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JP2018205456A - フルカラーｌｅｄ表示パネル - Google Patents

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JP2018205456A
JP2018205456A JP2017109156A JP2017109156A JP2018205456A JP 2018205456 A JP2018205456 A JP 2018205456A JP 2017109156 A JP2017109156 A JP 2017109156A JP 2017109156 A JP2017109156 A JP 2017109156A JP 2018205456 A JP2018205456 A JP 2018205456A
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梶山　康一
Koichi Kajiyama
康一 梶山
貴文 平野
Takafumi Hirano
貴文 平野
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Abstract

【課題】製造が容易で色再現に優れる。
【解決手段】紫外から青色波長帯の光を放射する複数のＬＥＤ３を基板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５と、前記蛍光発光層５上を覆って設けられた前記励起光を遮断する励起光カット層８と、を備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、フルカラーＬＥＤ表示パネルに関し、特に製造が容易で色再現に優れたフルカラーＬＥＤ表示パネルに係るものである。
従来のフルカラーＬＥＤ表示パネルは、赤色、緑色、青色の三色のＬＥＤを一組としてドットマトリクス状に配置することで、カラー表示させることができるようになっていた（例えば、特許文献１参照）。
また、他のフルカラー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のアレイと、を備えたものとなっていた（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１２−１４５７２５号公報 特表２０１６−５２３４５０号公報
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、特許文献１に記載のものは、赤、緑、青のＬＥＤをそれぞれ順序良く配列する必要があり、製造工程が煩雑で製造コストが高くなるという問題があった。また、ＬＥＤの発光波長にばらつきがあるため、製造歩留りの向上を図ることが困難であった。このような問題に対処するためには、ＬＥＤを選別して使用すればよい。しかしながら、ＬＥＤの選別使用は、結果的に製造工程を煩雑にする要因になる。さらに、発光色はＬＥＤの性能に依存するため、発光色のチューニングが難しく、色再現に劣るという問題があった。
また、特許文献２に記載のものでは、波長変換層により波長変換された光の発光色と、マイクロＬＥＤデバイスから発し、波長変換層を透過した漏れ光の青色又は紺青色とが混色し、色再現を悪くするという問題がある。さらに、特許文献２に記載のフルカラーＬＥＤ表示パネルを屋外で使用した場合には、太陽光に含まれる青色又は紺青色の光により波長変換層が励起されて発光し、色再現及びコントラストを低下させるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、製造が容易で色再現に優れたフルカラーＬＥＤ表示パネルを提供することを目的とする。
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、前記蛍光発光層上を覆って設けられた前記励起光を遮断する励起光カット層と、を備えたものである。
本発明によれば、光源として紫外から青色波長帯の光を放射する単一のＬＥＤを配置するだけであるため、製造が容易になるという効果がある。また、蛍光発光層上に励起光カット層を設けているため、外光が蛍光発光層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。さらに、ＬＥＤから放射される励起光のうち、蛍光発光層を透過した励起光は、励起光カット層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、励起光の漏れ光が蛍光発光層の蛍光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。
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１の要部拡大断面図であり、（ａ）は励起光カット層として紫外線カット層の適用例を示し、（ｂ）はブルーライトカット層の適用例を示す。 本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第２の実施形態を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は蛍光発光層をＬＥＤに対面させて配置すると共に、励起光カット層を蛍光発光層基板の透明基板の表示面側に設けた例を示し、（ｂ）は励起光カット層を蛍光発光層基板の透明基板と蛍光発光層との間に設けた例を示す。
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。
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から成るＬＥＤアレイを配置したものとなっている。
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ＬＥＤ３であっても、波長が例えば３８０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光を放射するＬＥＤ３であってもよい。
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、ブラックマトリクス７と、励起光カット層８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。
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。
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）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。
さらに、各色対応の蛍光発光層５の間及びその周囲には、ブラックマトリクス７が設けられている。このブラックマトリクス７は、ＬＥＤ３の光漏れを防止したり、隣接する蛍光発光層５間の混色を防止したり、外光がパネル表面で反射されてコントラストを低下させるのを防止したりするためのものであり、隣接するＬＥＤ３からの漏れ光及び外光を吸収するブラックレジストである。又は、例えば黒色顔料を含むペーストを塗布したものであってもよいし、酸化クロム等の金属酸化物を成膜したものであってもよい。
そして、上記蛍光発光層５上を覆って励起光カット層８が設けられている。この励起光カット層８は、太陽光等の外光に含まれる上記励起光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、色再現を向上するためのものである。さらには、ＬＥＤ３から放射される励起光のうち、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を透過した励起光を選択的に反射又は吸収することにより、これらの励起光と各蛍光発光層５の蛍光とが混色して色再現を低下させるという問題を回避しようとするものである。
なお、励起光が近紫外線である場合には、図２（ａ）に示すように励起光カット層８として紫外線カットフィルターが各蛍光発光層５上を覆って設けられる。また、励起光が青色光である場合には、励起光カット層８として青色光の透過を低下させたブルーライトカットフィルターを、各蛍光発光層５上、又は図２（ｂ）に示すように青色蛍光発光層５Ｂ上を除いた赤色及び緑色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ上を覆って設けるのがよい。
次に、このように構成されたフルカラーＬＥＤ表示パネル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。
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上にブラック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、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９を設けてブラックマトリクス７を形成する。又は、ブラックマトリクス７は、黒色顔料を含むペーストをインクジェット、スクリーン印刷等により塗布して形成してもよい。さらには、酸化クロム等の金属酸化物を成膜し、これをエッチングして形成してもよい。
次いで、上記ブラックマトリクス７の例えば赤色蛍光発光層５Ｒに対応した複数の開口９に、例えば赤色蛍光色素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上を覆って赤色蛍光色素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、現像して赤色蛍光発光層５Ｒに対応した複数の開口９に赤色蛍光発光層５Ｒを形成する。
同様にして、上記ブラックマトリクス７の例えば緑色蛍光発光層５Ｇに対応した複数の開口９に、例えば緑色蛍光色素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、上記と同様にしてブラックマトリクス７の上面全面に塗布した緑色蛍光色素を含有するレジストを露光及び現像して緑色蛍光発光層５Ｇを形成してもよい。
さらに同様にして、上記ブラックマトリクス７の例えば青色蛍光発光層５Ｂに対応した複数の開口９に、例えば青色蛍光色素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、上記と同様にしてブラックマトリクス７の上面全面に塗布した青色蛍光色素を含有するレジストを露光及び現像して青色蛍光発光層５Ｂを形成してもよい。
次に、上記各蛍光発光層５を覆って励起光カット層８を設ける。この場合、使用するＬＥＤ３から放射する励起光が近紫外線であるときには、上記励起光カット層８は、紫外線カットフィルターであり、図２（ａ）に示すように赤色、緑色及び青色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを覆って設けられる。紫外線カットフィルターが樹脂フィルムであるときには、このフィルムが上記赤色、緑色及び青色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを覆って張り付けられる。また、紫外線カットフィルターが誘電体多層膜であるときには、低温スパッタリング等により上記赤色、緑色及び青色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを覆って成膜形成される。
また、ＬＥＤ３から放射する励起光が青色光である場合には、上記励起光カット層８は、青色光の透過を低下したブルーライトカットフィルターであり、図２（ａ）に示すように各蛍光発光層５上を覆って、又は図２（ｂ）に示すように青色蛍光発光層５Ｂ上を除く、赤色及び緑色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ上を覆って設けられる。なお、上記ブルーライトカットフィルターは、フィルム製のものであってもよい。
続いて、ＬＥＤアレイ基板１と蛍光発光層基板２との組立工程について説明する。
先ず、ＬＥＤアレイ基板１のＬＥＤ３側と、蛍光発光層基板２の透明基板６側とを対面させた状態で、上記各基板に予め設けられたアライメントマークを使用して両基板のアライメントが実施される。そして、ＬＥＤアレイ基板１に設けられた赤色、緑色及び青色対応のＬＥＤ３に対して、蛍光発光層基板２に設けられた赤色、緑色及び青色蛍光発光層５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが夫々位置決めされる。
その後、上記アライメント状態を維持した状態で、上記ＬＥＤアレイ基板１と蛍光発光層基板２とが接着剤等を用いて接合され、フルカラーＬＥＤ表示パネルが形成される。
図３は本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルの第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。ＬＥＤアレイ基板１のＬＥＤ３側と、蛍光発光層基板２の蛍光発光層５側とを対面させた状態で両基板が接合されてもよい。この場合、励起光カット層８は、図３（ａ）に示すように、透明基板６の蛍光発光層５を形成した面とは反対側の面に設けられる。又は、励起光カット層８は、図３（ｂ）に示すように透明基板６と、蛍光発光層５及びブラックマトリクス７との間に設けてもよい。
なお、図３においては、励起光カット層８が各蛍光発光層５上を覆って設けられる場合について示しているが、励起光カット層８がブルーライトカットフィルターの場合には、図２（ｂ）と同様に、ブルーライトカットフィルターは、青色蛍光発光層５Ｂに対応した部分を除く領域に形成されるとよい。
本発明によるフルカラーＬＥＤ表示パネルよれば、光源として近紫外から青色波長帯の光を放射するＬＥＤ、又は近紫外線発光のＬＥＤ若しくは青色光発光のＬＥＤ等、単一のＬＥＤ３を配置するだけであるため、製造が容易になるという効果がある。
また、ＬＥＤ３の発光波長がばらついても、ＬＥＤ３の発光光は、蛍光発光層５で対応色の蛍光に波長変換されるため、表示色は、ＬＥＤ３の発光波長のばらつきの影響を受け難く、色再現に優れたカラー表示を行うことができる。したがって、従来技術におけるようなＬＥＤ３の選別が不要であり、これによっても製造が容易になる。
さらに、蛍光発光層５用の蛍光色素（顔料又は染料）は、ＬＥＤ３と異なって種類が豊富であり、励起光波長と蛍光波長との関係において選択範囲が広い。したがって、色のチューニングが容易であるという効果がある。
そして、本発明によれば、蛍光発光層５上に励起光カット層８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のうち、蛍光発光層５を透過した励起光は、励起光カット層８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、励起光の漏れ光が蛍光発光層５の蛍光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。
１…ＬＥＤアレイ基板
３…ＬＥＤ
４…配線基板（基板）
５…蛍光発光層
５Ｒ…赤色蛍光発光層
５Ｇ…緑色蛍光発光層
５Ｂ…青色蛍光発光層
７…ブラックマトリクス
８…励起光カット層

Claims (5)

  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、
    前記蛍光発光層上を覆って設けられた前記励起光を遮断する励起光カット層と、
    を備えたことを特徴とするフルカラーＬＥＤ表示パネル。
  2. 少なくとも各色対応の前記蛍光発光層の間には、ブラックマトリクスが設けられてい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。
  3. 前記蛍光発光層は、対応色の蛍光色素を含有する蛍光発光レジストであることを特徴とする請求項１又は２記載のフルカラーＬＥＤ表示パネル。
  4. 前記励起光カット層は、前記励起光が紫外線である場合には、紫外線カットフィルターであり、各蛍光発光層上を覆って設けられ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。
  5. 前記励起光カット層は、前記励起光が青色光である場合には、青色光の透過を低下したブルーライトカットフィルターであり、各蛍光発光層上、又は青色蛍光発光層を除く赤及び緑色蛍光発光層上を覆って設けられ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。
JP2017109156A 2017-06-01 2017-06-01 フルカラーｌｅｄ表示パネル Pending JP2018205456A (ja)

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