JP6878640B2 - 発光装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置および表示装置に関する。

従来から、複数の画素を備えた発光装置および表示装置が知られている。従来の発光装置は、１つの画素が赤色表示、緑色表示および青色表示の３種類のサブ画素で構成されており、３種類のサブ画素のそれぞれが同一方向に複数個配置されている。各サブ画素を構成する発光素子の光出射面上には、色変換層が配置されている（例えば、特許文献１参照）。

また、画素の最大化を目的として、１つの画素を第１〜第４サブ画素で構成し、第４サブ画素を第１〜第３サブ画素のうちの隣接する画素対の間に配置する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、発光面積の最大化を目的として、互いに隣り合う２つのサブ画素（同一色を表示する）の色変換層を接続して該色変換層を線状化する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−２６４９６９号公報（１９９９年９月２８日公開） 特開２０１８−９２９２１号公報（２０１８年６月１４日公開） 特開平９−３１１２１６号公報（１９９７年１２月２日公開）

近年、表示装置において高精細（例えば、１０００ｐｐｉ：画素サイズ２４μｍで有効な技術）な画像表示の要請がますます高まっており、画素を小さくすることがより求められるようになってきた。ここで、特許文献１および２に開示された表示装置において画素を小さくする場合、これらの発光装置等は１つの色変換層がサブ画素毎に含まれていることから、各サブ画素、ひいては色変換層を小さくする必要がある。しかしながら、色変換層を小さくすると、基板および発光素子と色変換層との接触面積が小さくなり、密着性が悪化する。

また、色変換層を小さくすると、色変換層の幅の寸法精度および発光素子に対する色変換層の位置精度への要求が高まり、色変換層の加工が困難になる。これらのことから、特許文献１および２に開示された表示装置では、色変換層の密着性および加工性の問題から高精細な画像表示の要請に応えるのは困難であった。

一方、特許文献３に開示された液晶パネル用のカラーフィルターは、色変換層が線状に連続形成されていることから、画素を小さくしても前記接触面積が確保されて密着性の問題は生じない。しかしながら、前記カラーフィルターにおいて画素を小さくすると、構造上、互いに隣り合う２つの色変換層が隣接することになる。この場合、色変換層の幅の寸法および発光素子に対する色変換層の位置に僅かでも誤差があると、前記２つの色変換層が意図せず重なり合ってしまうことから、依然として加工性の面で問題があった。

本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易に製造でき、かつ高精細な画像表示が可能な発光装置等を実現することにある。

（１） 本発明の一実施形態は、基板に４つ以上の発光素子が配置された発光装置であって、前記発光素子の光出射面上に形成され、前記発光素子から出射された光の波長を変換する色変換層を少なくとも２種類以上備え、少なくとも２種類以上の前記色変換層のうち、所定の種類の前記色変換層は、２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成され、他の種類の前記色変換層は、前記所定の種類の前記色変換層が形成された前記発光素子とは異なる２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成された、発光装置。

（２）また、本発明のある実施形態は、前記（１）の構成に加え、前記所定の種類の前記色変換層は、列方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成され、前記他の種類の前記色変換層は、行方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成された、発光装置。

（３）また、本発明のある実施形態は、前記（２）の構成に加え、前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分を有する、発光装置。

（４）また、本発明のある実施形態は、前記（３）の構成に加え、前記発光素子の前記光出射面から出射された光について、前記積層部分を透過した後における前記光の発光強度が、前記積層部分を透過する前における前記光の発光強度の５０％以下となる、発光装置。

（５）また、本発明のある実施形態は、前記（３）または（４）の構成に加え、前記基板における前記積層部分の直下の箇所に前記発光素子が配置された、発光装置。

（６）また、本発明のある実施形態は、前記（１）から（５）のいずれかの構成に加え、前記発光素子はＬＥＤである、発光装置。

（７）また、本発明のある実施形態は、前記（６）の構成に加え、前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分を有し、前記積層部分の直下に前記ＬＥＤのカソード電極が配置された、発光装置。

（８）また、本発明のある実施形態は、前記（１）から（７）のいずれかの構成に加え、前記発光装置に含まれる４つ以上の前記発光素子の発光を制御する駆動回路と、を備えた、表示装置。

本発明の一態様によれば、簡易に製造でき、かつ高精細な画像表示が可能な発光装置および表示装置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置を示す回路図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る発光装置の色変換層が、蛍光体層の上面にカラーフィルターが配置された構造になっている場合における、前記発光装置を基板と直交する平面で切断したときの、該発光装置の断面構造を示す概略図である。 （ａ）および（ｂ）は、上面視した場合における、前記色変換層の形状のバリエーションを示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、前記発光装置を基板と直交する平面で切断したときの、該発光装置の断面構造を示す概略図である。 前記発光装置を側面視した場合における、（ａ）はＬＥＤに対する第１色変換層の配置、（ｂ）はＬＥＤに対する第２色変換層の配置、を示す概略図である。（ｃ）は、従来の発光装置を側面視した場合における、ＬＥＤに対する第１色変換層および第２色変換層の配置を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、前記色変換層の側壁が反射材等で形成されている場合における、前記発光装置を基板と直交する平面で切断したときの、該発光装置の断面構造を示す概略図である。 前記表示装置における変形例の一例を示す回路図である。 前記表示装置における変形例の他の例を示す回路図である。 （ａ）〜（ｃ）は、前記表示装置における変形例の他の例について、発光装置を基板と直交する平面で切断したときの、該発光装置の断面構造を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、先に説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。また、図１、図３、図７および図８においては、紙面向かって上下方向を列方向（列が延びる方向）とし、紙面向かって左右方向を行方向（行が延びる方向）とする。

〔表示装置の具体的構成〕
表示装置１００は、図１に示すように、発光装置１、ゲートドライバ回路（駆動回路）４０およびソースドライバ回路（駆動回路）５０を備えている。また、発光装置１は、図１に示すように、基板（不図示）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光素子）１０、ＬＥＤ１０を駆動する画素駆動回路、第１色変換層（所定の種類の色変換層）２０および第２色変換層（他の種類の色変換層）３０を備えている。なお、画素駆動回路は、図１、図７および図８に示す、各サブ画素（詳細は後述）中のトランジスタ２個のことである。

＜発光装置＞
発光装置１は、ＬＥＤ１０が基板上にｍ行×ｎ列（ｍ、ｎは自然数）の格子状に配置されたアレイになっている。ここで、図１では、説明の便宜上、ＬＥＤ１０が基板上に６行×６列の格子状に配置された例を挙げている。このことは、図２〜図９についても同様である。

アレイには、ＬＥＤ１０が等間隔（等ピッチ）に配置されている。具体的には、互いに隣り合う２つのＬＥＤ１０間の距離が統一されている。なお、アレイにおいて、ＬＥＤ１０が等間隔に配置されていることは必須ではない。例えば、互いに隣り合う２つのＬＥＤ１０間の距離が不統一であってもよい。

＜基板、ゲートドライバ回路およびソースドライバ回路＞
基板としては、少なくともその表面がＬＥＤ１０と接続できるように配線７０を形成したものを利用する。基板は、例えばシリコン、ゲルマニウム、シリコンカーバイド、またはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の材料で形成されていてもよい。また、基板は、単層構造であってもよく、あるいは積層構造であってもよい。

基板は、ゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０を含んでいる。具体的には、基板の上面において、ゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０が発光装置１を取り囲むように配置されている。なお、前記のゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０の配置はあくまで一例であり、他の配置を採用してもよい。

ゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０は、発光装置１に備えられたすべてのＬＥＤ１０（３６個のＬＥＤ１０）のＯＮ／ＯＦＦを画素駆動回路により制御する。言い換えれば、ゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０は、発光装置１に備えられたすべてのＬＥＤ１０の発光を制御する。なお、ゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０は、発光装置１に備えられたすべてのＬＥＤ１０を一括して制御してもよいし、発光装置１に備えられた個々のＬＥＤ１０を個別に制御してもよい。

＜ＬＥＤ＞
ＬＥＤ１０は発光素子であり、青色光を出射するＬＥＤが用いられている。青色光を出射するＬＥＤとしては、例えば、ｐ型ＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、および光出射面（図５参照）を有するｎ型ＧａＮ層が、この順に配置されたＬＥＤであってもよい。また、ＬＥＤ１０に替えて、例えば青色レーザーを用いてもよいし、紫外光を出射する発光素子を用いてもよい。紫外光を出射する発光素子を用いる場合、該発光素子の光出射面上に色変換層（後述の蛍光体層またはカラーフィルターなど）を配置して紫外光を青色光に変換する必要がある。

さらには、青色光以外の色の光を出射するＬＥＤ等を用いてもよい。青色光以外の色の光を出射する発光素子としては白色発光素子があり、例えば、赤・緑・青色発光層を積層した有機ＬＥＤを用いてもよい。

基板上に格子状に配置されたｍ×ｎ個のＬＥＤ１０は、画素駆動回路と、配線７０を介してゲートドライバ回路４０およびソースドライバ回路５０と接続されている。ＬＥＤ１０のサイズ、および互いに隣り合う２つのＬＥＤ１０間の距離（以下、「ＬＥＤ間隔」）は、表示装置１００および発光装置１に求められる装置のサイズ、ならびに表示画像の解像度により決定される。

＜第１色変換層および第２色変換層＞
第１色変換層２０および第２色変換層３０は、ＬＥＤ１０の光出射面１０ａ（図５参照）と接触し、該光出射面１０ａから出射された光の波長を変換する。具体的には、第１色変換層２０は、光出射面１０ａから出射された光の波長を変換して赤色光を出射する赤色変換層や、赤色を含む色変換層上に赤色のカラーフィルターを配置した層である。第２色変換層３０は、光出射面１０ａから出射された光の波長を変換して緑色光を出射する緑色変換層や、緑色を含む色変換層上に緑色のカラーフィルターを配置した層である。

第１色変換層２０は、例えば赤色蛍光体を含有する赤色蛍光体層であってもよく、赤色に発光する量子ドット蛍光体であってもよい。また例えば、第１色変換層２０は、黄色蛍光体を含有する黄色蛍光体層の上面に赤色のカラーフィルターを配置したものであってもよい。同様に、第２色変換層３０は、例えば緑色蛍光体を含有する緑色蛍光体層であってもよく、緑色に発光する量子ドット蛍光体であってもよい。また例えば、第２色変換層３０は、黄色蛍光体層の上面に緑色のカラーフィルターを配置したものであってもよい。

前記のように、第１色変換層２０および第２色変換層３０が蛍光体層の上面にカラーフィルターが配置された構造になっている場合、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、以下のような断面構造になっている。

まず、任意の画素セル６０（詳細は後述）中の第２サブ画素および第３サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図２の（ａ）に示すような構造になっている。図２の（ａ）に示すように、隣り合うサブ画素の間の空間は充填剤９０で充填されている。また、各サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第２色変換層３０に含まれる第２蛍光体層３０ａとが接触し、該第２蛍光体層３０ａの上面と第２色変換層３０に含まれる第２カラーフィルター３０ｂとが接触している。

さらに、第２カラーフィルター３０ｂの上面と第１色変換層２０に含まれると第１蛍光体層２０ａとが接触し、該第１蛍光体層２０ａの上面と第１色変換層２０に含まれる第１カラーフィルター２０ｂとが接触している。なお、各サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第１色変換層２０とが接触し、第１色変換層２０の上面と第２色変換層３０とが接触していてもよい。

次に、任意の画素セル６０中の第１サブ画素および第４サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図２の（ｂ）に示すような構造になっている。図２の（ｂ）に示すように、隣り合うサブ画素の間の空間は充填剤９０で充填されている。また、各第１サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第１色変換層２０に含まれる第１蛍光体層２０ａとが接触し、該第１蛍光体層２０ａの上面と第１色変換層２０に含まれる第１カラーフィルター２０ｂとが接触している。

黄色蛍光体層の上面にカラーフィルターを配置する場合、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、２種類の色変換層を含有することになる。なお、カラーフィルターに替えて、イメージセンサー用のカラーレジストに用いられるような色素等の光吸収材料を用いてもよい。色変換層に、蛍光体に加えて、カラーフィルター等の光吸収材料を含有させることで、より細やかな光スペクトルの制御を行うことができる。

第１色変換層２０および第２色変換層３０は、例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、およびアクリル系の樹脂に蛍光体を混錬させて形成されてもよいし、レジスト材料に混練させて形成されてもよい。前記の各樹脂およびレジストは、第１色変換層２０および第２色変換層３０中に蛍光体を保持するためのものである。

また、第１色変換層２０は、赤色光とは異なる色の光を出射する色変換層であってもよく、第２色変換層３０は、緑色光とは異なる色の光を出射する色変換層であってもよい。さらには、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを混合した色変換層を用いてもよいし、色変換層に蛍光体だけでなく色吸収材料を含有させて、各々の色変換層を構成してもよい。

図１に示すように、第１色変換層２０は、上面視で列方向に延伸する矩形状、かつ薄板状の部材になっており、列方向に配置されたｍ個（６個）のＬＥＤ１０の光出射面１０ａと接触するように、連続的に形成されている。第２色変換層３０は、上面視で行方向に延伸する矩形状、かつ薄板状の部材になっており、行方向に配置されたｎ個（６個）のＬＥＤ１０の光出射面１０ａと接触するように、連続的に形成されている。

なお、第１色変換層２０および第２色変換層３０の形状は前記の形状に限定されない。第１色変換層２０および第２色変換層３０は、例えば、形状が円柱、多角柱、円錐台、多角錐台、および半球であってもよい。また例えば、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、形状が円柱、多角柱、円錐台、多角錐台、および半球の凸部が表面に複数個並んだ、断面凹凸形状であってもよい。さらには、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、断面形状が、円弧、多角形であってもよい。これらの形状を採用することにより、ＬＥＤ１０の直上方向に出射される光の成分を多くすることができる。

また、光取出し効率を向上させたり光配向特性を適切に制御したりするために、複数の種類の形状が組み合わさった色変換層を用いてもよい。さらに、第１色変換層２０および第２色変換層３０の形状は上面視においても矩形に限定されない。例えば、第１色変換層２０および第２色変換層３０を上面視した場合に、図３の（ａ）に示すような長辺側に凹凸形状や波形状となっていてもよく、あるいは図３の（ｂ）に示すように、隣接する同じ色変換層同士が梯子形状に接続されていてもよい。これらの形状を採用することで、接触面積を増やして密着度を上げることができる。

第１色変換層２０および第２色変換層３０に含有される蛍光体（および光吸収材料）の濃度は高い方が好ましい。なぜなら、前記蛍光体（および光吸収材料）の濃度を高くすることができれば、第１色変換層２０および第２色変換層３０の厚さを薄くすることができる。第１色変換層２０および第２色変換層３０の厚さが薄くなることにより、隣に配置された第１色変換層２０および第２色変換層３０へ出射される光の成分が少なくなるので、個々の第１色変換層２０および第２色変換層３０から出射される光が混合することを低減することができる。

また、第１色変換層２０および第２色変換層３０の内部では、蛍光体（および光吸収材料）の濃度勾配が存在する場合がある。この場合において、第１色変換層２０および第２色変換層３０の下面側における蛍光体（および光吸収材料）の濃度が高いと、ＬＥＤ１０への放熱経路が短くなる。そのため、色変換に伴って蛍光体（および光吸収材料）から発せられる熱の放熱性が向上し、蛍光体（および光吸収材料）の色変換性能を高くすることができる。

第１色変換層２０は、図１に示すように、列方向に配置されたｍ個のＬＥＤ１０（２つ以上の発光素子）で構成される第１ＬＥＤ群（第１発光素子群）２１おきに配置されている。また、第２色変換層３０は、行方向に配置されたｎ個のＬＥＤ１０（２つ以上の発光素子）で構成される第２ＬＥＤ群（第２発光素子群）３１おきに配置されている。

具体的には、第１色変換層２０は、ｎ個の第１ＬＥＤ群２１のうちの互いに隣り合わないｎ／２個（３個）の第１ＬＥＤ群２１に含まれる、ｍ個のＬＥＤ１０の光出射面１０ａと接触するように配置されている。また、第２色変換層３０は、ｍ個の第２ＬＥＤ群３１のうちの互いに隣り合わないｍ／２個（３個）の第２ＬＥＤ群３１に含まれる、ｎ個のＬＥＤ１０の光出射面１０ａと接触するように配置されている。

つまり、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、ｎ／２個の第１色変換層２０とｍ／２個の第２色変換層３０とが上面視で略直交するように配置されている。このとき、互いに隣り合う２つの第１色変換層２０の間は、ＬＥＤ１０の行方向の幅以上、かつ、ＬＥＤ１０の行方向の幅と行方向のＬＥＤ間隔を２倍した値との和よりも狭い、間隔が空いている。また、互いに隣り合う２つの第２色変換層３０の間は、ＬＥＤ１０の列方向の幅よりも広く、かつ、ＬＥＤ１０の列方向の幅と列方向のＬＥＤ間隔を２倍した値との和よりも狭い、間隔が空いている。

前記のように配置された第１色変換層２０および第２色変換層３０は、以下のような断面構造になっている。まず、任意の画素セル６０（詳細は後述）中の第２サブ画素および第３サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図４の（ａ）に示すような構造になっている。図４の（ａ）に示すように、隣り合うサブ画素の間の空間は充填剤９０で充填されている。また、各サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第２色変換層３０とが接触している。さらに、第２色変換層３０の上面と第１色変換層２０とが接触している。なお、各サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第１色変換層２０とが接触し、第１色変換層２０の上面と第２色変換層３０とが接触していてもよい。

次に、任意の画素セル６０中の第１サブ画素および第４サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図４の（ｂ）に示すような構造になっている。図４の（ｂ）に示すように、隣り合うサブ画素の間の空間は充填剤９０で充填されている。また、各第１サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第１色変換層２０とが接触している。

次に、任意の画素セル６０中の第１サブ画素および第３サブ画素を基板と直交する列方向の平面で切断した場合の断面は、図４の（ｃ）に示すような構造になっている。図４の（ｃ）に示すように、隣り合うサブ画素の間の空間は充填剤９０で充填されている。また、各第３サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａと第２色変換層３０とが接触している。さらに、各第１サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａ、充填剤９０の上面、ならびに３つの第２色変換層３０の上面および側面を覆うように、第１色変換層２０が前記それぞれの面と接触している。

第１色変換層２０および第２色変換層３０が上述のような配置になっていることにより、互いに隣り合う２つの色変換層の配置間隔が広くなる。配置間隔が広くなる分だけ、第１色変換層２０および第２色変換層３０の幅の寸法精度等が多少低くても問題にならなくなることから、第１色変換層２０および第２色変換層３０を簡単に成形できるようになる。そのため、第１色変換層２０および第２色変換層３０のサイズを小型化しても成形に支障をきたさなくなり、ＬＥＤ１０、ひいては後述の画素セル６０のサイズを小型化して高精細の発光装置１および表示装置１００を製造することが容易にできるようになる。

具体的には、図５の（ａ）に示すように、第１色変換層２０の行方向の幅（図中の「第１色変換層幅」）が、ＬＥＤ１０の行方向の幅（図中の「ＬＥＤ幅（行方向）」）と同じ長さから、ＬＥＤ１０の行方向の幅と行方向のＬＥＤ間隔（図中の「ＬＥＤ間隔（行方向）」）を２倍した値との和よりも若干狭い長さ（図中の「第１許容端」）までの範囲内に収まるように、第１色変換層２０を成形すればよい。

同様に、図５の（ｂ）に示すように、第２色変換層３０の列方向の幅（図中の「第２色変換層幅」）が、ＬＥＤ１０の列方向の幅（図中の「ＬＥＤ幅（列方向）」）と同じ長さから、ＬＥＤ１０の列方向の幅と列方向のＬＥＤ間隔（図中の「ＬＥＤ間隔（列方向）」）を２倍した値との和よりも若干狭い長さ（図中の「第２許容端」）までの範囲内に収まるように、第２色変換層３０を成形すればよい。

ここで、従来の発光装置においては、図５の（ｃ）に示すように、互いに隣接する第１色変換層２０と第２色変換層３０との配置間隔が、図５の（ａ）および（ｂ）に示す２つの色変換層の配置間隔よりもかなり狭くなる。そのため、第１色変換層幅および第２色変換層幅の少なくとも一方が所望の寸法よりわずかでも幅広になった場合、配置しようとすると第１色変換層２０と第２色変換層３０とがぶつかり合って配置することができない。このことからも、発光装置１のような第１色変換層２０および第２色変換層３０の配置にすれば、第１色変換層２０および第２色変換層３０を簡単に成形できることが分かる。

また、第１色変換層２０および第２色変換層３０が上述のような配置になっていることにより、発光装置１には、第１色変換層２０および第２色変換層３０と光出射面１０ａとが接触しないＬＥＤ１０が存在することとなる。このＬＥＤ１０から出射される青色光は、そのまま後述の画素セル６０〜６２に青色表示として取り出される。

なお、図６に示す第１色変換層２０の側壁２０ｃおよび／または第２色変換層３０の側壁３０ｃを、特定の、またはすべての波長を吸収または反射する材料で形成してもよい。ここで、図６の（ａ）は、任意の画素セル６０（詳細は後述）中の第２サブ画素および第３サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面構造を示す。また、図６の（ｂ）は、任意の画素セル６０中の第１サブ画素および第４サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面構造を示す。さらに、図６の（ｃ）は、任意の画素セル６０中の第２サブ画素および第４サブ画素を基板と直交する列方向の平面で切断した場合の断面構造を示す。

側壁２０ｃおよび側壁３０ｃについても、互いに隣り合う２つの色変換層の配置間隔を広く確保することができることから、容易に加工することができる。側壁２０ｃおよび側壁３０ｃを特定の波長を吸収または反射する材料で形成することにより、第１色変換層２０および第２色変換層３０からの光漏れの抑制、およびこれら２つの色変換層の保護（色変換層の倒れ・剥がれ防止）が可能となる。

また、第１色変換層２０および第２色変換層３０と光出射面１０ａとが接触しないＬＥＤ１０については、青色の純度を高めるために、このＬＥＤ１０の光出射面１０ａ上に、カラーフィルターに使用されるのと同様の色変換層を別途配置してもよい。また、第１色変換層２０および第２色変換層３０と光出射面とが接触しないのが、ＬＥＤ１０ではなく青色光より短波の光（例えば紫外光）を出射する発光素子の場合、該発光素子の光出射面上に青色蛍光体を配置させてもよい。

さらに、第１色変換層２０と第２色変換層３０とが上述のように略直交していることから、第１色変換層２０および第２色変換層３０は、図１に示すように第１色変換層２０の一部と第２色変換層３０の一部とが重なり合った積層部分８０を有することとなる。積層部分８０は、光出射面１０ａが該積層部分８０と接触していないＬＥＤ１０から出射された青色光のうち、該ＬＥＤ１０の光出射面１０ａと接触している第１色変換層２０または第２色変換層３０で色変換されずに漏れ出た青色光を減衰する。言い換えれば、積層部分８０は、前記漏れ出た青色光について、積層部分８０を透過した後の光の発光強度を、積層部分８０を透過する前における前記漏れ出た青色光の発光強度よりも低下させる機能を有する。

例えば、第１色変換層２０および第２色変換層３０が蛍光体層の場合、前記漏れ出た青色光を積層部分８０で５０％以下にまで減衰することができる。言い換えれば、前記漏れ出た青色光について、積層部分８０を透過した後の光の発光強度を、積層部分８０を透過する前における前記漏れ出た青色光の発光強度の５０％以下にすることができる。

あるいは、第１色変換層２０および第２色変換層３０が、蛍光体層上にカラーフィルターが積層されている層構造の場合、前記漏れ出た青色光を積層部分８０で１０％以下にまで減衰することができる。言い換えれば、前記漏れ出た青色光について、積層部分８０を透過した後の光の発光強度を、積層部分８０を透過する前における前記漏れ出た青色光の発光強度の１０％以下にすることができる。

＜画素セル＞
画素セル６０は、図１に示すように、基板上に格子状に配置された４つのサブ画素を含んでいる。４つのサブ画素は、第１色変換層２０とＬＥＤ１０とを含む第１サブ画素（図中の「Ｒ」が表示されたサブ画素）、第２色変換層３０とＬＥＤ１０とを含む第２サブ画素（図中の「Ｇ」が表示されたサブ画素）、積層部分８０とＬＥＤ１０とを含む第３サブ画素（図中の「Ｋ」が表示されたサブ画素）およびＬＥＤ１０を含む第４サブ画素（図中の「Ｂ」が表示されたサブ画素）で構成されている。

第１サブ画素、第２サブ画素および第４サブ画素は、上面視でＬ字状に配置されることとなり、第１サブ画素が赤色表示し、第２サブ画素が緑色表示し、第４サブ画素が青色表示することにより、画素セル６０はＲＧＢ表示を行う。

ここで、積層部分８０に含まれる第１色変換層２０および第２色変換層３０について、これら２つの色変換層が蛍光体層の場合、第３サブ画素のＬＥＤ１０から青色光が出射されると第３サブ画素は白色表示する。この場合、画素セル６０はＲＧＢＷ表示を行う。一方、前記２つの色変換層が、蛍光体層上にカラーフィルターが積層された層構造の場合、第３サブ画素のＬＥＤ１０から青色光が出射されると第３サブ画素は黒色表示する。

なお、第３サブ画素のＬＥＤ１０は使用しなくてもよい。第３サブ画素のＬＥＤ１０を使用しない場合、積層部分８０に含まれる第１色変換層２０および第２色変換層３０が蛍光体層であっても、蛍光体層上にカラーフィルターが積層された層構造であっても、画素セル６０はＲＧＢ表示を行う。

〔変形例〕
本発明の一実施形態に係る発光装置１および表示装置１００には、複数のバリエーションが想定される。まず、図７に示すように、基板上に画素セル６１が格子状に配置された発光装置２および表示装置２００が、発光装置１および表示装置１００のバリエーションとして想定される。

画素セル６１は、第１サブ画素、第２サブ画素および第４サブ画素に加えて、積層部分８０の直下にＬＥＤ１０が配置されていない第３サブ画素を含んでいる。この場合、第３サブ画素は、色表示することが物理的に不可能な非発光部１１となる（図中のアルファベットが表示されていないサブ画素）。また、積層部分８０に含まれる第１色変換層２０および第２色変換層３０が蛍光体層であっても、蛍光体層上にカラーフィルターが積層された層構造であっても、画素セル６１はＲＧＢ表示を行う。

さらに、第３サブ画素は、第１サブ画素、第２サブ画素および第４サブ画素直下のＬＥＤ１０の一部であってよい。あるいは、第３サブ画素は、ＬＥＤ１０のうちの非発光部であるカソード電極であってもよい。この場合、さらに付言すれば、第３サブ画素は、任意のＬＥＤ１０の共通カソード電極であってもよい。

次に、第３サブ画素が赤色表示、緑色表示または青色表示のいずれかを行うようにしてもよい。具体的には、図８に示すように、特定の第３サブ画素に含まれる積層部分８１の第１色変換層２０および第２色変換層３０が、別の色変換層に再構築された発光装置３および表示装置３００も、発光装置１および表示装置１００のバリエーションとして想定される。

例えば、特定の画素セル６０（図１参照）の第１サブ画素が何らかの原因で故障して発光しなくなった場合、該特定の画素セル６０は赤色表示ができなくなる。そこで、第１サブ画素が故障した特定の画素セル６０において赤色表示をできるようにするために、該特定の画素セル６０における第３サブ画素の積層部分８０を再構築する。

具体的には、前記第３サブ画素の積層部分８０について、第１色変換層２０および第２色変換層３０が、いずれも蛍光体層上にカラーフィルターが積層されている層構造であった場合、該積層部分８０から緑色のカラーフィルターを除去する。あるいは、一旦積層部分８０をすべて除去し、替わりに赤色蛍光体層上に赤色のカラーフィルターが積層されたものをＬＥＤ１０の光出射面１０ａ上に配置する。

このようにして再構築された、（ｉ）第１色変換層２０（蛍光体層上にカラーフィルターが積層されたもの）と緑色蛍光体層との混合層、あるいは（ｉｉ）赤色蛍光体層上に赤色のカラーフィルターが積層されたものが、図８に示す積層部分８１となる。また、図８に示す画素セル６２は、第３サブ画素の積層部分８０が積層部分８１に再構築されたことから、第１サブ画素が故障しているにも拘らず（図中の「非発光」が表示されている第１サブ画素）赤色表示することが可能となる。

また例えば、特定の画素セル６０の第２サブ画素が故障したのであれば、第３サブ画素に含まれる積層部分８０を、（i）赤色蛍光体層と第２色変換層３０（蛍光体層上にカラーフィルターが積層されたもの）との混合層、あるいは（ii）緑色蛍光体層上に緑色のカラーフィルターが積層されたものに再構築してもよい。さらには、特定の画素セル６０の第４サブ画素が故障したのであれば、第３サブ画素に含まれる積層部分８０をすべて除去してもよい。

以上のように、第１サブ画素、第２サブ画素または第４サブ画素のいずれかが発光しなくなった場合、第３サブ画素の積層部分８０を上述のように再構築することで、第３サブ画素を非発光のサブ画素の代替サブ画素として冗長使用することができる。

次に、ＬＥＤ１０の光出射面１０ａの全体または一部に、レジストまたは樹脂など、特定波長の光を反射する材料で形成された部材を配置してもよい。具体的には、図９に示すように、ＬＥＤ１０の光出射面１０ａの全体または一部に保護層１２を配置し、該保護層１２の上面に第１色変換層２０および第２色変換層３０を接触させた発光装置４も、発光装置１のバリエーションとして想定される。

ＬＥＤ１０の光出射面１０ａの全体に保護層１２を配置した場合、任意の画素セル６０（図１参照）中の第２サブ画素および第３サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図９の（ａ）に示すような構造になる。また、任意の画素セル６０中の第１サブ画素および第４サブ画素を基板と直交する行方向の平面で切断した場合の断面は、図９の（ｂ）に示すような構造になる。

この場合において、例えば、保護層１２中に黄色蛍光体などの蛍光体を混練してもよい。保護層１２中に蛍光体を混練する場合、図９の（ｃ）に示すように、第４サブ画素に含まれるＬＥＤ１０の光出射面１０ａ上には保護層１２を配置しない。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る発光装置（１、２、３）は、基板に３つ以上の発光素子（ＬＥＤ１０）が配置された発光装置であって、前記発光素子の光出射面（１０ａ）上に形成され、前記発光素子から出射された光の波長を変換する色変換層（第１色変換層２０、第２色変換層３０）を少なくとも２種類以上備え、少なくとも２種類以上の前記色変換層のうち、所定の種類の前記色変換層（第１色変換層２０）は、列方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成され、他の種類の前記色変換層（第２色変換層３０）は、行方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成されている。

前記構成によれば、連続的に形成された１つの色変換層が、列方向に配置された少なくとも２つ以上の発光素子の光出射面と接触する。同様に、連続的に形成された１つの色変換層が、行方向に配置された少なくとも２つ以上の発光素子の光出射面と接触する。そのため、１つの発光素子の光出射面毎に１つの色変換層が接触している構成と比べて、基板および発光素子と色変換層との接触面積が大きくなる。したがって、色変換層の密着性を高めることができる。

また、前記構成によれば、所定の種類の色変換層は第１発光素子群おきに配置され、他の種類の色変換層は第２発光素子群おきに配置されることから、互いに隣り合う２つの色変換層の配置間隔が広くなる。そのため、色変換層の幅に多少の寸法誤差がある場合、および第１・第２発光素子群に対する色変換層の位置精度が多少低い場合では、互いに隣り合う２つの色変換層が意図せず重なり合うことはない。したがって、精度を過度に気にすることなく色変換層の成形および位置決めを行うことができ、色変換層の加工性を高めることができる。

以上より、画素を小さくしても色変換層の密着性・加工性が問題にならないことから、簡易に製造でき、かつ高精細な画像表示が可能な発光装置を実現することができる。

なお、色変換層は、発光素子の光出射面に直接塗布してもよい。また、光出射面の全体または一部に、レジストまたは樹脂など、特定波長の光を反射する材料で形成された部材を配置し、該部材の上面に色変換層を接触させてもよい。これにより、発光素子の表面保護を図ることができ、色変換層の密着性をさらに向上させることができる。さらには、前記のレジストまたは樹脂等で形成された部材には、蛍光体等を混合してもよい。

本発明の態様２に係る発光装置は、前記態様１において、前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分（８０）を有してもよい。

前記構成によれば、光出射面が積層部分と接触していない発光素子から出射された光のうち、該発光素子の光出射面と接触している色変換層を透過せずに漏れ出た光を積層部分で減衰することができる。そのため、各画素で表示される色の再現性の精度を高めることができる。

本発明の態様３に係る発光装置は、前記態様２において、前記発光素子の前記光出射面から出射された光について、前記積層部分を透過した後における前記光の発光強度が、前記積層部分を透過する前における前記光の発光強度の５０％以下となってもよい。

前記構成によれば、光出射面が積層部分と接触していない発光素子から出射された光のうち、該発光素子の光出射面と接触している色変換層を透過せずに漏れ出た光を、積層部分で５０％以下にまで減衰することができる。そのため、各画素で表示される色の再現性の精度をさらに高めることができる。さらに色再現性を高めるためには、色変換層通過前後の光強度が５％以下であることが望ましい。

本発明の態様４に係る発光装置は、前記態様２または３において、前記基板における前記積層部分の直下の箇所に前記発光素子が配置されてもよい。前記構成によれば、例えば青色発光する発光素子を用い、かつ、赤色蛍光体のみで形成された色変換層および緑色蛍光体のみで形成された色変換層の２種類の色変換層を用いた場合、積層部分の直下の発光素子が発光すると積層部分から白色の光が出射される。そのため、ＲＧＢＷ表示が可能になるとともに、特定の画素で白色表示する場合に該白色表示の輝度を上げることができる。

本発明の態様５に係る発光装置は、前記態様１において、前記発光素子はＬＥＤであってもよい。前記構成によれば、発光素子としてＬＥＤが用いられた発光装置について、本発明の態様１に係る発光装置と同様の効果を奏する。

本発明の態様６に係る発光装置は、前記態様５において、前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分を有し、前記積層部分の直下に前記ＬＥＤのカソード電極が配置されてもよい。前記構成によれば、積層部分の直下にＬＥＤのカソード電極が配置された発光装置について、本発明の態様４に係る発光装置と同様の効果を奏する。

本発明の態様７に係る表示装置（１００、２００、３００）は、前記態様１に係る発光装置と、前記発光装置に含まれる３つ以上の前記発光素子の発光を制御する駆動回路（ゲートドライバ回路４０、ソースドライバ回路５０）と、備えている。前記構成によれば、本発明の態様１に係る発光装置と同様の効果を奏する。

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、２、３、４ 発光装置
１０ ＬＥＤ（発光素子）
１０ａ 光出射面
２０ 第１色変換層（所定の種類の色変換層）
２１ 第１ＬＥＤ群（第１発光素子群）
３０ 第２色変換層（他の種類の色変換層）
３１ 第２ＬＥＤ群（第２発光素子群）
４０ ゲートドライバ回路（駆動回路）
５０ ソースドライバ回路（駆動回路）
８０、８１ 積層部分
１００、２００、３００ 表示装置

Claims (8)

1. 基板に４つ以上の発光素子が配置された発光装置であって、
   前記発光素子の光出射面上に形成され、前記発光素子から出射された光の波長を変換する色変換層を少なくとも２種類以上備え、
   少なくとも２種類以上の前記色変換層のうち、
   所定の種類の前記色変換層は、２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成され、
   他の種類の前記色変換層は、前記所定の種類の色変換層が形成された発光素子とは異なる２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成された、
   発光装置。
2. 前記所定の種類の前記色変換層は、列方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成され、
   前記他の種類の前記色変換層は、行方向に配置された２つ以上の前記発光素子の前記光出射面上に連続的に形成された、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分を有する、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記発光素子の前記光出射面から出射された光について、前記積層部分を透過した後における前記光の発光強度が、前記積層部分を透過する前における前記光の発光強度の５０％以下となる、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記基板における前記積層部分の直下の箇所に前記発光素子が配置された、請求項３または４に記載の発光装置。
6. 前記発光素子はＬＥＤである、請求項１に記載の発光装置。
7. 前記所定の種類の前記色変換層における一部と、前記他の種類の前記色変換層における一部とが重なり合った積層部分を有し、前記積層部分の直下に前記ＬＥＤのカソード電極が配置された、請求項６に記載の発光装置。
8. 請求項１に記載の発光装置と、
   前記発光装置に含まれる４つ以上の前記発光素子の発光を制御する駆動回路と、を備えた、表示装置。

Images