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Abstract
【課題】高精細化が進んでも表示のコントラスト低下や色純度低下が生じにくく、円偏光板を用いずに視認性低下を抑制した表示装置を提供する。【解決手段】表示装置51は、第一面100aを有する第一基板100と、第二面を有し、第二面を前記第一面に対向させて配置された第二基板200と、第一面上にマトリクス状に設けられ、複数の開口部を有するブラックマトリクス6と、第一面とブラックマトリクスの間に設けられ、カーボンを含有する透過率調整層5と、第二面上にマトリクス状に配設された、発光素子を含む複数の発光ユニット4と、第二面上にマトリクス状に設けられ、平面視において複数の発光ユニットを囲む光反射性隔壁1と、カーボンを含有してマトリクス状に設けられ、第一面と光反射性隔壁との間に配置された光吸収性隔壁2とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置、より具体的には発光素子を備えた表示装置に関する。
表示装置として、有機エレクトロルミネセンス表示装置(以下、有機EL)が知られているが、有機EL層の発光効率が低いこと、また、発光が経時的に変化すること、寿命が短いこと、電流量を大きくすると焼き付きが生じやすいこと等の問題がある。
最近では、モバイル機器の薄型化に貢献する表示装置として、無機材料で構成されるLEDを用いた表示装置(LEDディスプレイ)が期待されている。LEDは、有機ELより発光効率が高く、また、発光輝度を電流量で調整しやすい(より明るい表示ができる)ため、その注目度が向上している。
最近では、モバイル機器の薄型化に貢献する表示装置として、無機材料で構成されるLEDを用いた表示装置(LEDディスプレイ)が期待されている。LEDは、有機ELより発光効率が高く、また、発光輝度を電流量で調整しやすい(より明るい表示ができる)ため、その注目度が向上している。
近年、およそ5μm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。
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。
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、コントラストにおいて有機ELと同等であり、消費電力や寿命の観点で有機ELより優れている。
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、コントラストにおいて有機ELと同等であり、消費電力や寿命の観点で有機ELより優れている。
他に、2μmから50μm程度のサイズのLEDチップをマトリクス状に配列したマイクロLEDと呼ばれる構造も知られている。マイクロLEDを採用した表示装置は、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ため、液晶を用いずに表示を行うことができる。
特許文献1には、液晶パネルとバックライト装置とを備えた液晶表示装置が記載されている。バックライト装置の発光素子は青色LEDであり、青色LEDから発せられた光は、拡散板および蛍光体シート65を通ることにより面的に均一な白色光となる。
マイクロLEDおよびミニLEDのいずれにおいても、LEDチップ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可能性がある。表示装置の高精細化が進むにしたがってこの可能性は大きくなる。
LEDや有機EL等の発光素子においては、視認側の対向の位置に光反射性の電極(以下、「反射電極」と称する。)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)が反射して観察者の目に入り、大きく視認性を低下させるという問題もある。この問題に関しては、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。
特許文献1では、上述した問題のいずれについても考慮されておらず、解決するための技術的思想も開示されていない。
上記事情に鑑み、本発明は、高精細化が進んでも表示のコントラスト低下や色純度低下が生じにくく、円偏光板を用いずに視認性低下を抑制した表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、第一面を有する第一基板と、第二面を有し、前記第二面を前記第一面に対向させて配置された第二基板と、第一面上にマトリクス状に設けられ、複数の開口部を有するブラックマトリクスと、第一面とブラックマトリクスの間に設けられ、カーボンを含有する透過率調整層と、第二面上にマトリクス状に配設された、発光素子を含む複数の発光ユニットと、第二面上にマトリクス状に設けられ、平面視において複数の発光ユニットを囲む光反射性隔壁と、カーボンを含有してマトリクス状に設けられ、第一面と前記光反射性隔壁との間に配置された光吸収性隔壁とを備える表示装置である。
本発明によれば、高精細化が進んでも表示のコントラスト低下や色純度低下が生じにくく、円偏光板を用いずに視認性低下を抑制した表示装置を提供できる。
以下、本発明の第一実施形態について、図1から図3を参照しながら説明する。
以降の説明において、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。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、薄膜トランジスタなどの構成、また、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を省略することがある。
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差異がない部分については適宜説明を省略する。
以降の説明において、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。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、薄膜トランジスタなどの構成、また、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を省略することがある。
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差異がない部分については適宜説明を省略する。
各構成における「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、序列や数量を特定しない。
「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において一定のピッチでマトリクス状に並ぶ配置を指す。発光素子をマトリクス配置したものを以下の記載において、「光モジュール」と称することがある。
発光ユニットは、表示装置としての平面視において、格子状パターンのブラックマトリクスで囲まれる。平面視においてブラックマトリクス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1個以上含む発光ユニットの単位、あるいは複数の発光ユニットにて駆動のオンオフ、発光の明るさを調整できる。ローカルディミング技術では、平面視において、発光ユニットに含まれる発光素子数と画素数のうち、画素数をより多くすることができる。換言すれば、画素数より少ない数の発光素子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。
「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において一定のピッチでマトリクス状に並ぶ配置を指す。発光素子をマトリクス配置したものを以下の記載において、「光モジュール」と称することがある。
発光ユニットは、表示装置としての平面視において、格子状パターンのブラックマトリクスで囲まれる。平面視においてブラックマトリクス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1個以上含む発光ユニットの単位、あるいは複数の発光ユニットにて駆動のオンオフ、発光の明るさを調整できる。ローカルディミング技術では、平面視において、発光ユニットに含まれる発光素子数と画素数のうち、画素数をより多くすることができる。換言すれば、画素数より少ない数の発光素子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。
本明細書における「平面視」とは、観察者が本発明に係る表示装置を第一基板側から法線方向に見ることを意味する。
図1は、本実施形態に係る表示装置51の部分断面図である。表示装置51は、第一基板100を有するブラックマトリクス基板(以下、「BM基板」と称する。)10と、第二基板200を有する光モジュール基板20とを有する。
BM基板10は、図1に示すように、透明な第一基板100と、第一基板100の第一面100a上に形成された透過率調整層5と、透過率調整層5上に形成されたブラックマトリクス6と、ブラックマトリクス6上を覆うように形成された第一透明樹脂層21と、第一透明樹脂層21上に形成された光吸収性隔壁2とを備える。
第一基板100は透明である。第一基板100の材質としては、ガラスが典型的であり、他に石英、サファイア、プラスチック等を例示できる。プラスチックとして、ポリイミドを例示できる。
透過率調整層5は、カーボンが分散した樹脂層である。透過率調整層5の厚みは、例えば、0.4μmから1μmの範囲が好ましいが、1μm以上であってもよい。透過率調整層5は、カーボンの他に、さらに青色や黄色などの有機顔料を含有してもよい。
透過率調整層5は、カーボンを含有する樹脂分散体を用いて形成できる。透過率調整層5の可視光透過率は、カーボンの含有量により調節でき、70%から99.5%の範囲内とすることが好ましい。可視光透過率が99.6%以上であると、外光反射の干渉によるリップルが生じやすく、「黒表示」における表示装置の表示品質を損ないやすい。透過率調整層5の透過率が70%を下回ると、表示の明るさの低下を招くため、好ましくない。また、透過率が70%未満になると、第一基板100との界面における反射率が高くなりやすい。ブラックマトリクス6を下地とした際の透過率調整層5と第一基板100との界面における反射率を0.3%から1%の低い範囲にすることで、表示品質を向上できる。
透過率調整層5を構成する樹脂としては、後述する光吸収性隔壁や前記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。
透過率調整層5を構成する樹脂としては、後述する光吸収性隔壁や前記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。
透過率調整層5は、無機酸化物や樹脂からなる透明性微粒子を含有してもよい。無機酸化物として、SiO2(二酸化ケイ素)等を例示できる。SiO2の屈折率はカーボンより小さいため、SiO2を添加することにより透過率調整層5の屈折率は低下する。低い屈折率を有する透過率調整層5は、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。透明性微粒子を添加することにより、カーボンの分散性が向上するという利点もある。
カーボンを含有する透過率調整層5は、反射光がフラットであり、着色することは殆どない。「反射光がフラットである」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、透過率の変動幅が2%未満であり、透過率曲線がほぼ直線となることを意味する。
ブラックマトリクス6は、BM基板10の平面視において格子状パターンを形成している。ブラックマトリクス6の基本構造は公知であり、例えば黒色感光性レジストで形成した黒色層を、フォトリソグラフィ技術(露光・現像・硬膜)を用いて所望の格子状にパターニングすることによって形成できる。
通常、表示装置に用いられるブラックマトリクスは、黒色とともに高い遮光性が要求されるため、可視域における光学濃度が3以上であることが好ましい。
第一透明樹脂層21は、ブラックマトリクス6上を含む、透過率調整層5全体を被覆している。第一透明樹脂層21の上面は、図1に示すように、ブラックマトリクス6の厚みを吸収して平坦とされるのが好ましい。
通常、表示装置に用いられるブラックマトリクスは、黒色とともに高い遮光性が要求されるため、可視域における光学濃度が3以上であることが好ましい。
第一透明樹脂層21は、ブラックマトリクス6上を含む、透過率調整層5全体を被覆している。第一透明樹脂層21の上面は、図1に示すように、ブラックマトリクス6の厚みを吸収して平坦とされるのが好ましい。
光吸収性隔壁2は、第一透明樹脂層21上にマトリクス状に形成されており、平面視において格子状である。
光吸収性隔壁2は、カーボンを含有する。カーボンとしては、可視光の波長選択性が低いものが好適である。「可視光の波長選択性が低い」とは、波長400nmから700nmの範囲の光に対して、吸収もしくは反射した光の着色がほぼなく、目視において、黒またはグレーの色彩を呈することを意味する。
光吸収性隔壁2を樹脂のカーボン分散体で形成する場合、フォトリソグラフィの手法を適用できる。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、アルカリ可溶な感光性樹脂を使用できる。
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を例示できる。
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を例示できる。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。波長365nm程度の紫外線を用いて感光性樹脂を硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加されてもよい。
上記樹脂のカーボン分散体においては、露光波長(たとえば365nm)の透過率が0.1%以上10%以下の範囲内にあることが好ましい。露光波長の透過率が0.1%未満となると、露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。露光波長の透過率が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。
第一基板100の平面視において、光吸収性隔壁2の格子は、ブラックマトリクス6の格子と重なっている。これにより、第一基板100の平面視において、ブラックマトリクス6の格子に囲まれた第一開口35と、光吸収性隔壁2の格子に囲まれた第二開口36とは、中心が一致又は略一致しており、重なっている。
光吸収性隔壁2は、カーボンを含有する。カーボンとしては、可視光の波長選択性が低いものが好適である。「可視光の波長選択性が低い」とは、波長400nmから700nmの範囲の光に対して、吸収もしくは反射した光の着色がほぼなく、目視において、黒またはグレーの色彩を呈することを意味する。
光吸収性隔壁2を樹脂のカーボン分散体で形成する場合、フォトリソグラフィの手法を適用できる。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、アルカリ可溶な感光性樹脂を使用できる。
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を例示できる。
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を例示できる。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。波長365nm程度の紫外線を用いて感光性樹脂を硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加されてもよい。
上記樹脂のカーボン分散体においては、露光波長(たとえば365nm)の透過率が0.1%以上10%以下の範囲内にあることが好ましい。露光波長の透過率が0.1%未満となると、露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。露光波長の透過率が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。
第一基板100の平面視において、光吸収性隔壁2の格子は、ブラックマトリクス6の格子と重なっている。これにより、第一基板100の平面視において、ブラックマトリクス6の格子に囲まれた第一開口35と、光吸収性隔壁2の格子に囲まれた第二開口36とは、中心が一致又は略一致しており、重なっている。
光モジュール基板20は、第二基板200と、第二基板200の一方の面(第二面)200a上に配置された複数の発光ユニット4および光反射性隔壁1を有する。
発光ユニット4は、少なくとも一つのLED3を発光素子として有する。LED3として、任意の波長の光を出射する素子を選択できる。例えば、青色、緑色の光を出射する素子として、InAlGaNなど窒化物系半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、LED3として、GaAlAs、AlInGaP、GaAsP、GaP、GaN、InGaN等の半導体を含む発光素子を用いることができる。さらに、これら以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。半導体積層構造における半導体層の材料およびその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。用いる発光素子の組成、発光色、大きさ、個数等は、目的に応じて適宜選択すればよい。
図1には、LED3として垂直型のLEDを示しているが、水平型LEDも使用できる。水平型LEDの場合、フェースアップ(p側電極、n側電極ともに上側に位置する)タイプとフェースダウン(p側電極、n側電極ともに下側に位置する)タイプとで実装方法が異なることがある。フェースアップの場合、金線を用いたワイヤーボンディング技術を適用できる。フェースダウンの場合は、異方性導電膜やIn合金などの低融点メタルでの実装などを適用できる。
LEDは、第二基板200上に形成された薄膜トランジスタ(TFT)を含むトランジスタアレイ210と接続されており、トランジスタアレイ210によって駆動できる。
発光ユニット4は、少なくとも一つのLED3を発光素子として有する。LED3として、任意の波長の光を出射する素子を選択できる。例えば、青色、緑色の光を出射する素子として、InAlGaNなど窒化物系半導体を用いた発光素子を用いることができる。また、LED3として、GaAlAs、AlInGaP、GaAsP、GaP、GaN、InGaN等の半導体を含む発光素子を用いることができる。さらに、これら以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。半導体積層構造における半導体層の材料およびその混晶比によって発光波長を種々選択することができる。用いる発光素子の組成、発光色、大きさ、個数等は、目的に応じて適宜選択すればよい。
図1には、LED3として垂直型のLEDを示しているが、水平型LEDも使用できる。水平型LEDの場合、フェースアップ(p側電極、n側電極ともに上側に位置する)タイプとフェースダウン(p側電極、n側電極ともに下側に位置する)タイプとで実装方法が異なることがある。フェースアップの場合、金線を用いたワイヤーボンディング技術を適用できる。フェースダウンの場合は、異方性導電膜やIn合金などの低融点メタルでの実装などを適用できる。
LEDは、第二基板200上に形成された薄膜トランジスタ(TFT)を含むトランジスタアレイ210と接続されており、トランジスタアレイ210によって駆動できる。
図2は、図1におけるA部の拡大図である。垂直型であるLED3の上部電極16は、1号透明樹脂層15に形成されたコンタクトホールを介して透明導電膜29と電気的に接続されている。下部電極17は、接合層34を介して、反射電極31に接続されている。反射電極31は、コンタクトホール42を介してトランジスタアレイ210のドレイン電極89と接続されている。
接合層34として、例えば、150℃から340℃の温度範囲内で、下部電極17と反射電極31とを融着により接続できる導電性材料を適用できる。この導電性材料として、銀やカーボン、グラファイトなどの導電性骨材(conductive filler)を熱フロー性樹脂に分散したものを例示できる。その他、異方性導電膜を接合層34として使用できる。
接合層34として、In(インジウム)、InBi合金、InSb合金、InSn合金、InAg合金、InGa合金、SnBi合金、SnSb合金など、あるいはこれら金属の3元系、4元系である低融点金属も使用できる。これら低融点金属は、In酸化物を含む導電性金属酸化物に対する濡れ性が良いため、下部電極17と反射電極31とのおおよそのアライメントを行った後、下部電極17と反射電極31とを自己整合的に融着させることができる。融着に必要なエネルギーとしては、熱、加圧、電磁波、レーザー光やこれらと超音波の併用など種々のエネルギーが用いられる。
垂直型LEDは、接合不良が生じた場合にリペアを行い易いという利点がある。同一方向に電極が並ぶ水平型LEDでは、個々の素子の接合検査がやりにくいことと、リペア(不良ダイオードの交換など)時に、電極が短絡しやすいというデメリットがある。この観点で、垂直型LEDが好ましく用いられる。接合層34は、真空成膜等の膜形成の後、周知のフォトリソグラフィの方法や、リフトオフの手段により所望のパターンに形成できる。
接合層34として、In(インジウム)、InBi合金、InSb合金、InSn合金、InAg合金、InGa合金、SnBi合金、SnSb合金など、あるいはこれら金属の3元系、4元系である低融点金属も使用できる。これら低融点金属は、In酸化物を含む導電性金属酸化物に対する濡れ性が良いため、下部電極17と反射電極31とのおおよそのアライメントを行った後、下部電極17と反射電極31とを自己整合的に融着させることができる。融着に必要なエネルギーとしては、熱、加圧、電磁波、レーザー光やこれらと超音波の併用など種々のエネルギーが用いられる。
垂直型LEDは、接合不良が生じた場合にリペアを行い易いという利点がある。同一方向に電極が並ぶ水平型LEDでは、個々の素子の接合検査がやりにくいことと、リペア(不良ダイオードの交換など)時に、電極が短絡しやすいというデメリットがある。この観点で、垂直型LEDが好ましく用いられる。接合層34は、真空成膜等の膜形成の後、周知のフォトリソグラフィの方法や、リフトオフの手段により所望のパターンに形成できる。
反射電極31は、可視光の反射率の高い銀(Ag)及び銀合金やアルミニウム(Al)を含有する。可視光の反射率は銀が優れているが、銀は多くの基板材料やガラス基板との密着性が低い。また、銀の表面は酸化物や硫化物を形成しやすく、電気的実装が容易でない。アルミニウムは、ITOなどのインジウム含有酸化物とのオーミックコンタクトを得にくい欠点がある。
上記を考慮し、本実施形態における反射電極31は、図3に示すように、金属層45を導電性酸化物層46で挟んだ3層構成としている。これにより、上述した銀やアルミニウムの欠点を導電性酸化物層46で補っている。
上記を考慮し、本実施形態における反射電極31は、図3に示すように、金属層45を導電性酸化物層46で挟んだ3層構成としている。これにより、上述した銀やアルミニウムの欠点を導電性酸化物層46で補っている。
金属層45の材質としては、銀、銀合金、アルミニウム、銅、銅合金等を例示できる。銅や銅合金は反射光が赤味を帯びるため、反射電極31としてはベストではないが、TFTと接続される配線部や、ゲート配線として機能する部位には問題なく適用できる。このような観点からは、金属層45が2種類以上の金属を含有してもよい。
金属層45は、スパッタリングなどの真空成膜により形成できる。金属層45の厚みは、100nm以上500nm以下とできる。
金属層45は、スパッタリングなどの真空成膜により形成できる。金属層45の厚みは、100nm以上500nm以下とできる。
導電性酸化物層46を形成する導電性酸化物として、酸化インジウムあるいは酸化亜鉛の複合酸化物を例示できる。導電性酸化物として代表的なITO(酸化インジウム及び酸化錫を含む混合酸化物)は、導電性酸化物に含まれる金属が、金属層45の金属よりも貴(noble)である。このため、反射電極31のパターニング時に、選択的に金属層45がエッチングされてしまい、平面視において導電性酸化物層46と金属層45とで線幅が異なりやすい。酸化インジウムに、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化アンチモンなどの易溶性の酸化物を添加することで腐食電位を調整し、銀合金層(あるいは銅合金層)と腐食電位が揃った混合酸化物層とすると、この現象を抑制できる。
導電性酸化物層46の厚みに特に制限はないが、例えば10nm以上500nm以下とできる。
導電性酸化物層46の厚みに特に制限はないが、例えば10nm以上500nm以下とできる。
本実施形態において、トランジスタアレイのチャネル層40は、酸化物半導体で形成されている。
酸化物半導体として、In−Ga−Zn−O膜、In−Sn−Zn−O膜、In−Al−Zn−O膜、Sn−Ga−Zn−O膜、Al−Ga−Zn−O膜、Sn−Al−Zn−O系や、二元系金属酸化物であるIn−Zn−O膜、Sn−Zn−O膜、Al−Zn−O膜、Zn−Mg−O膜、Sn−Mg−O膜、In−Mg−O膜、In−Sb−O膜や、In−O膜、Sn−O膜、Zn−O膜等の金属酸化物膜を用いることができる。ここで、例えば、In−Sn−Ga−Zn−O膜とは、インジウム(In)、錫(Sn)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有する複合酸化物膜を意味する。また、酸化物半導体の酸素欠損を減らすため、酸化状態の安定剤として、さらに、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化エルビウム、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化マグネシウムを酸化物半導体に添加することが好ましい。チャネル層に高い電子濃度が必要な場合、酸化錫の添加比率を増やすことで可能となる。
酸化物半導体として、In−Ga−Zn−O膜、In−Sn−Zn−O膜、In−Al−Zn−O膜、Sn−Ga−Zn−O膜、Al−Ga−Zn−O膜、Sn−Al−Zn−O系や、二元系金属酸化物であるIn−Zn−O膜、Sn−Zn−O膜、Al−Zn−O膜、Zn−Mg−O膜、Sn−Mg−O膜、In−Mg−O膜、In−Sb−O膜や、In−O膜、Sn−O膜、Zn−O膜等の金属酸化物膜を用いることができる。ここで、例えば、In−Sn−Ga−Zn−O膜とは、インジウム(In)、錫(Sn)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有する複合酸化物膜を意味する。また、酸化物半導体の酸素欠損を減らすため、酸化状態の安定剤として、さらに、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化エルビウム、酸化ガリウム、酸化チタン、酸化マグネシウムを酸化物半導体に添加することが好ましい。チャネル層に高い電子濃度が必要な場合、酸化錫の添加比率を増やすことで可能となる。
酸化物半導体からなるチャネル層40を備えたトランジスタは、アモルファスシリコンをチャネル層とするトランジスタより大きな電流を得ることができ、LEDや有機ELなどを発光素子とする表示に適している。
ポリシリコンをチャネル層とするトランジスタは、その製造工程にレーザーアニール工程を有する。レーザーアニール工程は大型基板への適用が困難であるため、ポリシリコンをチャネル層とするトランジスタアレイは、大型TVやサイネージなどの大型ディスプレイに適用しにくい。
チャネル層40を備えた本実施形態のトランジスタアレイ210は、製造にあたり工程上の負荷が少ない。その結果、ディスプレイサイズにかかわらず、低コストで表示装置を製造できる。
ポリシリコンをチャネル層とするトランジスタは、その製造工程にレーザーアニール工程を有する。レーザーアニール工程は大型基板への適用が困難であるため、ポリシリコンをチャネル層とするトランジスタアレイは、大型TVやサイネージなどの大型ディスプレイに適用しにくい。
チャネル層40を備えた本実施形態のトランジスタアレイ210は、製造にあたり工程上の負荷が少ない。その結果、ディスプレイサイズにかかわらず、低コストで表示装置を製造できる。
本実施形態において、トランジスタアレイ210の各配線は、反射電極31と同様の三層構造を有している。トランジスタアレイ210の各配線において、反射光は考慮しなくてよいため、金属層45として問題なく銅や銅合金等を使用できる。
TFTのゲート線やソース線等の配線に、銀配線や銅配線を適用する場合、チャネル層の電気特性安定化のためのアニール(熱処理)温度が問題となる可能性がある。アニール温度が、340℃より高温となると、銀や銅が周辺の絶縁層に拡散しやすく、TFTの特性を劣化させやすい。この観点から、上述の三層構造は有効であり、酸化物半導体層に340℃以下で結晶化できる酸化物半導体で形成された層を選択することが重要となる。
酸化アンチモンや酸化ビスマスと、酸化インジウムを基材とする混合酸化物は、低温でのアニールが可能であり、上記酸化物半導体の好適な例と言える。
TFTのゲート線やソース線等の配線に、銀配線や銅配線を適用する場合、チャネル層の電気特性安定化のためのアニール(熱処理)温度が問題となる可能性がある。アニール温度が、340℃より高温となると、銀や銅が周辺の絶縁層に拡散しやすく、TFTの特性を劣化させやすい。この観点から、上述の三層構造は有効であり、酸化物半導体層に340℃以下で結晶化できる酸化物半導体で形成された層を選択することが重要となる。
酸化アンチモンや酸化ビスマスと、酸化インジウムを基材とする混合酸化物は、低温でのアニールが可能であり、上記酸化物半導体の好適な例と言える。
光反射性隔壁1は、トランジスタアレイ210上に形成されている。光反射性隔壁1は樹脂製のコア1aの表面を金属薄膜1bが覆った構成を有する。光反射性隔壁1はマトリクス状に形成されており、光モジュール基板20の平面視において格子状である。光モジュール基板20の平面視において、光反射性隔壁1で囲まれた第三開口内には、少なくとも一つの発光ユニットが配置されている。
コア1aは、アルカリ可溶な感光性樹脂を周知のフォトリソグラフィの手法でパターニングしたり、熱硬化性樹脂の層をドライエッチングの手法でパターニングしたりすることにより形成できる。コア1aの高さ(厚み)は、1μm以上50μm以下とできる。
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を例示できる。
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を例示できる。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。波長365nm程度の紫外線を用いて感光性樹脂を硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加されてもよい。
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を例示できる。
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を例示できる。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。波長365nm程度の紫外線を用いて感光性樹脂を硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加されてもよい。
金属薄膜1bは、真空蒸着やスパッタリング等の真空成膜の手法で実行でき、材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等の各種反射性金属材料を使用できる。これらの金属材料は、異種元素を0.5at%以上5at%以下程度含有してもよい。
光反射性隔壁1上には、透明保護層15が形成されている。透明保護層15の材料は透明樹脂である。透明保護層15はエッチングやフォトリソグラフィ等によりパターニングされており、光反射性隔壁1の上面の一部およびLED3の上部電極16の少なくとも一部は透明保護層15に覆われずに露出している。
透明保護層15上には透明導電膜29が形成されており、透明保護層15に形成されたコンタクトホール41およびコンタクト溝43において、透明導電膜29により金属薄膜1bと上部電極16とが電気的に接続されている。透明導電膜29が接続されるコンタクト部位の平面視形状は、円形や多角形等、適宜設定できる。
透明保護層15上には透明導電膜29が形成されており、透明保護層15に形成されたコンタクトホール41およびコンタクト溝43において、透明導電膜29により金属薄膜1bと上部電極16とが電気的に接続されている。透明導電膜29が接続されるコンタクト部位の平面視形状は、円形や多角形等、適宜設定できる。
金属薄膜1bは、LED3の電源(不図示)と接続されている。これにより、上部電極16は、金属薄膜1bおよび透明導電膜29を介して給電される。
各LED3は、回路内に不図示のスイッチを有し、それぞれ単独でオンオフ駆動可能に構成されている。
各LED3は、回路内に不図示のスイッチを有し、それぞれ単独でオンオフ駆動可能に構成されている。
BM基板10の第一面100a側と光モジュール基板20の第二面200aとを対向させた状態で配置することにより、表示装置51が構成される。表示装置51の平面視において、光反射性隔壁1は、光吸収性隔壁2が設けられた範囲内に位置している。これにより、各LED3は、表示装置51の平面視においてブラックマトリクス6の第一開口35、光吸収性隔壁2の第二開口36、および光反射性隔壁1の格子の開口部内の中心部に位置している。
本実施形態の表示装置51は、本発明に係る表示装置のうち最もシンプルな構成を有し、各LED3に対応する開口がそれぞれ一つの画素として機能することにより、モノクロの表示装置として機能する。
オン駆動されたLED3から発せられる光は拡散光であるため、その一部は、平面視において重なったBM基板10の第二開口36内に入射しない。このような光は、迷光となって表示品質を低下させる。
本実施形態の表示装置51では、以下の作用により、高精細化が進んでも迷光の発生を抑制して高い表示品質を保持する。
・拡散光の一部は、光反射性隔壁1に反射されて、対応する第二開口36に好適に導かれる。
・光モジュール基板20外に出てBM基板10の対応する開口に入射しない光の多くは、光吸収性隔壁2に当たって吸収される。
・光吸収性隔壁2の第二開口36内を通り、重なった第一開口35内に向かわない光は、光吸収性隔壁2およびブラックマトリクス6に当たって吸収される。
オン駆動されたLED3から発せられる光は拡散光であるため、その一部は、平面視において重なったBM基板10の第二開口36内に入射しない。このような光は、迷光となって表示品質を低下させる。
本実施形態の表示装置51では、以下の作用により、高精細化が進んでも迷光の発生を抑制して高い表示品質を保持する。
・拡散光の一部は、光反射性隔壁1に反射されて、対応する第二開口36に好適に導かれる。
・光モジュール基板20外に出てBM基板10の対応する開口に入射しない光の多くは、光吸収性隔壁2に当たって吸収される。
・光吸収性隔壁2の第二開口36内を通り、重なった第一開口35内に向かわない光は、光吸収性隔壁2およびブラックマトリクス6に当たって吸収される。
また、本実施形態の表示装置51では、以下の作用により、高精細化が進んでも外部から表示装置51に入射する入射光に起因するコントラスト低下を抑制する。
外部から表示装置51に入射する入射光は、まず透過率調整層5を通るため、透過率調整層5の透過率に応じて減衰する。減衰した光は、表示装置51の内部で反射して表示装置外に出る際に、再び透過率調整層5を通って減衰する。すなわち、外部から表示装置51に入射する入射光は、再び表示装置外に出て使用者に視認されるまでに、透過率調整層5の透過率を2乗した値の割合まで減衰する。例えば、透過率調整層5の可視光領域における透過率が75%であった場合、外部から表示装置に入射する入射光は、少なくとも入射時の56.25%まで減衰して表示装置外に出射する。
これにより、本実施形態の表示装置51では、外部から表示装置に入射する入射光に起因するコントラスト低下が好適に抑制されるため、円偏光板が必要ない。
外部から表示装置51に入射する入射光は、まず透過率調整層5を通るため、透過率調整層5の透過率に応じて減衰する。減衰した光は、表示装置51の内部で反射して表示装置外に出る際に、再び透過率調整層5を通って減衰する。すなわち、外部から表示装置51に入射する入射光は、再び表示装置外に出て使用者に視認されるまでに、透過率調整層5の透過率を2乗した値の割合まで減衰する。例えば、透過率調整層5の可視光領域における透過率が75%であった場合、外部から表示装置に入射する入射光は、少なくとも入射時の56.25%まで減衰して表示装置外に出射する。
これにより、本実施形態の表示装置51では、外部から表示装置に入射する入射光に起因するコントラスト低下が好適に抑制されるため、円偏光板が必要ない。
一般に、ガラスなど透明基板とブラックマトリクスとの界面での光の反射率は、3%程度あり視認性を低下させる。本実施形態の表示装置51においては、透過率調整層5によりこの反射率が0.3%から1%程度に低下されるため、表示品位が向上される。
透過率調整層5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5の屈折率が高くなり、反射率が増加する。
透過率調整層5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5の屈折率が高くなり、反射率が増加する。
さらに、本実施形態の表示装置51では、LED3の上部電極16が、金属薄膜1bおよび透明導電膜29を介して電源と接続されている。このため、リジッドな透明導電膜のみで給電する構成に比べて、配線網の耐久性が高い。
本実施形態においては、透明導電膜29とLED3の電源とが接続されてもよい。この場合、並列配線となることで消費電力を抑制できるとともに。冗長性が向上し、LED3に対する給電の信頼性を高められる。
本発明の第二実施形態について、図4および図5を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
図4は、本実施形態に係る表示装置101の部分断面図である。BM基板10Aは、ブラックマトリクス6と光吸収性隔壁2との間にカラーフィルタ部102を有している。これにより、表示装置101は、カラー表示可能に構成されている。
カラーフィルタ部102は、赤フィルタR、緑フィルタG、および青フィルタBの三つのカラーフィルタからなる典型的なものであるが、カラーフィルタの色数や色の組み合わせは、用途等に応じて適宜決定できる。
カラーフィルタ部102は、赤フィルタR、緑フィルタG、および青フィルタBの三つのカラーフィルタからなる典型的なものであるが、カラーフィルタの色数や色の組み合わせは、用途等に応じて適宜決定できる。
赤フィルタRに適用できる赤色の有機顔料として、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等を例示できる。
これら赤色顔料に、黄色顔料や橙色顔料が混合されてもよい。適用できる黄色の有機顔料として、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等を例示できる。
これら赤色顔料に、黄色顔料や橙色顔料が混合されてもよい。適用できる黄色の有機顔料として、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等を例示できる。
緑フィルタGに適用できる緑色顔料として、C.I.Pigment Green 7、10、36、37等を例示できる。これら緑色顔料に、上述の黄色顔料が混合されてもよい。他に、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も好適に使用できる。
青フィルタBに適用できる青色顔料として、C.I.Pigment Blue 15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等を例示できる。
これら青色顔料に、紫色顔料が混合されてもよい。紫色顔料として、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等を例示できる。
これら青色顔料に、紫色顔料が混合されてもよい。紫色顔料として、C.I.Pigment Violet 1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等を例示できる。
上述した各顔料は、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。顔料は、樹脂に対し、15質量%から65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、水酸基、カルボキシ基、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、シラノール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線状高分子に導入したポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、オキセタン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等を例示できる。波長365nmなどの紫外線照射により感光性樹脂を硬化する場合には、感光性樹脂に光重合開始剤等が添加されてもよい。
感光性樹脂として、水酸基、カルボキシ基、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、シラノール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線状高分子に導入したポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、オキセタン樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等を例示できる。波長365nmなどの紫外線照射により感光性樹脂を硬化する場合には、感光性樹脂に光重合開始剤等が添加されてもよい。
LED3は、第一実施形態同様、光反射性隔壁1の開口部内に配置されている。
光吸収性隔壁2の開口部内には、光散乱層28が配置されている。光散乱層28は、光散乱粒子28aが透明なベース樹脂に分散配置された構成を有する。
光散乱粒子28aとして、光学的に等方な透明微粒子や金属酸化物粒子を用いることができる。光散乱粒子28aの平均粒径は、0.03μm以上5.0μm以下とできる。「光学的に等方」とは、透明微粒子において、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、非晶質構造(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、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を適宜合わせて光散乱層28に使用できる。
光吸収性隔壁2の開口部内には、光散乱層28が配置されている。光散乱層28は、光散乱粒子28aが透明なベース樹脂に分散配置された構成を有する。
光散乱粒子28aとして、光学的に等方な透明微粒子や金属酸化物粒子を用いることができる。光散乱粒子28aの平均粒径は、0.03μm以上5.0μm以下とできる。「光学的に等方」とは、透明微粒子において、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、非晶質構造(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、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を適宜合わせて光散乱層28に使用できる。
金属酸化物は、Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Mo、Cs、Ba、La、Hf、W、Tl、Pb、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Ti、Sb、Sn、Zr、Nb、Ce、Ta、In、からなる群より選択された1種以上の金属を含む酸化物とできる。具体的には、Al2O3、SiO2、ZnO、ZrO2、BaTiO3、TiO2、Ta2O5、Ti3O5、ITO、IZO、ATO、ZnO−Al、Nb2O3、SnO、MgO等を例示できる。必要に応じて、金属酸化物粒子の表面がアクリレートなどの不飽和結合を有する化合物で表面処理されてもよい。
光散乱層28において、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も光散乱粒子28aとして使用できる。これらの微粒子が、上述した金属酸化物の微粒子と混合されてもよい。
光散乱層28において、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も光散乱粒子28aとして使用できる。これらの微粒子が、上述した金属酸化物の微粒子と混合されてもよい。
光散乱層28は、光散乱粒子28aを有機溶剤や分散剤とともに透明樹脂に分散させた塗布液を塗布および硬化させることにより形成できる。
透明樹脂の可視光線の透過率は90%以上であることが好ましい。このような樹脂として、樹脂の前駆体を含むアルカリ可溶性の感光性樹脂を例示でき、上述したカラーフィルタ部102の感光性樹脂と同様とできる。
透明樹脂の可視光線の透過率は90%以上であることが好ましい。このような樹脂として、樹脂の前駆体を含むアルカリ可溶性の感光性樹脂を例示でき、上述したカラーフィルタ部102の感光性樹脂と同様とできる。
光散乱粒子28aの粒径は適宜設定できるが、可視域光の波長より大きいことが変換効率あるいは光散乱効果の観点から好ましく、例えば0.8μm〜2μm程度とできる。
光散乱粒子28aは、光散乱層28の膜厚方向に2個から5個並んで配置されることが好ましい。例えば、光散乱粒子28aの粒形が1μmから5μmである場合、光吸収性隔壁2の膜厚方向の高さを5μm以上25μm以下の範囲内に設定することにより、上記を満足する光散乱層を配置できる。
光散乱粒子28aは、光散乱層28の膜厚方向に2個から5個並んで配置されることが好ましい。例えば、光散乱粒子28aの粒形が1μmから5μmである場合、光吸収性隔壁2の膜厚方向の高さを5μm以上25μm以下の範囲内に設定することにより、上記を満足する光散乱層を配置できる。
本実施形態の表示装置101は、赤フィルタRが配置された開口、緑フィルタGが配置された開口、および青フィルタBが配置された開口の組が一つの画素として機能することにより、カラー表示可能な表示装置として機能する。
表示装置101における、光反射性隔壁1、光吸収性隔壁2、透過率調整層5、ブラックマトリクス6等の作用や効果は、第一実施形態と同様である。
表示装置101における、光反射性隔壁1、光吸収性隔壁2、透過率調整層5、ブラックマトリクス6等の作用や効果は、第一実施形態と同様である。
図5に示す変形例の表示装置151では、光散乱層28に代えて、赤色変換層25、緑色変換層26、および青色変換層27の三つの波長変換層のうち一つが、光吸収性隔壁2の開口内に配置されている。
赤色変換層25、緑色変換層26、および青色変換層27は、それぞれ赤フィルタR、緑フィルタG、および青フィルタBに対応させて配置されている。
赤色変換層25、緑色変換層26、および青色変換層27は、それぞれ赤フィルタR、緑フィルタG、および青フィルタBに対応させて配置されている。
赤色変換層25は、赤色蛍光体25aの粒子を含有する。赤色蛍光体25aとして、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等を例示できる。
緑色変換層26は、緑色蛍光体26aの粒子を含有する。緑色蛍光体26aとして、(BaMg)Al10O17:Eu2+,Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+,Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu3+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等を例示できる。
青色変換層27は、青色蛍光体27aの粒子を含有する。青色蛍光体27aとして、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等を例示できる。
緑色変換層26は、緑色蛍光体26aの粒子を含有する。緑色蛍光体26aとして、(BaMg)Al10O17:Eu2+,Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+,Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu3+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等を例示できる。
青色変換層27は、青色蛍光体27aの粒子を含有する。青色蛍光体27aとして、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等を例示できる。
光吸収性隔壁2と光反射性隔壁1との間には、液晶基板300が配置されている。液晶基板300は、液晶層301と液晶層を駆動するためのトランジスタ等を含むアレイ基板302とを備えた公知の構成を有し、表示機能層として機能する。液晶基板300において、水平配向の液晶がFFS(フリンジフィールド スイッチング)の手法で駆動されてもよい。
表示装置151に係る光反射性隔壁1の格子状パターンは、赤フィルタRが配置された開口、緑フィルタGが配置された開口、および青フィルタBが配置された開口からなる画素ごとに一つの開口を形成している。すなわち、一つの開口内に3つのLED3が配置されている。図5では、透明導電膜29が省略されているが、図5を水平に90度回転させた方向(紙面の左方または右方)からの断面においては、図4と同じ態様で透明導電膜29とLEDとが接続されている。
上記の構成を有する表示装置151においては、表示される形状、模様等はもっぱら液晶基板300により制御され、LED3は基本的に直下型バックライトとして機能する。この場合、各LED3は個別にオンオフ駆動されなくてもよい。
各LED3から発せられた光は、液晶層301を通った後、対応する波長変換層25、26、27を通ることにより波長が変換され、対応する色フィルタの色彩の光となる。その結果、色純度の高い表示を行うことができる。
表示装置151における、光反射性隔壁1、光吸収性隔壁2、透過率調整層5、ブラックマトリクス6等の作用や効果は、第一実施形態と同様である。
表示装置151は、波長変換層を有するため、白色LEDに加えて、出射光の波長が365nm、385nm、395nm等の近紫外域であるLEDをLED3として使用できる。
各LED3から発せられた光は、液晶層301を通った後、対応する波長変換層25、26、27を通ることにより波長が変換され、対応する色フィルタの色彩の光となる。その結果、色純度の高い表示を行うことができる。
表示装置151における、光反射性隔壁1、光吸収性隔壁2、透過率調整層5、ブラックマトリクス6等の作用や効果は、第一実施形態と同様である。
表示装置151は、波長変換層を有するため、白色LEDに加えて、出射光の波長が365nm、385nm、395nm等の近紫外域であるLEDをLED3として使用できる。
表示装置101および151においては、種々の変更が可能である。以下にその一部を示すが、これらはすべてではなく、それ以外の変更も可能である。また、これらの変更は適宜複数組み合わされてもよい。
・表示装置101において、光散乱層28に代えて、赤色変換層25、緑色変換層26、および青色変換層27が設けられてもよい。
・表示装置151において、カラーフィルタ部102が省略されてもよい。
・表示装置101および151において、青フィルタBに対応するLEDが青色LEDとされ、青色変換層27が光散乱層28とされてもよい。
・表示装置151において、カラーフィルタ部102が省略されてもよい。
・表示装置101および151において、青フィルタBに対応するLEDが青色LEDとされ、青色変換層27が光散乱層28とされてもよい。
・波長変換層において、蛍光体に代えて量子ドットが用いられてもよい。
・波長変換層に光散乱粒子を添加して、光散乱性を付与してもよい。
・波長変換層に光散乱粒子を添加して、光散乱性を付与してもよい。
本実施形態に係る表示装置は、種々の応用が可能である。具体的には、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に適用できる。本発明に係る表示装置が搭載された電子デバイスにさらにアンテナを搭載して、通信や非接触での受給電が可能な構成としてもよい。
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。
例えば、発光ユニットの発光素子は、LEDには限られず、OLED(Organic Light Emitting Diode)とも称される有機EL(有機エレクトロルミネセンス)も使用できる。
また、光吸収性隔壁は、光モジュール基板側に形成されてもよい。
さらに、光反射性隔壁の金属薄膜に銀を用いる場合、銀と樹脂の密着性は低いため、コアと金属薄膜との間に透明導電膜を設け、両者の密着を高めてもよい。このようにすると、金属薄膜と透明導電膜との接点部分の構造が、反射電極と概ね同様となる。
さらに、光反射性隔壁の金属薄膜に銀を用いる場合、銀と樹脂の密着性は低いため、コアと金属薄膜との間に透明導電膜を設け、両者の密着を高めてもよい。このようにすると、金属薄膜と透明導電膜との接点部分の構造が、反射電極と概ね同様となる。
1 光反射性隔壁
2 光吸収性隔壁
3 LED 発光素子
4 発光ユニット
5 透過率調整層
6 ブラックマトリクス
25 赤色変換層(波長変換層)
26 緑色変換層(波長変換層)
27 青色変換層(波長変換層)
28 光散乱層
31 反射電極
40 チャネル層
45 金属層
46 導電性酸化物層
51、101、151 表示装置
100 第一基板
100a 第一面
102 カラーフィルタ部
200 第二基板
2 光吸収性隔壁
3 LED 発光素子
4 発光ユニット
5 透過率調整層
6 ブラックマトリクス
25 赤色変換層(波長変換層)
26 緑色変換層(波長変換層)
27 青色変換層(波長変換層)
28 光散乱層
31 反射電極
40 チャネル層
45 金属層
46 導電性酸化物層
51、101、151 表示装置
100 第一基板
100a 第一面
102 カラーフィルタ部
200 第二基板
Claims (13)
- 第一面を有する第一基板と、
第二面を有し、前記第二面を前記第一面に対向させて配置された第二基板と、
前記第一面上にマトリクス状に設けられ、複数の開口部を有するブラックマトリクスと、
前記第一面と前記ブラックマトリクスの間に設けられ、カーボンを含有する透過率調整層と、
前記第二面上にマトリクス状に配設された、発光素子を含む複数の発光ユニットと、
前記第二面上にマトリクス状に設けられ、平面視において前記複数の発光ユニットを囲む光反射性隔壁と、
カーボンを含有してマトリクス状に設けられ、前記第一面と前記光反射性隔壁との間に配置された光吸収性隔壁と、
を備える、
表示装置。 - 前記光反射性隔壁は、金属薄膜を有し、
前記金属薄膜が、前記発光素子の給電配線の一部を構成している、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記金属薄膜と電気的に接続された透明導電膜をさらに備え、
前記金属薄膜および前記透明導電膜が、それぞれ前記発光素子の電源と接続されている、
請求項2に記載の表示装置。 - 前記発光ユニットは、前記発光素子を駆動する薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタの配線の少なくとも一部が、金属層を導電性酸化物層で挟んだ構造を有する、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記発光ユニットは、反射電極を有し、
前記反射電極の少なくとも一部が、金属層を導電性酸化物層で挟んだ構造を有する、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記薄膜トランジスタのチャネル層が酸化物半導体からなる、請求項4に記載の表示装置。
- 前記光反射性隔壁はマトリクス状であり、前記表示装置の平面視において、前記ブラックマトリクスおよび前記光吸収性隔壁が設けられた範囲内に位置する、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記透過率調整層の可視光透過率が70%以上99.5%以下である、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記光反射性隔壁が前記ブラックマトリクスよりも厚い、請求項1に記載の表示装置。
- 前記光吸収性隔壁の厚さ方向における、波長365nmの光の透過率が、0.1%以上10%以下である、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記光吸収性隔壁のマトリクスの開口部に配置された波長変換層をさらに備える、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記光吸収性隔壁のマトリクスの開口部に配置された光散乱層をさらに備える、
請求項1に記載の表示装置。 - 前記ブラックマトリクスの開口部に配置されたカラーフィルタ部をさらに備える、
請求項1に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020084724A JP2021179525A (ja) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020084724A JP2021179525A (ja) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 表示装置 |
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---|---|
JP2021179525A true JP2021179525A (ja) | 2021-11-18 |
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ID=78511308
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JP2020084724A Pending JP2021179525A (ja) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 表示装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021179525A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023094937A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置および電子機器 |
-
2020
- 2020-05-13 JP JP2020084724A patent/JP2021179525A/ja active Pending
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WO2023094937A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置および電子機器 |
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