WO2024128052A1 - ブラックマトリクス基板及び表示装置 - Google Patents

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WO2024128052A1
WO2024128052A1 PCT/JP2023/043280 JP2023043280W WO2024128052A1 WO 2024128052 A1 WO2024128052 A1 WO 2024128052A1 JP 2023043280 W JP2023043280 W JP 2023043280W WO 2024128052 A1 WO2024128052 A1 WO 2024128052A1
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WO
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layer
light
black matrix
cross
holes
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PCT/JP2023/043280
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English (en)
French (fr)
Inventor
京慧 川田
真也 石川
Original Assignee
Ｔｏｐｐａｎホールディングス株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • light-emitting elements such as light-emitting diodes are used, for example, as light sources for backlight units or as components of pixels or subpixels.
  • partitions may be provided to separate the light-emitting elements or the pixels or subpixels from one another (see Patent Documents 1 to 4).
  • the partitions make it possible, for example, to efficiently use the light emitted by the light-emitting elements, or to prevent the light emitted by one light-emitting element from entering an area into which the light emitted by another light-emitting element should be incident.
  • a structure in which the side surfaces of the partitions separating the pixels or subpixels from one another are inclined contributes to improving brightness and color conversion efficiency (see Patent Documents 5 to 6).
  • the objective of the present invention is to provide a display device with excellent light extraction efficiency.
  • a black matrix substrate comprising: a transparent substrate having a first main surface and a second main surface; a black matrix provided on the first main surface and having a plurality of first through holes arranged in a first direction and a second direction intersecting each other; and a plurality of second through holes provided on the black matrix at the positions of the plurality of first through holes, each of the plurality of second through holes including a resin layer exposing a peripheral region surrounding the opening of the first through hole on the upper surface of the black matrix, and a reflective layer at least partially covering the peripheral region and each of the side walls of the plurality of second through holes, and a partition portion sandwiched between the second through holes adjacent to each other in the first direction in the resin layer has a structure in a cross section parallel to the thickness direction of the transparent substrate and the first direction, the cross section being defined by the following formula (1).
  • H is the dimension of the cross section in the thickness direction
  • W L is the width of the cross section at a position where the height from the bottom end of the cross section is 0.1 ⁇ H
  • W H is the width of the cross section at a position where the height from the bottom end of the cross section is 0.9 ⁇ H.
  • a black matrix substrate according to the above aspect, in which the dimension H and the distance DT in the first direction from a point on the contour of the cross section whose height from the bottom end of the cross section is 0.1 ⁇ H to the first through hole satisfy the relationship shown in the following formula (2).
  • a black matrix substrate according to any of the above aspects, wherein the peripheral region includes a first region surrounding the opening and not covered by the reflective layer, and a second region surrounding the first region and covered by the reflective layer, and a width W R1 of a portion of the first region extending in a second direction perpendicular to the first direction and the thickness direction, and a width W R2 of a portion of the second region extending in the second direction satisfy the relationship shown in formula (3) below.
  • each of the second through holes has a shape extending in a second direction perpendicular to the first direction and the thickness direction.
  • a black matrix substrate according to any of the above aspects, further comprising a color filter including a plurality of colored layers each disposed at at least some of the positions of the plurality of first through holes.
  • a black matrix substrate according to the above aspect, further comprising an overcoat layer interposed between the black matrix and the resin layer, the overcoat layer covering the color filter and filling those of the plurality of first through holes in which the colored layer is not disposed.
  • a black matrix substrate according to any of the above aspects, further including a plurality of wavelength conversion layers each disposed within at least a portion of the plurality of second through holes.
  • the reflective layer includes a layer made of a metal or an alloy.
  • a display device comprising a black matrix substrate according to any of the above aspects, a dimmer device arranged to face the first main surface, and an adhesive layer interposed between the black matrix substrate and the dimmer device and bonding them together.
  • the present invention provides a display device with excellent light extraction efficiency.
  • FIG. 1 is a plan view showing a part of a display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the display device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the display device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the display device shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a part of the black matrix substrate included in the display device of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view of a portion of the structure shown in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view of a portion of the structure shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of the structure shown in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing a portion of a display device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the display device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of the display device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the display device shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged plan view showing a portion of a black matrix substrate included in the display device of FIG. 1.
  • FIG. 6 is an enlarged plan view showing a portion of the structure shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is an enlarged plan view showing a portion of the structure shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of the structure shown in FIG. 6.
  • the area surrounded by the dashed line represents the opening of the first through hole of the black matrix 32 on the transparent substrate 31 side, as described below.
  • the first wavelength conversion layer 36R and the second wavelength conversion layer 36G are omitted.
  • the display device 1A shown in Figures 1 to 4 is capable of color display using an active matrix driving method, and is a micro LED display in which each sub-pixel includes a light-emitting diode (LED).
  • LED light-emitting diode
  • the X direction and the Y direction are parallel to the display surface of the display device 1A and intersect with each other. According to one example, the X direction and the Y direction are perpendicular to each other.
  • the Z direction is perpendicular to the X direction and the Y direction. In other words, the Z direction is the thickness direction of the display device 1A.
  • the display device 1A includes a video signal line VSL, a power supply line PSL, a scanning signal line SSL, pixels PX, a video signal line driver VDR, and a scanning signal line driver SDR.
  • the video signal lines VSL and power supply lines PSL each extend in the Y direction and are arranged alternately in the X direction.
  • the scanning signal lines SSL each extend in the X direction and are arranged in the Y direction.
  • Each pixel PX includes a first sub-pixel PXR, a second sub-pixel PXG, and a third sub-pixel PXB.
  • the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB are arranged corresponding to the intersections of the video signal lines VSL and the scanning signal lines SSL.
  • the first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB emit light of different colors.
  • the first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB emit red light, green light, and blue light, respectively.
  • the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB are arranged in this order in the X direction.
  • the arrangement order of the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB in each pixel PX can be changed.
  • first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB form a stripe arrangement.
  • the first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB may form other arrangements, such as a delta arrangement and a mosaic arrangement.
  • Each of the first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB includes a light-emitting element D, a drive control element DR, a switch SW, and a capacitor C.
  • the light-emitting element D is a light-emitting diode.
  • the light-emitting diode is, for example, a light-emitting diode made of an inorganic material.
  • a light-emitting diode made of an inorganic material can be obtained, for example, by singulating a laminate having a similar layer structure into a plurality of parts.
  • the light-emitting element D may be an electroluminescence element, which is a light-emitting diode made of an organic material.
  • the cathode of the light-emitting element D is connected to the ground electrode.
  • the light-emitting element D is a blue light-emitting diode made of an inorganic material that emits blue light.
  • the drive control element DR and the switch SW are field effect transistors.
  • the drive control element DR is a p-channel thin-film transistor
  • the switch SW is an n-channel thin-film transistor.
  • the drive control element DR has a gate connected to the drain of the switch SW, a source connected to the power supply line PSL, and a drain connected to the anode of the light-emitting element D.
  • the switch SW has a gate connected to the scanning signal line SSL, and a source connected to the video signal line VSL.
  • Capacitor C is, for example, a thin-film capacitor.
  • One electrode of capacitor C is connected to the gate of drive control element DR, and the other electrode is connected to power supply line PSL.
  • the first subpixel PXR further includes a first wavelength conversion layer 36R and a first colored layer 33R shown in Figures 3 and 4.
  • the first wavelength conversion layer 36R is disposed to face the light-emitting element D of the first subpixel PXR.
  • the first wavelength conversion layer 36R converts the light emitted by the light-emitting element D of the first subpixel PXR into a first light of a specific color.
  • the first wavelength conversion layer 36R converts the blue light emitted by the light-emitting element D of the first subpixel PXR into red light.
  • the first colored layer 33R is disposed to face the light-emitting element D of the first subpixel PXR with the first wavelength conversion layer 36R sandwiched therebetween.
  • the first colored layer 33R transmits light after wavelength conversion by the first wavelength conversion layer 36R and absorbs light that has not been wavelength-converted by the first wavelength conversion layer 36R.
  • the first colored layer 33R is, for example, a red colored layer that transmits red light after wavelength conversion by the first wavelength conversion layer 36R and absorbs blue light and the like that has not been wavelength-converted by the first wavelength conversion layer 36R.
  • the second subpixel PXG further includes a second wavelength conversion layer 36G and a second colored layer 33G shown in FIG. 3.
  • the second wavelength conversion layer 36G is disposed so as to face the light-emitting element D of the second subpixel PXG.
  • the second wavelength conversion layer 36G converts the light emitted by the light-emitting element D of the second subpixel PXG into a second light having a different color from the first light.
  • the second wavelength conversion layer 36G converts the blue light emitted by the light-emitting element D of the second subpixel PXG into green light.
  • the second colored layer 33G is disposed so as to face the light-emitting element D of the second subpixel PXG with the second wavelength conversion layer 36G sandwiched therebetween.
  • the second colored layer 33G transmits light after wavelength conversion by the second wavelength conversion layer 36G and absorbs light that has not been wavelength-converted by the second wavelength conversion layer 36G.
  • the second colored layer 33G is, for example, a green colored layer that transmits green light after wavelength conversion by the second wavelength conversion layer 36G and absorbs blue light and the like that has not been wavelength-converted by the second wavelength conversion layer 36G.
  • the third subpixel PXB further includes a base layer 33B and a filling layer 36B as shown in FIG. 3.
  • the filling layer 36B is disposed so as to face the light-emitting element D of the third subpixel PXB.
  • the filling layer 36B is, for example, a colorless and transparent layer.
  • the filling layer 36B may be omitted.
  • the base layer 33B is disposed so as to face the light-emitting element D of the third subpixel PXB with the filling layer 36B sandwiched therebetween.
  • the base layer 33B transmits the light emitted by the light-emitting element D of the third subpixel PXB as third light.
  • the base layer 33B is, for example, a colorless light-transmitting layer or a blue-colored layer that transmits the blue light emitted by the light-emitting element D of the third subpixel PXB.
  • the video signal line driver VDR and the scan signal line driver SDR are mounted on the display panel using a COG (chip on glass) mounting method, as shown in FIG. 2.
  • the video signal line driver VDR and the scan signal line driver SDR may be mounted using a TCP (tape carrier package) mounting method, instead of a COG mounting method.
  • the video signal line driver VDR is connected to the video signal line VSL and the power supply line PSL.
  • the video signal line driver VDR outputs a voltage signal as a video signal to the video signal line VSL.
  • the scanning signal line driver SDR is connected to the scanning signal line SSL.
  • the scanning signal line driver SDR outputs a voltage signal as a scanning signal to the scanning signal line SSL.
  • the power supply line PSL may be connected to the scanning signal line driver SDR instead of being connected to the video signal line driver VDR.
  • the display device 1A includes a light control device 2A, a black matrix substrate 3, and an adhesive layer 4.
  • the light control device is a device that emits light toward a black matrix substrate and can adjust at least one of the intensity of the light and the time for emitting the light for each pixel or for each subpixel.
  • the light control device 2A shown in Figures 3 and 4 includes a substrate 21, a semiconductor layer 22, conductor layers 23A, 23B, 23C, and 23D, insulating layers 24A, 24B, and 24C, a light emitting element 25, a partition layer 26, a filling layer 27, and a conductor layer 28.
  • the substrate 21 includes an insulating substrate such as a glass substrate.
  • the substrate 21 may further include an undercoat layer provided on the main surface of the insulating substrate facing the black matrix substrate 3.
  • the undercoat layer is, for example, a laminate of a silicon nitride layer and a silicon oxide layer sequentially stacked on the insulating substrate.
  • the substrate 21 may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the substrate 21 may be either rigid or flexible.
  • the semiconductor layers 22 are arranged on the main surface of the substrate 21 facing the black matrix substrate 3.
  • the semiconductor layers 22 are, for example, polysilicon layers.
  • the semiconductor layers 22 are semiconductor layers of thin-film transistors constituting the drive control elements DR or the switches SW.
  • Each semiconductor layer 22 includes a source and a drain, and a channel region interposed between them.
  • the conductor layer 23A is a conductor pattern provided on the main surface of the substrate 21.
  • the conductor layer 23A constitutes the video signal line VSL, the power supply line PSL, the source electrode SE, the drain electrode DE, and the lower electrode (not shown) of the capacitor C.
  • the source electrode SE and the drain electrode DE are connected to the source and drain of the semiconductor layer 22, respectively.
  • the conductor layer 23A is made of a metal or an alloy.
  • the conductor layer 23A may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the insulating layer 24A covers the conductor layer 23A and the above-mentioned main surface of the substrate 21.
  • the insulating layer 24A can be formed using, for example, TEOS (tetraethyl orthosilicate).
  • TEOS tetraethyl orthosilicate
  • the gate insulating film of each thin-film transistor constituting the drive control element DR or switch SW is part of the insulating layer 24A.
  • the dielectric layer of each capacitor C is another part of the insulating layer 24A.
  • the conductor layer 23B is a conductor pattern provided on the insulating layer 24A.
  • the gate electrode GE of each thin film transistor constituting the drive control element DR or switch SW is part of the conductor layer 23B.
  • Each gate electrode GE faces the channel region of the semiconductor layer 22 with the insulating layer 24A sandwiched therebetween.
  • the upper electrode (not shown) of each capacitor C is another part of the conductor layer 23B.
  • Each upper electrode faces the lower electrode of the capacitor C including this upper electrode with the insulating layer 24A sandwiched therebetween.
  • the conductor layer 23B is made of a metal or an alloy.
  • the conductor layer 23B may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • Insulating layer 24B covers conductor layer 23B and insulating layer 24A.
  • Insulating layer 24B is an interlayer insulating film.
  • Insulating layer 24B is made of an inorganic insulator such as silicon oxide.
  • An insulating layer made of an inorganic insulator can be formed by, for example, plasma CVD (chemical vapor deposition).
  • the conductor layer 23C is a conductor pattern provided on the insulating layer 24B.
  • the conductor layer 23C constitutes the scanning signal line SSL.
  • the source electrode SE and the drain electrode DE may be provided on the insulating layer 24B instead of on the insulating layer 24A.
  • the scanning signal line SSL and the source electrode SE and the drain electrode DE may be formed by the conductor layer 23C.
  • Insulating layer 24C covers conductor layer 23C and insulating layer 24B. Insulating layer 24C is a passivation film. Insulating layer 24C is made of an inorganic insulator such as silicon nitride.
  • the conductor layer 23D is a conductor pattern provided on the insulating layer 24C.
  • the conductor layer 23D constitutes electrode pads arranged in the X direction and the Y direction corresponding to the first subpixel PXR, the second subpixel PXG, and the third subpixel PXB.
  • the laminate consisting of the insulating layers 24A, 24B, and 24C has through holes at the position of the drain electrode DE connected to the drain of the drive control element DR. Each electrode pad is connected to the drain electrode DE via this through hole.
  • the conductor layer 23D is made of, for example, a metal or an alloy.
  • the conductor layer 23D may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the contour of the orthogonal projection of each electrode pad onto a plane perpendicular to the Z direction is spaced apart from and surrounds the orthogonal projection onto the plane ahead of the light-emitting element 25 placed on the electrode pad. That is, the electrode pad has a larger dimension in the direction perpendicular to the Z direction compared to the light-emitting element 25. Therefore, the electrode pad also serves as a reflective layer that reflects light traveling toward the substrate 21. The electrode pad does not have to fulfill this role as a reflective layer. In this case, the reflective layer that fulfills this role may or may not be provided separately from the electrode pad.
  • the light-emitting element 25 shown in Figures 3 and 4 is the light-emitting element D shown in Figure 2.
  • the light-emitting element 25 is disposed on an electrode pad.
  • the light-emitting element 25 is a light-emitting diode made of an inorganic material.
  • a substrate including a light-emitting diode as the light-emitting element 25 is sometimes called an "LED substrate.”
  • the light-emitting element 25 has a multi-layer structure including multiple layers, for example, a first layer 251, a second layer 252, and a third layer 253.
  • the stacking direction of the layers included in the light-emitting element 25 is the Z direction. This stacking direction may be perpendicular to the Z direction.
  • Each light-emitting element 25 includes an anode and a cathode.
  • the light-emitting element 25 has an anode and a cathode on one side.
  • the anode of the light-emitting element 25 is connected to an electrode pad via a bonding wire (not shown).
  • the light-emitting element 25 may be bonded to the electrode pad and the anode may be connected to the electrode pad by die bonding using a conductive material such as a conductive paste as a bonding material.
  • the conductor layer 28 may be omitted, and electrode pads for connecting to the cathode of the light-emitting element 25 may be further provided on the insulating layer 24C, and wiring connected to these electrode pads may be further provided between the insulating layers, and the light-emitting element 25 may be bonded to the electrode pad and the conductor layer 28 and the anode and cathode may be connected to the electrode pads by flip-chip bonding.
  • the dimensions of the light-emitting element 25 in the X and Y directions are preferably in the range of 1 to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 5 to 80 ⁇ m, and even more preferably in the range of 10 to 60 ⁇ m.
  • the dimensions of the light-emitting element 25 in the Z direction are preferably in the range of 1 to 20 ⁇ m, more preferably in the range of 1 to 15 ⁇ m, and even more preferably in the range of 1 to 10 ⁇ m.
  • the partition layer 26 is provided on the insulating layer 24C.
  • the partition layer 26 has through holes at the positions of the electrode pads.
  • the light-emitting elements 25 are respectively located in these through holes.
  • the partition layer 26 is made of, for example, a resin.
  • Such a partition layer 26 can be formed by photolithography using a photosensitive resin.
  • the partition layer 26 may include a resin layer having through holes and a reflective layer that covers the side walls of the through holes and, optionally, the upper surface of the resin layer.
  • the reflective layer may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the layers included in the reflective layer are, for example, metals, alloys, or transparent dielectrics.
  • the partition layer 26 may be omitted.
  • the filling layer 27 fills the gap between the light emitting element 25 and the partition layer 26.
  • the filling layer 27 is a light transmitting layer that transmits the light emitted by the light emitting element 25.
  • the filling layer 27 also serves as a protective layer that protects the light emitting element 25 and the joint between the light emitting element 25 and the electrode.
  • the filling layer 27 is made of, for example, a resin. It is preferable that the refractive index of the filling layer 27 is different from the refractive index of the material that constitutes the surface of the partition layer 26.
  • the conductor layer 28 is provided on the partition layer 26 and the filling layer 27.
  • the cathode of the light-emitting element 25 is connected to the conductor layer 28.
  • the conductor layer 28 is made of a conductive transparent oxide, it can be provided so as to cover the entire cathode of the light-emitting element 25.
  • the conductor layer 28 is made of a metal or an alloy, it is preferable that the conductor layer 28 is provided so as to partially cover the cathode of the light-emitting element 25.
  • the black matrix substrate 3 faces the dimming device 2A. Specifically, the black matrix substrate 3 faces the substrate 21 with the light emitting element 25 and the like sandwiched between them.
  • the black matrix substrate 3 includes a transparent substrate 31, a black matrix 32, a resin layer 34, a reflective layer 35, a color filter including a first colored layer 33R and a second colored layer 33G, a base layer 33B, a first wavelength conversion layer 36R, a second wavelength conversion layer 36G, and a filling layer 36B.
  • the transparent substrate 31 is transparent to visible light.
  • the transparent substrate 31 is, for example, a colorless substrate.
  • the transparent substrate 31 may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the transparent substrate 31 is made of, for example, glass, a transparent resin, or a combination thereof.
  • the transparent substrate 31 may be hard or flexible.
  • the transparent substrate 31 has a first main surface facing the dimming device 2A and a second main surface which is the rear surface of the first main surface.
  • the black matrix 32 is provided on the first main surface of the transparent substrate 31.
  • the black matrix 32 is a black layer that blocks visible light.
  • the black matrix 32 is made of, for example, a mixture containing a binder resin and a colorant.
  • the colorant is, for example, a black pigment or a mixture of pigments that exhibit black color by subtractive color mixing, for example, a mixture containing a blue pigment, a green pigment, and a red pigment.
  • the black matrix 32 is a layer containing carbon materials such as graphite, graphene, and carbon nanotubes.
  • the black matrix 32 is a laminate of a chromium layer and a chromium oxide layer.
  • the black matrix 32 has first through holes at the positions of the light-emitting elements 25.
  • the first through holes are arranged in a first direction and a second direction that intersect with each other, in this case, the first direction and the second direction.
  • the opening of each first through hole on the transparent substrate 31 side has a larger dimension in the direction perpendicular to the Z direction than the light-emitting elements 25.
  • the opening of the first through hole on the transparent substrate 31 side has a shape extending in the Y direction, as shown by the dashed line in FIG. 1.
  • Each portion of the black matrix 32 corresponding to a pixel PX includes a first through hole provided at the position of the first sub-pixel PXR, a first through hole provided at the position of the second sub-pixel PXG, and a first through hole provided at the position of the third sub-pixel PXB, and these three first through holes are arranged in the X direction.
  • a plurality of first through hole groups each consisting of these three first through holes are arranged in the X direction and the Y direction.
  • the distance between adjacent first through hole groups in the X direction is greater than the distance between first through holes included in the same through hole group.
  • the distance between adjacent first through hole groups in the Y direction is also greater than the distance between first through holes included in the same through hole group.
  • the arrangement pitch of the first through holes in the X direction is preferably in the range of 15 to 300 ⁇ m, more preferably in the range of 40 to 150 ⁇ m.
  • the arrangement pitch of the first through hole group in the X direction is preferably in the range of 80 to 900 ⁇ m, more preferably in the range of 100 to 600 ⁇ m.
  • the arrangement pitch of the first through hole group in the Y direction is preferably in the range of 80 to 900 ⁇ m, more preferably in the range of 100 to 600 ⁇ m.
  • the aperture ratio of the black matrix 32 is preferably in the range of 5 to 66%, more preferably in the range of 5 to 40%, and even more preferably in the range of 5 to 20%.
  • Light-emitting diodes made of inorganic materials can emit light brightly even when the light-emitting surface is small, and also have a long life. Therefore, when the light-emitting element 25 is a light-emitting diode made of inorganic materials, a bright display is possible even if the aperture ratio of the black matrix 32 is reduced. Furthermore, by reducing the aperture ratio of the black matrix 32, reflection of external light can be suppressed, and a deeper black color can be displayed, thereby achieving a higher contrast ratio.
  • the thickness of the black matrix 32 is preferably in the range of 0.1 to 30 ⁇ m, more preferably in the range of 1 to 15 ⁇ m, and even more preferably in the range of 1 to 5 ⁇ m.
  • a thick black matrix 32 is advantageous in achieving high light blocking properties. However, if the black matrix 32 is made thick, the light may not reach the depths of the coating film made of a photosensitive black composition with sufficient intensity during pattern exposure, making it difficult to achieve high shape precision.
  • the resin layer 34 is provided on the black matrix 32, as shown in Figures 3 and 4. According to one example, the resin layer 34 is transparent. In this case, the resin layer 34 may be colored or colorless. The resin layer 34 may have light scattering properties.
  • the resin layer 34 has second through holes at the positions of the first through holes. These second through holes form second through hole groups corresponding to the above-mentioned first through hole groups.
  • Each of the second through hole groups consists of three second through holes arranged in the X direction here.
  • the second through hole groups are arranged in first and second directions that intersect with each other, here the X direction and Y direction.
  • the distance W x 1 between adjacent second through hole groups in the X direction is greater than the distance W x 2 between second through holes included in the same through hole group.
  • the distance W y 1 between adjacent second through hole groups in the Y direction is also greater than the distance W x 2 between second through holes included in the same through hole group.
  • the distance W x 2 is preferably in the range of 5 to 80 ⁇ m, more preferably in the range of 5 to 40 ⁇ m, and even more preferably in the range of 5 to 20 ⁇ m.
  • the distance W y 1 is preferably in the range of 5 to 250 ⁇ m, more preferably in the range of 5 to 100 ⁇ m, and even more preferably in the range of 5 to 50 ⁇ m.
  • the ratio W x 1/W x 2 of the distance W x 1 to the distance W x 2 is preferably in the range of 0.1 to 50, more preferably in the range of 2 to 20, and further preferably in the range of 5 to 15.
  • the distance W x 1 may be equal to the distance W x 2 or may be smaller than the distance W x 2.
  • the ratio Wy1 / Wx2 of the distance Wy1 to the distance Wx2 is preferably in the range of 0.1 to 50, more preferably in the range of 0.1 to 10, and even more preferably in the range of 0.1 to 5.
  • the distance Wy1 may be equal to the distance Wx2 or may be smaller than the distance Wx2 .
  • Each of the second through holes exposes a peripheral region surrounding the opening of the first through hole on the upper surface of the black matrix 32.
  • the opening of the second through hole on the light control device 2A side has a dimension Lx in the X direction preferably in the range of 25 to 250 ⁇ m, more preferably in the range of 30 to 150 ⁇ m.
  • the opening of the second through hole on the light control device 2A side has a dimension Ly in the Y direction preferably in the range of 60 to 850 ⁇ m, more preferably in the range of 70 to 550 ⁇ m.
  • each of the second through holes has a shape extending in the Y direction.
  • the ratio L y /L x of the dimension L y to the dimension L x is preferably larger than the ratio of the dimension in the Y direction to the dimension in the X direction of the first through hole.
  • the portion of the resin layer 34 between the adjacent second through holes i.e., the partition wall
  • This partition wall may have a rectangular cross-sectional shape, a reverse tapered cross-sectional shape, or another cross-sectional shape.
  • the dimension W SW is the dimension of the side wall of the second through hole in the X direction.
  • the thickness of the resin layer 34 is preferably in the range of 5 to 50 ⁇ m, more preferably in the range of 5 to 40 ⁇ m, and even more preferably in the range of 10 to 25 ⁇ m. If the thickness of the resin layer 34 is small, it is difficult to increase the thickness of the layer formed in the second through hole. If the resin layer 34 is made thicker, the shape accuracy of the partition portion sandwiched between adjacent second through holes decreases.
  • the reflective layer 35 at least partially covers the peripheral region and the side walls of each of the second through holes.
  • the reflective layer 35 includes a first portion 351 that covers the upper surface of the resin layer 34, a second portion 352 that covers the side walls of the second through holes, and a third portion 353 that partially covers the peripheral region.
  • the first region 32R1 is a region of the peripheral region that surrounds the opening of the first through hole and is not covered by the reflective layer 35.
  • the second region of the peripheral region that is covered by the reflective layer 35 surrounds the first region 32R1.
  • the reflective layer 35 may not cover a portion of the upper surface of the resin layer 34.
  • the first portion 351 may have a through hole or a slit.
  • the reflective layer 35 may not cover a portion of the sidewall of the second through hole.
  • the reflective layer 35 may not cover at least one of a portion of at least one sidewall of the second through hole that is adjacent to the black matrix 32 and a portion of at least one sidewall of the second through hole that is adjacent to the top surface of the resin layer 34.
  • the portion of the reflective layer 35 located within the second through-hole opens at the position of the first colored layer 33R, the second colored layer 33G, or the base layer 33B.
  • the area S2 of each of these openings is preferably larger than the area S1 of the opening of the first through-hole.
  • the ratio S2/S1 of the area S2 to the area S1 is preferably in the range of 1 to 100, more preferably in the range of 1 to 30, and even more preferably in the range of 1 to 2.
  • the reflective layer 35 may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the layers contained in the reflective layer 35 are, for example, metals, alloys, or transparent dielectrics. From the viewpoint of thermal conductivity, it is preferable that the reflective layer 35 includes a layer made of a metal or an alloy. According to one example, the reflective layer 35 is made of aluminum, an aluminum alloy, or a neodymium alloy.
  • the thickness of the reflective layer 35 covering the upper surface of the resin layer 34 is preferably in the range of 100 to 500 nm, and more preferably in the range of 100 to 250 nm. Increasing the thickness of the reflective layer 35 improves the thermal conductivity in the in-plane direction. However, increasing the thickness of the reflective layer 35 increases the manufacturing cost.
  • the reflective layer 35 can be formed, for example, by performing film formation by a vapor phase deposition method such as sputtering or vacuum deposition, forming an etching mask, and etching such as wet etching, in that order.
  • the etching mask can be formed by photolithography using a photosensitive resin.
  • the transparent resin layer used as the etching mask may or may not be removed after the above etching.
  • the first colored layer 33R fills the first through-hole at the position of the first sub-pixel PXR. As described above, here, the first colored layer 33R is a red colored layer.
  • the second colored layer 33G fills the first through-hole at the position of the second subpixel PXG, as shown in FIG. 3. As described above, here, the second colored layer 33G is a green colored layer.
  • the base layer 33B fills the first through-hole at the position of the third subpixel PXB, as shown in FIG. 3. As described above, here, it is a colorless light-transmitting layer or a blue colored layer. When the base layer 33B is a colorless light-transmitting layer, it may be an overcoat layer that is interposed between the black matrix 32 and the resin layer 34, as shown in FIG. 8, covers the color filter, and fills the first through-hole where the first colored layer 33R or the second colored layer 33G is not disposed.
  • the first wavelength conversion layer 36R is provided on the first colored layer 33R and fills at least the bottom of the second recess.
  • the first wavelength conversion layer 36R is a layer containing a phosphor such as a quantum dot phosphor and a transparent resin. As described above, here, the first wavelength conversion layer 36R converts the blue light emitted by the light-emitting element D of the first sub-pixel PXR into red light.
  • the second wavelength conversion layer 36G is provided on the second colored layer 33G and fills at least the bottom of the second recess.
  • the second wavelength conversion layer 36G is a layer containing a phosphor such as a quantum dot phosphor and a transparent resin. As described above, here, the second wavelength conversion layer 36G converts the blue light emitted by the light-emitting element D of the second sub-pixel PXG into green light.
  • the filling layer 36B is provided on the base layer 33B and fills at least the bottom of the second recess. As described above, the filling layer 36B is a colorless and transparent layer. In this case, the filling layer 36B is made of, for example, a transparent resin.
  • the adhesive layer 4 is interposed between the dimming device 2A and the black matrix substrate 3, and bonds them to each other.
  • the adhesive layer 4 transmits the light emitted by the light-emitting element 25.
  • the adhesive layer 4 is, for example, a colorless and transparent layer.
  • the adhesive layer 4 is made of an adhesive or a pressure-sensitive adhesive.
  • the partition portion sandwiched between adjacent second through holes in the resin layer 34 in the first direction has a structure in a cross section parallel to the thickness direction of the transparent substrate 31 and the first direction defined by the following formula (1). That is, the partition portion sandwiched between adjacent second through holes in the resin layer 34 in the X direction has a structure in a cross section parallel to the X direction and Z direction defined by the following formula (1).
  • H is the dimension of the cross section in the Z direction, which is the thickness direction, as shown in FIG. 8.
  • W L is the width of the cross section at a position where the height from the bottom end of the cross section is 0.1 ⁇ H.
  • W H is the width of the cross section at a position where the height from the bottom end of the cross section is 0.9 ⁇ H. The reason why the structure is specified by the width W L and the width W H is that the dimensions and shapes are likely to vary near the bottom end and near the top end of the cross section, and the effect of these shapes and dimensions on the light extraction efficiency is not large.
  • the reflective layer 35 includes the third portion 353, the light emitted by the light-emitting element D and a portion of the light obtained by wavelength conversion of this light by the wavelength conversion layer are reflected by the third portion 353.
  • the cross section of the resin layer 34 is, for example, inversely tapered.
  • the ratio ( WL - WH )/H is small, the light emitted by the light emitting element D and a part of the light obtained by wavelength conversion of this light by the wavelength conversion layer are reflected many times by the second portion 352 and the third portion 353, and are attenuated each time they are reflected.
  • the ratio ( WL - WH )/H is small, it becomes difficult to sufficiently deposit the material of the reflective layer 35 at the lower part of the side wall of the second through hole and in its vicinity.
  • the light incident on the black matrix 32 or the resin layer 34 is not used for display. Therefore, when the ratio ( WL - WH )/H is small, excellent light extraction efficiency cannot be achieved.
  • the cross section of the resin layer 34 has, for example, a forward tapered shape.
  • the ratio ( WL - WH )/H is large, a part of the light emitted by the light-emitting element D and the light obtained by wavelength conversion of this light by the wavelength conversion layer are reflected by the second portion 352 and the third portion 353 toward the light control device 2A. Therefore, even when the ratio ( WL - WH )/H is large, excellent light extraction efficiency cannot be achieved.
  • the cross section of the partition wall parallel to the X-direction and Z-direction has a structure defined by formula (1)
  • most of the light emitted by the light-emitting element D and the light obtained by wavelength conversion of this light by the wavelength conversion layer can pass through the first through hole without multiple reflections or reflections in the opposite direction by the second portion 352 and the third portion 353.
  • the material of the reflective layer 35 can be sufficiently deposited at the lower part of the side wall of the second through hole and in its vicinity. Therefore, excellent light extraction efficiency can be achieved. It is more preferable that the ratio (W L -W H )/H is within the range of -0.20 to +0.20.
  • the dimension H and the distance DT which will be described later, satisfy the relationship shown in the following formula (2).
  • the distance DT is the distance in the first direction from a point on the contour of the cross section whose height from the bottom end of the cross section is 0.1 ⁇ H to the first through hole, as shown in FIG. 8.
  • Increasing the ratio DT/H can reduce the effect on the display of external light that passes through the first through-hole and enters the display device 1A.
  • increasing the ratio DT/H can make the third portion 353 of the reflective layer 35 wider.
  • the resist pattern used as an etching mask in the process of forming an opening by etching in the reflective layer 35 formed as a continuous film is less likely to peel off from the reflective layer 35. It is more preferable that the ratio DT/H is 0.2 or more.
  • the ratio DT/H is preferably equal to or less than 3, and more preferably equal to or less than 2. If the ratio DT/H is excessively large, it becomes difficult to reduce the ratio H/ WL of the dimension H to the width WL , and it becomes difficult to form a partition portion having a large dimension H with high shape accuracy.
  • the region of the upper surface of the black matrix 32 that is not covered by the resin layer 34 is the peripheral region surrounding the opening of the first through-hole.
  • the peripheral region includes the first region 32R1 that surrounds the opening of the first through-hole and is not covered by the reflective layer 35, and the second region that surrounds the first region 32R1 and is covered by the reflective layer 35. It is preferable that the width W R1 of the portion of the first region 32R1 that extends in the Y direction, which is the second direction, and the width W R2 of the portion of the second region that extends in the second direction, shown in Figures 7 and 8, satisfy the relationship shown in the following formula (3).
  • the ratio W R2 /W R1 By reducing the ratio W R2 /W R1 , the light extraction efficiency in the third subpixel PXB can be increased. It is more preferable that the ratio W R2 /W R1 is 2.5 or less. If the width W R1 of the portion extending in the second direction of the first region 32R1 or the width of the portion extending in the first direction of the first region 32R1 is reduced, when the relative position between the opening provided in the reflective layer 35 and the first through hole deviates from the design, the contrast ratio may be significantly reduced due to the reflection of the external light passing through the first through hole by the reflective layer 35.
  • the ratio W R2 /W R1 is preferably 1.0 or more, and more preferably 2.0 or more. If the width W R2 of the portion of the second region extending in the second direction or the width of the portion of the second region extending in the first direction is excessively small, when side etching of the reflective layer 35 occurs at the positions of these openings in the process of forming openings in the reflective layer 35 formed as a continuous film by etching, not only the third portion 353 may disappear, but also a chip may occur in the lower part of the second portion 352. That is, an area not covered by the reflective layer 35 may occur on the side wall of the second through hole.
  • each of the second through holes has a shape extending in the Y direction.
  • the portion of the sidewall of the second through hole that is parallel to the X direction is farther away from the light-emitting element D than the portion of the sidewall of the second through hole that is parallel to the Y direction. Therefore, the effect on the light extraction efficiency of the portion of the sidewall of the second through hole that is parallel to the X direction is smaller than the effect on the light extraction efficiency of the portion of the sidewall of the second through hole that is parallel to the Y direction. Therefore, the above embodiment refers to various dimensions in a cross section perpendicular to the Y direction.
  • the display device and black matrix substrate described above can be modified in various ways, as exemplified below.
  • a circuit provided in the light control device 2A or the like may have a configuration different from that shown in FIG.
  • the video signal line driver VDR may supply a current signal as a video signal to the video signal line VSL.
  • each of the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB may be configured such that, during a write period in which a video signal is written, the gate-source voltage of the drive control element DR is set to a value corresponding to this current signal, and, during a light emission period, a drive current having a magnitude corresponding to the gate-source voltage is passed to the light-emitting element D.
  • the light control device 2A may employ a circuit for displaying an image by a passive matrix drive method.
  • the filling layer 36B is a wavelength conversion layer that converts the light emitted by the light-emitting element 25 of the third subpixel PXB into a third light having a different color from the first light and the second light.
  • the first wavelength conversion layer 36R, the second wavelength conversion layer 36G, and the filling layer 36B convert the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 25 into red light, green light, and blue light, respectively.
  • the light-emitting element 25 instead of using a single type of light-emitting diode as the light-emitting element 25, multiple types of light-emitting diodes may be used; for example, red light-emitting diodes, green light-emitting diodes, and blue light-emitting diodes may be used in the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB, respectively.
  • a layer similar to that described above for the base layer 33B instead of the first wavelength conversion layer 36R and the second wavelength conversion layer 36G, a layer similar to that described above for the filling layer 36B may be provided.
  • the above display device is capable of displaying color images, but the display device may also display monochrome images.
  • the first subpixel PXR and the second subpixel PXG are omitted, a blue light-emitting diode is used as the light-emitting element 25, and the filling layer 36B is a wavelength conversion layer that converts blue light to yellow light.
  • the filling layer 36B converts a portion of the blue light incident thereon into yellow light and transmits the remainder, it is possible to display white by additively mixing blue and yellow colors.
  • the display device may be a display device other than a micro LED display, such as an organic electroluminescence display device. However, it is preferable that the display device includes a light emitting element.
  • the simulation was performed using the ray trace method. In the simulation, the following conditions were set, and the light extraction efficiency was calculated for each of the first sub-pixel PXR, the second sub-pixel PXG, and the third sub-pixel PXB.
  • Light-emitting element D was a blue light-emitting diode that emitted blue light with a dominant wavelength of 450 nm and a half-width of 20 nm. Light-emitting element D was designed to emit this blue light with equal intensity in all directions within an angle range of ⁇ 90° to +90° with respect to the Z direction.
  • the refractive index of the adhesive layer 4 was set to 1.55 for light with a wavelength of 450 nm, 1.56 for light with a wavelength of 550 nm, and 1.55 for light with a wavelength of 650 nm.
  • the transmittance of the adhesive layer 4 was set to 100% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the refractive index of the black matrix 32 was set to 1.54 over the entire wavelength range.
  • the transmittance of the black matrix 32 was set to 0% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the refractive index of the first colored layer 33R is 1.67 for light with a wavelength of 450 nm, 1.72 for light with a wavelength of 550 nm, and 1.68 for light with a wavelength of 650 nm.
  • the transmittance of the first colored layer 33R is 1.6% for light with a wavelength of 450 nm, 12.1% for light with a wavelength of 550 nm, and 96.1% for light with a wavelength of 650 nm.
  • the refractive index of the second colored layer 33G was set to 1.70 for light with a wavelength of 450 nm, 1.59 for light with a wavelength of 550 nm, and 1.56 for light with a wavelength of 650 nm.
  • the transmittance of the second colored layer 33G was set to 12.1% for light with a wavelength of 450 nm, 93.0% for light with a wavelength of 550 nm, and 22.1% for light with a wavelength of 650 nm.
  • the base layer 33B is a colorless light-transmitting layer, and as shown in FIG. 8, it is an overcoat layer that covers the color filters and fills the first through-holes where the first colored layer 33R or the second colored layer 33G is not disposed.
  • the refractive index of the base layer 33B is 1.55 for light with a wavelength of 450 nm, 1.56 for light with a wavelength of 550 nm, and 1.55 for light with a wavelength of 650 nm.
  • the transmittance of the base layer 33B is 100% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the reflectance of the reflective layer 35 was determined to be 92% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the first wavelength conversion layer 36R is made of a mixture of a transparent resin and a red-light-emitting phosphor.
  • the ratio of the red-light-emitting phosphor to this mixture is 30% by volume.
  • the refractive index of the transparent resin is 1.55 for light with wavelengths of 450 nm and 650 nm, and 1.56 for light with a wavelength of 550 nm.
  • the transmittance of the transparent resin is 100% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the red-light-emitting phosphor converts blue light with a wavelength of 450 nm emitted by the light-emitting element D into red light with a wavelength of 635 nm with a conversion efficiency of 0.73.
  • the refractive index of the red phosphor is 2.10 over the entire wavelength range.
  • the second wavelength conversion layer 36G is made of a mixture of a transparent resin and a green-emitting phosphor.
  • the ratio of the green-emitting phosphor to this mixture is 30% by volume.
  • the refractive index of the transparent resin is 1.55 for light with wavelengths of 450 nm and 650 nm, and 1.56 for light with a wavelength of 550 nm.
  • the transmittance of the transparent resin is 100% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the green-emitting phosphor converts blue light with a wavelength of 450 nm emitted by the light-emitting element D into green light with a wavelength of 550 nm with a conversion efficiency of 0.79.
  • the refractive index of the green phosphor is 2.47 over the entire wavelength range.
  • the refractive index of filling layer 36B is 1.55 for light with a wavelength of 450 nm, 1.56 for light with a wavelength of 550 nm, and 1.55 for light with a wavelength of 650 nm.
  • the transmittance of filling layer 36B is 100% for light with wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
  • the pixel PX had dimensions of 500 ⁇ m in both the X and Y directions.
  • the thickness of the black matrix 32 was 1 ⁇ m.
  • the opening of the first through-hole in the black matrix 32 was a rectangle with a dimension of 80 ⁇ m in the X direction and a dimension of 160 ⁇ m in the Y direction. In each pixel PX, the distance between adjacent first through-holes in the X direction was 35 ⁇ m.
  • the partition wall portion of the resin layer 34 sandwiched between adjacent second through holes in the X direction has a cross section parallel to the X and Z directions that is symmetrical about an axis parallel to the Z direction.
  • the opening of the second through hole is centrally positioned to coincide with the corresponding first through hole.
  • the thickness of the resin layer 34 i.e., the dimension H shown in Fig. 8, was set to 15 ⁇ m.
  • the opening of the second through hole on the light control device 2A side of the resin layer 34 was set to a rectangle with a dimension Lx in the X direction of 100 ⁇ m and a dimension Ly in the Y direction of 300 ⁇ m.
  • the distance between the openings on the light control device 2A side of the second through holes adjacent to each other in the X direction was set to 15 ⁇ m.
  • the reflective layer 35 is open only at the positions of the first through holes.
  • the center position of each opening in the reflective layer 35 coincides with the center position of the corresponding first through hole.
  • the width of the portion extending in the X direction is 5 ⁇ m
  • the width of the portion extending in the Y direction is 10 ⁇ m.
  • the thickness of the reflective layer 35 is small enough to be ignored, so it is set to zero.
  • the first colored layer 33R and the second colored layer 33G had a thickness of 2 ⁇ m.
  • the first colored layer 33R and the second colored layer 33G each had a dimension of 84 ⁇ m in the X direction and a dimension of 164 ⁇ m in the Y direction.
  • the center position of each of the first colored layer 33R and the second colored layer 33G was aligned with the corresponding first through hole.
  • the base layer 33B has a thickness of 3 ⁇ m at the position of the first through-hole of the third subpixel PXB, and a thickness of 1 ⁇ m at the positions of the first colored layer 33R and the second colored layer 33G.
  • the first wavelength conversion layer 36R, the second wavelength conversion layer 36G, and the filling layer 36B each had a thickness of 10 ⁇ m.
  • the thickness of the adhesive layer 4 was 7.5 ⁇ m at the positions of the first wavelength conversion layer 36R, the second wavelength conversion layer 36G, and the filling layer 36B, and 2.5 ⁇ m at other positions.
  • the partition wall portion sandwiched between adjacent second through holes in the resin layer 34 in the X direction has a square cross section parallel to the X and Z directions.
  • the partition wall portion sandwiched between adjacent second through holes in the X direction in the resin layer 34 has a cross section parallel to the X and Z directions that is an isosceles trapezoid whose upper base is shorter than its lower base.
  • the partition wall between adjacent second through holes in the X direction in the resin layer 34 has a cross section parallel to the X and Z directions that is a combination of an isosceles trapezoid whose upper base is shorter than its lower base, and a rectangle located above it.
  • the dimension of the rectangle in the X direction is equal to the length of the upper base of the isosceles trapezoid.
  • the partition wall portion sandwiched between adjacent second through holes in the X direction in the resin layer 34 has a cross section parallel to the X direction and the Z direction that is an isosceles trapezoid with an upper base longer than a lower base.
  • the partition wall between adjacent second through holes in the X direction in the resin layer 34 has a cross section parallel to the X and Z directions that is a combination of an isosceles trapezoid whose upper base is longer than its lower base, and a rectangle located above it.
  • the dimension of the rectangle in the X direction is equal to the length of the upper base of the isosceles trapezoid.
  • the "width” and “height” of the "dimensions of the inclined surface” represent the dimensions in the X direction and the Z direction, respectively, of the inclined surface when the partition portion sandwiched between the second through holes adjacent in the X direction in the resin layer 34 includes an inclined surface.
  • the blue light emitted by the light-emitting element D is directly used for display.
  • the ratio W R2 /W R1 is reduced, the amount of blue light reflected by the third portion 353 toward the dimming device 2A decreases, and therefore the amount of blue light passing through the first through hole increases. Therefore, in the third subpixel PXB, when the ratio W R2 /W R1 is reduced, the light extraction efficiency increases.
  • the blue light emitted by the light-emitting element D is converted to red light by the first wavelength conversion layer 36R, and this red light is used for display.
  • the blue light emitted by the light-emitting element D is converted to green light by the second wavelength conversion layer 36G, and this green light is used for display.
  • the ratio W R2 /W R1 when the ratio W R2 /W R1 is reduced, the red light and the green light reflected by the third portion 353 to the light control device 2A side are reduced.
  • the blue light reflected by the third portion 353 to the light control device 2A side is also reduced.
  • a part of the blue light reflected by the third portion 353 to the light control device 2A side is converted to red light and green light by the first wavelength conversion layer 36R and the second wavelength conversion layer 36G, respectively.
  • the ratio W R2 /W R1 when the ratio W R2 /W R1 is reduced, the red light and the green light reflected by the third portion 353 toward the dimming device 2A are reduced, while the wavelength conversion efficiency in the first wavelength conversion layer 36R and the second wavelength conversion layer 36G is reduced. Therefore, in the first subpixel PXR and the second subpixel PXG, even if the ratio W R2 /W R1 is reduced, the light extraction efficiency does not change significantly.
  • Table 2 shows "development adhesion” and “coverage” as evaluations of productivity in actual manufacturing.
  • “Development adhesion” refers to the adhesion of the resist pattern used as an etching mask to the reflective layer 35 in the process of forming openings in the reflective layer 35 formed as a continuous film by etching.
  • “development adhesion” indicates whether or not the resist pattern that should remain on the reflective layer 35 peels off due to development after the resist layer is exposed to the pattern, with the resist pattern that did not peel off being rated as “A” and the resist pattern that peeled off being rated as "B.”
  • “Coverage” indicates whether or not the reflective layer 35 was formed as a continuous film with sufficient thickness over the entire surface by the vapor deposition method. Specifically, when the reflective layer 35 was formed so that its thickness on the top surface of the resin layer 34 was 200 nm, the reflective layer 35 with a minimum thickness of more than 100 nm on the side wall of the second through hole was evaluated as “A,” and the reflective layer 35 with a minimum thickness of 100 nm or less on the side wall of the second through hole was evaluated as “B.” Note that for Examples 15 to 17, the evaluation of "development adhesion” was "B,” so the evaluation of "coverage” is not shown.

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Abstract

光取り出し効率に優れた表示装置を提供する。ブラックマトリクス基板は、第１貫通孔を有しているブラックマトリクス（３２）と、その上に設けられ、第１貫通孔の位置に第２貫通孔を有し、第２貫通孔はブラックマトリクスの上面のうち第１貫通孔の開口を取り囲んだ周辺領域を露出させている樹脂層（３４）と、周辺領域と第２貫通孔の側壁との各々を少なくとも部分的に被覆した反射層（３５）とを含み、樹脂層のうち隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部の断面は下記式によって規定される構造を有している。ここで、Ｈは厚さ方向における断面の寸法であり、ＷＬは断面の下端からの高さが０．１×Ｈである位置における断面の幅であり、ＷＨは断面の下端からの高さが０．９×Ｈである位置における断面の幅である。

Description

ブラックマトリクス基板及び表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　表示装置において、発光ダイオードなどの発光素子は、例えば、バックライトユニットの光源として、又は、画素若しくはサブ画素の構成要素として利用されている。そのような表示装置では、発光素子又は画素若しくはサブ画素を互いから区画する隔壁を設けることがある（特許文献１乃至４を参照）。隔壁は、例えば、発光素子が射出する光を効率的に利用すること、又は、或る発光素子が射出した光を入射させるべき領域へ他の発光素子が射出した光が入射するのを防止することを可能とする。また、画素又はサブ画素を互いから区画する隔壁の側面を傾斜させた構造は、輝度向上及び色変換効率の向上に寄与することが知られている（特許文献５乃至６を参照）。
国際公開第２０１７／１９１７１４号 特開２０１８－１８９９２０号公報 特開２０１５－０６４３９１号公報 国際公開第２０１９／０２６８２６号 特開２０２０－８０３６１号公報 特開２０２０－１８１９８０号公報
　本発明は、光取り出し効率に優れた表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の一側面によると、第１主面及び第２主面を有している透明基板と、前記第１主面上に設けられ、互いに交差する第１方向及び第２方向へ配列した複数の第１貫通孔を有しているブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクス上に設けられ、前記複数の第１貫通孔の位置に複数の第２貫通孔をそれぞれ有し、前記複数の第２貫通孔の各々は、前記ブラックマトリクスの上面のうち、前記第１貫通孔の開口を取り囲んだ周辺領域を露出させている樹脂層と、前記周辺領域と前記複数の第２貫通孔の側壁との各々を少なくとも部分的に被覆した反射層とを含み、前記樹脂層のうち前記第１方向へ隣り合った前記第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、前記透明基板の厚さ方向及び前記第１方向に対して平行な断面が、下記式（１）によって規定される構造を有しているブラックマトリクス基板が提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、Ｈは、前記厚さ方向における前記断面の寸法であり、ＷＬは、前記断面の下端からの高さが０．１×Ｈである位置における前記断面の幅であり、ＷＨは、前記断面の前記下端からの高さが０．９×Ｈである位置における前記断面の幅である。
　本発明の他の側面によると、前記寸法Ｈと、前記断面の前記下端からの高さが０．１×Ｈである前記断面の輪郭上の点から前記第１貫通孔までの前記第１方向における距離ＤＴとは、下記式（２）に示す関係を満たしている上記側面に係るブラックマトリクス基板が提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　本発明の更に他の側面によると、前記周辺領域は、前記開口を取り囲んでおり且つ前記反射層によって被覆されていない第１領域と、前記第１領域を取り囲んでおり且つ前記反射層によって被覆された第２領域とを含み、前記第１領域のうち前記第１方向及び前記厚さ方向に対して垂直な第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ１と、前記第２領域のうち前記第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ２とは、下記式（３）に示す関係を満たしている上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板が提供される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　本発明の更に他の側面によると、前記複数の第２貫通孔の各々は、前記第１方向及び前記厚さ方向に対して垂直な第２方向へ伸びた形状を有している上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板が提供される。
　本発明の更に他の側面によると、前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部の位置にそれぞれ配置された複数の着色層を含んだカラーフィルタを更に含んだ上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板が提供される。
　本発明の更に他の側面によると、前記ブラックマトリクスと前記樹脂層との間に介在したオーバーコート層を更に含み、前記オーバーコート層は、前記カラーフィルタを被覆するとともに、前記複数の第１貫通孔のうち前記着色層が配置されていないものを埋め込んだ上記側面に係るブラックマトリクス基板が提供される。
　本発明の更に他の側面によると、前記複数の第２貫通孔の少なくとも一部の中にそれぞれ設けられた複数の波長変換層を更に含んだ上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板が提供される。
　本発明の更に他の側面によると、前記反射層は、金属又は合金からなる層を含んだ上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板が提供される。
　本発明の更に他の側面によると、上記側面の何れかに係るブラックマトリクス基板と、前記第１主面と向き合うように設置された調光装置と、前記ブラックマトリクス基板と前記調光装置との間に介在して、それらを貼り合わせた接着層とを備えた表示装置が提供される。
　本発明によれば、光取り出し効率に優れた表示装置が提供される。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一部を示す平面図である。 図２は、図１に示す表示装置の等価回路図である。 図３は、図１に示す表示装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図１に示す表示装置のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図１の表示装置が含んでいるブラックマトリクス基板の一部を拡大して示す平面図である。 図６は、図５に示す構造の一部を拡大して示す平面図である。 図７は、図６に示す構造の一部を拡大して示す平面図である。 図８は、図６に示す構造のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。
　以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、上記側面の何れかをより具体化したものである。以下に記載する事項は、単独で又は複数を組み合わせて、上記側面の各々に組み入れることができる。
　また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、下記の構成部材の材質、形状、及び構造等によって限定されるものではない。本発明の技術的思想には、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
　なお、同様又は類似した機能を有する要素については、以下で参照する図面において同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は模式的なものであり、或る方向の寸法と別の方向の寸法との関係、及び、或る部材の寸法と他の部材の寸法との関係等は、現実のものとは異なり得る。
　図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一部を示す平面図である。図２は、図１に示す表示装置の等価回路図である。図３は、図１に示す表示装置のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図１に示す表示装置のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図１の表示装置が含んでいるブラックマトリクス基板の一部を拡大して示す平面図である。図６は、図５に示す構造の一部を拡大して示す平面図である。図７は、図６に示す構造の一部を拡大して示す平面図である。図８は、図６に示す構造のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。
　なお、図１において、破線で囲まれた領域は、後述するように、ブラックマトリクス３２が有している第１貫通孔の透明基板３１側の開口を表している。また、図８では、第１波長変換層３６Ｒ及び第２波長変換層３６Ｇを省略している。
　図１乃至図４に示す表示装置１Ａは、アクティブマトリクス駆動方式によるカラー表示が可能であり、各サブ画素が発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んだマイクロＬＥＤディスプレイである。
　なお、各図において、Ｘ方向及びＹ方向は、表示装置１Ａの表示面に対して平行であり且つ互いに交差する方向である。一例によれば、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに対して垂直である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。即ち、Ｚ方向は、表示装置１Ａの厚さ方向である。
　表示装置１Ａは、図２に示すように、映像信号線ＶＳＬと、電源線ＰＳＬと、走査信号線ＳＳＬと、画素ＰＸと、映像信号線ドライバＶＤＲと、走査信号線ドライバＳＤＲとを含んでいる。
　映像信号線ＶＳＬ及び電源線ＰＳＬは、Ｙ方向へ各々が伸びており、Ｘ方向へ交互に配列している。走査信号線ＳＳＬは、Ｘ方向へ各々が伸びており、Ｙ方向へ配列している。
　画素ＰＸは、Ｘ方向及びＹ方向へ配列している。各画素ＰＸは、第１サブ画素ＰＸＲと、第２サブ画素ＰＸＧと、第３サブ画素ＰＸＢとを含んでいる。第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、映像信号線ＶＳＬと走査信号線ＳＳＬとの交差部に対応して配列している。
　第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、異なる色の光を射出する。ここでは、一例として、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、それぞれ、赤色光、緑色光及び青色光を射出することとする。
　各画素ＰＸにおいて、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、Ｘ方向へこの順に配列している。各画素ＰＸにおける、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢの配列順序は変更可能である。
　また、ここでは、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、ストライプ配列を形成している。第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢは、デルタ配列及びモザイク配列などの他の配列を形成していてもよい。
　第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢの各々は、発光素子Ｄと、駆動制御素子ＤＲと、スイッチＳＷと、キャパシタＣとを含んでいる。
　発光素子Ｄは、発光ダイオードである。発光ダイオードは、例えば、無機物からなる発光ダイオードである。無機物からなる発光ダイオードは、例えば、これらと同様の層構造を有している積層体を、複数の部分へと個片化することにより得られる。発光素子Ｄは、有機物からなる発光ダイオードであるエレクトロルミネッセンス素子であってもよい。発光素子Ｄの陰極は、接地電極へ接続されている。ここでは、一例として、発光素子Ｄは、無機物からなり、青色光を射出する青色発光ダイオードであるとする。
　駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷは、電界効果トランジスタである。ここでは、駆動制御素子ＤＲはｐチャネル薄膜トランジスタであり、スイッチＳＷはｎチャネル薄膜トランジスタである。駆動制御素子ＤＲは、ゲートがスイッチＳＷのドレインへ接続され、ソースが電源線ＰＳＬへ接続され、ドレインが発光素子Ｄの陽極へ接続されている。スイッチＳＷは、ゲートが走査信号線ＳＳＬへ接続され、ソースが映像信号線ＶＳＬへ接続されている。
　キャパシタＣは、例えば、薄膜キャパシタである。キャパシタＣは、一方の電極が駆動制御素子ＤＲのゲートへ接続されており、他方の電極が電源線ＰＳＬへ接続されている。
　第１サブ画素ＰＸＲは、図３及び図４に示す第１波長変換層３６Ｒ及び第１着色層３３Ｒを更に含んでいる。
　第１波長変換層３６Ｒは、第１サブ画素ＰＸＲの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。第１波長変換層３６Ｒは、第１サブ画素ＰＸＲの発光素子Ｄが射出した光を特定の色の第１光へと変換する。第１波長変換層３６Ｒは、例えば、第１サブ画素ＰＸＲの発光素子Ｄが射出した青色光を赤色光へと変換する。
　第１着色層３３Ｒは、第１波長変換層３６Ｒを間に挟んで第１サブ画素ＰＸＲの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。第１着色層３３Ｒは、第１波長変換層３６Ｒによる波長変換後の光を透過させるとともに、第１波長変換層３６Ｒによって波長変換されなかった光を吸収する。第１着色層３３Ｒは、例えば、第１波長変換層３６Ｒによる波長変換後の赤色光を透過させるとともに、第１波長変換層３６Ｒによって波長変換されなかった青色光等を吸収する赤色着色層である。
　第２サブ画素ＰＸＧは、図３に示す第２波長変換層３６Ｇ及び第２着色層３３Ｇを更に含んでいる。
　第２波長変換層３６Ｇは、第２サブ画素ＰＸＧの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。第２波長変換層３６Ｇは、第２サブ画素ＰＸＧの発光素子Ｄが射出した光を、第１光とは色が異なる第２光へと変換する。第２波長変換層３６Ｇは、例えば、第２サブ画素ＰＸＧの発光素子Ｄが射出した青色光を緑色光へと変換する。
　第２着色層３３Ｇは、第２波長変換層３６Ｇを間に挟んで第２サブ画素ＰＸＧの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。第２着色層３３Ｇは、第２波長変換層３６Ｇによる波長変換後の光を透過させるとともに、第２波長変換層３６Ｇによって波長変換されなかった光を吸収する。第２着色層３３Ｇは、例えば、第２波長変換層３６Ｇによる波長変換後の緑色光を透過させるとともに、第２波長変換層３６Ｇによって波長変換されなかった青色光等を吸収する緑色着色層である。
　第３サブ画素ＰＸＢは、図３に示す下地層３３Ｂ及び充填層３６Ｂを更に含んでいる。
　充填層３６Ｂは、第３サブ画素ＰＸＢの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。充填層３６Ｂは、例えば、無色透明な層である。充填層３６Ｂは省略することができる。
　下地層３３Ｂは、充填層３６Ｂを間に挟んで第３サブ画素ＰＸＢの発光素子Ｄと向き合うように設置されている。下地層３３Ｂは、第３サブ画素ＰＸＢの発光素子Ｄが射出した光を第３光として透過させる。下地層３３Ｂは、例えば、第３サブ画素ＰＸＢの発光素子Ｄが射出した青色光を透過させる無色の光透過層又は青色着色層である。
　映像信号線ドライバＶＤＲ及び走査信号線ドライバＳＤＲは、図２に示すように、表示パネルにＣＯＧ（chip on glass）実装されている。映像信号線ドライバＶＤＲ及び走査信号線ドライバＳＤＲは、ＣＯＧ実装の代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装されてもよい。
　映像信号線ドライバＶＤＲには、映像信号線ＶＳＬと電源線ＰＳＬとが接続されている。映像信号線ドライバＶＤＲは、映像信号線ＶＳＬに、映像信号として電圧信号を出力する。
　走査信号線ドライバＳＤＲには、走査信号線ＳＳＬが接続されている。走査信号線ドライバＳＤＲは、走査信号線ＳＳＬに走査信号として電圧信号を出力する。電源線ＰＳＬは、映像信号線ドライバＶＤＲに接続する代わりに、走査信号線ドライバＳＤＲに接続してもよい。
　表示装置１Ａについて、更に詳しく説明する。
　表示装置１Ａは、図３及び図４に示すように、調光装置２Ａと、ブラックマトリクス基板３と、接着層４とを含んでいる。
　調光装置は、ブラックマトリクス基板へ向けて光を射出するとともに、この光の強さ及びこの光を射出する時間の少なくとも一方を、画素毎に又はサブ画素毎に調節可能な装置である。図３及び図４に示す調光装置２Ａは、基板２１と、半導体層２２と、導体層２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ及び２３Ｄと、絶縁層２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃと、発光素子２５と、隔壁層２６と、充填層２７と、導体層２８とを含んでいる。
　基板２１は、例えば、ガラス基板などの絶縁基板を含んでいる。基板２１は、絶縁基板のブラックマトリクス基板３と向き合った主面に設けられたアンダーコート層を更に含んでいてもよい。アンダーコート層は、例えば、絶縁基板上に順次積層されたシリコン窒化物層とシリコン酸化物層との積層体である。基板２１は、シリコン基板などの半導体基板であってもよい。基板２１は、硬質であってもよく、可撓性であってもよい。
　半導体層２２は、基板２１のブラックマトリクス基板３と向き合った主面上で配列している。半導体層２２は、例えば、ポリシリコン層である。半導体層２２は、駆動制御素子ＤＲ又はスイッチＳＷを構成している薄膜トランジスタの半導体層である。各半導体層２２は、ソース及びドレインと、それらの間に介在したチャネル領域とを含んでいる。
　導体層２３Ａは、基板２１の上記主面上に設けられた導体パターンである。導体層２３Ａは、映像信号線ＶＳＬ、電源線ＰＳＬ、ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、及びキャパシタＣの下部電極（図示せず）を構成している。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、それぞれ、半導体層２２のソース及びドレインへ接続されている。導体層２３Ａは、金属又は合金からなる。導体層２３Ａは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　絶縁層２４Ａは、導体層２３Ａと基板２１の上記主面とを被覆している。絶縁層２４Ａは、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）を用いて形成することができる。駆動制御素子ＤＲ又はスイッチＳＷを構成している各薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、絶縁層２４Ａの一部である。また、各キャパシタＣの誘電体層は、絶縁層２４Ａの他の一部である。
　導体層２３Ｂは、絶縁層２４Ａ上に設けられた導体パターンである。駆動制御素子ＤＲ又はスイッチＳＷを構成している各薄膜トランジスタのゲート電極ＧＥは、導体層２３Ｂの一部である。各ゲート電極ＧＥは、絶縁層２４Ａを間に挟んで半導体層２２のチャネル領域と向き合っている。また、各キャパシタＣの上部電極（図示せず）は、導体層２３Ｂの他の一部である。各上部電極は、絶縁層２４Ａを間に挟んで、この上部電極を含んだキャパシタＣの下部電極と向き合っている。導体層２３Ｂは、金属又は合金からなる。導体層２３Ｂは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　絶縁層２４Ｂは、導体層２３Ｂと絶縁層２４Ａとを被覆している。絶縁層２４Ｂは、層間絶縁膜である。絶縁層２４Ｂは、例えば、シリコン酸化物などの無機絶縁体からなる。無機絶縁体からなる絶縁層は、例えば、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により成膜することができる。
　導体層２３Ｃは、図４に示すように、絶縁層２４Ｂ上に設けられた導体パターンである。導体層２３Ｃは、走査信号線ＳＳＬを構成している。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、絶縁層２４Ａ上に設ける代わりに、絶縁層２４Ｂ上に設けてもよい。即ち、導体層２３Ｃで、走査信号線ＳＳＬとソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥとを構成してもよい。
　絶縁層２４Ｃは、導体層２３Ｃと絶縁層２４Ｂとを被覆している。絶縁層２４Ｃは、パッシベーション膜である。絶縁層２４Ｃは、例えば、シリコン窒化物などの無機絶縁体からなる。
　導体層２３Ｄは、絶縁層２４Ｃ上に設けられた導体パターンである。導体層２３Ｄは、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢに対応してＸ方向及びＹ方向へ配列した電極パッドを構成している。絶縁層２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃからなる積層体には、駆動制御素子ＤＲのドレインへ接続されたドレイン電極ＤＥの位置に貫通孔が設けられている。各電極パッドは、この貫通孔を介してドレイン電極ＤＥへ接続されている。導体層２３Ｄは、例えば、金属又は合金からなる。導体層２３Ｄは、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　各電極パッドのＺ方向に対して垂直な平面への正射影の輪郭は、この電極パッド上に設置された発光素子２５の先の平面への正射影から離間するとともに、この正射影を取り囲んでいる。即ち、電極パッドは、発光素子２５と比較して、Ｚ方向に対して垂直な方向の寸法がより大きい。それ故、電極パッドは、基板２１へ向けて進行する光を反射する反射層としての役割も果たす。電極パッドには、この反射層としての役割を担わせなくてもよい。この場合、この役割を果たす反射層は、電極パッドとは別に設けてもよく、設けなくてもよい。
　図３及び図４に示す発光素子２５は、図２に示す発光素子Ｄである。発光素子２５は、電極パッド上に配置されている。
　発光素子２５は、ここでは、無機物からなる発光ダイオードである。なお、発光素子２５として発光ダイオードを含んだ基板は、「ＬＥＤ基板」と呼ぶこともある。
　発光素子２５は、複数の層、例えば、第１層２５１、第２層２５２及び第３層２５３を含んだ多層構造を有している。ここでは、発光素子２５が含んでいる層の積層方向はＺ方向である。この積層方向は、Ｚ方向に対して垂直であってもよい。
　各発光素子２５は、陽極及び陰極を含んでいる。発光素子２５は、一方の面に陽極と陰極とを有している。発光素子２５の陽極は、図示しないボンディングワイヤを介して電極パッドへ接続されている。発光素子２５が一方の面に陽極を有し、他方の面に陰極を有している場合、発光素子２５の電極パッドへの接合と陽極の電極パッドへの接続とを、導電ペーストなどの導電材料を接合材として用いたダイボンディングによって行ってもよい。発光素子２５が一方の面に陽極と陰極とを有している場合、導体層２８を省略するとともに、発光素子２５の陰極と接続するための電極パッドを絶縁層２４Ｃ上に更に設け、これら電極パッドと接続された配線を絶縁層間に更に設け、発光素子２５の電極パッド及び導体層２８への接合と、陽極及び陰極の電極パッドへの接続とを、フリップチップボンディングによって行ってもよい。
　発光素子２５のＸ方向及びＹ方向における寸法は、好ましくは１乃至１００μｍの範囲内にあり、より好ましくは５乃至８０μｍの範囲内にあり、更に好ましくは１０乃至６０μｍの範囲内にある。発光素子２５のＺ方向における寸法は、好ましくは１乃至２０μｍの範囲内にあり、より好ましくは１乃至１５μｍの範囲内にあり、更に好ましくは１乃至１０μｍの範囲内にある。
　隔壁層２６は、絶縁層２４Ｃ上に設けられている。隔壁層２６は、電極パッドの位置に貫通孔を有している。発光素子２５は、それぞれ、これら貫通孔内に位置している。隔壁層２６は、例えば、樹脂からなる。そのような隔壁層２６は、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィによって形成することができる。隔壁層２６は、貫通孔を有する樹脂層と、それら貫通孔の側壁と任意に樹脂層の上面とを被覆した反射層とを含んでいてもよい。反射層は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。反射層が含む層は、例えば、金属、合金又は透明誘電体である。隔壁層２６は省略することができる。
　充填層２７は、発光素子２５と隔壁層２６との間の隙間を埋め込んでいる。充填層２７は、発光素子２５が射出した光を透過させる光透過層である。また、充填層２７は、発光素子２５及びこれと電極との接合部等を保護する保護層としての役割も果たす。充填層２７は、例えば、樹脂からなる。充填層２７の屈折率は、隔壁層２６の表面を構成している材料の屈折率とは異なることが好ましい。
　導体層２８は、隔壁層２６及び充填層２７上に設けられている。発光素子２５の陰極は、導体層２８へ接続されている。導体層２８は、導電性透明酸化物からなる場合、発光素子２５の陰極全体を覆うように設けることができる。導体層２８は、金属又は合金からなる場合、発光素子２５の陰極を部分的に覆うように設けることが好ましい。
　ブラックマトリクス基板３は、調光装置２Ａと向き合っている。具体的には、ブラックマトリクス基板３は、発光素子２５等を間に挟んで基板２１と向き合っている。
　ブラックマトリクス基板３は、透明基板３１と、ブラックマトリクス３２と、樹脂層３４と、反射層３５と、第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇを含んだカラーフィルタと、下地層３３Ｂと、第１波長変換層３６Ｒと、第２波長変換層３６Ｇと、充填層３６Ｂとを含んでいる。
　透明基板３１は、可視光透過性を有している。透明基板３１は、例えば、無色の基板である。透明基板３１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。透明基板３１は、例えば、ガラス、透明樹脂又はそれらの組み合わせからなる。透明基板３１は、硬質であってもよく、可撓性であってもよい。透明基板３１は、調光装置２Ａと向き合った第１主面と、その裏面である第２主面とを有している。
　ブラックマトリクス３２は、透明基板３１の第１主面上に設けられている。ブラックマトリクス３２は、可視光を遮る黒色層である。ブラックマトリクス３２は、例えば、バインダ樹脂と着色剤とを含んだ混合物からなる。着色剤は、例えば、黒色顔料であるか、又は、減法混色によって黒色を呈する顔料の混合物、例えば、青色顔料、緑色顔料及び赤色顔料を含んだ混合物である。一例によれば、ブラックマトリクス３２は、グラファイト、グラフェン、及びカーボンナノチューブの炭素材料を含有した層である。他の例によれば、ブラックマトリクス３２は、クロム層と酸化クロム層との積層体である。
　ブラックマトリクス３２は、発光素子２５の位置に第１貫通孔を有している。第１貫通孔は、互いに交差する第１方向及び第２方向、ここでは、第１方向及び第２方向へ配列している。各第１貫通孔の透明基板３１側の開口は、発光素子２５と比較して、Ｚ方向に垂直な方向の寸法がより大きい。
　ここでは、第１貫通孔の透明基板３１側の開口は、図１に破線で示すように、Ｙ方向へ伸びた形状を有している。ブラックマトリクス３２のうち画素ＰＸに対応した各部分は、第１サブ画素ＰＸＲの位置に設けられた第１貫通孔と、第２サブ画素ＰＸＧの位置に設けられた第１貫通孔と、第３サブ画素ＰＸＢの位置に設けられた第１貫通孔とを含んでおり、これら３つの第１貫通孔はＸ方向へ配列している。これら３つの第１貫通孔から各々がなる複数の第１貫通孔群は、Ｘ方向及びＹ方向へ配列している。Ｘ方向へ隣り合った第１貫通孔群間の距離は、同一の貫通孔群が含んでいる第１貫通孔間の距離と比較してより大きい。Ｙ方向へ隣り合った第１貫通孔群間の距離も、同一の貫通孔群が含んでいる第１貫通孔間の距離と比較してより大きい。
　各第１貫通孔群において、第１貫通孔のＸ方向における配列のピッチは、好ましくは１５乃至３００μｍの範囲内にあり、より好ましくは４０乃至１５０μｍの範囲内にある。第１貫通孔群のＸ方向における配列のピッチは、好ましくは８０乃至９００μｍの範囲内にあり、より好ましくは１００乃至６００μｍの範囲内にある。第１貫通孔群のＹ方向における配列のピッチは、好ましくは８０乃至９００μｍの範囲内にあり、より好ましくは１００乃至６００μｍの範囲内にある。
　ブラックマトリクス３２の開口率は、好ましくは５乃至６６％の範囲内にあり、より好ましくは５乃至４０％の範囲内にあり、更に好ましくは５乃至２０％の範囲内にある。無機物からなる発光ダイオードは、光射出面が小さい場合であっても明るく発光させることができ、また、長寿命である。それ故、発光素子２５が無機物からなる発光ダイオードである場合、ブラックマトリクス３２の開口率を小さくしても、明るい表示が可能である。そして、ブラックマトリクス３２の開口率を小さくすると、外光の反射を抑制でき、深みがより強い黒色を表示することができ、従って、より高いコントラスト比を実現することができる。
　ブラックマトリクス３２の厚さは、好ましくは０．１乃至３０μｍの範囲内にあり、より好ましくは１乃至１５μｍの範囲内にあり、更に好ましくは１乃至５μｍの範囲内にある。厚いブラックマトリクス３２は、高い遮光性を達成するうえで有利である。但し、ブラックマトリクス３２を厚くすると、感光性黒色組成物からなる塗膜へのパターン露光において、塗膜の深部へ光が十分な強さで到達できず、高い形状精度を達成できない可能性がある。
　樹脂層３４は、図３及び図４に示すように、ブラックマトリクス３２上に設けられている。一例によれば、樹脂層３４は透明である。この場合、樹脂層３４は、着色していてもよく、無色であってもよい。樹脂層３４は、光散乱性を有していてもよい。
　樹脂層３４は、第１貫通孔の位置に第２貫通孔をそれぞれ有している。これら第２貫通孔は、上記の第１貫通孔群に対応した第２貫通孔群を構成している。第２貫通孔群の各々は、ここでは、Ｘ方向へ配列した３つの第２貫通孔からなる。第２貫通孔群は、互いに交差する第１方向及び第２方向、ここでは、Ｘ方向及びＹ方向へ配列している。
　Ｘ方向へ隣り合った第２貫通孔群間の距離Ｗｘ１は、同一の貫通孔群が含んでいる第２貫通孔間の距離Ｗｘ２と比較してより大きい。Ｙ方向へ隣り合った第２貫通孔群間の距離Ｗｙ１も、同一の貫通孔群が含んでいる第２貫通孔間の距離Ｗｘ２と比較してより大きい。
　距離Ｗｘ１は、好ましくは５乃至２５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは５０乃至２５０ｍの範囲内にあり、更に好ましくは１００乃至２５０μｍの範囲内にある。
　距離Ｗｘ２は、好ましくは５乃至８０μｍの範囲内にあり、より好ましくは５乃至４０μｍの範囲内にあり、更に好ましくは５乃至２０μｍの範囲内にある。
　距離Ｗｙ１は、好ましくは５乃至２５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは５乃至１００μｍの範囲内にあり、更に好ましくは５乃至５０μｍの範囲内にある。
　距離Ｗｘ１と距離Ｗｘ２との比Ｗｘ１／Ｗｘ２は、好ましくは０．１乃至５０の範囲内にあり、より好ましくは２乃至２０の範囲内にあり、更に好ましくは５乃至１５の範囲内にある。距離Ｗｘ１は、距離Ｗｘ２と等しくてもよく、距離Ｗｘ２よりも小さくてもよい。
　距離Ｗｙ１と距離Ｗｘ２との比Ｗｙ１／Ｗｘ２は、好ましくは０．１乃至５０の範囲内にあり、より好ましくは０．１乃至１０の範囲内にあり、更に好ましくは０．１至５の範囲内にある。距離Ｗｙ１は、距離Ｗｘ２と等しくてもよく、距離Ｗｘ２よりも小さくてもよい。
　第２貫通孔の各々は、ブラックマトリクス３２の上面のうち、第１貫通孔の開口を取り囲んだ周辺領域を露出させている。第２貫通孔の調光装置２Ａ側の開口は、Ｘ方向の寸法Ｌｘが、好ましくは２５乃至２５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは３０乃至１５０μｍの範囲内にある。また、第２貫通孔の調光装置２Ａ側の開口は、Ｙ方向の寸法Ｌｙが、好ましくは６０乃至８５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは７０乃至５５０μｍの範囲内にある。
　第２貫通孔の各々は、ここでは、Ｙ方向へ伸びた形状を有している。寸法Ｌｙと寸法Ｌｘとの比Ｌｙ／Ｌｘは、第１貫通孔のＹ方向における寸法とＸ方向の寸法との比よりも大きいことが好ましい。このような構造は、第２貫通孔が形成する凹部の内面と波長変換層等との間に気泡が残留した場合であっても、この気泡が表示へ及ぼす影響が小さい。
　樹脂層３４のうち隣り合った第２貫通孔によって挟まれた部分、即ち隔壁部は、順テーパ状の断面形状を有している。この隔壁部は、矩形状の断面形状を有していてもよく、逆テーパ状の断面形状を有していてもよく、他の断面形状を有していてもよい。なお、図７において、寸法ＷＳＷは、第２貫通孔の側壁のＸ方向における寸法である。
　樹脂層３４の厚さは、好ましくは５乃至５０μｍの範囲内にあり、より好ましくは５乃至４０μｍの範囲内にあり、更に好ましくは１０乃至２５μｍの範囲内にある。樹脂層３４の厚さが小さい場合、第２貫通孔内に形成する層の厚さを大きくすることが難しい。樹脂層３４を厚くすると、隣り合った第２貫通孔間に挟まれた隔壁部の形状精度が低下する。
　反射層３５は、上記の周辺領域と第２貫通孔の各々の側壁とを少なくとも部分的に被覆している。ここでは、反射層３５は、図８に示すように、樹脂層３４の上面を被覆した第１部分３５１と、第２貫通孔の側壁を被覆した第２部分３５２と、周辺領域を部分的に被覆した第３部分３５３とを含んでいる。なお、図７において、第１領域３２Ｒ１は、周辺領域のうち、第１貫通孔の開口を取り囲んでおり且つ反射層３５によって被覆されていない領域である。周辺領域のうち、反射層３５によって被覆された第２領域は、第１領域３２Ｒ１を取り囲んでいる。
　反射層３５は、樹脂層３４の上面の一部を被覆していなくてもよい。例えば、第１部分３５１には、貫通孔又はスリットが設けられていてもよい。
　反射層３５は、第２貫通孔の側壁の一部を被覆していなくてもよい。例えば、反射層３５は、第２貫通孔の少なくとも１つの側壁のうちブラックマトリクス３２近傍の部分、及び、第２貫通孔の少なくとも１つの側壁のうち樹脂層３４の上面近傍の部分の少なくとも一方を被覆していなくてもよい。
　反射層３５のうち第２貫通孔内に位置した部分は、第１着色層３３Ｒ、第２着色層３３Ｇ又は下地層３３Ｂの位置で開口している。これら開口の各々の面積Ｓ２は、好ましくは、第１貫通孔の開口の面積Ｓ１と比較してより大きい。面積Ｓ２と面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１は、好ましくは１乃至１００の範囲内にあり、より好ましくは１乃至３０の範囲内にあり、更に好ましくは１乃至２の範囲内にある。
　反射層３５は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。反射層３５が含む層は、例えば、金属、合金又は透明誘電体である。反射層３５は、熱伝導性の観点から、金属又は合金からなる層を含んでいることが好ましい。一例によれば、反射層３５は、アルミニウム、アルミニウム合金又はネオジム合金からなる。
　反射層３５は、樹脂層３４の上面を被覆した部分の厚さが、１００乃至５００ｎｍの範囲内にあることが好ましく、１００乃至２５０ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。反射層３５を厚くすると、面内方向への熱伝導性が向上する。但し、反射層３５を厚くすると、製造コストが上昇する。
　反射層３５は、例えば、スパッタリング法及び真空蒸着法などの気相堆積法による成膜と、エッチングマスクの形成と、ウェットエッチングなどのエッチングとをこの順に行うことにより形成することができる。エッチングマスクは、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィにより形成することができる。このエッチングマスクとして利用した透明樹脂層は、上記のエッチング後に除去してもよく、除去しなくてもよい。
　第１着色層３３Ｒは、図３及び図４に示すように、第１サブ画素ＰＸＲの位置で第１貫通孔を埋め込んでいる。上記の通り、ここでは、第１着色層３３Ｒは赤色着色層である。
　第２着色層３３Ｇは、図３に示すように、第２サブ画素ＰＸＧの位置で第１貫通孔を埋め込んでいる。上記の通り、ここでは、第２着色層３３Ｇは緑色着色層である。
　下地層３３Ｂは、図３に示すように、第３サブ画素ＰＸＢの位置で第１貫通孔を埋め込んでいる。上記の通り、ここでは、無色の光透過層又は青色着色層である。下地層３３Ｂは、無色の光透過層である場合、図８に示すように、ブラックマトリクス３２と樹脂層３４との間に介在し、カラーフィルタを被覆するとともに、第１貫通孔のうち第１着色層３３Ｒ又は第２着色層３３Ｇが配置されていないものを埋め込んだオーバーコート層であってもよい。
　第１波長変換層３６Ｒは、第１着色層３３Ｒ上に設けられており、第２凹部の少なくとも底部を埋め込んでいる。第１波長変換層３６Ｒは、量子ドット蛍光体などの蛍光体と透明樹脂とを含んだ層である。上記の通り、ここでは、第１波長変換層３６Ｒは、第１サブ画素ＰＸＲの発光素子Ｄが射出した青色光を赤色光へと変換する。
　第２波長変換層３６Ｇは、第２着色層３３Ｇ上に設けられており、第２凹部の少なくとも底部を埋め込んでいる。第２波長変換層３６Ｇは、量子ドット蛍光体などの蛍光体と透明樹脂とを含んだ層である。上記の通り、ここでは、第２波長変換層３６Ｇは、第２サブ画素ＰＸＧの発光素子Ｄが射出した青色光を緑色光へと変換する。
　充填層３６Ｂは、下地層３３Ｂ上に設けられており、第２凹部の少なくとも底部を埋め込んでいる。上記の通り、ここでは、充填層３６Ｂは無色透明な層である。この場合、充填層３６Ｂは、例えば、透明樹脂からなる。
　接着層４は、調光装置２Ａとブラックマトリクス基板３との間に介在しており、それらを互いに対して貼り合わせている。接着層４は、発光素子２５が射出した光を透過させる。接着層４は、例えば、無色透明な層である。接着層４は、接着剤又は粘着剤からなる。
　この表示装置１Ａでは、樹脂層３４のうち第１方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、透明基板３１の厚さ方向及び第１方向に対して平行な断面が、下記式（１）によって規定される構造を有している。即ち、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、下記式（１）によって規定される構造を有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、Ｈは、図８に示すように、厚さ方向であるＺ方向における上記断面の寸法である。ＷＬは、上記断面の下端からの高さが０．１×Ｈである位置における上記断面の幅である。ＷＨは、上記断面の下端からの高さが０．９×Ｈである位置における上記断面の幅である。なお、上記の幅ＷＬ及び幅ＷＨによって構造を特定しているのは、上記断面の下端近傍や上端近傍は寸法及び形状にばらつきを生じ易く、また、これら形状や寸法が光取り出し効率へ及ぼす影響は大きくはないからである。
　このような構成を採用した場合、優れた光取り出し効率を達成することができる。本発明者らは、その理由は以下のようなものであると考えている。
　図８に示すように、反射層３５が第３部分３５３を含んでいる場合、発光素子Ｄが射出した光や、この光を波長変換層が波長変換してなる光の一部は、第３部分３５３によって反射される。
　比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが負の値である場合、樹脂層３４の上記断面は、例えば、逆テーパ状になる。この場合、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが小さいと、発光素子Ｄが射出した光や、この光を波長変換層が波長変換してなる光の一部は、第２部分３５２及び第３部分３５３によって多数回に亘って反射され、反射される毎に減衰する。そして、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈを小さくすると、第２貫通孔の側壁下部及びその近傍で、反射層３５の材料を十分に堆積させることが難しくなる。ブラックマトリクス３２や樹脂層３４に入射した光は、表示に利用されない。それ故、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが小さい場合、優れた光取り出し効率を達成することができない。
　また、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが正の値である場合、樹脂層３４の上記断面は、例えば、順テーパ状になる。この場合、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが大きいと、発光素子Ｄが射出した光や、この光を波長変換層が波長変換してなる光の一部は、第２部分３５２及び第３部分３５３によって調光装置２Ａへ向けて反射される。それ故、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが大きい場合も、優れた光取り出し効率を達成することができない。
　隔壁部のＸ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、式（１）によって規定される構造を有している場合、発光素子Ｄが射出した光や、この光を波長変換層が波長変換してなる光の多くは、第２部分３５２及び第３部分３５３による多数回の反射や逆方向への反射なしに、第１貫通孔を通過し得る。また、隔壁部のＸ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、式（１）によって規定される構造を有している場合、第２貫通孔の側壁下部及びその近傍で、反射層３５の材料を十分に堆積させることができる。従って、優れた光取り出し効率を達成することができる。比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈは、－０．２０乃至＋０．２０の範囲内にあることがより好ましい。
　寸法Ｈと後述する距離ＤＴとは、下記式（２）に示す関係を満たしていることが好ましい。ここで、距離ＤＴは、図８に示すように、上記断面の下端からの高さが０．１×Ｈである上記断面の輪郭上の点から第１貫通孔までの第１方向における距離である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　比ＤＴ／Ｈを大きくすると、第１貫通孔を通過して表示装置１Ａ内へ入射した外光が表示へ及ぼす影響を小さくすることができる。また、比ＤＴ／Ｈを大きくすると、反射層３５の第３部分３５３を幅広に形成することができる。そのような構造を採用した場合、連続膜として形成した反射層３５へエッチングによって開口を設ける工程においてエッチングマスクとして使用するレジストパターンは、反射層３５からの剥離を生じ難くなる。比ＤＴ／Ｈは、０．２以上であることがより好ましい。
　比ＤＴ／Ｈは、３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。比ＤＴ／Ｈを過剰に大きくすると、寸法Ｈと幅ＷＬとの比Ｈ／ＷＬを小さくすることが難しくなり、寸法Ｈが大きな隔壁部を高い形状精度で形成することが難しくなる。
　上記の通り、ブラックマトリクス３２の上面のうち、樹脂層３４によって被覆されていない領域は、第１貫通孔の開口を取り囲んだ周辺領域である。また、周辺領域は、上記の通り、第１貫通孔の開口を取り囲んでおり且つ反射層３５によって被覆されていない第１領域３２Ｒ１と、第１領域３２Ｒ１を取り囲んでおり且つ反射層３５によって被覆された第２領域とを含んでいる。図７及び図８に示す、第１領域３２Ｒ１のうち第２方向であるＹ方向へ伸びた部分の幅ＷＲ１と、第２領域のうち第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ２とは、下記式（３）に示す関係を満たしていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３サブ画素ＰＸＢにおける光取り出し効率を高めることができる。比ＷＲ２／ＷＲ１は、２．５以下であることがより好ましい。第１領域３２Ｒ１のうち第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ１や第１領域３２Ｒ１のうち第１方向へ伸びた部分の幅を小さくすると、反射層３５に設ける開口と第１貫通孔との相対位置が設計からずれた場合に、第１貫通孔を通過した外光が反射層３５によって反射されることに起因したコントラスト比の低下が顕著になる可能性がある。
　比ＷＲ２／ＷＲ１は、１．０以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましい。第２領域のうち第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ２や第２領域のうち第１方向へ伸びた部分の幅を過剰に小さくすると、連続膜として形成した反射層３５へエッチングによって開口を設ける工程において、これら開口の位置で反射層３５のサイドエッチングを生じた場合、第３部分３５３が消失するだけでなく、第２部分３５２の下部に欠落を生じる可能性がある。即ち、第２貫通孔の側壁に、反射層３５によって被覆されない領域を生じ得る。
　なお、上記の実施形態では、第２貫通孔の各々は、Ｙ方向へ伸びた形状を有している。このような構造では、第２貫通孔の側壁のうちＸ方向に対して平行な部分は、第２貫通孔の側壁のうちＹ方向に対して平行な部分と比較して、発光素子Ｄからの距離が大きい。それ故、第２貫通孔の側壁のうちＸ方向に対して平行な部分が光取り出し効率へ及ぼす影響は、第２貫通孔の側壁のうちＹ方向に対して平行な部分が光取り出し効率へ及ぼす影響と比較してより小さい。従って、上記実施形態では、Ｙ方向に対して垂直な断面における各種寸法について言及している。
　上述した表示装置及びブラックマトリクス基板には、以下に例示するように、様々な変形が可能である。
　例えば、調光装置２Ａ等に設ける回路には、図２とは異なる構成を採用することができる。
　例えば、映像信号線ドライバＶＤＲは、映像信号線ＶＳＬへ映像信号として電流信号を供給するものであってもよい。この場合、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢの各々は、映像信号を書き込む書込期間においては、駆動制御素子ＤＲのゲート－ソース間電圧がこの電流信号に対応した値に設定され、発光期間においては、上記ゲート－ソース間電圧に対応した大きさの駆動電流を発光素子Ｄへ流すように構成してもよい。また、調光装置２Ａには、アクティブマトリクス駆動方式により画像を表示するための回路を採用する代わりに、パッシブマトリクス駆動方式により画像を表示するための回路を採用してもよい。
　発光素子２５として、青色発光ダイオードを使用する代わりに、紫外発光ダイオードを使用してもよい。この場合、充填層３６Ｂは、第３サブ画素ＰＸＢの発光素子２５が射出した光を、第１光及び第２光とは色が異なる第３光へと変換する波長変換層である。例えば、第１波長変換層３６Ｒ、第２波長変換層３６Ｇ、及び充填層３６Ｂは、発光素子２５が射出した紫外光を、それぞれ、赤色光、緑色光及び青色光へと変換する。
　発光素子２５として、単一種類の発光ダイオードを使用する代わりに、複数種類の発光ダイオードを使用してもよい、例えば、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ、及び第３サブ画素ＰＸＢにおいて、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード及び青色発光ダイオードをそれぞれ使用してもよい。この場合、第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇの代わりに、下地層３３Ｂについて上述したのと同様の層を設け、第１波長変換層３６Ｒ及び第２波長変換層３６Ｇの代わりに、充填層３６Ｂについて上述したのと同様の層を設けてもよい。
　上記の表示装置はカラー画像の表示が可能であるが、表示装置は、モノクローム画像を表示するものであってもよい。例えば、表示装置１Ａにおいて、第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧを省略し、発光素子２５として青色発光ダイオードを使用し、充填層３６Ｂを、青色光を黄色光へ変換する波長変換層とする。充填層３６Ｂが、これに入射した青色光の一部を黄色光へ変換し、残りを透過させる場合、青色と黄色との加法混色による白色の表示が可能である。
　表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの、マイクロＬＥＤディスプレイ以外の表示装置であってもよい。但し、表示装置は、発光素子を含んでいることが好ましい。
　以下に、本発明に関連して行ったシミュレーションについて記載する。
　図１乃至図８を参照しながら説明した表示装置１Ａについて、各種寸法が輝度へ及ぼす影響をシミュレーションによって調べた。
　シミュレーションには、光線追跡法（ray trace method）を利用した。シミュレーションにおいては、以下のように条件を設定し、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ及び第３サブ画素ＰＸＢの各々について光取り出し効率を算出した。
　＜１＞光学特性等に関して設定した条件
　発光素子Ｄは、主波長が４５０ｎｍであり、半値幅が２０ｎｍである青色光を射出する青色発光ダイオードであるとした。発光素子Ｄは、この青色光を、Ｚ方向に対して－９０°乃至＋９０°の角度範囲内にある全ての方向へ等しい強度で射出することとした。
　接着層４の屈折率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．５５であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５６であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては１．５５であるとした。接着層４の透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても１００％であるとした。
　ブラックマトリクス３２の屈折率は、全波長域で１．５４であるとした。ブラックマトリクス３２の透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても０％であるとした。
　第１着色層３３Ｒの屈折率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．６７であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．７２であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては１．６８であるとした。第１着色層３３Ｒの透過率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．６％であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１２．１％であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては９６．１％であるとした。
　第２着色層３３Ｇの屈折率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．７０であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５９であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては１．５６であるとした。第２着色層３３Ｇの透過率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１２．１％であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては９３．０％であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては２２．１％であるとした。
　下地層３３Ｂは、無色の光透過層であって、図８に示すように、カラーフィルタを被覆するとともに、第１貫通孔のうち第１着色層３３Ｒ又は第２着色層３３Ｇが配置されていないものを埋め込んだオーバーコート層であるとした。下地層３３Ｂの屈折率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．５５であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５６であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては１．５５であるとした。下地層３３Ｂの透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても１００％であるとした。
　反射層３５の反射率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても９２％であるとした。
　第１波長変換層３６Ｒは、透明樹脂と赤色発光蛍光体との混合物からなることとした。この混合物に占める赤色発光蛍光体の割合は３０体積％であるとした。透明樹脂の屈折率は、波長が４５０ｎｍ及び６５０ｎｍの光に対しては１．５５であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５６であるとした。透明樹脂の透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても１００％であるとした。赤色発光蛍光体は、発光素子Ｄが射出した波長が４５０ｎｍの青色光を波長が６３５ｎｍの赤色光へ０．７３の変換効率で変換することとした。赤色蛍光体の屈折率は、全波長域で２．１０であるとした。
　第２波長変換層３６Ｇは、透明樹脂と緑色発光蛍光体との混合物からなることとした。この混合物に占める緑色発光蛍光体の割合は３０体積％であるとした。透明樹脂の屈折率は、波長が４５０ｎｍ及び６５０ｎｍの光に対しては１．５５であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５６であるとした。透明樹脂の透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても１００％であるとした。緑色発光蛍光体は、発光素子Ｄが射出した波長が４５０ｎｍの青色光を波長が５５０ｎｍの緑色光へ０．７９の変換効率で変換することとした。緑色蛍光体の屈折率は、全波長域で２．４７であるとした。
　充填層３６Ｂの屈折率は、波長が４５０ｎｍの光に対しては１．５５であり、波長が５５０ｎｍの光に対しては１．５６であり、波長が６５０ｎｍの光に対しては１．５５であるとした。充填層３６Ｂの透過率は、波長が４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの何れの光に対しても１００％であるとした。
　＜２＞寸法について設定した条件
　画素ＰＸは、Ｘ方向における寸法及びＹ方向における寸法の各々を５００μｍとした。
　ブラックマトリクス３２の厚さは１μｍとした。ブラックマトリクス３２が有している第１貫通孔の開口は、Ｘ方向の寸法が８０μｍであり、Ｙ方向の寸法が１６０μｍである矩形であるとした。各画素ＰＸにおいて、Ｘ方向に隣り合った第１貫通孔間の距離は３５μｍとした。
　樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、Ｚ方向に対して平行な軸について対称であるとした。第２貫通孔口は、それに対応した第１貫通孔と、中心位置が一致していることとした。
　樹脂層３４の厚さ、即ち、図８に示す寸法Ｈは１５μｍとした。樹脂層３４が有している第２貫通孔の調光装置２Ａ側の開口は、Ｘ方向の寸法Ｌｘが１００μｍであり、Ｙ方向の寸法Ｌｙが３００μｍである矩形であるとした。各画素ＰＸにおいて、Ｘ方向へ隣り合った第２貫通孔は、調光装置２Ａ側の開口間の距離を１５μｍとした。
　反射層３５は、第１貫通孔の位置でのみ開口していることとした。反射層３５の各開口は、その開口に対応した第１貫通孔と、中心位置が一致していることとした。図７及び図８に示す第１領域３２Ｒ１のうち、Ｘ方向へ伸びた部分の幅は５μｍとし、Ｙ方向へ伸びた部分の幅は１０μｍとした。なお、反射層３５の厚さは、無視できるほど十分に小さいため、ゼロであるとした。
　第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇは、厚さを２μｍとした。第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇの各々は、Ｘ方向の寸法を８４μｍとし、Ｙ方向の寸法を１６４μｍとした。第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇの各々は、それに対応した第１貫通孔と、中心位置が一致していることとした。
　下地層３３Ｂは、第３サブ画素ＰＸＢの第１貫通孔の位置で３μｍの厚さを有し、第１着色層３３Ｒ及び第２着色層３３Ｇの位置で１μｍの厚さを有していることとした。
　第１波長変換層３６Ｒ、第２波長変換層３６Ｇ及び充填層３６Ｂは、各々の厚さを１０μｍとした。
　接着層４の厚さは、第１波長変換層３６Ｒ、第２波長変換層３６Ｇ及び充填層３６Ｂの位置で７．５μｍとし、他の位置で２．５μｍとした。
　＜３＞結果
　シミュレーションに利用した変数及びシミュレーションの結果を、以下の表１及び表２にそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　例１乃至例６では、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が正方形であるとした。
　例７乃至例１２では、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、上底が下底より短い等脚台形であるとした。
　例１３及び例１４では、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、上底が下底より短い等脚台形と、その上に位置した矩形との組み合わせからなる形状であるとした。矩形のＸ方向の寸法は、等脚台形の上底の長さと等しくした。
　例１５乃至例２０では、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、上底が下底より長い等脚台形であるとした。
　例２１及び例２２では、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、Ｘ方向及びＺ方向に対して平行な断面が、上底が下底より長い等脚台形と、その上に位置した矩形との組み合わせからなる形状であるとした。矩形のＸ方向の寸法は、等脚台形の上底の長さと等しくした。
　なお、表１において、「傾斜面の寸法」の「幅」及び「高さ」は、樹脂層３４のうちＸ方向へ隣り合った第２貫通孔によって挟まれた隔壁部が傾斜面を含んでいる場合、この傾斜面のＸ方向における寸法及びＺ方向における寸法をそれぞれ表している。
　また、表２において、「光取り出し効率」の「Ｒ」、「Ｇ」及び「Ｂ」は、それぞれ、第１サブ画素ＰＸＲ、第２サブ画素ＰＸＧ及び第３サブ画素ＰＸＢの光取り出し効率を表している。各光取り出し効率としては、例７について得られた光取り出し効率を基準とした相対値を記載している。
　表１及び表２に示すように、シミュレーションの結果によると、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが十分に小さい例１乃至例６及び例１１乃至例２２において、高い光取り出し効率を達成できた。そして、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが十分に小さく且つ比ＷＲ２／ＷＲ１が十分に小さい例１乃至例３では、第３サブ画素ＰＸＢにおいて特に高い光取り出し効率を達成できた。
　例１乃至例６を対比すると、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが十分に小さい場合、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３サブ画素ＰＸＢにおける光取り出し効率が高まる一方で、第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧにおける光取り出し効率は大きくは変化していない。このような相違は、以下の理由によって生じていると考えられる。
　第３サブ画素ＰＸＢでは、発光素子Ｄが射出した青色光をそのまま表示に利用する。比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３部分３５３によって調光装置２Ａ側へ反射される青色光が減少し、それ故、第１貫通孔を通過する青色光が増加する。それ故、第３サブ画素ＰＸＢでは、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると光取り出し効率が高まる。
　第１サブ画素ＰＸＲでは、発光素子Ｄが射出した青色光を、第１波長変換層３６Ｒによって赤色光へ変換し、この赤色光を表示に利用する。また、第２サブ画素ＰＸＧでは、発光素子Ｄが射出した青色光を、第２波長変換層３６Ｇによって緑色光へ変換し、この緑色光を表示に利用する。第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧにおいても、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３部分３５３によって調光装置２Ａ側へ反射される赤色光及び緑色光がそれぞれ減少する。しかしながら、第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧでは、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３部分３５３によって調光装置２Ａ側へ反射される青色光も減少する。第３部分３５３によって調光装置２Ａ側へ反射された青色光の一部は、第１波長変換層３６Ｒ及び第２波長変換層３６Ｇによって赤色光及び緑色光へそれぞれ変換される。
　このように、第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧでは、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくすると、第３部分３５３によって調光装置２Ａ側へ反射される赤色光及び緑色光がそれぞれ減少する一方で、第１波長変換層３６Ｒ及び第２波長変換層３６Ｇにおける波長変換効率が低下する。それ故、第１サブ画素ＰＸＲ及び第２サブ画素ＰＸＧでは、比ＷＲ２／ＷＲ１を小さくしても、光取り出し効率は大きくは変化しない。
　表２には、シミュレーションの結果に加え、実際の製造における生産性に関する評価として、「現像密着性」及び「カバレッジ性」も示している。
　「現像密着性」は、連続膜として形成した反射層３５へエッチングによって開口を設ける工程においてエッチングマスクとして使用するレジストパターンの反射層３５に対する密着性である。即ち、「現像密着性」は、レジスト層へのパターン露光後の現像によって、反射層３５上に残留させるべきレジストパターンに剥離を生じたか否かを表しており、レジストパターンに剥離を生じなかったものを「Ａ」と評価し、レジストパターンに剥離を生じたものを「Ｂ」と評価している。
　「カバレッジ性」は、気相堆積法により連続膜としての反射層３５を全体に亘って十分な厚さに形成できたか否かを示している。具体的には、反射層３５を樹脂層３４の上面における厚さが２００ｎｍとなるように成膜した場合に、第２貫通孔の側壁における反射層３５の最小厚さが１００ｎｍ超であったものを「Ａ」と評価し、第２貫通孔の側壁における反射層３５の最小厚さが１００ｎｍ以下であったものを「Ｂ」と評価している。なお、例１５乃至例１７については、「現像密着性」の評価が「Ｂ」であったため、「カバレッジ性」の評価は示していない。
　表１及び表２に示すように、比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈが十分に大きい例１乃至例１４及び例１９乃至例２２において、優れた現像密着性及び優れたカバレッジ性を達成できた。現像密着性に劣る場合、例えば、反射層３５には設計よりも大きな寸法の開口を生じ、反射層３５の開口面積は設計値よりも大きくなる可能性がある。反射層３５の開口面積が大きくなると、ブラックマトリクス３２による光の吸収が増し、光取り出し効率が低下する。カバレッジ性に劣る場合も、ブラックマトリクス３２による光の吸収が増し、光取り出し効率が低下し得る。比（ＷＬ－ＷＨ）／Ｈを十分に大きくした場合、上記の通り、優れた現像密着性及び優れたカバレッジ性を達成でき、それ故、ブラックマトリクス３２による光の吸収が増すことに起因した光取り出し効率の低下を防止できる。
　１Ａ…表示装置、２Ａ…調光装置、３…ブラックマトリクス基板、４…接着層、２１…基板、２２…半導体層、２３Ａ…導体層、２３Ｂ…導体層、２３Ｃ…導体層、２３Ｄ…導体層、２４Ａ…絶縁層、２４Ｂ…絶縁層、２４Ｃ…絶縁層、２５…発光素子、２６…隔壁層、２７…充填層、２８…導体層、３１…透明基板、３２…ブラックマトリクス、３２Ｒ１…第１領域、３３Ｂ…下地層、３３Ｇ…第２着色層、３３Ｒ…第１着色層、３４…樹脂層、３５…反射層、３６Ｂ…充填層、３６Ｇ…第２波長変換層、３６Ｒ…第１波長変換層、２５１…第１層、２５２…第２層、２５３…第３層、３５１…第１部分、３５２…第２部分、３５３…第３部分、Ｃ…キャパシタ、Ｄ…発光素子、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＲ…駆動制御素子、ＤＴ…距離、ＧＥ…ゲート電極、Ｈ…寸法、Ｌｘ…寸法、Ｌｙ…寸法、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ…画素、ＰＸＢ…第３サブ画素、ＰＸＧ…第２サブ画素、ＰＸＲ…第１サブ画素、ＳＤＲ…走査信号線ドライバ、ＳＥ…ソース電極、ＳＳＬ…走査信号線、ＳＷ…スイッチ、ＶＤＲ…映像信号線ドライバ、ＶＳＬ…映像信号線、ＷＨ…幅、ＷＬ…幅、ＷＲ１…幅、ＷＲ２…幅、ＷＳＷ…寸法、Ｗｘ１…距離、Ｗｘ２…距離。

Claims (9)

  1. 　第１主面及び第２主面を有している透明基板と、
    　前記第１主面上に設けられ、互いに交差する第１方向及び第２方向へ配列した複数の第１貫通孔を有しているブラックマトリクスと、
    　前記ブラックマトリクス上に設けられ、前記複数の第１貫通孔の位置に複数の第２貫通孔をそれぞれ有し、前記複数の第２貫通孔の各々は、前記ブラックマトリクスの上面のうち、前記第１貫通孔の開口を取り囲んだ周辺領域を露出させている樹脂層と、
    　前記周辺領域と前記複数の第２貫通孔の側壁との各々を少なくとも部分的に被覆した反射層と
    を含み、
    　前記樹脂層のうち前記第１方向へ隣り合った前記第２貫通孔によって挟まれた隔壁部は、前記透明基板の厚さ方向及び前記第１方向に対して平行な断面が、下記式（１）によって規定される構造を有しているブラックマトリクス基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　ここで、Ｈは、前記厚さ方向における前記断面の寸法であり、ＷＬは、前記断面の下端からの高さが０．１×Ｈである位置における前記断面の幅であり、ＷＨは、前記断面の前記下端からの高さが０．９×Ｈである位置における前記断面の幅である。
  2. 　前記寸法Ｈと、前記断面の前記下端からの高さが０．１×Ｈである前記断面の輪郭上の点から前記第１貫通孔までの前記第１方向における距離ＤＴとは、下記式（２）に示す関係を満たしている請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  3. 　前記周辺領域は、前記開口を取り囲んでおり且つ前記反射層によって被覆されていない第１領域と、前記第１領域を取り囲んでおり且つ前記反射層によって被覆された第２領域とを含み、前記第１領域のうち前記第１方向及び前記厚さ方向に対して垂直な第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ１と、前記第２領域のうち前記第２方向へ伸びた部分の幅ＷＲ２とは、下記式（３）に示す関係を満たしている請求項１又は２に記載のブラックマトリクス基板。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  4. 　前記複数の第２貫通孔の各々は、前記第１方向及び前記厚さ方向に対して垂直な第２方向へ伸びた形状を有している請求項１乃至３の何れか１項に記載のブラックマトリクス基板。
  5. 　前記複数の第１貫通孔の少なくとも一部の位置にそれぞれ配置された複数の着色層を含んだカラーフィルタを更に含んだ請求項１乃至４の何れか１項に記載のブラックマトリクス基板。
  6. 　前記ブラックマトリクスと前記樹脂層との間に介在したオーバーコート層を更に含み、前記オーバーコート層は、前記カラーフィルタを被覆するとともに、前記複数の第１貫通孔のうち前記着色層が配置されていないものを埋め込んだ請求項５に記載のブラックマトリクス基板。
  7. 　前記複数の第２貫通孔の少なくとも一部の中にそれぞれ設けられた複数の波長変換層を更に含んだ請求項１乃至６の何れか１項に記載のブラックマトリクス基板。
  8. 　前記反射層は、金属又は合金からなる層を含んだ請求項１乃至７の何れか１項に記載のブラックマトリクス基板。
  9. 　請求項１乃至８の何れか１項に記載のブラックマトリクス基板と、
    　前記第１主面と向き合うように設置された調光装置と、
    　前記ブラックマトリクス基板と前記調光装置との間に介在して、それらを貼り合わせた接着層と
    を備えた表示装置。
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