特開 2024-71058 ＬＥＤディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024071058

(43)【公開日】2024-05-24

(54)【発明の名称】ＬＥＤディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/33 20060101AFI20240517BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20240517BHJP

   H01L 33/60 20100101ALI20240517BHJP

【ＦＩ】

G09F9/33

G09F9/30 349D

G09F9/30 349A

H01L33/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022181792

(22)【出願日】2022-11-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】木部 英敏

(72)【発明者】

【氏名】坂尾 賢治

【テーマコード（参考）】

5C094

5F142

【Ｆターム（参考）】

5C094AA31

5C094BA25

5C094DA13

5C094EB02

5C094ED03

5C094ED11

5C094ED13

5C094FA03

5C094FB12

5F142CB14

5F142CB23

5F142CE03

5F142CE06

5F142CE16

5F142DA13

5F142DA36

5F142DA73

5F142DB02

5F142GA01

(57)【要約】

【課題】形成した金属膜にクラックやピンホールが発生することの少ない隔壁基板を備えるＬＥＤディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ素子２２の配列により画素の配列が形成されたＬＥＤ基板２０と、透明基板１１に格子状に隔壁１２が形成された隔壁基板１０と、を有し、ＬＥＤ基板と隔壁基板は、ＬＥＤ素子と隔壁が対向する向きに、前記隔壁がＬＥＤ素子それぞれの間を仕切る様に配置され、隔壁は、樹脂からなる隔壁本体１２Ａの表面に金属膜を含む薄膜からなる光反射層１２Ｂが形成され、隔壁の頂部に、光反射層が形成されていない抜き部１４がある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤディスプレイ装置であって、
ＬＥＤ素子の配列により画素の配列が形成されたＬＥＤ基板と、
透明基板に格子状に隔壁が形成された隔壁基板と、を有し、
前記ＬＥＤ基板と前記隔壁基板は、前記ＬＥＤ素子と前記隔壁が対向する向きに、前記隔壁が前記ＬＥＤ素子それぞれの間を仕切る様に配置され、
前記隔壁は、樹脂からなる隔壁本体の表面に金属膜を含む薄膜からなる光反射層が形成され、
前記隔壁の頂部に、前記光反射層が形成されていない抜き部があることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項2】

前記隔壁が、前記光反射層を覆うように積層された透明保護層を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項3】

前記隔壁が、前記透明基板に対して順テーパー形状となる様に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項4】

前記ＬＥＤ素子が、青色ＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項5】

前記隔壁と前記透明基板と前記ＬＥＤ素子で囲まれたそれぞれの領域に、光の散乱層を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項6】

前記隔壁と前記透明基板と前記ＬＥＤ素子で囲まれたそれぞれの領域に、光の波長変換層を有することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項7】

前記薄膜が、導電性酸化物薄膜、金属膜、導電性酸化物薄膜が順次積層された３層構成であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【請求項8】

前記金属膜が、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金のいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤディスプレイ装置に関し、特にピクセル間に形成される隔壁の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

フルカラーディスプレイ装置として、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置などが実用化され、市販されている。そのような中、新たなディスプレイ装置としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｍｉｓｉｏｎ Ｄｉｏｄｅ）素子を光源として、複数配置したＬＥＤディスプレイ装置が提案され、注目されている。ＬＥＤディスプレイ装置は、ＬＥＤを光源としており、その輝度や点灯／消灯の制御が容易なことから、液晶ディスプレイ装置や有機ＥＬディスプレイ装置よりも優れた表示性能が実現できるものとされている。

【0003】

ＬＥＤディスプレイ装置はＬＥＤ素子の点灯／消灯制御方法によりマイクロＬＥＤディスプレイとミニＬＥＤディスプレイとに分類されている。ミニＬＥＤディスプレイは、従来の液晶ディスプレイなどに見られるバックライト照明を用いる表示装置である。ミニＬＥＤディスプレイのバックライト照明は、画面を複数に分割したエリアごとにＬＥＤ素子を点灯／消灯すること（マイクロディミング方式）を特徴としている。それ以外の部分では従来の液晶ディスプレイ装置と類似する点が多い。

【0004】

一方、マイクロＬＥＤディスプレイは、画素単位に割り当て配置されたＬＥＤ素子の点灯／消灯することを特徴としている、いわゆる、自発光型のディスプレイである。ＬＥＤ素子を画素に相当する位置に配置しているので、画面の大型化に対応しやすく、画素単位に発光制御できるので４Ｋ、８Ｋといったより高精細な画像表示に適している。

【0005】

このＬＥＤディスプレイにおいて、ＲＧＢカラーを発光させるための方式として青色ＬＥＤと色変換層を用いた方式が提案されている。この方式では、青色ＬＥＤを光源素子としており、まず、青色画素では、光源光の光量を減光調整する散乱材料を充填した層を通すことで青色光が得ている。また、赤色画素、緑色画素では、蛍光体や量子ドットを充填した変換層に、青色ＬＥＤから発せられる青色光を透過させることで赤色光、緑色光をそれぞれ得ている。これら三色の光を制御することでフルカラー表現を可能としている。

【0006】

しかし、色変換蛍光体を含む色発光部には、厚みがあるため、表示するための光が広がりやすく、隣接する画素の光と混じるいわゆる光漏れが起きることで、コントラストの低下や混色が発生するという問題があった。

【0007】

そして隣接画素への光漏れを抑制するためには、画素間に遮光性の隔壁を配置して光の広がりを抑制することが有効であると考えられることから、様々な提案がなされている（例えば特許文献１）。

【0008】

一方で、隔壁を高くすると、ＬＥＤから発せられる光が隔壁に当たり、反射する際に、反射率に基づく減光があるため、これが繰り返されると、隔壁の領域を通過できた光の量、いわゆる光の取出し効率が低下するという問題があった。特に画素サイズが小さくなる４Ｋ、８Ｋといった高精細表示では画素の面積が小さくなるので、画面が暗く見えるという問題があった。その対策として出願人は、特許文献２において、図７の模式図に示した様に、隔壁本体は透明な樹脂などとして、その表面を、反射率の高い金属膜を形成することで、隔壁による光の吸収を抑え、かつ、光の透過、漏れを防ぐ隔壁を提案した。

【0009】

しかしながら出願人は、さらなる検討を加えたところ、樹脂の隔壁本体の表面に金属反射層を形成して高い隔壁を形成した場合、以下の様な２点の事象の発生が懸念されることを見出した。
１点目は、高い隔壁を透明な樹脂で形成するため、樹脂の体積が大きくなる。そのためＬＥＤを点灯した際の熱により樹脂から発生するガスの影響で、金属膜にクラックやピンホール(欠損)が発生することがある。特に金属膜が薄くなりやすい角部や裾部で発生し易い。
２点目は、上記の熱による応力や貼り合わせ時の応力等により、クラックが発生することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１８－１８２２８２号公報

【特許文献2】特開２０２１－１７３９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、隔壁に形成した金属膜にクラックやピンホールが発生することの少ない隔壁基板を備えるＬＥＤディスプレイ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、本発明は、
ＬＥＤディスプレイ装置であって、
ＬＥＤ素子の配列により画素の配列が形成されたＬＥＤ基板と、
透明基板に格子状に隔壁が形成された隔壁基板と、を有し、
前記ＬＥＤ基板と前記隔壁基板は、前記ＬＥＤ素子と前記隔壁が対向する向きに、前記隔壁が前記ＬＥＤ素子それぞれの間を仕切る様に配置され、
前記隔壁は、樹脂からなる隔壁本体の表面に金属膜を含む薄膜からなる光反射層が形成され、
前記隔壁の頂部に、前記光反射層が形成されていない抜き部があることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置である。

【0013】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記隔壁が、前記光反射層を覆うように積層された透明保護層を有していて良い。

【0014】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記隔壁が、前記透明基板に対して順テーパー形状となる様に形成されていて良い。

【0015】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記ＬＥＤ素子が、青色ＬＥＤ素子であって良い。

【0016】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記隔壁と前記透明基板と前記ＬＥＤ素子で囲まれたそれぞれの領域に、光の散乱層を有していて良い。

【0017】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記隔壁と前記透明基板と前記ＬＥＤ素子で囲まれたそれぞれの領域に、光の波長変換層を有していて良い。

【0018】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記薄膜が、導電性酸化物薄膜、金属膜、導電性酸化物薄膜が順次積層された３層構成であって良い。

【0019】

上記ＬＥＤディスプレイ装置において、
前記金属膜が、銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金のいずれかからなるものであって良い。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、より輝度の高いＬＥＤ発光素子が使えるようになるので、コントラストが高く、色再現性の高いＬＥＤディスプレイ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明のＬＥＤディスプレイ装置の一形態の部分断面模式図である。

【図2】図１のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の部分断面模式図である。

【図3】本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁部分の拡大図である。

【図4】本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁を平面視した図である。

【図5】本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の第二形態の部分断面模式図である。

【図6】本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の第三形態の部分断面模式図である。

【図7】従来のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の一例の部分断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また以下に示す実施形態では、発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。

【0023】

図１は、本発明のＬＥＤディスプレイ装置（以下、「本装置」と記すことがある）の一形態の部分断面模式図である。本発明のＬＥＤディスプレイ装置１は、基板２１上に、図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により駆動されるＬＥＤ発光素子２２が一定のピッチで２次元のマトリクス状に配列されたＬＥＤ基板２０と、透明基板１１上に、透明基板１１の法線方向から見る平面視において隔壁１２が格子状となる様に形成された隔壁基板１０とを有し、ＬＥＤ発光素子２２と隔壁１２が対向する向きに組み合わされ当接されている。隔壁１２は、ＬＥＤ発光素子２２それぞれの間に位置する様に組み合わされ、従ってそれぞれのＬＥＤ発光素子２２は、隔壁１２に取り囲まれたような態様の画素を形成する。

【0024】

上記の各画素には、それぞれ光の散乱層または光の波長変換層（合わせて光調整層と記すことがある。）１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂが形成されている。光の散乱層または光の波長変換層は、ＬＥＤ発光素子２２から発光される光が、光の３原色である赤、緑、青の３色となる様に調整するために設けられる。図１において、光調整層１３Ｒは赤色光を発光するための光調整層、光調整層１３Ｇは緑色光を発光するための光調整層、光調整層１３Ｂは青色光を発光するための光調整層として例示しているが、光調整層の色、色数、その組み合わせはこれに限定されない。

【0025】

光調整層は、例えば、ＬＥＤ発光素子２２を赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３種で構成して、ＬＥＤ素子自体から赤、緑、青の光がそれぞれ発光される構成とすると、光調整層１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂはそれぞれの光の散乱層とすることができる。また、Ｌ
ＥＤ発光素子２２を青色ＬＥＤのみで構成することもでき、その場合は光調整層１３Ｂを光の散乱層とし、光調整層１３Ｒは青色光を赤色光に波長変換する光の波長変換層、光調整層１３Ｇは青色光を緑色光に波長変換する光の波長変換層とすることができる。

【0026】

光の散乱層としては、光散乱粒子としての透明樹脂粒子や金属酸化物粒子を透明樹脂中に分散したものを用いることができる。光の散乱層には、例えば、平均粒径が０.０３μｍ以上５．０μｍ以下の大きさの光散乱粒子を用いることが好ましい。

【0027】

光の波長変換層としては、量子ドットや公知の蛍光色素から適宜選択して用いることができ、これらを併用しても良い。蛍光色素は、耐熱性などに優れる無機蛍光体を採用すると好ましい。波長変換層に適用する無機蛍光体粒子の粒形は、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下の範囲内であると波長変換効率や塗膜中の分散性が良い。波長変換層の厚さは無機蛍光体や量子ドット材料が光源から発せられる励起光を十分に吸収し、変換することが求められ、その厚さは例えば２μｍから２００μｍの範囲内とすることができる。

【0028】

基板２１および透明基板１１としては、例えばガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板などを用いることができる。

【0029】

図２は、図１のＬＥＤディスプレイ装置１の隔壁基板１０の部分の詳細を示した図である。隔壁１２は、樹脂からなる隔壁本体１２Ａの表面を、金属膜を含む薄膜（以下、単に「薄膜」と記すこともある）からなる光反射層１２Ｂが覆うように形成されている。ＬＥＤ発光素子２２の光が光反射層１２Ｂで反射することで、遮光と同様の効果が得られ、コントラストの低下や隣接画素へ光漏れがないので、隔壁本体１２Ａには必ずしも遮光性を持たせる必要がない。

【0030】

隔壁本体１２Ａは、例えば感光性樹脂を透明基板１１上にコーティングし、パターニング露光し、現像することで形成できるが、これに限定されるものではない。

【0031】

隔壁１２の頂部、すなわちＬＥＤ基板２０に当接する部位には、薄膜が形成されていない抜き部１４が形成されている。

【0032】

ＬＥＤ素子２２を点灯したとき、発生する熱の影響で隔壁本体１２Ａの樹脂から微量のガスが放出されることがある。抜き部１４が設けられていない場合、隔壁本体１２Ａの表面が、ガスが透過しない金属膜を含む薄膜で覆われた態様であるために、ガスが逃げることができず、隔壁本体１２Ａと薄膜の界面に達したガスが薄膜に膨れやクラック、ピンホールなどを生じさせてしまうことがある。膨れやクラック、ピンホールなどが生じると、光の反射が不規則になり、光洩れの原因となることがあり、またＬＥＤディスプレイ装置の耐久性に影響が出ることがある。抜き部１４を設けることでガスが抜き部１４から抜けることができ、この様な事象の発生を抑制することができる。

【0033】

抜き部１４を設ける位置は、隔壁本体１２Ａの側面側とすると、光調整層の蛍光体との接触や、ＬＥＤ素子２２の光が入射してしまうなどの影響があるため、頂部に設けるのが好ましい。

【0034】

隔壁１２には、信頼性を向上させるために、図３（ａ）に示す様に透明樹脂層１２Ｃをさらに積層して形成してもよい。抜き部１４も覆う形となるが、樹脂層であるため、ガスが透過することができるので支障は少ない。

【0035】

隔壁１２の高さは、隔壁内に波長変換層を充填する場合には波長変換層の厚みと同じかもしくは波長変換層の厚みよりも厚いことが求められ、例えば２μｍから２００μｍの範
囲内とすることができる。なお、隔壁の高さは、２００μｍ以上の高さとしても良いが、カーテンコーターやスリットコーターなど一般的な塗布装置を用いて隔壁を形成する場合、乾燥後の膜厚で厚みのある塗膜での形成はむずかしいので、２００μｍを上限とすることが適切である。

【0036】

金属膜を含む薄膜で形成される光反射層１２Ｂは、金属膜単体の膜でも良く、反射率の高い銀、銀合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の薄膜が好適に適用できる。ただし、銀薄膜あるいは銀合金薄膜は、ガラス基板や樹脂に対する密着力が弱いので、図３（ｂ）に示す様に、銀薄膜あるいは銀合金薄膜１２１Ｂを導電性酸化物薄膜１２１Ａで挟持する３層構成とすることにより、密着力向上が図れる。

【0037】

導電性酸化物としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化ガリウムなどの複合酸化物が例示できる。これら金属酸化物の組み合わせ、組成により導電性や酸に対する溶解度などを調整できる。銀、また銅などにおいても、これら導電性酸化物で挟持する３層構成とすることで、ガラス基板などへの密着力の向上が改善される。

【0038】

抜き部１４の形状は、特に限定するものではないが、例えば図４（ａ）に示す様に、格子状の隔壁１２の頂部に、溝状に連続して設けることができる。あるいは、図４（ｂ）に示す様に、不連続なスポット状の抜き部１４としても良い。

【0039】

光反射層１２Ｂとなる金属膜を含む薄膜の形成には、例えば金属層スパッタとパターンエッチンングを組合せた工程が例示できるが、これに限定されるものではない。

【0040】

図５は、本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の第二形態の部分断面模式図である。本実施形態の隔壁基板１０Ｂでは、隔壁１２が透明基板１１に対して順テーパー形状に形成されている。すなわち、側壁部分が透明基板に対してなす内側の角度が９０°よりも小さい鋭角となっている。順テーパー形状とすると、隔壁を形成し易く、ＬＥＤ基板２０に対しては逆テーパー状となり、光反射層１２Ｂでの反射光が隣接画素により漏洩しにくくなる。

【0041】

図６は、本発明のＬＥＤディスプレイ装置の隔壁基板の第三形態の部分断面模式図である。本実施形態の隔壁基板１０Ｃでは、透明基板１０に、隔壁１２の基部を覆うようにブラックマトリクス１５が設けられている。ブラックマトリクス１５を設けることで、ＬＥＤ素子からの光が本装置の表面側、すなわち本装置を使用者が目視する側で隣接画素に漏れるのをより効果的に防ぐことができる。

【0042】

上述の実施形態に係るＬＥＤディスプレイ装置が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、光通信機器、ＩＣカードなどの電子デバイス等が挙げられる。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。本発明の実施形態に係る表示装置が搭載された電子デバイスには、さらにアンテナを搭載して通信や非接触での受電給電を行うことが望ましい。

【0043】

本発明のＬＥＤディスプレイ装置は、ミニＬＥＤディスプレイとマイクロＬＥＤディスプレイのいずれにおいても適用が可能であるが、特に光反射層の欠陥の影響が出やすい高精細のマイクロＬＥＤディスプレイに採用すると効果が大きい。そして遮光性に優れ、パターン形状が良好な隔壁を形成出来、薄膜のクラック発生を抑制することができるため、
輝度とコントラストが高く、隣接画素間における光の混色を抑制可能なＬＥＤディスプレイ装置ができる。

【符号の説明】

【0044】

１・・・ＬＥＤディスプレイ装置
１０、１０Ｂ、１０Ｃ・・・隔壁基板
１１・・・透明基板
１２・・・隔壁
１２Ａ・・・隔壁本体
１２Ｂ・・・光反射層
１２Ｃ・・・透明樹脂層
１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ・・・光の散乱層または光の波長変換層（光調整層）
１４・・・抜き部
１５・・・ブラックマトリクス
２０・・・ＬＥＤ基板
２１・・・基板
２２・・・ＬＥＤ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】