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JP7714935B2 - Color filter substrate and display device including the same - Google Patents
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JP7714935B2 - Color filter substrate and display device including the same - Google Patents

Color filter substrate and display device including the same

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JP7714935B2 JP2021108915A JP2021108915A JP7714935B2 JP 7714935 B2 JP7714935 B2 JP 7714935B2 JP 2021108915 A JP2021108915 A JP 2021108915A JP 2021108915 A JP2021108915 A JP 2021108915A JP 7714935 B2 JP7714935 B2 JP 7714935B2
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本発明は、液晶表示装置、ミニLEDやマイクロLEDを用いたLED表示装置、及び有機EL表示装置などに用いられるカラーフィルタ基板、さらにはカラーフィルタ基板を備えた表示装置に関する The present invention relates to color filter substrates used in liquid crystal display devices, LED display devices using mini-LEDs or micro-LEDs, and organic EL display devices, as well as display devices equipped with color filter substrates.

従来の液晶表示装置は、蛍光管を光源とするバックライトユニット(Backlight Unit)と、表示ドットの表示/非表示の制御を行う液晶層と、液晶層の液晶分子を駆動する薄膜トランジスタ(TFT)を配置したバックプレーンで構成される。 Conventional LCD devices consist of a backlight unit that uses fluorescent tubes as a light source, a liquid crystal layer that controls the on/off state of the display dots, and a backplane that contains thin-film transistors (TFTs) that drive the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer.

近年では、上記した蛍光管の代わりに、例えば50μmから200μmサイズの白色LEDチップをマトリクス状に複数配列した構造のバックライト(ミニLEDと呼称される)を液晶表示装置に用いる技術が注目されている。 In recent years, attention has been focused on a technology that uses backlights in LCD displays, consisting of a matrix of white LED chips (known as mini-LEDs) measuring 50 μm to 200 μm, instead of the fluorescent tubes mentioned above.

LEDチップは発光輝度を個々に調整することができるので、ミニLEDでは、表示画面を複数に分割し、分割した区分に含まれる複数の白色LEDを点灯又は消灯をするローカルディミングと呼ばれる技術を採用することで、よりきめ細やかな明るさ調整が行える液晶表示装置が提唱されている。 Since the light-emitting brightness of LED chips can be adjusted individually, mini LEDs are being proposed to use a technology called local dimming, which divides the display screen into multiple sections and turns on or off multiple white LEDs within each section, allowing for more precise brightness adjustment.

そして、液晶を用いない表示装置としてマイクロLEDと呼ばれる表示装置が提唱されている。明確に定義はされていないが主にミニLEDよりも小さいマトリクス状に配列された領域にLEDチップを配置したものである。また、LEDチップもおおよそ2μmから50μmサイズであり、個々のLEDチップを個別駆動することによって表示を行っている。 A type of display device called micro LED has been proposed as a display device that does not use liquid crystal. Although not clearly defined, it mainly consists of LED chips arranged in a matrix-like area that is smaller than mini LEDs. The LED chips themselves are also approximately 2 μm to 50 μm in size, and display is achieved by driving each individual LED chip individually.

マイクロLEDは、上述したミニLEDとは異なり赤色発光、緑色発光、青色発光の3種類の単色発光LEDチップを用いフルカラー化する方式と、青色から近紫外の波長域の光を発するLEDチップと波長変換層を組み合わせた方式などに大別される。単色発光LEDチップを用いる方式は、近紫外域の発光を含む青色LED、あるいは365nmや385nmなどの発光波長をもつUV-LEDの紫外線を吸収し赤色・緑色・青色波長に変換する、量子ドットと呼ばれる材料からなる波長変換層を併用してフルカラー表示を行うことができる。 Unlike the mini-LEDs mentioned above, micro-LEDs can be broadly divided into systems that use three types of monochromatic LED chips (red, green, and blue) to achieve full color, and systems that combine LED chips that emit light in the blue to near-ultraviolet wavelength range with a wavelength conversion layer. Systems that use monochromatic LED chips can achieve full color displays by using blue LEDs that emit light in the near-ultraviolet range, or wavelength conversion layers made of materials called quantum dots that absorb ultraviolet light from UV-LEDs with emission wavelengths such as 365 nm and 385 nm and convert it into red, green, and blue wavelengths.

また、有機EL表示装置は、表示機能層として有機化合物中に注入された電子と正孔の再結合することで発光する発光層を光源とする表示装置であり、その発光方式が、赤色、緑色、及び青色に発光する3種類の発光層を用いる方式と、波長変換層で得られる複数の波長帯の光の混合でつくられる白色発光をカラーフィルタで赤色、緑色、及び青色に分光する方式とに大別される。 An organic EL display device is a display device that uses a light-emitting layer as a light source, which emits light by recombining electrons and holes injected into an organic compound as a display function layer. The light-emitting methods are broadly divided into two types: one that uses three types of light-emitting layers that emit red, green, and blue light, and one that uses a wavelength conversion layer to mix light in multiple wavelength bands to create white light, which is then separated into red, green, and blue light using color filters.

特許第3941322号公報Patent No. 3941322 特開2018-189920公報JP 2018-189920 A 特開2015-64391公報JP 2015-64391 A

液晶を使った表示装置おいては、表示機能層からの出射光が画素開口部に向かう光の直線性が十分に得られていなかった。従って、隣接する画素に対する迷光(斜め出射光)が発生してしまい、表示コントラストが低下するという問題があった。 In display devices using liquid crystal, the light emitted from the display function layer does not have sufficient linearity toward the pixel aperture. This results in stray light (light emitted at an angle) being emitted into adjacent pixels, resulting in a problem of reduced display contrast.

マイクロLED方式においては、画素サイズの微細化が進むに従って、迷光に起因する表示コントラスト低下が問題となり、また、表示装置が明るい環境下で使用される際、外部から表示装置に入射する入射光に起因する表示コントラスト低下も問題となっている。 In the micro LED system, as pixel size becomes smaller, a decrease in display contrast due to stray light becomes a problem. Furthermore, when the display device is used in a bright environment, a decrease in display contrast due to external incident light entering the display device also becomes a problem.

特許文献1には、光散乱膜を備えた反射型液晶表示装置が開示されている。しかし構成要素には散乱膜由来の迷光によるコントラスト低下に対する解決方法が明示されていない。 Patent Document 1 discloses a reflective LCD device equipped with a light-scattering film. However, the components do not explicitly state how to solve the problem of reduced contrast caused by stray light originating from the scattering film.

特許文献2は、隔壁の貫通孔の内側に色変換物質を備え更にカラーフィルタが積層された、量子ドット方式の表示装置に関する。特許文献1と同じくコントラスト低下抑制に関する技術は開示されていない。また第7実施形態は、液晶素子を含む実施例だが、その実施例の光源は、すべての画素に共通の有機EL素子であり、発光素子数を減らす観点でのローカルディミング技術を含んでいない。第7実施形態の構成は、蛍光体基板と液晶素子とを貼り合わせる構成であり、表示が暗くなりやすく、さらに、蛍光体基板と液晶素子とのアライメント誤差起因のモアレを生じやすい。 Patent Document 2 relates to a quantum dot display device in which a color conversion material is provided inside the through-holes of the partition wall, and a color filter is further laminated on top of it. As with Patent Document 1, it does not disclose any technology related to suppressing contrast degradation. Furthermore, while the seventh embodiment is an example that includes a liquid crystal element, the light source in this example is an organic EL element common to all pixels, and does not include local dimming technology intended to reduce the number of light-emitting elements. The seventh embodiment is configured by bonding a phosphor substrate and a liquid crystal element together, which tends to result in a dark display and is prone to moire caused by alignment errors between the phosphor substrate and the liquid crystal element.

特許文献3は、液晶層とカラーフィルタが近接あるいは接触する通常の液晶表示装置に適用した場合、技術的に実用性を大きく低下しうる問題を抱えている。その請求項1及び図1に示される隔壁間に励起光(たとえば、LEDや有機ELからの青色光や紫外光)で蛍光を発する蛍光体層が配設されている。LED等の光源からの1次光を、蛍光体や量子ドットで波長変換する(2次光としての蛍光となる)場合、その2次光は出射角度や偏光状態が様々な形となる。液晶表示装置では、偏光板を用いて偏光を揃え、液晶層で偏光の向きを90度変えて出射光のオン、オフを行い白から黒の明るさを調整する。しかしながら、蛍光体層からの2次光は、上記するように偏光が崩れ、コントラストが確保できない状態となる。 Patent Document 3, when applied to a typical liquid crystal display device in which the liquid crystal layer and color filter are in close proximity to or in contact with each other, poses a technical problem that could significantly reduce its practical applicability. A phosphor layer that fluoresces when exposed to excitation light (e.g., blue or ultraviolet light from an LED or organic EL element) is disposed between the partition walls as shown in claim 1 and Figure 1. When primary light from a light source such as an LED is wavelength-converted using phosphors or quantum dots (to become fluorescent secondary light), the secondary light has various emission angles and polarization states. In liquid crystal display devices, a polarizer is used to align the polarization, and the liquid crystal layer changes the polarization direction by 90 degrees to turn the emitted light on and off, adjusting the brightness from white to black. However, as mentioned above, the polarization of the secondary light from the phosphor layer is disrupted, resulting in a state in which contrast cannot be ensured.

図9は、青色LEDを発光素子51とする直下型バックライトユニット50を具備する表示装置の従来例である。この従来例では、直下型バックライトユニット50の上部に液晶パネル49を表示機能部分として例示している。液晶パネル49は、ブラックマトリクスを含むカラーフィルタが配設されている。画素位置を示すため、a、b、c、d、eの画素を模式的に液晶パネル内に図示した。 Figure 9 shows a conventional example of a display device equipped with a direct-type backlight unit 50 that uses blue LEDs as light-emitting elements 51. In this conventional example, a liquid crystal panel 49 is shown as the display function part above the direct-type backlight unit 50. The liquid crystal panel 49 is provided with a color filter including a black matrix. To indicate pixel positions, pixels a, b, c, d, and e are schematically illustrated within the liquid crystal panel.

直下型バックライトユニット50は、複数の発光素子と、発光素子の並びの上に拡散板52と、波長変換シート53と、例えば直交する2枚のプリズムシート54を備える。上記発光素子は、金属の筐体で個々パッケージ化された複数のLEDチップを配設することが多い。波長変換シートは、発光素子の青色発光の一部を赤色及び緑色に変換させ、赤・緑・青の3色を得るためのものである。 The direct-type backlight unit 50 comprises multiple light-emitting elements, a diffuser plate 52 arranged above the light-emitting elements, a wavelength conversion sheet 53, and, for example, two orthogonal prism sheets 54. The light-emitting elements are often multiple LED chips individually packaged in a metal casing. The wavelength conversion sheet converts part of the blue light emitted by the light-emitting elements into red and green, thereby obtaining the three colors red, green, and blue.

これらLEDチップの発光部上には、蛍光体や光散乱粒子をシリコン樹脂とともに充填されたものが一般的である。LEDの発光は、直線性の高い、LEDチップの中央寄りの発光であるため、これら蛍光体や光散乱粒子は、視野拡大のために光散乱をさせることが一つの役割である。しかし、このようにパッケージ化されたLEDチップをバックライトユニットに配設する構成では、LEDチップからの出射光が散乱された形となり、画素開口に具備されるカラーフィルタに出射光が届くまでに拡散されコントラストを低下させるのでローカルディミングを適用するときに十分な効果を得にくくなる。 The light-emitting portion of these LED chips is generally filled with phosphors and light-scattering particles along with silicone resin. Because LED light is highly linear and emitted from the center of the LED chip, one of the roles of these phosphors and light-scattering particles is to scatter the light in order to expand the field of view. However, when packaged LED chips are arranged in a backlight unit in this way, the light emitted from the LED chip is scattered, and is diffused before it reaches the color filters installed in the pixel apertures, reducing contrast and making it difficult to achieve sufficient effect when applying local dimming.

拡散板52と波長変換シートは、ともに光を拡散させる。例えば、c画素の直下に位置するc-LED(青色LED)の出射光は、c画素のみでなく周囲のa、b、d、eなど隣接画素に回り込み、ローカルディミングの効果をさらに低下させることになる。このような現象はマイクロLEDディスプレイのみならず、マイクロLEDと呼称されるLEDディスプレイでもこうした光散乱による、あるいは、隣接画素への迷光によるコントラスト低下の問題がある。 本願は、迷光によるコントラスト低下の少ないLEDディスプレイを提供することを課題とする。 The diffuser plate 52 and wavelength conversion sheet both diffuse light. For example, light emitted from a c-LED (blue LED) located directly below pixel c will not only reach pixel c, but will also be reflected in neighboring pixels a, b, d, and e, further reducing the effectiveness of local dimming. This phenomenon occurs not only in micro LED displays, but also in LED displays known as micro LEDs, where contrast reduction due to light scattering or stray light reaching neighboring pixels is a problem. The present application aims to provide an LED display with minimal contrast reduction due to stray light.

本発明の請求項1によれば、第1透明基板と、前記第1透明基板に赤フィルタと、緑フィルタと、青フィルタから成るカラーフィルタ層と、半透過膜と、第1隔壁と、光散乱層とを有するカラーフィルタ基板であって、前記第1隔壁が格子形状であり、光吸収性材料から成ることを特徴とするカラーフィルタ基板とすることにより、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 1 of the present invention, a color filter substrate includes a first transparent substrate, a color filter layer formed on the first transparent substrate and consisting of red, green, and blue filters, a semi-transparent film, a first partition wall, and a light-scattering layer, wherein the first partition wall has a lattice shape and is made of a light-absorbing material. This prevents stray light from entering adjacent pixels, improving display contrast.

本発明の請求項2によれば、前記半透過膜は、カーボンまたは透明微粒子のいずれか一方、または、両方を含有することを特徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ基板とすることにより、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 2 of the present invention, the semi-transparent film contains either carbon or transparent fine particles, or both. By using the color filter substrate described in claim 1, stray light is prevented from entering adjacent pixels, improving display contrast.

本発明の請求項3によれば、前記光散乱層が、前記半透過膜あるいは、前記第1隔壁に隣接していることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板とすることにより、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 3 of the present invention, by using the color filter substrate described in claim 1, in which the light scattering layer is adjacent to the semi-transparent film or the first partition wall, stray light is prevented from entering adjacent pixels, thereby improving display contrast.

本発明の請求項4によれば、前記光散乱層、第2隔壁、透明樹脂層をこの順に有することを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板とすることにより、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 4 of the present invention, by using the color filter substrate described in claim 1, which has the light scattering layer, second partition wall, and transparent resin layer in this order, stray light is prevented from entering adjacent pixels, thereby improving display contrast.

本発明の請求項5によれば、前記第1隔壁の膜厚が、0.5μm以上50μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ基板とすることにより、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 5 of the present invention, by using the color filter substrate described in claim 1, characterized in that the film thickness of the first partition is 0.5 μm or more and 50 μm or less, stray light is prevented from entering adjacent pixels, thereby improving display contrast.

本発明の請求項6によれば、請求項1から請求項5に記載のカラーフィルタ基板のカラーフィルタを形成した面と、第2透明基板の一の面に複数の発光素子を配設した光モジュールの面とを向かい合うように貼り合わせてなることを特徴とする表示装置は、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 6 of the present invention, a display device characterized by bonding together the surface of the color filter substrate described in claims 1 to 5 on which the color filter is formed and the surface of an optical module having a plurality of light-emitting elements arranged on one surface of a second transparent substrate so that they face each other prevents stray light from entering adjacent pixels, improving display contrast.

本発明の請求項7によれば、請求項6に記載の表示装置において、前記第1透明基板と、前記光モジュールとの間に、少なくとも液晶層と、前記液晶層を駆動する薄膜トランジスタのアレイ基板とを備えた表示装置は、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 7 of the present invention, in the display device described in claim 6, a display device having at least a liquid crystal layer and an array substrate of thin-film transistors that drive the liquid crystal layer between the first transparent substrate and the optical module prevents stray light from entering adjacent pixels, improving display contrast.

本発明の請求項8によれば、前記発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項6、請求項7に記載の表示装置は、迷光が隣接画素に入ることがなくなり表示コントラストが向上する。 According to claim 8 of the present invention, the display device described in claims 6 and 7, in which the light-emitting element is a light-emitting diode, prevents stray light from entering adjacent pixels, improving display contrast.

本発明によれば隣接画素への迷光影響を抑制し、コントラストが向上し、視認性の良い表示装置を提供することができる。 This invention makes it possible to provide a display device that suppresses the influence of stray light on adjacent pixels, improves contrast, and provides good visibility.

本発明の第1実施形態に関わる、カラーフィルタ基板の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a color filter substrate according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に関わる、カラーフィルタ基板の部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a color filter substrate according to a second embodiment of the present invention. 本発明に関わるカラーフィルタの配列を示す部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view showing an arrangement of color filters according to the present invention. 第1隔壁の方向からカラーフィルタを見た部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the color filter as viewed from the direction of the first partition wall. 本発明の第3実施形態に関わる、表示装置の部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a display device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態に関わる、表示装置の部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a display device according to a fourth embodiment of the present invention. 図6に示す、第1隔壁、光散乱層、第2隔壁を中心とするA部拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of part A shown in FIG. 6, focusing on the first partition wall, the light scattering layer, and the second partition wall. 図6に示すB部拡大図であり、発光素子(LED)及び薄膜トランジスタを説明 する部分断面図である。FIG. 7 is an enlarged view of part B shown in FIG. 6, and is a partial cross-sectional view illustrating a light-emitting element (LED) and a thin-film transistor. 波長変換シート53などを含む直下型バックライトユニットを具備する従来の液 晶表示装置の断面図である。10 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device equipped with a direct-type backlight unit including a wavelength conversion sheet 53 and the like. ブラックマトリクス10の上に、赤フィルタR’、緑フィルタG’、青フィルタB’をそれぞれ積層する従来のカラーフィルタの部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a conventional color filter in which a red filter R', a green filter G', and a blue filter B' are laminated on a black matrix 10. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、同一又は実質的に同一の機能及び構成要素には、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化し、或いは、必要な場合のみ説明を行う。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, identical or substantially identical functions and components will be designated by the same reference numerals, and their description will be omitted or simplified, or will be described only when necessary.

各図において、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。図示において、説明のため誇張することがあり、図示する構成要素の大小や長さは固定的なものでない。また、必要に応じて、図示が難しい要素、例えば、薄膜トランジスタなどの構成、また、導電層を構成する複数層の構造、回路部への配線接続やスイッチング素子(薄膜トランジスタ)等の図示や一部の図示が省略されている。 In each figure, the dimensions and proportions of each component have been appropriately altered from their actual size so that each component can be recognized on the drawing. The illustrations may be exaggerated for explanatory purposes, and the size and length of the components shown are not fixed. Furthermore, as necessary, elements that are difficult to illustrate, such as the configuration of thin-film transistors, the multi-layer structure that makes up conductive layers, wiring connections to circuit sections, and switching elements (thin-film transistors), have been omitted or partially omitted.

以下に述べる各実施形態においては、特徴的な部分について説明し、例えば、通常の表示装置に用いられている構成要素と本実施形態に係る表示装置との差異がない部分については説明を省略する。 In each of the embodiments described below, we will explain the distinctive features, and will omit explanations of parts that are the same as those used in ordinary display devices and the display device according to this embodiment.

第1隔壁や第2隔壁、第1基板、第2基板、第3基板など「第1」や「第2」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付しており、数量を限定しない。また、発光素子のマトリクス配置とは、発光素子(LED)を1個以上含む発光ユニットが平面視、一定のピッチでマトリクス状に並ぶ配置を指す。基板上に発光素子をマトリクス配置したもの、あるいは発光ユニットを一定のピッチでマトリクス状に配列した基板を以下の記載において、光モジュールと呼ぶことがある。前記基板には、発光素子や発光ユニットを駆動する薄膜トランジスタをあわせ配設することが望ましい。表示機能層が液晶層である場合、この光モジュールを直下型バックライトと呼ぶ。発光ユニットは、表示装置としたときの平面視、格子状パターンの隔壁で囲まれることがある。 The ordinal numbers "first" and "second" used in terms such as first partition, second partition, first substrate, second substrate, and third substrate are used to avoid confusion between components and do not limit the quantity. Furthermore, a matrix arrangement of light-emitting elements refers to an arrangement in which light-emitting units, each containing one or more light-emitting elements (LEDs), are arranged in a matrix at a fixed pitch in a planar view. A substrate on which light-emitting elements are arranged in a matrix, or a substrate on which light-emitting units are arranged in a matrix at a fixed pitch, may be referred to as an optical module in the following descriptions. Thin-film transistors that drive the light-emitting elements and light-emitting units are preferably also arranged on the substrate. When the display function layer is a liquid crystal layer, this optical module is called a direct-type backlight. The light-emitting units may be surrounded by partitions in a grid pattern in a planar view when assembled into a display device.

本発明の実施形態において、表示装置が備える「表示機能層」には、LED(Light Emitting Diode)と呼称される複数の発光ダイオード素子、或いは液晶層のいずれかを用いることができる。LED、LEDチップ、発光ダイオード素子は、以下の記載において、単に発光素子と記載することがある。 In an embodiment of the present invention, the "display function layer" of the display device can be made up of either a plurality of light-emitting diode elements known as LEDs (Light Emitting Diodes) or a liquid crystal layer. In the following description, LEDs, LED chips, and light-emitting diode elements may be simply referred to as light-emitting elements.

LEDは、発光ダイオード(Light Emitting Diode)であり、アルミニウムガリウムヒ素(AlGaAs)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、インジウム窒化ガリウム(InGaN)/窒化ガリウム(GaN)/アルミニウム窒化ガリウム(AlGaN)、リン化ガリウム(GaP)、セレン化亜鉛(ZnSe)、アルミニウムインジウムガリウムリン(AlGaInP)などの化合物がLEDに適用されている。 LEDs are light-emitting diodes, and compounds such as aluminum gallium arsenide (AlGaAs), gallium arsenide phosphide (GaAsP), indium gallium nitride (InGaN)/gallium nitride (GaN)/aluminum gallium nitride (AlGaN), gallium phosphide (GaP), zinc selenide (ZnSe), and aluminum indium gallium phosphide (AlGaInP) are used in LEDs.

赤色発光、緑色発光、青色発光の3種類の発光素子(LED)を用いることができる。青色発光のLEDや紫外発光のLEDは、主に窒化ガリウム(GaN)が適用されている。ミニLEDでは、例えば、50μmから200μmサイズのLEDチップを用いることができる。マイクロLEDでは、例えば、2μmから50μmサイズのLEDチップを用いることができる。 Three types of light-emitting elements (LEDs) can be used: red, green, and blue. Blue and ultraviolet LEDs are primarily made of gallium nitride (GaN). Mini LEDs can use LED chips with sizes ranging from 50 μm to 200 μm, for example. Micro LEDs can use LED chips with sizes ranging from 2 μm to 50 μm, for example.

LEDチップの構造は、n側電極とp側電極が同じ側にある水平型LEDを用いても良いが、LEDの厚み方向にn側電極とp側電極が異なる面(向かい合う平行な面)にある垂直型LEDを用いることもできる。以下の記載において上部電極、下部電極は、垂直型LEDのn側電極あるいはp側電極のいずれかを指す。なお、第1隔壁あるいは第2隔壁の画素開口部、あるいは一部の発光素子(発光ダイオード)は、平面視、それぞれ中心位置の中心線で重なる。第1隔壁の画素開口部と、第2隔壁の画素開口部とは、平面視、重なる位置にある。 The LED chip structure may be a horizontal LED in which the n-side electrode and p-side electrode are on the same side, or a vertical LED in which the n-side electrode and p-side electrode are on different surfaces (facing parallel surfaces) in the thickness direction of the LED. In the following description, the upper electrode and lower electrode refer to either the n-side electrode or the p-side electrode of a vertical LED. Note that the pixel openings of the first or second partition, or some of the light-emitting elements (light-emitting diodes), overlap along the center lines of their respective central positions in a planar view. The pixel openings of the first partition and the pixel openings of the second partition are positioned to overlap in a planar view.

以下に、本発明の第一実施形態について説明する。
[透明基板]
本発明の表示装置に適用できる第1透明基板100の材料としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、ポリイミドフィルムを含むプラスチック基板など透明な基板を用いることができる。複数の発光素子がマトリクス状に配設された第2透明基板300、500は、上記透明基板100の材料と同じであってもよいが、黒やその他の色に着色した基板であっても良い。第2透明基板300,500は、サイファア基板であってよく、CMOS素子(トランジスタなど)を配設したシリコン基板であっても良い。バッファー層を介して、結晶成長させたLED(発光素子)を配設したシリコン基板であっても良い。発光素子24(青色LEDあるいは紫色LED)の実装は、低融点合金を用いたフリップチップ実装、異方性導電膜を用いた実装、あるいは金線などを用いたワイヤーボンディングなどであっても良い。第2透明基板には、発光素子あるいは液晶層を駆動する複数の薄膜トランジスタを配設することができる。
A first embodiment of the present invention will be described below.
[Transparent substrate]
The first transparent substrate 100 applicable to the display device of the present invention may be made of a transparent substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or a plastic substrate containing a polyimide film. The second transparent substrate 300, 500 on which multiple light-emitting elements are arranged in a matrix may be made of the same material as the transparent substrate 100, or may be colored black or another color. The second transparent substrate 300, 500 may be a silicon substrate on which CMOS elements (transistors, etc.) are arranged. It may also be a silicon substrate on which crystal-grown LEDs (light-emitting elements) are arranged via a buffer layer. The light-emitting elements 24 (blue or purple LEDs) may be mounted by flip-chip mounting using a low-melting-point alloy, mounting using an anisotropic conductive film, or wire bonding using gold wires. Multiple thin-film transistors for driving the light-emitting elements or the liquid crystal layer may be arranged on the second transparent substrate.

[隔壁]
本発明に関わる第1隔壁及び第2隔壁(単に隔壁と呼称することがある)は、樹脂にカーボンなど可視光吸収機能を持つ黒色色材を分散させて用いることができる。隔壁の平面視形状は、通称、ブラックマトリクスと呼称されるものとほぼ同じであるが、本発明に関わる隔壁には、斜め光などLED光源から拡散される迷光が、目的としない画素開口部、例えば隣接画素の開口部に入射抑制する役割を加えているため、「隔壁」と呼称する。
[Bulkhead]
The first and second partitions (sometimes simply referred to as partitions) according to the present invention can be made of a resin in which a black color material having a visible light absorbing function, such as carbon, is dispersed. The planar shape of the partitions is substantially the same as that of what is commonly called a black matrix, but the partitions according to the present invention are called "partitions" because they have the additional function of suppressing stray light, such as oblique light, diffused from an LED light source from entering unintended pixel openings, for example, openings of adjacent pixels.

後述する実施例で説明するように、厚みのある隔壁や2層構成の隔壁を提案するため、本発明に関わる第1隔壁には高い遮光性を要求しなくて良い。光学濃度ΔODで、たとえば、2以上3以下の範囲で十分である。黒色色材の濃度を低めに設定することで、例えば、10μm以上の厚みのある第1隔壁とすることもできる。光学濃度4以上としても良いが、露光時間等の工程負荷を増やすことになる。光学濃度1以下の場合、外光の、アルミニウムなどの反射電極(LEDの電極)からの反射を視認しやすいため、表示装置の画質低下につながる恐れが出てくる。カーボンなど黒色色材濃度やその膜厚は、上記光学濃度の範囲に設定できる黒色色材濃度とすることができる。 As will be explained in the examples below, thick barrier ribs and barrier ribs with a two-layer structure are proposed, so the first barrier ribs of the present invention do not need to have high light-blocking properties. An optical density ΔOD of, for example, 2 or more and 3 or less is sufficient. By setting the concentration of the black colorant lower, it is possible to create first barrier ribs with a thickness of, for example, 10 μm or more. An optical density of 4 or more is also possible, but this would increase the process load, such as exposure time. If the optical density is 1 or less, external light reflection from reflective electrodes (LED electrodes) such as aluminum is easily visible, which may lead to a decrease in image quality of the display device. The concentration and film thickness of the black colorant, such as carbon, can be set to a black colorant concentration that allows it to be set within the above optical density range.

第1隔壁の第1透明基板100の法線方向から見た膜厚は0.5μm以上50μm以下とすることができる。後述する実施例2のように第1隔壁と第2隔壁の構成とする場合、これら隔壁のそれぞれ膜厚は、例えば、0.5μm以上2.5μm以下と薄い膜厚で良い。実施例1のように第1隔壁のみの場合、迷光(例えば、図5のL1、L2)の隣接画素の悪影響を緩和させるため、例えば、2.5μm以上50μm以下と厚い膜厚で形成することが望ましい。 The film thickness of the first partition wall, as viewed from the normal direction of the first transparent substrate 100, can be 0.5 μm or more and 50 μm or less. When a first partition wall and a second partition wall are configured as in Example 2 described below, the film thickness of each of these partition walls can be thin, for example, 0.5 μm or more and 2.5 μm or less. When only the first partition wall is used as in Example 1, it is desirable to form it with a thick film thickness, for example, 2.5 μm or more and 50 μm or less, in order to mitigate the adverse effects of stray light (e.g., L1 and L2 in Figure 5) on adjacent pixels.

光吸収性の黒色色材として、カーボンのほか、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノブラシなどを適用できる。さらには青色顔料など有機顔料を添加しても良い。チタンブラックなど金属酸化物を加えても良い。熱伝導率の高いカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラフェン、グラファイトなどカーボン系材料を添加することができる。 In addition to carbon, other light-absorbing black pigments that can be used include carbon fiber, carbon nanotubes, carbon nanohorns, and carbon nanobrushes. Organic pigments such as blue pigments can also be added. Metal oxides such as titanium black can also be added. Carbon-based materials with high thermal conductivity, such as carbon nanotubes, carbon nanohorns, graphene, and graphite, can also be added.

以上の隔壁に関わる特徴は、第1隔壁、第2隔壁に共通である。第1隔壁と第2隔壁は、それぞれ平面視、格子状のパターンであり、第1方向(X方向)、第2方向(Y方向)それぞれ線幅中心を同じくして重なる。換言すれば、それぞれ複数の画素開口部の、平面視、中心位置も重なっている。 The above partition-related features are common to both the first and second partitions. The first and second partitions each have a grid pattern in a plan view, and overlap with the same line width center in both the first direction (X direction) and the second direction (Y direction). In other words, the center positions of the respective pixel openings also overlap in a plan view.

後述するカラーフィルタは、例えば、第1方向(X方向)に赤フィルタ、緑フィルタ、青フィルタのストライプパターンをそれぞれ延線させ、第1方向(X方向)に隣接させて配列させる。この時、第1隔壁を、上記のように格子状のパターンとすることで、第1方向(X方向)、第2方向(Y方向)それぞれ隣接画素への迷光影響を少なくして表示品位を向上できる。 The color filters described below are, for example, stripe patterns of red, green, and blue filters extending in a first direction (X direction), and arranged adjacent to each other in the first direction (X direction). In this case, by forming the first partitions into a grid pattern as described above, the effect of stray light on adjacent pixels in both the first direction (X direction) and the second direction (Y direction) can be reduced, improving display quality.

本発明のカラーフィルタ基板の構成では、第1基板上に、まず、カラーフィルタと半透過膜を配設し、さらに第1隔壁、あとの実施例ではさらに第2隔壁を積層する構成であるため、隣接画素への迷光影響は極めて小さくなる。あとの実施例にて、この理由を詳述する。 In the color filter substrate configuration of the present invention, a color filter and semi-transparent film are first disposed on a first substrate, and then a first partition wall is laminated thereon, and in later embodiments, a second partition wall is also laminated thereon. This minimizes the impact of stray light on adjacent pixels. The reasons for this will be explained in detail in later embodiments.

[カラーフィルタ]
第1透明基板100上に、カラーフィルタ(赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタB)と、第1隔壁とをこの順で積層することができる。赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタBは、平面視、それぞれ画素開口部に配設される。ただし、カラーフィルタ及び後述する半透過膜3、第1隔壁2などの構成部材は、合わせ第1透明基板100上に形成することができる。赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタBに代表されるカラーフィルタは、下記する有機顔料のアクリルなど樹脂への分散体で形成される。
[Color filter]
Color filters (red filter R, green filter G, blue filter B) and a first partition wall can be laminated in this order on a first transparent substrate 100. The red filter R, green filter G, and blue filter B are each disposed in a pixel opening in a plan view. However, the color filters and components such as a semi-transparent film 3 and a first partition wall 2, which will be described later, can be formed together on the first transparent substrate 100. The color filters, typified by the red filter R, green filter G, and blue filter B, are formed by dispersing an organic pigment, described below, in a resin such as acrylic.

本発明に適用できる赤色の有機顔料は、例えば、C.I.Pigment Red 7、14、41、48:2、48:3、48:4、81:1、81:2、81:3、81:4、146、168、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、246、254、255、264、270、272、279等の赤色顔料を用いることができる。赤フィルタRには黄色顔料や橙色顔料を併用することもできる。 Red organic pigments that can be used in the present invention include, for example, C.I. Pigment Red 7, 14, 41, 48:2, 48:3, 48:4, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 146, 168, 177, 178, 179, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 246, 254, 255, 264, 270, 272, and 279. Yellow and orange pigments can also be used in combination with the red filter R.

本発明に適用できる黄色の有機顔料は、C.I.Pigment Yellow1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、147、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、187、188、193、194、199、198、213、214等が挙げられる。 Yellow organic pigments that can be used in the present invention include C.I. Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168 6, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 147, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 187, 188, 193, 194, 199, 198, 213, 214, etc.

緑色の有機顔料には、例えば、C.I.Pigment Green7、10、36、37等の緑色顔料を用いることができ、黄色顔料を併用することもできる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン緑色顔料やハロゲン化アルミニウムフタロシアニン緑色顔料を好適に用いることができる。 Green organic pigments such as C.I. Pigment Green 7, 10, 36, and 37 can be used, and yellow pigments can also be used in combination. Suitable green pigments include halogenated zinc phthalocyanine and halogenated aluminum phthalocyanine.

青色の有機顔料には、例えば、C.I.Pigment Blue15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64等の青色顔料を用いることができ、紫色顔料を併用することもできる。紫色顔料としては、C.I.PigmentViolet1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等が挙げられる。 Blue organic pigments include, for example, C.I. Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, and 64, and can also be used in combination with violet pigments. Examples of violet pigments include C.I. Pigment Violet 1, 19, 23, 27, 29, 30, 32, 37, 40, 42, and 50.

これら有機顔料は、有機溶剤や分散剤とともに透明樹脂に分散して用いる。透明樹脂は、可視域の透過率が90%以上の透明樹脂であることが望ましく、樹脂の前駆体を含むアルカリ可溶性の感光性樹脂であることが望ましい。前記顔料は、樹脂に対し、15質量%から45質量%の範囲内で含有させることができる。 These organic pigments are dispersed in a transparent resin along with an organic solvent and dispersant. The transparent resin preferably has a visible transmittance of 90% or more, and is preferably an alkali-soluble photosensitive resin containing a resin precursor. The pigment can be contained in the resin in an amount ranging from 15% to 45% by weight.

感光性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する線状高分子にイソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を該線状高分子に導入した樹脂が用いられる。 The photosensitive resin used is a resin in which a linear polymer having reactive substituents such as hydroxyl groups, carboxyl groups, or amino groups is reacted with a (meth)acrylic compound or cinnamic acid having reactive substituents such as isocyanate groups, aldehyde groups, or epoxy groups, to introduce photocrosslinkable groups such as (meth)acryloyl groups or styryl groups into the linear polymer.

透明樹脂の前駆体であるモノマーおよびオリゴマーとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。光の波長365nmなどの紫外線照射により硬化する場合には、光重合開始剤等がさらに添加される。 Monomers and oligomers that serve as precursors to transparent resins include various acrylic acid esters and methacrylic acid esters such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tricyclodecanyl (meth)acrylate, melamine (meth)acrylate, and epoxy (meth)acrylate, as well as (meth)acrylic acid, styrene, vinyl acetate, (meth)acrylamide, N-hydroxymethyl (meth)acrylamide, and acrylonitrile. These can be used alone or in combination. When curing by exposure to ultraviolet light at a wavelength of 365 nm or greater, a photopolymerization initiator or the like is further added.

[光散乱層]
本発明に関わるカラーフィルタ基板には、図1や図2等に示すように、光散乱層4を配設できる。光散乱層4は、基本的には透明樹脂と透明粒子の分散体とすることができる。さらに、後述するように隣接画素への散乱光入射抑制のため、カーボンなど光吸収性の黒色色材を加えることができる。
[Light scattering layer]
As shown in Figures 1 and 2, the color filter substrate according to the present invention can be provided with a light-scattering layer 4. The light-scattering layer 4 can basically be a dispersion of transparent resin and transparent particles. Furthermore, as will be described later, a light-absorbing black coloring material such as carbon can be added to the layer to prevent scattered light from reaching adjacent pixels.

透明粒子には、例えば、平均粒径が1μm以上3.0μm以下の透明粒子を適用できる。透明粒子には、光学的に等方な透明粒子を用いることができる。「光学的に等方」とは、本発明の実施形態に適用される透明粒子が、a軸、b軸、c軸が各々等しい結晶構造を有するか、もしくは、アモルファスであって、光の伝播が結晶軸あるいは結晶構造に影響を受けず等方であることを意味する。シリカ粒子は、非晶質構造(アモルファス)を有する。 Transparent particles having an average particle size of 1 μm or more and 3.0 μm or less can be used. Optically isotropic transparent particles can be used. "Optically isotropic" means that the transparent particles used in embodiments of the present invention have a crystal structure in which the a-axis, b-axis, and c-axis are all equal, or are amorphous, and light propagation is isotropic and not affected by the crystal axis or crystal structure. Silica particles have a non-crystalline structure (amorphous).

樹脂ビーズ等の樹脂の粒子として、屈折率を含めて様々な性質を有する粒子が知られており、これらの粒子を合わせ用いることができる。アクリル、スチレン、ウレタン、ナイロン、メラミン、ベンゾグアナミンなどの樹脂の粒子を併用してもよい。光散乱層10に
は、例えば、平均粒径が1.0μm以上3.0μm以下のミクロン単位の大きさの光散乱粒子(透明粒子)を用いることが好ましい。つまり、可視光の波長より大きな粒子径を有する粒子を用いることにより、光散乱層4として適切な光散乱性を得やすい。
Resin particles such as resin beads are known to have various properties, including refractive index, and these particles can be used in combination. Resin particles such as acrylic, styrene, urethane, nylon, melamine, and benzoguanamine may also be used in combination. For the light-scattering layer 10, it is preferable to use light-scattering particles (transparent particles) with an average particle size of, for example, microns, of 1.0 μm to 3.0 μm. In other words, by using particles with a particle diameter larger than the wavelength of visible light, it is easier to obtain appropriate light-scattering properties for the light-scattering layer 4.

また、平均粒径が0.2μm前後、あるいは0.1μm以下の透明微粒子を分散助剤の観点で併用しても良い。上記透明粒子8や透明微粒子を透明樹脂に、あるいは紫外線吸収剤を含む樹脂に分散させて光散乱層10とすることができる。 In addition, transparent fine particles with an average particle size of approximately 0.2 μm or 0.1 μm or less may be used in combination as a dispersion aid. The transparent particles 8 or transparent fine particles can be dispersed in a transparent resin or a resin containing an ultraviolet absorber to form the light-scattering layer 10.

可視域透明で、390nm以下の紫外線を吸収できる酸化亜鉛の透明粒子、透明微粒子を用いることもできる。なお、本発明の記載において、平均1次粒径1μm以上の大きさの粒子を透明粒子とし、平均1次粒子径0.2μm以下の大きさの粒子を透明微粒子としている。 Transparent particles or transparent microparticles of zinc oxide that are transparent in the visible range and can absorb ultraviolet light of 390 nm or less can also be used. In this description of the present invention, transparent particles are defined as particles with an average primary particle size of 1 μm or more, and transparent microparticles are defined as particles with an average primary particle size of 0.2 μm or less.

光散乱層4の厚みは、光の波長の長さより大きい透明粒子の分散体であり、この関係で2.5μm以上50μm以下とすることができる。50μmより厚く形成することもできるが、50μmより厚くすることによる散乱性の向上は少ない。むしろ、厚く形成することによる工程負荷、例えば塗布・乾燥などの作業時間に無駄を発生しやすい。2.5μm未満、さらには2.0μm以下の光散乱層の膜厚の場合、視認性に十分な散乱効果を得にくい。 The thickness of the light-scattering layer 4 is a dispersion of transparent particles larger than the wavelength of light, and as such, can be between 2.5 μm and 50 μm. It can be made thicker than 50 μm, but increasing the thickness beyond 50 μm does not improve scattering properties much. In fact, making the layer thicker increases process loads, such as wasted work time during coating and drying. A light-scattering layer with a thickness of less than 2.5 μm, or even 2.0 μm or less, makes it difficult to achieve a scattering effect sufficient for visibility.

光の散乱は、透明樹脂への透明粒子の分散だけに限定する必要はない。たとえば、屈折率の異なる2種の樹脂を有機溶剤などに溶解させた分散液を用いて、塗布・乾燥することで、2種の樹脂の相分離を行い、光散乱性を付与することも可能である。 Light scattering does not have to be limited to the dispersion of transparent particles in a transparent resin. For example, it is possible to apply and dry a dispersion of two resins with different refractive indices dissolved in an organic solvent, thereby causing phase separation between the two resins and imparting light scattering properties.

円偏光板や偏光板を用いない表示装置では、透明粒子が光学的等方である必要性はなくなり、透明粒8の選択範囲を広げることができる。例えば、光散乱層4に添加できる透明粒子に、酸化亜鉛の粒子を用いることができる。酸化亜鉛は、400nmから700nmの可視域において、高い透過率を持つとともに390nm以下の紫外線を吸収できる。こうした観点から、円偏光板を用いない表示装置では、酸化亜鉛の透明粒子、透明微粒子をもちいることは意味がある。 In display devices that do not use circular polarizers or polarizers, the transparent particles do not need to be optically isotropic, allowing for a wider range of choices for the transparent particles 8. For example, zinc oxide particles can be used as transparent particles that can be added to the light scattering layer 4. Zinc oxide has high transmittance in the visible range of 400 nm to 700 nm and can absorb ultraviolet light of 390 nm or less. From this perspective, it makes sense to use transparent particles or transparent microparticles of zinc oxide in display devices that do not use circular polarizers.

[半透過膜]
半透過膜は、視認性向上のために透過率を調整し、合わせ、表示装置としたときの光散乱層4や、波長変換層(液晶層を用いるミニLEDでは、波長変換シートを用いることが多い。)からの視認側への外光反射抑制を大きな役割を持つ。半透過膜は、さらに、第1隔壁との界面からの外光反射を抑制できる。半透過膜は、マイクロLEDなど反射電極を備える表示装置では、反射電極からの外光反射を抑制できる。
[Semi-permeable membrane]
The semi-transmitting film adjusts and combines transmittance to improve visibility, and when assembled into a display device, it plays a major role in suppressing external light reflection toward the viewing side from the light scattering layer 4 and the wavelength conversion layer (a wavelength conversion sheet is often used in mini LEDs that use a liquid crystal layer).The semi-transmitting film can also suppress external light reflection from the interface with the first partition.In display devices that include a reflective electrode, such as micro LEDs, the semi-transmitting film can suppress external light reflection from the reflective electrode.

半透過膜は、少なくとも、カーボンと樹脂との分散体である。カーボンに加えて紫外線吸収剤を添加しても良い。半透過膜は、カーボンを主な顔料として含有する樹脂分散体であり、可視光に対する半透過膜の透過率を70%以上99.7%以下の範囲とすることが好ましく、この透過率の観点から、カーボンの樹脂分散体への添加量を調整する。カーボンのほかに透明微粒子や青色など有機顔料を加えても良い。このような半透過膜の透過率調整は、黒色顔料であるカーボンの添加量を、樹脂固形分に対し、例えば、0.2wt%から5wt%の範囲内で容易に実現できる。6wt%、さらには7wt%を超えるカーボン添加量では透過率調整層の透過率が低下しすぎる。 The semi-transparent film is a dispersion of at least carbon and resin. In addition to carbon, an ultraviolet absorber may also be added. The semi-transparent film is a resin dispersion containing carbon as the main pigment. It is preferable that the semi-transparent film have a visible light transmittance in the range of 70% to 99.7%. The amount of carbon added to the resin dispersion is adjusted from the perspective of this transmittance. In addition to carbon, transparent fine particles or organic pigments such as blue may also be added. The transmittance of such semi-transparent films can be easily adjusted by adding carbon, a black pigment, in an amount ranging from 0.2 wt% to 5 wt% of the resin solids, for example. Adding carbon in an amount exceeding 6 wt%, or even 7 wt%, results in excessively low transmittance of the transmittance adjustment layer.

表示面への外光入射を想定したき、その外光は半透過膜を1回、透過した後、光反射性の電極で反射されたのち、再度、半透過膜を通過して観察者側に出射される。この光の2回通過で外光反射は急減できる。半透過膜の可視光透過率が70%以上あれば、円偏光板
を用いる表示装置より、本発明で提供する表示装置の方が明るい表示装置となる。なお、本発明の表示装置において、高い透過率の領域の半透過膜を用い、かつ、円偏光板を用いて表示装置とすることもできる。
Assuming that external light is incident on the display surface, the external light passes through the semi-transmitting film once, is reflected by the light-reflective electrode, and then passes through the semi-transmitting film again to be emitted toward the viewer. This double passage of light can rapidly reduce the reflection of external light. If the semi-transmitting film has a visible light transmittance of 70% or more, the display device provided by the present invention will be brighter than a display device that uses a circular polarizer. Note that the display device of the present invention can also be made using a semi-transmitting film in a high transmittance region and a circular polarizer.

また、多くの液晶表示装置では、クロスニコルで(偏光軸が直交する)2枚の偏光板を用いている。このような円偏光板や偏光板を用いる場合には、分散性を改善する目的あるいは半透過膜の屈折率を低下させる目的で、偏光くずれを発生させない、光学的に等方で、かつ、可視域において透明な微粒子を、半透過膜に加えることができる。 Moreover, many LCD displays use two polarizing plates in a crossed Nicol configuration (with orthogonal polarization axes). When using such a circular polarizing plate or polarizing plate, it is possible to add optically isotropic, transparent particles in the visible range that do not cause polarization distortion to the semi-transparent film in order to improve dispersion or reduce the refractive index of the semi-transparent film.

例えば、半透過膜を、透明無機膜あるいは可視光の100%透過率に近い樹脂膜とした場合、第1隔壁との界面での光反射に干渉によるリップルが生じることがあり、第1隔壁が僅かに着色して観察されることがある。反射光に起因するこのような僅かな着色は、表示装置の表示をオフとした黒表示のときに観察されやすい。 For example, if the semi-transparent film is a transparent inorganic film or a resin film with nearly 100% transmittance for visible light, ripples due to interference in the light reflection at the interface with the first partition wall may occur, causing the first partition wall to appear slightly colored. This slight coloration caused by reflected light is easily observed when the display device is turned off and in black.

また、こうした場合、観察者からの斜め方向からの視認で虹色に見えることがあり視認性を低下しやすい。 In addition, in such cases, the image may appear rainbow-colored when viewed from an oblique angle by an observer, which can easily reduce visibility.

これに対し、シリカ微粒子とカーボンとを併用して、半透過膜を形成することで、このようなリップルの大きさを小さくする効果が得られる。上記のような観点からも、可視域において透明な微粒子を含む半透過膜は有用である。シリカ微粒子を含ませず、低濃度のカーボンを含ませても同様な効果が得られる。 In contrast, forming a semi-transparent film using a combination of silica microparticles and carbon can reduce the size of these ripples. From the above perspective, semi-transparent films containing microparticles that are transparent in the visible range are useful. A similar effect can be achieved by not including silica microparticles but including a low concentration of carbon.

シリカ微粒子など透明粒子の粒径は規定するものでないが、例えば、平均1次粒子径3nmから100nmの透明粒子を適用することができる。半透過膜の膜厚は、たとえば、0.1μmから2μmの範囲が好ましいが、2μm以上の膜厚としても良い。 The particle size of the transparent particles, such as silica microparticles, is not specified, but for example, transparent particles with an average primary particle size of 3 nm to 100 nm can be used. The thickness of the semi-transparent film is preferably in the range of 0.1 μm to 2 μm, but may be 2 μm or more.

なお、半透過膜にカーボンを用いず、有機顔料を主な顔料成分とした形成した場合、第1隔壁との界面での外部光の反射光は、黄色に着色して見えることがある。これに対し、主な顔料成分としてカーボンを含有する半透過膜は、反射光がほぼフラットであり、着色することは殆どない。反射光がフラットとは、光の波長400nmから700nmの可視域の範囲において、例えば、50nmなどの小さいレンジで、透過率が2%以上の凹凸(変動)がなく、直線に近い透過率曲線が得られることを意味する。 If the semi-transparent film does not use carbon and is formed primarily with organic pigments, external light reflected at the interface with the first partition wall may appear yellow. In contrast, a semi-transparent film containing carbon as its primary pigment component has a nearly flat reflected light, with almost no coloring. "Flat reflected light" means that within the visible range of light wavelengths from 400 nm to 700 nm, there are no irregularities (fluctuations) in transmittance of 2% or more over a small range, such as 50 nm, and a nearly linear transmittance curve is obtained.

換言すれば、400nmから700nmの可視域の範囲内を50nm単位で区分した場合、その50nm単位内での反射率変動(リップル)の大きさは1.0%以下にできる。また、光の波長400nmから700nmの可視域の範囲において、第1隔壁との界面での反射率は、0.01%以上1.0%以下の範囲内とすることができる。 In other words, if the visible range of 400 nm to 700 nm is divided into 50 nm increments, the magnitude of the reflectance fluctuation (ripple) within each 50 nm increment can be kept to 1.0% or less. Furthermore, within the visible range of light wavelengths from 400 nm to 700 nm, the reflectance at the interface with the first partition can be kept within the range of 0.01% to 1.0%.

なお、反射率変動(リップル)は、光の波長400nmから700nmの可視域の範囲にて測定される反射率の、上記した50nm単位内での反射率分光カーブの山谷の差であるが、簡易的な評価として50nm単位内での反射率ピークの値を用いても良い。後者の簡易評価では、見かけ上反射率変動の値は大きめの値となる。 Note that reflectance fluctuation (ripple) is the difference between the peaks and valleys of the reflectance spectral curve within 50 nm increments as described above, when measured in the visible range of light wavelengths from 400 nm to 700 nm. However, for a simpler evaluation, the reflectance peak value within 50 nm increments may also be used. With the latter simple evaluation, the apparent reflectance fluctuation value will be larger.

ここでの反射率は、アルミニウム膜の反射率を基準(100%)として、透明基板及び半透過膜を介して測定される反射率である。測定は、例えば、顕微分光光度計を用いて容易に測定できる。なお、ここで光学的に等方な透明微粒子は、反射率変動抑制の役割が重要となる。さらなる反射率変動抑制の効果と低反射率化する目的で、透明粒子とともに微量のカーボンや青顔料を樹脂に含有させた半透過膜としても良い。 The reflectance here is the reflectance measured through the transparent substrate and semi-transparent film, with the reflectance of the aluminum film as the reference (100%). Measurements can be easily made using, for example, a microspectrophotometer. Note that the optically isotropic transparent fine particles play an important role in suppressing reflectance fluctuations. To further suppress reflectance fluctuations and achieve lower reflectance, a semi-transparent film can be made by incorporating trace amounts of carbon or blue pigment into the resin along with the transparent particles.

本発明のカラーフィルタ基板構成において、半透過膜3は、カラーフィルタ(赤フィル
タR、緑フィルタG、青フィルタB)の平坦化膜を兼ねている。半透過膜3は、上記したように光散乱膜などからの外光反射を抑制し、視認性を向上させる役割のほか、カラーフィルタの平坦性向上の役割も担うことができる。半透過膜3での平坦性改善は、上記したカーボンやシリカ微粒子など透明粒子の添加により、さらに向上させることができる。ここで、シリカ微粒子など透明粒子の平均1次粒子径は、前記したように100nm以下が好ましい。100nmを大きく超える平均1次粒子径では、透明粒子の粒径による凹凸が出る傾向にあり、逆効果となりやすい。
In the color filter substrate configuration of the present invention, the semi-transparent film 3 also serves as a planarizing film for the color filters (red filter R, green filter G, and blue filter B). As described above, the semi-transparent film 3 suppresses external light reflection from light-scattering films and the like, improving visibility, and can also improve the planarization of the color filters. The improvement in planarization of the semi-transparent film 3 can be further improved by adding transparent particles such as the above-mentioned carbon and silica fine particles. Here, the average primary particle diameter of the transparent particles such as silica fine particles is preferably 100 nm or less, as described above. An average primary particle diameter significantly exceeding 100 nm tends to result in unevenness due to the particle size of the transparent particles, which can have an adverse effect.

図1、図3、図4、図10を用いて実施例1を説明する。図1は、本発明に関わるカラーフィルタ基板110の断面図である。図3は、カラーフィルタ(赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタB)のみを示した部分平面図である。図4は、図1をZo方向から見た部分平面図である。図4において、光散乱層の図示を省略している。図10は、ブラックマトリクス10上に赤フィルタR’、緑フィルタG’、青フィルタB’を積層する従来のカラーフィルタ構成の部分断面図である。 Example 1 will be described using Figures 1, 3, 4, and 10. Figure 1 is a cross-sectional view of a color filter substrate 110 according to the present invention. Figure 3 is a partial plan view showing only the color filters (red filter R, green filter G, and blue filter B). Figure 4 is a partial plan view of Figure 1 as seen from the Zo direction. In Figure 4, the light scattering layer is omitted. Figure 10 is a partial cross-sectional view of a conventional color filter configuration in which red filter R', green filter G', and blue filter B' are stacked on a black matrix 10.

赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタBが隣接されてなるカラーフィルタ5上に半透過膜3、光散乱層3、第1隔壁及び透明樹脂層11などが積層されている。実施例1では、光散乱層3は、第1透明基板100の法線方向に厚みのある第1隔壁の間を埋めるように配設されている。透明樹脂層11は、これを省いた構成としても良い。赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタBのそれぞれ膜厚は、例えば、2.2μmとした。 A semi-transparent film 3, a light-scattering layer 3, a first partition wall, a transparent resin layer 11, and other layers are laminated on a color filter 5, which is made up of adjacent red filters R, green filters G, and blue filters B. In Example 1, the light-scattering layer 3 is disposed so as to fill the gaps between the first partition walls, which are thick in the normal direction of the first transparent substrate 100. The transparent resin layer 11 may be omitted. The film thickness of each of the red filters R, green filters G, and blue filters B is, for example, 2.2 μm.

第1実施例では、透明粒子の粒径の観点から光散乱層4が必要とする膜厚で第1隔壁の(第1透明基板100の法線方向からの)膜厚が制限される。前記したように、光散乱層4は、2.5μm以上50μmの厚みとするため、第1実施例での第1隔壁の膜厚は、2.5μm以上50μmの厚みであることが望ましい。(後述する第2実施例での第1隔壁の膜厚は、0.5μmの薄い膜厚で形成しても良い)。光散乱層4の形成は、例えば、透明粒子と樹脂と有機溶剤との分散体をインクジェットやマイクロニードルなどを用いて、第1隔壁間に射出することで形成できる。 In the first embodiment, the film thickness of the first partition wall (from the normal direction of the first transparent substrate 100) is limited by the film thickness required for the light scattering layer 4 in terms of the particle size of the transparent particles. As described above, the light scattering layer 4 is to have a thickness of 2.5 μm to 50 μm, so the film thickness of the first partition wall in the first embodiment is desirably 2.5 μm to 50 μm. (In the second embodiment described below, the first partition wall may be formed with a thickness as thin as 0.5 μm.) The light scattering layer 4 can be formed, for example, by injecting a dispersion of transparent particles, resin, and organic solvent between the first partition walls using an inkjet or microneedle.

本発明のカラーフィルタ基板110の構成に関わるカラーフィルタ5は、図3に示すように、赤フィルタRと緑フィルタGとの重畳部Wrg、緑フィルタGと青フィルタBとの重畳部Wgb、青フィルタBと赤フィルタとの重畳部Wbrの重なりを持つ。本発明で提案するカラーフィルタ構成は、第1透明基板100上に直接、カラーフィルタ(赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタB)を積層する。このとき、重畳部Wrg、重畳部Wgb、重畳部Wbrの高さは、おおよそプラス0.4μmからマイナス0.5μmの範囲内に入る小さな凹凸となる。これらカラーフィルタ5上に半透過膜3を積層すると、上記重畳部の凹凸は、さらに小さくなり、おおよそプラス0.2μmからマイナス0.3μmの範囲内に収まる。前記したように半透過膜3は、外光反射抑制の効果とあわせ、平坦化向上の2つの効果をもっている。 As shown in FIG. 3, the color filters 5 included in the color filter substrate 110 of the present invention have overlapping portions Wrg, where red filter R overlaps green filter G, Wgb, where green filter G overlaps blue filter B, and Wbr, where blue filter B overlaps red filter. The color filter configuration proposed by the present invention stacks the color filters (red filter R, green filter G, and blue filter B) directly on the first transparent substrate 100. The heights of the overlapping portions Wrg, Wgb, and Wbr are small, ranging from approximately +0.4 μm to -0.5 μm. When a semi-transparent film 3 is stacked on these color filters 5, the unevenness of the overlapping portions is further reduced, falling within a range of approximately +0.2 μm to -0.3 μm. As mentioned above, the semi-transparent film 3 has the dual effects of suppressing external light reflection and improving surface flatness.

しかしながら、図10に示す、ブラックマトリクス10上にカラーフィルタ(赤フィルタR’、緑フィルタG’、青フィルタB’)を積層する従来のカラーフィルタの重畳部の凹凸は、かなり大きい。それぞれ重畳部の盛り上がった部分の高さH2は、例えば、Wrgで1.7μm、Wbrで1.3μm、Wbgで1.5μmとかなり大きい。高さH2が大きくなる理由は、カラーフィルタの下地に厚み(例えば、1.2μm)のあるブラックマトリクス10が形成されているためである。重畳部の凹凸の差は、後工程で積層する第1隔壁のバラツキや精度に直結するため、本発明提案構成が優れていると判断できる。光散乱層4や厚みのある第1隔壁の効果は、あとの実施例で説明する。 However, as shown in Figure 10, the unevenness of the overlapping portions of conventional color filters (red filter R', green filter G', blue filter B') stacked on a black matrix 10 is quite large. The height H2 of the raised portion of each overlapping portion is quite large, for example, 1.7 μm for Wrg, 1.3 μm for Wbr, and 1.5 μm for Wbg. The reason for the large height H2 is that a thick black matrix 10 (e.g., 1.2 μm) is formed underneath the color filters. Since the difference in unevenness of the overlapping portions is directly related to the variation and precision of the first partition walls that are stacked in a subsequent process, the configuration proposed by this invention can be considered superior. The effects of the light-scattering layer 4 and the thick first partition walls will be explained in the examples below.

図2、図3、図4、図10を用いて実施例2を説明する。図2は、本発明に関わるカラーフィルタ基板210の断面図である。図3は、カラーフィルタ(赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタB)のみを示した部分平面図である。図4は、図1をZo方向から見た部分平面図である。図4において、光散乱層の図示を省略している。図10は、ブラックマトリクス10上に赤フィルタR’、緑フィルタG’、青フィルタB’を積層する従来のカラーフィルタ構成の部分断面図である。 Example 2 will be described using Figures 2, 3, 4, and 10. Figure 2 is a cross-sectional view of a color filter substrate 210 according to the present invention. Figure 3 is a partial plan view showing only the color filters (red filter R, green filter G, and blue filter B). Figure 4 is a partial plan view of Figure 1 as seen from the Zo direction. In Figure 4, the light scattering layer is omitted. Figure 10 is a partial cross-sectional view of a conventional color filter configuration in which red filter R', green filter G', and blue filter B' are stacked on a black matrix 10.

赤フィルタR、緑フィルタG、青フィルタBが隣接されてなるカラーフィルタ5上に半透過膜3、第1隔壁、光散乱層4、第2隔壁2及び透明樹脂層11などが積層されている。実施例1と実施例2との大きな差異は、光散乱層4を単層のレイヤーとし、この光散乱層4上に第2隔壁を積層した構成としている点である。第1隔壁と第2隔壁の2層構成とすることで、隣接画素への迷光の悪影響をさらに減らすことができる。 A semi-transparent film 3, a first partition, a light-scattering layer 4, a second partition 2, a transparent resin layer 11, and other layers are laminated on a color filter 5 consisting of adjacent red filters R, green filters G, and blue filters B. The major difference between Example 1 and Example 2 is that the light-scattering layer 4 is a single layer, and the second partition is laminated on top of this light-scattering layer 4. The two-layer structure of the first partition and the second partition further reduces the adverse effects of stray light on adjacent pixels.

実施例1と異なり、それぞれ薄膜(例えば、1μm)の第1隔壁及び第2隔壁は、フォトリソグラフィの工程で形成しやすいメリットがあり、また、実施例2に関わる光散乱層4はスリットコーターなどごく一般的な塗布装置で容易に形成できるメリットがある。第1隔壁、光散乱層4や第2隔壁2の効果は、あとの実施例で説明する。 Unlike Example 1, the first and second barrier ribs, each of which is a thin film (e.g., 1 μm), have the advantage of being easily formed using a photolithography process, and the light-scattering layer 4 in Example 2 has the advantage of being easily formed using a common coating device such as a slit coater. The effects of the first barrier ribs, light-scattering layer 4, and second barrier ribs 2 will be explained in later examples.

実施例3は、本発明の実施形態2に関わる表示装置の実施例である。図5を用いて実施例3を説明する。図5は、本発明に関わる表示装置の部分断面図であり、実施例1のカラーフィルタ基板110と、発光素子D1、D2、D3が配設されたアレイ基板310とを向かい合うように貼り合わせた表示装置101である。 Example 3 is an example of a display device according to embodiment 2 of the present invention. Example 3 will be explained using Figure 5. Figure 5 is a partial cross-sectional view of a display device according to the present invention, and is a display device 101 in which the color filter substrate 110 of Example 1 and an array substrate 310 on which light-emitting elements D1, D2, and D3 are arranged are bonded together so that they face each other.

図5に示される表示装置101は、第3隔壁33で区分される発光ユニット38がマトリクス状に配列され、発光ユニット38内の発光素子D1は、1以上の薄膜トランジスタで駆動される。第3隔壁33で区分される発光ユニット38内の発光素子の個数は1以上であればよく、1に限定するものでない。 The display device 101 shown in Figure 5 has light-emitting units 38 separated by third partitions 33 arranged in a matrix, and light-emitting elements D1 in each light-emitting unit 38 are driven by one or more thin-film transistors. The number of light-emitting elements in each light-emitting unit 38 separated by third partitions 33 may be one or more, and is not limited to one.

図5に示す発光素子D1は、青フィルタBの下部(図示ではZ方向)に位置し、青色発光のLED(発光ダイオード)である。表示画面の均一性を高め、ムラを少なくするために、例えば、平面視での角度を90°ずつランダムに変えた複数個の発光素子を、発光ユニット内に配設しても良い。なお、赤フィルタRの下部に位置する発光素子D2は赤色発光の発光素子であり、緑フィルタGの下部に位置する発光素子D3は緑色発光のLEDである。 Light-emitting element D1 shown in Figure 5 is located below blue filter B (in the Z direction in the illustration) and is a blue-emitting LED (light-emitting diode). To improve the uniformity of the display screen and reduce unevenness, for example, multiple light-emitting elements may be arranged within the light-emitting unit at random angles of 90° in plan view. Light-emitting element D2 located below red filter R is a red-emitting light-emitting element, and light-emitting element D3 located below green filter G is a green-emitting LED.

発光素子D2からの発光を、出射光L1、L2、L3、L4、L5で示している。発光素子D2の端部からの斜め出射光L1、L5は、厚みのある第1隔壁でカットされ、隣接画素への迷光抑制が可能となる。第1隔壁の厚みが薄い場合、斜め光が隣接画素へ入射する不具合が生じやすい。 Emission from light-emitting element D2 is shown as emitted light L1, L2, L3, L4, and L5. Obliquely emitted light L1 and L5 from the end of light-emitting element D2 are cut off by the thick first partition, making it possible to suppress stray light from reaching adjacent pixels. If the first partition is thin, oblique light is more likely to enter adjacent pixels, which can cause problems.

LEDチップ内に散乱粒子や波長変換粒子を内填しないLED素子の出射光は直進性が高く、広い視野角を確保しづらい。図5に示す光散乱層4は、発光素子D1、D2、D3からの出射光を散乱させて視野角を拡げる効果がある。半透過膜3の、当実施例3での主な役割は、光散乱層4の外光反射抑制と、第1隔壁と半透過膜3との界面の外光反射抑制である。本発明で提案する表示装置に用いるLEDチップは、散乱粒子や波長変換粒子を内填しないLEDチップであることが望ましい。図5は、円偏光板を用いないLEDディスプレイ(μLED)を示しているが、必要に応じ、当表示装置の視認側の表面に円偏光板を貼付しても良い。 LED elements that do not incorporate scattering particles or wavelength-converting particles within the LED chip emit light that is highly directional, making it difficult to ensure a wide viewing angle. The light-scattering layer 4 shown in Figure 5 has the effect of scattering the light emitted from light-emitting elements D1, D2, and D3, thereby widening the viewing angle. The main role of the semi-transparent film 3 in this Example 3 is to suppress external light reflection from the light-scattering layer 4 and from the interface between the first partition and the semi-transparent film 3. It is desirable that the LED chips used in the display devices proposed in this invention are LED chips that do not incorporate scattering particles or wavelength-converting particles. Figure 5 shows an LED display (μLED) that does not use a circular polarizer; however, if necessary, a circular polarizer may be attached to the viewing-side surface of the display device.

図6、図7、図8を用いて実施例4を説明する。図6は、本発明の第2実施態様に関わ
る表示装置の部分断面図である。表示機能層が液晶30である液晶表示装置(ミニLED)である。図7は、第1隔壁、第2隔壁2、光散乱層4を含む、図6のA部拡大図である。図8は、発光素子D5を駆動する薄膜トランジスタ60を含む、図6のB部拡大図である。実施例4において、発光素子が配設された光モジュール510は、直下型バックライトユニットの役割となり、ローカルディミングで駆動される。
Example 4 will be described using Figures 6, 7, and 8. Figure 6 is a partial cross-sectional view of a display device according to a second embodiment of the present invention. This is a liquid crystal display device (mini-LED) in which the display function layer is liquid crystal 30. Figure 7 is an enlarged view of part A in Figure 6, including the first partition wall, the second partition wall 2, and the light scattering layer 4. Figure 8 is an enlarged view of part B in Figure 6, including the thin-film transistor 60 that drives the light-emitting element D5. In Example 4, an optical module 510 in which light-emitting elements are arranged serves as a direct-type backlight unit and is driven by local dimming.

図8では、薄膜トランジスタ60が1個のみ図示されているが、ひとつの発光素子(LED)あるいは一組の発光ユニット39を駆動する薄膜トランジスタは2個以上の複数あり、非図示となっている。なお、ゲート電極56にゲート信号が入ることにより、薄膜トランジスタ60電源線67からの電流がソース電極、半導体層55を介してドレイン電極57に入り、発光素子70を発光させる。 In Figure 8, only one thin-film transistor 60 is shown, but there are two or more thin-film transistors that drive one light-emitting element (LED) or one set of light-emitting units 39, and these are not shown. When a gate signal is input to the gate electrode 56, current from the thin-film transistor 60 power line 67 flows into the drain electrode 57 via the source electrode and semiconductor layer 55, causing the light-emitting element 70 to emit light.

発光素子70の下部電極74は、例えば、インジウムなどを含む低融点合金からなる接続層75を介して、光反射性の反射電極65に電気的に連携されている。反射電極65は、コンタクトホール66で薄膜トランジスタ60のドレイン電極57に接続されている。接続層75は、異方性導電膜など他の接続手段を用いても良い。上部電極71は、発光素子70の共通電極としてITOなど透明導電膜を用いることができる。共通電極の一部には、導電率の良好な金属薄膜を補助導体として積層しても良い。 The lower electrode 74 of the light-emitting element 70 is electrically connected to a light-reflective reflective electrode 65 via a connection layer 75 made of a low-melting-point alloy containing, for example, indium. The reflective electrode 65 is connected to the drain electrode 57 of the thin-film transistor 60 via a contact hole 66. The connection layer 75 may be made of other connection means, such as an anisotropic conductive film. The upper electrode 71 may be made of a transparent conductive film such as ITO, which serves as the common electrode for the light-emitting element 70. A highly conductive metal thin film may be laminated on part of the common electrode as an auxiliary conductor.

発光素子D4、D5、D6は、発光ユニット39内に3個以上配設されており、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を含む。発光素子の駆動は、おおまかに2種類あり、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を均一に発光させて白色発光させ、白色の明るさを調整するローカルディミングの方式と、特定の発光素子の発光強度を調整して色調整を含めてローカルディミング駆動する方式とがある。発光素子は、発光ムラがないように素子の配向角、密度、個数を調整できる。 Emitting elements D4, D5, and D6 are arranged in three or more units within the light-emitting unit 39, and include red, green, and blue light-emitting elements. There are roughly two ways to drive the light-emitting elements: a local dimming method in which the red, green, and blue light-emitting elements are uniformly illuminated to produce white light and adjust the brightness of the white light; and a local dimming drive method that adjusts the light-emitting intensity of specific light-emitting elements, including color adjustment. The orientation angle, density, and number of the light-emitting elements can be adjusted to ensure even light emission.

図7に示す2層の隔壁、第1隔壁と第2隔壁2は、実施例3で示した厚みのある第1隔壁と同様、迷光抑制によるコントラスト向上の役割を担う。換言すれば、LEDなど光源からの斜め光44、45は、第2隔壁でカットされ隣接画素への悪影響を軽減できる。 The two-layer barrier ribs shown in Figure 7, the first and second barrier ribs 2, play a role in improving contrast by suppressing stray light, similar to the thick first barrier ribs shown in Example 3. In other words, oblique light 44, 45 from a light source such as an LED is cut by the second barrier ribs, reducing the adverse effects on adjacent pixels.

光散乱層4は、透明粒子のほか、カーボンなど光吸収性の黒色色材を添加することが望ましい。黒色色材の添加量は、樹脂固形比(重量比)で黒色色材をたとえば、0.2at%以上5at%以下とすることができる。このような黒色色材の添加は、図7の光散乱膜4を隣接画素方向に横切る拡散光を抑制し、コントラスト低下や色純度低下を抑制できる。このとき、隔壁幅(第1隔壁、第2隔壁2共通)Twは、光散乱層4厚みThの2倍以上あることが好ましい。光散乱層Thと隔壁幅Twとの比の二乗で、抑制効果が期待できる。黒色色材は、カーボンであると画素開口部に出射される光41への着色を避けることができる。 In addition to transparent particles, it is desirable to add a light-absorbing black material such as carbon to the light-scattering layer 4. The amount of black material added can be, for example, 0.2 at% to 5 at% in terms of the resin solid ratio (weight ratio). Adding such a black material suppresses diffused light that crosses the light-scattering film 4 in the direction of adjacent pixels (see Figure 7), thereby preventing a decrease in contrast and color purity. In this case, the partition width Tw (common to the first partition and second partition 2) is preferably at least twice the thickness Th of the light-scattering layer 4. The suppression effect can be expected to be the square of the ratio of the light-scattering layer Th to the partition width Tw. If the black material is carbon, it can prevent coloring of the light 41 emitted from the pixel opening.

上述の実施形態に係るカラーフィルタ基板を具備した表示装置は、種々の応用が可能である。上述の実施形態に係る表示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。 Display devices equipped with color filter substrates according to the above-described embodiments can be used in a variety of applications. Electronic devices to which the display devices according to the above-described embodiments can be applied include mobile phones, portable game devices, personal digital assistants, personal computers, e-books, video cameras, digital still cameras, head-mounted displays, navigation systems, audio playback devices (car audio, digital audio players, etc.), copiers, facsimiles, printers, multi-function printers, vending machines, automated teller machines (ATMs), personal authentication devices, optical communication devices, and IC cards. The above-described embodiments can be freely combined and used. Electronic devices incorporating display devices according to the embodiments of the present invention preferably further include an antenna for communication and contactless power reception and supply.

本発明の好ましい実施形態を説明し、上記で説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、請求の範囲によって規定されている。 While preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it should be understood that these are illustrative of the present invention and should not be considered as limiting. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the present invention should not be considered as limited by the foregoing description, but is defined by the claims.

本発明は、配線基板と半導体素子を搭載する配線基板を備える半導体装置に利用可能である。 The present invention can be used in semiconductor devices that include a wiring board and a wiring board on which a semiconductor element is mounted.

1、6:第1隔壁
2:第2隔壁
3:半透過膜
4:光散乱層
5:カラーフィルタ
8:画素電極
9:共通電極
10:ブラックマトリクス
11:透明樹脂層
12:接着層
17:第1絶縁層
18:第2絶縁層
19:第3絶縁層
23:光制御シート(プリズムシート)
24:波長変換層
25、26:偏光板
30:液晶層
33、37:第3隔壁
38、39:発光ユニット
41:直線光
44、45:斜め光
49:液晶パネル
50:バックライトユニット
51:発光素子(散乱粒子内填LED発光素子)
52:拡散板
53:波長変換シート
54:プリズムシート
55:半導体層
56:ゲート電極
57:ドレイン電極
58:ソース電極
59:遮光膜
60:薄膜トランジスタ
61:第4絶縁層
62:第5絶縁層
63:第6絶縁層
64:ゲート絶縁膜
65:反射電極
66:コンタクトホール
67:電源線
69:上部電極(共通電極)
70:発光素子(LED)
71:第1半導体層
72:発光層
73:第2半導体層
74:下部電極
75:接続層
100、200:第1透明基板
110、210:カラーフィルタ基板
101、102:表示装置
300、500:第2透明基板
310、510:(発光素子が配設された)光モジュール
400:第3透明基板
410:(液晶を駆動する薄膜トランジスタが配設された)アレイ基板
D1、D2、D3、D4、D5、D6・・・発光素子(LED)
R、R’:赤フィルタ
G、G’:緑フィルタ
B、B’:青フィルタ
1, 6: First partition wall 2: Second partition wall 3: Semi-transparent film 4: Light scattering layer 5: Color filter 8: Pixel electrode 9: Common electrode 10: Black matrix 11: Transparent resin layer 12: Adhesive layer 17: First insulating layer 18: Second insulating layer 19: Third insulating layer 23: Light control sheet (prism sheet)
24: Wavelength conversion layer 25, 26: Polarizing plate 30: Liquid crystal layer 33, 37: Third partition 38, 39: Light-emitting unit 41: Linear light 44, 45: Oblique light 49: Liquid crystal panel 50: Backlight unit 51: Light-emitting element (LED light-emitting element filled with scattering particles)
52: Diffusion plate 53: Wavelength conversion sheet 54: Prism sheet 55: Semiconductor layer 56: Gate electrode 57: Drain electrode 58: Source electrode 59: Light-shielding film 60: Thin film transistor 61: Fourth insulating layer 62: Fifth insulating layer 63: Sixth insulating layer 64: Gate insulating film 65: Reflection electrode 66: Contact hole 67: Power supply line 69: Upper electrode (common electrode)
70: Light emitting element (LED)
71: First semiconductor layer 72: Light-emitting layer 73: Second semiconductor layer 74: Lower electrode 75: Connection layer 100, 200: First transparent substrate 110, 210: Color filter substrate 101, 102: Display device 300, 500: Second transparent substrate 310, 510: Optical module (on which light-emitting elements are arranged) 400: Third transparent substrate 410: Array substrate (on which thin-film transistors that drive liquid crystal are arranged) D1, D2, D3, D4, D5, D6...light-emitting elements (LEDs)
R, R': Red filter G, G': Green filter B, B': Blue filter

Claims (7)

第1透明基板と、前記第1透明基板に赤フィルタと、緑フィルタと、青フィルタから成るカラーフィルタ層と、半透過膜と、第1隔壁と、光散乱層と、第2隔壁と、透明樹脂層とをこの順に有するカラーフィルタ基板であって、
前記第1隔壁及び前記第2隔壁が、平面視で互いの開口部が重なる格子形状で、且つ、光吸収性材料から成り、
前記第1隔壁及び前記第2隔壁の隔壁幅が、前記光散乱層の厚みの2倍以上ある、ことを特徴とするカラーフィルタ基板。
A color filter substrate comprising: a first transparent substrate; a color filter layer formed on the first transparent substrate and including a red filter, a green filter, and a blue filter; a semi-transparent film; a first partition wall; a light scattering layer ; a second partition wall; and a transparent resin layer, in this order ;
the first partition wall and the second partition wall have a lattice shape in which openings of the first partition wall and the second partition wall overlap each other in a plan view , and are made of a light-absorbing material;
a width of the first partition wall and the second partition wall being at least twice the thickness of the light scattering layer ;
前記半透過膜は、カーボンまたは透明微粒子のいずれか一方、または、両方を含有することを特徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate of claim 1, wherein the semi-transparent film contains either carbon or transparent fine particles, or both. 前記光散乱層が、前記半透過膜あるいは、前記第1隔壁に隣接していることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate of claim 1, wherein the light scattering layer is adjacent to the semi-transparent film or the first partition wall. 前記第1隔壁の膜厚が、0.5μm以上50μm以下であることを特徴とする、請求項1に記載のカラーフィルタ基板。 The color filter substrate of claim 1, wherein the film thickness of the first partition wall is 0.5 μm or more and 50 μm or less. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板のカラーフィルタを形成した面と、第2透明基板の一の面に複数の発光素子を配設した光モジュールの面とを向かい合うように貼り合わせてなることを特徴とする、表示装置。 A display device characterized in that the surface on which the color filter of the color filter substrate according to any one of claims 1 to 4 is formed and the surface of an optical module having a plurality of light-emitting elements arranged on one surface of a second transparent substrate are bonded together so as to face each other. 請求項5に記載の表示装置において、前記第1透明基板と、前記光モジュールとの間に、少なくとも液晶層と、前記液晶層を駆動する薄膜トランジスタのアレイ基板とを備えた表示装置。 6. The display device according to claim 5 , further comprising at least a liquid crystal layer and an array substrate of thin film transistors for driving the liquid crystal layer between the first transparent substrate and the optical module. 前記発光素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項5または6に記載の表示装置。 7. The display device according to claim 5 , wherein the light-emitting element is a light-emitting diode.
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