JP2023072871A - ディスプレイ装置、およびディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光隔壁が色変換パネル上に形成される方式を採用しつつ、隣接する発光素子間での光のクロストークを抑制することのできるディスプレイ装置を提供する。【解決手段】複数のマイクロＬＥＤ１３１を備えたＬＥＤアレイ基板１３０と、ＬＥＤアレイ基板１３０に対向するとともに、個々のマイクロＬＥＤ１３１から出射された光を取り出す光取出領域１１１ごとに分離する隔壁を備えた色変換パネル１１０と、色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０との間の接合層１２０と、を有し、色変換パネル１１０は、光取出領域１１１の間に、発光素子アレイ基板の方向に開口して設けられ、接合層１２０の一部によって充填される第１凹部１０８を有する、ディスプレイ装置１０。【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイ装置、およびディスプレイ装置の製造方法に関する。

近年、発光素子としてマイクロＬＥＤ（ｍｉｃｒｏ－ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）によるディスプレイ装置が脚光を浴びている。マイクロＬＥＤによるディスプレイ装置は、応答速度が速く、焼き付けを起こさず、低電力で高輝度高精細の映像を映し出せる次世代の表示装置である。

従来、マイクロＬＥＤディスプレイ装置の中には、マイクロＬＥＤから発せられた光の色を変換して外部へ射出させる構造のフルカラーディスプレイ装置がある。このようなフルカラーディスプレイ装置（以下、単にカラーディスプレイ装置と称する）は、複数のマイクロＬＥＤを備えたＬＥＤアレイ基板と、色変換層を備えた色変換パネルとを接合し、一体化した構造である。

カラーディスプレイ装置は、単色（青または紫外線）のマイクロＬＥＤ上に蛍光体を有する色変換層を配置している（たとえば特許文献１～３）。色変換層を通過した光の色は、たとえば、赤、緑、および青であり、各色の光が外部に射出されてフルカラー表示を実現している。たとえば、マイクロＬＥＤから発せられる光の色が青色であるとき、青色の光は、色変換層を通過せずに取り出され、赤、緑の光は色変換層を通過して出射される。

各色の色変換層は、各色の混色を防ぐための遮光隔壁によって分離されている。遮光隔壁は、たとえば、色変換パネル上またはＬＥＤアレイ基板上に形成される。

国際公開第２０１９／０２６８２６号 特開２０１５－６４３９１号公報 国際公開第２０１８／２２１０８１号

遮光隔壁が色変換パネル上に形成されるとき、色変換パネルとＬＥＤアレイ基板の貼合せには、透明な接着層または粘着層が使用される。このとき、遮光隔壁とマイクロＬＥＤと間に、接着層または粘着層の膜厚分のギャップが生じるおそれがある。このギャップが大きいと、画素間で光のクロストークが発生して、混色などの原因となる。

一方、遮光隔壁が色変換パネル上に形成されるときには、遮光隔壁とマイクロＬＥＤとの間にギャップは発生しない。しかしながら、この方式では、高価なマイクロＬＥＤを多数搭載したＬＥＤアレイ基板上に、直接、遮光隔壁を形成するので、遮光隔壁の形成時に、マイクロＬＥＤへダメージを与えてしまう可能性がある。マイクロＬＥＤがダメージを受けた場合、マイクロＬＥＤは、点灯不良となる可能性がある。マイクロＬＥＤに点灯不良が発生した場合、不点灯のマイクロＬＥＤは、交換しなければならない。交換作業は、基板に固着され、かつ、遮光隔壁に囲まれたマイクロＬＥＤ（または、遮光隔壁ごと周辺の良品マイクロＬＥＤを含めて）を基板から外し、再度、良品（遮光隔壁や周辺ＬＥＤなど）を取り付けるという工程になる。このような交換作業は、コスト上昇を招くことになる。このため、後者の方式は、実際の製品製造においては採用が難しい。

そこで、本発明の目的は、遮光隔壁が色変換パネル上に形成される方式を採用しつつ、隣接する発光素子間での光のクロストークを抑制することのできるディスプレイ装置およびその製造方法を提供することである。

上記課題は以下の手段により達成される。

（１）複数の発光素子を備えた発光素子アレイ基板と、
前記発光素子アレイ基板に対向するとともに、個々の前記発光素子に対応し、前記発光素子から出射された光を取り出す光取出領域を個々の前記光取出領域ごとに分離する隔壁と、を備えた色変換パネルと、
前記色変換パネルと前記発光素子アレイ基板との間の接合層と、
を有し、
前記色変換パネルは、
前記光取出領域同士の間に、前記発光素子アレイ基板の方向に開口して設けられ、前記接合層の一部によって充填される第１凹部を有する、ディスプレイ装置。

（２）前記色変換パネルは、
１つの画素を構成するための複数の前記光取出領域を、画素単位で分離するための遮光マトリクスを有し、
前記隔壁は、
個々の前記光取出領域を分離する遮光隔壁、および、前記遮光マトリクスから前記発光素子アレイ基板の方向へ突出した画素間隔壁であり、
前記第１凹部は、少なくとも前記画素間隔壁に設けられている、上記（１）に記載のディスプレイ装置。

（３）前記光取出領域内であって、前記隔壁によって形成され、前記接合層の一部によって充填される第２凹部を有し、
前記第１凹部の容積は、前記第２凹部の容積よりも大きい、上記（２）に記載のディスプレイ装置。

（４）前記遮光隔壁の発光素子アレイ基板側端部と、前記発光素子の発光層面とのギャップが、７μｍ以下である、上記（２）または（３）に記載のディスプレイ装置。

（５）１つの前記画素を構成する複数の前記光取出領域の各々は、少なくとも、第１色、第２色、および第３色の発光色に対応し、
前記色変換パネルは、前記第１色、前記第２色、および前記第３色の少なくともいずれかに対応するために、前記発光素子から出射された光を色変換するための少なくとも１つの色変換層を有する、上記（２）～（４）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。

（６）前記色変換層の発光素子アレイ基板側端部と、前記発光素子の発光層面とのギャップが、２０μｍ以下である上記（５）に記載のディスプレイ装置。

（７）前記発光素子は、青色光を出射し、当該青色光を出射する前記発光素子に対応した前記光取出領域には、色変換層が存在しない、上記（５）に記載のディスプレイ装置。

（８）前記接合層は、粘着剤または接着剤を有する、上記（１）～（７）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。

（９）前記接合層は、遅延硬化型の接着剤を有する、上記（１）～（８）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。

（１０）前記第１凹部内の前記接合層による充填率は、５０％以上である上記（１）～（８）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。

（１１）前記発光素子は、マイクロＬＥＤである、上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。

（１２）複数の発光素子を備えた発光素子アレイ基板と、
前記複数の発光素子のそれぞれに対応して光取出領域を画定するための隔壁、および、前記光取出領域の間に設けられ、前記発光素子アレイ基板方向に開口した第１凹部を備えた色変換パネルとを、接合層を介して対向するように配置し、
前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとを相対的に近接させる方向へ加圧することで前記第１凹部内に前記接合層を充填させつつ、前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとを接合する、ディスプレイ装置の製造方法。

（１３）前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとの接合は、１×１０^４Ｐａ以下の減圧下で行う、上記（１２）に記載のディスプレイ装置の製造方法。

（１４）１つの画素を構成するための複数の前記光取出領域を、画素単位で分離するための遮光マトリクスと、
前記隔壁として、個々の前記光取出領域を分離する遮光隔壁、および、前記遮光マトリクスから前記発光素子アレイ基板の方向へ突出した画素間隔壁を形成し、
前記第１凹部を、少なくとも前記画素間隔壁に形成する、上記（１２）または（１３）に記載のディスプレイ装置の製造方法。

（１５）１つの前記画素を構成する複数の前記光取出領域の各々は、少なくとも、第１色、第２色、および第３色の発光色に対応し、
前記色変換パネルに、前記第１色、前記第２色、および前記第３色の少なくともいずれかに対応するために、前記発光素子から出射された光を色変換するための少なくとも１つの色変換層を形成する、上記（１４）に記載のディスプレイ装置の製造方法。

（１６）前記発光素子は、青色光を出射し、当該青色光を出射する前記発光素子に対応した前記光取出領域には、色変換層を形成しない、上記（１５）に記載のディスプレイ装置の製造方法。

（１７）前記発光素子は、マイクロＬＥＤである、上記（１２）～（１６）のいずれか１つに記載のディスプレイ装置の製造方法。

本発明は、色変換パネルに、発光素子アレイ基板側に開口した第１凹部を設けたことで、過剰な接合層を第１凹部に取り込ませることができる。このため、本発明は、色変換パネルと発光素子アレイ基板との間を狭くすることができ、光のクロストークを低減することができる。

実施形態１に係るディスプレイ装置を示す断面図である。 色変換パネルを説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。 実施形態２の色変換パネルを示す図面であり、色変換パネルを説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。 実施形態３の色変換パネルを示す図面であり、色変換パネルを説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。 比較例のディスプレイ装置を示す断面図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭性および便宜さのために誇張されてもいる。一方、以下で説明される実施形態は、ただ例示的なものに過ぎず、そのような実施形態から多様な変形が可能である。

以下において、「上部」や「上」と記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものも含んでもよい。同様に、「下部」や「下」と記載されたところは、接触して真下にあるものだけではなく、非接触で下にあるものも含んでもよい。

単数の表現は、文脈上明白に単数であることを明示しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」、「備える」、または「有する」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。

方法を構成する段階について、明白に順序を記載する、あるいは反対となる記載がなければ、段階は、適切な順序で実行される。必ずしも前記段階の記載順序に限定されるものではない。全ての例、または例示的な用語の使用は、単に技術的思想を説明するためのものであり、特許請求の範囲によって限定されない以上、前記例、または例示的な用語によって範囲が限定されるものではない。

（実施形態１）
（ディスプレイ装置）
まず、本発明の例示的な実施形態によるディスプレイ装置１０について説明する。

図１は、本実施形態に係るディスプレイ装置を示す断面図である。図２は、図１に示した色変換パネルを説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。なお、各図においては、色変換パネル１１０の長辺方向をＸ方向、色変換パネル１１０の短辺方向をＹ方向、色変換パネル１１０からＬＥＤアレイ基板１３０へ向かう方向をＺ方向とする。

図１に示すように、ディスプレイ装置１０は、色変換パネル１１０と、接合層１２０と、ＬＥＤアレイ基板１３０とを有する。色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０とは、接合層１２０によって接合されている。

色変換パネル１１０は、透明基板１０１、遮光マトリクス１０２、赤色カラーフィルター１０３ｒ、緑色カラーフィルター１０３ｇ、光透過性樹脂層１０３ｂ、赤色変換層１０４ｒ、緑色変換層１０４ｇ、遮光隔壁１０５、画素間隔壁１０７、および第１凹部１０８を有する。

色変換パネル１１０には、複数の光取出領域１１１が設けられている。光取出領域１１１は、たとえば、ＬＥＤアレイ基板１３０上の一つ一つのマイクロＬＥＤ１３１に対応して設けられている。本実施形態においてマイクロＬＥＤ１３１は、たとえば、単色の発光素子である。マイクロＬＥＤ１３１は、たとえば、青色光または紫外線を出射する。出射された青色光または紫外線は、後述するように、色変換層によって所望の色に変換される。マイクロＬＥＤ１３１の大きさは、たとえば、マイクロＬＥＤチップが四角形の場合、長辺の長さが１００μｍ以下である。なお、マイクロＬＥＤ１３１の形状は、四角形ではなくてもよいが、その最大長（円形の場合は最大径）は、１００μｍ以下である。

透明基板１０１は、たとえば、ガラス材料や樹脂材料などの透明な材料からなる。特に樹脂材料の場合、透明基板１０１は、フレキシブルなフィルム状であってもよい。

遮光マトリクス１０２は、パターニング可能な遮光材料で構成される。通常、遮光マトリクス１０２は、黒色で光透過性がなく（または光透過性が極めて低い）、ブラックマトリクスと称される。遮光マトリクス１０２は、たとえば、隣り合う光取出領域１１１の間に設けられている。ここでは、３つの光取出領域１１１、具体的には、赤色（第１色）の光取出領域１１１、緑色（第２色）の光取出領域１１１および青色（第３色）の光取出領域１１１を１画素とする。１つの光取出領域１１１はサブピクセルと称される。遮光マトリクス１０２は、たとえば、隣り合う画素の間および隣り合う光取出領域１１１の間に設けられている。遮光マトリクス１０２は、一つ一つの画素を画素単位で分離している。なお、本実施形態では、１画素が、赤色の光取出領域１１１、緑色の光取出領域１１１、および青色の光取出領域１１１を含む例を説明するが、１画素が、さらに白色の光取出領域１１１を含んでいてもよい。１画素が、さらに多数の光取出領域１１１（サブピクセル）を含んでいてもよい。また、遮光マトリクス１０２は、一つ一つの遮光隔壁１０５ごとに設けてもよい。また、図においては、１列に赤色、緑色、および青色が並んでいるが、各色の配置は、このような配列に限定されない。

赤色カラーフィルター１０３ｒ、および緑色カラーフィルター１０３ｇは、マイクロＬＥＤ１３１から発せられる光に含まれる各色成分以外の波長の光を抑制する。これにより、ディスプレイ装置１０は、色鮮やかな色再現が可能となる。

一方、青色の光取出領域１１１の部分には、光透過性樹脂層１０３ｂが形成されている。本実施形態においては、青色のマイクロＬＥＤ１３１を用いている。このため、青色については、カラーフィルターおよび色変換層は使用していない。そこで、本実施形態では、青色部分についても、他の色と同じ厚さとするために、青色の光取出領域１１１の部分を光透過性樹脂層１０３ｂによって充填している。なお、青色の光取出領域１１１の部分にも、青色カラーフィルターを使用してもよい。また、青色の光取出領域１１１の部分は、光透過性樹脂層１０３ｂを形成せずに空隙のままとしたり、または接着材料で充填させたりしてもよい。

赤色変換層１０４ｒ、および緑色変換層１０４ｇは、蛍光体（量子ドット含む、以下同様）を含む。蛍光体は、単色、たとえば、青色光や紫外線を所望の色に変換する。赤色変換層１０４ｒは、たとえば、青色光を赤色光に変換するための蛍光体を含む。緑色変換層１０４ｇは、青色光を緑色光に変換するための蛍光体を含む。本実施形態では、単色として青色を使用するため、青色については、色変換層を使用しない。ただし、紫外線を使用する場合は、青色についても、色変換層を使用する。

遮光隔壁１０５は、隔壁の一つである。遮光隔壁１０５は、一つ一つの光取出領域１１１を画定する。遮光隔壁１０５は、光取出領域１１１間での光のクロストークを抑制する。遮光隔壁１０５は、遮光材料によって、高アスペクト比のパターンを形成することで、厚い色変換層間がある場合でも、効果的に光のクロストークを抑制できる。遮光材料は、たとえば、白色顔料または黒色顔料を含むレジスト材料、メタルコーティングされたレジスト材料などが使用される。白色顔料またはメタルコーティングされたレジスト材料を用いることで、１つの光取出領域１１１の中で光を反射させることができ、光の取出効率を向上させる。

画素間隔壁１０７は、隔壁の一つである。画素間隔壁１０７は、遮光マトリクス１０２から、ＬＥＤアレイ基板１３０の方向に突出している。画素間隔壁１０７の厚さは、遮光隔壁１０５と同様であり、遮光材料によって、高アスペクト比のパターンを形成することで、厚い色変換層間がある場合でも、効果的に画素間の光のクロストークを抑制できる。画素間隔壁１０７の遮光材料には、遮光隔壁１０５と同様に、たとえば、白色顔料、黒色顔料または金属粒子を含むパターニング材料、メタルコーティングされたパターニング材料などが使用される。なお、画素間隔壁１０７は、遮光隔壁１０５と同一の材料であってもよい。

第１凹部１０８は、画素間隔壁１０７に設けられており、ＬＥＤアレイ基板１３０方向に開口している。第１凹部１０８は、接合層１２０の過剰な成分を回収する。本実施形態１の第１凹部１０８は、１つの画素間隔壁１０７の中に、１か所設けられている。第１凹部１０８の数および大きさは、ディスプレイ装置１０全体の大きさ、画素数、それらに応じた光取出領域１１１の大きさ、光取出領域同士の距離および接着材料の塗工量（塗工体積）などによって適宜選定される。

ここで光取出領域１１１の大きさおよび光取出領域１１１同士の距離について、図２を参照して説明する。図２に示すように、光取出領域１１１の大きさは、Ｘ方向長さが３０～３００μｍ、Ｙ方向長さが５０～６００μｍである。光取出領域同士の中心間距離（同じ色同士）は、Ｘ方向が１５０～１０００μｍ、Ｙ方向が１５０～１０００μｍである。

また、遮光隔壁１０５の大きさは、幅が５～３０μｍ、高さ（透明基板１０１からＬＥＤアレイ基板１３０方向の長さ（Ｚ方向））が１０～６０μｍである。

接合層１２０が充填される前の状態（図２参照）において、第１凹部１０８の空隙部分の容量は、光取出領域１１１の範囲に形成される第２凹部１０８ａにおける空隙部分の容量よりも大きいことが好ましい。このような第１凹部１０８の空隙部分の容量とすることで、接合層１２０の材料が第１凹部１０８に取り込まれやすくなる。

ここで、第１凹部１０８の空隙部分とは、図２に示したように、光取出領域１１１同士の間に設けられた画素間隔壁１０７に形成された部分であり、一点鎖線の内側である。

一方、第２凹部１０８ａの空隙部分とは、図２に示したように、個々の光取出領域１１１内に形成された部分であり、二点鎖線の内側である。この第２凹部１０８ａも、接合層１２０の一部によって充填される。より具体的に第２凹部１０８ａとは、画素間隔壁１０７と遮光隔壁１０５の間であって、赤色変換層１０４ｒのマイクロＬＥＤ１３１側の面と各隔壁１０７および１０５との段差により形成される部分、遮光隔壁１０５同士の間であって緑色変換層１０４ｇのマイクロＬＥＤ１３１側の面と各隔壁１０５との段差により形成される部分、画素間隔壁１０７と遮光隔壁１０５の間であって光透過性樹脂層１０３ｂのマイクロＬＥＤ１３１側の面と各隔壁１０７および１０５との段差により形成される部分である。なお、色変換層（または光透過性樹脂層）が存在しない形態においても、第２凹部１０８ａは、光取出領域１１１内において、透明基板部分（または色フィルター）のマイクロＬＥＤ１３１側の面と各隔壁１０５および１０７の段差により形成される部分である。

また、本実施形態１において、第１凹部１０８の数は、１つの画素分離隔壁内に１つの第１凹部１０８とした。本実施形態１では、これをアイランドタイプと称する。このアイランドタイプは、後述する他のタイプの第１凹部１０８に比べて、空隙の容積を大きくしやすいので、接合層１２０が厚くてもクリアランスを確保しやすい。

この第１凹部１０８に接合層１２０が入り込み、第１凹部１０８の空隙の充填率が２０％以上となっていることが好ましく、５０％以上となっていることがより好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。このように充填率を高くすることによって、第１凹部１０８内に、空洞なって残る部分の容積を減少されることができ、ディスプレイ装置の強度および長期信頼性を向上させることができる。この充填率は、たとえば、第１凹部１０８の大きさ、接合層１２０とする接合材料（後述）の使用量を調整することで達成される。

接合層１２０は、色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０とを接合する。接合層１２０は、粘着剤または接着剤などの接合材料１２１からなる。接合材料１２１は、たとえば、透明なエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂などが使用される。接合材料１２１は、第１凹部１０８に取り込まれやすくするために、接合時に流動性を有することが好ましい。紫外線が、色変換パネル１１０およびＬＥＤアレイ基板１３０を透過しないとき、接合材料１２１は、熱硬化または遅延硬化タイプのものが好ましい。

接合層１２０となる接合材料１２１の具体例としては、ダイセル社製のセルビーナスシリーズ（脂環式エポキシ化合物）、カネカ社製のＩＬＬＵＭＩＫＡシリーズ（有機・無機ハイブリット熱硬化性樹脂）、信越化学工業社製のＫＥＲ、ＡＳＰ、ＳＣＲシリーズ（シリコーン樹脂）、ダウ・ケミカル社製のＤＯＷＳＩＬシリーズ（アクリル化合物）などが挙げられる。また、接合材料１２１の具体例としては、東亞合成社製のアロンタックシリーズやパナック社製のパナクリーンシリーズなどの透明光学粘着フィルムを使用することもできる。また、ＬＥＤ素子光の均一性や色変換層の長期安定性を確保するために、接合材料１２１の中に、たとえば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、窒化ホウ素などの拡散粒子、放熱粒子などを分散配合してもよい。

また、赤色変換層１０４ｒ、緑色変換層１０４ｇのＬＥＤアレイ基板１３０側端部と、マイクロＬＥＤ１３１の発光層面とのギャップ（図１のＧ１）は、２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。また、遮光隔壁１０５のＬＥＤアレイ基板１３０側端部と、マイクロＬＥＤ１３１の発光層面とのギャップ（図１のＧ２）は、７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましい。これらのギャップＧ１およびＧ２とすることで、後述する実施例から、光のクロストークを効果的に減らすことができる。なお、ギャップＧ２は、図１に示したとおり、Ｚ方向に平行な方向での距離とする。したがって、ギャップＧ２は、図１の矢印Ｚの向きを＋とする場合、－の値となり得る。ギャップＧ１およびＧ２は、ディスプレイ装置の断面を光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察することにより確認することができる。

（ディスプレイ装置の製造方法）
（色変換パネルの製造）
色変換パネル１１０は、たとえば、以下のように製造する。まず、ガラス基板上に黒色レジストを塗工し、フォトリソグラフィー工程を用いて画素分離用の遮光マトリクス１０２（ブラックマトリクス）を作製する。

続いて、サブピクセルとなる、赤色、緑色の光取出領域１１１に、フォトリソグラフィー工程を用いて赤色カラーフィルター１０３ｒ、および緑色カラーフィルター１０３ｇを作製する。

続いて、赤色カラーフィルター１０３ｒ、および緑色カラーフィルター１０３ｇの上からオーバーコート層を塗工する。基板表面は、オーバーコート層によって、平坦化される。

続いて、オーバーコート層上に白色レジストを塗工し、フォトリソグラフィー工程を用いて遮光隔壁１０５および画素間隔壁１０７を作製する。その際、画素間隔壁１０７の部分（遮光マトリクス１０２に重なる部分）に第１凹部１０８を作製する。

続いて、遮光隔壁１０５によって囲まれた赤色および緑色の光取出領域１１１の部分に、蛍光体を有する樹脂を充填および硬化して、色変換層を作製する。さらに、遮光隔壁１０５によって囲まれた青色の光取出領域１１１の部分には、蛍光体を有さない光透過性樹脂を充填および硬化して、光透過性樹脂層１０３ｂを作製する。

（色変換パネルとＬＥＤアレイ基板の接合）
色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０との接合（以下接合工程という）は、まず、ＬＥＤアレイ基板１３０の上に接合材料１２１を塗工する。塗工する接合材料の厚みは２μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上がさらに好ましい。塗工膜厚を上記の範囲とすることで塗工領域内の膜厚のばらつきが低下し、均一な接合が可能となる。使用するＬＥＤアレイ基板１３０には、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）および配線層などが形成されるとともに、青色のマイクロＬＥＤ１３１のチップが実装されている。遅延硬化タイプの接合材料を使用する場合、接合材料に熱や紫外線などのエネルギーを照射し、接合前に硬化反応を開始させる。

続いて、ＬＥＤアレイ基板１３０の接合材料１２１を塗工した面に、色変換パネル１１０を位置決めして重ね合わせて、減圧下において、両者を近接させる方向に加圧することで、張り合わせる。この時の減圧条件は、たとえば、１×１０^－２Ｐａ以上１×１０^４Ｐａ以下とする好ましい。その後、熱や紫外線などのエネルギーを加え、接合材料を硬化する。その際、ＬＥＤアレイ基板上のＬＥＤからの発光を使用してもよい。

このような範囲の減圧条件とすることで、接合材料１２１の成分が揮発してしまうことがなく、かつ、第１凹部１０８内に接合材料１２１が入り込みやすくなる。また、上記の範囲であれば、高額な真空装置を必要とせず、製造コストの上昇を抑えることができる。

以上により、フルカラー表示のディスプレイ装置ができあがる。

（実施形態２）
次に、第１凹部１０８の形状の違いについて説明する。

図３は、実施形態２の色変換パネル１１０を示す図面であり、色変換パネル１１０を説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。

実施形態２は、１つの画素間隔壁１０７の中に２つの第１凹部１０８を設け、かつ、画素間隔壁１０７の中の隔壁部分を大きくした。第１凹部１０８の形状以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

このように本実施形態２では、１つの画素間隔壁１０７の中に２つの第１凹部１０８を設けたことで、画素部周辺のみに空隙を配置することができる。また、本実施形態２では、２つの第１凹部１０８の間に隔壁部分を設けたことで、実施形態１よりも、強度を高くできる。また、使用する接合材料１２１の量を少なくしても、第１凹部１０８内に空隙ができにくくなり、５０％上の充填率の確保が容易になる。

（実施形態３）
さらに、第１凹部１０８の形状の違いについて説明する。

図４は、実施形態３の色変換パネル１１０を示す図面であり、色変換パネル１１０を説明するための図面であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＢ－Ｂ線に沿う断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＣ－Ｃ線に沿う断面図である。

実施形態３は、１つの画素間隔壁１０７の中に２つの第１凹部１０８を設けた。ただし、第１凹部１０８に挟まれた隔壁部分は、実施形態２よりも小さい。第１凹部１０８の形状以外の構成は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。

本実施形態３は、１つの画素間隔壁１０７の中に２つの第１凹部１０８を設け、かつ、第１凹部１０８に挟まれた隔壁部分は、小さくした。特に、第１凹部１０８に挟まれた隔壁部分の大きさは、遮光隔壁１０５と同じ大きさとすることで、同密度で隔壁を配置することができる。これにより、本実施形態３では、隔壁密度をパネル全面で均一にできるため、接着時のクリアランス均一性を確保できる。

（実施例）
実施形態１同様の構成のディスプレイ装置１０を作製して、画素間のクロストークおよび色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０とのギャップを評価した。

製造方法、および、できあがりの形状は、実施形態１と同様である。

作製したディスプレイ装置１０は、パネルサイズ１２インチ、光取出領域１１１の大きさは、Ｘ方向長さが８０μｍ、Ｙ方向長さが３００μｍである。光取出領域同士の中心間距離（同じ色同士）は、Ｘ方向が５００μｍ、Ｙ方向が５００μｍである。遮光隔壁１０５の大きさは、幅が２０μｍ、高さが２０μｍ、画素間隔壁１０７の大きさは、高さが２０μｍで幅が２０～５０μｍ（充填率調整のため、複数のパターンを配置）とした。

接合層１２０となる接合材料１２１は、遅延硬化型シリコーンＯＣＲ（信越化学工業製ＫＥＲシリーズ）を使用し、ＬＥＤアレイ基板１３０上に１２μｍ塗工した。

整合工程は、３６５ｎｍを主波長としたＬＥＤランプでＯＣＲを露光し、１Ｐａ以下の減圧下で色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０とを接合した。この時、色変換パネル１１０に形成されたアライメントマークで接合位置を調整後、色変換パネル１１０上部からプレスを行って両基板を密着させた。プレスは、１分以上とし、プレス後に開放することで、フルカラー表示のＬＥＤパネルが得られた。

（比較例）
比較のために、第１凹部１０８を有しないディスプレイ装置１０も作製した。図５は、比較例のディスプレイ装置５０を示す断面図である。

図５に示すように、比較例のディスプレイ装置５０は、画素間隔壁５０７の部分に第１凹部を有しない。このため、比較例における色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０との間は、図１に示した実施形態のディスプレイ装置１０と比較して、広くなっている。

（画素間のクロストーク評価）
クロストーク評価は、作製したディスプレイ装置１０に電源に接続して点灯し、光のクロストークの有無を確認した。評価は、赤色、緑色、および青色の各サブピクセルのうち、緑（Ｇ）のサブピクセル直下のＬＥＤのみを点灯させ、点灯画素（Ｇ）および隣接画素（ＲおよびＢ）のそれぞれの輝度を分光放射計ＳＲ－５０００（トプコン社製）を用いて測定した。点灯画素（Ｇ）の輝度を１００％として下記表１に示す。

（色変換パネルとＬＥＤアレイ基板のギャップ評価）
ギャップの評価では、まず、上記作製したディスプレイ装置１０および５０をダイシングソーを用いて１０ｍｍに破断し、破断面を研磨後、ＦＩＢを用いてクロストーク評価を行った画素の破断サンプルを作製した。

ギャップの評価は、破断サンプルを走査電子顕微鏡（日立ハイテク社製）を用いて断面観察し、色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０間のギャップを測定した。さらにギャップの評価では、遮光層下に存在する凸形状内に充填されていたＯＣＲの充填率も算出した。

なお、表１中の場所１、２、および３は以下のとおりである。

場所１：ディスプレイの左側領域からランダムに選択した５箇所の平均値、
場所２：ディスプレイの中央側領域からランダムに選択した５箇所の平均値、
場所３：ディスプレイの右側領域からランダムに選択した５箇所の平均値。

表１に示した結果から、遮光マトリクス１０２の下に第１凹部１０８を有するディスプレイ装置１０では、過剰な接合材料１２１が第１凹部１０８に回収されることで、色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０を均一かつ狭いギャップで接合することができた。その結果、実施例は、比較例と比較して、サブピクセル間の光のクロストークを大幅に低減することが可能となった。

（効果）
本実施形態によれば以下の効果を奏する。

本実施形態のディスプレイ装置１０は、遮光マトリクス１０２の下に第１凹部１０８を設けたことで、過剰な接合材料１２１が第１凹部１０８に回収される。このため、色変換パネル１１０とＬＥＤアレイ基板１３０を均一かつ狭いギャップで接合することができる。その結果、実施形態では、光のクロストークを低減することができる。

また、フルカラーのディスプレイ装置１０は、赤色、緑色、および青色のそれぞれＬＥＤチップを実装することでフルカラー表示が可能となるが、異なるウエハから各色のチップを実装する必要があり、工程が複雑となり製造コストが上昇する。また、この形態のディスプレイ装置１０は、ＬＥＤチップごとの輝度および波長のばらつきが大きく、ディスプレイ装置１０全体の輝度むらや色再現性の低下を招くことがあり、色ごとに輝度の調整が必要となって、そのレ点でもコストアップにつながる。

一方、本実施形態は、青色のマイクロＬＥＤチップが実装されたＬＥＤアレイ基板１３０を用いて、赤色変換層１０４ｒ、緑色変換層１０４ｇを形成して各色の光を出射させ、青色については、そのまま青色を出射させることでフルカラー表示させることとした。これにより、本実施形態は、１色のマイクロＬＥＤ１３１を使用するため、色ごとにマイクロＬＥＤ１３１を作製する場合よりもコストを抑えることができる。また、１色のマイクロＬＥＤ１３１を使用するので、輝度および波長のばらつきが少なく、ディスプレイ装置１０の輝度むらや色再現性を向上させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されない。たとえば、第１凹部１０８は、画素間隔壁１０７に設けるだけでなく、サブピクセルの間の遮光隔壁１０５の中に、設けてもよい。

また、たとえば、使用するマイクロＬＥＤ１３１は、３色別々のマイクロＬＥＤ１３１を使用することとしてもよい。

そのほか、本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

１０ ディスプレイ装置、
１０１ 透明基板、
１０２ 遮光マトリクス、
１０３ｒ 赤色カラーフィルター、
１０３ｇ 緑色カラーフィルター、
１０３ｂ 光透過性樹脂層、
１０４ｒ 赤色変換層、
１０４ｇ 緑色変換層、
１０５ 遮光隔壁、
１０７ 画素間隔壁、
１０８ 第１凹部、
１０８ａ 第２凹部、
１１０ 色変換パネル、
１１１ 光取出領域、
１２０ 接合層、
１２１ 接合材料、
１３０ ＬＥＤアレイ基板、
１３１ マイクロＬＥＤ。

Claims (17)

1. 複数の発光素子を備えた発光素子アレイ基板と、
   前記発光素子アレイ基板に対向するとともに、個々の前記発光素子に対応し、前記発光素子から出射された光を取り出す光取出領域を個々の前記光取出領域ごとに分離する隔壁と、を備えた色変換パネルと、
   前記色変換パネルと前記発光素子アレイ基板との間の接合層と、
   を有し、
   前記色変換パネルは、
   前記光取出領域同士の間に、前記発光素子アレイ基板の方向に開口して設けられ、前記接合層の一部によって充填される第１凹部を有する、ディスプレイ装置。
2. 前記色変換パネルは、
   １つの画素を構成するための複数の前記光取出領域を、画素単位で分離するための遮光マトリクスを有し、
   前記隔壁は、
   個々の前記光取出領域を分離する遮光隔壁、および、前記遮光マトリクスから前記発光素子アレイ基板の方向へ突出した画素間隔壁であり、
   前記第１凹部は、少なくとも前記画素間隔壁に設けられている、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記光取出領域内であって、前記隔壁によって形成され、前記接合層の一部によって充填される第２凹部を有し、
   前記第１凹部の容積は、前記第２凹部の容積よりも大きい、請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記遮光隔壁の発光素子アレイ基板側端部と、前記発光素子の発光層面とのギャップが、７μｍ以下である、請求項２または３に記載のディスプレイ装置。
5. １つの前記画素を構成する複数の前記光取出領域の各々は、少なくとも、第１色、第２色、および第３色に対応し、
   前記色変換パネルは、前記第１色、前記第２色、および前記第３色の少なくともいずれかに対応するために、前記発光素子から出射された光を色変換するための少なくとも１つの色変換層を有する、請求項２～４のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
6. 前記色変換層の発光素子アレイ基板側端部と、前記発光素子の発光層面とのギャップが、２０μｍ以下である、請求項５に記載のディスプレイ装置。
7. 前記発光素子は、青色光を出射し、当該青色光を出射する前記発光素子に対応した前記光取出領域には、色変換層が存在しない、請求項５に記載のディスプレイ装置。
8. 前記接合層は、粘着剤または接着剤を有する、請求項１～７のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
9. 前記接合層は、遅延硬化型の接着剤を有する、請求項１～８のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
10. 前記第１凹部内の前記接合層による充填率は、５０％以上である、請求項１～９のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
11. 前記発光素子は、マイクロＬＥＤである、請求項１～１０のいずれか１つに記載のディスプレイ装置。
12. 複数の発光素子を備えた発光素子アレイ基板と、
    前記複数の発光素子のそれぞれに対応した光取出領域を画定するための隔壁、および、前記光取出領域の間に設けられ、前記発光素子アレイ基板方向に開口した第１凹部を備えた色変換パネルとを、接合層を介して対向するように配置し、
    前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとを相対的に近接させる方向へ加圧することで前記第１凹部内に前記接合層を充填させつつ、前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとを接合する、ディスプレイ装置の製造方法。
13. 前記発光素子アレイ基板と前記色変換パネルとの接合は、１×１０^４Ｐａ以下の減圧下で行う、請求項１２に記載のディスプレイ装置の製造方法。
14. １つの画素を構成するための複数の前記光取出領域を、画素単位で分離するための遮光マトリクスと、
    前記隔壁として、個々の前記光取出領域を分離する遮光隔壁、および、前記遮光マトリクスから前記発光素子アレイ基板の方向へ突出した画素間隔壁を形成し、
    前記第１凹部を、少なくとも前記画素間隔壁に形成する、請求項１２または１３に記載のディスプレイ装置の製造方法。
15. １つの前記画素を構成する複数の前記光取出領域の各々は、少なくとも、第１色、第２色、および第３色に対応し、
    前記色変換パネルに、前記第１色、前記第２色、および前記第３色の少なくともいずれかに対応するために、前記発光素子から出射された光を色変換するための少なくとも１つの色変換層を形成する、請求項１４に記載のディスプレイ装置の製造方法。
16. 前記発光素子は、青色光を出射し、当該青色光を出射する前記発光素子に対応した前記光取出領域には、色変換層を形成しない、請求項１５に記載のディスプレイ装置の製造方法。
17. 前記発光素子は、マイクロＬＥＤである、請求項１２～１６のいずれか１つに記載のディスプレイ装置の製造方法。

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