(57)【要約】  本発明のブラックマトリクス基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された半透過膜と、前記半透過膜の厚み方向において、前記半透過膜と接触するように前記半透過膜上に形成され、複数の第１開口部を具備する第１ブラックマトリクス層と、前記第１ブラックマトリクス層を覆うように前記半透過膜上に形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層上に形成され、複数の第２開口部を具備する第２ブラックマトリクス層と、を備え、前記半透過膜が形成された前記透明基板の面とは反対側の面から見た平面視において、前記半透過膜は、複数の前記第１開口部と前記第１ブラックマトリクス層とに重なり、平面視において、複数の前記第２開口部の位置は、複数の前記第１開口部の位置に対応している。
2020115837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成された半透過膜と、
前記半透過膜の厚み方向において、前記半透過膜と接触するように前記半透過膜上に形成され、複数の第１開口部を具備する第１ブラックマトリクス層と、
前記第１ブラックマトリクス層を覆うように前記半透過膜上に形成された透明樹脂層と、
前記透明樹脂層上に形成され、複数の第２開口部を具備する第２ブラックマトリクス層と、
を備え、
前記半透過膜が形成された前記透明基板の面とは反対側の面から見た平面視において、前記半透過膜は、複数の前記第１開口部と前記第１ブラックマトリクス層とを覆うように重なり、
平面視において、複数の前記第２開口部の位置は、複数の前記第１開口部の位置に対応している、
ブラックマトリクス基板。
【請求項２】
前記半透過膜は、顔料としてカーボンを含有し、
可視光に対する前記半透過膜の透過率は、９８％から６０％の範囲内にある、
請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項３】
前記半透過膜は、
カーボンと、光学的に等方な微粒子と、前記カーボン及び前記微粒子が分散された樹脂とを有する分散体である、
請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項４】
前記微粒子は、シリカの微粒子である、
請求項３に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項５】
前記樹脂と、前記カーボンと、前記微粒子とを含む全固形分を１００質量％として、
前記カーボンの量は、０．５質量％から１５質量％の範囲内にあり、
前記微粒子の量は、１質量％から３０質量％の範囲内にある、
請求項３又は請求項４に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項６】
前記第２ブラックマトリクス層の線幅は、第１ブラックマトリクス層の線幅より小さい、
請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項７】
前記第２ブラックマトリクス層は、近赤外域に対する光透過性を有する、
請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項８】
前記第１ブラックマトリクス層の複数の前記第１開口部の各々は、着色層を有する、
請求項１に記載のブラックマトリクス基板。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のブラックマトリクス基板と、
表示機能層と、
複数のアクティブ素子を具備するアレイ基板と
を備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、マイクロＬＥＤ（ＬＥＤディスプレイ）、及び有機ＥＬ表示装置などに用いられるブラックマトリクス基板、さらにはブラックマトリクス基板を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を光源としたバックライトを用い、光の透過・非透過を切り替える表示機能層として液晶を用いる表示装置である。
近年、およそ５μｍから１００μｍサイズのＬＥＤチップをマトリクス状に複数並べた構成を有するミニＬＥＤと呼称される直下型のバックライトを液晶表示装置に用いる技術が注目されている。ミニＬＥＤでは、通常、赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類のＬＥＤチップが用いられている。【０００３】
また、表示画面における表示部位の位置に応じて、３種類のＬＥＤチップの発光輝度を部分的に調整し、あるいは、部分的に発光を停止させるローカルディミングを併用する技術が注目されている。
このようなローカルディミングを用いる液晶表示装置においては、表示画面における発光を部分的にオフにすることができるため、表示のコントラストを大きく改善できる。従来の液晶表示装置では、バックライトを常時点灯とするため、液晶の黒表示のときに、僅かな光漏れが発生し、有機ＥＬ並みのコントラストを得ることが困難であった。【０００４】
マイクロＬＥＤは、およそ２μｍから５０μｍサイズのＬＥＤチップがマトリクス状に配列した構造を有し、複数のＬＥＤチップの各々を個別駆動することによって表示を行う表示装置である。このようなマイクロＬＥＤは、液晶を用いずに表示を行うことができる。
マイクロＬＥＤは、上述したミニＬＥＤと同様に赤色発光、緑色発光、青色発光の３種類のＬＥＤチップを用いる方式と、青色から近紫外の波長域の光を発する発光ＬＥＤチップなどの単色発光ＬＥＤチップのみを用いる方式とに大別される。マイクロＬＥＤにおいては、個々のＬＥＤチップが表示機能層の役割を果たす。
単色発光ＬＥＤチップを用いる方式では、複数の単色発光ＬＥＤチップの各々に、発光波長を赤色、緑色、及び青色のいずれかへ波長を変換する波長変換素子（例えば、量子ドットなど）を積層することで、カラー表示を実現している。【０００５】
有機ＥＬとは、有機エレクトロルミネセンス（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）の略称である。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による発光を表示に用いる表示装置である。有機ＥＬ表示装置は、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、白色に発光する白色発光層にカラーフィルタを組み合わせる方式とに大別される。【０００６】
液晶表示装置、マイクロＬＥＤ、及び有機ＥＬ表示装置においては、いずれも、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していた。
特に、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る。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る。【０００７】
有機ＥＬ表示装置やマイクロＬＥＤでは、外部から表示装置に入射する入射光に起因するコントラスト低下を避けるため、円偏光板が用いられている。有機ＥＬ表示装置やマイクロＬＥＤにおいて、円偏光板は、光反射性を有する画素電極での外光の反射を消して視認性を改善する目的で、表示装置の上面に搭載されている。しかしながら、円偏光板は高価であることから、表示装置の構造の点で、円偏光板を省略することが強く要求されている。【０００８】
特許文献１は、２層構成のブラックマトリクスを開示している（図１参照）。しかしながら、特許文献１の技術は、裸眼の観察者に対して立体画像を表示する技術である。特許文献１は、種々の表示機能層を用いる表示装置でのコントラスト低下を課題としていない。特許文献１では、高価な円偏光板を省く構成を提案しておらず、加えて、ブラックマトリクスの表面反射を抑える技術を開示していない。【０００９】
特許文献２には、第１遮光層と第２遮光層を用いたカラーフィルタが記載されている。しかしながら、特許文献２では、高価な円偏光板を省く構成を提案しておらず、加えて、第１遮光層の表面反射を抑える技術を開示していない。さらに、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を具備するマイクロＬＥＤでは、カラーフィルタを必要としない。また、同様に、色純度を向上させた有機ＥＬ表示装置もカラーフィルタを必要としない。液晶表示装置においても、ＬＥＤバックライトの赤色発光、緑色発光、青色発光を順次点灯させて表示するフィールドシーケンシャルでは、カラーフィルタを必要としない。特許文献２は、カラーフィルタを備えない構成を考慮していない。【００１０】
しかしながら、特許文献２において、第２遮光層が着色層の端部を覆う特徴、及び、請求項３の第２遮光層の幅に関する特徴は、特許文献１の図１６に示されるカラーフィルタとほぼ同一である。特許文献１には、第１遮光層と第２遮光層のアライメントの課題も記載されている。特許文献２の第２遮光層に関わる［００３４］から［００３６］の技術も、例えば、特許文献１の［０１０５］段落に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特許第５８０４１９６号公報
【特許文献２】日本国特許第６２２５５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の背景技術や課題に鑑みてなされたものであって、高精細化がさらに要求される液晶表示装置、マイクロＬＥＤ（ＬＥＤディスプレイ）、及び有機ＥＬ表示装置などの表示装置において、表示コントラストを改善することができるブラックマトリクス基板、及び、ブラックマトリクス基板を備えた表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板は、透明基板と、前記透明基板上に形成された半透過膜と、前記半透過膜の厚み方向において、前記半透過膜と接触するように前記半透過膜上に形成され、複数の第１開口部を具備する第１ブラックマトリクス層と、前記第１ブラックマトリクス層を覆うように前記半透過膜上に形成された透明樹脂層と、前記透明樹脂層上に形成され、複数の第２開口部を具備する第２ブラックマトリクス層と、を備え、前記半透過膜が形成された前記透明基板の面とは反対側の面から見た平面視において、前記半透過膜は、複数の前記第１開口部と前記第１ブラックマトリクス層とに重なり、平面視において、複数の前記第２開口部の位置は、複数の前記第１開口部の位置に対応している。【００１４】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記半透過膜は、顔料としてカーボンを含有し、可視光に対する前記半透過膜の透過率は、９８％から６０％の範囲内にあってもよい。【００１５】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記半透過膜は、カーボンと、光学的に等方な微粒子と、前記カーボン及び前記微粒子が分散された樹脂とを有する分散体であってもよい。【００１６】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記微粒子は、シリカの微粒子であってもよい。【００１７】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記樹脂と、前記カーボンと、前記微粒子とを含む全固形分を１００質量％として、前記カーボンの量は、０．５質量％から１５質量％の範囲内にあり、前記微粒子の量は、１質量％から３０質量％の範囲内にあってもよい。【００１８】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記第２ブラックマトリクス層の線幅は、第１ブラックマトリクス層の線幅より小さくてもよい。【００１９】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記第２ブラックマトリクス層は、近赤外域に対する光透過性を有してもよい。【００２０】
前記第１ブラックマトリクス層の複数の前記第１開口部の各々は、着色層を有してもよい。【００２１】
本発明の第１態様に係るブラックマトリクス基板において、前記着色層は、赤色層、青色層、及び緑色層であり、複数の前記第１開口部における３つの第１開口部に対応するように、前記赤色層、前記緑色層、及び前記青色層が第１開口部に設けられてもよい。【００２２】
本発明の第２態様に係る表示装置は、上記第１態様に係るブラックマトリクス基板と、表示機能層と、複数のアクティブ素子を具備するアレイ基板とを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、高精細化がさらに要求される液晶表示装置、マイクロＬＥＤ（ＬＥＤディスプレイ）、及び有機ＥＬ表示装置などの表示装置において、表示コントラストを改善することができるブラックマトリクス基板、及び、ブラックマトリクス基板を備えた表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板を部分的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置を部分的に示す断面図であり、かつ、本発明の実施形態によって得られる一つの効果を説明する図である。
【図４】従来のブラックマトリクス基板を備えた表示装置の一例を部分的に示す断面図であり、図３に示すブラックマトリクス基板と従来のブラックマトリクス基板とを比較して説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置を部分的に示す断面図であり、かつ、本発明の実施形態によって得られる一つの効果を説明する図である。
【図６】従来のブラックマトリクス基板を備えた表示装置の一例を部分的に示す断面図であり、図５に示すブラックマトリクス基板と従来のブラックマトリクス基板とを比較して説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板の変形例１を部分的に示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板の変形例２を部分的に示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置を部分的に示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置のアレイ基板に設けられた薄膜トランジスタ等の部材を部分的に示す拡大図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置を部分的に示す断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係るブラックマトリクス基板を備えた表示装置を部分的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。各図においては、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。画素数、画素開口部の数、画素開口部の形状は、以下に説明する図面によって制限されない。また、本発明の実施形態を分かり易く説明するため、断面図や平面図では、表示装置を構成する部材の数を少なくし、表示装置の構造を説明する場合がある。表示装置を構成する表示機能層などの図示を簡略化することがある。
【００２６】
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ことがある。
【００２７】
なお、明細書中において、文言「平面視」とは、半透過膜やブラックマトリクス層が形成されていない透明基板の面を、観察者が、法線方向に見た平面視を意味する。
【００２８】
また、明細書中において、「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。第１透明樹脂層や第２透明樹脂層は、単に透明樹脂層と呼称することがある。また、第１ブラックマトリクス層と第２ブラックマトリクス層は、単にブラックマトリクス層、あるいはブラックマトリクスと呼称することがある。
【００２９】
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、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）とも呼称される複数の有機ＥＬ（有機エレクトロルミネセンス）素子、或いは液晶層のいずれかを用いることができる。
【００３０】
（第１実施形態）
（ブラックマトリクス基板）
図１は、本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板を部分的に示す断面図である。
ブラックマトリクス基板１５０は、透明基板１０２と、透明基板１０２上に形成された半透過膜１０と、半透過膜１０の厚み方向において半透過膜１０と接触するように半透過膜１０上に形成された第１ブラックマトリクス層１１と、第１ブラックマトリクス層１１を覆うように半透過膜１０上に形成された第１透明樹脂層２１（透明樹脂層）と、第１透明樹脂層２１上に形成された第２ブラックマトリクス層１２と、第２ブラックマトリクス層１２を覆うように第１透明樹脂層２１上に形成された第２透明樹脂層２２と、を備える。
即ち、ブラックマトリクス基板１５０は、透明基板１０２上に、半透過膜１０、第１ブラックマトリクス層１１、第１透明樹脂層２１、第２ブラックマトリクス層１２、及び第２透明樹脂層２２がこの順で積層された構造を有する。
図１においては、第２透明樹脂層２２を形成しなくともよい。
【００３１】
図２は、図１に示したブラックマトリクス基板１５０を示す平面図であり、半透過膜１０が形成されていない透明基板１０２の面を見た図である。すなわち、図２は、図１の符号ＯＢに示す方向でブラックマトリクス基板１５０を観察した場合の平面図である。このため、図２においては、半透過膜１０の下部に、第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２が重なって配設されている。第１ブラックマトリクス層１１と第２ブラックマトリクス層１２との重なりは、ブラックマトリクス基板１５０が表示装置に適用された場合における有効表示領域を形成する。平面視において、この有効表示領域を覆うように半透過膜１０が形成されている。
【００３２】
（透明基板）
ブラックマトリクス基板１５０に適用できる透明基板１０２の材料としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、プラスチック基板など透明な基板を用いることができる。
なお、表示機能層及び表示機能層を駆動するアレイ基板とブラックマトリクス基板１５０とを貼り合わせして表示装置を構成する場合には、アレイ基板及びブラックマトリクス基板１５０の各々の基板材料は同じであることが好ましい。
特に、アレイ基板を構成する基板材料の熱膨張率と、ブラックマトリクス基板１５０を構成する基板材料の熱膨張率とが同じであることが望ましい。異なる基板材料をアレイ基板とブラックマトリクス基板１５０に用いる場合、熱膨張率の観点から、基板の反りや剥がれなど不具合が生じる恐れがある。
【００３３】
（第１ブラックマトリクス層、第２ブラックマトリクス層）
第１ブラックマトリクス層１１は、複数の第１画素開口部１１Ｓ（第１開口部）を有する。第２ブラックマトリクス層１２は、複数の第２画素開口部１２Ｓ（第２開口部）を有する。
半透過膜１０が形成された透明基板１２０の面とは反対側の面（符号ＯＢによって示された面）から見た平面視において、半透過膜１０は、複数の第１画素開口部１１Ｓと第１ブラックマトリクス層１１とを覆うように重なる。平面視において、複数の第２画素開口部１２Ｓの位置は、複数の第１画素開口部１１Ｓの位置に対応する。
【００３４】
（ブラックマトリクス層の構成材料）
第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の構成材料は、同じであってもよいし、あるいは異なってもよい。例えば、第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の製造工程に関し、第２ブラックマトリクス層１２は、第１ブラックマトリクス層１１を形成した後に、通常のフォトリソグラフィの手法で形成する。このため、例えば、フォトリソグラフィ工程における透明基板１０２のアライメントが可能なように、観察光の透過率を高くすることができる。
【００３５】
第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の構成材料として、遮光性を有するカーボンが分散されたアルカリに可溶な感光性レジストを用いることが簡便である。第１ブラックマトリクス層１１の光学濃度（ΔＯＤ）は、２以上４以下であればよい。第１ブラックマトリクス層１１の光学濃度を４以上としてもよいが、本発明の実施形態の構成では、第１ブラックマトリクス層１１と第２ブラックマトリクス層１２とが重なるため、第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の各々の単独の遮光性を高くする必要はない。カーボンは、カーボンブラックとも呼称される。
【００３６】
また、第２ブラックマトリクス層１２は、近赤外域に対する光透過性を有してもよい。この場合、フォトリソグラフィ工程において透明基板１０２のアライメントを行う際、観察光として近赤外域も併用することが可能となる。具体的に、第２ブラックマトリクス層１２に用いる顔料として、例えば、赤色あるいは黄色の有機顔料と、青色あるいは紫色の有機顔料を加えて近赤外光を透過する顔料を用いれば、近赤外領域の光を用いて透明基板１０２のアライメントを行うことが可能である。有機顔料を用いて可視域における遮光性を得る場合、第２ブラックマトリクス層１２に対するカーボンの添加を少なくする、あるいはカーボンの添加をなくしてもよい。
【００３７】
あるいは、第１ブラックマトリクス層１１を形成する際に基板の端面に形成されたアライメントマークを読み取るために、第２ブラックマトリクス層の塗布形成工程に、ＥＢＲ（Ｅｇｄｅ  Ｂｅａｄ  Ｒｅｍｏｖａｌ）の技術を用いてもよい。ＥＢＲとは、レジスト塗布時に生じやすい基板端部（端面）のレジストの盛り上がりを除去する技術である。例えば、塗布された第２ブラックマトリクス層のうち、基板端部に塗布された部分のみを取り除くことで、下地である第１ブラックマトリクス層１１を形成する際に端面に形成されたアライメントマークを読み取ることが可能となる。
【００３８】
第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２に用いるカーボンの粒子径は、１０ｎｍから１００ｎｍとすることができる。好ましくは、２０ｎｍから６０ｎｍである。カーボンをレジストに均一に分散させるため、Ｓｐ値（溶解度パラメータ）が、例えば、１０以上である分散剤を用いることが好ましい。カーボンがレジストに均一に分散することで、ブラックマトリクス層の比誘電率を低下させやすいため、レジストにおいてカーボンの分散性を高めることが好ましい。ブラックマトリクス層の比誘電率を小さくすることで、表示機能層として液晶層を備えた表示装置に、ブラックマトリクス基板１５０を有効に適用することができる。
【００３９】
（ブラックマトリクス層の膜厚）
本発明の実施形態に適用できるブラックマトリクス層の膜厚は、特に規定しなくてもよいが、例えば、標準的な膜厚として、１μｍから２μｍの範囲から選択できる。
【００４０】
（ブラックマトリクス層に添加可能な無機材料）
ブラックマトリクスのレジストに、例えば、チタンブラックなどの他の遮光性顔料を加えてもよい。分散性を改善する目的で、酸化チタン、炭酸カルシウム、シリカなどの微粒子をレジストに加えてもよい。
【００４１】
（ブラックマトリクス層の線幅）
第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の各々の線幅ＢＷ１、ＢＷ２は特に規定しなくてもよいが、例えば、第２ブラックマトリクス層１２の線幅ＢＷ２は、第１ブラックマトリクス層１１の線幅ＢＷ１よりも小さくてもよいし、線幅ＢＷ２と線幅ＢＷ１とが等しくてもよい。
本発明の実施形態に係るブラックマトリクス基板１５０は、３００ｐｐｉ以上、さらには５００ｐｐｉ以上２０００ｐｐｉなどの高精細画素の表示装置に適用することが可能である。高精細画素を有する表示装置では、画素の開口率が重要である。従って、線幅ＢＷ１が極力細くなるように第１ブラックマトリクス層１１を形成することが好ましい。第２ブラックマトリクス層１２の線幅ＢＷ２が、第１ブラックマトリクス層１１の線幅ＢＷ１よりも広くなると、画素の開口率が低下し、好ましくない。
【００４２】
第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の各々の線幅ＢＷ１、ＢＷ２や膜厚、あるいは、ブラックマトリクス基板１５０の厚み方向における第１ブラックマトリクス層１１と第２ブラックマトリクス層１２とが離間する距離は、表示装置の画面の大きさやコントラストの向上の目的によって変えることができる。
【００４３】
あるいは、フォトリソグラフィ工程におけるアライメント精度を考慮して、第２ブラックマトリクス層１２の線幅ＢＷ２を第１ブラックマトリクス層１１の線幅ＢＷ１より狭くすることが好ましい。例えば、アライメント精度が±１．５μｍであれば、第２ブラックマトリクス層１２の線幅ＢＷ２を第１ブラックマトリクス層１１の線幅ＢＷ１より、片側１．５μｍ狭くすればよい（両側で３μｍ）。アライメント許容量を考慮して、第２ブラックマトリクス層１２の線幅ＢＷ２を細くする。
【００４４】
膜厚に関し、第１ブラックマトリクス層１１の膜厚より第２ブラックマトリクス層１２の膜厚を薄くしてもよい。第２ブラックマトリクス層１２を形成するアルカリ可溶性感光性レジスト（後述するカーボン分散体）の透過率は調整可能である。第２ブラックマトリクス層１２のレジストは、例えば、露光波長での透過率や近赤外域における波長での透過率を調整することができる。近赤外域の透過率の調整（後述）においては、例えば、有機顔料である黄色顔料と紫色顔料などの反対色の顔料などとを混合して、可視域において“黒”を得ることができ、有機顔料の赤外線に対する透過性を活用することができる。
【００４５】
（半透過膜）
半透過膜１０は、カーボンと、光学的に等方な微粒子と、カーボン及び微粒子が分散された樹脂とを有する分散体である。
半透過膜１０に用いる材料としては、基本的に上記のブラックマトリクスの材料とほぼ同じ材料が適用できる。カーボンを主な顔料として含有する樹脂分散体で半透過膜１０を形成することが好ましい。可視光に対する半透過膜１０の透過率を９８％から６０％の範囲とすることが好ましく、この透過率の観点で、カーボンの樹脂分散体への添加量を調整する。
【００４６】
マイクロＬＥＤや有機ＥＬ表示装置では、発光素子であるＬＥＤあるいは有機ＥＬ層の下部に光反射性の電極を備えていることが多い。このような構造を有するマイクロＬＥＤや有機ＥＬ表示装置では、光反射性の電極による外部入射光の再反射光が、視認性を低下させる。通常、外部入射光の再反射光をなくすため、高価な円偏光板が表示装置に併用されている。あるいは、液晶表示装置の多くでは、クロスニコルでの（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無機微粒子を、半透過膜に加えることが望ましい。
【００４７】
半透過膜１０には、光学的に等方な微粒子１３が分散されている。光学的に等方な微粒子１３には、固形比１８質量％のシリカ微粒子が適用されている。
なお、「光学的に等方」とは、本発明の実施形態に適用される透明微粒子が、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。シリカ微粒子は、非晶質構造（アモルファス）を有する。樹脂ビーズ等の樹脂の微粒子として、屈折率を含めて様々な性質を有する微粒子が知られておりこれらの微粒子を適用することができる。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微粒子を用いてもよい。
【００４８】
光学的に等方で、かつ、可視域において透明な無機微粒子の代表として、二酸化ケイ素（シリカ）の微粒子が知られている。シリカの微粒子の粒径は、例えば、５ｎｍから３００ｎｍの範囲から選ぶことができる。可視域において透明であり、かつ、粒径の異なる２種以上の無機微粒子を、カーボンとともに半透過膜１０に分散させてもよい。シリカ微粒子の併用はカーボン単体では生じやすい２次粒子の生成を妨げ、カーボンの分散性を改善できる。
【００４９】
なお、半透過膜１０に対する上記微粒子１３の添加は、半透過膜１０に光散乱を付与するためではない。表示装置に多く適用されている散乱膜が粒子を含有する場合、特許第３５３１６１５号公報の請求項１に記載されるように、平均粒径が１．５μｍ以上３．０μｍ以下のミクロン単位の大きさの粒子を用いる必要がある。つまり、可視域光の波長より大きな粒子径を有する粒子を用いないと、散乱膜として適切な光散乱性が得られない。
【００５０】
また、二酸化ケイ素の屈折率はカーボンより小さいため、二酸化ケイ素は半透過膜１０の屈折率を下げる効果を有する。低い屈折率を有する半透過膜１０は、半透過膜１０と第１ブラックマトリクス層１１との界面における光の反射を抑制し、視認性を向上できる効果を有する。
【００５１】
例えば、半透過膜１０の光透過率が、９８％から９５％などの高い透過率の領域にある場合は、第１ブラックマトリクス層１１と半透過膜１０との界面における光反射に干渉によるリップルが生じることがあり、第１ブラックマトリクス層１１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。
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１０を形成することで、このようなリップルの発生を防ぐ効果が得られる。上記のような観点からも、光学的に等方で、かつ、可視域において透明な無機微粒子を含む半透過膜は有用である。
【００５２】
なお、上述した第２ブラックマトリクス層１２の材料構成のように、主な顔料成分として有機顔料を含有する半透過膜と第１ブラックマトリクス層１１との界面における外部光の反射光は、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１０は、反射光がフラットであり、着色することは殆どない。反射光がフラットとは、４００ｎｍから７００ｎｍの可視域の範囲において、例えば、１００ｎｍ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、ほぼ直線で示される透過率曲線が得られていることを意味する。
【００５３】
本発明の実施形態に適用できる半透過膜１０の形成方法としては、全面塗布膜（有効表示領域内で凹凸を有するパターンが形成されていない平坦な膜）となるように半透過膜１０を形成することが好ましい。これにより、簡便に半透過膜１０を形成することができる。半透過膜１０の膜厚は、特に規定しなくてもよいが、例えば、０．５μｍから１．５μｍの範囲から選択できる。表示装置の画素開口部の大きさに合わせて、半透過膜１０の一部に画素開口部を設けることもできる。
【００５４】
可視光に対する半透過膜１０の透過率（代表的に、光の波長が５５０ｎｍである場合の透過率）は、９８％から６０％の範囲から選択できる。透過率が９９％以上である半透過膜は、上述したように外光反射での干渉によるリップルが生じやすく、「黒表示」における表示品質を損なう。半透過膜の透過率が６０％を下回ると、表示装置の明るさの低下を招くため、好ましくない。また、透過率が６０％未満になると、低反射率が得られない。
半透過膜１０の透過率は、ブラックマトリクス基板に用いられる半透過膜の膜厚に応じて、９８％から６０％の範囲に調整すればよい。
また、ブラックマトリクス基板１５０が上述した半透過膜１０を備えることにより、透明基板１０２と半透過膜１０との界面にて、０．３％から１％の低い反射率が得られる。
半透過膜１０に添加されるカーボン量を増加させてカーボン濃度を高くすると、半透過膜１０の屈折率が高くなり、半透過膜１０の反射率が増加する。半透過膜１０の透過率が６０％未満になると、屈折率が高くなり、反射率が高くなる。
【００５５】
半透過膜１０の透過率の調整に関し、半透過膜１０の分散体を構成する樹脂、光学的に等方な微粒子１３、及びカーボンを含む全固形分を１００質量％とした場合、カーボン量は、例えば、０．５質量％から１５質量％の範囲から選択できる。カーボン量が０．４質量％以下である半透過膜は、低反射の効果が小さくなり、また、上述したリップルによる干渉色が出やすい。カーボン量が、１５質量％を超えると、半透過膜の光学濃度が上がり、低反射の効果が得られ難くなる。
【００５６】
また、上述した樹脂、微粒子１３、及びカーボンを含む全固形分を１００質量％とした場合、シリカ微粒子の添加量は、例えば、１質量％から３０質量％の範囲から選択できる。シリカ微粒子が１質量％以下であればリップルによる干渉色が出やすい。カーボン及びシリカ微粒子の添加量が４５質量％さらには５０質量％を超えてくると、後述するレジストの塗布適性が低下しやすい。カーボン及びシリカ微粒子の添加量が少なくすぎると、半透過膜に期待される特性が得られない。
【００５７】
半透過膜１０あるいはブラックマトリクス層１１、１２を形成する際に用いられるレジストに適用できるアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレートなどのアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート、環状のシクロヘキシルアクリレートまたはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレートまたはメタクリレート、スチレンなどから選択される１〜５種類程度のモノマーを用いて、分子量５０００〜１０００００程度に合成した樹脂を用いることができる。さらにエポキシ（メタ）アクリレート等の通常の光重合可能な樹脂等も使用することができる。パターニング特性、耐熱性に優れたカルド樹脂を用いてもよい。
【００５８】
半透過膜１０あるいはブラックマトリクス層１１、１２を形成する際に用いられるレジストに適用される光重合開始剤としては、従来より公知である化合物を適宜使用することができるが、光を透過しない黒色感光性樹脂組成物に用いた際にも高感度化を達成することができるオキシムエステル化合物を用いることが好ましい。
【００５９】
半透過膜１０あるいはブラックマトリクス層１１、１２を形成する際に用いられるレジストに使用される溶剤は、例えば、メタノール、エタノール、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン、エチルベンゼン、キシレン、酢酸イソアミル、酢酸ｎアミル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、液体ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エステル、エチルエトキシプロピオネートなどが挙げられる。
さらに、レジストの塗布性を向上させるための界面活性剤、基板に対するレジストの密着性を向上させるためのシランカップリング剤等を併用することができる。
【００６０】
（本実施形態に係るブラックマトリクス基板によって得られる効果１）
図３は、本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板１５０を備えた表示装置２５０を部分的に示す断面図であり、かつ、本発明の実施形態によって得られる一つの効果を説明する図である。
【００６１】
図３に示す表示装置２５０は、ブラックマトリクス基板１５０とアレイ基板２０１とを向かい合うよう貼り合わせることで構成されている。
ブラックマトリクス基板１５０は、図１及び図２を参照して説明した構造を有する。アレイ基板２０１は、基板２０２と、基板２０２上に形成された複数の反射電極１２１と、複数の反射電極１２１の各々に形成された有機ＥＬなどの発光素子１２２と、反射電極１２１に接続されたアクティブ素子とを備える。アレイ基板２０１上において、アクティブ素子は、マトリクス状に配列されており、図３においては省略されている。
【００６２】
図４は、従来のブラックマトリクス基板３００を備えた表示装置３５０を部分的に示す断面図であり、図３に示すブラックマトリクス基板と従来のブラックマトリクス基板とを比較して説明する図である。
ブラックマトリクス基板３００は、図１及び図２に示すブラックマトリクス基板１５０とは異なり、透明基板３１０上に半透過膜が形成されておらず、１層のブラックマトリクス層３０が透明基板３１０上に形成された構造を有する。アレイ基板３０１は、基板３０２と、基板３０２上に形成された複数の反射電極３１と、複数の反射電極３１の各々に形成された有機ＥＬなどの発光素子３２と、反射電極３１に接続されたアクティブ素子とを備える。アレイ基板３０１上において、アクティブ素子は、マトリクス状に配列されており、図４においては省略されている。
【００６３】
図３及び図４を参照する以下の説明において、反射電極１２１、３１の光の反射率は１００％とし、おおよそ、反射電極１２１、３１から平行光が発生していることを前提としている（拡散光の発生は考慮していない）。また、図３及び図４においては、いずれも、偏光板を用いない構成を説明し、透明基板の表面の反射成分を含まない場合を説明している。反射光の説明のため、偏光板などの部材は、簡略化している。
また、以下に説明する透過率は、ガラスなどの透明基板をレファレンスとした場合において顕微分光測定器を用いた可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の透過率である。
【００６４】
図３において、表示装置２５０の上面より外部光ＩＬ１、ＩＬ２が入射する（図１における符号ＯＢに示す方向）。例えば、半透過膜１０の光透過率が７０％であると、画素開口部２０５を通過した外部光ＩＬ１の光量は半透過膜１０によって減少し、７０％の光量となって反射電極１２１に到達する。この光は反射電極１２１によって反射し、反射光ＲＬ１が発生し、反射光ＲＬ１は、半透過膜１０を透過する。半透過膜１０を透過した反射光ＲＬ２の光量は、外部光ＩＬ１の光量（１００％）に対して４９％となり、半透過膜１０によって反射光を抑制することができる。
【００６５】
半透過膜１０の透過率を設定することで、反射光の光量を抑え、目的とする視認性が得られる。発光素子１２２の発光強度に応じて、半透過膜１０の透過率を調整してもよい。なお、図３には示されていないが、透明基板１０２の外面１０２Ｔに対して斜め方向に表示装置２５０の外部から内部に入射した光は、第１ブラックマトリクス層１１及び第２ブラックマトリクス層１２の積層構成でカットされる。従って、上述した再反射光の抑制よりも優れた効果が得られ、視認性を大きく向上できる。
【００６６】
これに対し、図４に示す従来のブラックマトリクス基板３００を備えた表示装置３５０においては、半透過膜が形成されていないので、画素開口部３０５を通過した外部光ＩＬ３は、光量が減少することなく反射電極３１に到達し、反射電極３１でそのまま反射されて、同様に光量が減少することなく、１００％の光量を有する反射光ＲＬ３が生じる。
【００６７】
また、図３に示す第１ブラックマトリクス層１１に入射する外部光ＩＬ２は、第１ブラックマトリクス層１１上の半透過膜１０を往復するように透過し、光吸収される。これにより、例えば、反射率を１％以下に押さえることができる。
これに対し、図４に示す半透過膜が形成されていないブラックマトリクス基板３００の場合、ブラックマトリクス層３０と透明基板３１０との界面における反射率は、通常、３％程度である。図３に示す半透過膜１０を備える構成では、第１ブラックマトリクス層１１と透明基板３１０との界面における反射率は、従来の１／３以下となる。
【００６８】
（本実施形態に係るブラックマトリクス基板によって得られる効果２）
図５は、本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板１５０を備えた表示装置２５０を部分的に示す断面図であり、かつ、本発明の実施形態によって得られる一つの効果を説明する図である。図５に示す表示装置２５０は、図３に対応しているため、表示装置２５０の構造の説明を省略する。
図６は、従来のブラックマトリクス基板３００を備えた表示装置３５０を部分的に示す断面図であり、図５に示すブラックマトリクス基板と従来のブラックマトリクス基板とを比較して説明する図である。図６に示す表示装置３５０は、図４に対応しているため、表示装置３５０の構造の説明を省略する。
図５及び図６は、発光素子１２２、３２が発光した場合において、隣接画素に対する光の影響を説明する説明図である。
【００６９】
図５及び図６において、発光素子１２２、３２は、マイクロＬＥＤ（ＬＥＤ発光素子）、有機ＥＬ素子、あるいはバックライトとしてのミニＬＥＤを簡略化して図示した素子である。
図５において発光素子１２２から出射した出射光は、符号Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４で示されている。図６において、発光素子３２から出射した出射光は、符号Ｅ２０、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４で示されている。
【００７０】
図５において符号Ｅ１０、Ｅ１１、Ｅ１３で示された出射光は、隣接画素に影響を与えることなく、画素開口部２０５を通じて、表示装置２５０の外部に向けて正当に出射され、表示の役割を担う。
同様に、図６において符号Ｅ２０、Ｅ２１、Ｅ２３で示された出射光は、隣接画素に影響を与えることなく、画素開口部３０５を通じて、表示装置３５０の外部に向けて正当に出射され、表示の役割を担う。
【００７１】
透明基板１０２の外面１０２Ｔに対して斜め方向に表示装置２５０の外部から内部に光が入射する場合、光の入射時及び光の反射時の両方において、図５に示す第２ブラックマトリクス層１２によって再反射抑制の効果が得られる。半透過膜１０の透過率が５５％以上と高い場合でも、計算値以上に反射光抑制の効果が得られる。
【００７２】
図６では図示されていないが、表示機能層として例えば、液晶層が用いられ、発光素子３２がバックライトに具備されるミニＬＥＤであると想定すれば、発光素子３２から発生した出射光Ｅ２２、Ｅ２４が迷光として隣接画素に入り込み、表示コントラストが低下することを理解できる。
【００７３】
図６に示す発光素子３２がマイクロＬＥＤもしくは有機ＥＬ発光層である場合であっても、従来のブラックマトリクス基板３００が用いられているため、同様に、発光素子３２から発生した出射光Ｅ２２、Ｅ２４が迷光として隣接画素に入り込み、表示コントラストが低下することを理解できる。
【００７４】
これに対し、図５に示す本発明の第１実施形態に係るブラックマトリクス基板１５０を具備する表示装置２５０では、第２ブラックマトリクス層１２が出射光Ｅ１２、Ｅ１４（迷光）をカットし、迷光が隣接画素に影響を与えないことが理解できる。
【００７５】
（変形例１）
図７は、本発明の実施形態に係るブラックマトリクス基板の変形例１を部分的に示す断面図である。半透過膜１０に光学的に等方な微粒子１３が添加されていない半透過膜が用いられている点で、図７に示すブラックマトリクス基板５５０は、図１に示すブラックマトリクス基板１５０とは異なる。
このようなブラックマトリクス基板５５０によれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、半透過膜１０に微粒子１３を添加されていないため、半透過膜１０の構造が簡易になり、ブラックマトリクス基板のコスト低減に寄与する。
【００７６】
（変形例２）
図８は、本発明の実施形態に係るブラックマトリクス基板の変形例２を部分的に示す断面図である。赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、及び青色層Ｂの着色層が設けられている点で、図８に示すブラックマトリクス基板６５０は、図１に示すブラックマトリクス基板１５０とは異なる。
【００７７】
第１ブラックマトリクス層１１の複数の第１画素開口部１１Ｓの各々は、着色層ＣＦを有する。着色層ＣＦは、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、及び青色層Ｂで構成されている。３つの第１画素開口部１１Ｓに対応するように、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、及び青色層Ｂが第１画素開口部１１Ｓに設けられている。
【００７８】
特に、赤色層Ｒ、緑色層Ｇ、及び青色層Ｂは、第１透明樹脂層２１と半透過膜１０との間において、第１ブラックマトリクス層１１の第１画素開口部１１Ｓに設けられている。つまり、ブラックマトリクス基板６５０は、着色層ＣＦを加えたブラックマトリクス基板（カラーフィルタ基板）である。
このようなブラックマトリクス基板６５０によれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、カラーフィルタ基板としての機能を有するブラックマトリクス基板を実現することができる。
【００７９】
（表示装置）
上述した第１実施形態、変形例１、及び変形例２に係るブラックマトリクス基板１５０、５５０、６５０が適用される表示装置を構成する表示機能層として、液晶層、有機ＥＬ素子、及びマイクロＬＥＤ素子から選択することができる。表示機能層は、アレイ基板上にマトリクス状に配列させたＴＦＴと呼称される複数の薄膜トランジスタ（アクティブ素子）で駆動される。
以下、本発明の実施形態に係る表示装置について説明するが、薄膜トランジスタの図示を省略している。また、第１実施形態、変形例１、及び変形例２と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。
【００８０】
（第２実施形態）
（マイクロＬＥＤ表示装置）
図９は、本発明の第２実施形態に係る表示装置を示す図であって、第１実施形態の変形例１に係るブラックマトリクス基板５５０が適用されたマイクロＬＥＤ表示装置７５０を部分的に示す断面図である。
図１０は、第２実施形態に係るマイクロＬＥＤ表示装置７５０が備えるアレイ基板５０１を部分的に示す拡大図であって、薄膜トランジスタ６８の位置を示す図である。
【００８１】
アレイ基板５０１の表面４３上には、第４絶縁層４７が形成されている。第４絶縁層４７上には、薄膜トランジスタ６８、第４絶縁層４７及び薄膜トランジスタ６８を覆うように形成された第３絶縁層１４８、薄膜トランジスタ６８のチャネル層５８に対向するように第３絶縁層１４８上に形成されたゲート電極５５、第３絶縁層１４８及びゲート電極５５を覆うように形成された第６絶縁層４９、及び第６絶縁層４９を覆うように形成された第１平坦化層９６が、順に積層されている。
【００８２】
第１平坦化層９６、第６絶縁層４９、及び第３絶縁層１４８には、薄膜トランジスタ６８のドレイン電極５６に対応する位置にコンタクトホール９３が形成されている。また、第１平坦化層９６上には、チャネル層５８に対応する位置にバンク９４（図１０参照）が形成されている。断面視において互いに隣り合うバンク９４の間の領域には、即ち、平面視においてバンク９４に囲まれた領域には、第１平坦化層９６の上面、コンタクトホール９３の内部、及びドレイン電極５６を覆うように反射電極８９（画素電極）が形成されている。なお、反射電極８９は、バンク９４の上面には形成されていなくてもよい。反射電極８９は、導電性の接合層７７を介して発光素子ＣＨＩＰの下部電極８８と電気的に接続されている。
【００８３】
コンタクトホール９３の内部を埋めるように、かつ、反射電極８９及び発光素子ＣＨＩＰを覆うように、第２平坦化層９５が形成されている。第２平坦化層９５上には、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）と呼称される透明導電膜７６が形成されており、透明導電膜７６には、発光素子ＣＨＩＰを構成する上部電極８７が接続されている。さらに、透明導電膜７６上には補助導体７５が形成されており、透明導電膜７６は補助導体７５と電気的に接続されている。また、透明導電膜７６の表面には、補助導体７５を覆うように封止層１０９（接着層）が形成されている。補助導体７５は、平面視において、透明導電膜７６の抵抗値を減少させるための導体である。
【００８４】
バンク９４の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラックフェノール樹脂等の有機樹脂を用いることができる。バンク９４には、更に、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機材料を積層してもよい。
【００８５】
第１平坦化層９６及び第２平坦化層９５の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）を用いることもできる。
【００８６】
発光素子ＣＨＩＰは、上部電極８７、ｎ型半導体層９０、発光層９２、ｐ型半導体層９１、及び下部電極８８が、この順で積層された構造を有する。換言すると、発光素子ＣＨＩＰは、下部電極８８上に、ｐ型半導体層９１、発光層９２、ｎ型半導体層９０、及び上部電極８７がこの順で積層された構成を有する。図１０に示すように、ＬＥＤ発光に用いられる電極は、異なる面に形成され、互いに対向する面に形成されている。また、互いに平行となるように積層されているｎ型半導体層９０及びｐ型半導体層９１の各々に対向する面の外側に上部電極８７及び下部電極８８が配置されている。このような構造を有する発光素子ＣＨＩＰを本実施形態では、垂直型発光ダイオードと呼称している。断面視において、ＬＥＤ構造が、角錐形状等の異型である場合、本発明の垂直型発光ダイオードに含めない。ＬＥＤ構造において片側の面に電極が並ぶように形成される構造、あるいは、水平方向に電極が並ぶように形成される構造は、水平型発光ダイオードと呼ぶ。
【００８７】
カラー表示を行うため、発光素子ＣＨＩＰとして、赤色発光、緑色発光、青色発光のＬＥＤ素子（マイクロＬＥＤ）を用いることができる。こうしたＬＥＤ発光は、赤色、緑色、及び青色の色純度が極めて高いため、カラーフィルタを省くことができる。あるいは、青色から近紫外の波長域の光を発する１種のＬＥＤ素子のマトリクスを用いてもよい。この場合、ＬＥＤ素子から発光される青色から近紫外の波長域の光を、可視域の赤色、緑色、及び青色への波長変換する３種類の量子ドットの層を用い、カラー表示が行われる。
【００８８】
発光素子ＣＨＩＰの形状は、例えば、平面視において、１辺の長さが２μｍ〜５０μｍの正方形形状が適用できる。ただし、正方形や矩形以外の形状が適用されてもよい。あるいは、１辺の大きさを５０μｍ以上としてもよい。また、平面視において、それぞれ画素には、１個、あるいは２個以上の発光素子を実装し冗長性を付与できる。発光素子ＣＨＩＰの実装では、例えば、正方形形状の発光素子ＣＨＩＰの向きを、９０度単位でランダムに回転させて実装することができる。ランダム実装することで、ＬＥＤ結晶成長の僅かなバラツキから生じる画面全体の色ムラ、輝度ムラを軽減できる。
【００８９】
接合層７７は、例えば、１５０℃から３４０℃の温度範囲内で、発光素子ＣＨＩＰの下部電極８８と反射電極８９とを融着させ、電気的な接続ができる導電性材料を適用できる。この導電性材料には、銀、カーボン、グラファイト等の導電性骨材（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｌｅｒ）を熱フロー性樹脂に分散してもよい。あるいは、接合層７７を、Ｉｎ（インジウム）、ＩｎＢｉ合金、ＩｎＳｂ合金、ＩｎＳｎ合金、ＩｎＡｇ合金、ＩｎＧａ合金、ＳｎＢｉ合金、ＳｎＳｂ合金など、あるいはこれら金属の３元系、４元系である低融点金属を用いて形成できる。あるいは、異方性導電膜のような厚み方向のみに電気的導通持つ材料を用いてもよい。
【００９０】
（第３実施形態）
（有機ＥＬ表示装置）
図１１は、本発明の第３実施形態に係る表示装置を示す図であって、第１実施形態の変形例２に係るブラックマトリクス基板６５０が適用された有機ＥＬ表示装置８５０を部分的に示す断面図である。
【００９１】
有機ＥＬ表示装置８５０は、ブラックマトリクス基板６５０と有機ＥＬ層８０を具備したアレイ基板８０１とを向かい合うように貼り合わせて構成されている。有機ＥＬ層８０は、青色発光の有機エレクトロルミネセンスの発光層である。ブラックマトリクス基板６５０は、赤色変換層ＣＲ、緑色変換層ＣＧ、及び青色変換層ＣＢなどの色変換層を備えている。色変換層は、青色発光（近紫外域を含んでもよい）を、この発光波長より長い波長の光、例えば、赤色、緑色、及び青色の光に変換する変換層である。色変換層の材料には、無機蛍光体、蛍光染料、量子ドットなどが提示できる。
【００９２】
色変換層（赤色変換層ＣＲ、緑色変換層ＣＧ、及び青色変換層ＣＢ）と半透過膜１０との間にカラーフィルタを挿入してもよい。色変換層のうち、青色変換層ＣＢが省かれた構成が採用されてもよい。なお、発光色の色純度の改善が進む有機ＥＬ表示装置では、色変換層を省き、赤色、緑色、及び青色などのカラーフィルタを配設する構成とすることができる。
【００９３】
次に、有機ＥＬ表示装置８５０の構造について説明する。
アレイ基板８０１の基板８０２としては、透明基板に限定する必要はなく、例えば、適用可能な基板として、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、シリコン、炭化シリコンやシリコンゲルマニウムなどの半導体基板、あるいはプラスチック基板等が挙げられる。
【００９４】
アレイ基板８０１の基板８０２上には、第４絶縁層４７が形成されている。第４絶縁層４７上には、薄膜トランジスタ（不図示）、第４絶縁層４７及び薄膜トランジスタを覆うように形成された第５絶縁層２４８、薄膜トランジスタのチャネル層に対向するように第５絶縁層２４８上に形成されたゲート電極、第５絶縁層２４８及びゲート電極を覆うように形成された第６絶縁層４９、及び第６絶縁層４９上に形成された第１平坦化層９６が、順に積層されている。
なお、基板８０２上に形成される薄膜トランジスタとしては、図１０に示す構造を有する薄膜トランジスタ６８が採用されてもよい。
【００９５】
第１平坦化層９６、第６絶縁層４９、及び第５絶縁層２４８には、薄膜トランジスタのドレイン電極に対応する位置にコンタクトホールが形成されている。また、第１平坦化層９６上には、チャネル層に対応する位置にバンク９４が形成されている。断面視において互いに隣り合うバンク９４の間の領域においては、即ち、平面視においてバンク９４に囲まれた領域においては、第１平坦化層９６の上面、コンタクトホール９３の内部、及びドレイン電極１５６を覆うように下部電極１８９（画素電極）が形成されている。なお、下部電極１８９は、バンク９４の上面には形成されていなくてもよい。
更に、下部電極１８９、バンク９４、及び第１平坦化層９６を覆うようにホール注入層１９１が形成されている。ホール注入層１９１上には、順に、発光層１９２、上部電極１８７、及び封止層１９５が積層されている。
下部電極１８９（反射電極）は、後述するように、銀あるいは銀合金層が導電性酸化物層によって挟持された構成を有する。
【００９６】
下部電極１８９は、導電性金属酸化物層によって銀合金層が挟持された３層積層構造を有してもよい。上記複合酸化物層を導電性金属酸化物層に適用し、銀合金層の膜厚を、例えば、１００ｎｍから２５０ｎｍの範囲内、あるいは、３００ｎｍ以上の膜厚に設定し、導電性金属酸化物層によって銀合金層が挟持された３層積層構造を採用してもよい。この場合、可視光に対して高い反射率を有する下部電極１８９を実現することができる。例えば、銀合金層の膜厚を、例えば、９ｎｍから１５ｎｍの範囲内として、可視光透過性のある３層積層膜を上部電極として用いても良い。なお、導電性金属酸化物は、酸化インジウムあるいは酸化亜鉛の複合酸化物が挙げられる。導電性酸化物として代表的なＩＴＯ（酸化インジウム及び酸化錫を含む混合酸化物）は、酸化物が銀合金層（あるいは銅合金層）より貴（ｎｏｂｌｅ）である。このため、選択的に銀合金（あるいは銅合金層）がエッチングされてしまい、３層の線幅が異なるものとなりやすい。そこで、酸化インジウムに、酸化亜鉛、酸化ガリウム、酸化アンチモンなどの易溶性の酸化物を添加することで腐食電位を調整し、銀合金層（あるいは銅合金層）と腐食電位が揃った混合酸化物層としても良い。これら導電性金属酸化物で銀などを挟持する３層積層膜は、マイクロＬＥＤや液晶表示装置の電極や導電配線として用いることができる。
【００９７】
バンク９４の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラックフェノール樹脂等の有機樹脂を用いることができる。バンク９４には、更に、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機材料を積層してもよい。
【００９８】
第１平坦化層９６の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂等を用いてもよい。低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）を用いることもできる。
【００９９】
（第４実施形態）
（液晶表示装置）
図１２は、本発明の第４実施形態に係る表示装置を示す図であって、第１実施形態の変形例２に係るブラックマトリクス基板６５０が適用された液晶表示装置９５０を部分的に示す断面図である。
図１２において、偏光板を含む光学フィルムや拡散板など光制御素子、配向膜等の図示は省略している。
【０１００】
液晶表示装置９５０は、ブラックマトリクス基板６５０と、アレイ基板９０１と、アレイ基板９０１との間に配置された液晶層ＬＣと、カバーガラス９０４と、バックライトユニット９０３とを備える。カバーガラス９０４とブラックマトリクス基板６５０との間に、タッチパネルを加えてもよい。
【０１０１】
図１２において、バックライトユニット９０３は、５μｍから１００μｍサイズのＬＥＤチップをマトリクス状に配列した直下型のバックライトユニット（以下、ＢＬＵ）であり、ミニＬＥＤと呼称される。ミニＬＥＤの方式では、通常、液晶表示装置９５０が表示する映像に合わせて、表示領域においてＢＬＵの発光を部分的に落としたり、暗めの発光としたり、あるいは、高輝度に発光したり、といったローカルディミングの手法がとられる。なお、ミニＬＥＤに用いられるＬＥＤチップサイズ、上記以外のサイズでもよい。
【０１０２】
従来の液晶表示装置では、表示機能層として液晶層のみを用いて、表示面からの発光（明るさ）をコントロールし、画像表示を行う。従来の液晶表示装置では、映像表示の間、バックライトは点灯状態を維持するため、液晶層からの光漏れが生じやすい。このため、黒表示の状態であっても、完全な黒表示とならず、コントラストが低下する欠点があった。ミニＬＥＤの方式では、表示される映像の内容によって、例えば、表示領域における発光を部分的にオフとし、完全な黒表示を得ることができる。
【０１０３】
ミニＬＥＤを含むＬＥＤの発光効率は有機ＥＬよりはるかに良好である。完全な黒表示を得ることが可能な、ローカルディミング技術を含むミニＬＥＤは有機ＥＬを凌駕する可能性がある。
【０１０４】
なお、ミニＬＥＤに用いるＬＥＤのチップサイズとしては、５μｍから１００μｍのサイズが挙げられるが、サイネージなど大型の表示装置では、１００μｍより大きいＬＥＤチップを用いてもよい。
さらに、赤色発光、緑色発光、青色発光のそれぞれＬＥＤチップを用いる代わりに、白色発光のＬＥＤチップによるミニＬＥＤのＢＬＵとカラーフィルタとを合わせて用いてもよい。この場合、ＢＬＵ制御がそのＢＬＵの配線を含めて簡便になる。
【０１０５】
また、赤色発光、緑色発光、青色発光を時分割で順次行うフィールドシーケンシャル技術を適用する液晶表示装置では、カラーフィルタを省くことができる。
【０１０６】
上述の実施形態に係るブラックマトリクス基板、あるいは、このブラックマトリクス基板を備えた表示装置は、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ブラックマトリクス基板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。
【０１０７】
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。
【符号の説明】
【０１０８】
１０・・・半透過膜
１１・・・第１ブラックマトリクス層（ブラックマトリクス層）
１２・・・第２ブラックマトリクス層（ブラックマトリクス層）
１３・・・微粒子
２１・・・第１透明樹脂層
２２・・・第２透明樹脂層
４３・・・表面
４７・・・第４絶縁層
４９・・・第６絶縁層
５５・・・ゲート電極
５６・・・ドレイン電極
５８・・・チャネル層
６８・・・薄膜トランジスタ
７５・・・補助導体
７６・・・透明導電膜
７７・・・接合層
８０・・・有機ＥＬ層
８８・・・下部電極
９０・・・ｎ型半導体層
９１・・・ｐ型半導体層
９３・・・コンタクトホール
９４・・・バンク
９５・・・第２平坦化層
９６・・・第１平坦化層
１４８・・・第３絶縁層
１５６・・・ドレイン電極
１８９・・・下部電極
１９１・・・ホール注入層
２４８・・・第５絶縁層
７５０・・・マイクロＬＥＤ表示装置
８５０・・・有機ＥＬ表示装置
９０３・・・バックライトユニット
９０４・・・カバーガラス
９５０・・・液晶表示装置
８７、１８７・・・上部電極
９２、１９２・・・発光層
１０２、３１０・・・透明基板
１０９、１９５・・・封止層
２０５、３０５・・・画素開口部
２０２、３０２、８０２・・・基板
１５０、３００、５５０、６５０・・・ブラックマトリクス層
２５０、３５０、７５０、８５０・・・表示装置
２０１、３０１、５０１、８０１、９０１・・・アレイ基板
１０２Ｔ・・・外面
１１Ｓ・・・第１画素開口部
１２Ｓ・・・第２画素開口部
３１、８９、１２１・・・反射電極
３２、１２２、ＣＨＩＰ・・・発光素子
Ｂ・・・青色層（着色層）
ＢＷ１、ＢＷ２・・・線幅
ＣＢ・・・青色変換層
ＣＦ・・・着色層
ＣＧ・・・緑色変換層
ＣＲ・・・赤色変換層
Ｇ・・・緑色層（着色層）
ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３・・・外部光
ＬＣ・・・液晶層
Ｒ・・・赤色層（着色層）
ＲＬ１、ＲＬ２、ＲＬ３・・・反射光
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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