(57)【要約】      （修正有）【課題】隣接画素への光漏れを防止して画素間の混色を防ぐことにより、画質の改善された表示装置を提供する。【解決手段】各々発光素子３０７を含む複数の画素が設けられた第１基板３０１と、複数のカラーフィルタ３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃが設けられた第２基板３１３と、第１基板と第２基板との間に、複数の画素にまたがって設けられた量子ドット３１６を含む充填層３１２と、を備える表示装置１００である。量子ドットは、充填層に分散されている、又は、充填層の上面近傍もしくは下面近傍に偏在している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々発光素子を含む複数の画素が設けられた第１基板と、
複数のカラーフィルタが設けられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に、前記複数の画素にまたがって設けられた量子ドットを含む充填層と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記量子ドットは、前記充填層に分散されている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記量子ドットは、前記充填層の上面近傍または下面近傍に偏在している請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記充填層は、上面及び下面が保護膜に覆われている請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記量子ドットは、ロッド状の量子ドットである請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ロッド状の量子ドットは、前記第１基板もしくは前記第２基板の基板面と略平行な方向に配向している請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光素子は、白色光を発する発光素子であり、
前記複数のカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）に対応するカラーフィルタである請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記量子ドットは、赤色光を発する量子ドットと緑色光を発する量子ドットである請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記発光素子は、青色光もしくは紫外光を発する発光素子である請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１基板もしくは前記第２基板は、フレキシブル基板である請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記発光素子は、量子ドットを含む発光層を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
各々発光素子を含む複数の画素が設けられた第１基板もしくは複数のカラーフィルタが設けられた第２基板の上方に、量子ドットを含む樹脂層を形成する工程と、
前記第１基板と前記第２基板とを、前記量子ドットを含む樹脂を介して貼り合わせる工程と、
前記樹脂層を硬化させる工程と、
を備える表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂層は、上面及び下面が保護膜に覆われている請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記量子ドットは、ロッド状の量子ドットである請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ロッド状の量子ドットを、前記第１基板もしくは前記第２基板の基板面と略平行な方向に配向させる請求項１４に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１６】
前記発光素子は、白色光を発する発光素子であり、
前記複数のカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）に対応するカラーフィルタである請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１７】
前記量子ドットは、赤色光を発する量子ドットと緑色光を発する量子ドットである請求項１２に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記発光素子は、青色光もしくは紫外光を発する発光素子である請求項１７に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１基板もしくは前記第２基板は、フレキシブル基板である請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記発光素子は、量子ドットを含む発光層を有する請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネセンス素子等の発光素子で構成される画素を有する表示装置に関する。特に、発光材料として、量子ドットを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネセンス（Electroluminescence：EL）現象を利用した発光素子として、エレクトロルミネセンス（以下「ＥＬ」ともいう）素子が知られている。ＥＬ素子は、発光層を構成する材料の選択により様々な波長の色で発光させることが可能であり、表示装置や照明器具への応用が進められている。
【０００３】
ＥＬ素子を表示装置に応用したＥＬ表示装置においては、マトリクス状に配置した各画素に、発光素子としてのＥＬ素子と、そのＥＬ素子の発光制御を行うスイッチング素子とが設けられている。そして、画素ごとにスイッチング素子のオン/オフを制御することにより、全体として任意の画像を表示することが可能である。従来の表示装置には、例えば、スイッチング素子を形成した基板と対向基板との間に色変換層やカラーフィルタを設けたもの（特許文献１）が提案されている。
【０００４】
また、近年、ＥＬ表示装置に用いられる光変換層として、量子ドット（Quantum dot：QD）を利用したものも提案されている。量子ドットは、ｎｍオーダの半導体微粒子であって、外部からのエネルギーで発光を制御することの可能な発光材料であるとともに、外部からの電界で自ら発光させることも可能な発光材料である。従来の表示装置には、例えば、量子ドットを用いた色変換層をＲＧＢの画素ごとに設けた構造のもの（特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７８０３８号公報
【特許文献２】米国特許第８２５８６９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来の表示装置は、ＲＧＢの画素ごとに光変換層やカラーフィルタを積層した構造であるため、光変換層やカラーフィルタ自体での光損失が生じていた。また、製造プロセスにおける位置合わせ工程やパターニング工程が煩雑となり、スループットや歩留まりが低下する懸念があった。
【０００７】
そこで、本発明は、光取り出し効率と色域の改善された表示装置を提供することを目的の一つとする。
【０００８】
また、そのような表示装置を、製造工程を大幅に変更することなく、簡素な構成で実現することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、各々発光素子を含む複数の画素が設けられた第１基板と、複数のカラーフィルタが設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に、前記複数の画素にまたがって設けられた量子ドットを含む充填層と、を備える表示装置である。
【００１０】
前記量子ドットは、前記充填層に分散されていてもよい。
【００１１】
前記量子ドットは、前記充填層の上面近傍または下面近傍に偏在していてもよい。
【００１２】
前記充填層は、上面及び下面が保護膜に覆われていてもよい。
【００１３】
前記量子ドットは、ロッド状の量子ドットであってもよい。
【００１４】
前記ロッド状の量子ドットは、前記第１基板もしくは前記第２基板の基板面と略平行な方向に配向していてもよい。
【００１５】
前記発光素子は、白色光を発する発光素子であってもよく、前記複数のカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）に対応するカラーフィルタであってもよい。
【００１６】
前記量子ドットは、赤色光を発する量子ドットと緑色光を発する量子ドットであってもよい。
【００１７】
前記発光素子は、青色光もしくは紫外光を発する発光素子であってもよい。
【００１８】
前記第１基板もしくは前記第２基板は、フレキシブル基板であってもよい。
【００１９】
前記発光素子は、量子ドットを含む発光層を有していてもよい。
【００２０】
本発明の一態様は、各々発光素子を含む複数の画素が設けられた第１基板もしくは複数のカラーフィルタが設けられた第２基板の上方に、量子ドットを含む樹脂層を形成する工程と、前記第１基板と前記第２基板とを、前記樹脂層を介して貼り合わせる工程と、前記樹脂層を硬化させる工程と、を備える表示装置の製造方法である。
【００２１】
前記樹脂層は、上面及び下面が保護膜に覆われていてもよい。
【００２２】
前記量子ドットは、ロッド状の量子ドットであってもよい。
【００２３】
前記ロッド状の量子ドットを、前記第１基板もしくは前記第２基板の基板面と略平行な方向に配向させてもよい。
【００２４】
前記発光素子は、白色光を発する発光素子であってもよく、前記複数のカラーフィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）及び白（Ｗ）に対応するカラーフィルタであってもよい。
【００２５】
前記量子ドットは、赤色光を発する量子ドットと緑色光を発する量子ドットであってもよい。
【００２６】
前記発光素子は、青色光もしくは紫外光を発する発光素子であってもよい。
【００２７】
前記第１基板もしくは前記第２基板は、フレキシブル基板であってもよい。
【００２８】
前記発光素子は、量子ドットを含む発光層を有していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る表示装置における画素部の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る表示装置における画素の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る表示装置の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る表示装置における画素の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る表示装置における画素の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る表示装置における画素の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る表示装置における画素の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の各実施の形態について、図面等を参照しつつ説明する。
但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を省略することがある。
【００３１】
また、以下に示す実施形態では、基板上にスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ）及び発光素子が設けられたアクティブマトリクス型の表示装置を例示するが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板上に発光素子のみが設けられたパッシブマトリクス型（単純マトリクス型）の表示装置にも適用できる。
【００３２】
（第１の実施形態）
＜表示装置の構造＞
図１に、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００の概略構成を示す。本実施形態に示す表示装置１００は、発光素子の発光層として有機ＥＬ材料を用いた有機ＥＬ表示装置である。表示装置１００は、基板１０１上に形成された、画素部（表示領域）１０２、走査線駆動回路１０３、データ線駆動回路１０４、及びドライバＩＣ１０５を備えている。さらに、走査線駆動回路１０３及びデータ線駆動回路１０４に信号を与えるためのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を備えていてもよい。
【００３３】
図１に示す画素部１０２には、複数の画素がマトリクス状に配置される。各画素には、データ線駆動回路１０４から画像データに応じた信号が与えられ、該信号を各画素に設けられたスイッチング素子を介して画素電極に与えることにより画像データに応じた画面表示を行うことができる。スイッチング素子としては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の三端子素子やＭＩＭ等の二端子素子を用いることができる。
【００３４】
図２に、図１に示す表示装置１００における画素部１０２の概略構成を示す。本実施形態において、画素２０１は、赤（Ｒ）に対応するサブ画素２０１ａ、緑（Ｇ）に対応するサブ画素２０１ｂ及び青（Ｂ）に対応するサブ画素２０１ｃを含む。各サブ画素には、ＴＦＴ２０２が設けられ、各サブ画素２０１ａ〜２０１ｃの発光色を、ＴＦＴ２０２を用いてオン/オフ制御することにより、様々な色を表現できるようになっている。また、各画素２０１ａ〜２０１ｃは、一般的にバンクと呼ばれる絶縁層２０３で囲まれており、隣接する画素と区画されている。
【００３５】
図２では、サブ画素として、ＲＧＢの三原色を用いる構成を示したが、本実施形態はそれに限定されるものではなく、ＲＧＢに白（Ｗ）又は黄（Ｙ）を加えた４つのサブ画素で画素２０１を構成することもできる。また、画素配列として、同一色に対応する画素がストライプ配列された例を示したが、その他デルタ配列やベイヤー配列、又はペンタイル構造を実現する配列であってもよい。
【００３６】
図３に、図２に示す画素２０１をＡ−Ａ’で切断した断面の概略構成を示す。図３において、基板３０１上には、下地層３０２として絶縁層が設けられ、その上にＴＦＴ３０３が形成されている。なお、基板３０１としては、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）を用いることができる。
【００３７】
ＴＦＴ３０３は、第１層間絶縁層３０４、第２層間絶縁層３０５によって覆われ、第２層間絶縁層３０５の上には、画素電極３０６が設けられている。下地層３０２や第１層間絶縁層３０４としては、酸化シリコン、窒化シリコンといった無機材料を用いることができる。また、第２層間絶縁層３０５としては、ＴＦＴによる第１層間絶縁層３０４の起伏を平坦化できるように、樹脂層を用いることが好ましい。樹脂材料としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル等の有機材料を用いても良い。一方、第１層間絶縁層３０４の起伏を良好に平坦化できる限りにおいては、第２層間絶縁層３０５として、酸化シリコン等の無機材料を用いても良い。
【００３８】
本実施形態に示す表示装置１００は、発光素子３０７で発光した光を上方に出射する、いわゆるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置である。バンク３０８で区画された各画素には発光素子３０７が形成されている。発光素子３０７は、陽極として機能する画素電極３０６と陰極として機能する共通電極３０９で発光層３１０を挟み込んだ構造をとり、発光層３１０で発した光を画素電極３０６で上方に反射すると共に、共通電極３０９を透過させて図面上方に向けて出射する構成となっている。
【００３９】
本実施形態の表示装置１００においては、画素電極３０６は、反射率の高い金属膜で形成されていることが好ましいが、仕事関数の高い透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と金属膜との積層構造としてもよい。共通電極３０９は、透光性を有するＩＴＯやＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透明導電膜で形成されていることが好ましい。なお、画素電極３０６の上に窒化シリコン膜等の保護膜を設けておくと、防水性の向上が期待できる。
【００４０】
発光層３１０は、低分子又は高分子の有機材料を用いて形成することができる。勿論、発光層だけでなく、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった発光素子を構成する発光層以外の層（機能層ともいう）を設けた構成（これらを総称してエレクトロルミネセンス層ともいう）とすることも可能であり、公知のあらゆる素子構造を採用することが可能である。また、発光層３１０として、有機材料のみならず、エレクトロルミネッセンス型の量子ドットを用いても良い。
【００４１】
本実施形態の表示装置１００は、共通電極３０９の上に封止膜３１１を設け、外部からの水分や大気の侵入を防ぎ、発光層３１０やＴＦＴ３０３の劣化を抑制している。そのため、封止膜３１１としては、緻密な膜質を備える窒化シリコン系の絶縁層を用いることが好ましい。さらに積層膜として、酸化シリコン系、酸化アルミニウム系の無機絶縁層や、樹脂系の有機絶縁層を設けても良い。
【００４２】
本明細書では、ＴＦＴ３０３が形成された基板を「ＴＦＴ基板」もしくは「アクティブマトリクス基板」という。また、ＴＦＴ基板に対向して貼り合わせる基板を「対向基板」という。
【００４３】
封止膜３１１の上方には、対向基板を接着するための接着層として機能する層３１２（以下「充填層」という）を介して対向基板が設けられている。本実施形態の表示装置１００では、充填層３１２として樹脂を用いる。充填層３１２に用いる樹脂としては、十分な透明性と、封止膜３１１との密着性が得られるものであれば特に限定しない。
【００４４】
対向基板は、基板３１３と、ブラックマスク（ブラックマトリクス）３１４と、ＲＧＢ各色に対応するカラーフィルタ３１５ａ〜３１５ｃとで構成される。なお、基板３１３も、基板３０１と同様に、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板（ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートその他の曲げることが可能な基板）を用いることができる。
【００４５】
図３には、赤（Ｒ）に対応するカラーフィルタ３１５ａ、緑（Ｇ）に対応するカラーフィルタ３１５ｂ及び青（Ｂ）に対応するカラーフィルタ３１５ｃが示されているが、区別しないときはカラーフィルタ３１５と呼ぶ場合もある。また、本実施形態ではブラックマスク３１４を設けているが、ブラックマスクをＴＦＴ基板側に設けるなど、不要であれば対向基板に設けない構成とすることも可能である。
【００４６】
本実施形態において、充填層３１２は、発光素子３０７が形成された基板３０１と対向基板を構成する基板３１３とを貼り合わせるための接着層として機能すると共に、光増強層（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｌａｙｅｒ：ＬＥＬ）としても機能する。なお、図３において、３１で示される枠内の構造は、３２で示される枠内の構造を模式的に表したものである。
【００４７】
量子ドットとしては、数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさを有する化合物半導体や酸化物半導体の微粒子を用いることができる。また、微粒子の形状としては、略球体状のものが典型的であるが、一方に延びたロッド柱状とし、光学的に異方性をもたらすような形状であっても良い。そのような微粒子としては、例えば、II−ＶI族半導体（ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＴｅ、ＣｄＺｎＳｅ等）で構成されたもの、あるいはその組み合わせ、III−Ｖ族半導体（ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＰ、ＡｌＮ、ＡｌＳｂ、ＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＣｄＳｅ等）で構成されたもの、あるいはその組み合わせ、または、IＶ−ＶI族半導体（ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ２ＳｎＴｅ５等）で構成されたもの、あるいはその組み合わせが挙げられる。
【００４８】
また、量子ドットとして、IＶ族半導体で構成されたものを用いてもよい。例えば、炭素原子がシート状に結合したグラフェン (graphene) を用いると、他の材料に比べて環境面、コスト面で有利である。
【００４９】
量子ドットの構造は、発光部位であるコア部のみを有する構造でもよいし、コア部の周囲にシェル部を有するコア／シェル構造でもよい。また、シェル／コア／シェル構造等のマルチシェル構造としてもよい。なお、シェルとは、コア部への電子及び正孔の閉じ込め機能を高めるために設ける物質であり、コア部よりバンドギャップエネルギーの大きい物質が好ましい。このシェル部により、非発光遷移による電子および正孔の損失が低減され、発光効率を向上することができる。
【００５０】
上述した半導体微粒子は、量子井戸を形成することができ、外部から与えられた励起光を吸収して波長変換することにより、異なる波長の光を発することができるという特性をもつ。このような性質をもつ量子ドットは既に広く知られており、本実施形態の表示装置１００では、量子ドットとしての性質を示す公知のあらゆる半導体微粒子を量子ドットとして用いることができる。
【００５１】
どのような波長の光を出力するか（すなわち、どのような色で発光させるか）については、量子ドットの粒子の大きさによって調整することが可能である。したがって、粒子径の揃った量子ドットを充填層３１２内に分散させることで、スペクトルピークが鋭く、色純度の高い発光を得ることができる。この調整は、量子ドットを含む充填層３１２に対して、ＬＥＬとしての機能に加え、色変換層（Ｃｏｌｏｒ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｍａｔｅｒｉａｌ：ＣＣＭ）としての機能ももたらす。
【００５２】
また、量子ドット３１６は、充填層３１２内に均一に分散させることが好ましい。これにより、充填層３１２に対してどのような角度で進行した光も効率的に波長変換できるからである。勿論、基板面に対して水平方向と垂直方向とで量子ドットの密度が異なっていてもよく、充填層３１２内に量子ドットが所定の密度で存在していれば色変換層としての機能を果たすことができる。充填層３１２内に均一に分散させるために、量子ドットの表面に有機化合物を結合させてもよい。この有機化合物として適切な物質を選択すれば、量子ドットを液体または固体へ分散させる際の分散性を調整することができ、量子ドット同士の凝集を抑制することもできる。
【００５３】
本実施形態の表示装置１００では、発光層３１０として、青色光を発する有機ＥＬ材料を用い、その青色光を用いて量子ドット３１６を励起することにより、赤色光及び緑色光を生成している。具体的には、赤色光を発する粒子径の量子ドット３１６ａと緑色光を発する粒子径の量子ドット３１６ｂを混在させて分散させ、それぞれの量子ドット３１６ａ、３１６ｂを励起して赤色光及び緑色光を発生させている。
【００５４】
なお、本実施形態の表示装置１００では、充填層３１２に赤色光を発する粒子径の量子ドットと緑色光を発する粒子径の量子ドットを混在させる構成としたが、いずれか一方の量子ドットを設けた構成としてもよい。また、その他の色の光を発する粒子径の量子ドットを設けた構成としてもよい。
【００５５】
そして、発光層３１０で生成された青色光と、量子ドット３１６ａ、３１６ｂより充填層３１２内で生成された赤色光及び緑色光が、各画素に設けられたカラーフィルタ３１５ａ〜３１５ｃを通過してＲＧＢ各色の光として出射される。なお、発光層３１０として、青色光の代わりに紫外光（ＵＶ）や白色光を発する有機ＥＬ材料を用いることも可能である。すなわち、発光素子３０７として、量子ドットを励起させるだけのエネルギーを持つ波長域の光を発する発光素子を用いればよい。また、発光層３１０として青色光を発する有機ＥＬ材料を用いた場合に、青色に対応するカラーフィルタを省略することもできる。
【００５６】
以上のように、本実施形態の表示装置１００は、充填層３１２が量子ドット３１６を含み、かつ、ＲＧＢの各画素にまたがって設けられている。そして、充填層３１２が量子ドット３１６を用いた光変換層として機能するため、充填層３１２からカラーフィルタ３１５に対してスペクトルピークが鋭く、色純度の高い発光を入射させることができる。その結果、樹脂のみで構成される充填層を設けた構造に比べて、カラーフィルタ３１５の膜厚を薄くすることができ、カラーフィルタ３１４を通過する際の光損失を低減することができる。
【００５７】
以下、上述した構成を備える本実施形態の表示装置１００の製造工程について、図４を参照して述べる。
【００５８】
＜表示装置の製造方法＞
図４に、本実施形態の表示装置１００の製造工程を示す。まず、図４（Ａ）を参照して、ＴＦＴ基板の製造工程を説明する。図４（Ａ）において、基板３０１上に公知の技術によりＴＦＴ３０３を形成した後、第１層間絶縁層３０４、第２層間絶縁層３０５を形成し、陽極として機能する画素電極３０６を形成する。さらに、画素電極３０６を形成した後、ポリイミドやアクリル等の樹脂材料を成膜し、パターニングを行ってバンク３０８を形成する。バンク３０８は、各画素を区画する隔壁として機能し、バンク３０８を形成していない部分が各画素の表示領域を構成することとなる。なお、ＴＦＴ３０３の上方にバンク３０８を設けることにより、各画素の表示領域をできるだけ広く確保することが好ましい。
【００５９】
バンク３０８を形成した後、公知の方法により有機ＥＬ材料で構成される発光層３１０と、陰極として機能する共通電極３０９を形成する。本実施形態では、青色光を発する有機ＥＬ材料と、透光性を有する導電膜を順次成膜することにより、発光層３１０及び共通電極３０９を形成する。さらに、共通電極３０９上に封止膜３１１を形成して図４（Ａ）に示すＴＦＴ基板が完成する。
【００６０】
次に、ＴＦＴ基板の上に量子ドットを含む樹脂層４０１を形成する。これにより、図４（Ｂ）に示す表示装置１００が完成する。なお、本実施形態では、塗布した状態の樹脂、すなわち塗布して硬化させる前の樹脂を「樹脂層」と呼び、後に樹脂層を硬化させて形成する充填層と区別する。また、本実施形態では、樹脂として、紫外線（ＵＶ）照射で硬化するＵＶ硬化樹脂を用いるが、加熱により硬化する熱硬化樹脂を用いてもよい。
【００６１】
樹脂層４０１は、液状もしくはゲル状の樹脂をＴＦＴ基板上に滴下して形成してもよい。この場合、対向基板を貼り合わせたとき、ＴＦＴ基板及び対向基板の表面に沿って樹脂が広がることによりＴＦＴ基板と対向基板の隙間に十分行き渡らせることができ、簡素な製造工程で樹脂層４０１を基板全面に形成することができる。勿論、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、スピンコーティング法その他の公知の塗布方法を用いてもよい。
【００６２】
ＴＦＴ基板の上に樹脂層４０１を形成したら、予め製造しておいた対向基板を貼り合わせる。対向基板は、公知の方法で製造すればよい。例えば、基板３１３上にＣｒ（クロム）やＴｉ（チタン）等の金属膜を形成し、公知の方法でパターニングしてブラックマスク３１４を形成する。その後、赤色の顔料を含む樹脂層を形成し、パターニングしてカラーフィルタ３１５ａを形成する。さらに、同様の方法で緑色に対応するカラーフィルタ３１５ｂ及び青色に対応するカラーフィルタ３１５ｃを順次形成し、対向基板が完成する。
【００６３】
そして、ＴＦＴ基板と対向基板とを樹脂層４０１を介して貼り合わせた後、樹脂層４０１に対して紫外線を照射して硬化させ、充填層３１２を形成する。これにより、図４（Ｃ）に示す表示装置１００が完成する。なお、本実施形態では、貼り合わせの際に、ＴＦＴ基板上に樹脂層４０１を形成したが、対向基板上に樹脂層４０１を形成してＴＦＴ基板を貼り合わせることもできる。
【００６４】
このように、本発明の第１の実施形態に係る表示装置１００は、充填層の内部に量子ドットを分散させることにより、製造工程を大幅に変更することなく、充填層を光増強層として活用することができる。その結果、表示装置の光取り出し効率を高めることができると共に、光変換層でスペクトルピークが鋭く、色純度の高い光を生成できるため、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができる。
【００６５】
また、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、従来別途必要であった光変換層を充填層で兼ねるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る表示装置２００の構成について説明する。本実施の形態に係る表示装置２００は、充填層３１２内に量子ドットを均一に分散させるのではなく、充填層３１２内に偏在させた構造となっている。本実施形態の表示装置２００の断面構造を図５に示す。なお、図５において、５０１で示される枠内の構造は、５０２で示される枠内の構造を模式的に表したものである。
【００６７】
図５において、ＴＦＴ基板及び対向基板の基本的な構造は、第１の実施形態と同様であり、図３に示した構造と同じ符号で示した箇所については第１の実施形態で説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００６８】
本実施形態の表示装置２００では、図５に示すように、充填層３１２と対向基板との境界面（例えば、充填層３１２とカラーフィルタ３１５との境界面）に量子ドット３１６を混在させている。具体的には、対向基板上に量子ドットを含む層５０３を形成し、その後、対向基板とＴＦＴ基板とを充填層３１２を介して、充填層３１２表面を、量子ドットを含む層５０３が覆うように貼り合わせるというプロセスで形成されている。
【００６９】
ここで、量子ドットを含む層５０３は、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）など公知の薄膜形成技術を用いて形成してもよい。また、揮発性溶媒や樹脂に量子ドット３１６を混在させ、塗布法、または印刷法等により量子ドットを含む樹脂層として量子ドットを含む層５０３を形成してもよい。塗布法としては、スピンコーティング法を始めとした湿式塗布法が挙げられる。また、印刷法としては、インクジェット印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクト転写刷法等が挙げられる。ただし塗布法として前述したものに限定するものではない。
【００７０】
本実施形態の表示装置２００では、対向基板側に量子ドットを含む層５０３を形成した後に、対向基板とＴＦＴ基板とを貼り合わせるため、対向基板と充填層３１２の境界面に偏在した形で量子ドット３１６が存在する。この場合、量子ドットを含む層５０３は、充填層３１２表面を覆う別の層として存在してもよいし、充填層３１２と一体化して存在していてもよい。
【００７１】
充填層３１２と量子ドットを含む層５０３が別々の層として存在する場合、基板３１３と充填層３１２との間に量子ドットを含む層５０３が存在することになる。また、充填層３１２と量子ドットを含む層５０３が一体化して存在する場合、充填層３１２の上面近傍（ここでは、充填層３１２のうち、ブラックマスク３１４もしくはカラーフィルタ３１５との境界面から深さ方向に数百ｎｍの範囲）に量子ドット３１６が偏在することになる。
【００７２】
また、本実施形態の表示装置２００は、対向基板側に量子ドットを含む層５０３を形成する例を示したが、ＴＦＴ基板側に形成してもよい。具体的には、封止膜３１１の上に量子ドットを含む層５０３を、充填層３１２表面を覆うように形成し、その後、対向基板とＴＦＴ基板とを充填層３１２により貼り合わせればよい。
【００７３】
この場合も、上述したように、充填層３１２と量子ドットを含む層５０３が別々の層として存在する場合、基板３０１と充填層３１２との間に量子ドットを含む層５０３が存在することになる。また、充填層３１２と量子ドットを含む層５０３が一体化して存在する場合、充填層３１２の下面近傍（ここでは、充填層３１２のうち、封止膜３１１との境界面から深さ方向に数百ｎｍの範囲）に量子ドット３１６が偏在することになる。
【００７４】
勿論、対向基板側とＴＦＴ基板側の両方に量子ドットを含む層５０３を設けた構成としても構わない。
【００７５】
このように、本発明の第２の実施形態に係る表示装置２００は、対向基板もしくはＴＦＴ基板と充填層と境界面に量子ドットを設けることにより、製造工程を大幅に変更することなく、対向基板とＴＦＴ基板との間に、各色の画素にまたがる光増強層を設けた構成にすることができる。その結果、表示装置の光取り出し効率を高めることができると共に、光変換層でスペクトルピークが鋭く、色純度の高い光を生成できるため、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができる。
【００７６】
また、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、従来の光変換層に比べて膜厚の薄い量子ドットを含む層を光変換層として設けるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る表示装置３００の構成について説明する。本実施の形態に係る表示装置３００は、量子ドットを分散させた充填層を保護膜で覆った構造としたものである。本実施形態の表示装置３００の断面構造を図６に示す。
【００７８】
なお、図６において、ＴＦＴ基板及び対向基板の基本的な構造は、第１の実施形態と同様であり、図３に示した構造と同じ符号で示した箇所については第１の実施形態で説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００７９】
本実施形態の表示装置３００では、量子ドットを分散させた樹脂層（充填層）６０１を予め保護膜６０２及び６０３で覆ったシート状の樹脂層（以下「ラミネート化された樹脂層」という）を用いる。つまり、樹脂層６０１の上面及び下面を保護膜６０２、６０３で覆ってラミネート化し、そのラミネート化された樹脂層を介してＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせた構造としている。具体的には、ラミネート化された樹脂層をＴＦＴ基板と対向基板とで挟み込み、樹脂等の接着材を用いてＴＦＴ基板及び対向基板に接着している。
【００８０】
量子ドットを分散させた樹脂層６０１は、実施形態１で説明した充填層３１２と同じ構成のものを用いることができる。保護膜６０２、６０３は、樹脂層６０１に水分が侵入するのを抑制するための保護膜であり、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等の薄膜を用いればよい。勿論、水分の侵入を抑制する機能を果たす限り、如何なる材料を保護膜６０２、６０３として設けてもよい。これにより、量子ドットを分散させた樹脂層６０１が水分により劣化する現象が抑制され、光取り出し効率の低下を抑制することができる。
【００８１】
このように、本発明の第３の実施形態に係る表示装置３００は、ＴＦＴ基板と対向基板との間に、保護膜で覆われ、かつ、量子ドットを分散させた樹脂層を設けた構造とすることにより、製造工程を大幅に変更することなく、対向基板とＴＦＴ基板との間に各色の画素にまたがる光変換層を設けた構成にすることができる。その結果、光変換層でスペクトルピークが鋭く、色純度の高い光を生成でいるため、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができ、表示装置の光取り出し効率と色域を高めることができる。
【００８２】
また、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、従来別途必要であった光変換層を充填層で兼ねるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【００８３】
さらに、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、充填層の水分による劣化を抑制することができるため、表示装置の長寿命化を図ることができる。
【００８４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る表示装置４００の構成について説明する。本実施形態に係る表示装置４００は、充填層に分散させる量子ドットとして、ロッド状もしくは円柱状の量子ドット（量子ロッドともいう）を分散させた構造としたものである。本実施形態の表示装置４００の断面構造を図７に示す。なお、図７において、７０１で示される枠内の構造は、７０２で示される枠内の構造を模式的に表したものである。
【００８５】
図７において、ＴＦＴ基板及び対向基板の基本的な構造は、第１の実施形態と同様であり、図３に示した構造と同じ符号で示した箇所については第１の実施形態で説明したとおりであるため、ここでの説明は省略する。
【００８６】
上述したように、本実施形態の表示装置４００では、充填層３１２内にロッド状（円柱状）の量子ドット７０３を分散させた構造となっている。ここで、７０３ａは、発光素子３０７から発した青色光により励起されて赤色光を発する量子ドットであり、７０３ｂは、青色光により励起されて緑色光を発する量子ドットである。
【００８７】
本実施形態の表示装置４００において、ロッド状の量子ドットとしては、公知の材料を用いることができるが、一般的にはＣｄＳｅのロッド状の量子ドットが知られている（例えば、「高発光効率CdSe量子ロッドの合成とその発光特性, 安藤直久他, 光物性研究会論文集, 16巻, 143-146頁, 2005年12月」参照。）。
【００８８】
また、本実施形態の表示装置４００を製造する際には、第１の実施形態に係る表示装置１００と同様に、樹脂にロッド状の量子ドットを予め混在させ、それをＴＦＴ基板上に塗布した後、対向基板を貼り合わせて硬化させればよい。勿論、対向基板上にロッド状の量子ドットを混在させた樹脂層を形成してからＴＦＴ基板を貼り合わせて硬化させてもよい。
【００８９】
なお、ロッド状の量子ドットを混在させた樹脂をＴＦＴ基板上に塗布して対向基板を貼り合わせる際、各量子ドット７０３を基板面と略平行な方向に配向させてもよい。ここで、「基板面」とは、基板３０１であればＴＦＴ３０３が形成される面、基板３１３であればカラーフィルタ３１５が形成される面である。
【００９０】
また、「基板面と略平行な方向に配向」とは、ロッド状の量子ドットの長手方向（長軸方向）と基板面とが略平行になるように配向させることを指す。「略平行」とは、厳密に並行な状態（基板面に対して１８０°）だけでなく、±１０〜４５°（好ましくは±１０〜３０°）の範囲で傾いた状態をも含んでいる。量子ドット７０３が基板面に対して略平行な方向に配向していると、外部から侵入した光に対する反射防止層として機能させることができ、画素電極３０６に対するユーザの映り込みを抑制することができる。
【００９１】
このように、本発明の第４の実施形態に係る表示装置４００は、ロッド状の量子ドットを分散させた充填層を設けた構造とすることにより、製造工程を大幅に変更することなく、対向基板とＴＦＴ基板との間に各色の画素にまたがる光増強層を設けた構成にすることができる。その結果、表示装置の光取り出し効率を高めることができると共に、光変換層でスペクトルピークが鋭く、色純度の高い光を生成でいるため、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができる。
【００９２】
また、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、従来別途必要であった光変換層を充填層で兼ねるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【００９３】
さらに、充填層内に分散させたロッド状の量子ドットを、基板面に対して略平行に配向させた場合には、充填層をさらに反射防止層として機能させ、外部光によるユーザの映り込みを抑制することができる。
【００９４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る表示装置５００の構成について説明する。本実施形態に係る表示装置５００は、画素としてＲＧＢの各色に加えて白色（Ｗ）に対応する画素を設け、発光層として白色光を発する有機材料を用いた発光素子を設けた構造としたものである。本実施形態の表示装置５００の断面構造を図８に示す。
【００９５】
まず、ＴＦＴ側の構造を説明する。基板８０１上には、公知の方法によりＴＦＴ８０２が設けられ、ＴＦＴ８０２を覆う絶縁層８０３上に、発光素子８０４が設けられている。なお、図示していないが、ＴＦＴ８０２と発光素子８０４は物理的に接続されている。また、図８では、各発光素子８０４が分離して設けられた構成となっているが、厳密には、第１の実施形態で説明したように、画素電極は画素ごとに分離しているものの、発光層や共通電極は各画素に共通である。また、発光素子８０４は封止膜８０５で覆われている。
【００９６】
次に、対向基板側の構成を説明する。基板８０６上には、ブラックマスク８０７、赤色に対応するカラーフィルタ８０８ａ、緑色に対応するカラーフィルタ８０８ｂ、青色に対応するカラーフィルタ８０８ｃ、及び、白色に対応するカラーフィルタ８０８ｄが設けられている。ブラックマスク８０７及びカラーフィルタ８０８の形成方法については、第１の実施形態で説明したように、公知の方法を用いることができる。
【００９７】
そして、ＴＦＴ基板と対向基板との間には、充填層８０９が設けられている。第１の実施形態と同様に、本実施形態の表示装置５００においても、充填層８０９の内部には量子ドットが分散して存在する。量子ドットの構成については、第１の実施形態で説明した通りである。
【００９８】
本実施形態の表示装置５００では、発光素子８０４を構成する発光層として、白色光を発する有機ＥＬ材料を用い、その白色光を用いて充填層８０９内の量子ドットを励起することにより、赤色光及び緑色光を生成している。具体的には、赤色光を発する粒子径の量子ドットと緑色光を発する粒子径の量子ドットを混在させて分散させ、それぞれの量子ドットを励起し、充填層８０９の内部において赤色光及び緑色光を発生させている。なお、白色光を発する有機ＥＬ材料としては、公知の材料を用いることができる。
【００９９】
そして、発光素子８０４で生成された白色光と、量子ドットにより充填層８０９内で生成された赤色光及び緑色光が、各画素に設けられたカラーフィルタ８０８ａ〜８０８ｄを通過してＲＧＢＷ各色の光として出射される。
【０１００】
なお、本実施形態の表示装置５００では、充填層８０９に赤色光を発する粒子径の量子ドットと緑色光を発する粒子径の量子ドットを混在させる構成としたが、いずれか一方の量子ドットのみを設けた構成としてもよい。また、発光層として白色光を発する有機ＥＬ材料を用いた場合に、白色に対応するカラーフィルタを省略することもできる。
【０１０１】
このように、本発明の第５の実施形態に係る表示装置５００は、画素としてＲＧＢの各色に加えて白色（Ｗ）に対応する画素を設け、発光層として白色光を発する有機材料を用いた発光素子を設けた構造とした場合においても、対向基板とＴＦＴ基板との間に各色の画素にまたがる光増強層を設けた構成にすることができる。その結果、表示装置の光取り出し効率を高めることができると共に、光変換層でスペクトルピークが鋭く、色純度の高い光を生成できるため、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができる。
【０１０２】
また、カラーフィルタの膜厚が薄くなることに加え、従来別途必要であった光変換層を充填層で兼ねるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【０１０３】
さらに、ＲＧＢの各画素に加えて、白色に対応する画素を設けたことにより、表示装置の消費電力の低減と、明るさの向上を図ることができる。
【０１０４】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る表示装置の構成について説明する。本実施の形態に係る表示装置は、図３に示す発光層３１０として、有機ＥＬ材料に代えて、量子ドットを含む樹脂材料を用いる。量子ドットについては、第１の実施形態で説明した量子ドットを用いればよい。特に、青色もしくは白色に発光する量子ドットを用いることが好ましい。
【０１０５】
本実施形態の表示装置における発光層は、公知の樹脂材料や無機材料に量子ドットを分散させた懸濁液を塗布した後、その懸濁液を硬化させて形成することができる。発光層は、電気エネルギーで量子ドットを励起し発光させるものでも、光エネルギーによって量子ドットを励起し発光させるものであっても良い。また、光エネルギーによって量子ドットを励起させる場合、量子ドットを分散させる材料としては、光が効率的に量子ドットに吸収されるように透光性材料を用いることが好ましい。
【０１０６】
本発明の第６の実施形態に係る表示装置は、第１の実施形態に係る表示装置と同様に、カラーフィルタの膜厚を薄くすることができ、表示装置の光取り出し効率と色域を高めることができる。また、従来別途必要であった光変換層を充填層で兼ねるため、ＴＦＴ基板と対向基板の間のギャップを狭くすることができる。その結果、各画素で生成された光の隣接画素への漏れが減り、各画素間での混色が防がれるため、画質の改善された表示装置を実現することができる。
【０１０７】
さらに、上記作用効果に加えて、化学的に安定した材料を用いて発光層を形成することにより、表示装置の長寿命化を図ることができるという効果を有する。
【０１０８】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【０１０９】
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  表示装置
１０２  画素部
１０３  走査線駆動回路
１０４  データ線駆動回路
１０５  ドライバＩＣ
２０１  画素
２０１ａ  Ｒに対応する画素
２０１ｂ  Ｇに対応する画素
２０１ｃ  Ｂに対応する画素
２０２  ＴＦＴ
２０３  バンク
３０１  ＴＦＴ基板
３０２  下地層
３０３  ＴＦＴ
３０４  第１層間絶縁層
３０５  第２層間絶縁層
３０６  画素電極
３０７  発光素子
３０８  バンク
３０９  共通電極
３１０  発光層
３１１  封止膜
３１２  充填層
３１３  基板
３１４  ブラックマスク
３１５ａ  Ｒに対応するカラーフィルタ
３１５ｂ  Ｇに対応するカラーフィルタ
３１５ｃ  Ｂに対応するカラーフィルタ
３１６  量子ドット
３１６ａ  赤色に対応する量子ドット
３１６ｂ  緑色に対応する量子ドット
【図１】
2016042449.tif 000003
【図２】
2016042449.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016042449.tif 000007
【図６】
2016042449.tif 000008
【図７】
2016042449.tif 000009
【図８】
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