JP2021117357A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低階調の再現性が向上したマイクロＬＥＤ表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、複数の画素ＰＥを有する表示部を備える表示装置であり、前記複数の画素のそれぞれは、陽極ＡＤと、陰極ＣＤと、前記陽極と陰極との間に配置された発光ダイオードＬＥＤを有し、前記発光ダイオードは、発光層ＥＭと、前記発光層と平面視で部分的に重畳する抵抗層ＲＬと、を備え、前記発光層のうち前記抵抗層が重畳しない領域の幅ｗと前記発光ダイオードの厚さｄは、ｗ／ｄ＞１を満たす。【選択図】図４
Description
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
表示装置として、自発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いたＬＥＤ表示装置が知られている。近年では、より高精細な表示装置として、マイクロＬＥＤやミニＬＥＤと称される微小な発光ダイオードをアレイ基板に実装した表示装置（以下、マイクロＬＥＤ表示装置と称する）が開発されている。
マイクロＬＥＤディスプレイは、従来の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイと異
なり、表示領域に、チップ状の多数のマイクロＬＥＤが実装されて形成されるため、高精
細化と高コントラストの両立が容易であり、次世代の表示装置として注目されている。
なり、表示領域に、チップ状の多数のマイクロＬＥＤが実装されて形成されるため、高精
細化と高コントラストの両立が容易であり、次世代の表示装置として注目されている。
本実施形態は、低階調の再現性が向上したマイクロＬＥＤ表示装置を提供する。
一実施形態に係る表示装置は、複数の画素を有する表示部を備える表示装置であり、前記複数の画素のそれぞれは、陽極と、陰極と、前記陽極と陰極との間に配置された発光ダイオードを有し、前記発光ダイオードは、発光層と、前記発光層と平面視で部分的に重畳する抵抗層と、を備え、前記発光層のうち前記抵抗層が重畳しない領域の幅ｗと前記発光ダイオードの厚さｄは、ｗ／ｄ＞１を満たす。
以下に、本発明の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。
以下、図面を参照しながら一実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。
本実施形態においては、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。
また、「第１部材の上方の第２部材」及び「第１部材の下方の第２部材」とした場合、第２部材は、第１部材に接していてもよく、又は第１部材から離れて位置していてもよい。後者の場合、第１部材と第２部材との間に、第３の部材が介在していてもよい。一方、「第１部材の上の第２部材」及び「第１部材の下の第２部材」とした場合、第２部材は第１部材に接している。
また、第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置ＤＳＰを観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ−Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。
図１は、本実施形態の表示装置の平面図である。図１に示す表示装置ＤＳＰは、基板ＳＵを有している。基板ＳＵ上には、表示部ＤＰ、表示部ＤＰの周辺に周辺回路ＰＦＣ、周辺回路ＰＦＣの周辺に接続部ＣＮが設けられている。外部の駆動素子は接続部ＣＮを介して接続される。
図２は、表示部ＤＰの拡大平面図である。表示部ＤＰは、複数の画素を有している。表示部ＤＰは、信号走査配線ＳＳＬ、信号配線ＳＬ、電流供給配線ＩＰＬ、コンタクトホールＣＨ、赤色発光ダイオードＲＬＥＤ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤ、青色発光ダイオードＢＬＥＤを有している。
複数の画素のうち、画素ＰＸＲは赤色発光ダイオードＲＬＥＤ、画素ＰＸＧは緑色発光ダイオードＧＬＥＤ、画素ＰＸＢは青色発光ダイオードＢＬＥＤを有している。画素ＰＸＲ、画素ＰＸＧ、画素ＰＸＢは、それぞれ赤色、緑色、青色を発光する。なお本明細書では、画素ＰＸＲ、画素ＰＸＧ、画素ＰＸＢを、それぞれ第１画素、第２画素、第３画素という。
本実施形態において、赤色発光ダイオードＲＬＥＤ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤ、青色発光ダイオードＢＬＥＤは、平面視で最長の一辺の長さが１００μｍ以下であるマイクロＬＥＤである。本実施形態の表示装置ＤＳＰは、画素にマイクロＬＥＤを有するマイクロＬＥＤ表示装置である。また、平面視で最長の一辺の長さが１００μｍより大きい発光ダイオードＬＥＤである場合ミニＬＥＤと一般的に呼ばれる。本実施形態はマイクロＬＥＤを用いた表示装置、ミニＬＥＤを用いた表示装置のいずれにも適用可能である。
図２に示すように、信号配線ＳＬと電流供給配線ＩＰＬは第２方向Ｙに平行に延伸し、かつ対をなして配置されている。信号走査配線ＳＳＬは、第１方向Ｘに延伸し、信号配線ＳＬと電流供給配線ＩＰＬに交差している。
それぞれの画素ＰＸ（画素ＰＸＲ、画素ＰＸＧ、画素ＰＸＢ）のコンタクトホールＣＨは、信号配線ＳＬと電流供給配線ＩＰＬの対と信号走査配線ＳＳＬの作る格子中に配置されている。画素ＰＸの発光ダイオードＬＥＤ（赤色発光ダイオードＲＬＥＤ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤ、青色発光ダイオードＢＬＥＤ）が実装される陽極ＡＤは、後述する画素ＰＸの等価回路のトランジスタにコンタクトホールＣＨを介して電気的に接続されている。
なお図２において、赤色発光ダイオードＲＬＥＤ及び青色発光ダイオードＢＬＥＤは、コンタクトホールＣＨを挟んで信号走査配線ＳＳＬと対向して配置されている。緑色発光ダイオードＧＬＥＤは、信号走査配線ＳＳＬを挟んでコンタクトホールＣＨに対向して配置されている。
図３は、画素ＰＸの等価回路である。画素ＰＸは、信号薄膜トランジスタＳＴＲ、初期化薄膜トランジスタＩＴＲ、リセット薄膜トランジスタＲＴＲ、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲ、電流測定用薄膜トランジスタＭＴＲ、保持容量Ｃｓ、素子容量Ｃｌｅｄを有している。
電流測定用薄膜トランジスタＭＴＲは、電流測定走査配線ＭＳＬで開閉されて、画素ＰＸ内の電流測定のための回路を形成する。信号薄膜トランジスタＳＴＲは、信号走査配線ＳＳＬで開閉されて、信号配線ＳＬより供給される電圧で駆動用薄膜トランジスタＤＴＲの開閉を制御する。初期化薄膜トランジスタＩＴＲは、初期化走査配線ＩＳＬで開閉されて、初期化配線ＩＮＬから供給される電圧で駆動用薄膜トランジスタＤＴＲの開閉を制御する。リセット薄膜トランジスタＲＴＲは、リセット走査配線ＲＳＬで開閉されて、リセット配線ＲＴＬより供給される逆バイアス電圧を発光ダイオードＬＥＤに印加する。駆動用薄膜トランジスタＤＴＲは、信号薄膜トランジスタＳＴＲと初期化薄膜トランジスタＩＴＲで開閉されて、電流供給配線ＩＰＬの電流を発光ダイオードＬＥＤに供給する。
また図３に示すように、画素電極ＰＥは、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲのドレイン、発光ダイオードＬＥＤの陽極ＡＤ、保持容量Ｃｓの一方の電極、及び素子容量Ｃｌｅｄの一方の電極に電気的に接続されている。保持容量Ｃｓは、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲのゲートとソースとの間に形成されている。発光ダイオードＬＥＤの内部容量である素子容量Ｃｌｅｄは、共通電極ＣＥを介して低電位電源Ｖｓｓに接続されている。発光ダイオードＬＥＤの陰極ＣＤは低電位電源Ｖｓｓに接続されている。
図４（Ａ）及び（Ｂ）は、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲを含む画素の断面模式図及び発光ダイオードＬＥＤ近傍の拡大断面図である。図４（Ａ)に示すように、基板ＳＵに近い順に、遮光層ＬＳ、アンダーコート層ＵＣ、ポリシリコン層ＰＳ、ゲート絶縁膜ＧＺＬ、走査配線ＧＬ、層間絶縁膜ＬＺＬ、電流供給配線ＩＰＬ、台座ＢＳ、第一の平坦化層ＬＬ１、共通電極ＣＥ、容量窒化膜ＬＳＮ、画素電極ＰＥ、陽極ＡＤ、接続層ＣＬ、発光ダイオードＬＥＤ、光取出し層ＬＰＬ、第二の平坦化層ＬＬ２、陰極ＣＤ、オーバーコート層ＯＣ、円偏光板ＣＰＬが積層されている。
なお駆動用薄膜トランジスタＤＴＲの走査配線ＧＬとは、信号薄膜トランジスタＳＴＲと初期化薄膜トランジスタＩＴＲのドレイン線が合流したものである。
基板ＳＵは、例えば厚さ１００μｍのホウケイサンガラスである。遮光層ＬＳは、層厚５０ｎｍのモリブデンタングステン合金膜である。遮光層ＬＳは、窒化珪素層と酸化珪素層の積層体で、層厚はそれぞれ１００ｎｍ、１５０ｎｍである。
ポリシリコン層ＰＳは、アモルファスシリコン層をレーザーアニール法で多結晶化したもので、層厚は５０ｎｍである。ゲート絶縁膜ＧＺＬは層厚１００ｎｍの酸化珪素層で、信号配線ＳＬは層厚３００ｎｍのモリブデンタングステン合金膜である。
層間絶縁膜ＬＺＬは酸化珪素層と窒化珪素層の積層体で、層厚はそれぞれ３５０ｎｍと３７５ｎｍである。電流供給配線ＩＰＬと台座ＢＳは同層で、チタン、アルミニウム、チタンの三層積層膜であり、各層の層厚はそれぞれ１００ｎｍ、４００ｎｍ、２００ｎｍである。
第一の平坦化層ＬＬ１と第二の平坦化層ＬＬ２は有機絶縁膜で、層厚はそれぞれ２μｍ、１０μｍである。共通電極ＣＥ、画素電極ＰＥ、陰極ＣＤはインジウム錫酸化物膜で、層厚はそれぞれ５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍである。容量窒化膜ＬＳＮは低温成膜した窒化珪素層で、層厚は１２０ｎｍである。
陽極ＡＤはインジウム錫酸化物、銀、インジウム錫酸化物の積層体で、接続層ＣＬは銀ペーストである。オーバーコート層ＯＣは層厚２００ｎｍの窒化珪素膜と層厚１０μｍの有機絶縁膜の積層体である。
図４(Ｂ)に示す発光ダイオードＬＥＤは上側より抵抗層ＲＬ、ｐ型クラッド層ＰＣ、発光層ＥＭ、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤ、発光ダイオード電極ＥＬＥＤを有している。
図５は、図４（Ｂ）において抵抗層ＲＬと発光層ＥＭが重畳している領域の平面図である。なお図５では、第３方向Ｚにおいて抵抗層ＲＬと発光層ＥＭの間に配置される層は省略している。図５に示すように、発光層ＥＭ上には、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡ及び抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡが設けられている。換言すると、抵抗層ＲＬにおいて、発光層ＥＭと重畳する領域が領域ＰＡであり、重畳しない領域が領域ＣＡである。発光層ＥＭに対して、平面視で領域ＣＡは２つの領域ＰＡに挟まれ、矩形形状に設けられている。なお領域ＣＡ及び領域ＰＡについての詳細は後述する。
青色発光ダイオードＢＬＥＤを構成する発光層ＥＭは、インジウムとガリウムの組成比が０．２：０．８の窒化インジウムガリウムであり、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層は窒化ガリウムであり、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤは炭化珪素である。
緑色発光ダイオードＧＬＥＤを構成する発光層ＥＭは、インジウムとガリウムの組成比が０．４５：０．５５の窒化インジウムガリウムであり、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層は窒化ガリウムであり、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤは炭化珪素である。
赤色発光ダイオードＲＬＥＤを構成する発光層ＥＭは、アルミニウムとガリウムとインジウムの組成比が０．２２５：０．２７５：０．５の燐化アルミニウムガリウムインジウムであり、ｐ型クラッド層とｎ型クラッド層は燐化アルミニウムインジウムであり、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤは砒化ガリウムである。
抵抗層ＲＬ、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤ、発光ダイオード電極ＥＬＥＤは各色の発光ダイオードＬＥＤで共通であり、それぞれＩＩＩ−ＩＶ族化合物半導体、サファイア、アルミニウムである。
各発光ダイオードＬＥＤは、これを構成する各層を発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤ上に成膜し、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤを薄膜化して底面に発光ダイオード電極ＥＬＥＤを形成する。その後、方形に切断したものを接続層ＣＬ上に配置する。接続層ＣＬに銀ペーストを用いれば、接続層ＣＬは一時の圧力に応じて変形し、発光ダイオードＬＥＤに密着して導通する。あるいは接続層ＣＬに発光ダイオード電極ＥＬＥＤと同じアルミニウムを用いても良い。この場合発光ダイオードＬＥＤを配置した後に加熱すれば発光ダイオード電極ＥＬＥＤと一体化させることができ、導通がとれる。
赤色発光ダイオードＲＬＥＤ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤ、青色発光ダイオードＢＬＥＤの極大発光波長は、それぞれ６４５ｎｍ、５３０ｎｍ、４５０ｎｍである。
図４(Ｂ)の発光ダイオードＬＥＤは、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤを薄膜化している。この場合陰極ＣＤと陽極ＡＤ間には層厚方向に沿った電流が主になり、電流の回り込みは少なくなる。図４(Ｂ)に示す破線は、陽極ＡＤから陰極ＣＤに向かう電流である。電流ａ（電流ａ１及びａ２）は、層厚方向に沿った直線的な電流であり、電流ｂは回り込みを伴う電流である。図４(Ｂ)に示した発光ダイオードＬＥＤでは、電流ａが主になる。
図４（Ｂ）に示す通り、抵抗層ＲＬは部分的に分布しており、発光ダイオードＬＥＤ中には抵抗層ＲＬの存在する部分と存在しない部分がある。電流ａ１は、抵抗層ＲＬの存在する部分を流れる電流、電流ａ２は抵抗層ＲＬの存在しない部分を流れる電流となる。
図４(Ｂ)中に示す回り込みを伴う電流ｂの低減には、発光ダイオードＬＥＤの厚さｄの他に、抵抗層ＲＬが存在しない領域の幅ｗも影響し、抵抗層ＲＬが存在しない領域の幅ｗは、発光ダイオードＬＥＤの厚さｄの半分以上であることが好ましい。さらにｗ／ｄ＞１であれば回り込みを伴う電流ｂを十分に低減することが可能である。
図６は、発光ダイオードＬＥＤの抵抗値と電流を示す模式図である。抵抗層ＲＬの存在する領域の抵抗値をＲ１、抵抗層ＲＬの存在しない領域の抵抗値をＲ２とする。図５に示すように、発光ダイオードＬＥＤは、抵抗層ＲＬの存在する領域と存在しない領域で、直列接続されている抵抗値がそれぞれＲ１、Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）と異なる。これにより動作特性も異なる複数の発光ダイオードＬＥＤが並列結合されているのに等しい。
マイクロＬＥＤは、電流駆動すると明確な閾値特性を示す。そのため低階調側の輝度-電流特性が急峻になり、低階調を十分に再現できない恐れが生じる。しかしながら本実施形態の発光ダイオードＬＥＤは、抵抗層ＲＬの存在する領域と存在しない領域を有しており、異なる複数の発光ダイオードＬＥＤが並列結合されているのと同等である。
そのため例えば、個々の発光ダイオードＬＥＤの電圧電流特性が急峻すぎる場合でも、電圧電流特性が異なる複数の発光ダイオードＬＥＤを同時点灯するのと、同様の効果が得られる。このため本実施形態では、発光ダイオードＬＥＤの電圧電流特性の急峻性を緩和することが可能である。
図７（Ａ）及び（Ｂ）は発光ダイオードＬＥＤの発光を示す模式図である。図示しないが、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲに印加される電圧が閾値に達しない場合は、発光ダイオードＬＥＤは発光しない。駆動用薄膜トランジスタＤＴＲから電流供給が開始され、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡで印加電圧が閾値に達すると、図７(Ａ)に示すように、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡがはじめに発光する。領域ＣＡの抵抗値は、上述の抵抗値Ｒ２である。
次いで抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡで印加電圧が閾値に達すると、図７(Ｂ)に示すように、抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡが発光する。領域ＰＡの抵抗値は、上述の抵抗値Ｒ１である。なお抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡでは、抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡよりも早く最大発光輝度に達する。
さらに印加電圧が増大し、駆動用薄膜トランジスタＤＴＲから供給される電流値が増大すると、領域ＰＡにおいても最大発光輝度に達する。
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す発光ダイオードＬＥＤにおいて、領域ＣＡの面積は、領域ＰＡの面積より小さい。面積が小さく抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡは、より低い電流値から発光が生じる。次いで電流値が増大すると、面積が大きく抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡが発光する。これにより、低階調域の階調再現性が向上する。
抵抗層ＲＬには、例えばＡｌＧａＩｎＰ系のＩＩＩ−ＩＶ族化合物半導体を用いることができる。あるいは、これにイオン種を添加して、近接するクラッド層との間に逆整合を形成すれば、抵抗層ＲＬをより高抵抗にできる。例えば図４(Ｂ)では、抵抗層ＲＬに近接するクラッド層がｐ型クラッド層ＰＣであり、ＩＩＩ−ＩＶ族化合物半導体にマイナスイオンを添加してｎ型半導体層にすれば、抵抗層ＲＬをより高抵抗にすることができる。
また抵抗層ＲＬとして、上述の半導体に代えて、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極材料において、酸素成分比を増大して高抵抗とした透明導電層も用いることができる。
上述の通り本実施形態により、低階調の再現性が向上した表示装置を得ることが可能である。
＜変形例１＞
図８は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの変形例を示す断面図である。図８に示した変形例では、図４に示した構成例と比較して、第３方向Ｚにおける抵抗層ＲＬの位置を変えたという点で異なっている。
図８は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの変形例を示す断面図である。図８に示した変形例では、図４に示した構成例と比較して、第３方向Ｚにおける抵抗層ＲＬの位置を変えたという点で異なっている。
図８（Ａ）は、発光ダイオードＬＥＤにおいて、抵抗層ＲＬをｎ型クラッド層ＮＣの下層に配置した例である。
図８（Ａ）に示す発光ダイオードＬＥＤは、図４(Ｂ)に示す発光ダイオードＬＥＤと比較して、抵抗層ＲＬが陽極ＡＤに近くなるので、抵抗層ＲＬのない領域に回り込む電流成分を更に低減することができる。
図８（Ｂ）では、第３方向Ｚにおける発光ダイオードＬＥＤの積層順が、発光ダイオード電極ＥＬＥＤ、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光層ＥＭ、ｐ型クラッド層ＰＣ、抵抗層ＲＬ、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤである。換言すると、図８（Ｂ）の発光ダイオードＬＥＤでは、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤ上におけるｎ型クラッド層ＮＣとｐ型クラッド層ＰＣの積層順を逆にして形成した上で、発光ダイオードＬＥＤ自体を上下逆に配置したものである。
図８（Ｂ）に示す発光ダイオードＬＥＤは、図８（Ａ）に示す発光ダイオードＬＥＤと比較して、抵抗層ＲＬがより陽極ＡＤに近くなるので、抵抗層ＲＬを回避するように回り込む電流成分を更に低減することができる。
図８（Ｃ）では、第３方向Ｚにおける発光ダイオードＬＥＤの積層順が、発光ダイオード電極ＥＬＥＤ、抵抗層ＲＬ、ｎ型クラッド層ＮＣ、発光層ＥＭ、ｐ型クラッド層ＰＣ、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤである。
図８（Ｃ）に示す発光ダイオードＬＥＤは、図８（Ｂ）に示す発光ダイオードＬＥＤと比較して、抵抗層ＲＬがさらに陽極ＡＤに近くなるので、抵抗層ＲＬを回避するように回り込む電流成分を更に低減することができる。
＜変形例２＞
図９は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す断面図である。図９に示した変形例では、図７に示した構成例と比較して、抵抗層ＲＬを発光ダイオードＬＥＤの中央側に配置したという点で異なっている。
図９は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す断面図である。図９に示した変形例では、図７に示した構成例と比較して、抵抗層ＲＬを発光ダイオードＬＥＤの中央側に配置したという点で異なっている。
図９に示す発光ダイオードＬＥＤでは、抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡが、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡ１及びＣＡ２に挟まれて配置されている。図９に示す抵抗層ＲＬは、図７に示す構造と比較して、より単純な平面形状になるため、抵抗層ＲＬの形成が容易である。なお図９の抵抗層ＲＬの平面視での形状は、図５と同様矩形である。
また図９に示す領域ＣＡ１及びＣＡ２の幅をそれぞれｗ１及びｗ２とすると、抵抗層ＲＬが存在しない領域の幅ｗはｗ１及びｗ２の和、すなわちｗ＝ｗ１＋ｗ２である。この場合でも、ｗ／ｄ＞１であれば、図８と同様、抵抗層ＲＬが存在しない領域に回り込む電流ｂを低減できる。これにより、本変形例においても低階調域の階調再現性が向上する効果が得られる。
上述の通り本変形例により、低階調の再現性が向上した表示装置を得ることが可能である。
＜変形例３＞
図１０は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す平面図である。図１０に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、平面視における抵抗層ＲＬの存在しない領域の形状が異なる。
図１０は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す平面図である。図１０に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、平面視における抵抗層ＲＬの存在しない領域の形状が異なる。
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡの平面視における形状が、それぞれ円形形状及び矩形形状以外の多角形形状の例を示している。
図１０（Ａ）で示す円形形状の領域ＣＡでは、図５に示す構成例と比較して、発光層ＥＭからの発光がより均一に広がるという点で優位である。なお図１０（Ａ）において、領域ＣＡの形状は真円であるが、これに限定されない。領域ＣＡの形状は楕円等であってもよい。
図１０（Ｂ）に示す多角形形状の領域ＣＡでは、図５に示す構成例と比較して、発光層ＥＭからの発光がより均一かつ遠くまで広がるという点で優位である。なお図１０（Ｂ）において、領域ＣＡの形状は十六角形であるが、これに限定されない。領域ＣＡの形状は他の多角形、具体的には三角形或いは五角形以上の多角形であってもよい。
上述の通り本変形例により、低階調の再現性が向上した表示装置を得ることが可能である。
＜変形例４＞
図１１は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す平面図である。図１１に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、発光色によって平面視における抵抗層が存在しない領域の面積が異なるという点で異なっている。
図１１は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す平面図である。図１１に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、発光色によって平面視における抵抗層が存在しない領域の面積が異なるという点で異なっている。
図１１において、赤色発光ダイオードＲＬＥＤの発光層を発光層ＥＭＲ、抵抗層を抵抗層ＲＬＲ、抵抗層ＲＬＲが存在しない領域を領域ＣＡＲ、抵抗層ＲＬＲが存在する領域を領域ＰＡＲ、領域ＣＡＲの幅を幅ｗｒとする。
また図１１において、緑色発光ダイオードＧＬＥＤの発光層を発光層ＥＭＧ、抵抗層を抵抗層ＲＬＧ、抵抗層ＲＬＧが存在しない領域を領域ＣＡＧ、抵抗層ＲＬＧが存在する領域を領域ＰＡＧ、領域ＣＡＧの幅を幅ｗｇとする。
また図１１において、青色発光ダイオードＢＬＥＤの発光層を発光層ＥＭＢ、抵抗層を抵抗層ＲＬＢ、抵抗層ＲＬＢが存在しない領域を領域ＣＡＢ、抵抗層ＲＬＢが存在する領域を領域ＰＡＢ、領域ＣＡＢの幅を幅ｗｂとする。
図１１に示す例では、赤色発光ダイオードＲＬＥＤの領域ＣＡＲ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤの領域ＣＡＧ、青色発光ダイオードＢＬＥＤの領域ＣＡＢは、領域ＣＡＢの面積が一番大きく、領域ＣＡＧの面積が一番小さい。換言すると、領域ＣＡＲの面積は、領域ＣＡＢより小さく、領域ＣＡＧより大きい。
このように、視感度が高い緑色発光ダイオードＧＬＥＤの領域ＣＡＧの面積を一番小さくし、視感度が低い青色発光ダイオードＢＬＥＤの領域ＣＡＢを一番大きくすることで、色に対する輝度のバラツキを抑制することが可能である。
本変形例において、領域ＣＡＲ、領域ＣＡＧ、領域ＣＡＢは長辺の長さが同じ矩形である。よってこれら領域の面積を変えるには、それぞれの幅を変えてもよい。すなわち、赤色発光ダイオードＲＬＥＤの幅ｗｒ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤの幅ｗｇ、青色発光ダイオードＢＬＥＤの幅ｗｂは、幅ｗｂが一番大きく、幅ｗｇが一番小さい（ｗｂ＞ｗｒ＞ｗｇ）。換言すると、幅ｗｒは、幅ｗｂより狭く、幅ｗｇより広い。
上述の通り本変形例により、低階調の再現性が向上した表示装置を得ることが可能である。
＜変形例５＞
図１２は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す断面図である。図１２に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、発光色によって平面視における抵抗層の厚さが異なるという点で異なっている。
図１２は、本実施形態における発光ダイオードＬＥＤの別の変形例を示す断面図である。図１２に示した変形例では、図５に示した構成例と比較して、発光色によって平面視における抵抗層の厚さが異なるという点で異なっている。
図１２において、赤色発光ダイオードＲＬＥＤの抵抗層ＲＬＲの厚さを厚さｔｒ、緑色発光ダイオードＧＬＥＤの抵抗層ＲＬＧの厚さを厚さｔｇ、青色発光ダイオードＢＬＥＤの抵抗層ＲＬＢの厚さを厚さｔｂとする。
図１２に示す例では、抵抗層ＲＬＲの厚さｔｒ、抵抗層ＲＬＧの厚さｔｇ、抵抗層ＲＬＢの厚さｔｂは、厚さｔｂが一番薄く、厚さｔｇが一番厚い（ｔｇ＞ｔｒ＞ｔｂ）。換言すると、厚さｔｒは、厚さｔｇより薄く、厚さｔｂより厚い。
このように、視感度が低い青色発光ダイオードＢＬＥＤの抵抗層ＲＬＢの厚さｔｂの一番薄くし、視感度が高い緑色発光ダイオードＧＬＥＤの抵抗層ＲＬＧの厚さｔｇを一番厚くすることで、色に対する輝度のバラツキを抑制することが可能である。
上述の通り本変形例により、低階調の再現性が向上した表示装置を得ることが可能である。
＜比較例１＞
図１３は、比較例の発光ダイオードＬＥＤを示す断面図である。図１３に示す発光ダイオードＬＥＤでは、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤが薄膜化されていない。そのため図１３では、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡの幅ｗと、発光ダイオードＬＥＤの厚さｄは、ｗ／ｄ＜１となった。
図１３は、比較例の発光ダイオードＬＥＤを示す断面図である。図１３に示す発光ダイオードＬＥＤでは、発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤが薄膜化されていない。そのため図１３では、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡの幅ｗと、発光ダイオードＬＥＤの厚さｄは、ｗ／ｄ＜１となった。
発光ダイオード基板ＳＵＬＥＤが厚いと、陽極ＡＤと陰極ＣＤ間の間隔も増大する。そのため、陽極ＡＤから陰極ＣＤに向かう電流のうち、抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡを避けるように、回り込みを伴う電流ｂが増大する。これにより、抵抗層ＲＬが存在する電流ａ１が減少する。
抵抗層ＲＬが存在する電流ａ１が減少すると、発光層ＥＭの発光に寄与する電流は、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＰＡを通る電流ａ２が大半となる。よって図６で説明した、電圧電流特性の異なる複数の発光ダイオードＬＥＤが同時点灯する際に生じる効果は、本比較例では得られない。
以上により、本比較例の発光ダイオードＬＥＤは、単独の発光ダイオードＬＥＤに近くなり、低階調域の階調再現性が向上する効果は生じない。
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ上記実施形態及び本比較例の発光ダイオードＬＥＤにおける、等電位面を示す断面図である。図１４（Ａ）は図４（Ｂ）に示す発光ダイオードＬＥＤの等電位面、図１４（Ｂ）は図１３に示す発光ダイオードＬＥＤの等電位面を示している。
図１４（Ａ）に示すように、抵抗層ＲＬの厚さに対して発光ダイオードＬＥＤの厚さが薄い場合、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡと抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡの電界分布の差が大きい。このため、電流値を変えた際に、抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡが先に発光し、次いで抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡが発光する。
よって図１４（Ａ）に示すように、本実施形態の発光ダイオードＬＥＤを有する表示装置では、低階調の再現性が向上可能である。
一方、図１４（Ｂ）に示すように、抵抗層ＲＬの厚さに対して発光ダイオードＬＥＤの厚さが厚すぎると、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡと抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡの電界分布の差が小さくなる。このため、電流値を変えた際に、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡと抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡで、ほぼ同時に発光してしまう。
なお抵抗層ＲＬの厚さが厚すぎる場合では、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡは発光が生じない。この場合、発光する領域は抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡのみである。
＜比較例２＞
図１５は、別の比較例の発光ダイオードＬＥＤを示す断面図である。図１５に示す発光ダイオードＬＥＤでは、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡ及び抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡの面積比は、実施形態と同一である。しかしながら本比較例では、図１５に示すように抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡを細分化した。
図１５は、別の比較例の発光ダイオードＬＥＤを示す断面図である。図１５に示す発光ダイオードＬＥＤでは、抵抗層ＲＬが存在しない領域ＣＡ及び抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡの面積比は、実施形態と同一である。しかしながら本比較例では、図１５に示すように抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡを細分化した。
抵抗層ＲＬが存在する領域ＰＡを細分化することで、発光ダイオードＬＥＤ内部の電界分布が平均化され、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡと存在しない領域ＣＡの電界強度の差がなくなる。
抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡと存在しない領域ＣＡの電界強度の差がなくなるため、
発光層ＥＭに印加される電圧と発光層ＥＭ中を流れる電流も、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡに近接する発光層ＥＭ、及び、抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡに近接する発光層ＥＭで、同一になってしまう。
発光層ＥＭに印加される電圧と発光層ＥＭ中を流れる電流も、抵抗層ＲＬの存在する領域ＰＡに近接する発光層ＥＭ、及び、抵抗層ＲＬの存在しない領域ＣＡに近接する発光層ＥＭで、同一になってしまう。
よって図６で説明した、電圧電流特性の異なる複数の発光ダイオードＬＥＤが同時点灯する際に生じる効果は、本比較例では得られない。
以上により、本比較例の発光ダイオードＬＥＤは、単独の発光ダイオードＬＥＤに近くなり、低階調域の階調再現性が向上する効果は生じない。
本発明の実施形態及びその変形例を説明したが、上記実施形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
ＡＤ…陽極、ＢＬＥＤ…青色発光ダイオード、ＣＡ…領域、ＣＡ１…領域、ＣＡ２…領域、ＣＡＢ…領域、ＣＡＧ…領域、ＣＡＲ…領域、ＣＤ…陰極、ＣＬ…接続層、ＤＰ…表示部、ＤＳＰ…表示装置、ＤＴＲ…駆動用薄膜トランジスタ、ＥＬＥＤ…発光ダイオード電極、ＥＭ…発光層、ＥＭＢ…発光層、ＥＭＧ…発光層、ＥＭＲ…発光層、ＧＬＥＤ…緑色発光ダイオード、ＮＣ…ｎ型クラッド層、ＰＡ…領域、ＰＡＢ…領域、ＰＡＧ…領域、ＰＡＲ…領域、ＰＣ…ｐ型クラッド層、ＰＥ…画素電極、ＰＸ…画素、ＰＸＢ…画素、ＰＸＧ…画素、ＰＸＲ…画素、ＲＬ…抵抗層、ＲＬＢ…抵抗層、ＲＬＥＤ…赤色発光ダイオード、ＲＬＧ…抵抗層、ＲＬＲ…抵抗層、ＳＴＲ…信号薄膜トランジスタ、ＳＵＬＥＤ…発光ダイオード基板、ａ…電流、ａ１…電流、ａ２…電流、ｂ…電流、ｄ…厚さ、ｔｂ…厚さ、ｔｇ…厚さ、ｔｒ…厚さ、ｗ…幅、ｗ１…幅、ｗ２…幅、ｗｂ…幅、ｗｇ…幅、ｗｒ…幅。
Claims (14)
- 複数の画素を有する表示部を備える表示装置であり、
前記複数の画素のそれぞれは、陽極と、陰極と、前記陽極と陰極との間に配置された発光ダイオードを有し、
前記発光ダイオードは、
発光層と、
前記発光層と平面視で部分的に重畳する抵抗層と、
を備え、
前記発光層のうち前記抵抗層が重畳しない領域の幅ｗと前記発光ダイオードの厚さｄは、ｗ／ｄ＞１を満たす、表示装置。 - 前記発光層と前記抵抗層が重畳しない領域は、前記発光層と前記抵抗層が重畳する領域２つに挟まれて配置されている、請求項１に記載の表示装置。
- 前記発光層と前記抵抗層が重畳する領域は、前記発光層と前記抵抗層が重畳しない領域２つに挟まれて配置されている、請求項１に記載の表示装置。
- 前記発光層と前記抵抗層が重畳しない領域は、平面視で矩形形状である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
- 前記発光層と前記抵抗層が重畳しない領域は、平面視で円形形状である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
- 前記発光層と前記抵抗層が重畳しない領域は、平面視で三角形或いは五角形以上の多角形である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
- 前記発光ダイオードは、
発光ダイオード電極と、
前記発光ダイオード電極上の発光ダイオード基板と、
前記発光ダイオード基板上のｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上の前記発光層と、
前記発光層上のｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上の前記抵抗層と、
を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記発光ダイオードは、
発光ダイオード電極と、
前記発光ダイオード電極上の発光ダイオード基板と、
前記発光ダイオード基板上の前記抵抗層と、
前記抵抗層上のｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上の前記発光層と、
前記発光層上のｐ型クラッド層と、
を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記発光ダイオードは、
発光ダイオード電極と、
前記発光ダイオード電極上のｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上の前記発光層と、
前記発光層上のｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上の前記抵抗層と、
前記抵抗層上の発光ダイオード基板と、
を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記発光ダイオードは、
発光ダイオード電極と、
前記発光ダイオード電極上の前記抵抗層と、
前記抵抗層上のｎ型クラッド層と、
前記ｎ型クラッド層上の前記発光層と、
前記発光層上のｐ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層上の発光ダイオード基板と、
を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記抵抗層ＲＬは、ＩＩＩ−ＩＶ族化合物半導体である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示装置。
- 前記複数の画素は、赤色を発光する第１画素、緑色を発光する第２画素、青色を発光する第３画素を有し、
前記第１画素、前記第２画素、及び前記第３画素は、それぞれ赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードを有し、
前記赤色発光ダイオードの前記発光層と前記抵抗層の重畳しない領域の面積は、前記緑色発光ダイオードより大きく、前記青色発光ダイオードより小さい、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記複数の画素は、赤色を発光する第１画素、緑色を発光する第２画素、青色を発光する第３画素を有し、
前記第１画素、前記第２画素、及び前記第３画素は、それぞれ赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードを有し、
前記赤色発光ダイオードの前記発光層と前記抵抗層の重畳しない領域の幅は、前記緑色発光ダイオードより広く、前記青色発光ダイオードより狭い、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の表示装置。 - 前記複数の画素は、赤色を発光する第１画素、緑色を発光する第２画素、青色を発光する第３画素を有し、
前記第１画素、前記第２画素、及び前記第３画素は、それぞれ赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードを有し、
前記赤色発光ダイオードの前記抵抗層の厚さは、前記緑色発光ダイオードより薄く、前記青色発光ダイオードより厚い、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の表示装置。
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