(57)【要約】【課題】 ディスプレイ素子の輝度及びコントラストを向上させるため光吸収領域に向って外部光をフォーカシングするディスプレイ素子のマイクロ構造のための装置及び方法を提供する。【解決手段】 光放出層の一側に配置された光吸収層を含むディスプレイ素子であり、該光吸収層は、光屈折構造及び光吸収素子を含むが、光吸収素子のそれぞれは、光屈折構造内に位置し、光案内構造は、外部光の反射を減少させるためその内部に位置する複数の光吸収素子のうち一つに向って入射光を案内する。【選択図】図１
2006018303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの焦点領域に向かって入射光を屈折させる複数の光屈折構造と、
前記それぞれの焦点領域付近にそれぞれ配置された複数の光吸収素子とを含むことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に凸状であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に半球形であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に回転楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項５】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に多角形であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記複数の光吸収素子下に配置された複数の反射素子と、
前記複数の光屈折構造及び前記複数の光吸収素子下に配置された光放出層とをさらに含み、
前記光放出層は、内部光を放出し、前記複数の反射素子は、前記複数の光吸収素子から遠くなるように内部光を反射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項７】
光放出層及び前記光放出層の一側面に配置された光吸収層を備える光学装置であって、前記光吸収層は、
複数の光屈折構造と、
複数の光吸収素子とを含み、
前記複数の光吸収素子は、それぞれ前記複数の光屈折構造のうち対応する一つの内部に位置し、前記複数の光屈折構造は、それぞれその内部の前記複数の光吸収素子のうち一つに向って外部入射光を実質的に案内することを特徴とする光学装置。
【請求項８】
前記複数の光吸収素子は、それぞれ前記光屈折構造のうち対応する一つの焦点領域付近に配置されることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光放出層は、内部光を放出し、前記内部光は、前記複数の光屈折構造を通じて前記光吸収層に向って進行し、前記光吸収素子の直径ｄは、前記光屈折構造の直径Ｄの１／２未満であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記光屈折構造の直径Ｄは、約０．１μｍ〜約１００μｍの範囲であり、前記光吸収素子の直径ｄは、前記光屈折構造の直径Ｄの１／２未満であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１１】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に凸状であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１２】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に半球形であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１３】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に回転楕円形であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１４】
前記複数の光屈折構造の表面は、それぞれ実質的に多角形であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１５】
前記複数の光吸収素子に隣接して配置された複数の反射素子をさらに含み、光放出層は、内部光を放出し、前記複数の反射素子は、前記複数の光吸収素子から遠くなるように内部光を反射することを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１６】
前記複数の光吸収素子の直径は、均一ではないことを特徴とする請求項７〜１５のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１７】
前記複数の光吸収素子は、前記光吸収層内にランダムに分布されていることを特徴とする請求項７〜１６のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１８】
前記光吸収層は、第１の光吸収層であり、
前記第１の光吸収層上に配置された第２の光吸収層をさらに含み、
前記第１の光吸収層の複数の光吸収素子の水平位置は、前記第２の光吸収層の複数の光吸収素子の水平位置からオフセットされていることを特徴とする請求項７〜１７のいずれか１つに記載の光学装置。
【請求項１９】
光屈折構造で第１の光を受光光として受光する工程と、
前記受光された第１の光の少なくとも一部を透過光として透過させる工程と、
前記光屈折構造の対応する焦点領域に向って前記透過光を屈折させる工程と、
前記対応する焦点領域で前記透過光を吸収する工程とを含むことを特徴とする光吸収方法。
【請求項２０】
前記光屈折構造は、実質的に平らに配置されたことを特徴とする請求項１９に記載の光吸収方法。
【請求項２１】
前記第１の光を受光する工程は、前記光屈折構造の一側面で前記第１の光を受光することを含み、
前記光吸収方法は、
前記光屈折構造の他の側面から第２の光を受光する工程と、
前記焦点領域に向って進行する第２の光の一部を前記焦点領域から遠くなるように屈折させる工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１９又は２０に記載の光吸収方法。
【請求項２２】
光吸収コアを形成する工程と、
前記光吸収コアのそれぞれに外皮を形成して光吸収素子を形成する工程と、
光透過層上に前記光吸収素子を分布させる工程とを含むことを特徴とする光吸収層の製造方法。
【請求項２３】
前記光吸収素子を分布させる工程は、前記光透過層上に単一層の前記光吸収素子をランダムに分布させる工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光吸収層の製造方法。
【請求項２４】
前記光吸収素子を分布させる工程は、
前記光吸収素子上でローラを回転させて、前記ローラに前記光吸収素子を付着させる工程と、
前記光吸収素子の単一層を前記ローラに残るように前記ローラにブレードを適用する工程と、
薄膜を備えた基板上で前記単一層の光吸収素子を有する前記ローラを回転させて、前記ローラから前記光吸収素子の層を前記基板上に移す工程と、
前記光吸収素子の層を有する基板を硬化させる工程とを含むことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の光吸収層の製造方法。
【請求項２５】
前記光吸収素子を分布させる工程は、
前記光吸収素子を含む溶液に光透過基板を配置する工程と、
前記溶液の溶液−空気界面を後退させ、光透過基板上に光吸収素子の層を形成する工程とを含む請求項２２〜２４のいずれか１つに記載の光吸収層の製造方法。
【請求項２６】
前記溶液−空気界面を低める工程は、前記溶液を蒸発させる工程又は前記溶液から前記光透過基板を抜き出す工程のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２５に記載の光吸収層の製造方法。
【請求項２７】
光吸収コアを形成する工程と、
光透過層上に前記光吸収コアを分布させる工程と、
前記光吸収コアをコーティングして、前記光吸収コアのそれぞれに突出構造を形成する工程とを含むことを特徴とする光吸収層の製造方法。
【請求項２８】
光透過層上に光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層をパターニングして、前記光透過層上に複数の光吸収素子を形成する工程と、
前記複数の光吸収素子をコーティングして、前記複数の光吸収素子に複数の突出構造を形成する工程とを含み、
前記複数の突出構造は、それぞれ前記光吸収素子のうち対応する一つに向って入射光を屈折させることを特徴とする光吸収層の製造方法。
【請求項２９】
光透過層上に配置された層をパターニングしてパターンを形成する工程と、
前記パターン上に複数の光吸収素子を形成する工程と、
前記複数の光吸収素子をコーティングして、前記複数の光吸収素子に複数の突出構造を形成する工程とを含み、
前記複数の突出構造は、それぞれ前記光吸収素子のうち対応する一つに向って入射光を屈折させることを特徴とする光吸収層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置、光吸収方法、光吸収層の製造方法に関し、より詳しくは、ディスプレイ素子の輝度及びコントラストを向上させるため光吸収領域に向って外部光をフォーカシングする単方向透明光学系、つまり、ディスプレイ素子のマイクロ構造に係る光学装置、光吸収方法、光吸収層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子のような直接発光型ディスプレイ素子は、二つの問題、すなわちコントラスト低下問題及び外部光によるグレア（ｇｌａｒｅ）問題を有している。グレア効果を減少させるために、フィルム状の反射防止コーティングや球形のグレア防止コーティングが使用される。また、円形偏光子は金属電極から外部光が反射されることを抑制することによってコントラスト低下現象を抑制するために使用される。しかしながら、円形偏光子は、ディスプレイの発光層から放出された光の量を相当に減少する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の技術的課題は、光の反射を減少させるための新しい光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
技術的課題を達成するために本発明の一実施形態による光学装置は、それぞれの焦点領域に向かって入射光を屈折させる複数の光屈折構造と、前記それぞれの焦点領域付近にそれぞれ配置された複数の光吸収素子とを含むことを特徴とする。
また、本発明の別の実施形態による光学装置は、光放出層及び前記光放出層の一側面に配置された光吸収層を備える光学装置であって、前記光吸収層は、複数の光屈折構造と、
複数の光吸収素子とを含み、前記複数の光吸収素子は、それぞれ前記複数の光屈折構造のうち対応する一つの内部に位置し、前記複数の光屈折構造は、それぞれその内部の前記複数の光吸収素子のうち一つに向って外部入射光を実質的に案内することを特徴とする。
【０００５】
さらに、本発明の光吸収方法は、光屈折構造で第１の光を受光光として受光する工程と、前記受光された第１の光の少なくとも一部を透過光として透過させる工程と、前記光屈折構造の対応する焦点領域に向って前記透過光を屈折させる工程と、前記対応する焦点領域で前記透過光を吸収する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の光吸収層の製造方法は、光吸収コアを形成する工程と、前記光吸収コアのそれぞれに外皮を形成して光吸収素子を形成する工程と、光透過層上に前記光吸収素子を分布させる工程とを含むことを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の別の光吸収層の製造方法は、光吸収コアを形成する工程と、光透過層上に前記光吸収コアを分布させる工程と、前記光吸収コアをコーティングして、前記光吸収コアのそれぞれに突出構造を形成する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明のさらに別の光吸収層の製造方法は、光透過層上に光吸収層を形成する工程と、前記光吸収層をパターニングして、前記光透過層上に複数の光吸収素子を形成する工程と、前記複数の光吸収素子をコーティングして、前記複数の光吸収素子に複数の突出構造を形成する工程とを含み、前記複数の突出構造は、それぞれ前記光吸収素子のうち対応する一つに向って入射光を屈折させることを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明のさらに他の光吸収層の製造方法は、光透過層上に配置された層をパターニングしてパターンを形成する工程と、前記パターン上に複数の光吸収素子を形成する工程と、前記複数の光吸収素子をコーティングして、前記複数の光吸収素子に複数の突出構造を形成する工程とを含み、前記複数の突出構造は、それぞれ前記光吸収素子のうち対応する一つに向って入射光を屈折させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一つの類型による装置は、ディスプレイ素子の光透過表面上に形成された突出構造を含む。それぞれの突出構造は、光吸収領域を含む。突出構造に入射するほとんどの外部光は、前記光吸収領域に向って屈折されて吸収される。しかしながら、前記突出構造下の光透過表面によって発生したほとんどの内部光は、前記突出構造を通過して進行する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コントラストを低下させることなく、発光層から放出された光を最大限に利用することができる。また、外部光による光の反射を有効に防止することができ、グレア効果を減少させ、拡散特性を向上させることができ、高品質で輝度の高い光学装置を提供することができる。特に、外部光源の存在下での輝度の向上に有効である。
また、本発明の光学装置における光吸収素子でＵＶ光を吸収させることによって、光学装置の構成部材、例えば、有機ＥＬディスプレイでの有機物質等の劣化を減少させることが可能となり、光学装置を高寿命化することが可能となるとともに、例えば、内部光を、劣化した構成部材に遮られることなく、光学装置の外部に透過させることができるため、よりシンプルに（より少ない、例えば、２つのファクターを制御するのみで）、より輝度の向上を図ることが可能となる。
【００１０】
しかも、光屈折構造によって、内部全反射を減少させることが可能となり、内部光の透過を向上させることができる。従って、効率的に、コントラスト比及び輝度をより一層向上させることが可能となる。
さらに、本発明の光吸収層の製造方法によれば、上述した高品質で輝度の高い光学装置を簡便に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面に基づき本発明による好適な実施形態を詳細に説明する。
なお、本発明においては、「光屈折構造」は、少なくとも光吸収層を含む構造を意味する。光吸収層の表面は平坦であってもよいし、後述するような突出構造を含んでいてもよい。さらに、光吸収層を被覆する薄膜、反射部材、反射防止膜を含んでいてもよく、単一の光吸収層のみならず、２層以上の積層の光吸収層であってもよい。なお、２層以上の積層の光吸収層の場合、各光吸収層は、同じ材料、同じ膜厚等であってもよいし、例えば、屈折率が異なる又は同程度の異なる材料、異なる膜厚等であってもよく、その表面は、それぞれ上述したように平坦であってもよいし、突出構造であってもよい。
【００１２】
図１に、本発明の例示的な実施形態を示す。図１は、光吸収層１０と、光透過層２０と、光放出層５０とを備えた光学系１００を示す。光透過層２０は、光放出層５０上に配置されており、光吸収層１０は、光透過層２０上に配置されている。光吸収層１０は、光透過層２０が配置された面の反対側面に配置された複数の突出構造１０ａを有する。図１において、突出構造１０ａは凸状であり、実質的に多角形の形態を有する。突出構造１０ａは、実質的に半球形（図２Ａ）、回転楕円形（図２Ｂ）、多角形（ただし、角部は丸みを有していてもよい）（図２Ｃ）又はその他の形を有するか、あるいはこれらの組合わせであってもよい。これにより、内部全反射を減少させることができ、内部光の透過を向上させることができるとともに、より効率的に光を屈折して焦点領域に光を集束させることができる。光吸収層１０内には、複数の光吸収素子１２が配置されており、複数の光吸収素子１２のうち一つは、それぞれの突出構造１０ａの焦点領域付近に配置されている。
【００１３】
動作する間、光放出層５０は、内部光４０を放出する。一つの実施形態で、内部光４０は映像光である。光放出層５０は、プラズマディスプレイパネルの蛍光層、有機ＥＬディスプレイの電界発光層又はディスプレイ素子の他の発光層であるか、もしくは蛍光層を含んでいてもよい。内部光４０は、光透過層２０を通過して光吸収層１０に進行する。ほとんどの内部光４０は、光吸収層１０の光吸収素子１２の間を通じて外部２に向って進行する一方、一部の内部光４０は、光吸収素子１２に吸収される。
【００１４】
光吸収層１０は、外部２からの光を突出構造１０ａで受光する。突出構造１０ａの凸状は、各突出構造１０ａの内部の焦点領域に向って外部光３０の透過された一部３２を屈折させる。以下で、本発明の光吸収層１０内の外部光３２を光吸収層に透過された外部光３０の一部とする。
他の実施形態では、突出構造１０ａは、半球形としてもよい。これにより、多角形の突出構造と比較すると、広い入射角の外部光３０に対しても実質的に狭い焦点領域に向って透過光３２を屈折させることができる。
【００１５】
それぞれの光吸収素子１２は、狭い水平断面積を有し、従って、光放出層５０によって発生した内部光４０のほとんどは、光吸収層１０を通過して進行する。一つの実施形態では、光吸収素子１２は、カーボンブラック、黒色染料よりなる。
また、突出構造１０ａは、外部入射光３０の一部を散乱させて、突出構造１０ａの表面で外部光の反射によって発生されるグレアを減少させる。
【００１６】
それぞれの突出構造１０ａは、約０．１μｍ〜１００μｍ、好ましくは、１μｍ〜１０μｍ範囲内の直径を有することができる。他の実施形態で、突出構造１０ａは、約３μｍ〜１０μｍ範囲の直径を有する。光吸収素子１２の直径ｄは、一つの実施形態で、突出構造１０ａの直径Ｄの半分以下又は半分未満とすることができる。光吸収素子１２の直径ｄは、光吸収素子１２によって吸収された外部光３０と光放出層５０によって放出された内部光４０との均衡をなすために突出構造の直径Ｄを考慮して選択されなければならない。すなわち、直径ｄは、所望量の外部光３０を吸収するのに十分に大きくしなければならないと同時に、光放出層５０によって放出された内部光４０が遮断しすぎないように小さくしなければならない。例えば、直径ｄは、直径Ｄの１／１００〜１／２の間、好ましくは、１／５〜１／３の間とすることができる。これにより、内部光の外部への透過を向上させることができる。特に、光吸収素子の直径が突出構造の直径の１／１０である場合、内部光の９９％が外部に透過される。突出構造の直径の１／３である直径を有する光吸収素子は内部光の８９％を外部に透過させることができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態を図３に示す。図３には、光吸収層３１０を有する光学系３００が示されている。光吸収層３１０は、図１の光吸収層１０と同様に配置された、複数の突出構造３１０ａと複数の光吸収素子３１２とを有する。光吸収層３１０には、薄膜３６０がコーティングされている。薄膜３６０は、突出構造３１０ａと実質的に同じ屈折率を有する。また、薄膜３６０は、突出構造３１０ａの形を実質的に有しており、それぞれの突出構造３１０ａに対する焦点領域の位置を変更させる。図３に示されたように、外部光３０は、実質的に焦点領域に配置された光吸収素子３１２に向って屈折される。図１の突出構造１０ａと図３の突出構造３１０ａとが同じ直径と形とを有し、同じ物質より形成されている場合、薄膜３６０と結合された突出構造３１０ａの焦点領域は、突出構造１０ａの焦点領域より突出構造３１０ａの表面にさらに近くになる。薄膜３６０の厚さは、光吸収素子３１２が配置される焦点領域の位置を変更させるのに必要な厚さに設定することができる。
【００１８】
本発明のさらに他の類型を図４に示す。図４で、光学系４００は、光吸収層４１０を含む。光吸収層４１０は、図１の光吸収層１０と同様に配置された、複数の突出構造４１０ａと複数の光吸収素子４１２とを有する。また、光吸収層４１０は、複数の反射部材４７０を含み、複数の反射部材４７０のそれぞれは、光吸収素子４１２のうち対応する一つの下に配置されている。光吸収素子４１２に向って進行する内部光４０が前記反射部材４７０によって反射されることによって、光吸収素子４１２による内部光の吸収が防止される。反射部材４７０によって反射された内部光４０の一部は、光吸収層４１０の底面に向って進行し、ここで、光４０は、突出構造４１０ａに向って再び内部的に反射されて外部２に透過される。また、光４０の一部は、光放出層（図示せず）下の金属電極によって反射されてもよい。
【００１９】
本発明のさらに他の例示的な実施形態を図５に示す。光学系５００は、複層の光吸収層を含む。本実施形態には、第１の光吸収層５１０と第２の光吸収層５１１とがある。第１の光吸収層５１０は、複数の突出構造５１０ａと突出構造５１０ａの対応する焦点領域付近に配置された複数の光吸収素子５１２とを含む。同様に、第２の光吸収層５１１は、複数の突出構造５１１ａと突出構造５１１ａの対応する焦点領域付近に配置された複数の光吸収素子５１３とを含む。第１及び第２の光吸収層５１０、５１１は、光吸収素子５１３が光吸収素子５１２の直上に配置されないようにオフセットされている。従って、二個の隣接した光吸収素子５１３の間を進行する光５３０は、光吸収素子５１３によって吸収されず、第１の光吸収層５１０で光吸収素子５１２によって吸収される。
【００２０】
さらに、本発明の他の例示的な実施形態を図６に示す。光学系６００は、図１の光吸収素子１２及び突出構造１０ａを有する光吸収層１０を含む。この光学系６００は、外部光３０が入射する突出構造１０ａの表面に配置された反射防止コーティング６８０をさらに含む。突出構造１０ａの直径Ｄが、グレアを最小限に止める程度に適切に外部光３０を散乱させることができる直径の範囲に設定されていない場合、つまり、このような直径よりも大きいか、小さい場合、反射防止コーティング６８０を形成することにより、有効に突出構造１０ａによるグレアを減少させることができる。
【００２１】
光吸収素子は、他の形態を有してもよい。図７は、光吸収層７１０を含む光学系７００を示す。光吸収層７１０は、複数の突出構造７１０ａ及び複数の光吸収素子７１２を含む。複数の光吸収素子７１２のそれぞれは、実質的に柱状であり、各光吸収素子７１２の少なくとも一部は、各突出構造７１０ａの焦点領域付近に配置されている。光学系７００において、光吸収素子７１２は、それぞれの突出構造の焦点領域の水平位置付近において、ｘ方向に配置されている。光吸収素子７１２のｙ方向への正確な垂直位置は必須的なものではない。
【００２２】
本発明のさらに他の実施形態を図８に示す。光学系８００は、複数の突出構造８１０ａ及び複数の光吸収素子８１２を有する光吸収層８１０を含み、それぞれの光吸収素子８１２は、複数の突出構造８１０ａのうち対応する一つの焦点領域付近に配置されている。光学系８００は、光吸収層８１０上に配置された光透過層８２０をさらに含む。また、光等下層８２０の表面に反射防止コーティング８８０を含む。光透過層８２０は、光吸収素子８１２に向って入射光８３０を屈折させるための突出構造８１０ａに使用された材料の屈折率より低屈折率を有する。
【００２３】
さらに他の実施形態で、突出構造の大きさ及び／又は位置は、前記突出構造から外部光の正反射によって発生される干渉効果を防止するために前述した実施形態の場合非均一である。
本発明のさらに他の実施形態では、光学系は、直径が均一ではない突出構造又は直径が均一ではない光吸収素子を有していてもよい。当然のことながら、両者が均一であってもよいし、一方のみが均一で、他方が不均一であってもよい。また、光学系は、均一な間隔に分布されない複数の突出構造を有していてもよい。当然のことながら、均一な間隔に分布されていてもよいし、両者が混在していてもよい。
【００２４】
図１〜図８に示した光学系を製造するための方法を以下に説明する。
光学系を製造する一つの方法を、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０Ａ〜図１０Ｄに示す。
図９Ａは、コア内に光吸収素子９１２を有するマイクロ球９１０を示す。カーボンブラックや黒色染料のような光吸収成分（全体嵩の約１５％）を含有する約１μｍ径の球形の光吸収素子９１２は、メチルメサクリレート（ＭＭＡ）のような透明材料のエマルジョン重合を通じて形成することができる。その後、約２μｍの厚さを有する外皮９１４を、光吸収素子９１２に使用された透明材料又はそれと類似した材料を使用して、光吸収素子９１２上に同様にエマルジョン重合を通じて形成する。
【００２５】
図９Ｂは、複数のマイクロ球９１０で形成された光学装置９００を示す。マイクロ球９１０は、ＭＭＡのようなコーティング材料９１８でコーティングされた透明フィルム又は基板９１６上に分散されている。コーティング後に、マイクロ球の位置を固定させるためコーティング材料９１８の重合が行われなければならない。外皮９１４、マイクロ球９１０及びコーティング材料９１８の屈折率が一致するか又は実質的に同一なので、コーティング材料９１８と接触しているマイクロ球９１０の下部表面は、光を屈折させない。従って、ただ半球形の上部表面９２２のみが光を屈折させる。エマルジョン重合の場合、マイクロ球９１０がコーティング材料９１８内に分散されるとき膨張することを防止するために１ｗｔ％〜５ｗｔ％の架橋剤が使用されてもよい。
【００２６】
図１０Ａ〜図１０Ｅに示された、例えば、ブレードコーティングを利用するマイクロ球層の形成装置１０００を使用することによって、光透過層１０６０（図１０Ｃ）上にマイクロ球９１０を分布させる。マイクロ球層の形成装置１０００は、ゴムローラ１００５及びブレード１０１５を含む。はじめに、ゴムローラ１００５がマイクロ球９１０上で回転する。静電気力によって、マイクロ球９１０の層が、回転するゴムローラ１００５の表面に付着する（図１０Ａ）。その後、所望の厚さ（例えば、単一層のマイクロ球９１０）のマイクロ球９１０の層が前記ゴムローラ１００５の周辺に残るように、ブレード１０１５がゴムローラ１００５に適用される（図１０Ｂ）。すなわち、不要なマイクロ球９１０をゴムローラ１００５から脱離させて、単一層のマイクロ球９１０を残す。図１０Ｂに示したように、ブレード１０１５のＡ−Ａ’の断面は、単一層を効果的に形成することができるように、マイクロ球９１０とほぼ同様の寸法を有するグルーブ（図１０Ｄ）又はディチ（ｄｉｔｃｈ）形態（図１０Ｅ）の表面を有することができる。
【００２７】
その後、ゴムローラ１００５を、柔らかい高分子フィルム又は単位体フィルムのようなフィルム１０９５にコーティングされた光透過層１０６０上で回転させる（図１０Ｃ）。ゴムローラ１００５上のマイクロ球９１０は、光透過層１０６０上のフィルム１０９５上にマイクロ球９１０の層を形成するため、ゴムローラ１００５から離れてフィルム１０９５に付着する（図１０Ｃ）。フィルム１０９５は、後続する熱又はＵＶ放射によって重合されるＭＭＡコーティングとすることができる。従って、ＭＭＡコーティングは、光吸収素子９１２の外皮９１４を形成することに使用された透明材料と同一であるか、或いは殆ど同じ屈折率を有するＰＭＭＡを形成するため硬化される。
【００２８】
あるいは、光透過層１１２０上にマイクロ球９１０を分布させるために、図１１に示す制御フローシステム１１００を使用してもよい。はじめに、マイクロ球９１０を溶液１１１５内に懸濁する。光透過層１１２０を、溶液１１１５内に垂直に配置する。毛細管力及び界面間の力によって、溶液−空気間の界面が光透過層１１２０と出会う所でメニスカス１１３０が形成される。毛細管力の作用によって、マイクロ球９１０は、メニスカス１１３０に向って集まる。溶液が蒸発するとき、溶液−空気間の界面はｒ方向に後退し、マイクロ球９１０の薄膜１１４０が光透過層１１２０上に形成される。このような方法によれば、簡便にマイクロ球を分布させることができる。
【００２９】
また、本発明の他の類型によれば、光透過層１１２０を溶液１１１５から徐々に抜き出すことにより、マイクロ球９１０の薄膜１１４０が光透過層１１２０上に形成される。
さらに、光透過層１２２０（図１２Ａ）の表面に光吸収素子１２１２を分布させることによって、光学系を製造してもよい。これにより、光透過層１２２０は、光吸収素子１２１２が配置されるへこみパターン１２２２を有することができる。これは、カーボンブラックや黒色染料のような光吸収材料を含有する光硬化型抵抗材料を使用して公知のフォトリソグラフィ法で行うことができる。光吸収素子１２１２を無作為的に分布させるように、光透過層１２２０の表面に無作為的なパターンを形成してもよい。次いで、突出構造１２１０ａを形成するため、透明材料のコーティングを、光吸収素子１２１２上に塗布する（図１２Ｂ）。
【００３０】
光学系を製造するさらに他の方法を図１３Ａ〜図１３Ｄに示す。まず、透明基板１３２０を、カーボンブラックや黒色染料よりなる光吸収層１３０２にコーティングする（図１３Ａ）。その後、標準リソグラフィ、モールディング、プリンティング又は化学的エッチング技法を使用して前記光吸収層１３０２と透明基板１３２０とをパターニングすることによって、複数の支持台１３１４上に配置された複数の光吸収素子１３１２を形成する（図１３Ｂ）。次に、光吸収素子１３１２及び透明基板１３２０上に、ＭＭＡのような透明材料をコーティングし、重合した後、硬化させて、突出構造１３１０ａを形成する（図１３Ｃ、図１３Ｄ）。本実施形態で、全体的な構造は、熱的ベーキング及びリフローを使用して透明材料の形を変更させることによって調節することができる。これは、光吸収素子１３１２に向ってさらに多くの外部光を屈折させるために、より好ましい形（例えば、球形）を有する突出構造１３１０ａを形成するために好ましい時間、透明材料のガラス転移点以上に透明材料の温度を上げることによって行うことができる。
【００３１】
光学系を製造するさらに他の方法を図１４Ａ〜図１４Ｄに示す。この方法で、リソグラフィ、化学的エッチング又はモールディングを含む通常的な技術を用いて透明基板１４２０上に複数の支持台１４１４を形成する（図１４Ａ）。光吸収素子１４１２を、それぞれの複数の支持台１４１４上に形成する（図１４Ｂ）。その後、ＭＭＡのような透明材料のコーティングを塗布し、突出構造１４１０ａを形成する（図１４Ｃ、図１４Ｄ）。図１３Ａ〜図１３Ｄに示された方法と同様に、突出構造１４１０ａの調節は、熱的ベーキング及びリフローによって行うことができる。
【００３２】
本発明は、例示的な実施形態を参照して示され説明したが、本技術分野の当業者は特許請求の範囲の請求項及びその均等物によって定義された本発明の精神及び範囲を外れず色々の形態に変更されうることを理解せねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等の種々のディスプレイ素子の輝度及びコントラストを向上させるのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による断面図である。
【図２Ａ】投影構造の他の実施形態による断面図である。
【図２Ｂ】投影構造の他の実施形態による断面図である。
【図２Ｃ】投影構造の他の実施形態による断面図である。
【図３】薄膜コーティングを含む本発明のさらに他の実施形態による断面図である。
【図４】反射部材を活用する本発明のさらに他の実施形態による断面図である。
【図５】複層構造の本発明の一実施形態である。
【図６】反射防止コーティングを使用する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。
【図７】柱状の光吸収素子を使用する本発明のさらに他の実施形態の断面図である。
【図８】投影構造上に配置された光透過層を有した本発明の一つの類型を示した断面図である。
【図９Ａ】マイクロ球及び本発明の一つの実施形態の断面図である。
【図９Ｂ】マイクロ球及び本発明の一つの実施形態の断面図である。
【図１０Ａ】ブレード状のコーティングを使用することによって本発明を製造する方法を示す。
【図１０Ｂ】ブレード状のコーティングを使用することによって本発明を製造する方法を示す。
【図１０Ｃ】ブレード状のコーティングを使用することによって本発明を製造する方法を示す。
【図１０Ｄ】ブレード状のコーティングを使用することによって本発明を製造する方法を示す。
【図１０Ｅ】ブレード状のコーティングを使用することによって本発明を製造する方法を示す。
【図１１】マイクロ球の層を形成するための他の方法を示す断面図である。
【図１２Ａ】本発明を製造する方法を示す断面図である。
【図１２Ｂ】本発明を製造する方法を示す断面図である。
【図１３Ａ】本発明を製造する他の方法を示す断面図である。
【図１３Ｂ】本発明を製造する他の方法を示す断面図である。
【図１３Ｃ】本発明を製造する他の方法を示す断面図である。
【図１３Ｄ】本発明を製造する他の方法を示す断面図である。
【図１４Ａ】本発明を製造するさらに他の方法を示す断面図である。
【図１４Ｂ】本発明を製造するさらに他の方法を示す断面図である。
【図１４Ｃ】本発明を製造するさらに他の方法を示す断面図である。
【図１４Ｄ】本発明を製造するさらに他の方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
２  外部
１０、３１０、４１０、５１０、７１０、８１０、１３０２  光吸収層
１０ａ、３１０ａ、４１０ａ、５１１ａ、８１０ａ、１２１０ａ、１３１０ａ、１４１０ａ  突出構造
１２、３１２、４１２、５１２、５１３、７１２、９１２、１２１２、１３１２  光吸収素子
２０、８２０、１０６０、１１２０、１２２０ 光透過層
３０  外部光・外部入射光
３２  透過された一部の外部光
４０  内部光
５０  光放出層
１００、３００、４００、５００、６００、７００、８００  光学系
３６０  薄膜
４７０  反射部材
５１１  第２の光吸収層
５３０  光
６８０、８８０  反射防止コーティング
８３０  入射光
９１０  マイクロ球
９１４  外皮
９１６  基板
９１８  コーティング材料
９２２  上部表面
１０００  マイクロ球層の形成装置
１００５  ゴムローラ
１０１５、１０１５ａ、１０１５ｂ  ブレード
１０９５  フィルム
１１００  制御フローシステム
１１１５  溶液
１１３０  メニスカス
１１４０  薄膜
１２２２  へこみパターン
１３２０、１４２０  透明基板
１３１４、１４１４  支持台
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
2006018303.tif 000013
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2006018303.tif 000015
【図１０Ｂ】
2006018303.tif 000016
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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