直である。

【0068】

具体的に、１／４波長板または、二重輝度増強フィルムの偏光変換効率は５０％～９０％であるため、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスにおいて、偏光変換構造は、１／４波長板、または、二重輝度増強フィルム（Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ，ＤＢＥＦ）であり、ここで制限されていない。

【0069】

実施時に、ＤＢＥＦは３Ｍ企業のＤＢＥＦ多層構造を採用する場合がある。このように、ＤＢＥＦ多層構造を利用して、既存のＯＬＥＤディスプレイデバイスのパッケージ層を直接置き換えることができ、より薄く、より統合された単一偏光ＯＬＥＤディスプレイデバイスが実現される。技術開発の成熟度の観点から、１／４波長プレートは現在最もよく開発されており、直接重ね合わせて使用することができる。したがって、偏光変換構造の特定の実施は、実際の製品のアプリケーションシナリオに応じて選択でき、ここに限定されない。

【0070】

結論として、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、既存のディスプレイデバイスのプロセスルートを変更することなく使用することができる、高い光効率および単一偏光を備えたディスプレイデバイス構造を達成することができる。

【0071】

本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスは、ＡＲ、ＶＲ、ＭＲ、車載、および偏光状態に依存する光制御手段構造を達成することができ、また、薄くて軽いニアアイディスプレイとオプティカルフィールドディスプレイの分野に適用することができる。

【0072】

同じ発明の思想に基づいて、本発明の実施形態は、上記本発明の実施形態によって提供される任意のディスプレイデバイスをさらに含むディスプレイ装置を提供する。当該ディスプレイ装置は、携帯電話、タブレットコンピュータ、テレビ、モニター、ノートブックコンピュータ、デジタルフォトフレーム、ナビゲーターなどのような表示機能を有する任意の製品または構成要素であり得る。ディスプレイ装置の実施は、上記のディスプレイデバイスの実施を参考することができ、繰り返しは行われない。

【0073】

本発明の実施形態によって提供されるディスプレイデバイスおよびディスプレイ装置は、対向に設置された第１の基板および第２の基板と、第１の基板与第２の基板との間の発光ピクセルアレイと、発光ピクセルアレイのバックライト側に配置される反射板と、発光ピクセルアレイの発光側に順次に配置される偏光変換構造および偏光フィルタリング構造とを備える。これにより、発光ピクセルアレイが放出した非偏向光は偏光変換構造を通過し、非偏向光は依然として当該非偏向光であり、非偏光が偏光フィルタリング構造に到達すると、当該非偏向光の偏光フィルタリング構造に適合するターゲット偏光をディスプレイデバイスから除去する。非ターゲット偏光はディスプレイデバイスに反射される。ディスプレイデバイスに反射された光は、非ターゲット偏光であり、直線偏光であり、直線偏光は、偏光変換構造を通過した後、円偏光に変換される。円偏光は反射板に到達した後、反射して戻り、このとき、反射された光はまだ円偏光である。反射された円偏光は、偏光変換構造を通過した後、直線偏光に変換される。当該直線偏光の偏光方向と最初に反射された直線偏光との差はπ／２であり、当該直線偏光は、偏光フィルタリング構造を透過することができる単なるターゲット偏光である。したがって、本発明の実施形態によって提供されるディスプレイ装置は、単一偏光の発光の輝度を高めることができる。

【0074】

明らかに、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更および修正を加えることができる。したがって、本発明のこれらの修正および変形は、以下の特許請求の範囲に含まれる。本発明およびそれらの同等物、本発明はまた、そのような修正および変形をカバーすることを意図している。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】