JP2023518514A

JP2023518514A - 表示素子及び表示装置

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Publication number: JP2023518514A
Application number: JP2022557699A
Authority: JP
Inventors: 靖典鬼島
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2023-05-01
Also published as: CN114651333A; WO2021189288A1; KR20220157459A

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００２－０３３１８５号公報特開２０１１－０３４８８４号公報特開２０１５－００８０３６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

前記隔壁の光学濃度は、１．０以上であることが好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本開示の一実施形態にかかるＯＬＥＤの構造を示す図である。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図である。従来のポリイミドＰＤＬの構成を示す図である。本実施形態の黒色ＰＤＬの構成を示す図である。ＰＤＬの光学濃度と表面反射率の関係の一例を示す図である。本実施形態のＯＬＥＤに適用する光学フィルムの構造を示す図である。本実施形態のＬＰＥフィルムの特性の一例を示す図である。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図である。従来の偏光板に対する本実施形態のＬＰＥフィルムによるＯＬＥＤ出力の改善効果を示す図である。本実施形態のＮＤフィルタの特性の一例を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims

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。
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以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
前記隔壁の光学濃度は、１．０以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
前記光学フィルムは、偏光度が６０－９０％の偏光フィルムであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の表示素子。
前記光学フィルムは、光学濃度が０．１５－０．２６の中性濃度（ＮＤ）フィルタであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の表示素子。
前記基板上の前記有機発光ダイオードを囲む前記隔壁以外の部分が、前記黒色材料により被覆されており、被覆された前記部分の一部に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示素子。