JP4602987B2 - 反射性絶縁分離層を備えるディスプレイ - Google Patents
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Description
本発明は、ディスプレイ、とりわけ、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）ディスプレイに関する。
当技術分野で知られているＯＬＥＤディスプレイは一般に、非常に概略的ではあるが図１に示されるような構造を有する。スクリーンガラス３０上に、１つ又は複数の発光層２０が（図示しない２つの電極間に挟まれた正孔輸送層、電子輸送層等の他の層と共に）配置され、その側方に隣接する絶縁分離層(isolating separator layer)１０が、２つの異なる発光層を分離している。分離層は、図１に示されるように発光層よりも高くすることができる。分離層は、発光層の下に位置し、基板に向かうディスプレイの異なるピクセルのみを分離することも可能である。絶縁セパレータはたいてい、“ブラックマトリックス(Black Matrix)”と呼ばれる材料、すなわち、反射性でない材料からなる。
光が例えばＯＬＥＤ内での正孔及び電子の再結合により発光層から発せられる場合、光は、様々な方向に、中でもセパレータ１０に向けて投射する方向に発光層から送出される。通例、基板内を伝搬する光はディスプレイを出ることができない。とりわけ、光がこの“ブラックマトリクス”に当たると、当該光は吸収され、ゆえに決してディスプレイを出ることができない。これは、ディスプレイの輝度特性の望ましくない減衰を招く。
それゆえ、本発明の目的は、より高い輝度特性を持つディスプレイを提供することにある。
この目的は、グランドプレート(ground plate)並びに各々前記グランドプレートに接するように配置される少なくとも１つの発光層及び少なくとも１つの絶縁分離層を有するディスプレイであって、前記少なくとも１つの発光層及び前記少なくと１つの絶縁分離層が互いに隣接して接するように配置され、前記絶縁分離層が反射性(reflective)であるディスプレイを提供することにより達成される。
本発明の意味合いにおけるグランドプレートは、とりわけ、透明電極構造を持つ平坦な基板であり、該基板上で、発光層及び絶縁分離層が該基板の平坦面に沿って長手方向に及び／又は縦方向に(latitudinally)延在するように配置され得る。適切なグランドプレートは、例えば、透明電極(アノード)又はスクリーンとしてＩＴＯ（インジウムスズ酸化物(Indium-Tin-Oxide)）層を備えるガラススクリーンである。グランドプレートについては、ガラス以外の透明材料を用いることもでき、透明電極は他の導電性材料によっても形成され得る。他の透明又は半透明誘電体層が基板と電極との間に配置されることも可能である。更に、グランドプレートは、装置のピクセルアドレシングに用いられる電子的素子、即ち、薄膜トランジスタを担持してもよい。
本発明の意味合いにおける“反射性”は、絶縁分離層が５０％以上の反射性、より好ましくは７０％以上の反射性、より好ましくは８０％以上の反射性、より好ましくは８５％以上の反射性、より好ましくは９０％以上の反射性、最も好ましくはより大きく１００％以下の反射性であることを意味する。
これにより、発光層からセパレータに向けて送出された光は、基板を介して出て行けるような角度で反射される。
絶縁分離層は、グランドプレートから突出する発光層の側で発光層にオーバーラップしてもよいことに留意されたい。これにより、グランドプレートを遠ざかるように発光層から放たれる光も、ディスプレイを出て行けるように反射される。
好ましくは、絶縁分離層の厚さは、１０ｎｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以上８μｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上５μｍ以下、最も好ましくは１００ｎｍ以上３μｍ以下である。
好ましくは、発光層の厚さは、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であるが、発光層の好ましい厚み領域(thickness region)は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、及び６０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
好ましくは、グランドプレートの厚さは、３０μｍ以上１０ｍｍ以下であるが、グランドプレートの好ましい厚み領域は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、２ｍｍ以上５ｍｍ以下、１ｍｍ以上２ｍｍ以下、最も好ましくは３０μｍ以上１ｍｍ以下である。
好ましい実施例において、前記少なくとも１つの絶縁分離層の材料は金属材料を有する。適切な金属材料は、例えば、フレーク構造を持つ金属であり、これらフレークの表面上で、酸化物の形成により又は他のパッシベーション方法によりパッシベートされているものである。結果として、絶縁分離層は電気的に絶縁であり、金属反射特性を持つ。好ましくは、前記少なくとも１つの絶縁分離層の材料は、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、クロム(Cr)及びマンガン(Mn)を含む群から選択される材料を有する。最も好ましい絶縁分離層はアルミニウムフレークを有する。これらアルミニウムフレークは、例えば、Metalure(登録商標)金属ディスパーションとしてEckartWerke、
Germanyにより入手可能である。本発明の範囲内で用いられる顔料、限定的ではないが特にMetalure(登録商標)の顔料の典型的な平均及びその程度において好ましい粒子サイズは、９−１４μｍの範囲である。本発明の好ましい実施例による層、限定的ではないが特にMetalure(登録商標)ディスパーションを用いる層の全反射率(total reflectance)は、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上、最も好ましくは８５％以上１００％以下である。本発明の好ましい実施例のために好ましい重要な特性は、例えば、Li-Piin Sung等のJournal of Coatings Technology, 74, 932(2002)55(本文献は、参照により本明細書に完全に組み込まれる)に述べられているフレークの配向を調節する可能性である。フレークを処理する条件に依存して、フレークの配向は基板と角度をなすように選択され得る。このようにして、反射自体が主として金属的な性格である一方、分離層の反射率は基板に閉じ込められる光に対する角度を変える。
本発明の他の好ましい実施例においては、当該ディスプレイが、少なくとも１つのλ／４プレート及び少なくとも１つのリニア偏光層を有し、前記少なくとも１つのλ／４プレート及び前記少なくとも１つのリニア偏光層が、前記グランドプレートから前記絶縁分離層に向けて進む光及び前記絶縁分離層から前記グランドプレートに向けて進む光が、前記少なくとも１つのλ／４プレート及び前記少なくとも１つのリニア偏光層を通らされるように前記グランドプレート及び前記絶縁分離層の間に配置される。斯かる構成により、絶縁分離層は反射性であるが、ディスプレイに当たる入射光は反射されない。前記少なくとも１つのλ／４プレート及び前記少なくとも１つのリニア偏光層を通過し、前記絶縁分離層により反射される光は、前記少なくとも１つのλ／４プレートを再度通過した後初期の偏光角に対し垂直な偏光角を持ち、それ故、前記少なくとも１つのリニア偏光層を通ることができない。このため、他の好ましい実施例では、前記少なくとも１つの絶縁分離層の表面が正反射性である。
本発明による他の好ましい実施例によれば、角度をもって前記少なくとも１つの絶縁分離層に当たる光が、少なくとも一部異なる角度で反射される。そうすることにより、発光層から発せられた光のうちグランドプレートでの全反射に起因してディスプレイを出られないような光の少なくとも一部が、ディスプレイを出ることができる。なぜなら、角度が絶縁分離層により変えられるからである。
本発明の他の好ましい実施例によれば、６５００Ｋの相関色温度を持つ白色光に対する当該ディスプレイの効率が、少なくとも０．５ｌｍ／Ｗ以上、好ましくは１．４ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは３．８ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは５．２ｌｍ／Ｗ以上、最も好ましくは５．６ｌｍ／Ｗ以上である。これにより、当該分野における要求を依然満たしつつ、ディスプレイは良好な光放射率を持つ。
本発明の他の好ましい実施例においては、当該ディスプレイが、インクジェット印刷により形成される。塗布された発光層は、電界を加えることにより異なる色を発する。これにより、ディスプレイの素早く、効率的な製造が可能となる。
他の実施例においては、当該ディスプレイが、フォトリソグラフィにより形成される。これにより、高解像度ディスプレイの効率的な製造が可能となる。
他の実施例においては、当該ディスプレイの少なくとも１つの発光層が、真空蒸着技術（蒸発、有機気相堆積）により形成される。これにより、非溶解性有機材料を持つディスプレイの素早く、効率的な製造が可能となる。
上述した技術の２つの、３つ以上の又は全ての組み合わせが、本発明の範囲内でディスプレイを形成するために用いられ得ることに留意されたい。
本発明の他の好ましい実施例においては、電気的に生成された光を異なる色に変換する少なくとも１つの光変換層が用いられる。これにより、優れた輝度低下特性(luminance degradation performance)を持つディスプレイを製造することが可能になる。
本発明の更なる利点及び特徴は、添付の図面と共に理解されるであろう。
図１は、本発明の第１実施例のディスプレイの構造の一部を非常に概略的に示す。透明電極の構造を備えるガラススクリーンとしてもよいスクリーンガラス３０上に、１つ又は複数の発光層２０が（図示しない正孔輸送層等の他の層と共に）配置され、接するように配置されたその側方に隣接する絶縁分離層１０が、２つの異なる発光層２０を分離している。絶縁分離層１０、発光層２０及び好ましくは透明電極構造を備えるガラススクリーンの形態で形成されるグランドプレート３０の構造及び設計それ自体は従来からの技術であり、それ故、詳細には述べない。しかしながら、当技術分野で知られている如何なる構造も、本発明の範囲内で用いられてもよい。
図２は、本発明の好ましい実施例による偏光層５０、λ／４プレート４０及び絶縁分離層１０を通る光の道筋を示す。この実施例によれば、ディスプレイは、少なくとも１つのλ／４プレート４０及び少なくとも１つのリニア偏光層５０を有し、少なくとも１つのλ／４プレート４０及び少なくとも１つのリニア偏光層５０は、グランドプレート３０から絶縁分離層１０に向けて進む光及び絶縁分離層１０からグランドプレート３０に向けて進む光が、少なくとも１つのλ／４プレート４０及び少なくとも１つのリニア偏光層５０を通らされるようにグランドプレート３０及び絶縁分離層１０の間に配置される。絶縁分離層１０の表面が正反射性であることがさらに好ましい。
そうすることにより、ディスプレイに当たる光の反射が低減され得る。これは、非常に概略的ではあるが図２に示されるようになされる。
入射光が偏光層５０に当たり、偏光層５０では、例えば水平偏光光しか通されない。λ／４プレート４０を介して、光は円偏光光に変えられ、（図２に図示しない）種々のその他の層を随意通り、最終的に絶縁分離層１０に当たる。絶縁分離層１０の反射により、光はλ／４プレート４０に反射される。しかしながら、偏光方向が、λ／４プレート４０を通った後に光が垂直に偏光されているようにこの反射により変えられる。この光は、偏光層５０を通過することができず、最終的に、入射光は吸収される結果となる。斯かるディスプレイを介して、入射光は反射されないが、発光層から発せられた光は反射される。これは、当技術分野で知られているディスプレイと比較して所謂輝度コントラスト特性(Luminance Contrast Performance)の劇的な増加を招く。
輝度コントラスト特性（ＬＣＰ）は、
のように定義される。
反射性ではない“ブラックマトリックス”用いる最先端技術から知られているディスプレイ及び上述したディスプレイは、ほぼ同じ反射を持つであろう。しかしながら、本発明による発光層から絶縁分離層に向けて発せられた光の好ましい反射に起因して、この光は輝きを与えられる(luminate)こととなり、斯くして、ＬＣＰを増大させるであろう。
他の好ましい実施例においては、角度をもって少なくとも１つの絶縁分離層１０に当たる光が、少なくとも一部異なる角度で反射される。これは、例えば非常に概略的ではあるが図３に示されるような絶縁分離層１０の表面構造に起因する。図３に見られるように、表面構造は、角度をもって互いに隣接して配置される様々な平坦面からなる。第１の面に当たる光は（ちょうど通常の鏡におけるように）入射光と同じ角度で反射されるが、これら平坦面は互いに角度をもって配置されているので、第２の面に当たる光は、第１の面に当たる光と比べて別の角度で反射されるであろう。図３に示される表面構造は、例えば、上述したようなアルミニウムフレークを用いることにより実現され得る。
図３に示される表面構造を持つ絶縁分離層１０は、本発明の好ましい実施例によるディスプレイ内で発光層２０からグランドプレート３０に向けて投射された光の道筋を示す図４に示されるような、以下の利点を持つ。
従来技術で知られているディスプレイにおいて、発光層２０からグランドプレート３０に向けて発せられる光の大部分は、全反射が生じるような角度を持つ。それ故、この光は、グランドプレート３０を出ることがなく、斯くして、ディスプレイの輝度を低下させる。
上述した図４に示される絶縁分離層１０を用いた場合、発光層２０から発せられ、グランドプレート３０により全反射された（矢印により示される）光は、様々な角度で絶縁分離層１０により反射される。それ故、（全部ではないが）上記光の少なくとも一部は、グランドプレート３０及びディスプレイを出ることができるであろう。
好ましくは、６５００Ｋの相関色温度を持つ白色光に対するディスプレイの効率が、少なくとも０．５ｌｍ／Ｗ以上、好ましくは１．４ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは３．８ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは５．２ｌｍ／Ｗ以上、最も好ましくは５．６ｌｍ／Ｗ以上である。これは、当技術分野において知られているディスプレイと比較して２０％以上の光収率の増加が達成され得ることを意味する。
好ましくは、上述したディスプレイは、インクジェット印刷により形成され得る。ディスプレイの形成に適したインクジェットプロセスの原理は、例えば、C. MacPherson等による”Development of Full Colour Passive PLED Displays by Inkjet Printing”, Sid 03 Digest 39.4, 1191-1193, 2003（本文献は、参照により本明細書に完全に組み込まれる）に述べられている。
本発明の好ましい実施例によれば、金属分離層構造がリフトオフプロセスで適用される。所要の駆動エレクトロニクス及び透明電極を含むガラスプレートが、フォトレジスト層（BASFから入手可能なポリビニルピロリドン(polyvinylpyrrolidone) PVP K-90：TGKから入手可能なジ（４−アジド−２−スルフォニルベンジリデン）アセトンジソディウム(di(4-azido-2-sulfonylbenzylidene)acetone disodium)の比が１：１０）で被覆され、ＵＶに曝され、乾燥され、現像される。この処理工程後、フォトレジストが、分離層が配置される場所の基板プレートから除去される。次いで、Metalure（登録商標）W2002ディスパーションからの２μｍの厚さの金属層がスピンコーティングにより堆積される。８０℃で１０分間乾燥させた後、スクリーンが希釈された硝酸でぬらされる。２分後、フォトレジストがその上のMetalure（登録商標）層と共に、高圧のウォータージェットにより除去される。乾燥後、２００ｎｍの厚さのPEDOT Buffer層（H.C. StarckからのBaytron（登録商標）P）が印刷され、２００℃で１分間乾燥される。次いで、赤色、緑色及び青色の発光ポリマー層が、７０ｎｍの厚さで連続して印刷される。カソード蒸着及びパッケージングがデバイスの下地を締めくくる。
本発明によるディスプレイは、家電用途、携帯用途、モニタ用途、コンピュータ用途に用いるディスプレイデバイスに好ましくは含まれる。
Claims (9)
- グランドプレート並びに各々前記グランドプレートに接するように配置される少なくとも１つの発光層及び少なくとも１つの絶縁分離層を有するディスプレイであって、前記少なくとも１つの発光層及び前記少なくとも１つの絶縁分離層が互いに隣接して接するように配置され、前記少なくとも１つの絶縁分離層のうちの少なくとも１つの前記絶縁分離層の前記グラウンドプレートに面している少なくとも１つの側が反射性であると共にフレーク構造の金属材料を有している、ディスプレイ。
- 請求項１に記載のディスプレイにおいて、
前記金属材料は、アルミニウム、バナジウム、クロム及びマンガンを含む群から選択される材料を有することを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１又は２に記載のディスプレイにおいて、
前記少なくとも１つの絶縁分離層の材料はアルミニウムフレークを有することを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１乃至３の何れか一項に記載のディスプレイにおいて、
少なくとも１つのλ／４プレート及び少なくとも１つのリニア偏光層を有し、前記少なくとも１つのλ／４プレート及び前記少なくとも１つのリニア偏光層は、前記グランドプレートを介して前記絶縁分離層に向けて進む周囲光及び前記絶縁分離層から前記グランドプレートに向けて進む光が、前記少なくとも１つのλ／４プレート及び前記少なくとも１つのリニア偏光層を通らされるように前記絶縁分離層よりも下のレベルにおいて前記グランドプレート上に配置されることを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１乃至４の何れか一項に記載のディスプレイにおいて、
前記少なくとも１つの絶縁分離層の表面が正反射性であることを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１乃至５の何れか一項に記載のディスプレイにおいて、
角度をもって前記少なくとも１つの絶縁分離層に当たる光は、少なくとも一部異なる角度で反射されることを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１乃至６の何れか一項に記載のディスプレイにおいて、
６５００Ｋの相関色温度を持つ白色光に対する当該ディスプレイの効率が、少なくとも０．５ｌｍ／Ｗ以上、好ましくは１．４ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは３．８ｌｍ／Ｗ以上、より好ましくは５．２ｌｍ／Ｗ以上、最も好ましくは５．６ｌｍ／Ｗ以上であることを特徴とするディスプレイ。 - 請求項１乃至７の何れか一項に記載のディスプレイにおいて、
当該ディスプレイは、インクジェット印刷、フォトリソグラフィ、真空蒸着又はこれらプロセスの組合わせにより形成されることを特徴とするディスプレイ。 - 家電用途、携帯用途、モニタ用途又はコンピュータ用途に用いる請求項１乃至８の何れか一項に記載のディスプレイを含むディスプレイデバイス。
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