显示装置的制作方法

1.本发明的一个实施方式涉及显示装置。本说明书公开的发明的一个实施方式涉及显示装置的像素结构。


背景技术：

2.已公开了一种显示装置(参照专利文献1)，其中使用了这样的显示单元：其包括安装在基板上的多个发光元件，和由设置在多个发光元件周围的填充材料构成的防水覆层部件，在多个发光元件的发光面形成有抑制入射的外部光的反射的反射抑制层24。该显示装置在发光元件的周围具有遮光部件，在发光元件的发光面形成有抑制入射的外部光的反射的反射抑制层。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-109932号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的技术问题
7.在专利文献1记载的发光元件中，反射抑制层由玻璃微珠或树脂微珠构成的扩散材料形成，通过使外部光散射来减轻发光面上的外部光反射，因此存在清晰感降低的问题。另外，专利文献1记载的发光元件以led芯片被设置于模塑树脂之中的结构为前提，因此，对于由被称作所谓micro led或mini led的精细led芯片形成的显示装置的像素，存在根本无法应用反射抑制层的问题。而且，遮光部件是将平板状的部件涂覆成无光泽的漆黑色而得到的，因此在照射到外部光时温度上升，发光元件(led芯片)的亮度降低会成为问题。
8.本发明的一个实施方式鉴于这样的问题，其目的在于提供一种在抑制外部光的反射的同时具有高可靠性的显示装置。
9.解决问题的技术手段
10.本发明的一个实施方式的显示装置包括：第一电极；设置在第一电极上的led芯片；绝缘层，其埋置第一电极，与led芯片的侧面接触并使上表面露出；透光性的第二电极，其与绝缘层的上表面以及led芯片的上表面接触；和第一反射控制层，其形成在第二电极的上表面，在与led芯片重叠的区域形成有第一开口部。第一反射控制层具有第二电极一侧的第一面和与第一面相反的一侧的第二面，第一面一侧的反射率比第二面一侧的反射率高。
附图说明
11.图1是表示本发明的一个实施方式的显示装置的结构的图。
12.图2是表示本发明的一个实施方式的显示装置的像素的结构的平面图。
13.图3是表示本发明的一个实施方式的显示装置的像素的结构的截面图。
14.图4是说明本发明的一个实施方式的形成于显示装置的像素中的反射控制层的光
学特性的示意图。
15.图5是示意性地说明在本发明的一个实施方式的显示装置的像素中，从led芯片辐射的光的状态的图。
16.图6是表示在本发明的一个实施方式的显示装置的像素中，从led芯片辐射的光之中的横向成分因在绝缘层内的多重反射而成为出射光的形态的示意图。
17.图7是表示本发明的一个实施方式的显示装置的像素的结构的截面图。
18.图8是示意性地说明在本发明的一个实施方式的显示装置的像素中，从led芯片辐射的光的状态的图。
19.图9是表示本发明的一个实施方式的显示装置的像素的结构的截面图。
具体实施方式
20.下面参照附图等对本发明的实施方式进行说明。不过，本发明能够以大量不同的形态实施，不应被限定解释为以下示例说明的实施方式的记载内容。附图中为了使说明更加明确，与实际的形态相比，各部分的宽度、厚度、形状等有些给出的是示意性的表示，但它们至多仅为示例，并不限定本发明的解释。此外，在本说明书和各附图中，对于与针对已出现的图已说明的要素相同的要素，标注同一标记(或是在数字后标注了a、b等的标记)，有时适当省略详细的说明。另外，对各要素附注的“第一”、“第二”之文字，是为了区分各要素而使用的方便的标识，在没有特别说明的前提下不具有更深的含义。
21.在本说明书中，当表述为某个部件或区域位于其他部件或区域“上(或下)”时，在没有特别限定的前提下，不仅限于紧贴地位于其他部件或区域上(或下)的情况，包括位于其他部件或区域的上方(或下方)的情况，即，也包括位于其他部件或区域的上方(或下方)且中间存在其他构成要素的情况。
22.在本发明的一个实施方式中，micro led指的是芯片尺寸为数微米以上、100μm以下的led，mini led指的是芯片尺寸为100μm以上的led。本发明的一个实施方式能够使用任意尺寸的led，能够根据显示装置的屏幕尺寸、像素密度来适宜地区分使用。
23.图1表示本发明的一个实施方式的显示装置100的结构。显示装置100包括配置在基板102上的显示部104、配置在显示部104的外侧区域的驱动电路108、端子部112。驱动电路108包括输出扫描信号的扫描线驱动电路109，驱动数据信号的数据线驱动电路110。显示部104包含至少一个像素106。至少一个像素106由多个像素106构成，多个像素106在行方向和列方向上排列。
24.图2表示像素106的平面图。像素106包括第一子像素107a、第二子像素107b、第三子像素107c。在第一子像素107a设置有第一电极114a和第一led芯片116a，在第二子像素107b设置有第一电极114b和第二led芯片116b，在第三子像素107c设置有第一电极114c和第三led芯片116c。另外，像素106包括第二电极118。第二电极118设置在第一led芯片116a、第二led芯片116b和第三led芯片116c上，在第一子像素107a、第二子像素107b和第三子像素107c的区域扩展。第二电极118上形成有第一反射控制层120。第一反射控制层120以使各子像素的led芯片露出的方式，形成有第一开口部124(第一开口部124a、第一开口部124b、第一开口部124c)。
25.第一led芯片116a、第二led芯片116b和第三led芯片116c是裸片，使用了被称作所
谓micro led或mini led的微小led。设置于各子像素的led芯片能够根据子像素的尺寸适宜地选择micro led或mini led。第一led芯片116a、第二led芯片116b和第三led芯片116c是双端子元件，具有未图示的阳极端子和阴极端子。如后述图3所示，在各子像素的led芯片中，例如阳极端子与第一电极114电连接，阴极端子与第二电极118电连接。另外，led芯片的电连接不限于此，也可以是，阳极端子与第二电极电连接，阴极端子与第一电极电连接。
26.图2还在像素106中表示了用于将第二电极118与未图示的下层的配线(第二配线134)连接的接触孔138。第二电极118由透明导电膜形成且设置在显示部104的大致整个面上，因此，通过在像素106中经由接触孔138与下层的配线(第二配线134)连接，能够抑制电阻损耗。
27.图3表示图2所示的像素106的沿a1-b1线的截面结构。具体而言，图3表示第一子像素107a的结构。图3中举例表示了第一子像素107a除了第一led芯片116a之外还包括晶体管126的形态。晶体管126被用作对第一led芯片116a的发光进行控制的元件。设置在基板102上的晶体管126例如是薄膜晶体管，其元件结构并没有特别的限定。晶体管126的上层一侧形成有第一绝缘层128。在第一绝缘层128之上形成有第二绝缘层132，第一电极114a被形成在第二绝缘层132之上。
28.第一子像素107a构成为，第一电极114a与晶体管126经由设置在第二绝缘层132上的第一配线130电连接。第一led芯片116a配置在第一电极114a之上。第一led芯片116a在一面侧(基板102一侧)具有阳极端子，在另一面侧(与基板102相反的一侧)具有阴极端子，不过图中未图示。第一led芯片116a的一个端子(例如阳极端子)通过未图示的焊料或导电性膏与第一电极114a电连接。
29.在第一电极114a和第二绝缘层132上形成有第三绝缘层136。第三绝缘层136被设置成使第一led芯片116a的上表面露出并与其侧面接触。换言之，第三绝缘层136被设置成使第一led芯片116a的上表面露出并将除此之外的部分埋置。这样的第三绝缘层136由有机树脂材料形成。作为有机树脂材料，例如能够使用聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等材料。第三绝缘层136也可以是上述材料的层叠体。另外，第三绝缘层136也可以由氧化硅等无机绝缘材料形成。
30.第三绝缘层136优选设置成与第一led芯片116a的上端面齐平，但在第三绝缘层的上表面比第一led芯片116a的上表面低的情况下，优选设置成，使第三绝缘层136在高低差部(第三绝缘层136与第一led芯片116a的边界部)以形成倾斜面的方式向着第一led芯片116a上升。第二电极118从第一led芯片116a的上表面连续地设置至第三绝缘层136的上表面。第二电极118以在像素106的大致整个面(进而是显示部104的整个面)扩展的方式设置，由于第三绝缘层136具有上述结构，所以能够防止在第一led芯片116a的端部变得不连续(换言之，产生裂纹)而导致电连接受损(换言之，变得导通不良)。
31.在第二电极118的上表面形成有第一反射控制层120。第一反射控制层120在与第一led芯片116a重叠的区域形成有第一开口部124a。第一反射控制层120具有第二电极118一侧的第一面，和第一面的相反侧(与第二电极118相反的一侧)的第二面。第一反射控制层120具有第一面一侧的反射率比第二面一侧的反射率高这一特性。另外，第一反射控制层120具有第一面一侧的表面电阻率比第二面一侧的表面电阻率低这一特性。第一反射控制层120的这样的特性，是通过层叠光学特性以及电气特性不同的多个膜来实现的。第一反射
控制层120例如具有从第二电极118一侧层叠了第一层121、第二层122、第三层123的结构。
32.图4是说明第一反射控制层120和第二电极118的光学特性的示意图。第一反射控制层120具有在第二电极118上依次层叠了第一层121a、第二层122、第三层123的结构。在该层叠结构中，令第一反射控制层120对从第二电极118一侧入射到第一层121的光(i0)的反射率为r1，对入射到第三层123的光(i0)的反射率为r2，对入射到第二电极118的光(i0)的反射率为r3。在假定入射光(i0)的强度一定的情况下，第一反射控制层120具有这样的特性，即，第一面一侧的反射率r1比第二面一侧的反射率r2以及第二电极118的反射率r3大，第二面一侧的反射率r2比第二电极118的反射率r3小。
33.在第一反射控制层120中，第一层121由金属材料形成。例如，第一层121使用铝(al)、银(ag)、铜(cu)等金属材料形成。第二层122使用金属材料或半导体材料形成。例如，第二层122由选自钛(ti)、钽(ta)、钼(mo)的金属材料或合金材料形成。另外，第二层122使用硅(si)、锗(ge)等半导体材料形成。第三层123使用折射率为1.7至2.0的材料形成。第三层123能够由金属氧化物形成，例如，能够由ito(氧化铟锡)、izo(氧化铟锌)、zno(氧化锌)、氧化镁(mgo)等材料形成。另外，第三层123能够由氮化硅、氮化铝、氧化铝等绝缘材料形成。
34.第一反射控制层120通过使用上述材料形成第一层121、第二层122和第三层123，能够使第一面一侧的表面电阻率低于第二面一侧的表面电阻率。由铝(al)、银(ag)、铜(cu)等金属材料形成的第一层121被设置成与第二电极118接触。第一反射控制层120被设置成除了第一开口部124之外与第二电极118重叠。利用这样的结构，能够实质上降低第二电极118的表面电阻率。另外，形成第一层121的铝(al)、银(ag)、铜(cu)等金属材料具有良好的导热性，因此通过将其设置成与第二电极118接触，能够将led芯片的发热散发出去。由此，能够防止因led芯片温度上升导致的光量降低。
35.从光学特性出发，第三层123优选以100nm以下、理想的是40nm至60nm例如50nm的厚度形成。通过在第二层122之上形成这样的膜厚的第三层123，能够利用光的干涉效应使反射光衰减。尤其是，通过使第三层123以40nm至60nm的厚度形成，能够降低视觉灵敏度较高的500nm至570nm波长的反射率。
36.像这样，本实施方式的第一反射控制层120能够降低第二面一侧(即，显示装置100的显示画面观察侧)的外部光反射率。外部光反射率的降低能够由第二层122和第三层123的层叠结构带来的光学干涉效应获得。基于这样的含意，也能够将第二层122和第三层123称作黑化(darkening)层。
37.图5示意性地表示第一led芯片116a发光的状态。在第一led芯片116a中，活性层发出的光无指向性地向周围辐射。通过将设置在第一反射控制层120上的第一开口部124a的开口端部设置成相对于第一led芯片116a的端部位于外侧(换言之，使第一开口部124a的口径比第一led芯片116a的尺寸大)，能够使从活性层向斜上方辐射的光成为第一子像素107a的出射光。另外，通过使从活性层以较浅的角度辐射的光(横向辐射的光)被第一反射控制层120中的第一层121反射，能够抑制杂散光，防止与从相邻像素出射的光重叠而混色。
38.另一方面，对于外部光能够通过第一反射控制层120的第二层122和第三层123的作用来降低反射。由此，能够抑制显示部104对外部光的反射，提高显示画面的可辨识性。
39.此外，如果是出于降低显示画面的外部光反射之目的，例如可以考虑设置由含有黑色颜料的树脂形成的遮光层。然而，对于单纯吸收光的类型的遮光层而言，虽然能够抑制
外部光的反射，但遮光层吸收外部光而发热将成为问题。led芯片的能量转换效率为约30％左右，剩余的70％成为热量而发热。从而，在显示装置中驱动各像素的led芯片显示图像时会存在一定的发热。除此之外，若遮光层发热则显示部的温度变得更加高温，led芯片的光量降低会成为问题。
40.对此，第一反射控制层120并不是吸收外部光，而是利用光的干涉效应以视觉上变成黑色的方式发挥作用，因此能够解决温度上升的问题。进而，第一反射控制层120通过在抑制外部光反射的层的背侧设置导热性良好的层，能够将热量散发。本实施方式的显示装置100通过设置这样的第一反射控制层120，能够解决发热的问题，提高可靠性。
41.重新参照图3，第二电极118具有与第二配线134电连接的结构。第二电极118经由设置于第三绝缘层136的接触孔138与第二配线134电连接。第二电极118是多个子像素共用的电极，被施加一定的电压。第二电极118由ito、izo等的透明导电膜形成，因此电阻损耗导致的电压降低可能成为问题，但通过在显示部104设置第二配线并采用按每个像素106与第二配线134连接的结构，能够消除电阻损耗的问题。
42.图6表示在设置有第一led芯片116a和接触孔138的结构中，从led芯片辐射的光之中的横向成分因在第三绝缘层内的多重反射而成为子像素的出射光的形态。构成第一反射控制层120的第一层121是由反射率高的铝(al)、银(ag)等形成的金属膜，且形成为与第二电极118的表面接触。第一层121也形成在接触孔138的孔的部分，因此以贯通第三绝缘层136的方式形成了高反射区域。另外，第一电极114、第二电极118也由金属材料形成。
43.在这样的结构下，在从第一led芯片116a辐射的光之中以较浅的角度横向辐射的成分中，一部分在第二电极118与第一层121之间通过多重反射而传播，在接触孔138的部分反射后，再次在第二电极118与第一层121之间通过多重反射而传播，其中的一部分从第一开口部124a辐射。像这样，通过利用第一反射控制层120和第二电极118形成光波导结构，能够输出从led芯片辐射的光之中原本无法作为出射光输出的光，能够提高光的利用效率。
44.另外，如图7所示，第一反射控制层120也可以省略第一层121。在第一反射控制层120之中通过省略第一层121，光的利用效率虽然会稍有降低，但能够抑制像素106中的外部光反射。另外，第二层122因为由金属材料形成，因此能够散发led芯片的发热。
45.图8表示在第一电极114a进一步设置了第二反射控制层140的结构。第二反射控制层140形成在第一电极114的上表面。另外，第二反射控制层140也可以如图8所示沿第一电极114的上表面和侧面形成。
46.第二反射控制层140从第一电极114一侧起包括第四层141、第五层142。此处，第四层141对应于第二层122，第五层142对应于第三层123。即，第四层141使用金属材料或半导体材料形成，例如由选自钛(ti)、钽(ta)、钼(mo)的金属材料或合金材料形成。另外，第四层141使用硅(si)、锗(ge)等半导体材料形成。第五层142能够使用折射率为1.7至2.0的材料形成，例如，能够由ito(氧化铟锡)、izo(氧化铟锌)、zno(氧化锌)、氧化镁(mgo)等形成。另外，第五层142能够由氮化硅、氮化铝、氧化铝等绝缘材料形成。
47.从光学特性出发，第五层142优选以100nm以下、理想的是40nm至60nm例如50nm的厚度形成。通过在第四层141之上形成这样的膜厚的第五层142，能够利用光的干涉效应使反射光衰减。尤其是，通过使第五层142以40nm至60nm的厚度形成，能够降低视觉灵敏度较高的500nm至570nm波长的反射率。
48.第二反射控制层140具有使第一电极114a的上表面露出的第二开口部144。第二开口部144具有比第一led芯片116a大的口径。第一led芯片116a通过配置在第二开口部144的内侧而与第一电极114a电连接。
49.具有这样的结构的第二反射控制层140能够抑制外部光的反射。如图8所示，在将第一开口部124a的开口端部相对于第一led芯片116a的端部配置于外侧时，第一电极114a从第一开口部124露出。换言之，通过增大第一开口部124a的口径能够更多地输出第一led芯片116a的辐射光，但第一电极114a从第一开口部124露出的面积也增大。第一电极114a由金属材料形成，因此在从第一电极114a露出的部分，外部光反射也成为问题。该情况下，通过在第一电极114a的上表面形成第二反射控制层140能够抑制外部光反射。
50.另外，在仅有外部光反射成为问题的情况下，在图8中也可以构成为，代替第一反射控制层120，在第一led芯片116a周边的空隙中仅形成第二反射控制层140。
51.另外，如图9所示，如果在第一电极114a与第二配线134之间设置空隙，并将反射抑制层构成为在该空隙部延伸，则能够将来自第一led芯片116a的杂散光的一部分从基板的背面侧输出，能够构成双面显示型的显示器。进而，通过缩小配线和第一led芯片116a的尺寸，极力增大空隙部的比例，并且将杂散光反射用的反射控制层配置成仅限于第一led芯片116a的附近周围，能够构成透明显示器。该情况下，限定地配置在第一led芯片116a附近周围的反射控制层可以与第二配线134隔开间隔。
52.如上所述，本实施方式以第一子像素107a的结构为中心进行了说明，但第二子像素107b和第三子像素107c也具有同样的结构。第一反射控制层120除了第一开口部124的区域外覆盖像素106，进而设置于整个显示部104。本实施方式的显示装置100由于具有第一反射控制层120，能够降低显示画面的外部光反射。为了降低显示画面的外部光反射，虽然可以考虑使用圆偏振片，但这会导致从led芯片辐射的光量减半。对此，本实施方式的显示装置100能够在抑制外部光反射的同时，不发生衰减地有效利用来自led芯片116的光量。甚至于，能够将在第三绝缘层136中引导的光的一部分转换成出射光，能够提高光的利用效率。进而，通过在第一电极114形成第二反射控制层140，还能够降低第一电极114上的外部光反射。另外，第一反射控制层120具有良好的导热性，因此能够抑制因led芯片发热导致的亮度降低。
53.以作为本发明的一个实施方式上述的显示装置的像素结构为基础，本领域技术人员可通过适宜地变更设计而实施的像素的结构，在包含于本发明的主旨内的前提下，也属于本发明的技术范围。
54.在本发明技术思想的范畴内，本领域技术人员能够想到各种变更例和修正例，这些变更例和修正例也均属于本发明的技术范围。例如，在上述本发明的一个实施方式中由本领域技术人员适宜地进行了追加、删除、变更而得到的方案，和进行了步骤的追加、省略以及条件变更而得到的方案，在不脱离本发明的主旨的前提下，属于本发明的技术范围。
55.此外，关于由本发明的一个实施方式中描述的形态所带来的作用效果，只要是根据说明书的记载能够明确的以及本领域技术人员能够适当想到的，应当理解为都是本发明所带来的。
56.附图标记说明
57.100
…
显示装置，102
…
基板，104
…
显示部，106
…
像素，107
…
子像素，108
…
驱动电
路，109
…
扫描线驱动电路，110
…
数据线驱动电路，112
…
端子部，114
…
第一电极，116
…
led芯片，118
…
第二电极，120
…
第一反射控制层，121
…
第一层，122
…
第二层，123
…
第三层，124
…
第一开口部，126
…
晶体管，128
…
第一绝缘层，130
…
第一配线，132
…
第二绝缘层，134
…
第二配线，136
…
第三绝缘层，138
…
接触孔，140
…
第二反射控制层，141
…
第四层，142
…
第五层，144
…
第二开口部。