CN111667777A - 图像显示元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制颜色转换效率降低的图像显示元件。图像显示元件包括：将LED元件(100)发出的光源光转换为长波长光并射出的波长转换层(22、23)；设置在波长转换层(22、23)的光源光的光射入面侧并反射长波长光的第二功能层(28)；以及设置在波长转换层(22、23)的光射出面侧并反射光源光而使长波长光透射的第一功能层(25)。

Description

图像显示元件
技术领域
本发明涉及一种图像显示元件。
背景技术
以往，已知具有多个作为微细的LED元件的微型LED元件的图像显示元件。提出了如下技术：在这样的图像显示元件中，在硅基板上形成驱动电路，并且在该基板的表面配置微小的紫外线发光二极管(LED)阵列，设置将紫外光转换为红色、绿色及蓝色的可见光的波长转换层，从而显示彩色图像(例如参见专利文献1)。
专利文献1所记载的图像显示元件为小型，但具有亮度高且耐久性也高的特性，从而被期待作为AR(Augmented Reality：增强现实)用眼镜型终端、平视显示器(HUD)用的显示元件。
另外，在这样的图像显示元件中，已知层叠有配置于光源侧的供光源光即蓝色光透射的带通滤波器、进行波长转换的荧光体以及彩色滤光片的构造的液晶显示元件(例如参见专利文献2)。专利文献2中公开了一种在荧光体部分与彩色滤光片部分的各像素间被黑矩阵填埋且该黑矩阵由覆盖侧壁的反射体和吸收体构成的构造的液晶显示元件。该技术以直视型的较大显示元件为对象。
另外，还存在为了防止光源光的泄漏而在波长转换层的光射出面上形成有反射光源光并供转换后的光透射的带通滤波器的技术(例如参见专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-141492号公报
专利文献2：国际公开第2010/143461号
专利文献3：日本特开2013-213932号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在用于AR用眼镜型终端等的投影型的小型图像显示元件中，为了使显示图像高清化，需要将像素尺寸微细化至几μm程度。另一方面，为了使波长转换层吸收作为激励光的光源光并充分地进行波长转换，所需的波长转换层的厚度为几μm至大于10μm。因此，波长转换层的纵横比(高度/宽度之比)变大(例如为2以上)，波长转换层的图案化非常困难。
为了使波长转换层的图案化变容易，必须减小波长转换层的厚度，但为此需要在波长转换层的激励光射入侧配置供激励光透射并对波长转换后的长波长光进行反射的层(以下称为反射层)，并在波长转换层的放射侧配置反射激励光并供波长转换后的长波长光透射的层(以下称为透射层)。通过设为这样的构成，从而能够高效地放射波长转换后的长波长光，并将激励光封闭在波长转换层中，从而提高转换效率。
但是，作为光源的微型LED变得越微细，则上述的反射层及透射层成为导光路径的串扰的影响越大，因此在整个面形成反射层和透射层的情况下画质会降低。
同时，伴随小型图像显示元件的微细化，各构成要素也微小化，因此由作为光源的微型LED产生的热量易于蓄积在显示元件中。特别是，由于颜色转换材料与微型LED的距离接近，因此存在有颜色转换材料的温度上升从而颜色转换效率下降的可能性。
本发明的一个方案是鉴于上述的实际情况而完成的，其目的在于，提供一种抑制颜色转换效率降低的技术。
解决问题的方案
(1)本发明的一个实施方式为图像显示元件包括：多个LED元件，其安装在驱动电路基板上并发出光源光；波长转换层，其层叠在LED元件的与所述驱动电路基板相反一侧，将所述LED元件发出的所述光源光转换为长波长光，并将所述长波长光向与所述驱动电路基板相反一侧射出；以及第一功能层，其设置在所述波长转换层的所述长波长光的光射出面侧并反射所述光源光而使所述长波长光透射。
(2)另外，本发明的一个实施方式在上述(1)的构成的基础上，所述第一功能层按所述多个LED元件的每一个划分。
(3)另外，本发明的一个实施方式在上述(1)或(2)的构成的基础上，具有第二功能层，其设置在所述波长转换层的所述光源光的光射入面侧，并反射所述长波长光。
(4)另外，本发明的一个实施方式在上述(3)的构成的基础上，所述第二功能层按所述多个LED元件的每一个划分。
(5)另外，本发明的一个实施方式在上述(1)～(4)中任一构成的基础上，所述第一功能层的光射出面被具有耐湿性的第一膜覆盖。
(6)另外，本发明的一个实施方式在上述(3)或上述(4)的构成的基础上，所述第二功能层的光射出面被具有耐湿性的第二膜覆盖。
(7)另外，本发明的一个实施方式在上述(2)的构成的基础上，按所述多个LED元件的每一个划分的所述第一功能层之间被与所述第一功能层不同的第一填充材料填充。
(8)另外，本发明的一个实施方式在上述(3)的构成的基础上，按所述多个LED元件的每一个划分的所述第二功能层之间被与所述第二功能层不同的第二填充材料填充。
(9)另外，本发明的一个实施方式在上述(1)～(8)中任一的构成的基础上，所述第一功能层为由电介质构成的图像显示元件。
(10)另外，本发明的一个实施方式在上述(3)、(4)或(8)的构成的基础上，所述第二功能层为由电介质构成的图像显示元件。
(11)另外，本发明的一个实施方式在上述(1)～(10)中的任一构成的基础上，所述波长转换层按所述多个LED元件的每一个划分并分别具有不同的厚度。
发明效果
根据本发明的一方面，能够提供一种可提高颜色转换效率并实现高亮度且高色域的图像显示元件。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的图像显示元件的剖视图。
图2是本发明第一实施方式的图像显示元件的俯视图。
图3是本发明第二实施方式的图像显示元件的剖视图。
图4是本发明第三实施方式的图像显示元件的剖视图。
图5是本发明第四实施方式的图像显示元件的剖视图。
图6是本发明第五实施方式的图像显示元件的剖视图。
图7是本发明第六实施方式的图像显示元件的剖视图。
图8是本发明第七实施方式的图像显示元件的剖视图。
图9是本发明第八实施方式的图像显示元件的剖视图。
图10是本发明第九实施方式的图像显示元件的剖视图。
图11是本发明第十实施方式的图像显示元件的剖视图。
图12是本发明第十一实施方式的图像显示元件的剖视图。
图13是示出本发明第十一实施方式的图像显示元件的变形例的剖视图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
以下，详细说明本发明第一实施方式的图像显示元件200。图1是第一实施方式的图像显示元件200的剖视图。图2是图像显示元件200的俯视图。图1的剖视图是图2所示的Y-Y'线处的图像显示元件200的剖视图。
(关于图像显示元件200的整体构成)
如图1所示，图像显示元件200具有多个微型LED元件100作为光源。图像显示元件200包含像素区域1、共用连接区域2、虚设区域3以及外周部4。
如图2所示，像素5以阵列状配置在像素区域1中。各像素5包含蓝色子像素6、红色子像素7及绿色子像素8。蓝色子像素6、红色子像素7、绿色子像素8分别发出强度可调的蓝色光、红色光、绿色光。图像显示元件200构成为，通过分别对蓝色子像素6、红色子像素7、绿色子像素8的发光强度进行调整，从而能够作为像素5而发出多种颜色的光。需要说明的是，在图2中示出了子像素呈短栅形状且条纹排列，但子像素的形状、排列不限定于此，也可以是由点形状形成的马赛克排列、由三角形形成的三角形排列、由正方形形成的拜耳排列。
如图1及图2所示，蓝色子像素6包含发出光源光的微型LED元件100B，红色子像素7包含发出光源光的微型LED元件100R，绿色子像素8包含发出光源光的微型LED元件100G。微型LED元件100B、100R、100G具有彼此相同的构造并发出蓝色光。在以下的说明中，在指代微型LED元件100B、100R、100G整体的情况下，记为微型LED元件100。
微型LED元件100B、100R、100G包含氮化物半导体层14、P电极19P(第一电极)以及共用N电极56(第二电极)，并安装在驱动电路基板50上。共用N电极56配置在微型LED元件100B、100R、100G的光射出面侧。P电极19P配置在微型LED元件100B、100R、100G的驱动电路基板50侧。
P电极19P与搭载于驱动电路基板50的P侧电极51连接。共用N电极56在共用连接区域2中经由插头55与搭载于驱动电路基板50的N侧电极52连接。
微型LED元件100从各自对应的P侧电极51供给电流并发光。微型LED元件100的光射出方向是与驱动电路基板50相反的方向且是共用N电极56的一侧。
微型LED元件100B、100R、100G被像素分离槽15独立地分割。另外，像素分离槽15被埋入材料20填埋。
虚设区域3是图像显示元件200的除了像素区域1、共用连接区域2及外周部4以外的区域。在虚设区域3中配置有氮化物半导体层14但不发光，且虚设区域3是为了确保图像显示元件200的表面平坦性而配置的区域。
也可以在虚设区域3中包含例如形成微型LED元件100时所需的对准标记、将微型LED元件100向驱动电路基板50安装时所需的对准标记、或制造图像显示元件200所需的辅助构造。在驱动电路基板50的像素区域1及共用连接区域2中配置有各像素的驱动电路。另外，在驱动电路基板50上，主要在虚设区域3中配置有行选择电路、列信号输出电路、图像处理电路、输入输出电路等电路。另外，在设置于驱动电路基板50的虚设电极19D被配置为，将氮化物半导体层14固定于驱动电路基板50，并且为了对行选择电路、列信号输出电路、图像处理电路、输入输出电路等电路进行遮光。
外周部4包含限定图像显示元件200的外缘并用于将图像显示元件200切离为单片的切断区域、以及作为与引线接合焊盘等外部电路连接的连接部的外部连接电极54。在外周部4中，氮化物半导体层14被去除。
(像素5的构成)
蓝色子像素6在共用N电极56之上具有由含有散射粒子的透明树脂图案构成的散射材料21。蓝色子像素6通过散射材料21的散射粒子使微型LED元件100B发出的蓝色光沿放射方向扩散，从而不用进行波长转换而直接向外部释放。
红色子像素7具有相对于微型LED元件100R而层叠在与驱动电路基板50相反一侧的红色转换部(波长转换层)22。红色转换部22包含将微型LED元件100R发出的蓝色的光源光波长转换为作为与蓝色光相比为长波长的光的红色光的材料。红色子像素7通过红色转换部22将微型LED元件100R发出的蓝色光波长转换为红色光，并将红色光沿与驱动电路基板50相反一侧的光射出方向而向外部释放。
绿色子像素8具有相对于微型LED元件100G而层叠在与驱动电路基板50相反一侧的绿色转换部(波长转换层)23。绿色转换部23包含将微型LED元件100G发出的蓝色的光源光波长转换为作为与蓝色光相比为长波长的光的绿色光的材料。绿色子像素8通过绿色转换部23将微型LED元件100G发出的蓝色光波长转换为绿色光，将绿色光沿与驱动电路基板50相反一侧的光射出方向而向外部释放。
红色转换部22与绿色转换部23的材质是任意的，但为了进行更微细的加工，优选以树脂材料为母材并分散有作为波长转换材料的荧光体、量子点(QD)的材料。
另外，在微型LED元件上形成散射材料21、红色转换部22和绿色转换部23时，图1中示出了直接形成的情形，为了提高各材料的密合性，也可以在微型LED元件表面上修饰作为粘接层的材质。在该情况下，优选从微型LED元件照射的光的透射率高的材质。除此以外，优选该粘接层尽可能薄而不成为导光路，例如更加优选为小于1μm。
像素5之间及各子像素6、7、8之间例如被遮光性的树脂材料等填充，从而形成遮光构件层24。在像素5之间及各子像素6、7、8之间，从相邻的微型LED元件100向倾斜方向照射的光被遮光构件层24遮挡。因此，能够抑制来自相邻的微型LED元件100的光射入红色转换部22或绿色转换部23。用于遮光构件层24的材料只要是能够实现遮挡来自相邻的微型LED元件100的光的功能的材料即可，例如也可以是含有颜料的有色树脂、含有光吸收性的微粒子的树脂、或反射光的金属、或者在树脂表面形成有光反射性较高的金属膜的构造。
微型LED元件100B、100R、100G包含氮化物半导体层14。氮化物半导体层14从微型LED元件100的光射出面侧起依次包含N侧层11、发光层12以及P侧层13。N侧层11整体通过共用N电极56连接。共用N电极56经由位于共用连接区域2的插头55与驱动电路基板50所包含的N侧电极52电连接。P侧层13分别与P侧电极51连接。需要说明的是，共用N电极56优选为不使从微型LED元件100射出的光衰减的材料，例如可列举出ITO。
另外，在红色子像素7和绿色子像素8上，在红色转换部22和绿色转换部23的光射出侧配置有蓝色反射层(第一功能层)25。蓝色反射层25具有反射蓝色光并供与蓝色光相比为长波长的光透射的特性。蓝色反射层25由例如由氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜形成的电介质多层膜构成。
在红色子像素7中，通过红色转换部22产生的红色光从蓝色反射层25中透射并沿光射出方向而向外部释放。另外，在红色子像素7中，蓝色光被蓝色反射层25反射并返回红色转换部22，再次被红色转换部22吸收。因此，从红色转换部22沿光射出方向而向外部放射的蓝色光的光量非常少。
通过像这样在红色转换部22的光射出侧设置蓝色反射层25，从而能够减少来自红色子像素7的蓝色光向外部的释放，并且，能够提高红色转换部22的转换效率。需要说明的是，更加优选该蓝色反射层25被光学分离。通过灵活应用设置该蓝色反射层25的效果，从而能够进一步减薄红色转换部22。
需要说明的是，在绿色子像素8中，也具有与上述红色子像素7相同构成的蓝色反射层25。也就是说，在红色子像素7和绿色子像素8中，在红色转换部22及绿色转换部23的波长转换后的光的射出面侧设有蓝色反射层25，该蓝色反射层25具有反射蓝色光并供与蓝色光相比为长波长的光透射的特性。
另外，更加优选蓝色反射层25的与微型LED元件100R对应的区域和与微型LED元件100G对应的区域被光学分离。通过像这样将蓝色反射层25设为按每个微型LED元件100划分的构成，从而能够防止蓝色反射层25成为导光路径而光向相邻的子像素7、8泄漏的所谓串扰。例如，在像素5的尺寸为30μm以上的情况下，串扰的影响不大。另一方面，在尺寸微细化为小于30μm的尺寸的像素5中，蓝色光被向相邻的子像素引导而颜色再现性降低。更具体来说，在为了提高显示器的分辨率而使像素尺寸小于10μm的情况下，例如像素间为1μm左右且成为相对于像素尺寸而串扰的影响无法被忽略的光路宽度。由此，优选对像素间区域预先去除蓝色反射层25。为了按区域分割蓝色反射层25，可列举出在形成蓝色反射层25前预先对剥离胶进行加工从而进行分割的方法、在整体上成膜后通过蚀刻将不需要部分去除的方法，但方法是任意的。
需要说明的是，也可以在与微型LED元件100R对应的区域和与微型LED元件100G对应的区域的最表面，作为控制透射光的波长的材料而形成有例如彩色滤光片。也可以利用彩色滤光片更加严格地控制照射光的波长，从而提高显示器的色域。
如上所述，根据第一实施方式的构成，能够提高各子像素7、8中的颜色转换效率并提高亮度及颜色再现性。
〔第二实施方式〕
以下，说明本发明的第二实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第二实施方式的图像显示元件200a相对于上述第一实施方式的图像显示元件200的区别仅在于，红/绿色反射层28形成在颜色转换层与微型LED元件100之间，其他构成与第一实施方式的图像显示元件200相同。
在微型LED元件100R和微型LED元件100G的区域中，在共用N电极56的表面分别形成有红/绿色反射层(第二功能层)28。红/绿色反射层28具有例如电介质材料的多层构造。红/绿色反射层28由例如由氧化钛薄膜和二氧化硅薄膜形成的电介质多层膜构成。红/绿色反射层28具有供蓝色光透射并反射与蓝色光相比为长波长的光的特性。红/绿色反射层28至少针对绿色光的波长区域(例如波长520nm±15nm)和红色光的波长区域(例如波长630nm±15nm)的光具有高反射特性。
在红色子像素7中，通过红色转换部22产生的红色光从蓝色反射层25中透射并沿光射出方向而向外部释放。另外，在红色子像素7中，蓝色光被蓝色反射层25反射，并返回红色转换部22，再次被红色转换部22吸收。未被红色转换部22吸收而向微型LED100R侧行进的蓝色光从红/绿色反射层28中透射，向P电极19P与P侧层13的界面射入。因此，蓝色光被封闭在蓝色反射层25与P电极19P和P侧层13间的界面之间。因此，从红色转换部22沿光射出方向而向外部放射的蓝色光的光量非常少。另外，蓝色光在被蓝色反射层25反射而多次通过红色转换部22的过程中进行波长转换，因此红色转换部22的转换效率变高。
另一方面，在没有红/绿色反射层28的情况下，通过红色转换部22产生的红色光的一部分射入微型LED元件100R，并在P电极19P与P侧层13的界面处被反射。但是，氮化物半导体和金属电极界面处的可见光的反射率通常很低，因此红色子像素7的光损失增大。
例如，在P电极19P的电极材料为银的情况下，能够将对可见光的反射率设为90％以上，但很难实现P电极19P与P侧层13的欧姆接触。另外，银容易产生由迁移导致的问题，因此很难应用于图3所示的构造。
另外，在将易于使P电极19P与P侧层13欧姆接触的钯用作P电极19P的材料的情况下，可见光的反射率只有50％左右，红色子像素7的光损失变大。另外，作为P电极19P也可以使用Ni/ITO的复合层，但在该情况下，可见光的反射率为50％以下。
因此，如上所述，优选使用由多层膜形成的红/绿色反射层28，以提高长波长光的反射率。由此能够提高来自红色子像素7的红色光的取出效率，能够提高图像显示元件200a中的红色光的发光效率。另外，用于红色转换部22的颜色转换构件通常在温度升高时转换效率降低。因此，在红色转换部22的微型LED100R侧，将由热传导性较低的构件构成的红/绿色反射层28夹入共用N电极56之间，从而还具有能够抑制红色转换部22的颜色转换效率降低的辅助效果。
需要说明的是，在绿色子像素8中也具有与上述红色子像素7相同构成的红/绿色反射层28。也就是说，在红色子像素7和绿色子像素8中，在红色转换部22及绿色转换部22的来自微型LED元件100的光的射入面侧设有具有对与蓝色光相比为长波长的光进行反射的特性的红/绿色反射层28。
需要说明的是，红/绿色反射层28无需在与蓝色光相比为长波长区域整体具有高反射率，有时在上述绿色光的波长区域和红色光的波长区域中具有反射率峰值为好。在红色转换部22及绿色转换部23的发光峰值较宽的情况下，通过强烈反射绿色光的波长区域和红色光的波长区域的光，从而能够尖锐得成形从各波长转换部22、23放射的长波长光的长径比，能够提高颜色纯度。红/绿色反射层28的反射率的峰值优选为70％以上。
另外，更加优选红/绿色反射层28使与微型LED元件100R对应的区域和与微型LED元件100G对应的区域光学分离。像这样将红/绿色反射层28设为按每个微型LED元件100划分的构成，从而能够防止红/绿色反射层28成为导光路径而使光向相邻的子像素7、8泄漏的所谓串扰。例如，在像素5的尺寸为30μm以上的情况下，串扰的影响不大。另一方面，在尺寸微细化为小于30μm的尺寸的像素5中，蓝色光被向相邻的子像素引导而颜色再现性降低。更具体来说，在为了提高显示器的分辨率而使像素尺寸小于10μm的情况下，例如像素间为1μm左右且成为相对于像素尺寸而串扰的影响无法被忽略的光路宽度。由此，优选对像素间区域预先去除蓝色反射层25。
〔第三实施方式〕
以下，说明本发明第三实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第二实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第三实施方式的图像显示元件200b相对于上述第二实施方式的图像显示元件200a的区别仅在于，在红/绿色反射层28之间形成有分离层a30，其他构成与第二实施方式的图像显示元件200a相同。
图4是第三实施方式的图像显示元件200b的剖视图。如图4所示，在子像素6、7、8间形成有划分红/绿色反射层28的分离层a30。分离层a30由遮光性材料(第一填充材料)构成，并通过如下方式来设置，即在按每个微型LED元件100划分的红/绿色反射层28之间填充作为与红/绿色反射层28不同的材料的遮光性材料。
通过像这样通过由遮光性材料构成的分离层a30按每个微型LED元件100划分红/绿色反射层28，从而能够抑制光向相邻的子像素6、7、8泄漏的串扰。另外，通过在红/绿色反射层28间设置分离层a30，从而能够确保加工散射材料21、红色转换部22及绿色转换部23时的加工面的平坦性。
例如，在通过光刻法对散射材料21、红色转换部22及绿色转换部23的材料进行加工的情况下，存在有若加工面的凹凸较大则加工精度降低的可能性。在本实施方式中，在像素间使红/绿色反射层28分离后，通过利用由不同的材料构成的分离层a30填埋其之间，从而能够使像素5的最表面平坦化。
需要说明的是，应用于分离层a30的材料是任意的，但在有机材料的情况下，优选含有炭黑这样的吸收光的材料，且能够通过光刻法形成分离层a30。另外，在应用于分离层a30的材料为金属材料的情况下，能够使用钛、钯等通过蒸镀等方法形成分离层a30。
〔第四实施方式〕
以下，说明本发明第四实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一、第二、第三实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第四实施方式的图像显示元件200c相对于上述第三实施方式的图像显示元件200b的区别在于，在与蓝色子像素6的微型LED元件100B对应的部分未设置有散射材料21，其他构成与第三实施方式的图像显示元件200b相同。
图5是第四实施方式的图像显示元件200c的剖视图。如图5所示，图像显示元件200c在微型LED元件100B的表面不具有散射材料21，从而能够在蓝色子像素6中提高从微型LED元件100B照射的蓝色光的指向性。另外，由于在蓝色子像素6中，不需要设置散射材料21，因此能够减少设备制造的工时，能够实现成本降低。
〔第五实施方式〕
以下，说明本发明第五实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第三实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第五实施方式的图像显示元件200d相对于上述第三实施方式的图像显示元件200b的区别在于，红/绿色反射层28和蓝色反射层25的光射出侧的表面被钝化膜覆盖、以及形成有彩色滤光片，其他构成与第三实施方式的图像显示元件200b相同。
图6是第五实施方式的图像显示元件200d的剖视图。如图6所示，在图像显示元件200d中，红/绿色反射层28的光射出侧的表面被具有耐湿性的钝化膜26(第二膜)覆盖。另外，蓝色反射层25的光射出侧的表面被具有耐湿性的钝化膜27(第一膜)覆盖。
例如，在红/绿色反射层28为由电介质形成的多层膜的情况下，通常吸湿性较高的构造很多，在与大气接触的情况下、在颜色转换层加工时容易劣化。因此，优选利用钝化膜26的膜覆盖红/绿色反射层28的表面的整体。钝化膜26的膜可以是氮化硅膜这样的CVD膜，也可以是硅酮树脂这样的树脂材料的膜。
另外，优选钝化膜26形成为平坦，由此，能够提高之后加工的散射材料21、红色转换部22及绿色转换部23的加工性。
同样地，在蓝色反射层25为由电介质形成的多层膜的情况下，也优选利用钝化膜27覆盖蓝色反射层25的表面的整体。钝化膜27可以是氮化硅膜这样的CVD膜，也可以是硅酮树脂这样的树脂材料的膜。
像这样，通过利用具有耐湿性的膜覆盖红/绿色反射层28的光射出侧的表面及蓝色反射层25的光射出侧的表面，从而能够防止由电介质形成的多层膜因吸湿而劣化。
此外，通过利用钝化膜27使最表面平坦化，从而能够更加精密地加工红色滤光片32、绿色滤光片33。通过像这样追加加工彩色滤光片，从而能够更加严格地控制从各子像素照射的光的波长，提高显示器的色域。
需要说明的是，针对钝化膜26及钝化膜27，优选使它们自身尽可能形成得较薄而不成为导光路，优选加工成例如1μm以下。
另外，也可以在子像素6、7、8间形成有划分蓝色反射层25的分离层b31。例如，分离层b31由遮光性材料(第二填充材料)构成，并通过如下方式来设置，即在按每个微型LED元件100划分的蓝色反射层25之间填充作为与蓝色反射层25不同的材料的遮光性材料。
〔第六实施方式〕
以下说明本发明第六实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第五实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第六实施方式的图像显示元件200e相对于上述第五实施方式的图像显示元件200d的区别在于，微型LED元件100h的构成不同以及没有彩色滤光片，其他构成与第五实施方式的图像显示元件200d相同。
第一至第五实施方式所示的图像显示元件所具有的微型LED元件100是在与驱动电路基板50相对一侧具有P电极19P，在与驱动电路基板50相对一侧的相反侧的光射出侧具有共用N电极56的、所谓上下电极型。另一方面，第六实施方式的图像显示元件200e包括在单侧具有P侧电极和N侧电极这两个电极的构成的微型LED元件100h。
图7是第六实施方式的图像显示元件200e的剖视图。如图7所示，微型LED元件100h在驱动电路基板50h侧具有P电极19hP和N电极19hN。需要说明的是，微型LED元件100h是发出蓝色子像素6的光源光的微型LED元件100Bh、发出红色子像素7的光源光的微型LED元件100Rh、发出绿色子像素8的光源光的微型LED元件100Gh的统称。
驱动电路基板50h包括配置于每个子像素6、7、8的P侧电极51h和N侧电极52h。P侧电极51h和N侧电极52h分别与P电极19hP、N电极19hN连接，分别在微型LED元件100h中流通有规定电流，并对发光进行控制。通过像这样构成为包括在单侧具有P侧电极和N侧电极这两个电极的构成的微型LED元件100h，从而能够在图像显示元件200e的制造工序中省略共用N电极56的制造工序。由此，具有图像显示元件200e的制造变容易，因共用N电极56而从光源照射的蓝色光不会减少的优点。
需要说明的是，若采用图像显示元件200e，则虽然微型LED元件100h的电极配置不同，但由红/绿色反射层28和蓝色反射层25产生的效果与上述第二实施方式相同。也就是说，在绿色转换部23和红色转换部22的光射出侧设置蓝色反射层25，在绿色转换部23和红色转换部22的激励光源侧设置红/绿色反射层28，从而能够减小绿色转换部23和红色转换部22的厚度，并且能够改善发光效率。由此，能够易于绿色转换部23与红色转换部22的构造的微细化，并且能够减少昂贵的波长转换材料的使用量，能够获得降低生产成本的效果。
另外，图7如前所述未图示彩色滤光片，但为了提高颜色再现性，也可以追加形成彩色滤光片。
〔第七实施方式〕
以下，说明本发明第七实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第六实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第七实施方式的图像显示元件200f相对于上述第六实施方式的图像显示元件200e的区别仅在于，在微型LED元件100Bh的表面不存在散射材料21，其他构成与第六实施方式的图像显示元件200e相同。
图8是第七实施方式的图像显示元件200f的剖视图。如图8所示，图像显示元件200f在微型LED元件100Bh的表面不具有散射材料21。由此，能够提高从微型LED元件100Bh照射的蓝色光的指向性，由于无需形成散射材料21，因此能够实现由设备制造的工时减少而产生的成本降低。
〔第八实施方式〕
以下，说明本发明第八实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第七实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第八实施方式的图像显示元件200g相对于上述第六实施方式的图像显示元件200e的区别仅在于，与波长转换层接触的部分的构造不同，其他构成与第六实施方式的图像显示元件200e相同。
图9是第八实施方式的图像显示元件200g的剖视图。如图9所示，在图像显示元件200g中，作为沿微型LED元件100h的光射出方向形成的颜色转换材料的红色转换部22与绿色转换部23的厚度各不相同。另外，与第一至第七实施方式不同，红色转换部22与绿色转换部23成为正锥形状。
在图9中作为一例，示出绿色转换部23的厚度比红色转换部22的厚度厚的例子。图像显示元件200g并不限于此，也可以是红色转换部22的厚度比绿色转换部23的厚度厚的构成。
作为微细加工红色转换部22及绿色转换部23这样的颜色转换层的方法之一，可列举出光刻法。在采用光刻法形成了红色转换部22及绿色转换部23的情况下，会因加工材料或加工顺序而使各颜色转换层的厚度产生差异且形状也容易成为正锥形状。另一方面，能够利用各材料的颜色转换效率和所形成的颜色转换层的厚度对射出的光的色域进行控制，能够满足显示画面所需的规格。
需要说明的是，在红色转换部22与绿色转换部23的厚度各不相同的情况下，优选按颜色转换层形成蓝色反射层25。并且，在按颜色转换层形成蓝色反射层25的情况下，蓝色反射层25按每个子像素6、7、8分割形成。由此，能够防止经由相邻的子像素6、7、8间的蓝色反射层25的光泄漏。
通过像这样构成为将作为波长转换层的红色转换部22与绿色转换部23按每个微型LED元件100h划分且具有各不相同的厚度，从而能够适当地控制从各子像素6、7、8射出的光的色域，并且能够防止相邻的子像素6、7、8间的串扰。
〔第九实施方式〕
以下，说明本发明第九实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第八实施方式8说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第九实施方式的图像显示元件200h相对于上述第八实施方式的图像显示元件200g的区别在于，与作为第二功能层的红/绿色反射层接触的部分的构造不同，其他构成与第八实施方式的图像显示元件200g基本相同。
图10是第九实施方式的图像显示元件200h的剖视图。如图10所示，图像显示元件200h在多个微型LED元件100h中的微型LED元件100Rh设有红色反射层28R，在微型LED元件100Gh设有绿色反射层28G。像这样在图像显示元件200h，形成于各微型LED元件100h的光射出侧的对波长转换后的光进行反射的膜，与从波长转换层射出的光的波长对应。
通过像这样根据波长来改变按照每个子像素6、7、8形成的对波长转换后的光进行反射的反射层，从而能够进一步简化反射层的设计，能够进一步提高通过波长转换层而转换为长波长后的光的反射率。另外，具有通过对各子像素6、7、8进行分割从而抑制相邻的子像素间的串扰的效果。
〔第十实施方式〕
以下，说明本发明第十实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第九实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第十实施方式的图像显示元件200i相对于上述第九实施方式的图像显示元件200h的区别在于，作为激励光的光源的微型LED元件和与第一功能层、第二功能层、颜色转换层接触的构造不同。需要说明的是，图像显示元件200i的其他构成与第九实施方式的图像显示元件200h相同。
图11是第十实施方式的图像显示元件200i的剖视图。如图11所示，微型LED元件100uv主要照射紫外区域的光以作为光源光。图像显示元件200i具有以来自微型LED元件100uv的光为激励光而发出蓝、红、绿色荧光的蓝色转换部21a、红色转换部22、绿色转换部23以作为颜色转换构件。微型LED元件100uv是与蓝色子像素6对应的微型LED元件100Buv、与红色子像素7对应的微型LED元件100Ruv及与绿色子像素8对应的微型LED元件100Guv的统称。蓝色转换部21a、红色转换部22、绿色转换部23分别形成在微型LED元件100Buv、微型LED元件100Ruv、微型LED元件100Guv的光照射侧。
在微型LED元件100uv与蓝色转换部21a、红色转换部22及绿色转换部23之间形成有供紫外区域的光透射且分别作为蓝、红、绿色光的反射率较高的功能层的蓝色反射层28B、红色反射层28R及绿色反射层28G。蓝色反射层28B、红色反射层28R及绿色反射层28G之间通过例如由树脂等形成的分离层a30来分割。需要说明的是，虽未图示，但也可以利用具有耐湿性的膜(例如钝化膜)覆盖上述反射层的表面。
在蓝色转换部21a、红色转换部22、绿色转换部23的光照射侧分别形成有反射紫外区域的光并供可见光区域的光透射的紫外反射层25UV。另外，紫外反射层25UV按每个子像素6、7、8分割。通过像这样构成为按每个子像素6、7、8分割紫外反射层25UV，从而能够减少子像素6、7、8间的串扰。
需要说明的是，在图11中，以相同高度示出作为第二功能层的蓝色反射层28B、红色反射层28R及绿色反射层28G、和作为波长转换层的蓝色转换部21a、红色转换部22及绿色转换部23，但各自的高度也可以不同。各子像素6、7、8也可以构成为，在光射出侧的最表面具有用于保护紫外反射层25UV的钝化膜、用于更加严格地控制从各子像素照射的波长的彩色滤光片等。
〔第十一实施方式〕
以下，说明本发明第十一实施方式。需要说明的是，为了便于说明，对与上述第一至第十实施方式中说明的构件具有相同功能的构件标注相同的附图标记并不重复说明。
第十一实施方式的图像显示元件200j相对于上述第六实施方式的图像显示元件200e的区别在于，不具有绿色转换部23、红色转换部22、散射材料21，而在像素5整体具有黄色反射层40和黄色波长转换部60，且各子像素6、7、8具有蓝、绿、红色的各彩色滤光片。其他构成与第六实施方式的图像显示元件200e相同。
图12是第十一实施方式的图像显示元件200j的剖视图。如图12所示，图像显示元件200j在像素区域1整体形成有黄色波长转换部60。黄色波长转换部60被蓝色光激励而发出黄色光从而作为整体发出白色光的构件。在蓝色子像素6、红色子像素7、绿色子像素8分别配置有蓝色滤光片31、红色滤光片32、绿色滤光片33，通过各个子像素发出蓝色光、红色光、绿色光。
能够在黄色波长转换部60使用例如YAG荧光体微粒子。与量子点相比，YAG荧光体是即使在稳定性较高且较高温度下也能够使用的荧光体。由此，与使用了量子点或和YAG荧光体不同的其他荧光体材料的元件相比，图像显示元件200j具有能够以更高功率进行动作并在需要较大的光输出的情况下有用的构成。
像这样，由于图像显示元件200j仅形成黄色波长转换部60以作为波长转换层即可，因此制造工序非常简单。另外，由于无需针对每个子像素6、7、8加工波长转换层且能够使用通常使用的彩色滤光片技术，因此技术上也容易。由此，根据本实施方式，在图像显示元件200j中，能够将成本升高抑制在最小限度，并且提高光输出。
(第十一实施方式的变形例)
图13是第十一实施方式的图像显示元件200j的变形例的剖视图。如图13所示，图像显示元件200k也可以构成为，在与蓝色子像素6接触的部分不设置黄色反射层40及黄色波长转换部60而设置散射材料21。需要说明的是，在该情况下，在蓝色子像素6未形成有蓝色滤光片31。
本发明并不限定于上述各实施方式，能够在权利要求表示的范围内实施各种变更，将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外，能够通过将在各实施方式中分别公开的技术手段组合而形成新的技术特征。
附图标记说明
5 像素
6、7、8 子像素
21a 蓝色转换部(波长转换层)
22 红色转换部(波长转换层)
23 绿色转换部(波长转换层)
25、25B 蓝色反射层(第一功能层)
28G 绿色反射层(第二功能层)
28R 红色反射层(第二功能层)
25UV 紫外反射层(第一功能层)
26 钝化膜(第二膜)
27 钝化膜(第一膜)
28 红/绿色反射层(第二功能层)
30 分离层a
60 黄色波长转换部(波长转换层)
40 黄色反射层(第一功能层)
50、50h 驱动电路基板
100、100B、100R、100G、100h、100Bh、100Rh、100Gh、100uv、100Buv、100Ruv、100Guv微型LED元件(LED元件)
200、200a、200b、200c、200d、200e、200f、200g、200h、200i、200j、200k 图像显示元件

Claims (11)

1.一种图像显示元件，其特征在于，包括：
多个LED元件，其安装在驱动电路基板上并发出光源光；
波长转换层，其层叠在LED元件的与所述驱动电路基板相反一侧，将所述LED元件发出的所述光源光转换为长波长光，并将所述长波长光向与所述驱动电路基板相反一侧射出；以及
第一功能层，其设置在所述波长转换层的所述长波长光的光射出面侧，并反射所述光源光而使所述长波长光透射。
2.根据权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第一功能层按所述多个LED元件的每一个划分。
3.根据权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，
具有第二功能层，其设置在所述波长转换层的所述光源光的光射入面侧，并反射所述长波长光。
4.根据权利要求3所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第二功能层按所述多个LED元件的每一个划分。
5.根据权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第一功能层的光射出面被具有耐湿性的第一膜覆盖。
6.根据权利要求3所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第二功能层的光射出面被具有耐湿性的第二膜覆盖。
7.根据权利要求2所述的图像显示元件，其特征在于，
按所述多个LED元件的每一个划分的所述第一功能层之间被与所述第一功能层不同的第一填充材料填充。
8.根据权利要求4所述的图像显示元件，其特征在于，
按所述多个LED元件的每一个划分的所述第二功能层之间被与所述第二功能层不同的第二填充材料填充。
9.根据权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第一功能层由电介质构成。
10.根据权利要求3所述的图像显示元件，其特征在于，
所述第二功能层由电介质构成。
11.根据权利要求1所述的图像显示元件，其特征在于，
所述波长转换层按所述多个LED元件的每一个划分。
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