JP2019110118A - 有機発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光抽出効率が向上した有機発光表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態によれば、その表面がマイクロレンズを成す第２オーバーコート層と保護層の間に、複数のエアホールを含む第１オーバーコート層と、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物からなる透過電極をさらに位置させる。これにより、マイクロレンズの凹部においても光抽出効率を向上させることができ、ＯＬＥＤの光抽出効率をさらに向上させると共に、外部へ均一に光を放射することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、有機発光表示装置に関するものであって、特に光抽出効率が向上した有機発光表示装置に関するものである。

近年、情報化社会の進展に伴って、大量の情報を処理して表示するディスプレイに対する関心が高まり、持ち運び可能な情報媒体への要求が高まるにつれて、ディスプレイ分野が急速に発展しており、それに応じて、軽量および薄型の様々なフラット表示装置が開発され、注目を浴びている。

このようなフラット表示装置の具体的な例には、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ ｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、電気発光表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＥＬＤ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ：ＯＬＥＤ）などが挙げられるが、これらフラット表示装置は、薄型、軽量、および低消費電力といった優れた性能を有することから、既存のブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）を急速に代替している。

かかるフラット表示装置のうち、有機発光表示装置（以下、ＯＬＥＤと言う）は自己発光素子であり、非発光素子である液晶表示装置に用いられるバックライトが不要であるため、軽量化および薄型化が可能である。

また、液晶表示装置に比べて視野角およびコントラスト比に優れており、消費電力の面でも有利である上、直流低電圧で駆動が可能である。さらに応答速度が速く、内部の構成要素が固体であることから外部からの衝撃に強く、使用温度範囲も広いというメリットを有する。

特に、製造工程が単純であるため、生産原価を既存の液晶表示装置より大幅に低減できるというメリットがある。

かかるＯＬＥＤは、発光ダイオードによって発光する自己発光素子であって、発光ダイオードは、有機電界発光現象を利用して発光する。

図１は、一般的な有機電界発光現象に基づく発光原理を有する発光ダイオードのバンドダイアグラムである。

図１に示すように、発光ダイオード１０は、アノード電極２１とカソード電極２５、およびこれらの間に位置する有機発光層からなるが、有機発光層は、正孔輸送膜３３（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、電子輸送膜３５（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、そして正孔輸送膜３３と電子輸送膜３５との間に介在された発光膜４０（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）からなる。

そして、発光効率を向上させるため、アノード電極２１と正孔輸送膜３３との間に正孔注入膜３７（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）を介在し、カソード電極２５と電子輸送膜３５との間に電子注入膜３９（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）を介在する。

このような発光ダイオード１０は、アノード電極２１とカソード電極２５に、それぞれ正（＋）の電圧、負（−）の電圧が印加されると、アノード電極２１の正孔とカソード電極２５の電子が発光膜４０に輸送されて励起子を形成し、該励起子が、励起状態から基底状態へ遷移する際に光が発生し、発光膜４０によって可視光線の形で放出される。

ところが、かかる発光ダイオード１０を含むＯＬＥＤは、有機発光層から出射された光がＯＬＥＤの様々な構成要素を通って外部へ放出される過程において、相当な部分が損失するため、ＯＬＥＤの外部へ放出される光は、有機発光層から出射された光のうち、約２０％程度にしかならない。

ここで、有機発光層から出射される光量は、ＯＬＥＤへ印加される電流の大きさと共に増加するので、有機発光層へさらに多くの電流を印加することにより、ＯＬＥＤの輝度をより上昇させることができるが、その結果、電力消耗が大きくなり、またＯＬＥＤの寿命が減少する。

したがって、ＯＬＥＤの光抽出効率を向上させるための様々な研究が必要である。

本発明は、前述した問題を解決するためのものであって、光抽出効率が向上したＯＬＥＤを提供することを目的とする。

前述したような目的を達成するため、本発明は、発光領域、および前記発光領域の縁部に沿って非発光領域が定義される複数の画素領域を含む基板と、前記基板の上部に位置して、前記発光領域に対応し、所定間隔離隔して位置する複数の散乱部と、前記散乱部の上部に位置して、前記複数の散乱部に対応し、前記散乱部に向かって突出した複数の凹部を含む第１オーバーコート層と、前記画素領域毎に、前記第１オーバーコート層の上部に位置する第１電極と、前記第１電極の上部に順次位置する有機発光層および第２電極を備える有機発光表示装置を提供する。

前記複数の散乱部のそれぞれは、エアホールを含み、前記エアホールは、前記第１オーバーコート層の下部に位置する第２オーバーコート層に設けられる。また、前記第１オーバーコート層と前記第２オーバーコート層の間には、透明電極が位置し、前記透明電極は、前記エアホールにそれぞれ対応して位置するホールを含む。

そして、互いに対応する前記エアホールおよび前記ホールの中心点は、前記凹部の頂点に対応して位置し、前記透明電極は、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、または酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）を含む金属酸化物からなる。

前記複数の散乱部のそれぞれは、散乱粒子を有する散乱パターンを含み、前記散乱部の幅は、前記凹部の最大幅より小さく形成される。

そして、前記第２オーバーコート層は、前記複数の凹部と交互に位置する凸部を含み、その表面がマイクロレンズを構成し、前記複数の画素領域は、前記発光領域上に波長変換層を設ける。

このとき、前記画素領域毎に、駆動薄膜トランジスタが設けられる。

互いに対応する前記エアホールと前記ホールは、同じ幅を有することができる。

前記第１電極と前記有機発光層、および前記第２電極は、前記オーバーコート層の表面形状に対応する形状を有することができる。

前述したように、本発明により、その表面がマイクロレンズを成す第２オーバーコート層と保護層との間に、複数のエアホールを含む第１オーバーコート層、および酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物からなる透過電極をさらに位置させることで、マイクロレンズの凹部においても光抽出効率を向上させることができ、ＯＬＥＤの光抽出効率をさらに向上させると共に、外部へ均一に光を放射できるという効果がある。

一般的な有機電界発光現象に基づく発光原理を有する発光ダイオードのバンドダイアグラムである。 本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤを概略的に示す断面図である。 マイクロレンズの凹部において光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。 本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤの光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。 本発明の第１オーバーコート層と透明電極に設けられるホールとエアホールの様子を示す写真である。 本発明におけるエアホールおよびマイクロレンズの配置構造を概略的に示す平面図である。 本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤの光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

以下、図面を参照し、本発明に係る実施例を詳細に説明する。

［第１実施例］
図２は、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤを概略的に示す断面図であり、図３は、マイクロレンズの凹部において光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

説明に先立ち、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、出射された光の透過方向によって、トップエミッション型とボトムエミッション型に分けられるが、以下、本発明では、ボトムエミッション型を例に挙げて説明する。

そして、説明の便宜上、各画素領域Ｐは、発光ダイオードＥが設けられて実質的に画像が具現化される発光領域ＥＡと、発光領域ＥＡの縁部に沿って位置し、駆動薄膜トランジスタＤＴｒが形成されるスイッチング領域ＴｒＡを含むように定義する。

図２に示すように、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、駆動薄膜トランジスタＤＴｒおよび発光ダイオードＥの形成された基板１０１が、保護フィルム１３０によってカプセル封止される。

これについてさらに詳細に説明すると、基板１０１上の各画素領域Ｐにおけるスイッチング領域ＴｒＡ上には、半導体層１０３が位置するが、半導体層１０３はシリコンからなり、その中央部は、チャネルを構成するアクティブ領域１０３ａからなり、そしてアクティブ領域１０３ａの両側は、高濃度の不純物がドープされたソース領域１０３ｂおよびドレイン領域１０３ｃで構成される。

かかる半導体層１０３の上部には、ゲート絶縁膜１０５が位置する。

ゲート絶縁膜１０５の上部には、半導体層１０３のアクティブ領域１０３ａに対応して、ゲート電極１０７、および一方向に延伸するゲート配線（不図示）が形成される。

また、ゲート電極１０７およびゲート配線（不図示）を含む上部には、第１層間絶縁膜１０９ａが位置し、このとき、第１層間絶縁膜１０９ａおよびその下部のゲート絶縁膜１０５には、アクティブ領域１０３ａの両側に位置したソース領域１０３ｂおよびドレイン領域１０３ｃをそれぞれ露出する第１および第２半導体層コンタクトホール１１６が形成される。

次に、第１および第２半導体層コンタクトホール１１６を含む第１層間絶縁膜１０９ａの上部には、互いに離隔し、第１および第２半導体層コンタクトホール１１６を介して露出されたソース領域１０３ｂおよびドレイン領域１０３ｃにそれぞれ接触するソース電極１１０ａおよびドレイン電極１１０ｂが形成される。

そして、ソース電極１１０ａ、ドレイン電極１１０ｂ、および両電極１１０ａ、１１０ｂの間から露出された第１層間絶縁膜１０９ａの上部に、第２層間絶縁膜１０９ｂが位置する。

ソース電極１１０ａおよびドレイン電極１１０ｂ、そして両電極１１０ａ、１１０ｂに接触するソース領域１０３ｂおよびドレイン領域１０３ｃを含む半導体層１０３と、半導体層１０３の上部に位置するゲート絶縁膜１０５と、ゲート電極１０７は、駆動薄膜トランジスタＤＴｒを構成する。

一方、図面に示していないが、ゲート配線（不図示）と交差してそれぞれ画素領域Ｐを定義するデータ配線（不図示）が位置し、スイッチング薄膜トランジスタ（不図示）は、駆動薄膜トランジスタＤＴｒと同じ構造を有し、駆動薄膜トランジスタＤＴｒに接続される。

また、図面において、スイッチング薄膜トランジスタ（不図示）および駆動薄膜トランジスタＤＴｒは、半導体層１０３がポリシリコン半導体層、または酸化物半導体層からなるトップゲート型を示しているが、変形例として、純粋若しくは不純物非晶質シリコンからなるボトムゲート型であってもよい。

そして、基板１０１は、主にガラス材質からなるが、曲がったり撓ったりする透明なプラスチック材質、例えば、ポリイミドからなり得る。プラスチック材質を基板１０１に用いる場合、基板１０１上において高温の蒸着工程が行われることを考慮すると、高温で耐えられる耐熱性の優れたポリイミドが考えられる。かかる基板１０１の前面全体は、１以上のバッファー層（不図示）によって覆われてもよい。

このとき、スイッチング領域ＴｒＡに設けられた駆動薄膜トランジスタＤＴｒは、光によって閾値電圧がシフトするという特性を持ち得るが、これを防止するため、本発明に係るＯＬＥＤ１００は、半導体層１０３の下部に遮光層（不図示）をさらに備えることができる。

遮光層（不図示）は、基板１０１と半導体層１０３との間に形成され、基板１０１を介して半導体層１０３へ入射する光を遮断することにより、外部光によるトランジスタの閾値電圧の変化を最小化、或いは防止する。かかる遮光層（不図示）は、バッファー層（不図示）によって覆われる。

そして、各画素領域Ｐの発光領域ＥＡに対応する第２層間絶縁膜１０９ｂの上部には、波長変換層１０６が位置する。

このような波長変換層１０６は、発光ダイオードＥから基板１０１へ出射される白色光のうち、画素領域Ｐに設定された色の波長だけ透過させるカラーフィルターを含む。

一例に係る波長変換層１０６は、赤色、緑色、または青色の波長だけ透過させることができる。例えば、本発明に係るＯＬＥＤ１００において、１つの単位画素は、隣接した第１ないし第３画素領域Ｐからなり、この場合、第１画素領域に設けられた波長変換層１０６は赤色カラーフィルター、第２画素領域に設けられた波長変換層１０６は緑色カラーフィルター、そして第３画素領域に設けられた波長変換層１０６は青色カラーフィルターをそれぞれ含むことができる。

本発明に係るＯＬＥＤ１００における１つの単位画素は、波長変換層１０６が形成されていない白色の画素領域をさらに含むことができる。

他の例に係る波長変換層１０６は、発光ダイオードＥから基板１０１へ出射される白色光によって再発光し、各画素領域Ｐに設定された色の光を出射する大きさを有する量子ドットを含むことができる。ここで、量子ドットは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ‐Ｐ、Ｇａ‐Ｓｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、またはＡｌＳｂなどから選択することができる。

例えば、第１画素領域の波長変換層１０６は、ＣｄＳｅまたはＩｎＰの量子ドット、第２画素領域の波長変換層１０６は、ＣｄＺｎＳｅＳの量子ドット、第３画素領域の波長変換層１０６は、ＺｎＳｅの量子ドットをそれぞれ含むことができる。このように、波長変換層１０６が量子ドットを含むＯＬＥＤ１００は、高い色再現率を持つことができる。

また他の例に係る波長変換層１０６は、量子ドットを含むカラーフィルターで構成されてもよい。

かかる波長変換層１０６の上部には、第２層間絶縁膜１０９ｂと共にドレイン電極１１０ｂを露出する第１ドレインコンタクトホール１１７ａを有する保護層１０９ｃおよび第１オーバーコート層２１０が順次積層され、第１オーバーコート層２１０の上部には、透過電極２２０が位置する。

透過電極２２０は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物からなり、所定間隔離隔した複数のホール２２１を含む。

そして、複数のホール２２１に対応する第１オーバーコート層２１０には、エアホール２１１が位置する。

第１オーバーコート層２１０および透過電極２２０の上部には、第２オーバーコート層２３０が位置する。第２オーバーコート層２３０は、ドレイン電極１１０ａを露出する第１ドレインコンタクトホール１１７ａに連通する第２ドレインコンタクトホール１１７ｂを含むが、透過電極２２０は、第２オーバーコート層２３０によって覆われ、第２ドレインコンタクトホール１１７ｂから露出されない。

このとき、発光領域ＥＡ上における第２オーバーコート層２３０は、複数の凹部２３３および複数の凸部２３１が交互に配置され、その上面がマイクロレンズ２３５を成す。一方、凸部２３１と凹部２３３は、第２オーバーコート層２３０の表面の傾斜角度に基づいて定義することができる。これに関して説明すると、傾斜角度が最大となる地点の上部に位置する部分が凸部２３１に該当し、傾斜角度の最大地点の下部に位置する部分が凹部２３３に該当することができる。

表面がマイクロレンズ２３５を成す第２オーバーコート層２３０により、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、光抽出効率がさらに向上することになる。

このとき、第１オーバーコート層２１０に形成されるエアホール２１１は、第２オーバーコート層２３０の凹部２３３に対応して位置する。

したがって、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、透過電極２２０、第１オーバーコート層２１０、およびエアホール２１１により、外部へ抽出できず発光ダイオードＥ内に閉じ込められた光を外部へ抽出することができ、その結果、光抽出効率が向上する。これについて、後でさらに詳細に説明する。

このような第１オーバーコート層２１０及び第２オーバーコート層２３０は、屈折率が約１．５の絶縁物質からなる。例えば、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ベンゾシクロブテン、およびフォトレジストのうち、１つから形成することができるが、これに限定されるものではなく、約１．５の屈折率を有する任意の絶縁物質で形成することができる。

第２オーバーコート層２３０の上部には、第１および第２ドレインコンタクトホール１１７ａ、１１７ｂを介して露出される駆動薄膜トランジスタＤＴｒのドレイン電極１１０ｂに接続され、例えば、仕事関数値が比較的に高い発光ダイオードＥのアノードを成す第１電極１１１が位置する。

第１電極１１１は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）若しくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物、ＺｎＯ：Ａｌ若しくはＳｎＯ_２：Ｓｂのような金属と酸化物の混合物、ポリ（３‐メチルチオフェン）、ポリ［３，４‐（エチレン‐１，２‐ジオキシ）チオフェン］（ＰＥＤＴ）、ポリピロールおよびポリアニリンのような伝導性高分子などからなり得る。また、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン、銀ナノワイヤなどからなってもよい。

かかる第１電極１１１は、画素領域Ｐ毎に位置するが、各画素領域Ｐに位置する第１電極１１１同士の間には、バンク１１９が位置する。

すなわち、バンク１１９は、各画素領域Ｐの縁部に沿って位置し、第１電極１１１は、バンク１１９を各画素領域Ｐの境界部にして、画素領域Ｐ毎に分離した構造を有することになる。

バンク１１９は、屈折率が約１．５の透明な絶縁物質からなり、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ベンゾシクロブテン、およびフォトレジストのうち、１つから形成することができるが、これに限定されるものではなく、約１．５の屈折率を有する任意の絶縁物質で形成することができる。

そして、バンク１１９を含む第１電極１１１の上部に有機発光層１１３が位置するが、有機発光層１１３は、発光物質からなる単層であってもよく、発光効率の向上のため、正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）、正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）、発光層（ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）および電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）からなる多層であってもよい。

また、有機発光層１１３の上部には、カソードを成す第２電極１１５が全面に位置する。

第２電極１１５は、仕事関数値が比較的に低い物質からなり得る。このとき、第２電極１１５は、二層構造であって、仕事関数値の低い金属物質のＡｇなどからなる第１金属と、Ｍｇなどからなる第２金属で構成することができる。

かかるＯＬＥＤ１００は、選択された信号によって第１電極１１１および第２電極１１５へ所定の電圧が印加されると、第１電極１１１からの正孔と第２電極１１５からの電子が有機発光層１１３に輸送されて励起子を形成し、該励起子が、励起状態から基底状態へ遷移する際に光が発生し、可視光線の形で放出される。

このとき、出射された光は、透明な第１電極１１１を通過して外部へ出るので、ＯＬＥＤ１００は、任意の画像を具現化することになる。

ここで、第２オーバーコート層２３０の上部に順次位置する第１電極１１１、有機発光層１１３、および第２電極１１５は、全て第２オーバーコート層２３０の表面に設けられた凹部２３３および凸部２３１にそのまま沿って形成される。

そして、かかる駆動薄膜トランジスタＤＴｒおよび発光ダイオードＥの上部には、薄膜フィルム状の保護フィルム１３０が形成され、ＯＬＥＤ１００は、保護フィルム１３０によってカプセル封止される。

ここで、保護フィルム１３０は、外部の酸素および水分がＯＬＥＤ１００の内部へ浸透することを防止するため、無機保護フィルムを少なくとも２枚積層して用いるが、このとき、無機保護フィルムの耐衝撃性を補うため、２枚の無機保護フィルムの間に有機保護フィルムを介在することが望ましい。

このように、有機保護フィルムと無機保護フィルムが交互に繰り返し積層された構造では、有機保護フィルムの側面から水分および酸素が浸透することを防ぐため、無機保護フィルムが有機保護フィルムを完全に取り囲む構造にすることが望ましい。

したがって、ＯＬＥＤ１００は、外部から水分や酸素がＯＬＥＤ１００の内部へ浸透することを防止することができる。

前述した通り、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、第２オーバーコート層２３０の表面を、凹部２３３および凸部２３１のマイクロレンズ２３５に形成することで、光抽出効率を向上させる。

すなわち、有機発光層１１３から出射された光のうち、有機発光層１１３および第２電極１１５の内部で全反射を繰り返し、閉じ込められた光は、第２オーバーコート層２３０のマイクロレンズ２３５により、全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって外部発光効率が向上することになる。その結果、ＯＬＥＤ１００の光抽出効率が向上する。

特に、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、その表面がマイクロレンズ２３５を成す第２オーバーコート層２３０と保護層１０９ｃとの間に、複数のエアホール２１１を含む第１オーバーコート層２１０と、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物からなる透過電極２２０をさらに位置させることで、ＯＬＥＤ１００の光抽出効率をさらに向上させることになる。

これについてより詳細に説明すると、ＯＬＥＤ１００の発光ダイオードＥ内においては、金属（第１電極１１１、第２電極１１５）と有機発光層１１３との境界で発生する表面プラズモン成分で構成される光導波モードが、出射された光の約６０〜７０％を占める。

言い換えると、有機発光層１１３から出射された光のうち、６０〜７０％の光が発光ダイオードＥ内に閉じ込められる現象が発生する。

そのため、図３に示すように、オーバーコート層２３０の表面がマイクロレンズ２３５を成すように形成し、マイクロレンズ２３５によって外部光抽出効率を向上させることができるが、このように、マイクロレンズ２３５によって光抽出効率が向上しても、マイクロレンズ２３５の凹部２３３においては、依然として有機発光層１１３から出射された光が外部へ出射できず、閉じ込められるという問題が発生する。

ここで、本発明の実施例に係るＯＬＥＤ１００は、エアホール２１１を介し、発光ダイオードＥ内に閉じ込められた光が外部へ抽出されるようにして、光抽出効率をさらに向上させるようになる。

図４は、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００の光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

図４に示すように、発光領域（図２のＥＡ）に対応する保護層１０９ｃの上部には、第１オーバーコート層２１０および透過電極２２０が順次位置し、透過電極２２０の上部には、その表面がマイクロレンズ２３５を成す第２オーバーコート層２３０が位置し、第２オーバーコート層２３０の上部には、第１電極、有機発光層１１３および第２電極１１５から構成される発光ダイオードＥが配置される。

ここで、その表面が凹部２３３および凸部２３１を有するマイクロレンズ２３５を成す第２オーバーコート層２３０の上部に順次位置する第１電極１１１、有機発光層１１３および第２電極１１５は、全て第２オーバーコート層２３０の表面にそのまま沿って形成される。

そして、透過電極２２０には、第２オーバーコート層２３０の凹部２３３に対応してホール２２１が設けられ、透過電極２２０のホール２２１に対応する第１オーバーコート層２１０には、エアホール２１１が設けられる。

ここで、有機発光層１１３と第１電極１１１は、ほぼ同じ屈折率を有するので、有機発光層１１３から出射された光は、有機発光層１１３と第１電極１１１の界面において光経路が変わらない。

有機発光層１１３と第１電極の屈折率は、１．８〜２．０であり得る。

また、第１および第２オーバーコート層２１０、２３０の屈折率が約１．４〜１．６であるので、有機発光層１１３から出射された光が第１電極１１１を透過し、基板（図２の１０１）の外部へ抽出される過程において、有機発光層１１３から出射された光は、第１電極１１１と第２オーバーコート層２３０の界面において全反射することになる。

このとき、第１電極１１１と第２オーバーコート層２３０の界面において全反射する光のうち、一部の光Ｌ１は、基板（図２の１０１）の外部へ抽出されるが、一部の光は、全反射臨界角より大きい角度を有して基板（図２の１０１）の外部へ抽出されず、第２オーバーコート層２３０と第１電極１１１の間、若しくは第１電極１１１と第２電極１１５の間に閉じ込められる。

ここで、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図２の１００）は、第２オーバーコート層２３０がマイクロレンズ２３５を成すことで、第１電極１１１と第２オーバーコート層２３０の間の界面において全反射する光Ｌ２、Ｌ３のうち、一部の光Ｌ２は、第２オーバーコート層２３０の凸部２３１による屈曲によって全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって基板（図２の１０１）の外部へ抽出されることになる。

したがって、光抽出効率が向上する。

また、第１電極１１１と第２オーバーコート層２３０の間の界面において全反射する光Ｌ２、Ｌ３のうち、一部の光Ｌ３は、第２オーバーコート層２３０の凹部２３３へ進むが、第２オーバーコート層２３０の凹部２３３に進んだ光は、透過電極２２０のホール２２１、および第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１によって全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって基板（図２の１０１）の外部へ抽出されることになる。

その結果、マイクロレンズ２３５の凹部２３３においても光抽出効率が向上するので、ＯＬＥＤ（図２の１００）は、光抽出効率をさらに向上させると共に、外部へ均一に光を放射することができる。

一方、有機発光層１１３から出射された光と、第１電極１１１と第２オーバーコート層２３０の間の界面において全反射し、閉じ込められた光のうち、一部の光Ｌ４、Ｌ５は、第２オーバーコート層２３０に比べて屈折率の大きい透過電極２２０をそのまま透過するが、透過電極２２０を透過した光は、透過電極２２０と第１オーバーコート層２１０の間の界面において、再び全反射することになる。

透過電極２２０と第１オーバーコート層２１０の間の界面において全反射する光のうち、一部の光Ｌ４も基板（図２の１０１）の外部へ抽出されるが、一部の光Ｌ５は、全反射臨界角より大きい角度を有して基板（図２の１０１）の外部へ抽出されず、透過電極２２０と第１オーバーコート層２１０の間に閉じ込められる。このとき、透過電極２２０と第１オーバーコート層２１０の間の界面において全反射する光Ｌ５も第１オーバーコート層２１０に設けられたエアホール２１１によって、全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって基板（図２の１０１）の外部へ抽出されることになる。

ここで、ホール２２１、エアホール２１１およびマイクロレンズ２３５の配置関係についてより詳細に説明すると、第２オーバーコート層２３０の表面は、複数の凹部２３３および複数の凸部２３１が交互に配置され、マイクロレンズ２３５を成す。

透過電極２２０のホール２２１、および第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１は、マイクロレンズ２３５の凹部２３３に対応する領域に配置することができる。

このとき、ホール２２１およびエアホール２１１の中心点は、第２オーバーコート層２３０における凹部２３３の頂点Ｓに対応して位置する。

ここで、エアホール２１１の幅ｄ１は、マイクロレンズ２３５の凹部２３３の幅より、望ましくは最大幅Ｄより小さくすることができる。エアホール２１１の幅ｄ１がマイクロレンズ２３５の凹部２３３の最大幅Ｄより小さく形成されることで、マイクロレンズ２３５による光抽出効果が向上する。

言い換えると、エアホール２１１の幅ｄ１がマイクロレンズ２３５の凹部２３３の最大幅Ｄより大きく形成された場合、マイクロレンズ２３５から基板（図２の１０１）の外部へ抽出される光の経路が変わり、最終的に光は基板（図２の１０１）の外部へ抽出されず、素子内に閉じ込められ得る。

エアホール２１１の幅ｄ１がマイクロレンズ２３５の凹部２３３の最大幅Ｄより大きい場合、素子内に閉じ込められる光量が増加し、光抽出効率が減少し得る。

一方、第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１の幅ｄ１が透過電極２２０のホール２２１の幅ｄ２より広いことと示すが、透過電極２２０のホール２２１と第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１は、第２オーバーコート層２３０の凹部２３３の最大幅Ｄに対応する範囲内で同じ幅を有するように形成することもできる。

そして、第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１は、透過電極２２０をマスクにして、透過電極２２０のホール２２１を介してパターニングし、形成することができる。このように、透過電極２２０は、第２オーバーコート層２３０の内部に閉じ込められた光を第１オーバーコート層２１０へ抽出する役割をすると共に、第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１を形成するためのマスクとしても働く。

ここで、第１オーバーコート層２１０のエアホール２１１を形成する過程について簡略に説明すると、まず、保護層１０９ｃの上部に、第１オーバーコート層２１０、金属層（不図示）、そして第２オーバーコート層２３０を順次積層する。

次に、第２オーバーコート層２３０にマイクロレンズ２３５を形成し、マイクロレンズ２３５の凹部２３３に対応して金属層（不図示）の一部をウェットエッチングしてホールを形成し、透過電極２２０を形成する。

その後、透過電極２２０のホール２２１を開口部に、第１オーバーコート層２１０にエアホール２１１を形成する。

図５は、本発明の第１オーバーコート層と透明電極に設けられるホールとエアホールの様子を示す写真であり、図６は、本発明におけるエアホールおよびマイクロレンズの配置構造を概略的に示す平面図である。

図５の写真を参照すると、保護層１０９ｃの上部に位置する第１オーバーコート層２１０にはエアホール２１１が設けられ、第１オーバーコート層２１０の上部に位置する透明電極２２０には、エアホール２１１に対応してホール２２１が形成されたことが分かる。

かかる第１オーバーコート層２１０に設けられるエアホール２１１は、図６に示すように、マイクロレンズ２３５の凹部２３３に対応して位置する。

すなわち、図６に示すように、各画素領域（図２のＰ）の発光領域ＥＡに対応して複数のマイクロレンズ２３５が配置されるが、マイクロレンズ２３５は、第２オーバーコート層（図４の２３０）の表面に、複数の凹部２３３、および凹部２３３に隣接して位置する複数の凸部２３１が交互に配置されてなる。

ここで、マイクロレンズ２３５の凸部２３１は、平面上、円形形状のものを示すが、これに限定されるものではなく、全体的に六角形状、半球形状、半楕円形状、四角形状など様々な形状であり得る。

このとき、第１オーバーコート層２１０に設けられるエアホール２１１は、マイクロレンズ２３５の凹部２３３に対応して位置するので、凸部２３１が形成された領域以外は、全てエアホール２１１からなり得る。

前述した通り、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図２の１００）は、その表面がマイクロレンズ２３５を成す第２オーバーコート層（図４の２３０）と保護層１０９ｃの間に、複数のエアホール２１１を含む第１オーバーコート層２１０と、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）のような金属酸化物からなる透過電極２２０をさらに位置させることで、ＯＬＥＤ（図２の１００）の光抽出効率をさらに向上させることができる。

［第２実施例］
図７は、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤの光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

図７に示すように、１つの画素領域（図２のＰ）内に位置する発光領域（図２のＥＡ）に対応する保護層１０９ｃの上部には、散乱パターン３００、およびその表面がマイクロレンズ２３５を成すオーバーコート層２３０が配置され、オーバーコート層２３０の上部には、第１電極１１１、有機発光層１１３、および第２電極１１５を含む発光ダイオードＥが配置される。

ここで、その表面が凹部２３３および凸部２３１を有するマイクロレンズ２３５を成すオーバーコート層２３０の上部に順次位置する第１電極１１１、有機発光層１１３、および第２電極１１５は、全てオーバーコート層２３０の表面にそのまま沿って形成される。

散乱パターン３００は、オーバーコート層２３０の凹部２３３に対応し、保護層１０９ｃの上部に位置するが、第１電極１１１とオーバーコート層２３０の間の界面において全反射する光Ｌ３、Ｌ４のうち、オーバーコート層２３０の凹部２３３へ進む一部の光を散乱パターン３００によって散乱させ、多重反射によって基板（図２の１０１）の外部へ抽出されるようにする。

その結果、マイクロレンズ２３５の凹部２３３に対応し、光抽出効率を向上させることができる。

散乱パターン３００は、散乱粒子を含むパターンであり得るが、バインダー内に散乱粒子が散布されて形成され得る。

散乱粒子は、バインダーとは屈折率が異なる粒子であって、１．０〜３．５の屈折率、例えば、１．０〜２．０若しくは１．２〜１．８、または２．１〜３．５若しくは２．２〜３．０の屈折率を有し、平均粒径が５０〜２００００ｎｍ若しくは１００〜５０００ｎｍの粒子が挙げられる。

かかる散乱粒子は、球形、楕円形、多面体形、または不定形のような形状であり得るが、特に制限されるものではない。

散乱粒子には、例えば、ポリスチレン若しくはその誘導体、アクリル樹脂若しくはその誘導体、シリコン樹脂若しくはその誘導体、ノボラック樹脂若しくはその誘導体といった有機材料、またはシリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウムといった無機材料を含む粒子が挙げられる。

また、散乱粒子は、前述した材料のうち、いずれか１つのみから形成されてもよく、２つ以上の材料を含んで形成されてもよく、必要によっては、コア／シェル構造の粒子、または中空粒子状に形成されてもよい。

そして、バインダーには、例えば、散乱粒子が散布できる材料であって、ポリイミド、フルオレン環を有するカルド系樹脂、ウレタン、エポキシド、ポリエステル若しくはアクリレート系の熱硬化性若しくは光硬化性の単量体性、オリゴマー性、高分子性の有機材料や、酸化ケイ素、窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、ポリシロキサンといった無機材料、または有機・無機の複合材料などを用いることができる。

このような散乱パターン３００は、ウェットコートで材料をコーティングし、熱を印加したり、若しくは光を照射するなどの方式、またはゾルゲル法で材料を硬化させる方式、またはＣＶＤ、若しくはＰＶＤなどの蒸着方式、またはマイクロエンボス法などで形成することができる。

かかる散乱パターン３００の幅ｄ３は、マイクロレンズ２３５の凹部２３３の最大幅Ｄより小さくすることができる。散乱パターン３００の幅ｄ３がマイクロレンズ２３５の凹部２３３の最大幅Ｄより小さく形成されることで、マイクロレンズ２３５による光抽出効果を向上させることができる。

前述した通り、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図２の１００）は、その表面がマイクロレンズ２３５を成すオーバーコート層２３０の凹部２３３に対応し、保護層１０９ｃの上部に散乱パターン３００を位置させることで、オーバーコート層２３０の凹部２３３に対応して、光抽出効率を向上させることができ、ＯＬＥＤ（図２の１００）の光抽出効率をさらに向上させるようになる。

本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

１０９ｃ…保護層、１１１…第１電極、１１３…有機発光層、１１５…第２電極、Ｅ…発光ダイオード、２１０…第１オーバーコート層、２１１…エアホール、２２０…透明電極、２２１…ホール、２３０…第２オーバーコート層、２３５…マイクロレンズ（２３１…凸部、２３５…凹部）

Claims (12)

1. 発光領域、および前記発光領域の縁部に沿って非発光領域が定義される複数の画素領域を含む基板と、
   前記基板の上部に位置し、前記発光領域に対応し、所定の間隔だけ離隔して位置する複数の散乱部と、
   前記散乱部の上部に位置して、前記複数の散乱部に対応し、前記散乱部に向かって突出した複数の凹部を含む第１オーバーコート層と、
   前記画素領域毎に、前記第１オーバーコート層の上部に位置する第１電極と、
   前記第１電極の上部に順次位置する有機発光層および第２電極と、
   を備える有機発光表示装置。
2. 前記複数の散乱部のそれぞれは、エアホールを含み、
   前記エアホールは、前記第１オーバーコート層の下部に位置する第２オーバーコート層に設けられる、
   請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記第１オーバーコート層と前記第２オーバーコート層の間には、透明電極が位置し、前記透明電極は、前記エアホールにそれぞれ対応して位置するホールを含む、請求項２に記載の有機発光表示装置。
4. 互いに対応する前記エアホールおよび前記ホールの中心点は、前記凹部の頂点に対応して位置する、請求項３に記載の有機発光表示装置。
5. 前記透明電極は、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）、または酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）を含む金属酸化物からなる、請求項３に記載の有機発光表示装置。
6. 前記複数の散乱部のそれぞれは、散乱粒子を有する散乱パターンを含む、請求項１に記載の有機発光表示装置。
7. 前記第２オーバーコート層は、前記複数の凹部と交互に位置する凸部を含み、その表面がマイクロレンズを構成する、請求項１に記載の有機発光表示装置。
8. 前記散乱部の幅は、対応する前記凹部の最大幅より小さく形成される、請求項１に記載の有機発光表示装置。
9. 前記複数の画素領域は、前記複数の散乱部と前記基板の間に位置する波長変換層を有する、請求項１に記載の有機発光表示装置。
10. 前記画素領域毎に、駆動薄膜トランジスタが設けられる、請求項９に記載の有機発光表示装置。
11. 互いに対応する前記エアホールと前記ホールは、同じ幅を有する、請求項３に記載の有機発光表示装置。
12. 前記第１電極、前記有機発光層、および前記第２電極は、前記オーバーコート層の表面形状に対応する形状を有する、請求項７に記載の有機発光表示装置。