JP6704028B2

JP6704028B2 - 有機発光表示装置

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Publication number: JP6704028B2
Application number: JP2018200049A
Authority: JP
Inventors: ウラムユン，; ヨンフンチェ，
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: US10651427B2; JP2019083190A; CN109728186A; KR102436248B1; CN109728186B; KR20190048832A; US20190131580A1

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（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、電気発光表示装置（ＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＤｉｓｐｌａｙｄｅｖｉｃｅ：ＥＬＤ）、有機発光素子（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ：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（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ：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、有機発光素子（以下、ＯＬＥＤと言う）は自己発光素子であって、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。

ところが、かかる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％程度に過ぎない。

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し、ＯＬＥＤの輝度をより上昇させることはできるが、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、最近は、ＯＬＥＤの光抽出効率を向上させるための様々な研究が行われている。

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を提供することを第一の目的とする。

また、本発明は、ＯＬＥＤの寿命向上などにより、効率も向上させることを第二の目的とする。

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、前記基板の上部に配置されるオーバーコート層と、前記発光領域に対応して前記オーバーコート層の上部に配置され、前記オーバーコート層を露出する複数のホールを含む第１電極と、前記ホールに配置され、前記第１電極から凸に突出するバンクパターンと、前記第１電極および前記バンクパターンの上部に位置する有機発光層と、前記有機発光層の上部に位置する第２電極を備え、前記有機発光層および前記第２電極は、前記バンクパターンに対応する凸部を含むマイクロレンズを成す有機発光表示装置を提供する。

このとき、前記第１電極は、前記画素領域毎に位置し、前記第１電極の縁部に沿って前記非発光領域にバンクが位置して、前記バンクパターンは、前記バンクと同じ物質からなる。また、前記バンクパターンの幅は、８０００Å〜１２０００Åであり、隣接した前記バンクパターン間の幅は、前記バンクパターンの幅の約３倍である。

そして、前記バンクパターンの高さは、５０００Å〜９０００Åであり、前記バンクパターンは、半円状である。

また、前記バンクパターンは、第１突出部および第２突出部、前記第１突出部と前記第２突出部を連結し、前記第１電極に向かって凹んだ凹部を含み、前記凹部の高さは、前記バンクパターンの高さの１／３〜２／３である。

このとき、前記有機発光層および前記第２電極は、前記バンクパターンの前記第１突出部および前記第２突出部に対応する第１凸部および第２凸部と、前記バンクパターンの前記凹部に対応する凹溝を含むマイクロレンズを成し、前記複数の画素領域は、前記発光領域上に波長変換層が設けられる。

また、前記画素領域毎に駆動薄膜トランジスタが設けられ、前記駆動薄膜トランジスタは、半導体層と、半導体層の上部に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上部に位置するゲート電極と、前記ゲート電極の上部に位置する第１層間絶縁膜と、前記第１層間絶縁膜の上部に位置するソース電極およびドレイン電極を含み、前記オーバーコート層は、前記波長変換層、前記ソース電極および前記ドレイン電極の上部に位置する第２層間絶縁膜の上部に位置する。

前述したように、本発明により、発光ダイオードの第１電極に複数のホールを設け、それぞれのホールにバンクパターンを配置することで、有機発光層および第２電極がマイクロレンズを成すようにして、ＯＬＥＤの光抽出効率を向上させることができるという効果がある。

それにより、輝度が向上し、消費電力が減少できるという効果がある。

特に、第１電極に複数のホールを設け、バンクパターンが複数のホールにそれぞれ配置されるようにすることで、バンクパターンと第１電極の間の界面を減らすことになるので、それによって光抽出効率をさらに向上させることができるという効果がある。

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。本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤのバンクパターンの配置構造を概略的に示す平面図である。図２のII−IIに沿って切断した断面図であって、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における光抽出態様を比較シミュレーションした結果である。本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤにおける光抽出態様を比較シミュレーションした結果である。本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。本発明の第２実施例に係る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２実施例に係るＯＬＥＤにおける光抽出態様を比較シミュレーションした結果である。本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおける光抽出態様を比較シミュレーションした結果である。本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの凹部の高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの凹部の高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの凹部の高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。

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１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る。

説明に先立ち、本発明の実施例に係る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ＳＰ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が形成される回路領域ＣＡを含むように定義する。

図１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１０２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ＳＰにおける回路領域ＣＡ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で、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、および図面に示していないが、一方向に延伸するゲート配線が形成される。

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の画素領域ＳＰ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、真性非晶質シリコン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、回路領域ＣＡ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ＳＰ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ＳＰに設定された色の波長だけを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を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ＳＰ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ＳＰ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、前記第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、高い色再現率を有することができる。

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を露出するドレインコンタクトホール１１８を有するオーバーコート層１０８が位置し、オーバーコート層１０８の上部には、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、比較的に仕事関数値の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（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：ＩＴＯ）若しくは酸化インジウム亜鉛（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ：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ＳＰ毎に位置するが、各画素領域ＳＰ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ＳＰ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ＳＰの境界部にして、画素領域ＳＰ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。

ここで、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００の第１電極１１１は、所定間隔離隔した複数のホールＨを含むが、複数のホールＨは、それぞれ第１電極１１１の下部に位置するオーバーコート層１０８を露出する。

そして、かかる第１電極１１１の上部にバンクパターン２００が位置するが、バンクパターン２００は、第１電極１１１に設けられたそれぞれのホールＨに半円状に、第１電極１１１から保護フィルム１０２に向かって凸に突出し、配置される。

かかるバンクパターン２００は、各画素領域ＳＰの縁部に沿って位置するバンク１１９と同じ材料で形成することができる。

言い換えると、バンクパターン２００は、透明な絶縁物質からなり得るが、かかる透明なバンクパターン２００により、発光ダイオードＥからの光の進行経路を変更して、画素領域ＳＰにおける光抽出効率を増加させることができる。これについて、後でさらに詳細に説明する。

また、バンクパターン２００がバンク１１９と同じ材質からなることから、別途の工程を設けることなく、バンク１１９の形成工程を利用し、第１電極１１１のそれぞれのホールＨにバンクパターン２００を形成することができる。例えば、半透過マスクを利用して、バンク１１９およびバンクパターン２００を同時に形成することができる。

第１電極１１１およびバンクパターン２００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（ｈｏｌｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｌａｙｅｒ）、正孔輸送層（ｈｏｌｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｌａｙｅｒ）、発光層（ｅｍｉｔｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｌａｙｅｒ）、電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎｔｒａｎｓｐｏｒｔｌａｙｅｒ）および電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｎｊｅｃｔｉｏｎｌａｙｅｒ）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１電極１１１およびバンクパターン２００の上部に順次位置する有機発光層１１３、および第２電極１１５は、全て第１電極から凸に突出したバンクパターン２００および第１電極１１１の表面形状にそのまま沿って形成される。

したがって、有機発光層１１３および第２電極１１５は、バンクパターン２００に対応する凸部１１７ａと、第１電極１１１に対応する平坦部１１７ｂを含み、マイクロレンズ１１７を成す。

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１０２が形成され、ＯＬＥＤ１００は、保護フィルム１０２によってカプセル封止される。

ここで、保護フィルム１０２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、発光ダイオードＥの第１電極１１１に複数のホールＨを設け、それぞれのホールＨに、第１電極１１１から凸に突出したバンクパターン２００を配置することで、発光ダイオードＥからの光の経路を変え、光抽出効率を向上させることができる。その結果、輝度が向上して消費電力が減少する。

すなわち、第１電極１１１の上部に、凸に突出したバンクパターン２００を設けることで、第１電極１１１およびバンクパターン２００の上部に順次位置する有機発光層１１３および第２電極１１５は、凸部１１７ａと平坦部１１７ｂを有することになり、マイクロレンズ１１７を成す。

したがって、ＯＬＥＤ１００の光抽出効率が向上することになる。

特に、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ１００は、第１電極１１１に複数のホールＨを設け、バンクパターン２００を複数のホールＨにそれぞれ配置することで、バンクパターン２００と第１電極１１１との間の界面を減らすので、これによっても光抽出効率が向上する。

図２は、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤのバンクパターンの配置構造を概略的に示す平面図である。

図２に示すように、各画素領域（図１のＳＰ）の発光領域（図１のＥＡ）に対応してオーバーコート層（図１の１０８）の上部に位置する第１電極１１１には、所定間隔離隔して複数のホールＨが設けられるが、ホールＨによって定義される第１電極１１１は、それぞれ平面的に六角形状であり得る。しかしながら、これに限定されるものではなく、全体的に半球形状、半楕円形状、四角形状など様々な形状であり得る。

そして、複数のホールＨは、平面的に六角形のハニカム構造に配置することができる。すなわち、六角形状の１つのホールＨと、所定間隔離隔して位置する隣接した他のホールＨが一側を共有し、一体に形成された六角形のハニカム構造に配置することができる。

したがって、かかるホールＨに位置するバンクパターン２００も六角形のハニカム構造に配置することができる。

このとき、ホールＨに位置するバンクパターン２００の幅ｗ１は、８０００Å〜１２０００Åであり得る。現在の工程上、露光比および材料自体の限界により、バンクパターン２００が８０００Å未満の幅ｗ１を有するように形成することは非常に難しく、また、バンクパターン２００の幅ｗ１が１２０００Åを超える場合は、バンクパターン２００による非発光領域が増加するため、ＯＬＥＤ（図１の１００）の輝度に影響を及ぼすことがある。

したがって、バンクパターン２００は、８０００Å〜１２０００Åの幅ｗ１を有するように形成することが望ましい。

このとき、隣接したバンクパターン２００間の幅ｗ２は、バンクパターン２００の幅ｗ１の約３倍にして、バンクパターン２００により、ＯＬＥＤ（図１の１００）の輝度が影響されないようにすることが望ましい。

図３は、図２のII−IIに沿って切断した断面図であって、光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

図３に示すように、発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層１０８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、第１電極１１１は、所定間隔離隔した複数のホールＨを含み、それぞれのホールＨには、バンクパターン２００が位置する。

バンクパターン２００は、第１電極１１１の各ホールＨから保護フィルム（図１の１０２）に向かって凸に突出する半円状であり、透明な絶縁物質からなる。

第１電極１１１およびバンクパターン２００の上部に、有機発光層１１３と第２電極１１５が順次位置するが、有機発光層１１３および第２電極１１５は、第１電極１１１およびバンクパターン２００の表面に沿って、バンクパターン２００に対応する凸部１１７ａと第１電極１１１に対応する平坦部１１７ｂを含み、マイクロレンズ１１７を成す。

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１１１の屈折率は、１．７〜２．０であり得る。

また、オーバーコート層１０８の屈折率は約１．５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１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とオーバーコート層１０８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とオーバーコート層１０８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１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１の１０１）の外部へ抽出されず、オーバーコート層１０８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１の１００）は、有機発光層１１３および第２電極１１５がマイクロレンズ１１７を成すことで、第１電極１１１とオーバーコート層１０８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、有機発光層１１３および第２電極の凸部１１７ａによる屈曲形状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１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。

すなわち、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、別途のマイクロレンズを備えなくても、有機発光層１１３および第２電極１１５が、バンクパターン２００および第１電極１１１によってマイクロレンズ１１７を形成するようにすることができ、外部への光抽出効率を向上させることができる。

このとき、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面においても全反射が起こり得るが、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、第１電極１１１に複数のホールＨを設け、複数のホールＨにバンクパターン２００をそれぞれ配置することで、バンクパターン２００と第１電極１１１の間の界面を減らすことになる。

したがって、有機発光層１１３へ出射した光のうち、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面において全反射する光Ｌ２、Ｌ３の一部の光Ｌ３は、有機発光層１１３および第２電極１１５の凸部１１７ａによる屈曲形状により、全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって基板（図１の１０１）の外部へ抽出されることになる。その結果、光抽出効率が向上する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤにおける光抽出態様を比較シミュレーションした結果であり、図４Ｃおよび図４Ｄは、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。

説明に先立ち、図４Ａは、１つの画素領域内の発光領域に対応するオーバーコート層の上部に、第１電極、有機発光層および第２電極が順次積層されて発光ダイオードを構成し、所定間隔離隔した複数のバンクパターンが第１電極の上部に位置するＯＬＥＤを示す。

そして、図４Ｂは、本発明の第１実施例によって１つの画素領域（図１のＳＰ）内の発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層（図３の１０８）の上部に、複数のホールＨを含む第１電極１１１、有機発光層１１３および第２電極（図３の１１５）が順次積層されて発光ダイオード（図３のＥ）を構成し、第１電極１１１のそれぞれのホールＨにバンクパターン２００が位置するＯＬＥＤ（図１の１００）を示す。

図４Ａを見ると、第１電極とバンクパターンの間の界面において多くの光が全反射することが分かるが、このように第１電極とバンクパターンの間の界面で全反射する光は、全反射臨界角より大きい角度を有して基板の外部へ抽出されず、オーバーコート層と第１電極の間、若しくは第１電極と第２電極の間に閉じ込められる。

これに対し、図４Ｂを見ると、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面において全反射する光の量が、図４Ａに比べて少ないことが分かる。特に、基板（図１の１０１）の外部へ抽出される光の量も、図４Ａに比べて多いことが分かる。

すなわち、本発明の第１実施例のように、発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層（図３の１０８）の上部に位置する第１電極１１１に複数のホールＨを設け、それぞれのホールＨにバンクパターン２００を位置させることで、有機発光層１１３および第２電極（図３の１１５）のマイクロレンズ（図３の１１７）を介して光抽出効率を向上させる過程において、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面で全反射する光も基板（図１の１０１）の外部へ抽出されるようにすることができる。

したがって、光抽出効率をさらに向上させることができ、電力を消耗することなく、ＯＬＥＤ（図１の１００）の輝度を向上させることができる。また、ＯＬＥＤ（図１の１００）の寿命が減少することも防止することができる。

一方、本発明の第１実施例によって、１つの画素領域（図１のＳＰ）内の発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層（図３の１０８）の上部に、複数のホールＨを含む第１電極１１１、有機発光層１１３および第２電極（図３の１１５）が順次積層されて発光ダイオード（図３のＥ）を構成し、第１電極１１１のそれぞれのホールＨにバンクパターン２００が位置するＯＬＥＤ（図１の１００）を示す図４Ｂと、図４Ｃおよび図４Ｄを共に見ると、バンクパターン２００の高さｈ１が高くなるにつれて、基板１０１の外部へ抽出される光の量が増加できるが、バンクパターン２００の高さｈ１は、５０００Å〜９０００Åであることが望ましい。

ここで、バンクパターン２００の高さｈ１が５０００Å未満であると、バンクパターン２００による光抽出効率を期待し難い。また、バンクパターン２００の高さｈ１が９０００Åを超える場合は、発光ダイオード（図３のＥ）からの光が基板（図１の１０１）に向かって進めず、発光ダイオード（図３のＥ）の内部に閉じ込められるため、寧ろ光抽出効率が低下し得る。

そのため、バンクパターン２００の高さｈ１を５０００Å〜９０００Åに設定することで、光抽出効率を極大化することができる。

前述した通り、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、発光ダイオード（図３のＥ）の第１電極１１１に複数のホールＨを設け、それぞれのホールＨに、第１電極１１１から凸に突出したバンクパターン２００を配置することで、有機発光層１１３および第２電極（図３の１１５）がマイクロレンズ（図３の１１７）を形成するようにして、ＯＬＥＤ（図１の１００）の光抽出効率を向上させる。

その結果、輝度が向上し、消費電力が減少できる。

特に、本発明の第１実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、第１電極１１１に複数のホールＨを設け、複数のホールＨにバンクパターン２００がそれぞれ配置されるようにすることで、バンクパターン２００と第１電極１１１の間の界面を減らすことになり、それによって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５は、本発明の第２実施例に係る光がガイドされる様子を概略的に示す図面である。

図５に示すように、１つの画素領域（図１のＳＰ）内に位置する発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層１０８の上部に、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。

バンクパターン２００は透明な絶縁物質からなり、第１電極１１１の各ホールＨから保護フィルム１０２に向かって凸に突出する第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂと、第１突出部２１０ａと第２突出部１２０ｂを連結し、第１電極１１１に向かって凹んだ凹部２１０ｃを含む。

第１電極１１１およびバンクパターン２００の上部に、有機発光層１１３および第２電極１１５が順次位置するが、有機発光層１１３および第２電極１１５は、第１電極１１１およびバンクパターン２００の表面形状に沿って、バンクパターン２００の第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂに対応する第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂと、バンクパターン２００の凹部２１０ｃに対応する凹溝２１７ｃ、そして第１電極１１１に対応する平坦部２１７ｄを含むマイクロレンズ２１７を成す。

ここで、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、有機発光層１１３および第２電極１１５が、第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂと凹溝２１７ｃを含むマイクロレンズ２１７を成すことで、第１電極１１１とオーバーコート層１０８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が、有機発光層１１３および第２電極１１５の第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂ、そして凹溝２１７ｃによる屈曲形状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１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。

すなわち、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、別途のマイクロレンズを備えなくても、有機発光層１１３および第２電極１１５が、バンクパターン２００および第１電極１１１によってマイクロレンズ２１７を形成するようにすることができ、外部への光抽出効率を向上させることができる。

特に、有機発光層１１３および第２電極１１５が、第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂと凹溝２１７ｃ、そして平坦部２１７ｄを含むマイクロレンズ２１７を成すことにより、第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂと凹溝２１７ｃによる曲がった面積が広くなり、反射面積を拡張することができる。

その結果、光抽出効率をさらに向上させることができる。

このとき、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面においても全反射が起こり得るが、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、第１電極１１１に複数のホールＨを設け、複数のホールＨにバンクパターン２００をそれぞれ配置することで、バンクパターン２００と第１電極１１１の間の界面を減らすことになる。

したがって、有機発光層１１３へ出射した光のうち、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面において全反射する光の一部の光Ｌ３は、有機発光層１１３および第２電極１１５の第１および第２凸部、そして凹溝の屈曲形状により、全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、多重反射によって基板（図１の１０１）の外部へ抽出されることになる。その結果、光抽出効率が向上する。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおける光抽出態様を比較シミュレーションした結果である。

そして、図６Ｃないし図６Ｅは、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤにおけるバンクパターンの高さによるＯＬＥＤの光抽出態様をシミュレーションした結果である。

説明に先立ち、図６Ａは、１つの画素領域内の発光領域に対応するオーバーコート層の上部に、第１電極、有機発光層および第２電極が順次積層されて発光ダイオードを構成し、所定間隔離隔した複数のバンクパターンが第１電極の上部に位置するＯＬＥＤを示す。

そして、図６Ｂは、本発明の第２実施例によって１つの画素領域（図１のＳＰ）内の発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層（図５の１０８）の上部に、複数のホールＨを含む第１電極１１１、有機発光層１１３および第２電極（図５の１１５）が順次積層されて発光ダイオード（図５のＥ）を構成し、第１電極１１１のそれぞれのホールＨに、第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂ、そして凹部２１０ｃを含むバンクパターン２００が位置するＯＬＥＤ（図１の１００）を示す。

このとき、有機発光層１１３および第２電極１１５は、バンクパターン２００の第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂに対応する第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂ、そしてバンクパターン２００の凹部２１０ｃに対応する凹溝２１７ｃと、第１電極１１１に対応する平坦部２１７ｄを含むマイクロレンズ２１７を成す。

図６Ａを見ると、有機発光層からの光のうち、一部は第１電極とオーバーコート層の間の界面で全反射するが、このとき、第１電極とオーバーコート層の間の界面で全反射した光の一部は、第１電極とバンクパターンの間の界面において全反射することが分かる。

そのため、第１電極とオーバーコート層の間の界面、そして第１電極とバンクパターンの間の界面において光が閉じ込められる。

これに対し、図６Ｂを見ると、有機発光層１１３からの光の一部は、第１電極１１１とオーバーコート層１０８の間の界面で全反射するが、このとき、第１電極１１１とオーバーコート層１０８の間の界面で全反射した光の一部は、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面において全反射せず、バンクパターン２００を透過し、第２電極（図５の１１５）によって反射することが分かる。

第２電極（図５の１１５）によって反射した光は、基板の外部へ抽出される。

したがって、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、発光領域（図１のＥＡ）に対応するオーバーコート層（図５の１０８）の上部に位置する第１電極１１１に複数のホールＨを設け、それぞれのホールＨに、第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂと凹部２１０ｃを含むバンクパターン２００を位置させることで、有機発光層１１３および第２電極（図５の１１５）のマイクロレンズ（図５の２１７）を介して光抽出効率を向上させる過程において、第１電極１１１とバンクパターン２００の間の界面で全反射する光も、基板（図１の１０１）の外部へ抽出されるようにすることができる。

その結果、光抽出効率をさらに向上させることができ、電力を消耗することなく、ＯＬＥＤ（図１の１００）の輝度を向上させることができる。また、ＯＬＥＤ（図１の１００）の寿命が減少することも防止することができる。

一方、図６Ｃおよび図６Ｄを見ると、バンクパターン２００の凹部２１０ｃの高さｈ２が増加するにつれて、基板（図１の１０１）の外部へ抽出される光の量を増加できることが分かるが、凹部２１０ｃの高さｈ２は、バンクパターン２００の高さｈ１の約１／３〜２／３の範囲内で形成することが望ましい。

すなわち、光抽出効率の面において、バンクパターン２００の高さｈ１は、５０００Å〜９０００Åにすることが最も良いが、このときに凹部２１０ｃの高さｈ２を１６００Å〜６０００Åにするのである。

凹部２１０ｃの高さｈ２がバンクパターン２００の高さｈ１の１／３未満の場合は、凹部２１０ｃによる曲面増加の効果を期待し難く、凹部２１０ｃの高さｈ２がバンクパターン２００の高さｈ１の２／３を超える場合には、現在の工程上、露光比および材料自体の限界により、凹部２１０ｃを形成することが難しい上に、発光ダイオード（図５のＥ）からの光が基板（図１の１０１）に向かって進めず、発光ダイオード（図５のＥ）の内部に閉じ込められるため、寧ろ光抽出効率が低下し得る。

したがって、バンクパターン２００の凹部２１０ｃの高さｈ２を、バンクパターン２００の高さｈ１の約１／３〜２／３の範囲内で形成することが望ましい。

前述した通り、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、発光ダイオード（図５のＥ）の第１電極１１１に複数のホールＨを設け、それぞれのホールＨに、第１および第２突出部２１０ａ、２１０ｂと、第１突出部２１０ａと第２突出部２１０ｂを連結する凹部２１０ｃを含むバンクパターン２００を配置することで、有機発光層１１３および第２電極（図５の１１５）が、第１および第２凸部２１７ａ、２１７ｂと凹溝２１７ｃの屈曲形状を有するマイクロレンズ２１７を成すようにして、ＯＬＥＤ（図１の１００）における光抽出効率を向上させる。

その結果、輝度が向上し、消費電力が減少できる。

特に、本発明の第２実施例に係るＯＬＥＤ（図１の１００）は、第１電極１１１に複数のホールＨを設け、バンクパターン２００が複数のホールＨにそれぞれ配置されるようにすることで、バンクパターン２００と第１電極１１１の間の界面を減らすことになるので、それによって光抽出効率をさらに向上させることができる。

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。

１０２…保護フィルム、１０８…オーバーコート層、１１１…第１電極、１１３…有機発光層、１１５…第２電極、１１７…マイクロレンズ（１１７ａ…凸部、１１７ｂ…平坦部）、２００…バンクパターン、Ｈ…ホール、Ｅ…発光ダイオード

Claims

それぞれが発光領域に発光ダイオードを備えた複数の画素領域を含む有機発光表示装置において、
前記発光ダイオードは、
前記画素領域のそれぞれの前記発光領域の内部に配置された複数のホールを含む第１電極と、
前記複数のホールのそれぞれに配置され、前記第１電極から突出し、前記画素領域のそれぞれの前記発光領域に配置された複数のバンクパターンと、
前記第１電極および前記複数のバンクパターンの上面の上部に配置される有機発光層と、
前記有機発光層の上部に配置される第２電極と、を備え、
前記有機発光層と前記第２電極は、それぞれ前記第１電極と前記複数のバンクパターンの前記上面に一致した形状を有する有機発光表示装置。
前記有機発光層と前記第２電極は、マイクロレンズを成す、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記マイクロレンズは、前記有機発光表示装置の光抽出効率を改善する屈曲形状を有する、請求項２に記載の有機発光表示装置。
前記第１電極の下面の下部に配置されるオーバーコート層をさらに備え、
前記第１電極と前記オーバーコート層との間の界面で全反射した光は、前記有機発光層と前記第２電極が成すマイクロレンズによって、全反射臨界角より小さい角度で進むことになり、１つ以上の反射によって抽出される、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記複数のホールは、六角形のハニカム構造で前記第１電極の内部に形成される、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記複数のホールは、互いに所定間隔離隔した、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記第１電極の内部に形成される前記複数のホールは、前記複数のバンクパターンと前記第１電極との間の界面を減少させる、請求項６に記載の有機発光表示装置。
前記複数のホールのそれぞれに配置された前記複数のバンクパターンのそれぞれは、８０００Å〜１２０００Åの幅を有する、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記複数のバンクパターンの隣接した２つの間の幅は、前記複数のバンクパターンのそれぞれの幅の約３倍である、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記画素領域の縁部に沿って配置されるバンクをさらに備える、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記複数のバンクパターンは、前記バンクと同じ物質からなり、前記複数のバンクパターンは、前記バンクと同じ工程によって形成される、請求項１０に記載の有機発光表示装置。
前記複数のバンクパターンのそれぞれは、前記第１電極から突出する半円状である、請求項１に記載の有機発光表示装置。
前記有機発光層および前記第２電極は、前記複数のバンクパターンのそれぞれに対応する凸部と、前記第１電極に対応する平坦部と、を含む、請求項１２に記載の有機発光表示装置。
前記複数のバンクパターンのそれぞれの高さが高くなるにつれて、前記画素領域の外部へ抽出される光量が増加する、請求項１２に記載の有機発光表示装置。
前記複数のバンクパターンのそれぞれの高さは、５０００Å〜９０００Åである、請求項１４に記載の有機発光表示装置。
それぞれが発光ダイオードを備えた複数の画素領域を含む有機発光表示装置において、
前記発光ダイオードは、
内部に複数のホールを含む第１電極と、
前記複数のホールのそれぞれに配置され、前記第１電極から突出したバンクパターンと、
前記第１電極および前記バンクパターンの上面の上部に配置される有機発光層と、
前記有機発光層の上部に配置される第２電極と、を備え、
前記有機発光層および前記第２電極は、それぞれ前記第１電極および前記バンクパターンの前記上面に一致した形状を有し、
前記バンクパターンは、前記第１電極から突出する第１突出部および第２突出部と、前記第１突出部と前記第２突出部を連結し、前記第１電極に向かって凹んだ凹部を含む、有機発光表示装置。
前記有機発光層および前記第２電極は、前記バンクパターンの前記第１突出部および前記第２突出部に対応する第１凸部および第２凸部と、前記バンクパターンの前記凹部に対応する凹溝と、前記第１電極に対応する平坦部と、を含み、
前記第１凸部および前記第２凸部、前記凹溝は、光反射のための屈曲面積を増加させる、請求項１６に記載の有機発光表示装置。
前記バンクパターンの前記凹部の高さが増加するにつれて、前記画素領域の外部へ抽出される光量が増加する、請求項１６に記載の有機発光表示装置。
前記バンクパターンの前記凹部の高さは、前記バンクパターンの高さの１／３〜２／３である、請求項１８に記載の有機発光表示装置。
前記画素領域のそれぞれの前記発光領域に対応する波長変換層をさらに備え、
前記複数のバンクパターンが前記波長変換層と完全に重畳することで、前記複数のバンクパターンが前記波長変換層の内側に配置される、請求項１に記載の有機発光表示装置。