JP7439530B2 - Optical module and display device - Google Patents

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本発明は発光素子としてLEDを用いた光モジュール及びこれを備えた表示装置に関する。 The present invention relates to an optical module using an LED as a light emitting element and a display device equipped with the same.

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。有機ELは、電流量を大きくすると焼き付きが生じやすく、素子寿命に影響する。 Organic electroluminescent display devices (hereinafter referred to as organic EL) are known as display devices, but they suffer from problems such as low luminous efficiency of the organic EL layer, changes in luminescence over time, and short lifetime. There's a problem. Recently, display devices using LEDs made of inorganic materials (LED displays) are expected to be used as display devices that contribute to making mobile devices thinner. LEDs are attracting more attention because they have higher luminous efficiency than organic EL, and the luminance can be easily adjusted with the amount of current (brighter display is possible). Organic EL is prone to burn-in when the amount of current is increased, which affects the life of the element.

液晶表示装置は、LED(Light Emitting Diode)を光源としたバックライトを用い、パターン状に光の透過・非透過を切り替える表示機能層として液晶を用いる表示装置である。 A liquid crystal display device is a display device that uses a backlight using an LED (Light Emitting Diode) as a light source, and uses liquid crystal as a display function layer that switches between transmitting and non-transmitting light in a pattern.

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。 2. Description of the Related Art In recent years, a technology that uses a direct type backlight called a mini-LED, which has a configuration in which a plurality of LED chips having a size of about 5 μm to 200 μm are arranged in a matrix, in a liquid crystal display device has been attracting attention. There are two types of mini-LEDs: one uses three types of LED chips that emit red light, green light, and blue light to produce full-color light, and the other uses a blue-emitting LED chip as a light source and converts the wavelength of blue light to produce full color light.

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。 Further, a technique that partially adjusts the luminance of the three types of LED chips depending on the position of the display area on the display screen or uses local dimming to partially stop the light emission is attracting attention.

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。 In a liquid crystal display device using such local dimming, it is possible to partially turn off light emission on the display screen, so that the contrast of the display can be greatly improved. In conventional liquid crystal display devices, since the backlight is always on, slight light leakage occurs when the liquid crystal displays black, making it difficult to obtain contrast comparable to that of organic EL.

マイクロLEDは、およそ2μmから50μm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、液晶を用いずにパターン表示を行うことができる。 A micro LED is a display device that has a structure in which LED chips with a size of about 2 μm to 50 μm are arranged in a matrix, and displays by individually driving each of the plurality of LED chips. Such micro LEDs can display patterns without using liquid crystal.

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。 There are two types of micro LEDs: one uses three types of LED chips that emit red light, green light, and blue light, similar to the mini LED mentioned above, and the other uses only monochromatic LED chips such as LED chips that emit light in the blue wavelength range. It is broadly divided into. In micro-LEDs, individual LED chips play the role of a display functional layer.

しかしながら、マイクロLEDにしろ、ミニLEDにしろ、個々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懸念がある。 However, whether it is a micro LED or a mini LED, there is a concern that the light emitted from each LED chip may enter adjacent pixels as stray light, resulting in a decrease in display contrast and color purity.

特許文献1には、色滲みや迷光対策として、蛍光体層及び光源(発光ダイオードや有機
エレクトロルミネセンス)を囲う隔壁の技術が開示されている。隔壁については、光散乱性または光反射性を有している隔壁であることが、例えば、その請求項2に開示されている。また、その請求項3には、光散乱層と光吸収性の積層構成での隔壁が開示されている。
Patent Document 1 discloses a technology of a partition wall surrounding a phosphor layer and a light source (light emitting diode or organic electroluminescence) as a countermeasure against color bleeding and stray light. For example, it is disclosed in claim 2 that the partition wall is a partition wall having light-scattering or light-reflecting properties. Further, claim 3 discloses a partition wall having a laminated structure of a light-scattering layer and a light-absorbing layer.

しかしながら、光散乱性隔壁を、露光・現像工程を含む周知のフォトリソグラフィ技術で形成する困難さについては全く開示していない。露光・現像工程を含むフォトリソグラフィ技術は、高価な設備を用いない低コストの樹脂パターンなどの代表的な形成技術である。この場合、感光性レジストに光散乱粒子として例えば、その[0074]段落、さらに[0080]段落等にある材料を用いて形成する場合、露光時に露光に用いる光が感光性レジスト中で散乱し目的とするパターン形状を得ることは極めて困難である。具体的に図1に示され、あるいは請求項1に示される「基板側に向かうにつれて漸次大きくなる形状」で形成することは難しい。露光に用いるフォトマスク開口近傍側での光散乱が大きく、かつ、レジスト内での光散乱が大きく目的とする隔壁形状を得ることは難しい。 However, there is no disclosure at all about the difficulty of forming light-scattering partition walls using well-known photolithography techniques including exposure and development steps. Photolithography technology, which includes exposure and development steps, is a typical technology for forming low-cost resin patterns and the like without using expensive equipment. In this case, when forming light-scattering particles on the photosensitive resist using, for example, materials in the [0074] paragraph and further [0080] paragraph, the light used for exposure is scattered in the photosensitive resist during exposure. It is extremely difficult to obtain a pattern shape that does. Specifically, it is difficult to form it in the "shape that gradually becomes larger toward the substrate" as shown in FIG. 1 or as claimed in claim 1. It is difficult to obtain the desired barrier rib shape because light scattering is large near the opening of the photomask used for exposure, and light scattering is large within the resist.

特許文献2には、その[0015]段落にカーボンブラックなどを含む隔壁が開示され、さらに、[0017]段落に遮光機能を有する遮光部が開示されている。隔壁部の厚さは、請求項3に示されるように着色部(カラーフィルタ)の厚みより厚い。 Patent Document 2 discloses a partition wall containing carbon black or the like in the [0015] paragraph, and further discloses a light shielding portion having a light shielding function in the [0017] paragraph. The thickness of the partition wall portion is thicker than the thickness of the colored portion (color filter).

特許文献2の技術は、光吸収性の高い隔壁を厚く形成する必要があり、特許文献1と逆に露光の光が隔壁の深部まで届きにくく、製造工程での隔壁剥がれ、形状崩れが問題となる。近時、表示装置では高精細化が著しく進んでおり、細くアスペクト比の高い隔壁形成が求められている。 The technology of Patent Document 2 requires thick partition walls with high light absorption, and contrary to Patent Document 1, it is difficult for exposure light to reach the deep part of the partition walls, causing problems such as peeling off of the partition walls and deformation of the partition walls during the manufacturing process. Become. In recent years, there has been a remarkable progress toward higher definition in display devices, and there is a demand for thin partition walls with a high aspect ratio.

特開2015-64391号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-64391 特開2018-189920号公報JP2018-189920A

本発明は、マイクロLED,ミニLEDなどのディスプレイにおいて、発光素子(LED)からの発光が本来入射すべき画素の隣接画素に入射する迷光を抑制する目的で形成される隔壁を改良し、表示コントラストや色純度の向上に寄与すると共に、フォトリソグラフィによる微細形状(高アスペクト)の隔壁の製造に好適な構成を提案することを目的とする。 The present invention improves the partition walls formed in displays such as micro LEDs and mini LEDs for the purpose of suppressing stray light that enters pixels adjacent to pixels where light emitted from light emitting elements (LEDs) should originally enter, and improves the display contrast. The present invention aims to contribute to improving color purity and color purity, and to propose a configuration suitable for manufacturing fine-shaped (high aspect) partition walls by photolithography.

本発明の第1態様に関わる光モジュールは、
基板の片面上に、発光素子を複数配置した発光領域と、前記発光素子を1個以上含む単位(ブロック)で区画する隔壁を有する光モジュールであって、
前記発光素子は、いずれも、青色領域の同一波長に発光ピークを持つ青色発光LEDであり、
前記隔壁は、前記発光ピークを含む前記青色発光LEDによる青色領域の発光を吸収し、かつ、波長365nmの光を透過するように赤色顔料と黄色顔料を含むことを特徴とする。
The optical module according to the first aspect of the present invention is
An optical module having, on one side of a substrate, a light emitting region in which a plurality of light emitting elements are arranged, and a partition wall partitioning into units (blocks) each including one or more of the light emitting elements,
The light emitting elements are all blue light emitting LEDs having a light emission peak at the same wavelength in the blue region,
The partition wall is characterized in that it contains a red pigment and a yellow pigment so as to absorb the light emitted by the blue light emitting LED in the blue region including the light emission peak, and to transmit light having a wavelength of 365 nm.

前記発光領域上に光散乱機能を有する波長変換機能層を備える構成とすることで、光モジュールを白色バックライトとして応用される。 By providing a wavelength conversion functional layer having a light scattering function on the light emitting region, the optical module can be applied as a white backlight.

上記光モジュールの波長変換機能層上にカラーフィルタを備える構成とすることで、フルカラー表示に適用されることを特徴とする光モジュール。 An optical module characterized in that it is applied to full-color display by having a color filter on the wavelength conversion functional layer of the optical module.

波長変換機能層,カラーフィルタを備える構成の光モジュールを備える表示装置で、前記ブロックごとに前記発光素子を発光、発光停止を制御する回路部を備える構成とすることにより、LEDディスプレイパネルとして応用される。 A display device including an optical module configured to include a wavelength conversion function layer and a color filter, which can be applied as an LED display panel by having a circuit section for controlling the light emitting element to emit light and stop emitting light for each block. Ru.

波長変換機能層,カラーフィルタを備える構成の光モジュールを備える表示装置で、前記カラーフィルタと対向する位置に、透明基板と液晶層と前記液晶層を駆動する薄膜トランジスタアレイからなるアレイ基板を備える構成とすることにより、光モジュールをバックライトとするLCDディスプレイパネルとして応用される。 A display device including an optical module configured to include a wavelength conversion function layer and a color filter, and an array substrate including a transparent substrate, a liquid crystal layer, and a thin film transistor array for driving the liquid crystal layer, at a position facing the color filter. By doing so, it can be applied as an LCD display panel using an optical module as a backlight.

本発明により、迷光の抑制が確実であり、フォトリソグラフィによる微細形状(高アスペクト比)の隔壁の製造に好適な構成が提供され、適用される光モジュール(および表示装置)の表示コントラストや色純度の向上に寄与することが可能となる。 The present invention provides a configuration that reliably suppresses stray light and is suitable for manufacturing fine-shaped (high aspect ratio) partition walls by photolithography, and improves display contrast and color purity of optical modules (and display devices) to which it is applied. This makes it possible to contribute to the improvement of

光モジュールの基本構成の一例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the basic configuration of an optical module. 光モジュールの基本構成の一例を示す平面図および部分拡大図。FIG. 2 is a plan view and a partially enlarged view showing an example of the basic configuration of an optical module. 光モジュールの基本構成の一例を示す平面図および部分拡大図。FIG. 2 is a plan view and a partially enlarged view showing an example of the basic configuration of an optical module. 図1の光モジュールに搭載される発光素子に電気的接続を施した状態を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the light emitting elements mounted on the optical module of FIG. 1 are electrically connected. 図4のC部の拡大図。An enlarged view of section C in FIG. 4. 光モジュールを適用した表示装置を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a display device to which an optical module is applied. 図6の表示装置の部分平面図と回路図。7 is a partial plan view and a circuit diagram of the display device of FIG. 6. FIG. 本発明による表示装置の一例を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a display device according to the present invention. 本発明による表示装置の他例を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the display device according to the present invention. 垂直型LEDチップの部分断面図。A partial cross-sectional view of a vertical LED chip. 水平型LEDチップの部分断面図。A partial cross-sectional view of a horizontal LED chip. 赤色顔料(PR254),黄色顔料(PY138),黒色顔料の分光特性を示すグラフ。A graph showing the spectral characteristics of a red pigment (PR254), a yellow pigment (PY138), and a black pigment.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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、半導体のチャネル層を含む薄膜トランジスタなどの構成、また、導電層を形成する複数層の構成、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。 In the following description, the same or substantially the same functions and components are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified, or will be described only when necessary. In each figure, in order to make each component large enough to be recognized on the drawing, the dimensions and proportions of each component are appropriately different from those in reality. In addition, if necessary, elements that are difficult to illustrate, such as the structure of a thin film transistor including a semiconductor channel layer, the structure of multiple layers forming a conductive layer, wiring connections to circuit parts, switching elements (transistors), etc. , and some illustrations are omitted.

以下に述べる各実施形態においては、それぞれ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に用いられている
構成要素との差異がない部分については説明を省略する。
In each of the embodiments described below, characteristic parts will be explained, and for example, the differences between the components used in a normal display device and the components used in the display device according to this embodiment will be explained. Descriptions of parts that are not included will be omitted.

第1基板や第2基板、第1透明樹脂層、第2透明樹脂層、第3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個以上含むブロックが平面視、一定のピッチでマトリクス状に並ぶ配置を指す。隔壁で囲まれるブロックの単位は、発光ダイオードである発光素子をそれぞれ1個あるいは複数個含む。 Ordinal numbers such as "first" and "second" such as the first substrate, the second substrate, the first transparent resin layer, the second transparent resin layer, and the third transparent resin layer are used to avoid confusion between the constituent elements. The quantity is not limited. Further, the matrix arrangement of light emitting elements refers to an arrangement in which blocks including one or more light emitting elements are arranged in a matrix at a constant pitch when viewed from above. Each block unit surrounded by partition walls includes one or more light emitting elements, which are light emitting diodes.

[第1実施形態:光モジュールの基本構成]
以下、図面を参照して、本発明に関わる光モジュールの説明を行う。
図1は、基板100の一方の面101に、発光素子(LED)3と隔壁2を配置してなる本発明による光モジュール1の基本構成の一例を示す断面図である。同図では、発光素子3が配置されて形成される発光領域をブロック単位で区画する隔壁2の配置間隔4内に、3区画それぞれに断面視で3個の発光素子3が含まれている。(奥行方向で配置される場合の発光素子数は考慮していない)
図2は、図1の平面図および部分拡大図である。図中のa-a線での断面を矢印b方向から見た断面図が図1に該当する。図2では、発光領域は隔壁2により碁盤目状にブロック単位で区画されており、各ブロックには6個の発光素子3がマトリクス配置されている。
[First embodiment: Basic configuration of optical module]
Hereinafter, an optical module related to the present invention will be explained with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an example of the basic configuration of an optical module 1 according to the present invention, in which a light emitting element (LED) 3 and a partition wall 2 are arranged on one surface 101 of a substrate 100. In the figure, three light emitting elements 3 are included in each of the three partitions in a cross-sectional view within the arrangement interval 4 of the partition walls 2 that partition the light emitting region formed by the arrangement of the light emitting elements 3 in units of blocks. (The number of light emitting elements when arranged in the depth direction is not considered)
FIG. 2 is a plan view and a partially enlarged view of FIG. 1. FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along line a-a in the figure, viewed from the direction of arrow b. In FIG. 2, the light emitting region is divided into blocks in a grid pattern by partition walls 2, and six light emitting elements 3 are arranged in a matrix in each block.

発光領域の区画方法は、図3に示すストライプ状であっても良い。図3では、隣接する隔壁2で挟まれる(端部が開放している)閉空間ではないライン状のエリアに発光素子3が1列で配置された構成である。本願においては、図3の形態についても「ブロック」と定義する。隔壁2により区画されて構成されるブロックの形状は、図2,図3に限られるものではなく、またブロック内に配置される発光素子3の配列も任意に選択される。 The light emitting area may be divided into stripes as shown in FIG. 3 . In FIG. 3, the light emitting elements 3 are arranged in a line in a linear area that is not a closed space and is sandwiched between adjacent partition walls 2 (open ends). In this application, the form shown in FIG. 3 is also defined as a "block". The shape of the blocks partitioned by the partition walls 2 is not limited to those shown in FIGS. 2 and 3, and the arrangement of the light emitting elements 3 arranged within the blocks can also be arbitrarily selected.

本発明による光モジュールは、隔壁で区画されたブロック単位で発光素子を個別に駆動することで、表示パターンを規定する画素単位での発光制御が可能であり、マイクロLEDと称されるLEDディスプレイの形態での応用も可能である。あるいは、液晶パネルなどの光モジュールとは別体の表示パターンを規定する表示部に光モジュールを適用して、ローカルディミングの手法を適用した表示装置とすることができる。 The optical module according to the present invention enables light emission control on a pixel-by-pixel basis that defines a display pattern by individually driving light-emitting elements in blocks partitioned by partition walls, and is capable of controlling light emission on a pixel-by-pixel basis that defines a display pattern. Application in the form is also possible. Alternatively, the optical module can be applied to a display section that defines a display pattern separate from the optical module, such as a liquid crystal panel, to provide a display device to which a local dimming method is applied.

後述する様に、主に青色発光LEDが採用される発光素子からの発光は、単色光であるため、表示パターンに画素単位で着色したカラー表示を行なう場合には、発光波長を変換(あるいは、白色光とする)波長変換層、さらに必要に応じてカラーフィルタを併用することにより、光モジュールはカラーディスプレイ(LED,LCD)に応用される。 As will be described later, the light emitted from the light emitting element, which mainly uses blue light emitting LEDs, is monochromatic light. Therefore, when performing color display by coloring the display pattern pixel by pixel, the emitted light wavelength must be converted (or The optical module can be applied to color displays (LED, LCD) by using a wavelength conversion layer (for white light) and a color filter if necessary.

隔壁2の高さH1は、発光素子3の高さ(厚み)より高いことが望ましい。発光素子3の厚みにもよるが、隔壁の高さH1は、例えば、2μmから50μm、あるいは50μm以上の高さとすることができる。 It is desirable that the height H1 of the partition wall 2 is higher than the height (thickness) of the light emitting element 3. Although it depends on the thickness of the light emitting element 3, the height H1 of the partition wall can be, for example, from 2 μm to 50 μm, or more than 50 μm.

基板100に用いることの可能な基板は、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、シリコン基板、プラスチック基板などである。例えば、サファイア基板もしくはシリコン基板上に化合物半導体であるGaN(窒化ガリウム)の格子常数に近いバッファ層を積層し、GaNをエピタキシャル成長させ発光素子とした構成を適用しても良い。バッファ層として、AlN(窒化アルミニウム)やTiN(窒化チタン)など種々の材料を用いることができる。以下、発光素子あるいは発光ダイオードを単にLED、もしくは青色発光LED、水平型LED、垂直型LEDなどと表記することがある。 Substrates that can be used for the substrate 100 include glass substrates, ceramic substrates, quartz substrates, sapphire substrates, silicon substrates, and plastic substrates. For example, a structure may be applied in which a buffer layer having a lattice constant close to that of GaN (gallium nitride), which is a compound semiconductor, is laminated on a sapphire substrate or a silicon substrate, and GaN is epitaxially grown to form a light emitting element. Various materials such as AlN (aluminum nitride) and TiN (titanium nitride) can be used as the buffer layer. Hereinafter, a light emitting element or a light emitting diode may be simply referred to as an LED, a blue light emitting LED, a horizontal LED, a vertical LED, or the like.

発光素子3としては、青色光を出射する素子を用いる。InAlGaNなど窒化物系半
導体,GaAlAs、AlInGaP、GaAsP、GaP等の半導体,これら以外の材料からなる半導体発光素子から適宜選択される。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設計変更することができる。用いる発光素子の組成,発光波長ピーク,大きさ,個数等は、目的に応じて適宜選択すればよい。
As the light emitting element 3, an element that emits blue light is used. The semiconductor light emitting device may be appropriately selected from nitride-based semiconductors such as InAlGaN, semiconductors such as GaAlAs, AlInGaP, GaAsP, and GaP, and semiconductor light-emitting elements made of materials other than these. The design of the emission wavelength can be changed depending on the material of the semiconductor layer in the semiconductor stacked structure and its mixed crystal ratio. The composition, emission wavelength peak, size, number, etc. of the light emitting elements used may be appropriately selected depending on the purpose.

発光素子は、図10に示される垂直型と呼ばれるLED、図11に示される水平型と呼ばれるLEDを用いることができる。図1では垂直型LEDを図示しているが、水平型LEDを用いても良い。水平型LEDの場合、フェースアップ(p側電極,n側電極が上側)である場合とフェースダウン(p側電極,n側電極が下側)である場合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及び下部電極の場合には、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。図1では、適用する発光素子の構造によって実装方法が異なるため、代表的に垂直型LEDにて図示し、実装に関わる構成は図示を省略している。 As the light emitting element, a so-called vertical type LED shown in FIG. 10 and a so-called horizontal type LED shown in FIG. 11 can be used. Although vertical LEDs are shown in FIG. 1, horizontal LEDs may also be used. In the case of a horizontal LED, the mounting method may differ depending on whether it is face-up (p-side electrode and n-side electrode are on the top) or face-down (p-side electrode and n-side electrode are on the bottom). In the case of face-up, wire bonding technology using gold wire can be applied. In the case of a face-down configuration and a lower electrode, mounting using an anisotropic conductive film or a low melting point metal such as an In alloy can be applied. In FIG. 1, since the mounting method differs depending on the structure of the light emitting element to be applied, a vertical LED is typically shown, and the configuration related to mounting is omitted from the illustration.

図1に示す表示機能層を液晶層とする表示装置では、隔壁2の配置間隔4で規定されるブロック内に、数十個から数百個の発光素子3を配置し、ブロック毎に発光を制御するローカルディミングの手法を採用することができる。 In the display device shown in FIG. 1 in which the display functional layer is a liquid crystal layer, several tens to hundreds of light emitting elements 3 are arranged in a block defined by the arrangement interval 4 of the partition walls 2, and each block emit light. A controlled local dimming method can be adopted.

以下、本発明における主要な特徴部である「発光素子の発光波長域を吸収し、波長365nmの光を透過する特性を持つ顔料」の選定と、それによる技術的意義について説明する。 Hereinafter, the selection of "a pigment that has the property of absorbing the emission wavelength range of a light emitting element and transmitting light with a wavelength of 365 nm", which is the main feature of the present invention, and the technical significance thereof will be explained.

青色発光LEDの発光波長は、おおよそ440nmから500nmの範囲内にあり、発光ピーク波長は、460nmから480nmの範囲内にある。したがって、隣接画素への迷光による悪影響を抑制するには、隔壁による光吸収性の高い範囲を青色発光LEDの発光波長域にあたる440nmから500nmの範囲内に設定すれば良い。 The emission wavelength of blue-emitting LEDs is approximately within the range of 440 nm to 500 nm, and the emission peak wavelength is within the range of 460 nm to 480 nm. Therefore, in order to suppress the adverse effects of stray light on adjacent pixels, the range in which the partition wall has high light absorption may be set within the range of 440 nm to 500 nm, which corresponds to the emission wavelength range of the blue light emitting LED.

黄色顔料C.I.ピグメントイエロー138(以下、PY138)の分光特性Yと、赤色顔料C.I.ピグメントレッド254(以下、PR254)の分光特性Rを図12に示した。カラーフィルタのブラックマトリクスに用いられるカーボン顔料の分光特性BMも合わせて示した。黒色顔料による分光特性BMでは、可視域の波長では殆ど透過率は0である。(→吸光度は大きい)
吸光度A(無単位の比)と透過率T[%]の間には、表1に示される
A=-log10(T/100)=2-log10
の関係が成り立つ。
The spectral characteristics Y of the yellow pigment C.I. Pigment Yellow 138 (hereinafter referred to as PY138) and the spectral characteristics R of the red pigment C.I. Pigment Red 254 (hereinafter referred to as PR254) are shown in FIG. The spectral characteristics BM of the carbon pigment used in the black matrix of the color filter are also shown. Spectral characteristic BM made of black pigment has almost zero transmittance at wavelengths in the visible range. (→The absorbance is large)
The relationship between absorbance A (unitless ratio) and transmittance T [%] is shown in Table 1: A=-log 10 (T/100)=2-log 10 T
The relationship holds true.

Figure 0007439530000001
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黄色顔料PY138は、青色発光LEDの発光波長の吸収性に関する観点では、500nm以下での透過率が0になり(→吸光度は大きい)、望ましい分光特性を示している。しかし、フォトリソグラフィでの露光に用いられるi線での露光波長365nmに透過性を殆ど持たないため、PY138を含有するフォトレジストをパターニングする際には、膜厚の大きいフォトレジストに対する露光~現像により、高さがありアスペクト比の高い形状の隔壁を製造する場合には、フォトレジストの厚さ方向全てに渡る感光(反応)を生じさせる上で、感度不足の不利を招くことになる。 The yellow pigment PY138 exhibits desirable spectral characteristics, with a transmittance of 0 (→absorbance is large) below 500 nm in terms of absorption of the emission wavelength of a blue-emitting LED. However, since it has almost no transparency at the i-line exposure wavelength of 365 nm used for exposure in photolithography, when patterning a photoresist containing PY138, it is difficult to expose and develop a thick photoresist. When manufacturing barrier ribs that are tall and have a high aspect ratio, exposure (reaction) occurs throughout the entire thickness of the photoresist, resulting in a disadvantage of insufficient sensitivity.

同様に、分光特性BMのカーボン顔料を含有するフォトレジストをパターニングする場合でも、高さがありアスペクト比の高い形状の隔壁を製造することは困難である。 Similarly, even when patterning a photoresist containing a carbon pigment having the spectral characteristic BM, it is difficult to manufacture partition walls that are tall and have a high aspect ratio.

赤色顔料PR254の分光特性Rでは、440nmから500nmの波長での透過率が
10%以下と低く、光吸収性を有すると見られると共に、365nm(i線)の波長光を40%以上で透過する特徴を持っている。そのため、PR254を含有するフォトレジストをパターニングする際には、高さがありアスペクト比の高い形状の隔壁を製造する上での適性が見込まれる。
The spectral characteristic R of the red pigment PR254 shows that the transmittance at wavelengths from 440 nm to 500 nm is as low as 10% or less, and it appears to have light absorption properties, while transmitting 40% or more of light with a wavelength of 365 nm (i-line). It has characteristics. Therefore, when patterning a photoresist containing PR254, it is expected to be suitable for manufacturing barrier ribs that are tall and have a high aspect ratio.

従って、黄色顔料PY138と赤色顔料PR254の双方の分光特性を組み合わせたフォトレジストでは、隔壁の製造にあたっての優位性と、製造される隔壁が青色発光LEDの発光波長を好適に吸収する特性の双方を兼ね備えることになる。 Therefore, a photoresist that combines the spectral characteristics of both the yellow pigment PY138 and the red pigment PR254 has both advantages in manufacturing barrier ribs and the property that the manufactured barrier ribs suitably absorb the emission wavelength of blue-emitting LEDs. It will be combined.

なお、赤色顔料と黄色顔料の混合比率によって、青色発光LEDの発光吸収と、露光波長の光透過のレベルは調整可能である。 Note that the level of light emission absorption of the blue-emitting LED and the light transmission level of the exposure wavelength can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the red pigment and the yellow pigment.

上記の赤色顔料のほか 本発明に適用できる赤色顔料は、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、黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。 In addition to the above-mentioned red pigments, red pigments applicable to the present invention include, for example, C.I. 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, Red pigments such as 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 279, etc. can be used, and yellow pigments and orange pigments can also be used in combination.

黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow1、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。 As a yellow pigment, C. I. Pigment Yellow1, 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, etc.

これら赤色顔料、黄色顔料は、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。 These red pigments and yellow pigments are used after being dispersed in a transparent resin together with an organic solvent and a dispersant. The transparent resin is desirably a transparent resin having a transmittance in the visible range of 90% or more, and desirably an alkali-soluble photosensitive resin containing a resin precursor. The pigment can be contained in a range of 15% by mass to 45% by mass based on the resin.

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。 Examples of photosensitive resins include (meth)acrylic compounds and cinnamon, which have reactive substituents such as isocyanate groups, aldehyde groups, and epoxy groups on linear polymers that have reactive substituents such as hydroxyl groups, carboxyl groups, and amino groups. A resin in which a photocrosslinkable group such as a (meth)acryloyl group or a styryl group is introduced into the linear polymer by reacting with an acid is used.

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。 Monomers and oligomers that are precursors of transparent resins include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, and pentaerythritol tri(meth)acrylate. ) acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tricyclodecanyl(meth)acrylate, melamine(meth)acrylate, epoxy(meth)acrylate, and other acrylic esters and methacrylic acid Examples include ester, (meth)acrylic acid, styrene, vinyl acetate, (meth)acrylamide, N-hydroxymethyl (meth)acrylamide, and acrylonitrile. These can be used alone or in combination of two or more.

フォトレジスト材料に赤色顔料と黄色顔料などを配合する処方を変更することにより、青色発光LEDの発光波長の吸収適性に優れると共に、露光波長365nmでのフォトリソグラフィによる隔壁の成形適性にも優れるフォトレジストの組成が設計される。フォトレジストがポジ型の場合、光照射による変性~現像除去が確実となり、ネガ型の場合、光照射による変性~硬化が確実となり、アスペクト比の高い形状の成形に応じられるだけの感度が必要である。フォトレジストの感度調整の上で光重合開始剤の添加による組成設計も必要となる。 By changing the formulation of red pigment, yellow pigment, etc. in the photoresist material, we have developed a photoresist that has excellent suitability for absorbing the emission wavelength of blue-emitting LEDs and also has excellent suitability for forming partition walls by photolithography at an exposure wavelength of 365 nm. The composition of is designed. If the photoresist is positive, it can be reliably denatured by light irradiation and removed by development, and if it is negative, it can be reliably denatured and cured by light irradiation, and it must have enough sensitivity to mold shapes with high aspect ratios. be. In addition to adjusting the sensitivity of the photoresist, it is also necessary to design the composition by adding a photopolymerization initiator.

以降は、光モジュールの構造的な改良,光モジュールを表示装置に適用する場合の構成上の特徴について主として説明し、隔壁についての共通した説明は割愛するが、何れの場合でも本発明での主要な特徴部は、上記特性を有する隔壁にあることは変わらない。 Hereinafter, the structural improvements of the optical module and the structural features when applying the optical module to a display device will be mainly explained, and the common explanation of the partition will be omitted. The characteristic feature remains in the partition wall having the above-mentioned characteristics.

また、光モジュール1の一つのブロック内に配設される発光素子3の個数は実施形態毎に多様に説明してあるが、ブロック内の発光素子3の数に制限はなく、一個以上から数千個といった個数であっても良い。ローカルディミングを適用した表示効果あるいは実装コストなどから、発光素子数やブロック数(ローカルディミングでの分割数)は適宜に設計しうるものと理解されたい。 Further, although the number of light emitting elements 3 disposed in one block of the optical module 1 is variously explained for each embodiment, there is no limit to the number of light emitting elements 3 in a block, and from one or more to several. The number may be 1,000 pieces. It should be understood that the number of light emitting elements and the number of blocks (the number of divisions in local dimming) can be designed as appropriate depending on the display effect or implementation cost when local dimming is applied.

[第1実施形態の変形例]
図4は、図1の光モジュール1に搭載される発光素子3にワイヤ7により電気的接続を施した状態を示す。
上述した通り、本発明による光モジュールは、隔壁で区画されたブロック単位で(あるいは、発光素子単位で)発光素子を個別に駆動することで、表示パターンを規定する画素単位での発光制御が可能であり、マイクロLEDと称されるLEDディスプレイの形態での応用も可能である。図4では、単色光の画素の明暗からなる表示パターンを構成することが出来る。
[Modification of the first embodiment]
FIG. 4 shows a state in which the light emitting element 3 mounted on the optical module 1 of FIG. 1 is electrically connected by a wire 7. As shown in FIG.
As described above, the optical module according to the present invention is capable of controlling light emission on a pixel-by-pixel basis that defines a display pattern by individually driving light-emitting elements in blocks divided by partition walls (or in units of light-emitting elements). It is also possible to apply it in the form of an LED display called micro LED. In FIG. 4, a display pattern consisting of bright and dark pixels of monochromatic light can be constructed.

発光素子3の上部電極17は、例えば導電性酸化物であるITOで形成されており、ワイヤ7により光モジュール1内の発光素子3を直列接続している。発光素子3の上部に図示される6はコンタクトホールである。 The upper electrode 17 of the light emitting element 3 is made of, for example, ITO, which is a conductive oxide, and the light emitting elements 3 in the optical module 1 are connected in series by the wire 7 . Reference numeral 6 shown above the light emitting element 3 is a contact hole.

下部電極8,接合層14,反射電極16を備える発光素子3の下部では、破線で示す導電性の配線9を、例えば、薄膜トランジスタ(図示を省略している)などのスイッチング素子を介して回路部12に電気的に接続している。回路部12は、発光素子3を、隔壁2で区画され、隔壁2の配置間隔4で示されるブロック単位で個別に駆動(発光制御)される。 In the lower part of the light emitting element 3 including the lower electrode 8, the bonding layer 14, and the reflective electrode 16, a conductive wiring 9 indicated by a broken line is connected to a circuit section via a switching element such as a thin film transistor (not shown). It is electrically connected to 12. The circuit section 12 individually drives (light emission control) the light emitting elements 3 in block units divided by the partition walls 2 and indicated by the arrangement interval 4 of the partition walls 2.

図5は、図4に示すC部の拡大図である。 FIG. 5 is an enlarged view of section C shown in FIG. 4.

発光素子3の下部電極8は、接合層14を介して、反射電極16に接続されている。
反射電極16は配線9で回路部12と接続されている。
The lower electrode 8 of the light emitting element 3 is connected to the reflective electrode 16 via the bonding layer 14.
The reflective electrode 16 is connected to the circuit section 12 by a wiring 9.

接合層14は、例えば、150℃から340℃の温度範囲内で、発光素子の下部電極8と反射電極16とを融着させ、電気的な接続ができる導電性材料を適用できる。この導電性材料には、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てもよい。 For the bonding layer 14, for example, a conductive material that can fuse and electrically connect the lower electrode 8 of the light emitting element and the reflective electrode 16 within a temperature range of 150° C. to 340° C. can be applied. For this conductive material, a conductive filler such as silver, carbon, graphite, etc. may be dispersed in a thermoflowable resin.

あるいは、接合層14を、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を用いて形成できる。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8と反射電極16とのおおよそのアライメントを行った後、下部電極8と反射電極16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。なお、垂直型発光ダイオードは、接合不良が生じた場合、リペアを行い易いといった利点がある。同一方向に電極が並ぶ水平型発光ダイオードでは、個々ダイオード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不都合がある。この観点で、垂直型発光ダイオードが好ましく用いられる。接合層14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、リフトオフの手段でパターン形成できる。
Alternatively, the bonding layer 14 may be formed of a low melting point metal such as In (indium), InBi alloy, InSb alloy, InSn alloy, InAg alloy, InGa alloy, SnBi alloy, SnSb alloy, or a ternary or quaternary system of these metals. It can be formed using Since these low melting point metals have good wettability to conductive metal oxides including In oxide, after roughly aligning the lower electrode 8 and the reflective electrode 16, the lower electrode 8 and the reflective electrode 16 are self-aligned. It can be fused coherently. As the energy necessary for fusion, various energies are used, such as heat, pressure, electromagnetic waves, laser light, and a combination of these and ultrasonic waves. Note that the vertical light emitting diode has the advantage that it is easy to repair when a defective junction occurs. Horizontal light emitting diodes with electrodes arranged in the same direction have the disadvantage that it is difficult to inspect the junctions of individual diodes and that the electrodes are easily short-circuited during repair (such as replacing a defective diode). From this point of view, vertical light emitting diodes are preferably used. After film formation such as vacuum film formation, the bonding layer 14 can be patterned by a well-known photolithography method or lift-off means.

反射電極16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)を用いることができる。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に欠ける。また、銀の表面は酸化物や硫化物を形成しやすく、電気的実装に難がある。
インジウム酸化物を含む導電性酸化物で、銀あるいは銀合金を挟持する3層構成(以下、たんに銀の導電性酸化物挟持構成と表記する)は、上記の銀の欠点を補うことができる。銀の導電性酸化物挟持構成は、薄膜トランジスタなど電気素子の導電配線として用いることができ、具体的に配線9に適用できる。
For the reflective electrode 16, silver (Ag), a silver alloy, or aluminum (Al), which has a high reflectance of visible light, can be used. Silver has excellent reflectance for visible light, but silver lacks adhesion to many substrate materials and glass substrates. Furthermore, the surface of silver tends to form oxides and sulfides, making electrical mounting difficult.
A three-layer structure in which silver or a silver alloy is sandwiched between conductive oxides containing indium oxide (hereinafter simply referred to as silver conductive oxide sandwiched structure) can compensate for the above-mentioned drawbacks of silver. . The silver conductive oxide sandwiching structure can be used as a conductive wiring of an electric element such as a thin film transistor, and can be specifically applied to the wiring 9.

[第2実施形態]
第2実施形態について、図6,図7を用いて説明する。第2実施形態は、発光領域上に、波長変換層30および波長変換層30上にカラーフィルタ21を備える構成の光モジュールを適用した表示装置(マイクロLED)に関する。図6は、第2実施形態による表示装置10を示す断面図である。光モジュール1では、発光素子3(青色発光LED)を個別に駆動するマイクロLEDを用いており、図7(b)の平面図に示す様に、隔壁2の配置間隔4で区画されるブロックには各1個の発光素子3が配置される構成である。発光素子3を備える各ブロックとカラーフィルタ21の色セル(R23,G24,B25)とは1:1で対応し、各ブロック内の発光素子3からの発光が波長変換層30およびカラーフィルタ21で変調(色調制御)される。発光素子3の駆動では、図7(a)の回路図に示す薄膜トランジスタ67,68が用いられる。
[Second embodiment]
A second embodiment will be described using FIGS. 6 and 7. The second embodiment relates to a display device (micro LED) to which an optical module having a configuration including a wavelength conversion layer 30 on a light emitting region and a color filter 21 on the wavelength conversion layer 30 is applied. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the display device 10 according to the second embodiment. The optical module 1 uses micro-LEDs that individually drive the light-emitting elements 3 (blue-emitting LEDs), and as shown in the plan view of FIG. is a configuration in which one light emitting element 3 is arranged. Each block including the light emitting element 3 and the color cells (R23, G24, B25) of the color filter 21 have a 1:1 correspondence, and the light emitted from the light emitting element 3 in each block is transmitted to the wavelength conversion layer 30 and the color filter 21. Modulated (color tone control). To drive the light emitting element 3, thin film transistors 67 and 68 shown in the circuit diagram of FIG. 7(a) are used.

発光素子3(青色発光LED)からの発光は、波長変換層30にて 赤色、緑色、青色の光に変換され、さらにカラーフィルタ21を経て観察者の目に入る。波長変換層30には、少なくとも赤色変換粒子、緑色変換粒子が含まれる。波長変換層30にはさらに光散乱粒子を含有させても良い。青色発光LEDの青の波長が目的とする青色の波長からずれている場合、青色変換粒子を含ませることができる。赤色変換粒子、緑色変換粒子、青色変換粒子は、蛍光体もしくは量子ドットを適用できる。蛍光体は、1μmから30μmの範囲内にある粒子径から選択できる。 The light emitted from the light emitting element 3 (blue light emitting LED) is converted into red, green, and blue light by the wavelength conversion layer 30, and further passes through the color filter 21 and enters the observer's eyes. The wavelength conversion layer 30 includes at least red conversion particles and green conversion particles. The wavelength conversion layer 30 may further contain light scattering particles. If the blue wavelength of the blue-emitting LED is offset from the desired blue wavelength, blue conversion particles can be included. As the red conversion particles, green conversion particles, and blue conversion particles, phosphors or quantum dots can be applied. The phosphor can be selected from particle sizes ranging from 1 μm to 30 μm.

波長変換層30内には、各ブロック(カラーフィルタ21の色セル)に対応して、蛍光体もしくは量子ドットが波長変換する色毎に偏りを以って分散されておらず、波長変換層30を(同図で、下から上に)通過した光が、赤色,緑色,青色の均等な混色による白色光としてカラーフィルタ21に入射する様に設計される。また、波長変換層30内には、蛍光体もしくは量子ドットだけでなく、混色を確実にする,通過する光の出射範囲を制御するなどの目的で、光散乱粒子を混合することも有効である。 In the wavelength conversion layer 30, phosphors or quantum dots are not dispersed unevenly for each color to be wavelength converted, corresponding to each block (color cell of the color filter 21), and the wavelength conversion layer 30 The color filter 21 is designed so that the light that has passed through the filter (from bottom to top in the figure) enters the color filter 21 as white light that is an even mixture of red, green, and blue. In addition, it is effective to mix not only phosphors or quantum dots in the wavelength conversion layer 30 but also light scattering particles for the purpose of ensuring color mixing and controlling the emission range of light passing through. .

カラーフィルタ21は、例えば、赤フィルタ23、緑フィルタ24、青フィルタ25、これらを区画するブラックマトリクス20を具備する。カラーフィルタ21と光モジュール1は、赤フィルタ23,緑フィルタ24,青フィルタ25が、発光素子3が含まれるブ
ロックと向い合って1:1で対応する様に貼り合わせる。
The color filter 21 includes, for example, a red filter 23, a green filter 24, a blue filter 25, and a black matrix 20 that partitions them. The color filter 21 and the optical module 1 are bonded together so that the red filter 23, green filter 24, and blue filter 25 face the block containing the light emitting element 3 and correspond to each other in a 1:1 ratio.

図7(b)は、図6に示した表示装置(マイクロLED)を、隔壁2と発光素子3のマトリクス配置とした部分平面図を示す。図7(a)は、マトリクス状に配設されたそれぞれの発光素子3を駆動する薄膜トランジスタ(図7では、一画素に第1薄膜トランジスタ67、第2薄膜トランジスタ68の2個を配置)と、映像信号線83、走査信号線84、第1電源線85、第2電源線86、容量素子87などを例示するマイクロLED駆動の回路図である。映像信号線83、走査信号線84は、映像信号制御部81、走査信号制御部82で制御される。これら駆動技術は、LEDもしくは有機ELの駆動で周知であるので詳述を省く。 FIG. 7B shows a partial plan view of the display device (micro LED) shown in FIG. 6 in which the partition walls 2 and the light emitting elements 3 are arranged in a matrix. FIG. 7A shows thin film transistors (in FIG. 7, two thin film transistors, a first thin film transistor 67 and a second thin film transistor 68 are arranged in one pixel) that drive each light emitting element 3 arranged in a matrix, and a video signal. 8 is a circuit diagram of a micro LED drive illustrating a line 83, a scanning signal line 84, a first power line 85, a second power line 86, a capacitive element 87, and the like. FIG. The video signal line 83 and the scanning signal line 84 are controlled by a video signal control section 81 and a scanning signal control section 82. Since these driving techniques are well known for driving LEDs or organic EL, detailed description thereof will be omitted.

[第2実施形態の変形例]
図8は、第2実施形態の変形例に係る表示装置(マイクロLED)10の構成を示す断面図であり、発光領域上に波長変換基板29を備える構成の表示装置10に関する。発光素子3が含まれる光モジュール1は、第2実施形態と同様な構成である。
波長変換基板29は、透明基板200上に、遮光性隔壁34と、青色光を赤色光に変換する赤色変換層31と、青色光を緑色光に変換する緑色変換層32と、青色変換層33を具備する構成であり、赤色変換層31,緑色変換層32,青色変換層33は遮光性隔壁34によって区画されている。各変換層31,32,33は、発光素子3が含まれるブロックと向い合って1:1で対応する様に配置される。
[Modification of second embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of a display device (micro LED) 10 according to a modification of the second embodiment, and relates to the display device 10 having a configuration including a wavelength conversion substrate 29 on a light emitting region. The optical module 1 including the light emitting element 3 has the same configuration as the second embodiment.
The wavelength conversion substrate 29 includes, on a transparent substrate 200, a light-blocking partition 34, a red conversion layer 31 that converts blue light into red light, a green conversion layer 32 that converts blue light into green light, and a blue conversion layer 33. The red conversion layer 31, the green conversion layer 32, and the blue conversion layer 33 are partitioned by a light-shielding partition 34. The conversion layers 31, 32, and 33 are arranged so as to face the block including the light emitting element 3 in a 1:1 correspondence.

図6における波長変換層30が白色光への変換を目的としているのに対して、図8の波長変換基板29では、遮光性隔壁34で区画されて各ブロックに対応する各変換層31,32,33がそれぞれ赤色,緑色,青色の対応色に変換してカラーフィルタと同様に機能するため、蛍光体もしくは量子ドットが波長変換する色毎に偏って分散される構成が相違している。図6と同様、図8における波長変換層30内にも光散乱粒子を混合することは有効である。 While the wavelength conversion layer 30 in FIG. 6 is intended for conversion into white light, in the wavelength conversion substrate 29 in FIG. , 33 convert into corresponding colors of red, green, and blue, respectively, and function similarly to a color filter. Therefore, the structure in which the phosphors or quantum dots are unevenly dispersed for each color whose wavelength is converted is different. Similarly to FIG. 6, it is effective to mix light scattering particles into the wavelength conversion layer 30 in FIG. 8 as well.

青色変換層33は、発光素子3の青色発光の波長分布が、所望の波長分布となっていれば波長変換の必要はないため、蛍光体粒子を分散させず、単に光散乱粒子を含む層であってもよい。また、色純度を高める上で、波長変換層30(31,32,33)を補佐する役割のカラーフィルタを挿入(基板200と波長変換層30の間に配置)することも更なる変形例として考えられる。(図示せず)
遮光性隔壁34は、隣接画素への漏れ光を防ぐ目的であるため、遮光の観点からは光反射性の隔壁とすることもできる。
The blue conversion layer 33 does not require wavelength conversion if the wavelength distribution of the blue light emitted by the light emitting element 3 is a desired wavelength distribution, so it is a layer that simply contains light scattering particles without dispersing phosphor particles. There may be. In addition, in order to improve color purity, a further variation is to insert a color filter (placed between the substrate 200 and the wavelength conversion layer 30) to assist the wavelength conversion layer 30 (31, 32, 33). Conceivable. (not shown)
Since the purpose of the light-shielding partition wall 34 is to prevent light from leaking to adjacent pixels, it can also be a light-reflecting partition wall from the viewpoint of light-shielding.

赤色変換層31は、粒形1μmから20μmから選ばれる赤色蛍光体を透明樹脂に分散させた赤色変換層である。緑色変換層31は、粒形1μmから20μmから選ばれる緑色蛍光体を透明樹脂に分散させた緑色変換層である。青色変換層31は、粒形1μmから20μmから選ばれる青色蛍光体を透明樹脂に分散させた青色変換層とすることができる。青色変換層31は、粒形数μmの透明な光散乱粒子としても良い。これら色変換層には、量子ドットを適用しても良い。 The red conversion layer 31 is a red conversion layer in which a red phosphor having a particle size of 1 μm to 20 μm is dispersed in a transparent resin. The green color conversion layer 31 is a green color conversion layer in which a green phosphor having a particle size of 1 μm to 20 μm is dispersed in a transparent resin. The blue conversion layer 31 can be a blue conversion layer in which a blue phosphor having a particle size of 1 μm to 20 μm is dispersed in a transparent resin. The blue color conversion layer 31 may be transparent light-scattering particles with a grain size of several μm. Quantum dots may be applied to these color conversion layers.

[第3実施形態]
第3実施形態を、図9を用いて説明する。第3実施形態は、光モジュールに表示パターンを規定する表示部を組み合わせてなる表示装置に関する。第3実施形態では、光モジュール1をLCD(液晶ディスプレイ)におけるバックライトユニットとして用いることになる。
LCDにより表示パターンを規定する表示部は、透明基板300,カラーフィルタ40,液晶層26,液晶層を駆動する薄膜トランジスタアレイ(画素電極27と共通電極28を有する)を備えてなる液晶パネル38である。液晶パネル38では、カバーガラス、タッチパネル、偏光板、位相差板、配向膜、光散乱シート、プリズムシート、薄膜トランジスタ(第3薄膜トランジスタ)などの図示を省略している。
[Third embodiment]
A third embodiment will be described using FIG. 9. The third embodiment relates to a display device in which an optical module is combined with a display section that defines a display pattern. In the third embodiment, the optical module 1 is used as a backlight unit in an LCD (liquid crystal display).
The display unit that defines the display pattern by the LCD is a liquid crystal panel 38 that includes a transparent substrate 300, a color filter 40, a liquid crystal layer 26, and a thin film transistor array (having a pixel electrode 27 and a common electrode 28) for driving the liquid crystal layer. . In the liquid crystal panel 38, illustrations of a cover glass, a touch panel, a polarizing plate, a retardation plate, an alignment film, a light scattering sheet, a prism sheet, a thin film transistor (third thin film transistor), etc. are omitted.

光モジュール1は、基板100の片面に、発光素子(LED)3と隔壁2を配置してなる。同図では、発光素子3が配置されて形成される発光領域をブロック単位で区画する隔壁2の配置間隔4内に、断面視で6個の発光素子3が含まれている。(奥行方向で配置される場合の発光素子数は考慮していない)さらに、発光領域上に、波長変換層30を備える構成である。隔壁2で区画されるブロック単位では、発光素子3の数を除けば、図6に示す光モジュール1と同様の構成である。 The optical module 1 includes a light emitting element (LED) 3 and a partition wall 2 arranged on one side of a substrate 100. In the figure, six light-emitting elements 3 are included in a cross-sectional view within an arrangement interval 4 of partition walls 2 that partition a light-emitting region formed by the arrangement of light-emitting elements 3 in blocks. (The number of light emitting elements arranged in the depth direction is not taken into account.) Furthermore, the configuration includes a wavelength conversion layer 30 on the light emitting region. The block units divided by the partition walls 2 have the same configuration as the optical module 1 shown in FIG. 6 except for the number of light emitting elements 3.

そして、液晶パネル38と光モジュール1とを、液晶パネル38の画素部(液晶層の駆動領域であり、カラーフィルタ40の色セルが区画される領域)と光モジュール1の発光領域とが相対するように貼り合わせて表示装置が構成される。 Then, the liquid crystal panel 38 and the optical module 1 are arranged such that the pixel part of the liquid crystal panel 38 (the driving area of the liquid crystal layer, and the area where the color cells of the color filter 40 are divided) and the light emitting area of the optical module 1 face each other. A display device is constructed by pasting them together in this way.

液晶層26は、ITOなどの透明電極である画素電極27と共通電極28間のフリンジ電界で駆動される水平配向の液晶を例示している。画素電極27は、カラーフィルタ40の色セル間に形成される上部電極41の配置間隔で規定される画素PX単位にて、図示されていない第3薄膜トランジスタで印加電圧の制御が行われる。 The liquid crystal layer 26 is a horizontally aligned liquid crystal driven by a fringe electric field between a pixel electrode 27 and a common electrode 28, which are transparent electrodes such as ITO. The voltage applied to the pixel electrode 27 is controlled by a third thin film transistor (not shown) in units of pixels PX defined by the arrangement interval of the upper electrode 41 formed between the color cells of the color filter 40.

上述の実施形態に係る光モジュールや表示装置は、種々の応用が可能である。これら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、ICカードのようなデータキャリア、光通信機器等が挙げられる。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。 The optical module and display device according to the embodiments described above can be applied in various ways. These applicable electronic devices include mobile phones, portable game devices, personal digital assistants, personal computers, e-books, video cameras, digital still cameras, head-mounted displays, navigation systems, and sound playback devices (car audio, digital audio Examples include players, etc.), copying machines, facsimile machines, printers, multifunction printers, vending machines, automatic teller machines (ATMs), personal authentication devices, data carriers such as IC cards, optical communication devices, and the like. Each of the above embodiments can be used in any combination.

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制限されている。 While preferred embodiments of the invention have been described and described above, it is to be understood that these are illustrative of the invention and are not to be considered as limiting. Additions, omissions, substitutions, and other changes may be made without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention should not be considered limited by the foregoing description, but rather by the scope of the claims.

1 ・・・ 光モジュール
2 ・・・ 隔壁
3 ・・・ 発光素子
4 ・・・ 隔壁の配置間隔(ブロック)
5 ・・・ 保護層
6 ・・・ コンタクトホール
7 ・・・ ワイヤ
8 ・・・ 下部電極
9 ・・・ 配線
12 ・・・ 回路部
13 ・・・ 額縁領域
14 ・・・ 接合層
16 ・・・ 反射電極
17 ・・・ 上部電極
18 ・・・ 映像信号線
19 ・・・ 走査信号線
20 ・・・ ブラックマトリクス
21 ・・・ カラーフィルタ
23 ・・・ 赤フィルタ
24 ・・・ 緑フィルタ
25 ・・・ 青フィルタ
26 ・・・ 液晶層
27 ・・・ 画素電極
28 ・・・ 共通電極
29 ・・・ 波長変換基板
30・・・ 波長変換層層
31・・・ 赤色変換層
32・・・ 緑色変換層
33・・・ 青色変換層
34・・・ 遮光性隔壁
35・・・ 透明基板200の一方の面
40・・・ カラーフィルタ
41・・・ 上部電極
67・・・ 第1薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタ)
68・・・ 第2薄膜トランジスタ(薄膜トランジスタ)
81・・・ 映像信号制御部
82・・・ 走査信号制御部
83・・・ 映像信号線
84・・・ 走査信号線
85・・・ 第1電源線
86・・・ 第2電源線
87・・・ 容量素子
100,200,300,400・・・ 透明基板
101・・・ 透明基板100の一方の面
PX ・・・ 画素
H1 ・・・ 隔壁の厚み(高さ)
R ・・・ 赤色蛍光体
G ・・・ 緑色蛍光体
B ・・・ 青色蛍光体
1... Optical module 2... Partition wall 3... Light emitting element 4... Partition interval (block)
5 ... Protective layer 6 ... Contact hole 7 ... Wire 8 ... Lower electrode 9 ... Wiring 12 ... Circuit section 13 ... Frame region 14 ... Bonding layer 16 ... Reflective electrode 17 ... Upper electrode 18 ... Video signal line 19 ... Scanning signal line 20 ... Black matrix 21 ... Color filter 23 ... Red filter 24 ... Green filter 25 ... Blue filter 26... Liquid crystal layer 27... Pixel electrode 28... Common electrode 29... Wavelength conversion substrate 30... Wavelength conversion layer layer 31... Red conversion layer 32... Green conversion layer 33 ... Blue conversion layer 34 ... Light-shielding partition wall 35 ... One surface 40 of transparent substrate 200 ... Color filter 41 ... Upper electrode 67 ... First thin film transistor (thin film transistor)
68... Second thin film transistor (thin film transistor)
81... Video signal control section 82... Scanning signal control section 83... Video signal line 84... Scanning signal line 85... First power line 86... Second power line 87... Capacitive elements 100, 200, 300, 400... Transparent substrate 101... One surface PX of transparent substrate 100... Pixel H1... Thickness (height) of partition wall
R... Red phosphor G... Green phosphor B... Blue phosphor

Claims (6)

基板の片面上に、発光素子を複数配置した発光領域と、前記発光素子を1個以上含む単位(ブロック)で区画する隔壁を有する光モジュールであって、前記発光素子は、いずれも、青色領域の同一波長に発光ピークを持つ青色発光LEDであり、
前記隔壁は、前記発光ピークを含む前記青色発光LEDによる青色領域の発光を吸収し、かつ、波長365nmの光を透過するように赤色顔料と黄色顔料を含むことを特徴とする光モジュール。
An optical module having, on one side of a substrate, a light-emitting region in which a plurality of light-emitting elements are arranged, and a partition wall dividing the light-emitting region into units (blocks) each including one or more light-emitting elements, wherein each of the light-emitting elements is in a blue region. It is a blue light-emitting LED that has a light emission peak at the same wavelength as
The optical module is characterized in that the partition wall contains a red pigment and a yellow pigment so as to absorb the light emitted by the blue light emitting LED in the blue region including the light emission peak, and to transmit light with a wavelength of 365 nm.
前記発光領域上に光散乱機能を有する波長変換機能層を備える請求項に記載の光モジュール。 The optical module according to claim 1 , further comprising a wavelength conversion functional layer having a light scattering function on the light emitting region. 請求項に記載の波長変換機能層上にカラーフィルタを備えることを特徴とする光モジュール。 An optical module comprising a color filter on the wavelength conversion functional layer according to claim 2 . 請求項に記載の光モジュールを備える表示装置であって、前記ブロックごとに前記発光素子を発光、発光停止を制御する回路部を備えることを特徴とする表示装置。 4. A display device comprising the optical module according to claim 3 , further comprising a circuit unit that controls the light emitting element to emit light and stop emitting light for each block. 請求項に記載の光モジュールを備える表示装置であって、前記カラーフィルタと対向する位置に、透明基板と液晶層と前記液晶層を駆動する薄膜トランジスタアレイからなるアレイ基板を備えることを特徴とする表示装置。 4. A display device comprising the optical module according to claim 3 , characterized in that an array substrate comprising a transparent substrate, a liquid crystal layer, and a thin film transistor array for driving the liquid crystal layer is provided at a position facing the color filter. Display device. 請求項2に記載の光モジュールを備える表示装置であって、前記波長変換機能層は、青色光を赤色光に変換する赤色変換層と、青色光を緑色光に変換する緑色変換層と、青色変換層を含むことを特徴とする表示装置。3. A display device comprising the optical module according to claim 2, wherein the wavelength conversion functional layer includes a red conversion layer that converts blue light to red light, a green conversion layer that converts blue light to green light, and a blue color conversion layer that converts blue light to green light. A display device comprising a conversion layer.
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