(57)【要約】【課題】蛍光発光層を隔てる隔壁の安定性を向上し、混色を防止する。【解決手段】紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤ３を配線基板４上にマトリクス状に配置したＬＥＤアレイ基板１と、光三原色に対応させて複数の前記ＬＥＤ３上に並べて設けられ、該ＬＥＤ３から放射される励起光Ｌによって励起されて対応色の蛍光ＦＬに夫々波長変換する複数の蛍光発光層５と、を備えたフルカラーＬＥＤ表示パネルであって、前記蛍光発光層５を取り囲むように形成された隔壁７の表面に前記励起光Ｌ及び前記蛍光ＦＬを反射する金属膜９を設けたものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤを基板上にマトリクス状に配置したＬＥＤアレイ基板と、光三原色に対応させて複数の前記ＬＥＤ上に並べて設けられ、該ＬＥＤから放射される励起光によって励起されて対応色の蛍光に夫々波長変換する複数の蛍光発光層と、を備えたフルカラーＬＥＤ表示パネルであって、
前記蛍光発光層を取り囲むように形成された透明な隔壁の表面に前記励起光及び前記蛍光を反射又は吸収する薄膜を設けたことを特徴とするフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【請求項２】
前記隔壁は、感光性の透明樹脂で形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【請求項３】
前記隔壁は、高さ対幅のアスペクト比が３以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【請求項４】
前記薄膜は、前記励起光を反射する金属膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【請求項５】
前記蛍光発光層は、粒子径の異なる蛍光色素を混合、分散させたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【請求項６】
前記蛍光発光層及び前記隔壁を前記ＬＥＤアレイ基板上に直接設ける構成としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光発光層を備えたフルカラーＬＥＤ表示パネルに関し、特に蛍光発光層を隔てる隔壁の安定性を向上し、混色を防止したフルカラーＬＥＤ表示パネルに係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフルカラーＬＥＤ表示パネルは、青色（例えば、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）又は紺青色（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の光を放出するマイクロＬＥＤデバイスのアレイと、このマイクロＬＥＤデバイスのアレイ上に設けられ、マイクロＬＥＤデバイスからの青色発光又は紺青色発光を吸収して、その発光波長を赤色、緑色及び青色の各光に夫々変換する波長変換層（蛍光発光層）のアレイと、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５２３４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来のフルカラーＬＥＤ表示パネルにおいて、各色対応の波長変換層（蛍光発光層）を隔てる隔壁としてブラックマトリクスが使用されているため、例えば波長変換層の層厚が厚い場合に、ブラックマトリクスとして黒色顔料を含有する感光性樹脂を使用したときには、ブラックマトリクスの遮光性能により深部まで感光されず、未硬化部分が生じてしまうおそれがあった。そのため、上記隔壁によって囲まれた各色対応の開口（ピクセル）に、対応色の蛍光色素（顔料又は染料）を含有する蛍光発光レジストを充填する際に、隔壁の一部が崩れて蛍光発光レジストが隣接する他の色の開口内に漏れ、混色の原因となるおそれがあった。特に、この問題は、高さ対幅のアスペクト比が大きい隔壁において顕著となる。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、蛍光発光層を隔てる隔壁の安定性を向上し、混色を防止したフルカラーＬＥＤ表示パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルは、紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤを基板上にマトリクス状に配置したＬＥＤアレイ基板と、光三原色に対応させて複数の前記ＬＥＤ上に並べて設けられ、該ＬＥＤから放射される励起光によって励起されて対応色の蛍光に夫々波長変換する複数の蛍光発光層と、を備えたフルカラーＬＥＤ表示パネルであって、前記蛍光発光層を取り囲むように形成された隔壁の表面に前記励起光及び前記蛍光を反射又は吸収する薄膜を設けたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、隔壁が透明であるので、隔壁用の樹脂材料として透明な感光性樹脂を使用することができる。したがって、各色対応の蛍光発光層の層厚が厚くても、該蛍光発光層を互いに離隔する隔壁を深部まで完全に感光することができ、従来技術におけるようなブラックマトリクス用の感光性樹脂と違って未硬化部が生じることがない。それ故、隔壁の安定性が増すことにより、隔壁によって囲まれた開口に蛍光発光レジストを充填する際にも、隔壁の一部が崩れて蛍光発光レジストが隣接する開口内に漏れ込むおそれがない。これにより、隣接するピクセルの発光が混色するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの特徴である隔壁の拡大断面図である。
【図４】本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第２の実施形態の要部を示す断面図である。
【図５】本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第３の実施形態の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第１の実施形態を示す平面図であり、図２は、図１の要部拡大断面図である。このフルカラーＬＥＤ表示パネルは、映像をカラー表示するもので、ＬＥＤアレイ基板１と、蛍光発光層基板２と、を備えて構成されている。
【００１０】
上記ＬＥＤアレイ基板１は、図１に示すように複数のＬＥＤ３をマトリクス状に配置して備えたものであり、外部に設けた駆動回路から駆動信号を各ＬＥＤ３に供給し、各ＬＥＤ３を個別にオン及びオフ駆動して点灯及び消灯させるための配線を設けた配線基板４上に、上記複数のＬＥＤ３を配置したものとなっている。
【００１１】
上記ＬＥＤ３は、紫外から青色波長帯の光を放射するものであり、窒化ガリウム（ＧａＮ）を主材料として製造される。なお、波長が例えば２００ｎｍ〜３８０ｎｍの近紫外線を放射するＬＥＤであっても、波長が例えば３８０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を放射するＬＥＤであってもよい。
【００１２】
上記ＬＥＤアレイ基板１上には、図２に示すように蛍光発光層基板２が配設されている。この蛍光発光層基板２は、ＬＥＤ３から放射される励起光Ｌによって励起されて対応色の蛍光ＦＬに夫々波長変換する複数の蛍光発光層５を並べて備えたものであり、透明基板６と、赤色、緑色及び青色の各色対応の蛍光発光層５と、蛍光発光層５を取り囲む隔壁７と、を備えて構成されている。なお、本明細書において「上」は、フルカラーＬＥＤ表示パネルの設置状態に関わらず、常に、表示パネルの表示面側を言う。
【００１３】
上記透明基板６は、少なくとも近紫外から青色波長帯の光を透過するものであり、ガラス基板又はアクリル樹脂等のプラスチック基板である。
【００１４】
また、上記透明基板６の一面には、蛍光発光層５が設けられている。この蛍光発光層５は、赤、緑、青の光三原色に対応させて各ＬＥＤ３上に並べて設けられた赤色蛍光発光層５Ｒ、緑色蛍光発光層５Ｇ及び青色蛍光発光層５Ｂであり、対応色の蛍光色素（顔料又は染料）８を含有する蛍光発光レジストである。なお、図１においては、各色対応の蛍光発光層５をストライプ状に設けた場合について示しているが、各ＬＥＤ３に個別に対応させて設けてもよい。
【００１５】
詳細には、上記蛍光発光層５は、レジスト膜中に数十ミクロンオーダーの粒子径の大きい蛍光色素８ａと、数十ナノメートルオーダーの粒子径の小さい蛍光色素８ｂとを混合、分散させたものである。なお、蛍光発光層５を粒子径の大きい蛍光色素８ａだけで構成してもよいが、この場合には、蛍光色素８の充填率が低下し、励起光Ｌの表示面側への漏れ光が増してしまう。一方、蛍光発光層５を粒子径の小さい蛍光色素８ｂだけで構成した場合には、耐光性等の安定性が劣るという問題がある。したがって、上記のように蛍光発光層５を粒子径の大きい蛍光色素８ａを主体として粒子径の小さい蛍光色素８ｂを混合させた混合物で構成することにより、励起光Ｌの表示面側への漏れ光を抑制すると共に、発光効率を向上させることができる。
【００１６】
この場合、粒子径の異なる蛍光色素８の混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素８ａが５０〜９０Ｖｏｌ％に対して、粒子径の小さい蛍光色素８ｂは１０〜５０Ｖｏｌ％とするのが望ましい。
【００１７】
さらに、各色対応の蛍光発光層５を取り囲んで隔壁７が設けられている。この隔壁７は、各色対応の蛍光発光層５を互いに隔てるものであり、透明な例えば感光性樹脂で形成されている。上記蛍光発光層５中における粒子径の大きい蛍光色素８ａの充填率を上げるためには、隔壁７として高さ対幅のアスペクト比が３以上を可能とする高アスペクト材料を使用するのが望ましい。このような高アスペクト材料としては、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８  ３０００のフォトレジストがある。
【００１８】
上記隔壁７の表面には、図３に示すように、金属膜９が設けられている。この金属膜９は、励起光Ｌ及び蛍光発光層５が励起光Ｌにより励起されて発光した蛍光ＦＬが隔壁７を透過して隣接する他の色の蛍光発光層５の蛍光ＦＬと混色するのを防止するためのものであり、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを十分に遮断できる厚みで形成されている。この場合、金属膜９としては、励起光Ｌを反射し易いアルミニウムやアルミ合金等の薄膜が好適である。これにより、隔壁７に向かって蛍光発光層５を透過した励起光Ｌをアルミニウム等の金属膜９で蛍光発光層５の内側に反射させ、蛍光発光層５の発光に利用することができ、蛍光発光層５の発光効率を向上することができる。なお、隔壁７の表面に被着される薄膜は、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを反射する金属膜９に限られず、励起光Ｌ及び蛍光ＦＬを吸収するものであってもよい。
【００１９】
次に、このように構成された本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第１の実施形態の製造について説明する。
先ず、ＬＥＤアレイ基板１の製造工程について説明する。
複数のＬＥＤ３を駆動するための配線が施された配線基板４上の所定位置に近紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤ３を上記配線と電気的に接続させた状態で取り付けてＬＥＤアレイ基板１を製造する。このようなＬＥＤアレイ基板１は公知の技術を適用して製造することができる。
【００２０】
次に、蛍光発光層基板２の製造工程について説明する。
先ず、透明基板６上に隔壁７用の透明な感光性樹脂を塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像し、各蛍光発光層５の形成位置に対応させて、例えば図１に示すようなストライプ状の開口１０を設け、高さ対幅のアスペクト比が３以上の透明な隔壁７をｍｉｎ２０μｍ程度の高さで形成する。この場合、使用する感光性樹脂は、例えば日本化薬株式会社製のＳＵ−８  ３０００等の高アスペクト材料が望ましい。
【００２１】
次いで、透明基板６上に形成された隔壁７側から、スパッタリング等の公知の成膜技術を適用して例えばアルミニウムやアルミ合金等の金属膜９を所定の厚みに成膜する。成膜後、隔壁７によって囲まれた開口１０の底部の透明基板６に被着した金属膜９は、レーザ照射により除去される。
【００２２】
又は、成膜前に上記開口１０の底部の透明基板６表面にレジスト等を、例えばインクジェットにより数μｍの厚みで塗布し、金属膜９を成膜した後に、上記レジスト及びレジスト上の金属膜９をリフトオフして除去してもよい。この場合、当然ながら、リフトオフに使用するレジストの溶解液としては、隔壁７の樹脂を侵さない薬液が選択される。
【００２３】
次に、上記隔壁７で囲まれた、例えば赤色に対応した複数の開口１０に、例えば赤色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、赤色蛍光発光層５Ｒを形成する。又は、透明基板６上を覆って赤色の蛍光色素８を含有するレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して、赤色に対応した複数の開口１０に赤色蛍光発光層５Ｒを形成する。この場合、上記レジストは、粒子径の大きい蛍光色素８ａと粒子径の小さい蛍光色素８ｂとを混合、分散させたものであり、それらの混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素８ａが５０〜９０Ｖｏｌ％に対して粒子径の小さい蛍光色素８ｂが１０〜５０Ｖｏｌ％となっている。
【００２４】
同様にして、上記隔壁７で囲まれた、例えば緑色に対応した複数の開口１０に、例えば緑色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、緑色蛍光発光層５Ｇを形成する。又は、上記と同様にして透明基板６の上面全面に塗布した緑色の蛍光色素８を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、緑色に対応した複数の開口１０に緑色蛍光発光層５Ｇを形成してもよい。
【００２５】
さらに同様にして、上記隔壁７で囲まれた、例えば青色に対応した複数の開口１０に、例えば青色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、青色蛍光発光層５Ｂを形成する。この場合も、上記と同様にして透明基板６の上面全面に塗布した青色の蛍光色素８を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、青色に対応した複数の開口１０に青色蛍光発光層５Ｂを形成してもよい。
【００２６】
上記第１の実施形態によれば、隔壁７用の樹脂材料として透明な感光性樹脂を使用しているので、層厚の厚い各色対応の蛍光発光層５を互いに離隔する隔壁７を深部まで完全に感光することができ、従来技術におけるようなブラックマトリクス用の感光性樹脂と違って未硬化部が生じることがない。したがって、隔壁７の安定性が増すことにより、隔壁７によって囲まれた開口１０に蛍光発光レジストを充填する際にも、隔壁７の一部が崩れて蛍光発光レジストが隣接する開口１０内に漏れ込むおそれがない。これにより、隣接するピクセルの発光が混色するのを防止することができる。
【００２７】
また、隔壁７の表面に励起光Ｌ及びこの励起光Ｌによって励起されて発光する蛍光ＦＬを反射する金属膜９を設けた場合には、隔壁７に向かって進む励起光Ｌ及び蛍光ＦＬが金属膜９によって反射されてピクセルの内側に戻るため、反射された励起光Ｌが同じピクセル内の蛍光発光層５を励起して発光させると共に、横に漏れる蛍光ＦＬが減少してピクセルの発光効率を向上することができる。
【００２８】
図４は本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第２の実施形態の要部を示す断面図である。
この第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、各色対応の蛍光発光層５及び隔壁７をＬＥＤアレイ基板１上に直接設ける構成とした点である。
【００２９】
次に、このように構成された本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第２の実施形態の製造について説明する。
先ず、第１の実施形態と同様にして、複数のＬＥＤ３を駆動するための配線が施された配線基板４上の所定位置に近紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤ３を上記配線と電気的に接続させた状態で取り付けてＬＥＤアレイ基板１を製造する。
【００３０】
次いで、ＬＥＤアレイ基板１上に隔壁７用の透明な感光性樹脂を塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して、ＬＥＤアレイ基板１上の各ＬＥＤ３の形成位置に対応させて例えば図１に示すようなストライプ状の開口１０を設けて、高さ対幅のアスペクト比が３以上の透明な隔壁７をｍｉｎ２０μｍ程度の高さで形成する。
【００３１】
次いで、ＬＥＤアレイ基板１上に形成された隔壁７側から、スパッタリング等の公知の成膜技術を適用して例えばアルミニウムやアルミ合金等の金属膜９を所定の厚みに成膜する。成膜後、隔壁７によって囲まれた開口１０の底部のＬＥＤ３に被着した金属膜９が除去される。
【００３２】
この場合、成膜前に上記開口１０の底部のＬＥＤ３上にレジスト等を、例えばインクジェットにより数μｍの厚みで塗布し、金属膜９を成膜した後に、上記レジスト及びレジスト上の金属膜９をリフトオフして除去するとよい。当然ながら、リフトオフに使用するレジストの溶解液としては、隔壁７の樹脂を侵さない薬液が選択される。
【００３３】
次に、上記隔壁７で囲まれた、例えば赤色に対応した複数の開口１０内で、表面が露出したＬＥＤ３上に、例えば赤色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、赤色蛍光発光層５Ｒを形成する。又は、ＬＥＤアレイ基板１上を覆って赤色の蛍光色素８を含有するレジストを塗布した後、フォトマスクを使用して露光し、現像して、赤色に対応した複数の開口１０にて、表面が露出したＬＥＤ３上に赤色蛍光発光層５Ｒを直接形成してもよい。この場合、上記レジストは、粒子径の大きい蛍光色素８ａと粒子径の小さい蛍光色素８ｂとを混合、分散させたものであり、それらの混合比率は、体積比で粒子径の大きい蛍光色素８ａが５０〜９０Ｖｏｌ％に対して粒子径の小さい蛍光色素８ｂが１０〜５０Ｖｏｌ％となっている。
【００３４】
同様にして、上記隔壁７で囲まれた、例えば緑色に対応した複数の開口１０内で、表面が露出したＬＥＤ３上に、例えば緑色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、緑色蛍光発光層５Ｇを形成する。又は、上記と同様にしてＬＥＤアレイ基板１の上面全面に塗布した緑色の蛍光色素８を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、緑色に対応した複数の開口１０にて、表面が露出したＬＥＤ３上に緑色蛍光発光層５Ｇを直接形成してもよい。
【００３５】
さらに同様にして、上記隔壁７で囲まれた、例えば青色に対応した複数の開口１０に、例えば青色の蛍光色素８を含有するレジストを例えばインクジェットにより塗布した後、紫外線を照射して硬化させ、青色蛍光発光層５Ｂを形成する。この場合も、上記と同様にして透明基板６の上面全面に塗布した青色の蛍光色素８を含有するレジストを、フォトマスクを使用して露光し、現像して、青色に対応した複数の開口１０にて、表面が露出したＬＥＤ３上に青色蛍光発光層５Ｂを直接形成してもよい。
【００３６】
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態が奏する効果に加えて、ＬＥＤアレイ基板１上に直接、蛍光発光層５及び隔壁７が設けられているので、ＬＥＤ３から放射された励起光Ｌが隣接する蛍光発光層５に漏れるのを上記第１の実施形態よりも更に抑制することができる。したがって、各蛍光発光層５の発光効率をより向上することができる。
【００３７】
図５は本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第３の実施形態の要部を示す断面図である。
この第３の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、各色対応の蛍光発光層５及び隔壁７を覆って励起光Ｌを遮断する励起光カット層１１を設けたものである。これにより、太陽光等の外光に含まれる上記励起光Ｌと同じ波長帯の光を選択的に反射又は吸収して、これらの光により上記各蛍光発光層５が励起されて発光するのを防止し、色再現を向上することができる。
【００３８】
詳細には、励起光Ｌが紫外線の場合には、励起光カット層１１は、図５に示すように各色対応の蛍光発光層５及び隔壁７を覆って設けられる。また、励起光Ｌが青色波長帯の光である場合には、励起光カット層１１は、青色蛍光発光層５Ｂ上を除く蛍光発光層５及び隔壁７を覆って設けるのがよい。
【００３９】
なお、図５は、一例として励起光カット層１１を第１の実施形態に適用した場合について示しているが、第２の実施形態にも適用することができる。
【００４０】
上記第３の実施形態によれば、上記第１及び第２の実施形態が奏する効果に加えて、蛍光発光層５上に励起光カット層１１を設けているため、外光が蛍光発光層５に達するのを防止することができる。したがって、外光によって蛍光発光層５が励起されて発光し、色再現を低下させるという問題が抑制される。また、ＬＥＤ３から放射される励起光Ｌのうち、蛍光発光層５を透過した励起光Ｌは、励起光カット層１１により反射又は吸収されるため、表示面側に漏れ出るのが抑えられる。したがって、励起光Ｌの漏れ光が蛍光発光層５の蛍光ＦＬと混色して色再現を低下させるという問題も回避することができる。
【００４１】
なお、上記第１〜第３の実施形態の何れの場合にも、表示面側に外光の反射を防止する反射防止膜を設けるのがよい。さらには、隔壁７の表示面側の金属膜９上に、黒色塗料を塗布するとよい。これらの措置を施すことにより、表示面での外光の反射を低減することができ、コントラストの向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…ＬＥＤアレイ基板
３…ＬＥＤ
４…配線基板(基板)
５…蛍光発光層
７…隔壁
８…蛍光色素
８ａ…粒子径の大きい蛍光色素
８ｂ…粒子径の小さい蛍光色素
９…金属膜（薄膜）
Ｌ…励起光
ＦＬ…蛍光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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