JP2021140077A - ブラックマトリクス基板及び表示装置、ブラックマトリクス基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤディスプレイ、有機ＥＬディスプレイにおいて、迷光として隣接画素に入ることによるコントラスト低下や色純度低下を緩和し、視認性を改善した表示装置を構成するブラックマトリクス（ＢＭ）基板及び表示装置、該ＢＭ基板の製造方法を提供する。【解決手段】透明基板と、透過率調整層と、複数の第１開口部を具備するＢＭと、ＢＭ上に、保護層と、第１開口部と中心軸が一致する第２開口部を備える光吸収性隔壁とをこの順で積層し、ＢＭの線幅は、光吸収隔壁の線幅よりも広く、かつ平面視で、ＢＭで光吸収性隔壁が覆われ、透過率調整層は、カーボンとシリカ微粒子を含有する樹脂分散体であり、好ましくは保護層が、ＢＭの第１開口部と同じ形状の第３開口部を備え、第１開口部と第３開口部は、平面視、同じ位置に重なる、ＢＭ基板及び表示装置、該ＢＭ基板の製造方法とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤや有機ＥＬを光源として、あるいはＬＥＤや有機ＥＬを表示機能層として用いる表示装置に関し、表示品位を向上させる技術に関する。

近年、例えば４０μｍから２００μｍサイズのＬＥＤチップをマトリクス状に複数並べた構成を有するミニＬＥＤと呼称される直下型のバックライトを液晶表示装置に用いる技術が注目されている。ミニＬＥＤでは、赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類のＬＥＤチップを用いてフルカラーとする方式と、青色発光のＬＥＤチップを光源とし青色光を波長変換してフルカラーとする方式がある。なお、以下の記載では、マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤともにＬＥＤディスプレイと記載することがある。

また、表示画面における表示部位の位置に応じて、３種類のＬＥＤチップの発光輝度を部分的に調整し、あるいは、部分的に発光を停止させるローカルディミングを併用する技術が注目されている。

このようなローカルディミングを用いる液晶表示装置においては、表示画面における発光を部分的にオフにすることができるため、表示のコントラストを大きく改善できる。従来の液晶表示装置では、バックライトを常時点灯とするため、液晶の黒表示のときに、僅かな光漏れが発生し、有機ＥＬ並みのコントラストを得ることが困難であった。ローカルディミングを用いる液晶表示装置は、コントラスト観点で有機ＥＬと同等となり、消費電力や寿命の観点でより優れた表示装置となってきている。

マイクロＬＥＤは、例えば２μｍから６０μｍサイズのＬＥＤチップをマトリクス状に配列した構造を有し、複数のＬＥＤチップの各々を個別駆動することによって表示を行う表示装置である。このようなマイクロＬＥＤは、液晶を用いずに表示を行うことができる。なお、ＬＥＤチップのサイズは、ミニＬＥＤとマイクロＬＥＤそれぞれで限定するものでない。

マイクロＬＥＤは、上述したミニＬＥＤと同様に赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類のＬＥＤチップを用いる方式と、青色の波長域の光を発するＬＥＤチップなどの単色発光ＬＥＤチップのみを用いる方式とに大別される。マイクロＬＥＤでは、個々のＬＥＤチップが表示機能層の役割を果たす。

しかしながら、マイクロＬＥＤにしろ、ミニＬＥＤにしろ、有機ＥＬにしろ、発光素子からの発光が隣接画素に迷光として入り込み、表示のコントラスト低下や色純度低下をもたらす懸念がある。こうした隣接画素への悪影響は、高精細化が進むに従い著しくなる。

発光素子であるＬＥＤや有機ＥＬは、視認側の対向の位置に光反射性の電極（以下、反射電極と記載する）を設けることが一般的である。こうした構成では、視認側から入射する外光（太陽光や室内のランプからの光）が反射し、観察者の目に入り、大きく視認性を低下させる問題がある。通常、円偏光板を表示装置の表面に貼り、反射電極からの外光反射をカットすることが行われている。しかしながら、円偏光板は高価であり、また、円偏光板を貼付する余分な工程が必要であることから、円偏光板を省くことが要望されている。

図１７は、発光素子５３を備えた、従来の表示装置の部分断面図であり、発光素子からの発光の方向を模式的に示している。なお、発光素子はＬＥＤでも良く、有機ＥＬの発光素子であっても良い。

図１７に示す従来の表示装置では、Ｅ２０、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４の出射光の中で、Ｅ２０とＥ２４は隣接画素に迷光として入りこみ、隣接画素の混色やコントラスト低下の悪影響が生じる。

図１８は、従来の表示装置を示す部分断面図であり、外部からの光（外光）の影響を模式的に示している。なお、ここでは円偏光板を配設しない（用いない）表示装置としている。

図１８に示す従来の表示装置では、斜め光Ｉｎ１１は反射電極５１で反射され、反射光Ｒｅ１２が観察者の目５２に入り視認性が低下することが理解できる。

特許文献１には、その請求項１にあるように、青色発光素子からの発光を波長変換するシートと、反射隔壁を含むバックライト装置が開示されている。特許文献１の主たる課題は、［０００９］段落に示されるように光が蛍光体シート９５を通過する毎に黄色みを帯びることであり、解決策としてその［請求項４］にあるように、反射隔壁の表面を青色とすることである。また、その図１には、液晶パネルの表示部４１０にＴＦＴとして酸化物半導体ＴＦＴが示されている。

特許文献１には、観察者が液晶パネルを見たときの、例えば、コントラストを改善させる技術や視認性向上技術については記載がない。特許文献１は、用いる青色発光素子の電極を含む具体的な構成は開示しておらず、たとえば、その下部電極に光反射性の反射電極を用いたときの外光反射の問題も開示していない。特許文献１は、観察者にとって最も重要な視認性向上技術をほとんど考慮していない。

特許文献２は、波長変換する蛍光発光層を囲む隔壁の表面に、蛍光を反射又は吸収する薄膜を設けたフルカラーＬＥＤ表示パネルが開示されている。

特許文献２には、観察者がフルカラーＬＥＤ表示装置を見たときの、例えば、コントラストを改善させる技術や視認性向上技術については記載がない。特許文献２は、青色を放射するＬＥＤの電極を含む具体的な構成は開示しておらず、たとえば、その下部電極に光反射性の反射電極を用いたときの外光反射の問題も開示していない。特許文献２は、観察者にとって最も重要な視認性向上技術をほとんど考慮していない。

国際公開第２０１７／１９１７１４号パンフレット 国際公開第２０１９／０２６８２６号パンフレット

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、マイクロＬＥＤやミニＬＥＤなどのＬＥＤディスプレイ、さらには有機ＥＬディスプレイでの、発光素子が迷光として隣接画素に入ることによるコントラスト低下や色純度低下を緩和し、視認性を改善した表示装置を構成するブラックマトリクス基板、及びそれを用いた表示装置、該ブラックマトリクス基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に関わるブラックマトリクス基板は、
透明基板と、透過率調整層と、複数の第１開口部を具備するブラックマトリクスと、をこの順で積層し、前記ブラックマトリクス上に、保護層と、前記第１開口部と中心軸が一致する第２開口部を備える光吸収性隔壁とをこの順で積層し、
前記ブラックマトリクスの線幅は、前記光吸収隔壁の線幅よりも広く、
かつ平面視で、前記光吸収性隔壁は前記ブラックマトリクスで覆われ、
前記透過率調整層は、カーボンとシリカ微粒子を含有する樹脂分散体である、ブラックマトリクス基板である。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、
前記保護層が、前記ブラックマトリクスの前記第１開口部と同じ形状の複数の第３開口部を備え、前記第１開口部と前記第３開口部は、平面視で同じ位置に重なる、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、
前記保護層の厚み方向の可視光透過率が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で９５％以上９９．５％以下である、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、
前記ブラックマトリクスと前記光吸収性隔壁との間に、第１透明樹脂層が挿入された構成である、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、
前記第２開口部に、光の波長変換層を具備する、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、前記第２開口部に、光の散乱層を具備する、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、前記透過率調整層の厚み方向の可視光透過率が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で７０％以上９９．５％以下である、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明に関わるブラックマトリクス基板は、前記複数の第１開口部に、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの少なくとも一つを配設した、ブラックマトリクス基板とすることができる。

本発明の第２態様に関わる表示装置は、本発明に関わるブラックマトリクス基板を具備した表示装置である。

本発明の第３態様に関わる製造方法は、
透明基板上にカーボンとシリカ微粒子を含む透過率調整層を塗布、硬膜させる工程と、
前記透過率調整層上にブラック層を塗布、硬膜させる工程と、
前記ブラック層上にアルカリ現像可能な感光性の保護層を塗布、乾燥させる工程と、
複数の開口部を具備するフォトマスクを用いて前記保護層を露光させるとともに、さらに現像して前記複数の第３開口部を形成する工程と、
ドライエッチングにて、前記複数の第３開口部のパターンをブラック層に転写してブラックマトリクスを形成するとともに前記保護層をその厚み方向に一部残す工程と、を含む
ブラックマトリクス基板の製造方法である。

本発明によれば、マイクロＬＥＤやミニＬＥＤなどのＬＥＤディスプレイ、さらには有機ＥＬディスプレイでの、発光素子からの発光が迷光として隣接画素に入ることによるコントラスト低下や色純度低下を緩和し、視認性を改善した表示装置を構成するブラックマトリクス基板、及びそれを用いた表示装置、該ブラックマトリクス基板の製造方法を提供できる。加えて、透過率調整層のカーボン濃度などの調整により、光反射率の低い表示装置とすることができ、さらに視認性の良い表示装置を提供できる。

本発明の第１実施形態に関わる、ブラックマトリクス基板の部分断面図であり、後述の図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 図１の第１実施形態に関わるブラックマトリクス基板を、第１基板側上方から見た部分平面図である。 本発明の第１実施形態のブラックマトリクス基板の変形例Ａの部分断面図である。 本発明の第１実施形態のブラックマトリクス基板の変形例Ｂの部分断面図である。 本発明の第１実施形態のブラックマトリクス基板の変形例Ｃの部分断面図である。 本発明の第１実施形態のブラックマトリクス基板の変形例Ｄの部分断面図である。 表示機能層がＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子である場合の、一般的な駆動回路（アクティブマトリクス駆動）の部分平面図である。 本発明の第２実施形態に関わり、第１実施形態の変形例Ｃのブラックマトリクス基板を具備する表示装置Ｃの部分断面図である。 本発明に関わるブラックマトリクス基板を用いて表示装置を構成したときの部分断面図であり、本発明のブラックマトリクス基板によって得られるひとつの効果を説明する図である。 本発明に関わるブラックマトリクス基板を用いて表示装置を構成したときの部分断面図であり、本発明のブラックマトリクス基板によって得られるもうひとつの効果を説明する図である。 本発明の第２実施形態の変形例に関わり、第１実施形態の変形例Ｄのブラックマトリクス基板を具備する表示装置Ｄの部分断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に関わり、第１実施形態の変形例Ｃのブラックマトリクス基板を具備し、表示機能層に液晶層を用いた表示装置Ｅの部分断面図である。 表示機能層が液晶層である場合の、一般的な駆動回路（アクティブマトリクス駆動）の部分平面図である。 本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法（Ａ）により製造されるブラックマトリクス基板の部分断面図である。 本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法（Ｂ）により製造されるブラックマトリクス基板の部分断面図である。 従来の表示装置の部分断面図であり、発光素子からの発光の方向を模式的に示している。 従来の表示装置の部分断面図であり、外部からの光（外光）の影響を模式的に示している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化し、或いは、必要な場合のみ説明を行う。各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、導電層を構成する複数層の構造、回路部への配線接続やスイッチング素子（トランジスタ）等の図示や一部の図示が省略されている。

以下に述べる各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略する。

第１基板や第２基板、第１透明樹脂層など「第１」や「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付しており、数量を限定しない。また、発光素子のマトリクス配置とは、発光素子を1個以上含む発光ユニットが平面視、一定のピッチでマトリクス状に並ぶ配置を指す。光反射性隔壁で囲まれる発光ユニットは、発光ダイオードである発光素子をそれぞれ１個以上含む。後述するローカルディミング技術を用いる表示装置では、発光素子を例えば３個以上含む発光ユニットの単位で駆動のオンオフ、及び発光ユニット単位で発光の明るさを調整できる。なお、ローカルディミング技術では、平面視、発光ユニットに含まれる発光素子数と画素数は、画素数の方が多くなる。換言すれば、画素数に対し、発光素子数が少ないことによる効率的な表示装置駆動がローカルディミングのメリットとも言える。

なお、明細書記載の文言「平面視」とは、観察者が本発明の表示装置を、ブラックマトリクス基板が具備する第１基板側から法線方向に見た平面視を意味する。

本発明の実施形態において、表示装置が備える「表示機能層」には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と呼称される複数の発光ダイオード素子、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とも呼称される複数の有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、或いは液晶層のいずれかを用いることができる。

発光素子でもあるＬＥＤチップは、その厚み方向に電極（ｎ側電極及びｐ側電極）が上下に分かれている垂直型のＬＥＤチップが高精細用途に好ましい。ＴＶなど大型サイズの表示装置では、水平型のＬＥＤチップであっても良い。

ＬＥＤは、一般にサファイア基板やシリコン基板上にバッファ層を介してＭＯＣＶＤなどの手法で、素子を構成する多層膜をエピタキシャル成長させて製造される。ＬＥＤはレーザーアブレーションにて、前記のサファイア基板などから剥離し、ＬＥＤチップとして用いることができる。

［第１実施形態：ブラックマトリクス基板］
以下、図面を用いて本発明に関わるブラックマトリクス基板を説明する。

図１は本発明の第１実施形態に関わる、ブラックマトリクス基板の部分断面図であり、後述の図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。すなわち、図２は図１の第１実施形態に関わるブラックマトリクス基板を、第１基板側上方から見た部分平面図である。

ブラックマトリクス基板１００は、第１基板１０−１と、第１基板１０−１上に形成された透過率調整層１と、第１開口部１９を備えたブラックマトリクス６とを備える。ブラ
ックマトリクス６上には保護層４が積層され、さらに光吸収性隔壁２が積層されている。

図示されているように、ブラックマトリクス６は第１開口部１９を具備し、光吸収性隔壁２は第２開口部３５を具備する。第１開口部１９の中心軸Ｃ１と、第２開口部３５の中心軸Ｃ２とは略一致する。且つ、ブラックマトリクス６の線幅Ｗ１は、光吸収隔壁２の線幅Ｗ２よりも広く、図２から分るように、平面視で、光吸収性隔壁２はブラックマトリクス６で覆われている。

以上に加えて、ブラックマトリクス基板１００は、透過率調整層１がカーボンとシリカ微粒子を含有する樹脂分散体であることを特徴とする。

第１開口部１９には後述するように、カラーフィルタを配設することができる。光吸収性隔壁２の第２開口部３５には、光散乱膜や波長変換層などを配設することができる。

保護層４は、ブラックマトリクス６の第１開口部１９と同じ形状の第３開口部２０を備え、第１開口部１９と第３開口部２０は、平面視、同じ位置に重なることが、後述の製造工程の簡易性の観点から、好ましい。

以下、ブラックマトリクス基板１００を構成する各層について説明する。

（第１基板）
第１基板１０−１に適用できる透明基板の材料としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板など透明な基板を用いることができる。なお、後述する薄膜トランジスタのアレイを具備する第２基板１０−２とブラックマトリクス基板１００とを向かい合うように貼り合わせして表示装置を構成する場合には、第１基板１０−１及び第２基板１０−２の各々の基板材料は同じであることが好ましい。

特に、第２基板を構成する基板材料の熱膨張率と、ブラックマトリクス基板１００を構成する基板材料の熱膨張率とが同じであることが望ましい。異なる基板材料を後述のアレイ基板とブラックマトリクス基板１００に用いる場合、熱膨張率の観点から、基板の反りや剥がれなど不具合が生じる恐れがある。

（ブラックマトリクス）
ブラックマトリクス６に適用できる材料は、遮光性を有するカーボンが分散した、アルカリに可溶な感光性レジストを用いることが簡便である。ブラックマトリクス６の光学濃度（ΔＯＤ）は、１以上４以下であればよい。ブラックマトリクス６の光学濃度を４以上としてもよいが、本発明の実施形態の構成では、ブラックマトリクス６と光吸収性隔壁２とが重なるため、ブラックマトリクス単独の遮光性を高くする必要性は低い。カーボンは、カーボンブラックとも呼称される。ブラックマトリクス６の膜厚は、たとえば、1μｍ前後に設定できる。

なお、ブラックマトリクス６に用いる材料（感光性レジストあるいは熱硬化レジスト）は、透過率調整層１や保護層の材料と共通する部分が多いので、以下に記載する透過率調整層にて詳述する。

（透過率調整層）
透過率調整層１は、カーボンと、光学的に等方な微粒子であるシリカ微粒子と、カーボン及びシリカ微粒子が分散された樹脂とを有する分散体である。

透過率調整層１に用いる材料としては、基本的に上記のブラックマトリクスの材料とほぼ同じ材料が適用できる。カーボンを主な顔料として含有する樹脂分散体で透過率調整層１を形成することが好ましい。可視光に対する透過率調整層１の光の透過率を７０％以上９９．５％以下の範囲とすることが好ましく、この透過率の範囲で、カーボンの樹脂分散
体への添加量を調整する。

マイクロＬＥＤや有機ＥＬ表示装置では、発光素子であるＬＥＤあるいは有機ＥＬ層の下部に光反射性の電極を備えていることが多い。このような構造を有するマイクロＬＥＤや有機ＥＬ表示装置では、光反射性の電極による外部入射光の再反射光が、視認性を低下させる。通常、外部入射光の再反射光をなくすため、高価な円偏光板が表示装置に併用されている。あるいは、液晶表示装置の多くでは、クロスニコルでの（偏光軸が直交する）２枚の偏光板を用いている。

前記のような円偏光板や偏光板を用いる場合には、分散性を改善する目的あるいは透過率調整層１の屈折率を低下させる目的で、偏光くずれを発生させない、光学的に等方で、かつ、可視域において透明な無機微粒子を、透過率調整層１に加えることが望ましい。

透過率調整層１には、光学的に等方な微粒子が分散されている。光学的に等方な微粒子には、例えば固形比１８質量％のシリカ微粒子が適用されている。シリカ微粒子の粒径は、例えば、５ｎｍから３００ｎｍの範囲から選ぶことができる。可視域において透明であり、かつ、粒径の異なる２種以上の無機微粒子を、カーボンとともに透過率調整層１に分散させてもよい。シリカ微粒子の併用はカーボン単体では生じやすい２次粒子の生成を妨げ、カーボンの分散性を改善できる。

なお、「光学的に等方」とは、本発明の実施形態に適用される透明微粒子が、ａ軸、ｂ軸、ｃ軸が各々等しい結晶構造を有するか、もしくは、アモルファスであって、光の伝播が結晶軸あるいは結晶構造に影響を受けず等方であることを意味する。シリカ微粒子は、非晶質構造（アモルファス）を有する。樹脂ビーズ等の樹脂の微粒子として、屈折率を含めて様々な性質を有する微粒子が知られておりこれらの微粒子合わせ用いることができる。アクリル、スチレン、ウレタン、ナイロン、メラミン、ベンゾグアナミンなどの樹脂の微粒子を併用してもよい。

なお、透過率調整層１に対する上記微粒子の添加は、透過率調整層１に光散乱を付与するためではない。表示装置に多く適用されている散乱膜が粒子を含有する場合、例えば、平均粒径が１．０μｍ以上３．０μｍ以下のミクロン単位の大きさの粒子を用いることが好ましい。つまり、可視光の波長より大きな粒子径を有する粒子を用いることにより、散乱膜として適切な光散乱性を得やすい。後述の光散乱層に、これら平均粒径が１．０μｍ以上３．０μｍ以下のミクロン単位の大きさの粒子を適用できる。

また、二酸化ケイ素の屈折率はカーボンより小さいため、二酸化ケイ素の微粒子を透過率調整層１の屈折率を下げる効果を有する。低い屈折率を有する透過率調整層１は、透過率調整層１とブラックマトリクス６との界面における光の反射を抑制し、視認性を向上できる効果を有する。

例えば、透過率調整層１の光透過率が、９５％以上９９．５％以下などの高い透過率の領域にある場合は、ブラックマトリクス６と透過率調整層１との界面における光反射に干渉によるリップルが生じることがあり、ブラックマトリクス６が僅かに虹色状に着色して観察されることがある。反射光に起因するこのような僅かな着色は、表示装置の表示をオフとした黒表示のときに観察されやすい。

これに対し、シリカ微粒子とカーボンとを併用して透過率調整層１を形成することで、このようなリップルの発生を防ぐ効果が得られる。上記のような観点からも、光学的に等方で、かつ、可視域において透明なシリカ微粒子を含む透過率調整層１は有用である。なお、後述する製造方法では、シリカ微粒子はドライエッチングでの終点管理に適用できる
。ドライエッチング中のＳｉ基に起因する発光スペクトルは、シリカ微粒子を含まない本発明の表示装置に保護層４やブラックマトリクス６をエッチングしているときには発生せず、シリカ微粒子を含む透過率調整層１までエッチングが進んだ時に生じる。Ｓｉ基に起因する発光スペクトルが確認された段階でドライエッチングを停止する。

透過率調整層１に、さらにはブラックマトリクスに、有機顔料を添加した黒色分散体を適用することは技術的には可能である。しかし、色材として有機顔料を含有する透過率調整層では、その透過率調整層とブラックマトリクスの界面の反射光が黄色く着色して見えることがある。さらに、ブラックマトリクスのパターンをドライエッチングで形成する場合、有機顔料には金属原子を含むものが多く、ドライエッチング工程での汚染の原因となることがある。

これに対し、主な顔料成分としてカーボンを含有する透過率調整層１は、反射光がフラットであり、着色することは殆どない。反射光がフラットとは、４００ｎｍから７００ｎｍの可視域の範囲において、例えば、１００ｎｍなどの小さいレンジで、透過率が２％以上の凹凸（変動）がなく、ほぼ直線で示される透過率曲線が得られていることを意味する。さらに、顔料成分をカーボンやシリコンとすることにより、ドライエッチング工程での金属によるコンタミネーションを回避できる。

本発明の実施形態に適用できる透過率調整層１の形成方法としては、全面塗布膜（有効表示領域内で凹凸を有するパターンが形成されていない平坦な膜）となるように透過率調整層１を形成することが好ましい。これにより、簡便に透過率調整層１を形成することができる。透過率調整層１の膜厚は、特に規定しなくてもよいが、例えば、０．５μｍ以上１．５μｍ以下の範囲から選択できる。表示装置の画素開口部の大きさに合わせて、透過率調整層１の一部に画素開口部を設けることもできる。

可視光に対する透過率調整層１の透過率（代表的に、光の波長が５５０ｎｍである場合の透過率）は、７０％以上９９．５％以下の範囲から選択できる。透過率が９９．５％を超える透過率調整層１は、上述したように外光反射での干渉によるリップルが生じやすく、「黒表示」における表示品質を損なう。透過率調整層１の透過率が７０％を下回ると、表示装置の明るさの低下を招くため、好ましくない。また、透過率が６０％未満になると、低反射性が得られない。

透過率調整層１の透過率は、ブラックマトリクス基板に用いられる透過率調整層１の膜厚及びカーボン量に応じて、７０％から９９．５％の範囲に調整すればよい。また、ブラックマトリクス６上に上述した透過率調整層１を備えることにより、第１基板１０−１と透過率調整層１との界面にて、０．３％から１％の低い反射率が得られる。
透過率調整層１に添加されるカーボン量を増加させてカーボン濃度を高くすると、透過率調整層１の屈折率が高くなり、透過率調整層１の反射率が増加する。透過率調整層１の透過率が６０％未満になると、屈折率が高くなり、反射率が高くなる。

透過率調整層１の透過率の調整に関し、透過率調整層１に用いる分散体を構成する樹脂、シリカ微粒子、及びカーボンを含む全固形分を１００質量％とした場合、カーボン量は、例えば、０．５質量％から１５質量％の範囲から選択できる。カーボン量が０．４質量％以下である透過率調整層１は、低反射の効果が小さくなり、また、上述したリップルによる干渉色が出やすい。カーボン量が、１５質量％を超えると、透過率調整層１の光学濃度が上がり、低反射の効果が得られ難くなる。

シリカ微粒子、カーボン及び後述する樹脂を含む全固形分を１００質量％とした場合、シリカ微粒子の添加量は、例えば、１質量％から３０質量％の範囲から選択できる。シリ
カ微粒子が１質量％以下であればリップルによる干渉色が出やすい。カーボン及びシリカ微粒子の添加量が４５質量％さらには５０質量％を超えてくると、後述するレジストの塗布適性が低下しやすい。カーボン及びシリカ微粒子の添加量が少なすぎると、透過率調整層１に期待される特性が得られない。

透過率調整層１あるいはブラックマトリクス６を形成する際に用いることのできるレジストに適用されるアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートなどのアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート、環状のシクロヘキシルアクリレートまたはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレートまたはメタクリレート、スチレンなどから選択される１〜５種類程度のモノマーを用いて、分子量５０００〜１０００００程度に合成した樹脂を用いることができる。さらにエポキシ（メタ）アクリレート等の通常の光重合可能な樹脂等も使用することができる。パターニング特性、耐熱性に優れたカルド樹脂を用いてもよい。

透過率調整層１あるいはブラックマトリクス６を形成する際に用いられるレジストに適用される光重合開始剤としては、公知である化合物を適宜使用することができるが、光を透過しない黒色感光性樹脂組成物に用いた際にも高感度化を達成することができるオキシムエステル化合物を用いることが好ましい。

上記は、本発明に適用できるレジストとして、感光性のアルカリ可溶な材料として示したが、これに限定するものでない。熱硬化性化合物を樹脂に加えて熱硬化樹脂の形で用いることができる。熱硬化性化合物として、例えば、エポキシ基、アルコキシメチル基、アシロキシメチル基から選ばれる少なくともひとつの基を有するものを用いることができる。あるいは、熱硬化性化合物としては、（ａ）エポキシ化合物、（ｂ）メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも１つの置換基で置換された、メラミン化合物、グアナミン化合物、グリコールウリル化合物又はウレア化合物、（ｃ）メチロール基、アルコキシメチル基及びアシロキシメチル基から選ばれる少なくとも１つの置換基で置換された、フェノール化合物、ナフトール化合物又はヒドロキシアントラセン化合物、が挙げられる。中でも、前記熱硬化性化合物としては、多官能エポキシ化合物が好ましい。

ブラックマトリクス６に適用する材料として、熱硬化方式を採用するメリットがある。熱硬化方式では光硬化方式と異なり、光透過を前提としなくとも良いのでカーボン顔料の充填率を上げることができる。光硬化方式であれば、樹脂を含む全固形比でカーボンはおよそ４５％が限界であるが、熱硬化方式とすれば６５％前後のカーボン比率（固形比）とすることができる。カーボン比率を上げることで、高い遮光性が得られ、かつ、製造工程のドライエッチング工程で高いエッチングレートにより生産性を向上できる。カーボン比率の高いブラックマトリクスは薄膜化でき、後工程での、例えば、カラーフィルタ積層での平坦性改善を得ることができる。

（保護層）
ブラックマトリクス６上に積層する保護層４は、上記 透過率調整層と同じ材料を用いて形成できる。カーボン固形比率をさげ、保護層の可視光透過率を９５％以上９９．５％とすることで、表示装置内での、ブラックマトリクス６の下面からの光の内部反射を抑制できる。なお、ブラックマトリクス６の上面は透過率調整層に接する側の面をさし、ブラックマトリクス６の下面とは上記上面と反対側である面を指す。

表示装置としたとき、ブラックマトリクス６の下面からの光反射が、光モジュールの発光素子を駆動する薄膜トランジスタの半導体層（チャネル層）に入射し、薄膜トランジスタの誤動作を招くことがある。可視光透過率を９５％以上９９．５％とした保護層は、ブ
ラックマトリクス６の反射率を低下させ、反射光の量を減らすことができる。

（光吸収性隔壁）
光吸収性隔壁２は、可視光の波長選択性の低いカーボンを黒色顔料として含有した光吸収性隔壁とすることが簡便である。なお、可視光の波長選択性が低いことは、光の波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲で吸収あるいは反射する光の着色が観察されず、黒やグレーに見えることを意味している。

光吸収性隔壁２をフォトリソグラフィの手法で形成する場合、上記透過率調整層１に形成に用いる樹脂のカーボン分散体が適用できる。このとき、露光波長（たとえば３６５ｎｍ）での、膜厚方向の透過率が０．１％以上１０％以下の範囲内にあることが望ましい。透過率は、光吸収性隔壁２の膜厚方向（換言すれば、露光光が入る方向）の透過率である。０．１％未満であれば、露光光が十分に入らないため、アルカリ現像時に光吸収性隔壁２の剥がれを生じやすくなる。透過率が、１０％を超えると隣接画素に可視光が透過しやすくなるため、表示に関わる色純度が低下する。

隣接する光吸収性隔壁２の間、第２開口部３５には光散乱層２８あるいは波長変換層２５、２６、２７を配設することができる。光散乱層や波長変換層に適用する光散乱粒子や蛍光体粒子の平均粒形は、散乱効率や変換効率の観点から光の波長より大きい粒形が好ましい。たとえば、これらの粒形は１μｍから５μｍの範囲内であると散乱効果や波長変換の効率が良い。それ故、光散乱粒子や蛍光体粒子を縦に２個から５個程度積み重ねる前提で、光吸収性隔壁の高さＨ１は、例えば２μｍから２５μｍの範囲内とすることができる。

なお、光吸収性隔壁２の高さＨ１は、２５μｍ以上の高さとしても良いが、カーテンコーターやスリットコーターなど一般的な塗布装置を用いる場合、乾燥後の膜厚で厚みのある塗膜での形成はやや難しいので、２５μｍを上限とすることが適切である。

［第１実施形態の変形例Ａ］
図３は、本発明のブラックマトリクス基板に関わり、第１実施形態の変形例Ａの部分断面図である。前記、第１実施形態との差異は、第１透明樹脂層２１が保護層４上に積層され、この保護層４上に光吸収性隔壁２が積層されていることである。

当変形例Ａは、第１透明樹脂層の高さＨ２で光吸収性樹脂層２の高さＨ１を補うことができるメリットがある。換言すれば、第１透明樹脂層の高さＨ２と光吸収性樹脂層２の高さＨ１を加算した高さＨ３を実行的な光吸収性隔壁の高さとすることができ、画素の開口幅Ｗ３（あるいは第１開口部１９の幅）との最適化で、後述する外光や発光素子からの迷光の悪影響を抑制できる。

また、当変形例Ａの透過率調整層１の透過率調整、さらには屈折率調整で、ブラックマトリクス基板１０１を表示装置に用いたときの、反射率調整や画質改善につなげることができる。

なお、反射率とは、ブラックマトリクス６と第１基板１０−１との界面に生じる反射光を分子として、例えばアルミニウム標準片を１００％（分母）としたときの反射率である。測定は、顕微分光光度計での反射率測定で行う。

[第１実施形態の変形例Ｂ]
図４は、本発明のブラックマトリクス基板に関わり、第１実施形態の変形例Ｂの部分断面図である。前記、第１実施形態の変形例Ａとの差異は、画素の開口部１９部分の透過率調整層１の形成を除いた構成である。画素の開口部１９部分の透過率調整層１の除去は、後述するドライエッチングの手法で対応できる。あるいは、周知のフォトリソグラフィの手法で塗布・露光・現像を行い、ブラックマトリクス部分を形成する部分のみに形成して
も良い。

本発明において、隣接画素への迷光を抑制し、表示品位を向上させる要因として、光吸収性隔壁の高さが重要である。第１実施形態の変形例Ａでこの点を説明したが、本発明の他の実施形態においても、同様に議論できる。

隣接画素からの迷光を防ぐには、光吸収性隔壁の高さＨ１、及び、第１基板１０−１からの光吸収性隔壁までの高さＨ３が重要である。図４では、透過率調整層１、ブラックマトリクス６、保護層４の厚みを含んだ第１透明樹脂層２１の厚み（高さ）をＨ２としている。従って、図４において、迷光抑止観点での実質的な光吸収性隔壁の高さＨ３は、Ｈ１とＨ２の合計の厚み（高さ）となる。

図４において、実質的な光吸収性隔壁の高さＨ３に透過率調整層の厚みも含まれている。しかし、前記の第１実施形態、変形例Ａでは、実質的な光吸収性隔壁の高さＨ３に、透過率調整層の厚みは、迷光抑止観点では加算されない。

光吸収性隔壁の高さＨ１は、既述のように、２μｍ以上２５μｍ以下の範囲内にすることが好ましい。

変形例Ａ、変形例Ｂでは、実質的な光吸収性隔壁の高さＨ３は、光吸収性隔壁２に加え、第１透明樹脂層２１の膜厚と、ブラックマトリクスの線幅Ｗ１とで迷光抑制を補うことができる。ブラックマトリクスの線幅Ｗ１を大きくすることで、光吸収性隔壁の高さＨ１を低く形成できる。

［第１実施形態の変形例Ｃ］
図５は、本発明のブラックマトリクス基板に関わり、第１実施形態の変形例Ｃの部分断面図である。第１基板１０−１上に透過率調整層１、ブラックマトリクス６、保護層４を積層し、さらに、ブラックマトリクス６の開口部には、カラーフィルタ（赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢ）が配設されている。これらの構成要素を覆うように第１透明樹脂層２１が具備され、さらに光吸収性隔壁２が積層されている。光吸収性隔壁２間の第２開口部には光散乱層２８が配設されて、変形例Ｃのブラックマトリクス基板１０３となっている。第１透明樹脂層２１は、これを省いた構成であっても良い。光吸収性隔壁２の第２開口部は、赤色、緑色、青色の波長変換層２５、２６、２７を同色のカラーフィルタと対応させた構成であっても良い。
（赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ）
上記したように、本発明のブラックマトリクス基板は、ブラックマトリクスの開口部に赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタなどカラーフィルタを配設できる。これらは、下記する有機顔料のアクリルなど樹脂への分散体で形成される。

赤色フィルタに適用できる赤色の有機顔料は、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ７、１４、４１、４８：２、４８：３、４８：４、８１：１、８１：２、８１：３、８１：４、１４６、１６８、１７７、１７８、１７９、１８４、１８５、１８７、２００、２０２、２０８、２１０、２４６、２５４、２５５、２６４、２７０、２７２、２７９等の赤色顔料を用いることができる。赤層Ｒには黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。

本発明に適用できる黄色の有機顔料は、Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １、２、３、４、５、６、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２４、３１、３２、３４、３５、３５：１、３６、３６：１、３７、３７：１、４０、４２、４３、５３、５５、６０、６１、６２、６３、６５、７３、７４、７７、８１、８３、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０６、１０８、１０９、１１０、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２３、１２６、１２７、１２８、１２９、１４７、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１６１、１６２、１６４、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７９、１８０、１８１、１８２、１８７、１８８、１９３、１９４、１９９、１９８、２１３、２１４等が挙げられる。

また、橙色の有機顔料としては、例えばＣ.Ｉ. Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ ３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１、７３等が挙げられるが、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｏｒａｎｇｅ３６などが好適に用いられる。

緑色フィルタに適用できる緑色顔料には、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７、１０、３６、３７等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料やハロゲン化アルミニウムフタロシアニン緑色顔料を好適に用いることができる。

青色フィルタに適用できる青色の顔料には、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ １５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、２２、６０、６４等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ １、１９、２３、２７、２９、３０、３２、３７、４０、４２、５０等が挙げられる。

上記のような有機顔料は、有機溶剤や分散剤とともに透明樹脂に分散して用いる。透明樹脂は、可視域の透過率が９０％以上の透明樹脂であることが望ましく、樹脂の前駆体を含むアルカリ可溶性の感光性樹脂であることが望ましい。前記顔料は、樹脂に対し、１５質量％から４５質量％の範囲内で含有させることができる。

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。

透明樹脂の前駆体であるモノマーおよびオリゴマーとしては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリシクロデカニル（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは２種類以上混合して用いることができる。光の波長３６５ｎｍなどの紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加される。

［第１実施形態の変形例Ｄ］
図６は、本発明のブラックマトリクス基板に関わり、第１実施形態の変形例Ｄの部分断面図である。第１基板１０−１上に透過率調整層１、ブラックマトリクス６、保護層４を積層されている。これらの構成要素を覆うように第１透明樹脂層２１が具備され、さらに光吸収性隔壁２が積層されている。光吸収性隔壁２間の第２開口部には波長変換層２５、２６、２７が配設されて、変形例Ｄのブラックマトリクス基板１０３となっている。第１透明樹脂層２１は、これを省いた構成であっても良い。

波長変換層２５、２６、２７については、後述の第２実施形態の表示装置Ｄにて詳述する。

［第２実施形態、表示装置Ｃ］
図８は、本発明の第２実施形態に関わり、第１実施形態の変形例Ｃのブラックマトリクス基板１０３（図５）を具備する表示装置Ｃの部分断面図である。

第１基板１０−１や第２基板１０−２に適用できる基板の材料としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板など透明な基板を用いることができる。第１基板１０−１と第２基板１０−２を構成する基板材料の熱膨張率とが同じであることが望ましい。異なる基板材料を第２基板（アレイ基板）と第１基板１０−１に用いる場合、熱膨張率の観点から、基板の反りや剥がれなど不具合が生じる恐れがある。

なお、アレイ基板とは、発光素子や液晶層など表示機能層を駆動する薄膜トランジスタがマトリクス状に配設された基板を指す。この場合、表示の最小単位である一画素に１個以上の薄膜トランジスタが配設される。液晶層の駆動には通常一画素に１個、有機ＥＬのような発光素子では一画素に７個配設されることがある。

図８に示される光モジュール１０５は、第２基板１０−２上にＬＥＤである発光素子３を備える。発光素子３のそれぞれは、図７に図示される第１薄膜トランジスタ６７と第２薄膜トランジスタ６８で駆動される。なお、図７は第１薄膜トランジスタ６７と第２薄膜トランジスタ６８のアレイを映像信号回路８１と走査信号回路８２で制御する一般的な回路図であるため、詳細な説明は省く。

光反射性隔壁５は、第２基板１０−２上に配設される、光反射性隔壁５間の第３開口部２０には発光素子（図８では青色発光素子３Ｂ、緑色発光素子３Ｇ、赤色発光素子３Ｒ）が１個以上配設される。ブラックマトリクス基板１０３と光モジュール１０５は、接着層を兼ねた平坦化樹脂層２３を介して向かい合うように貼り合わせされる。

なお、ブラックマトリクス６と光吸収性隔壁２と光反射性隔壁５とは、平面視、重畳する。第４開口部４１、第２開口部３５、第１開口部１９は、第１開口部１９の幅がもっとも狭くなる。

図８に示した表示装置Ｃの構成では、発光素子には、青色発光素子３Ｂ、緑色発光素子３Ｇ、赤色発光素子３Ｒをそれぞれ第４開口部４１に配設している。なお、これら発光素子は、白色発光素子であっても良い。

［光反射性隔壁］
光反射性隔壁５は、例えば、樹脂で形成された柱の表面に 可視光の反射率の高いアルミニウムあるいは銀を着膜している。アルミニウムあるいは銀のそれぞれは、異種元素を０．５ａｔ％以上５ａｔ％以下含む合金であっても良い。

なお、銀を用いる場合、銀と樹脂の密着性は低いため、銀（合金）を導電性酸化物で挟持する３層構成であることが望ましい。樹脂の柱は、アルカリ可溶な感光性樹脂を用い、周知のフォトリソグラフィの手法で形成できる。あるいは、熱硬化性の樹脂膜をドライエッチングの手法でエッチング形成しても良い。

樹脂の柱の高さは、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲内に設定できる。サファイア基板上にバッファ層などを介して形成された発光素子は厚み方向に高くなる。このように発光素子（図８では青色発光素子３Ｂ、緑色発光素子３Ｇ、赤色発光素子３Ｒ）の高さがある場合、柱の高さは３０μｍより高くても良い。

感光性樹脂としては、既述の、有機顔料を分散する透明樹脂と同様に、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する（メタ）アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、（メタ）アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。

透明樹脂の前駆体であるモノマーおよびオリゴマーとしても、既述の、有機顔料を分散する透明樹脂に用いるものと同様の材料を用いることができる。

［本発明の表示装置に具備される光吸収性隔壁、透過率調整層の効果１］
図９は、本発明に関わる光吸収性隔壁２を具備するブラックマトリクス基板を用いた表示装置の部分断面図であり、かつ本発明のブラックマトリクス基板によって得られるひとつの効果を説明する図である。前記の効果は、既述の、図１７に示す従来の表示装置の説明と比較することができる。

図９に示す本発明の表示装置では、発光素子３からの出射光はＥ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４で示されている。これらの出射光のうち、光吸収性隔壁２により出射光Ｅ０、Ｅ４はカットされて隣接画素への影響はない。それ故、本発明の表示装置に具備される光反射性隔壁５により、発光素子からの出射光を有効に活用できる。

［本発明の表示装置に具備される光吸収性隔壁、透過率調整層の効果２］
図１０は、本発明に関わる透過率調整層１を具備するブラックマトリクス基板を用いた表示装置の部分断面図であり、かつ本発明のブラックマトリクス基板によって得られるもうひとつの効果を説明する図である。前記の効果は、既述の、図１８に示す従来の表示装置の説明と比較することができる。なお、図１０も図１８と同じく円偏光板を配設しない（用いない）表示装置としている。

図１０に示す本発明の表示装置では、外部からの斜め入射光Ｉｎ１は、光吸収性隔壁２でカットされ、反射光Ｒｅ４が観察者の目５０に入ることがない。

図１０では、法線方向（第１基板１０−１の垂直方向）からの入射光Ｉｎ２が透過率調整層１の透過率調整によって減衰することを、合わせて説明している。すなわち、図１０において、法線方向から外部光Ｉｎ２が入射する場合、例えば、透過率調整層１の可視光の透過率が７０％であると、画素開口部を通過した外部光Ｉｎ２の光量は透過率調整層１によって減少し、７０％の光量となって反射電極３１に到達する。

前記の光は反射電極３１によって反射し、反射光が発生し、再度、透過率調整層１を透過して反射光Ｒｅ３となる。透過率調整層１を再度、透過した反射光Ｒｅ３の光量は、もとの光量（１００％）に対して４９％となり、透過率調整層１によって反射光を抑制することができる。

以上のように、本発明に関わる技術は、ＬＥＤや有機ＥＬなど発光素子を光源として用い、かつ、それら光源の下地に反射電極や光反射膜がある表示装置に有用である。換言すれば、図９に示した、本発明に関わる透過率調整層１、ブラックマトリクス６、光吸収性隔壁２、光反射性隔壁５の構成は、ＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子を光源とする表示装置の表示品位を大きく向上できる。

［第２実施形態、表示装置Ｄ］
図１１は、本発明の第２実施形態の変形例に関わり、第１実施形態の変形例Ｄのブラックマトリクス基板を具備する表示装置Ｄの部分断面図である。第１実施形態の変形例Ｄで説明したブラックマトリクス基板１０４と、光モジュール１０５を向かい合うように貼り合わせている。

波長変換層２５、２６、２７には、量子ドットや有機蛍光色素を用いることもできるが、例えば１μｍから２０μｍの範囲内にある蛍光体を用いることが変換効率の観点で好ましい。

発光素子が、例えば、３８０ｎｍから５００ｎｍの範囲内の青色発光ＬＥＤである場合、波長変換層２７には青色蛍光体、波長変換層２６には緑色蛍光体、波長変換層２５には赤色蛍光体を用いることができる。上記青色発光ＬＥＤの発光波長が目的とする青色の波長であれば、波長変換層２７は単に光散乱層とすることができる。青色発光ＬＥＤに３６５ｎｍや３９５ｎｍの近紫外域の発光を持つ発光素子を用いる場合、青色の画素開口部の波長変換層２７には青色蛍光体を用いることが必要となる。

青色蛍光体としては、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎ^４＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ₂、Ｍｇ）_１０（ＰＯ₄）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ^２＋、ＢａＡｌ_２ＳｉＯ_８：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇ₂Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

また、緑色蛍光体として、（ＢａＭｇ）Ａ１_６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、（ＳｒＢａ）Ａｌ_１２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、（ＢａＭｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７−Ｓｒ_２Ｂ_２Ｏ_５：Ｅｕ^２＋、（ＢａＣａＭｇ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８−２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋、Ｚｒ_２ＳｉＯ_４、ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

また、赤色蛍光体としては、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＹＡｌＯ_３：Ｅｕ^３＋、Ｃａ_２Ｙ_２（ＳｉＯ_４）_６：Ｅｕ^３＋、ＬｉＹ_９（ＳｉＯ_４）_６Ｏ_２：Ｅｕ^３＋、ＹＶＯ_４：Ｅｕ^３＋、ＣａＳ：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ_４：Ｅｕ^３＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_５._５Ｆ：Ｍｎ^４＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_６：Ｍｎ^４＋、Ｋ_５Ｅｕ_２.５（ＷＯ_４）_６.２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２.５（ＷＯ₄）_６.２５、Ｋ_５Ｅｕ_２.５（ＭｏＯ_４）_６.２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２.５（ＭｏＯ_４）_６.２５等が挙げられる。

［第２実施形態、表示装置Ｅ］
図１２は、本発明の第２実施形態の変形例に関わり、第１実施形態の変形例Ｃのブラックマトリクス基板を具備し、表示機能層として液晶層を用いた表示装置Ｅ（ミニＬＥＤ）の部分断面図である。

また、図１３は表示機能層が液晶層である場合の、一般的なアクティブマトリクス駆動の回路の部分平面図である。

液晶層９は、第３基板１０−３上に薄膜トランジスタを備えるアレイ基板１０８に具備される画素電極７と共通電極８間に印加される電圧で駆動される。画素電極７と共通電極８とはともにＩＴＯなど透明導電膜で形成されている。画素電極７のそれぞれは、図１３に図示される第３薄膜トランジスタ７１で駆動される。なお、図１３は、第３薄膜トランジスタ７１のアレイを走査信号回路７２と映像信号回路７３で制御する一般的な回路図であるので、詳細の説明は省く。

光モジュール１０７の基本的な構成は、第１実施形態の光モジュール１０５とほぼ同じである。当第２実施形態の光モジュール１０７では、発光素子３は、青色発光素子と緑色発光素子と赤色発光素子の３種類のＬＥＤをそれぞれ発光ユニット７４内に配設している。

例えば、発光ユニット７４の配設された発光素子３のそれぞれを、第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタで駆動しても良い。発光ユニット内の複数個の発光素子を１個の薄膜トランジスタで駆動しても良い。なお、発光素子７４とは、光反射性隔壁５で囲まれた領域であり、１個以上、複数個の発光素子が配設される。

表示機能層である液晶層９は、水平配向の液晶を用い、ＦＦＳ（フリンジフィールド スイッチング）の手法で駆動される。なお、図１２において、カバーガラス、タッチパネル、偏光板などの光制御素子、配向膜などの図示は省略している。

［第３実施形態、ブラックマトリクス基板の製造方法］
図１４は、本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法を示す工程図である。なお、本発明のブラックマトリクス基板は光吸収性隔壁を具備するが、本発明のブラックマトリクス基板の製造方法では、光吸収性隔壁を形成する以前の工程に特徴を有する。

また、以下に記載する「分散体」の表現は、シリカ微粒子やカーボンなどを有機溶剤や分散剤などとともにアクリル系樹脂に分散した塗液を指す。「塗布」は、カーテンコーターやスピンコーターなど通常の塗布装置での塗布を指し、「乾燥」は例えば８０℃前後のホットプレート上の乾燥を意味する。「硬膜」は、例えば、１８０℃〜２５０℃の範囲での乾燥後塗膜の熱硬化を指す。「露光」は、フォトマスクと３６５ｎｍ波長を用いた通常の露光を指す。また、「ブラック層」は、ブラックマトリクスのパターン形成前の乾燥後の黒色分散体の塗膜を指す。なお、保護層形成に用いる「レジスト」は、第１実施形態に記載のアルカリ可溶のネガ型感光性レジストを指す。

（ブラックマトリクス基板の製造方法（Ａ））
図１５は、本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法（Ａ）により製造されるブラックマトリクス基板の部分断面図であり、透過率調整層を残した構成となっている。

本発明のブラックマトリクス基板の製造方法（Ａ）により製造されるブラックマトリクス基板は、例えば、以下の（１）〜（５）の工程を含んで製造できる。
（１）第１基板１０−１である透明基板上に、カーボンとシリカ微粒子を含む分散体を用いて透過率調整層を塗布した。分散体は、ネガ型感光性レジストとして調整してあり、乾燥後、３６５ｎｍで硬膜させた。透過率調整層の乾燥後膜厚は、０．６μｍであった。なお分散体中のシリカ微粒子は固形比で１８質量％、カーボン３質量％とした。
（２）硬膜させた透過率調整層上にブラック層として、カーボン分散体を乾燥後膜厚で０．８μｍ塗布形成し、露光による硬膜をした。カーボンは同様、固形比で４５％とした。
（３）ネガ型レジストとして調整したカーボン分散体(カーボンは固形比で３質量％)を 用いて保護層を塗布、乾燥させた。保護層の乾燥後の膜厚は、１．５μｍとした。（４）ブラックマトリクスのパターンを具備したフォトマスクを用いて、露光し、さらにアルカリ現像して、次工程前の保護層のパターンとした。このパターンは、表示に用いる有効表示領域は３μｍ−３μｍのライン＆スペースのパターンとし、この有効表示領域の４辺を囲む０．５ｍｍ幅の額縁部パターンを具備している。現像により、ブラック層が３μｍ−３μｍのライン＆スペース間に露出している。
（５）ドライエッチング装置を用い、かつ、ＣＦ_４とＣ_３Ｆ_８のフロンガスを導入して、ブラック層をドライエッチングした。

ドライエッチングは、透過率調整層が露出するまで行った。ドライエッチングはシリカ微粒子に起因するＳｉ基の発光スペクトルが検出された段階で停止した。

ドライエッチング後、保護層とブラック層が同じ３μｍのライン＆スペース、及び額縁のパターンをもつブラックマトリクスが形成できる。

以上の（１）〜（５）の工程により、図１５に示す、透過率調整層１が基板１０−１上に残る構成のブラックマトリクス基板１００ａとなる。

（ブラックマトリクス基板の製造方法（Ｂ））
図１６は、本発明の第３実施形態であるブラックマトリクス基板の製造方法（Ｂ）により製造されるブラックマトリクス基板の部分断面図であり、第１開口部１９の透過率調整層１が除去され、第１基板１０−１の表面が露出した構造となっている。

ブラックマトリクス基板の製造方法（Ｂ）は、前記ブラックマトリクス基板の製造方法（Ａ）と、工程（１）、工程（２）、工程（４）は同じ工程である。異なるポイントは、工程（３）での保護層の厚みと、工程（５）のドライエッチングの深さである。

透過率調整層１に含有されるシリカ微粒子に関わるＳｉ基の発光スペクトル強度と、ガラス基板であるときの第１基板からのＳｉ基の発光スペクトル強度は大きく異なるので、これら発光スペクトルの強度差でドライエッチングの深さが判断でき、第１基板表面でドライエッチングを停止できる。

なお、有機エレクトロルミネッセンス第ディスプレイのようなフレキシブルディスプテレイでは第１基板が樹脂であることもある。こうしたフレキシブルディスプレイの樹脂基板上には、水分や酸素透過を防ぐ目的で二酸化ケイ素やシリコン窒化物の薄膜が形成される。それ故、第１基板が樹脂である場合にも、エッチング深さ方向での、Ｓｉ基の発光スペクトル強度差でエッチング深さを設定できる。

第３実施形態で開示されたブラックマトリクス基板の製造方法は、下記する新たな効果を持っている。

遮光性の高いブラックマトリクスをフォトリソグラフィのみの手法で形成する場合、４μｍ線幅、さらには３μｍ線幅以下で、例えば１０μｍピッチ以下の画素を再現することは極めて困難であった。４μｍ線幅以下の細線パターンを高精細画素向けに再現することは、形状バラツキや画素剥がれなどからフォトリソグラフィのみの手法で安定再現は難しい。特に画素開口部のコーナー部が丸くなる問題があり、例えば、８μｍピッチ、４μｍ線幅のストライプパターンでは、ストライプパターンのフォトマスクと、有効表示領域のマトリクス状画素の４辺を囲む額縁部パターンのフォトマスクと、２つのフォトマスクを用い、フォトリソグラフィ工程もこの２つのパターンに分けて製造していた。

ドライエッチングの手法であれば、３μｍ−３μｍのラインアンドスペースのパターンと額縁部との一体形成対応が、フォトマスクを1枚で可能となる。さらに、例えば、５００ｐｐｉ以上の高精細画素で、迷光対策に有効なマトリクスパターン（ストライプパターンでなく、縦・横の格子状にブラックマトリクスを形成）の再現に、当第３実施形態で開示するドライエッチングの手法は極めて有効である。

なお、ストライプパターンでは、ストライプに沿う方向からの外光の反射が反射電極を介して、目に入ることが多く、視認性を低下させる。高精細画素でのコントラスト改善には、ストライプパターンでなく、縦・横の格子状にブラックマトリクスのパターンが好ましい。

上記の各実施形態は、自由に組み合わせて用いることができる。本発明の実施形態に係る表示装置が搭載された電子デバイスには、さらにアンテナを搭載して通信や非接触での受電給電を行うことが望ましい。

本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって規定されている。

本発明のブラックマトリクス基板を具備した表示装置は、種々の応用が可能である。上述の実施形態に係る表示装置が適用可能な電子機器としては、携帯電話、携帯型ゲーム機器、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤ等）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、自動販売機、現金自動預け入れ払い機（ＡＴＭ）、個人認証機器、光通信機器、ＩＣカードなどの電子デバイス等が挙げられる。

１ ・・・ 透過率調整層
２ ・・・ 光吸収性隔壁
３ ・・・ 発光（ダイオード）素子
３Ｂ ・・・ 青色発光素子
３Ｇ ・・・ 緑色発光素子
３Ｒ ・・・ 赤色発光素子
４ ・・・ 保護層
５ ・・・ 光反射性隔壁
６ ・・・ ブラックマトリクス
７ ・・・ 画素電極（ＩＴＯ）
８ ・・・ 共通電極（ＩＴＯ）
９ ・・・ 液晶層
１０−１ ・・・ 第１基板
１０−２ ・・・ 第２基板
１０−３ ・・・ 第３基板
１９ ・・・ 第１開口部
２０ ・・・ 第３開口部
２１ ・・・ 第１透明樹脂層
２３ ・・・ 平坦化樹脂層
２５ ・・・ 赤色波長変換層
２６ ・・・ 緑色波長変換層
２７ ・・・ 青色波長変換層
２８ ・・・ 光散乱層
３１ ・・・ 反射電極
３５ ・・・ 第２開口部
４０ ・・・ 観察者方向
４１ ・・・ 第４開口部
５０、５２・・・ 観察者（の目）
５１ ・・・ 反射電極
５３ ・・・ 発光素子
５６ ・・・ ブラックマトリクス
６３ ・・・ 液晶層
６４、８４・・・ 走査信号線（ゲート線）
６５、８３・・・ 映像信号線（ソース線）
６７ ・・・ 第１薄膜トランジスタ
６８ ・・・ 第２薄膜トランジスタ
７１ ・・・ 第３薄膜トランジスタ
７２ ・・・ 走査信号制御回路
７３ ・・・ 映像信号制御回路
７４ ・・・ 発光ユニット
８１ ・・・ 映像信号制御回路
８２ ・・・ 走査信号制御回路
８５ ・・・ 電源線
８６ ・・・ グランド
８７ ・・・ 容量素子
１００、１０１、１０２、１０３、１０４・・・ ブラックマトリクス基板
１００ａ ・・・ 製造方法（Ａ）により製造されるブラックマトリクス基板
１００ｂ ・・・ 製造方法（Ｂ）により製造されるブラックマトリクス基板
１０５・・・ 光モジュール（発光素子を配設したアレイ基板）
１０６・・・ 光モジュール（発光素子を配設したアレイ基板）
１０７・・・ 光モジュール（発光素子を配設したバックライトユニット）
１０８・・・ アレイ基板（液晶層駆動する薄膜トランジスタを具備する）
１１０・・・ 表示装置Ｃ
１２０・・・ 表示装置Ｄ
１３０・・・ 表示装置Ｅ
Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ２０、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４・・・出射光Ｉｎ１、Ｉｎ１１ ・・・ 斜め入射光
Iｎ２、Ｉｎ２１ ・・・ 外部入射光（法線方向からの入射光）
Ｒe３、Ｒｅ４、Ｒｅ１２、Ｒｅ２２・・・ 反射光
Ｒ ・・・ 赤色フィルタ
Ｇ ・・・ 緑色フィルタ
Ｂ ・・・ 青色フィルタ
Ｈ１ ・・・ 光吸収性隔壁の高さ
Ｈ２ ・・・ 第１透明樹脂層の厚さ
Ｈ３ ・・・ 実質的な光吸収性隔壁の高さ
Ｃ１ ・・・ 第１開口部１９の中心軸
Ｃ２ ・・・ 第２開口部３５の中心軸
Ｗ１・・・ ブラックマトリクスの線幅
Ｗ２・・・ 光吸収性隔壁の線幅
ＰＸ ・・・ １画素分のＴＦＴユニットの構成

Claims (10)

1. 透明基板と、透過率調整層と、複数の第１開口部を具備するブラックマトリクスと、をこの順で積層し、
   前記ブラックマトリクス上に、保護層と、前記第１開口部と中心軸が略一致する複数の第２開口部を備える光吸収性隔壁とをこの順で積層し、
   前記ブラックマトリクスの線幅は、前記光吸収隔壁の線幅よりも広く、
   かつ平面視で、前記光吸収性隔壁は前記ブラックマトリクスで覆われ、
   前記透過率調整層は、カーボンとシリカ微粒子を含有する樹脂分散体である、
   ことを特徴とするブラックマトリクス基板。
2. 前記保護層が、前記ブラックマトリクスの前記第１開口部と同じ形状の複数の第３開口部を備え、前記第１開口部と前記第３開口部は、平面視で同じ位置に重なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
3. 前記保護層の厚み方向の可視光透過率が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で９５％以上９９．５％以下である、
   ことを特徴とする請求項１、または２に記載のブラックマトリクス基板。
4. 前記ブラックマトリクスと前記光吸収性隔壁との間に、第１透明樹脂層が挿入された構成である、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板。
5. 前記第２開口部に、光の波長変換層を具備する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板。
6. 前記第２開口部に、光の散乱層を具備する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板。
7. 前記透過率調整層の厚み方向の可視光透過率が、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で７０％以上９９．５％以下である、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板。
8. 前記複数の第１開口部に、赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタの少なくとも一つを配設した、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板を具備する、
   ことを特徴とする表示装置。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板の製造方法であって、
    透明基板上にカーボンとシリカ微粒子を含む透過率調整層を塗布、硬膜させる工程と、
    前記透過率調整層上にブラック層を塗布、硬膜させる工程と、
    前記ブラック層上にアルカリ現像可能な感光性の保護層を塗布、乾燥させる工程と、
    複数の開口部を具備するフォトマスクを用いて前記保護層を露光させるとともに、さらに現像して前記複数の第３開口部を形成する工程と、
    ドライエッチングにて、前記複数の第３開口部のパターンをブラック層に転写してブラックマトリクスを形成するとともに前記保護層をその厚み方向に一部残す工程と、を含む、ことを特徴とするブラックマトリクス基板の製造方法。

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