全彩LED显示面板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备荧光发光层的全彩LED显示面板，特别涉及一种能够缩短制造工序并且抑制荧光发光层的厚度增加的全彩LED显示面板及其制造方法。
背景技术
以往的全彩LED显示面板的构成为：在设置有发出蓝色或蓝绿色的光的多个有机EL元件的有机EL元件基板上，配置有颜色转换基板，该颜色转换基板与红色对应的有机EL元件对应地层叠有红色荧光体层和红色滤色器，与绿色对应的有机EL元件对应地层叠有绿色荧光体层和绿色滤色器，与蓝色对应的有机EL元件对应地设置有蓝色滤色器(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2016-164855号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在这种以往的全彩LED显示面板中，由于是将荧光体层和滤色器层叠而形成颜色转换基板，因此存在制造工序增加而导致制造成本变高的问题。
另外，颜色转换基板的层厚变厚而刚性增加，例如有可能失去柔性显示面板的弹性。
因此，本发明的目的在于解决这样的问题，提供一种能够缩短制造工序并且抑制荧光发光层的厚度增加的全彩LED显示面板及其制造方法。
解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的全彩LED显示面板包括：LED阵列基板，其在布线基板上呈矩阵状地配置有放射紫外或蓝色波段的光的多个LED；多个荧光发光层，其在三原色对应的多个所述LED上，均匀分散地具有荧光色素和选择性地透过预定波段的光的调整色素，由从所述LED放射的激发光激发而波长转换为对应色的荧光；以及遮光构件，其设置在多个所述荧光发光层之间，反射或吸收所述激发光和所述荧光。
另外，本发明的全彩LED显示面板的制造方法包括：第1步骤，将放射紫外或蓝色波段的光的多个LED呈矩阵状地配置于布线基板而形成LED阵列基板；第2步骤，形成多个荧光发光层，所述多个荧光发光层在三原色对应的多个所述LED上，均匀分散地具有荧光色素和选择性地透过预定波段的光的调整色素，由从所述LED放射的激发光激发而波长转换为对应色的荧光；第3步骤，在多个所述荧光发光层之间设置反射或吸收所述激发光和所述荧光的遮光构件。
发明效果
根据本发明，由于荧光发光层具有均匀分散的荧光色素和选择性地透过预定波段的光的调整色素，因此与以往技术不同，可以省略滤色器的形成工序，可以缩短制造工序。因此，可以降低全彩LED显示面板的制造成本。另外，由于不存在以往技术中那样的滤色器层，因此荧光发光层的层厚变薄，不会损害例如柔性显示面板的挠性。
附图说明
图1是表示本发明的全彩LED显示面板的第一实施方式的俯视图。
图2是示意地表示图1的主要部分的放大截面图。
图3是说明本发明的全彩LED显示面板的LED的触点与布线基板的电极垫的电接合的截面图。
图4是示例本发明的全彩LED显示面板的红色荧光发光层的发光光谱的图。
图5是示例本发明的全彩LED显示面板的红色荧光发光层的色纯度的表。
图6是表示上述第一实施方式的制造方法中的LED阵列基板制造工序的说明图。
图7是表示上述第一实施方式的制造方法中的荧光发光层形成工序的说明图。
图8是表示在上述荧光发光层形成工序中使用的荧光抗蚀剂的第一制法的流程图。
图9是表示在上述荧光发光层形成工序中使用的荧光抗蚀剂的第二制法的流程图。
图10是表示上述第一实施方式的制造方法中的遮光构件形成工序的说明图。
图11是表示本发明的全彩LED显示面板的第二实施方式的主要部分放大截面图。
图12是表示上述第二实施方式的制造方法中的荧光发光层阵列基板制造工序的说明图。
图13是表示上述第二实施方式的制造方法中的组装工序的说明图。
图14是表示与上述第一和第二实施方式不同的构成例的主要部分放大截面图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的全彩LED显示面板的第一实施方式的俯视图，图2是图1的主要部分的放大截面图。该全彩LED显示面板彩色显示影像，具备LED阵列基板1、荧光发光层2、遮光构件3而构成。
如图1所示，上述LED阵列基板1为具备将多个LED4配置成矩阵状的基板，从设置在外部的驱动电路向各LED4提供驱动信号，在包括设置有用于对各LED4分别进行导通和截止驱动而使其点亮和熄灭的布线的TFT驱动基板和挠性基板等的布线基板5(参照图2)上配置上述多个LED4。
如图2所示，在上述布线基板5上设置有多个LED 4。该LED4发出紫外或蓝色波段的光，以氮化镓(GaN)为主材料制造。另外，也可以是发出波长为，例如200nm～380nm的近紫外线的光的LED，也可以是发出波长为，例如380nm～500nm的蓝色光的光的LED。另外，在本说明书中，“上”与全彩LED显示面板的设置状态无关，是指显示面一侧。
详细地说，如图3所示，LED4经由在布线基板5的电极垫6上图案化形成的导电性的弹性突起部7将LED4的触点8和上述电极垫6电连接。
更详细地说，上述弹性突起部7是在表面被覆了金或铝等具有良好导电性的导电体膜9的树脂制的突起10、由在光致抗蚀剂中添加了银等导电性微粒的导电性光致抗蚀剂或含有导电性高分子的导电性光致抗蚀剂形成的突起10。另外，在图3中，作为一例，示出了形成在表面被覆了导电体膜9的突起10作为弹性突起部7的情况，但弹性突起部7也可以由导电性光致抗蚀剂形成。
进一步，如图3所示，LED4通过在布线基板5的电极垫6的周围设置的粘合剂层11粘合固定在布线基板5上。在这种情况下，上述粘合剂层11可以是能够通过曝光和显影而图案化的光敏粘合剂。或者，可以是底部填充剂，也可以是紫外线固化型的粘合剂。
如图2所示，在上述LED阵列基板1的各LED4上设置有荧光发光层2。该荧光发光层2被从LED4放射的激发光EL激发而分别波长转换为对应颜色的荧光FL，在与红、绿、蓝的三原色光对应地排列设置在各LED4上的红色荧光发光层2R、绿色荧光发光层2G及蓝色荧光发光层2B中，具有通过光刻法对均匀分散地具有对应颜色的荧光色素(颜料或染料)14的荧光抗蚀剂进行曝光及显影而形成的岛图案的形状。另外，在图1中，示出了以条纹状设置与各颜色对应的荧光发光层2的情况，但也可以与各LED4分别对应地设置。
详细地说，上述荧光发光层2是在抗蚀剂膜13中均匀地混合、分散含有具有数μm级的粒径的荧光色素14和具有数10nm级的粒径、选择性地透过预定的波段的光的调整色素15的层。
更详细地说，上述调整色素15透过从LED4发出的激发光EL，并且透过荧光色素14被激发而发出的荧光FL中与三原色对应的波段的光，吸收除此以外的不需要的波长的光，可以使用滤色器用的颜料或染料。即，如图2所示，红色荧光发光层2R中含有红色荧光色素14R和红色调整色素15R，绿色荧光发光层2G中含有绿色荧光色素14G和绿色调整色素15G，蓝色荧光发光层2B中含有蓝色荧光色素14B和蓝色调整色素15B。
图4示例了含有红色的荧光色素14R和红色对应的红色调整色素15R的红色荧光发光层2R的发光光谱，虚线表示红色调整色素15R的透射光谱，单点划线表示红色荧光色素14R的发光光谱，实线表示含有上述红色调整色素15R和红色荧光色素14R的红色荧光发光层2R的发光光谱。另外，图5是将上述红色荧光发光层2R的色纯度与只有红色荧光色素14R的情况进行比较的表。这里使用的红色荧光色素14R是(Mg、Ca、Sr、Ba)2Si5N8:Eu荧光体(以下称为“258荧光体”)，红色调整色素15R是颜料红254(Pigment Red 254)。而且，其混合比是258荧光体为20重量份，颜料红254为80重量份。另外，以上表示一例，并不限定于此。
如图5所示，含有红色荧光色素14R和红色调整色素15R的红色荧光发光层2R的发光特性为，发光峰为617nm，半峰宽为70nm。另一方面，只有红色荧光色素14R的发光特性是，发光峰为612nm，半峰宽为90nm。如此可知，含有红色荧光色素14R和红色调整色素15R的红色荧光发光层2R与仅使用红色荧光色素14R的情况相比，发光峰向长波长一侧偏移，半峰宽也变小，色纯度提高。
如图2所示，在上述荧光发光层2的除光射出面2a以外的周面2b上覆盖设置有遮光构件3。该遮光构件3反射或吸收激发光EL和荧光FL，例如为通过溅镀或电镀等形成反射激发光EL和荧光FL的铝或镍等的金属膜而形成的遮光构件。或者，也可以涂敷设置吸收激发光EL和荧光FL的例如黑色抗蚀剂，以填埋相邻的荧光发光层2之间的间隙。另外，覆盖在荧光发光层2的光射出面2a上的遮光构件3，之后通过光刻法、激光照射或研磨等各种方法去除。
在使用金属膜作为上述遮光构件3的情况下，能够利用金属膜将在荧光发光层2内向邻接的荧光发光层2的方向倾斜前进的激发光EL反射到荧光发光层2的内侧而用于荧光色素14的激发，能够提高荧光发光层2的发光效率。另外，在荧光发光层2内斜向前进的荧光FL被金属膜反射而从荧光发光层2的光射出面2a射出，因此也能够提高光利用率。
接着，对这样构成的全彩LED显示面板的第1实施方式的制造方法进行说明。
本发明的全彩LED显示面板的第1实施方式的制造方法大致分为LED阵列基板制造工序、荧光发光层形成工序和遮光构件形成工序。以下依次说明各工序。
(LED阵列基板制造工序)
图6是表示LED阵列基板制造工序的说明图。
首先，如图6的(a)所示，对应于布线基板5上的电极垫6，形成导电性的弹性突起部7。详细地说，在布线基板5的整个面上涂敷光隔离用抗蚀剂之后，使用光掩模进行曝光、显影，在电极垫6上构图形成突起10。之后，在上述突起10和电极垫6上，以相互导通的状态通过溅镀或蒸镀等形成金或铝等良好导电性的导电体膜9，而形成弹性突起部7。
更详细地说，在形成导电体膜9之前，通过光刻法在除电极垫6上以外的周边部分形成抗蚀剂层，在形成导电体膜9之后用溶解液使抗蚀剂层溶解，并且剥离抗蚀剂层上的导电体膜9。
另外，弹性突起部7也可以是由在光致抗蚀剂中添加了银等导电性微粒的导电性光致抗蚀剂或含有导电性高分子的导电性光致抗蚀剂形成的突起10。在这种情况下，弹性突起部7在布线基板5的上表面的整个面上以规定厚度涂敷了导电性光致抗蚀剂之后，使用光掩模进行曝光、显影，以在电极垫6上构图形成为突起10。
这样一来，上述弹性突起部7能够应用光刻工艺来形成，因此能够在位置和形状上确保高精度，即使LED4的触点8的间隔比10μm左右窄，也能够容易地形成。因此，可以制造高精细的全彩LED显示面板。
另外，弹性突起部7通过LED4的按压而弹性变形并接触LED4的触点8，因此如后所述，即使在同时按压多个LED4的情况下，也能够使各LED4的各触点8与弹性突起部7可靠地接触。因此，能够提高全彩LED显示面板的制造成品率。
接着，如图6的(b)所示，例如在蓝宝石基板16上以与LED显示面板的像素间距相同的间距地配置成矩阵状而形成的、放射紫外或蓝色波段的光的多个LED4，以其触点8与上述布线基板5的电极垫6一致的方式相对于布线基板5对准。
接着，如图6的(c)所示，蓝宝石基板16压接在布线基板5上，LED4的触点8与布线基板5的电极垫6电连接。之后，利用省略图示的粘合剂将LED4粘合固定在布线基板5上。在这种情况下，也可以在将LED4粘结固定于布线基板5之前，对布线基板5通电来检查各LED4的点亮状态。并且，也可以仅粘合除了判定为点亮不良的LED4或包含该不良判定的LED4的LED列以外的合格的LED4。
接着，如图6的(d)所示，从蓝宝石基板16一侧对合格的LED4照射激光L，将合格的LED4从蓝宝石基板16剥离。由此，如图6的(e)所示，完成将多个LED4在布线基板5上配置成矩阵状的LED阵列基板1。另外，向在布线基板5上的、被判定为不良的LED4或包含该不良判定的LED4的LED列的遗漏部分，分配备用的合格的LED4或LED列。
(荧光发光层形成工序)
图7是表示荧光发光层形成工序的说明图。
首先，在实施荧光发光层形成工序之前，准备使荧光色素14和调整色素15均匀地分散在透明的感光性树脂中的荧光抗蚀剂17。例如如图8所示，在这样的荧光抗蚀剂17的制法中，在步骤S1中，以规定的比率调配荧光色素14、调整色素15和透明的感光性树脂后，在步骤S2中，使用搅拌机进行搅拌处理，使荧光色素14和调整色素15均匀地分散在感光性树脂中。之后，在步骤S3中，使用规定的过滤材料实施过滤处理，去除例如感光性树脂的凝胶状异物等异物。这样制造荧光抗蚀剂17。
或者，如图9所示，在步骤S11中，将荧光色素14以规定的比例调配到透明的感光性树脂中后，在步骤S12中，使用搅拌机进行搅拌处理，使荧光色素14均匀地分散到感光性树脂中。另一方面，在步骤S13中，将调整色素15以规定的比例调配到有机溶剂中后，在步骤S14中使用搅拌机进行搅拌处理，使调整色素15均匀地分散到有机溶剂中。然后，在步骤S15中，将分散在感光性树脂中的荧光色素14和分散在有机溶剂中的调整色素15混合后，进行搅拌处理，使荧光色素14和调整色素15均匀地分散在感光性树脂中。之后，在步骤S16中进行过滤处理，去除例如感光性树脂的凝胶状异物等异物。这样也可以制造荧光抗蚀剂17。另外，搅拌处理、过滤处理等可以应用彩色抗蚀剂的公知的制造工序。
接着，对使用如上所述制造的荧光抗蚀剂17的荧光发光层形成工序进行说明。
首先，如图7的(a)所示，在LED阵列基板1上，例如旋涂或喷涂例如红色的荧光抗蚀剂17。
接着，如图7的(b)所示，使用光掩模18对红色对应的LED4上的红色的荧光抗蚀剂17进行曝光。
接着，通过利用规定的显影液对上述红色的荧光抗蚀剂17进行显影，如图7的(c)所示，在红色对应的LED4上残留红色的荧光抗蚀剂17的岛图案，形成红色荧光发光层2R。
之后，同样地，对于绿色及蓝色的荧光抗蚀剂17，经过向LED阵列基板1上的涂敷工序及使用了光掩模18的光刻工序，如图7的(d)所示，在绿色及蓝色对应的LED4上分别形成绿色荧光发光层2G及蓝色荧光发光层2B。
(遮光构件形成工序)
图10是表示遮光构件形成工序的说明图。
首先，如图10的(a)所示，从荧光发光层2的光射出面2a一侧通过溅镀等成膜，在荧光发光层2的周面2b上以规定厚度形成作为遮光构件3的铝或镍等的金属膜。在这种情况下，遮光构件3可以通过无电解镀形成金属膜，也可以例如在荧光发光层2上涂布例如感光性的黑色抗蚀剂后，使其紫外线固化，用上述黑色抗蚀剂填埋相邻的荧光发光层2之间的间隙。
接着，如图10的(b)所示，例如通过基于光刻法的蚀刻、激光照射或研磨来去除荧光发光层2的光射出面2a上的遮光构件3。在通过激光照射去除金属膜的情况下，可以使用波长约260nm～约360nm的激光。另外，在通过激光照射去除黑色抗蚀剂的情况下，可以使用约355nm以上的波长的激光进行激光烧蚀。
之后，在显示面侧表面形成省略图示的透过可见光的透明保护层和防止外光反射的防反射膜，由此完成第一实施方式的本发明的全彩LED显示面板。另外，在LED4发出蓝色光的情况下，也可以没有蓝色荧光发光层2B。或者，也可以设置在抗蚀剂膜13中仅分散了蓝色调整色素15B的蓝色荧光发光层。
图11是表示本发明的全彩LED显示面板的第二实施方式的主要部分放大截面图。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，荧光发光层2和遮光构件3形成在与LED阵列基板1不同的其他透明基板19上。以下，对第二实施方式的制造方法进行说明。
第二实施方式的制造方法大致分为LED阵列基板制造工序、荧光发光层阵列基板制造工序和组装工序。
上述LED阵列基板制造工序与第一实施方式的制造方法相同，在此省略说明。
图12是表示荧光发光层阵列基板制造工序的说明图。
首先，如图12的(a)所示，在透过激发光EL及可见光的例如玻璃、树脂制的透明基板19上，例如旋涂或喷涂例如红色的荧光抗蚀剂17。
接着，如图12的(b)所示，使用光掩模18对红色的荧光抗蚀剂17进行曝光。
接着，通过利用规定的显影液对上述红色的荧光抗蚀剂17进行显影，如图12的(c)所示，残留红色的荧光抗蚀剂17的岛图案，以与红色对应的LED4的排列间距相同的间距形成红色荧光发光层2R。
之后，同样地，对于绿色及蓝色的荧光抗蚀剂17，经过向透明基板19上的涂敷工序及使用了光掩模18的光刻工序，如图12的(d)所示，以与绿色及蓝色对应的LED4的排列间距相同的间距分别形成绿色荧光发光层2G及蓝色荧光发光层2B。
接着，如图12的(e)所示，从荧光发光层2的光射出面2a侧通过溅镀等成膜，在荧光发光层2的侧面以规定厚度形成作为遮光构件3的铝或镍等的金属膜。在这种情况下，遮光构件3可以通过无电解电镀形成金属膜，也可以例如在荧光发光层2上涂布例如感光性的黑色抗蚀剂后，使其紫外线固化，用上述黑色抗蚀剂填埋相邻的荧光发光层2之间的间隙。
接着，如图12的(f)所示，例如通过基于光刻法的蚀刻、激光照射或研磨来去除荧光发光层2的光射出面2a上的遮光构件3。这样一来，制造出在荧光发光层2的除了光射出面2a以外的周面2b上具备遮光构件3的荧光发光层阵列基板20。
图13是表示组装工序的说明图。
首先，如图13的(a)所示，在LED阵列基板1上设置荧光发光层阵列基板20，使用预先设置在LED阵列基板1上的省略图示的对准标记和预先设置在荧光发光层阵列基板20上的省略图示的对准标记进行对准，将荧光发光层阵列基板20的各荧光发光层2定位在LED阵列基板1的各LED4上。
接着，如图13的(b)所示，两基板在维持对准状态的状态下被压接，通过省略图示的粘合剂接合。由此，完成本发明的全彩LED显示面板的第二实施方式。另外，与第一实施方式同样地，在LED4发出蓝色光的情况下，可以没有蓝色荧光发光层2B，也可以设置在抗蚀剂膜13中仅分散了蓝色调整色素15B的蓝色荧光发光层。
在上述第二实施方式中，也可以在荧光发光层阵列基板20形成后、或上述组装工序结束后进行在荧光发光层2上的保护层和防反射膜的形成。
另外，在上述实施方式中，说明了在作为荧光抗蚀剂17的岛图案而形成的荧光发光层2的除了光射出面2a以外的周面2b被覆盖而设置遮光构件3的情况，但本发明不限于此，如图14的(a)、(b)所示，也可以在由透明的感光性树脂图案化形成并在表面覆盖遮光构件3而设置的隔壁21包围的区域内，填充具有均匀分散荧光色素14和调整色素15的荧光抗蚀剂17而形成荧光发光层2。或者，如图14的(c)所示，也可以通过在由黑色抗蚀剂图案化形成的黑色矩阵22包围的区域中，填充具有均匀分散的荧光色素14和调整色素15的荧光抗蚀剂17而形成的荧光发光层2。
在以上的说明中，描述了LED4是以氮化镓(GaN)为主材料的发光二极管的情况，但本发明不限于此，LED4也包含有机EL。由此，LED阵列基板1的LED4也可以由放射紫外或蓝色波段的光的有机EL发光层形成。
符号说明
1…LED阵列基板
2…荧光发光层
2a…光射出面
2b…周面
2R…红色荧光发光层
2G…绿色荧光发光层
2B…蓝色荧光发光层
3…遮光构件
4…LED
5…布线基板
14…荧光色素
15…调整色素
17…荧光抗蚀剂
EL…激发光
FL…荧光。
