JP2023518514A - Display element and display device - Google Patents
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Abstract
黒色PDLと光学フィルムとを組み合わせて表面反射率を低減し、OLED出力の減光を抑えた表示素子を提供する。基板上に陽極、有機発光層および陰極が積層された有機発光ダイオード(OLED)が集積された表示素子において、前記有機発光ダイオードを囲む黒色材料からなる隔壁(PDL)と、前記有機発光ダイオードおよび前記隔壁を覆う光学フィルムとを備えた。A display element is provided in which a black PDL and an optical film are combined to reduce the surface reflectance and reduce the dimming of the OLED output. In a display element in which an organic light emitting diode (OLED) in which an anode, an organic light emitting layer and a cathode are laminated on a substrate is integrated, a partition wall (PDL) made of a black material surrounding the organic light emitting diode, the organic light emitting diode and the and an optical film covering the partition wall.
Description
本開示は、表示素子に関し、より詳細には、有機発光層を有し、マトリクス状に配列されて表示装置を構成する表示素子に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a display element, and more particularly to a display element having an organic light-emitting layer and arranged in a matrix to constitute a display device.
有機発光ダイオード(OLED)を有する表示素子である複数の画素を含む表示装置においては、高いコントラストを得るために、偏光板が装着されている。従って、偏光板は、OLED出力の約60%を減光するので、所与の光量を得るためには表示素子の消費電力が高くなる。消費電力の増大は、OLEDの寿命を短くしてしまう。 In a display device including a plurality of pixels, which is a display element having an organic light emitting diode (OLED), a polarizer is attached in order to obtain high contrast. Thus, the polarizers dim about 60% of the OLED output, resulting in higher power consumption of the display element for a given amount of light. Increased power consumption shortens the life of OLEDs.
トップエミッション型のOLEDに用いられるポリイミド基板は、表面反射率が約10%以上あり、外部量子効率(EQE)を高めるために銀(または銀合金)からなるアノード電極を用いたとき、表面反射率は約90%以上ある。従って、偏光板が装着されていないOLED表示素子は、高い反射率を有し、特に太陽光の下では、視認性が著しく低下する。 Polyimide substrates used in top-emission OLEDs have a surface reflectance of about 10% or more. is about 90% or more. Therefore, an OLED display element without a polarizing plate has a high reflectance, and the visibility is significantly reduced especially under sunlight.
このような問題に対処するために、アノード電極に接して遮光膜を設けたり、OLEDを画定する隔壁(PDL:pixel defining layer)に遮光膜を用いることが行われている(例えば、特許文献1-3参照)。RGB各色のOLEDの口径比が40%、ポリイミド基板の表面反射率10%、アノード電極の反射率90%のとき、平均表面反射率は約45%と計算される。遮光膜を設けることにより、ポリイミド基板の表面反射率は約5%以上低減し、平均表面反射率は約35%となり、10%程度の平均表面反射率の改善が確認できるであろう。しかしながらが、反射率は、実用的な表示素子としてはまだ高く、現実的には偏光板が必要となる。 In order to deal with such problems, a light-shielding film is provided in contact with the anode electrode, or a light-shielding film is used in a partition wall (PDL: pixel defining layer) that defines the OLED (see, for example, Patent Document 1). -3). When the aperture ratio of the RGB OLEDs is 40%, the surface reflectance of the polyimide substrate is 10%, and the reflectance of the anode electrode is 90%, the average surface reflectance is calculated to be about 45%. By providing the light-shielding film, the surface reflectance of the polyimide substrate is reduced by about 5% or more, the average surface reflectance is about 35%, and it can be confirmed that the average surface reflectance is improved by about 10%. However, the reflectance is still high for a practical display element, and a polarizing plate is actually required.
現在、折り曲げ可能または折り畳み可能な表示素子がますます普及している。ただし、反射率を下げるためには偏光板が必要である。偏光板は一般的に固く、折り曲げに対して割れやすく、曲げに対して液晶分子の配向状態が影響を受けることになるため、折り曲げ可能な表示装置に適用することができない。 Bendable or foldable display elements are now becoming more and more popular. However, a polarizing plate is required to lower the reflectance. A polarizing plate is generally hard and easily broken when bent, and the alignment state of liquid crystal molecules is affected by bending, so it cannot be applied to a bendable display device.
本願発明の目的は、黒色PDLと光学フィルムとを組み合わせて表面反射率を低減し、OLED出力の減光を抑えた表示素子を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a display element in which a black PDL and an optical film are combined to reduce the surface reflectance and suppress the dimming of the OLED output.
この開示の目的を達成するために、本開示の一実施形態は、基板上に陽極、有機発光層および陰極が積層(fabricated)された有機発光ダイオード(OLED)が集積された表示素子において、前記有機発光ダイオードを囲む黒色材料からなる隔壁と、前記有機発光ダイオードおよび前記隔壁を覆う光学フィルムとを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the object of this disclosure, one embodiment of the present disclosure provides a display element in which an organic light emitting diode (OLED) in which an anode, an organic light emitting layer and a cathode are fabricated on a substrate is integrated, A partition made of a black material surrounding the organic light emitting diode and an optical film covering the organic light emitting diode and the partition are provided.
本実施形態によれば、黒色の隔壁と所定の範囲の偏光度を有する光学フィルムとを組み合わせることにより、OLED表示素子としての平均表面反射率を低減できるとともに、EQEの改善効果が見込めるので、OLED出力の減光を抑制することができる。 According to the present embodiment, by combining the black barrier ribs and the optical film having the degree of polarization within a predetermined range, the average surface reflectance of the OLED display element can be reduced, and the effect of improving the EQE can be expected. Dimming of the output can be suppressed.
前記隔壁の表面抵抗率は、1014Ω/cm2以上であり、体積抵抗率は1014Ω/cm以上であることが好ましい。 The barrier ribs preferably have a surface resistivity of 10 14 Ω/cm 2 or more and a volume resistivity of 10 14 Ω/cm or more.
この形態によれば、漏れ電流を抑え、高い光学濃度で表面反射を抑制することができる。 According to this form, leakage current can be suppressed, and surface reflection can be suppressed with high optical density.
前記隔壁の光学濃度は、1.0以上であることが好ましい。 It is preferable that the partition walls have an optical density of 1.0 or more.
この形態によれば、隣接するOLEDへの漏れ光を減らすことができる。 According to this form, leakage light to adjacent OLEDs can be reduced.
前記光学フィルムは、偏光度が60-90%の偏光フィルムとすることができる。 The optical film may be a polarizing film with a degree of polarization of 60-90%.
この形態によれば、OLED表示素子に適用するための要件である表面反射率12.5%以下、EQE改善見込み率10%以上を満たすことができる。 According to this embodiment, the surface reflectance of 12.5% or less and the EQE improvement rate of 10% or more, which are requirements for application to an OLED display device, can be satisfied.
前記光学フィルムは、光学濃度が0.15-0.26のNDフィルタとすることができる。 The optical film can be an ND filter with an optical density of 0.15-0.26.
この形態によれば、OLED表示素子に適用するための要件である表面反射率12.5%以下、EQE改善見込み率10%以上を満たすことができる。 According to this embodiment, the surface reflectance of 12.5% or less and the EQE improvement rate of 10% or more, which are requirements for application to an OLED display device, can be satisfied.
前記基板上の前記有機発光ダイオードを囲む前記隔壁(PDL)以外の部分が、前記黒色材料により被覆されており、被覆された部分の一部に開口部が形成されている。 A portion of the substrate other than the partition wall (PDL) surrounding the organic light emitting diode is covered with the black material, and an opening is formed in a part of the covered portion.
この形態によれば、透過率が高く、かつ黒色PDLによってコントラストが改善されたOLEDを提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide an OLED with high transmittance and improved contrast due to the black PDL.
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態にかかるOLEDの構造を示す。図1は、OLED100の出射方向(OLED表示素子の表示面)を図の上側とした断面図であり、層構造を模式的に示した図である。OLED100は、バックサイドバリア110、基板121、バックプレーン122、フロントプレーン130、および薄膜封止材(TFE)140が順に積層されている。
FIG. 1 shows the structure of an OLED according to one embodiment of the invention. FIG. 1 is a cross-sectional view in which the emission direction of the OLED 100 (the display surface of the OLED display element) is on the upper side of the drawing, and schematically shows the layer structure. The OLED 100 has a
バックサイドバリア110は、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiNxOy)または酸化シリコン(SiOx)等の第1の無機バリア層111、有機樹脂の有機バリア層112、およびSiNxまたはSiOxの第2の無機バリア層113が順に積層されており、出射方向の反対側、すなわち背面側からのO2およびH2Oの侵入を防止する。
The
基板121上のバックプレーン122には、選択した画素に電圧または電流を印加して個別に動作させるために、薄膜トランジスタ(TFT)の駆動回路が各画素の直下に埋め込まれている。バックプレーン122は、基板121上のTFTおよび配線を樹脂により埋め込んで平坦化されている。
In a
フロントプレーン130は、陽極131と、正孔注入層(HIL)132,正孔輸送層(HTL)133、有機発光層(EML)134、ホールブロック層(HBL)135、および電子輸送層(ETL)136を含む発光層と、陰極137とが順に積層されている。
The
TFE140は、厚さ約0.5μm-1μmのSiNx/SiOxの第1の無機バリア層141、厚さ約7.5μm-15μmの有機バリア層142、および厚さ約0.5μm-1μmのSiNx/SiOxの第2の無機バリア層143が順に積層されている。なお、TFE140を構成するそれぞれの膜厚は、下部に構成されているOLEDの積層構造と併せて、光学設計上の好適な光取り出し条件によって任意に設定することができ、OLED表示素子のパネル設計によって決まるので一義的に決まるものではない。TFE140は、OLED表示素子の表示面からのO2およびH2Oの侵入を防止する。
TFE 140 comprises a first
OLED100は、陽極131から注入された正孔と陰極137から注入された電子が有機発光層134内で再結合する際に生じた光を、基板121とは反対側の陰極137側から取り出すトップエミッション型OLEDである。
The OLED 100 is a top-emission device in which light generated when holes injected from the
基板121は、複数のOLED100が上面に配列形成される支持体であり、例えば、石英、ガラス、金属箔、または樹脂製のフィルム、シートなどが用いられる。基板121が樹脂製の場合には、その材質としてポリブチレンナフタレート(PBN)などのポリエステル類、ポリメチルメタクリレート(PMMA)に代表されるメタクリル樹脂類、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリアミド(PA)、もしくはポリカーボネート樹脂などが用いられる。
The
陽極131は、例えば、効率よく発光層へ正孔を注入するために、電極材料の真空準位からの仕事関数が大きいものを用いることができる。具体的には、電極材料は、クロム(Cr),金(Au),白金(Pt),ニッケル(Ni),銅(Cu),タングステン(W)または銀(Ag)などの単一の金属または合金を用いることができる。また、陽極131は、これら単一の金属または合金よりなる金属膜と、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(InZnO)、酸化亜鉛(ZnO)とアルミニウム(Al)との合金などの透明導電膜との、スパッタリングされたまたは蒸着された積層(sputtered or evaporated)構造を有していてもよい。
For the
特に、トップエミッション型の表示素子の場合、陽極131は、高反射率のOLED100の電極を用いることにより、干渉効果および高反射率効果によって外部への光取り出し効率が改善される。例えば、陽極131は光反射性に優れた第1層と、この上部に設けられた光透過性を有すると共に仕事関数の大きな第2層とをスパッタまたは蒸着された構造を用いる。第1層は、主にAlまたはAgを主成分とする合金を用いることができ、副成分としては、高反射率の主成分であるAlよりも相対的に仕事関数が小さい材料を用いる。このような副成分としては、ランタノイド系列の元素を用いることができる。ランタノイド系列元素の仕事関数は、大きくはないが、これらの元素を含むことにより陽極131の安定性が向上し、かつ陽極131の正孔注入性も満足する。また、副成分としてはランタノイド系列の元素の他に、シリコン(Si)、銅(Cu)などの元素を用いてもよい。
In particular, in the case of a top-emission display element, the
第2層は、Al合金の酸化物、モリブデン(Mo)の酸化物、ジルコニウム(Zr)の酸化物、Crの酸化物、およびタンタル(Ta)の酸化物を用いることができる。例えば、第2層がランタノイド系列の元素を副成分として含むAl合金の酸化物層(自然酸化膜を含む)である場合、ランタノイド系列の元素の酸化物は透過率が高いため、これを含む第2層の透過率が良好となる。これにより、第1層の表面における反射率が高く維持される。また、第2層にITOなどの透明導電層を用いることにより陽極131の特性が改善される。ITOは仕事関数が大きいため基板121と接する側、即ち、第1層に用いることによりキャリア注入効率を高めると共に、陽極131と基板121との間の密着性を向上することができる。
The second layer can use Al alloy oxide, molybdenum (Mo) oxide, zirconium (Zr) oxide, Cr oxide, and tantalum (Ta) oxide. For example, if the second layer is an Al alloy oxide layer (including a natural oxide film) containing a lanthanoid element as an accessory component, the lanthanide element oxide has a high transmittance, so the second layer containing the lanthanoid element oxide has a high transmittance. The transmittance of the two layers becomes good. This maintains a high reflectance on the surface of the first layer. Also, the characteristics of the
なお、OLED100を用いて構成される表示素子の駆動方式がアクティブマトリックス方式である場合、陽極131を形成した後に、ピクセル部をピクセル定義層(PDL)でパターニングし、基板121上に設けられた駆動用のTFTに、陽極131を接続する。
In addition, when the driving method of the display element configured using the
発光層に含まれるHIL132、HTL133、EML134、HBL135、およびETL136は有機層である。これら有機層は、アクリル化合物およびヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)の他、後述する材料などによって構成される。有機層は、例えばインクジェットプリンタ等によって形成される。有機層を構成する各層の膜厚および構成材料等は特に限定されないが、一例を以下に示す。
HIL132は、EML134への正孔注入効率を高めると共に、リークを防止するためのバッファ層である。HIL132の厚みは、例えば5nm-200nmであり、さらに好ましくは8nm-150nmの範囲に設定される。HIL132の構成材料は、電極や隣接する層の材料との関係で適宜選択すればよく、例えばポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン、ポリキノキサリンおよびそれらの誘導体、芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体などの導電性高分子、金属フタロシアニン(銅フタロシアニン等)、カーボンなどを含む。導電性高分子の具体例としては、オリゴアニリンおよびポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)などのポリジオキシチオフェンが挙げられる。
The
HTL133は、EML134への正孔輸送効率を高めるための有機層である。HTL133の厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば5nm-200nmの範囲に設定することができる。必要に応じて、HTL133の厚みは、8nm-150nmの範囲にできる。HTL133を構成する材料としては、有機溶媒に可溶な発光材料、例えば、ポリビニルカルバゾール、ポリフルオレン、ポリアニリン、ポリシランまたはそれらの誘導体、側鎖または主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリピロールまたはトリフェニルアミン誘導体などを用いることができる。
EML134では、電界がかかると電子と正孔との再結合が起こり発光する。EML134の厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば、10nm-200nmに設定することができる。必要に応じて、EML134の厚さは20nm-150nmにすることができる。EML134は、それぞれ単層あるいは積層構造であってもよい。
In the
EML134を構成する材料は、それぞれの発光色に応じた材料を用いればよく、例えば(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン系高分子誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、トリフェニルアミン誘導体あるいは上記高分子に有機EL材料をドープしたものが挙げられる。ドープ材料としては、例えばルブレン、ペリレン、9,10ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、トリフェニルアミン誘導体等を用いることができる。なお、EML134を構成する材料は、上記材料を2種類以上混合して用いてもよい。また、有機発光層134用材料は上記高分子量の材料に限らず、低分子量の材料を組み合わせて用いてもよい。低分子材料の例としては、アントラセン、ベンジン、スチリルアミン、トリフェニルアミン、ポルフィリン、トリフェニレン、アザトリフェニレン、テトラシアノキノジメタン、トリアゾール、イミダゾール、オキサジアゾール、ポリアリールアルカン、フェニレンジアミン、アリールアミン、オキザゾール、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベンあるいはこれらのトリフェニルアミン誘導体、または、ポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物あるいはアニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマーあるいはオリゴマーが挙げられる。
The material constituting the
EML134を構成する材料としては、上記材料の他に発光性ゲスト材料として、発光効率が高い材料、例えば、低分子蛍光材料、りん光色素あるいは金属錯体等の有機発光材料を用いることができる。なお、EML134は、例えば上述したHTL133を兼ねた正孔輸送性の有機発光層としてもよく、また、後述するETL136を兼ねた電子輸送性の有機発光層としてもよい。
As the material constituting the
HBL135は、陰極137への正孔の流入を阻止するものであり、例えばBCP(2, 9-ジメチル-4, 7-ジフェニル-1, 10-フェナントロリン)が用いられ得る。HBL135の厚みは、例えば0.1nm-100nmとし得る。
ETL136は、EML134への電子輸送効率を高めるための有機層である。ETL136の厚みは、素子の全体構成にもよるが、例えば5nm-200nmに設定することができる。必要に応じて、ETL136の厚みは、10nm-180nmに設定できる。ETL136の材料としては、優れた電子輸送能を有する有機材料を用いることが好ましい。EML134への輸送効率を高めることにより、後述する電界強度による発光色の変化が抑制される。具体的には、アリールピリジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体などを用いることが好ましい。これにより、低い駆動電圧でも高い電子の供給効率が維持される。この他、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属およびその酸化物、複合酸化物、フッ化物、炭酸塩等が挙げられる。
ETL136は、電子ドナー性を有し、その材料としては、例えば、n型ドーパントをドープした電子輸送性材料、具体的には、上記に挙げた材料を用いることができる。n型ドープ材料としては、例えばアルカリ金属,アルカリ土類金属,またはこれらの酸化物,複合酸化物,フッ化物および有機錯体等が挙げられる。特に、ETL136の電子移動度が比較的大きい場合には、電気陰性度が小さく電子ドナー性に優れた材料が挙げられる。この中でも、膜状態における可視光領域での光吸収が小さい材料が好ましい。具体的には、Li,Na,K,Rb,Cs等のアルカリ金属またはBe,Mg,Ca,Sr,Ba,Ra等のアルカリ土類金属、Sm,Yb,Ga,La等のランタノイド系金属等の電気陰性度が低い金属材料が挙げられる。
The
陰極137は、例えば、厚みが10nm程度であり、光透過性が良好で仕事関数が小さい材料により構成される。また、酸化物を用いて透明導電膜を形成することによっても光取り出しを担保することができる。この場合、ZnO,ITO,InZnO,InSnZnO等を用いることができる。さらに、陰極137は単層でもよいが、例えば、陽極131側から順に複数の層を積層した構造であってもよい。陰極137には、アルミキノリン錯体、スチリルアミン誘導体、フタロシアニン誘導体等の有機発光材料を含有した混合層でもよい。この場合、さらにAl-Li、Mg-Agの層を有していてもよい。また、陰極137は、作製される素子の構造に応じて最適な組み合わせ、積層構造を取ればよい。
The
図2に、本実施形態のOLEDを用いた表示素子のピクセル構造を示す。RGB各色のOLEDが集積された1ピクセルを示している。バックプレーン122上には、フロントプレーン130が形成され、PDL180a-180dがパターニングされて、RGB各色のフロントプレーン130a-130cが画定されている。フロントプレーン130の陽極131は、バックプレーン122における配線に接続されている。
FIG. 2 shows the pixel structure of the display element using the OLED of this embodiment. It shows one pixel in which OLEDs of each color of RGB are integrated. A
フロントプレーン130a-130cとPDL180a-180dとを覆うように、TFE140(第1の無機バリア層141、有機バリア層142および無機バリア層143)が積層され、OLEDを封止している。さらに、接着層150を介して、以下に述べる本実施形態の光学フィルム160が積層されている。
A TFE 140 (first
従来のポリイミドPDLに代えて、黒色PDLにすることにより、黒色PDLは外部からの環境光を直接吸収し(図2のA)、または陽極131で反射した光の一部を吸収する(図2のB)。さらに隣接するOLEDからの漏れ光も吸収することができる(図2のC)。従って、黒色PDLを有する従来のポリイミドPDLで、高い光学濃度(OD:optical density)で抑制することができる。また、後で述べるように、黒色材料により、漏れ電流を抑制することができる。 By using a black PDL instead of the conventional polyimide PDL, the black PDL directly absorbs ambient light from the outside (A in FIG. 2) or partially absorbs the light reflected by the anode 131 (FIG. 2). B). Furthermore, it can also absorb leaked light from adjacent OLEDs (C in FIG. 2). Therefore, conventional polyimide PDL with black PDL can be suppressed at high optical density (OD). Also, as will be described later, the black material can suppress leakage current.
図3に、従来のポリイミドPDLの構成を示す。R=1、G=2、B=1の4つのOLEDが集積された1ピクセル201の例を示している。OLEDを囲む隔壁以外の部分、例えば、バックプレーン122のTFTや配線が埋め込まれた部分202の上部にも、正面からの反射を低減させるために、黒色材料で被覆されることが望ましい。すなわち、コントラスト向上のために、一般的には、ピクセル201が配置された開口領域以外は、黒色PDLと同じ材料で覆われている方が好ましい。しかしながら、OLED表示素子自体の透過率を高めたい場合には、当該材料で被覆されていない領域を設けることが好ましい。
FIG. 3 shows the configuration of a conventional polyimide PDL. It shows an example of one
図4に、本実施形態の黒色PDLの構成を示す。本実施形態では、黒色PDL材料をパターン化し、ピクセル211のOLEDを囲む黒色PDL以外の部分、例えば、バックプレーン122のTFTや配線が埋め込まれた部分212などの領域の一部に開口部を形成する。これにより、透過率が高く、かつ黒色PDLによってコントラストが改善されたOLEDを提供することができる。さらに、透明OLEDとすることができるので、OLED表示素子の下部にセンサーやカメラを設置することが可能となる。
FIG. 4 shows the configuration of the black PDL of this embodiment. In this embodiment, the black PDL material is patterned to form openings in portions other than the black PDL surrounding the OLEDs of the
黒色材料は、抵抗率が低く、隣接ピクセルからの漏れ電流が生じたり、導電性を付加するために添加されたカーボン粒子からのダストが発生して、欠陥の要因になる。多くの黒色材料は、カーボンなどの黒色材料の表面抵抗率(シート抵抗)は約1016 Ω/cm2以下である。一方、OLEDのPDLの表面抵抗率は1014 Ω/cm2 以上必要である。これにより、黒色材料を塗布することができ、そして、黒色PDLにより、リーク電流を抑えることができる。黒色材料の体積抵抗率(電気抵抗率、比抵抗)は、約1016 Ω/cm以下である。OLEDでは1014 Ω/cm以上あれば十分であり、体積抵抗率も十分である。 The black material has low resistivity and causes defects due to leakage current from adjacent pixels and dust from carbon particles added to add conductivity. Many black materials, such as carbon, have a surface resistivity (sheet resistance) of about 10 16 Ω/cm 2 or less. On the other hand, the surface resistivity of the PDL of the OLED should be 10 14 Ω/cm 2 or more. Thereby, a black material can be applied, and the leakage current can be suppressed by the black PDL. The volume resistivity (electrical resistivity, specific resistance) of the black material is about 10 16 Ω/cm or less. For OLEDs, 10 14 Ω/cm or more is sufficient, and the volume resistivity is also sufficient.
黒色材料の具体例としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、マンガンフェライトまたはアクリル基含有樹脂、ポリイミド基含有樹脂、シリコーン基含有樹脂、フッ素基含有樹脂、ウレタン基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂の少なくとも1つを含む。マンガンフェライト、ボーンブラック、グラファイト、鉄黒、アニリン黒、シアニン黒、チタン黒、アニリン黒または酸化鉄黒色顔料の少なくとも1つを含む材料を黒色材料として用いても良い。 Specific examples of black materials include carbon black, acetylene black, lamp black, manganese ferrite, acrylic group-containing resins, polyimide group-containing resins, silicone group-containing resins, fluorine group-containing resins, urethane group-containing resins, and epoxy group-containing resins. At least one. A material containing at least one of manganese ferrite, bone black, graphite, iron black, aniline black, cyanine black, titanium black, aniline black, or iron oxide black pigment may be used as the black material.
黒色材料の母材の例としては、アクリル基含有樹脂、ポリイミド基含有樹脂、シリコーン基含有樹脂、フッ素基含有樹脂、ウレタン基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂などを含む。2以上の樹脂が混合された混合物を基材として用いるのが好ましい。さらに、基材と混合される着色物質として黒色物質が使用され得る。黒色着色材の例は、マンガンフェライト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、グラファイト、鉄黒、アニリンブラック、シアニンブラック、チタンブラック、アニリンブラック、酸化鉄黒色顔料が挙げられる。 Examples of the base material of the black material include acrylic group-containing resins, polyimide group-containing resins, silicone group-containing resins, fluorine group-containing resins, urethane group-containing resins, epoxy group-containing resins, and the like. A mixture in which two or more resins are mixed is preferably used as the base material. Additionally, a black material can be used as the coloring material mixed with the substrate. Examples of black colorants include manganese ferrite, carbon black, acetylene black, lamp black, bone black, graphite, iron black, aniline black, cyanine black, titanium black, aniline black, and iron oxide black pigments.
上述した基材に混合された着色物質として、上記の黒色物質だけでなく、黒色物質と同等の遮光特性を有する異なる色の着色物質を混合した混合物でもよい。例えば、このような着色物質は、ビクトリアピュアブルー (42595)、オーラミン O (41000)、カチロン ブリリアント フラビン (ベーシック 13)、ローダミン 6 GCP (45160)、ローダミン B (45170)、サフラニン OK 70:100 (50240)、エリオ グラウザン X (42080)、 No.120/ライオノールイエロー(21090)、ロナーイエローGRO(21090)、シムラーファストイエロー8GF(21105)、ベンジジンイエロー4T-564D(21095)、シムラーファストレッド4015(12355)、ライオノールレッド7B4401 (15850)、ファストゲン ブルー TGR-L (74160)、ライオノール ブルー SM (26150)等を含む。適用可能な顔料のCI(color index)の例は、C.I. I.イエロー顔料 20、24、86、93、109、110、117、125、137、138、147、148、150、153、154、166、C. I.オレンジ顔料 36、43、51、55、59、61、C. I.赤色顔料9、97、122、123、149、168、177、180、192、215、216、217、220、224、226、227、228、240、254、C. I.バイオレット顔料 19、23、29、30、37、40、50、C. I.青色顔料 15、15:1、15:4、15:6、22、60、64、C. I. 緑色顔料 7、36、C. I. 褐色顔料 23、25、26を含む。
As the coloring substance mixed in the substrate described above, not only the above black substance but also a mixture of different colored substances having the same light shielding properties as the black substance may be used. For example, such coloring substances are Victoria Pure Blue (42595), Auramine O (41000), Catilone Brilliant Flavin (Basic 13), Rhodamine 6 GCP (45160), Rhodamine B (45170), Safranin OK 70:100 (50240 ), Erio Glausan X (42080), No.120 / Lionol Yellow (21090), Lonar Yellow GRO (21090), Shimla Fast Yellow 8GF (21105), Benzidine Yellow 4T-564D (21095), Shimla Fast Red 4015 (12355) ), Lionol Red 7B4401 (15850), Fastgen Blue TGR-L (74160), Lionol Blue SM (26150), etc. Examples of CI (color index) of applicable pigments are C.I.I.
PDLを特定する指標としての光学濃度(OD)は、媒体の不透過率の対数表現であり、透過率Tと以下の関係にある。
OD=log10(1/T)
例えば、T=0.1(10%)のときOD=1、T=0.01(1%)のときOD=2である。ODが大きければTは小さい。
Optical density (OD) as an index for specifying PDL is a logarithmic representation of the opacity of a medium, and has the following relationship with transmittance T.
OD=log10(1/T)
For example, OD=1 when T=0.1 (10%) and OD=2 when T=0.01 (1%). The larger the OD, the smaller the T.
図5に、PDLの(OD)と表面反射率の関係の一例を示す。この事例によれば、PDLのODが1以上であれば、表面反射率が6%で飽和していることが分かる。表面反射率は、全体の構成で決まる光学パラメータであり、一義的にこの絶対値が6%で飽和するわけではないが、ODに対する飽和傾向は、どの構成からもODの定義により相対関係はこの様な関係になる。そこで、本実施形態のPDLは、ODが1以上の材料を用いることにより、隣接するOLEDへの漏れ光を減らすことができる。 FIG. 5 shows an example of the relationship between PDL (OD) and surface reflectance. According to this case, it can be seen that the surface reflectance is saturated at 6% when the OD of the PDL is 1 or more. The surface reflectance is an optical parameter determined by the overall configuration, and it does not univocally saturate at an absolute value of 6%. various relationships. Therefore, the PDL of this embodiment can reduce leakage light to the adjacent OLED by using a material with an OD of 1 or more.
しかしながら、陽極131で反射した光の一部は、依然として外部に出射される。さらに、表面反射率を下げるために、OLED表示素子の表示面に、高いODの光学フィルムを付加することが考えられる。しかしながら、OLED出力がさらに減り、所与の光量を得るためには、OLED表示素子の消費電力がさらに増大する。カラーフィルタ(CF:color filter)を付加することも考えられるが、OLEDの出力スペクトラムとCFの透過スペクトラムとを可視光域にわたり整合する必要がある。整合後も7%程度の表面反射率が残り、製造コストの増大に対して効果が低い。陽極131に低反射率の電極材料を用いることも考えられるが、トップエミッション型OLEDでは効率が低下し、低反射率ではマイクロキャビティ効果も薄れてしまう。
However, part of the light reflected by the
そこで、本実施形態では、図2に示したように、表面反射率を低減する光学フィルム160を加える。偏光板の一般的な用法では、偏光度(PE)は高い方が良く、例えばPE=100%に近い方が望ましい。一方、本実施形態では、黒色PDLと組み合わせることにより、光学フィルム160が所定の範囲のPEを有していれば、OLED表示素子としての平均表面反射率を10%以下とすることができる。さらに、低いPEの光学フィルム160により、EQEの改善効果が見込めるので、OLED出力の減光を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, an
(実施例1)
図6に、本実施形態のOLEDに適用する光学フィルムの構造を示す。具体的には、PE=65-80%のLPE(low polarized efficiency)フィルムを適用する。図6は、OLED100の出射方向(OLED表示素子の表示面)を図の上側とした断面図であり、光学フィルム160は、上から順に、厚さ約25μmの保護層(TAC)161、厚さ約4μmの偏光コーティング162、厚さ約5μmの接着層(PSA)163、厚さ約2μmの1/4波長板164、および厚さ約15μmの接着層(PSA)165から構成されている。実施例1では、一例として、いわゆる液晶コーティングによる液晶偏光板を用いており、二色性色素の濃度を調整することにより、所定の範囲のPEを有する偏光フィルムを得ている。
(Example 1)
FIG. 6 shows the structure of the optical film applied to the OLED of this embodiment. Specifically, an LPE (low polarized efficiency) film with PE=65-80% is applied. FIG. 6 is a cross-sectional view in which the emission direction of the OLED 100 (the display surface of the OLED display element) is the upper side of the drawing. It consists of a
図7に、本実施形態のLPEフィルムの特性の一例を示す。実線は、低いPEの光学フィルムによるEQE改善見込み率であり左の縦軸目盛で示し、破線は表面反射率であり右の縦軸目盛で示す。OLED表示素子の要件として表面反射率10%以下、EQE改善見込み率20%以上を要件とすると、光学フィルム160のPE=65%-80%の範囲となる。さらに、実用上のOLED表示素子の要件として表面反射率12.5%以下、EQE改善見込み率10%以上に緩和すると、光学フィルム160のPE=60%-90%の範囲となる。
FIG. 7 shows an example of the properties of the LPE film of this embodiment. The solid line is the potential EQE improvement rate by the optical film with low PE and is shown on the left vertical axis scale, and the dashed line is the surface reflectance and is shown on the right vertical axis scale. If the requirements for the OLED display element are a surface reflectance of 10% or less and an EQE improvement rate of 20% or more, the PE of the
図8に、本実施形態のOLEDを用いた表示素子の出力スペクトルを示す。RGB各色のOLEDを備えたOLED表示素子の出力スペクトルである。実線は、PE=75%、反射率5.8%、EQE改善見込み率30%の光学フィルム160を適用した場合であり、破線は従来の偏光板(PE=99.96%)を適用した場合である。図9に、従来の偏光板に対して本実施形態のLPEフィルムによるOLED出力の改善効果を示す。本実施形態のLPEフィルムによれば、可視光域の全体にわたって、EQEが改善され、OLED出力が増えていることがわかる。
FIG. 8 shows the output spectrum of the display element using the OLED of this embodiment. Fig. 4 is an output spectrum of an OLED display element with RGB colored OLEDs; The solid line is the case of applying the
(実施例2)
液晶偏光板に代えて、ポリビニルアルコール(PVA)に、ヨウ素化合物分子を吸着配向させたヨウ素偏光板を用いることもできる。ヨウ素の濃度を調整することにより、表面反射率が10%以下となる所定の範囲のPEを得ることができる。
(Example 2)
Instead of the liquid crystal polarizing plate, an iodine polarizing plate in which iodine compound molecules are adsorbed and oriented in polyvinyl alcohol (PVA) may be used. By adjusting the concentration of iodine, it is possible to obtain PE within a predetermined range in which the surface reflectance is 10% or less.
(実施例3)
上述した偏光板に代えて、ND(Neutral Density)フィルタを適用することもできる。図10に、本実施形態のOLEDに付加する中性密度(ND)フィルタの特性を示す。実線は、低いPEの光学フィルムによるEQE改善見込み率であり左の縦軸目盛で示し、破線は表面反射率であり右の縦軸目盛で示す。OLED表示素子の要件として表面反射率10%以下、EQE改善見込み率20%以上を要件とすると、NDフィルタの透過率は60-65%の範囲となる。このときNDフィルタのODは0.22-0.18となる。上述したように、表面反射率12.5%以下、EQE改善見込み率10%以上に緩和すると、NDフィルタの透過率は55-70%の範囲となり、ODは0.26-0.15となる。
(Example 3)
An ND (Neutral Density) filter can also be applied instead of the polarizing plate described above. FIG. 10 shows the characteristics of the neutral density (ND) filter added to the OLED of this embodiment. The solid line is the potential EQE improvement rate by the optical film with low PE and is shown on the left vertical axis scale, and the dashed line is the surface reflectance and is shown on the right vertical axis scale. Assuming that the surface reflectance of 10% or less and the EQE improvement rate of 20% or more are requirements for the OLED display element, the transmittance of the ND filter is in the range of 60-65%. At this time, the OD of the ND filter is 0.22-0.18. As described above, if the surface reflectance is reduced to 12.5% or less and the EQE improvement rate is relaxed to 10% or more, the transmittance of the ND filter will be in the range of 55-70%, and the OD will be 0.26-0.15. .
図7と図10を比較すると、NDフィルタは、所望のPEの範囲ではEQE改善見込み率が低く、適用できる範囲が狭いことが分かる。
(実施例4)
実施例1-3に加えて、図4に示した黒色PDLの構成を適用することもできる。これにより、透過率が高く、かつ黒色PDLと光学フィルムとによってコントラストが改善されたOLEDを提供することができる。
Comparing FIG. 7 and FIG. 10, it can be seen that the ND filter has a low EQE improvement probability in the desired PE range and a narrow applicable range.
(Example 4)
In addition to Examples 1-3, the configuration of the black PDL shown in FIG. 4 can also be applied. This makes it possible to provide an OLED with high transmittance and improved contrast due to the black PDL and the optical film.
従来のポリイミドPDLに代えて、黒色PDLにすることにより、黒色PDLは外部からの環境光を直接吸収し(図2のA)、または陽極131で反射した光の一部を吸収する(図2のB)。さらに隣接するOLEDからの漏れ光も吸収することができる(図2のC)。従って、従来のポリイミドPDLを代替した黒色PDLで、高い光学濃度(OD:optical density)で抑制することができる。また、後で述べるように、黒色材料により、漏れ電流を抑制することができる。 By using a black PDL instead of the conventional polyimide PDL, the black PDL directly absorbs ambient light from the outside (A in FIG. 2) or partially absorbs the light reflected by the anode 131 (FIG. 2). B). Furthermore, it can also absorb leaked light from adjacent OLEDs (C in FIG. 2). Therefore , black PDL, which replaces conventional polyimide PDL, can be suppressed at a high optical density (OD). Also, as will be described later, the black material can suppress leakage current.
図3に、従来のポリイミドPDLの構成を示す。R=1、G=2、B=1の4つのOLEDが集積された1ピクセル201の例を示している。OLEDを囲む隔壁以外の部分、例えば、バックプレーン122のTFTや配線が埋め込まれた部分202の上部にも、正面からの反射を低減させるために、黒色材料200で被覆されることが望ましい。すなわち、コントラスト向上のために、一般的には、ピクセル201が配置された開口領域以外は、黒色PDLと同じ材料で覆われている方が好ましい。しかしながら、OLED表示素子自体の透過率を高めたい場合には、当該材料で被覆されていない領域を設けることが好ましい。
FIG. 3 shows the configuration of a conventional polyimide PDL. It shows an example of one
図4に、本実施形態の黒色PDLの構成を示す。本実施形態では、黒色PDL材料210をパターン化し、ピクセル211のOLEDを囲む黒色PDL以外の部分、例えば、バックプレーン122のTFTや配線が埋め込まれた部分212などの領域の一部に開口部213を形成する。これにより、透過率が高く、かつ黒色PDLによってコントラストが改善されたOLEDを提供することができる。さらに、透明OLEDとすることができるので、OLED表示素子の下部にセンサーやカメラを設置することが可能となる。
FIG. 4 shows the configuration of the black PDL of this embodiment. In this embodiment, the
図5に、PDLの光学濃度(OD)と表面反射率の関係の一例を示す。この事例によれば、PDLのODが1以上であれば、表面反射率が6%で飽和していることが分かる。表面反射率は、全体の構成で決まる光学パラメータであり、一義的にこの絶対値が6%で飽和するわけではないが、ODに対する飽和傾向は、どの構成からもODの定義により相対関係はこの様な関係になる。そこで、本実施形態のPDLは、ODが1以上の材料を用いることにより、隣接するOLEDへの漏れ光を減らすことができる。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the optical density (OD) of PDL and the surface reflectance. According to this case, it can be seen that the surface reflectance is saturated at 6% when the OD of the PDL is 1 or more. The surface reflectance is an optical parameter determined by the overall configuration, and it does not univocally saturate at an absolute value of 6%. various relationships. Therefore, the PDL of this embodiment can reduce leakage light to the adjacent OLED by using a material with an OD of 1 or more.
Claims (6)
前記有機発光ダイオードを囲む黒色材料からなる隔壁と、
前記有機発光ダイオードおよび前記隔壁を覆う光学フィルムと
を備えたことを特徴とする表示素子。 In a display element in which an organic light emitting diode (OLED) in which an anode, an organic light emitting layer and a cathode are laminated on a substrate is integrated,
a partition made of a black material surrounding the organic light emitting diode;
and an optical film covering the organic light-emitting diode and the partition wall.
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