(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＬＥＤディスプレイの効率を向上させる。【解決手段】基板を横切る幅が２ｒである第一の発光領域と、発光領域の上に配置された、スペーシング層と、水平なベース面を有するアウトカップリングコンポーネントとをこの順に含み、発光領域とアウトカップリングコンポーネントの中心が略一致しており、ベース面とスペーシング層は、第一の発光領域から２７μｍ以下である垂直距離ｔに配置され且つ第一の発光領域と光学的に結合されており、アウトカップリングコンポーネントは、屈折率ｎｌｅｎｓを有し且つ前記ベース面を横切る幅が２Ｒであり、次式：2020145197.tif 000022を満たし、アウトカップリングコンポーネントが、マイクロレンズアレイであり、２Ｒが２ｒより大きく、スペーシング層が、ｎｌｅｎｓの０．０２以内の屈折率を有する材料を含む有機発光ディスプレイ。【選択図】図３
2020145197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機発光ディスプレイであって、
基板を横切る幅が２ｒである第一の発光領域と、
前記発光領域の上に配置された、スペーシング層と、水平なベース面を有するアウトカップリングコンポーネントとをこの順に含み、
前記発光領域と前記アウトカップリングコンポーネントの中心が略一致しており、
前記ベース面と前記スペーシング層は、前記第一の発光領域から２７μｍ以下である垂直距離ｔに配置され且つ前記第一の発光領域と光学的に結合されており、
前記アウトカップリングコンポーネントは、屈折率ｎｌｅｎｓを有し且つ前記ベース面を横切る幅が２Ｒであり、次式：
【数１】
2020145197.tif 000018
を満たし、
前記アウトカップリングコンポーネントが、半球状、ピラミッド状、矩形状、または、コーン状のマイクロレンズアレイである、または、それらの上部が平坦化されたマイクロレンズアレイであるマイクロレンズアレイであり、
２Ｒが２ｒより大きく、
前記スペーシング層が、ｎｌｅｎｓの０．０２以内の屈折率を有する材料を含むことを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項２】
次式：
【数２】
2020145197.tif 000019
（式中、ｄは、前記第一の発光領域のサイドエッジから、前記アウトカップリングコンポーネントのエッジの前記基板上への投影部までの距離である。）を満たす請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項３】
前記アウトカップリングコンポーネントが、合計幅２Ｒを有するアウトカップリングコンポーネントアレイを含み、前記アウトカップリングコンポーネントアレイにおける各アウトカップリングコンポーネントは、その少なくとも一部が前記発光領域の上に配置されており、ｄは、前記発光領域のエッジから、前記アウトカップリングコンポーネントアレイの最も外側のアウトカップリングコンポーネントのエッジの投影部までの距離である請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項４】
前記発光領域の最も近くに配置された前記アウトカップリングコンポーネントのエッジに配置された光吸収材料を更に含む請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項５】
前記アウトカップリングコンポーネントと前記発光領域との間に配置されたデフォーカシング層を更に含み、前記デフォーカシング層は、ｎｌｅｎｓよりも小さい屈折率ｎｄｅｆを有する請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項６】
前記アウトカップリングコンポーネントが着色剤を含む請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項７】
前記アウトカップリングコンポーネントと前記発光領域との間に配置された円偏光子を更に含む請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項８】
前記ディスプレイが複数の画素を含み、各画素が複数の副画素を含み、前記発光領域が前記複数の副画素の１つによって発せられる光を発する請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項９】
前記アウトカップリングコンポーネントが、前記発光領域に対する法線に沿って、前記発光領域から遠去かる方向に減少する断面積を有する請求項１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１０】
前記アウトカップリングコンポーネントが、上部が平坦なマイクロレンズを少なくとも１つ含む請求項９に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１１】
有機発光ディスプレイであって、
基板を横切る幅が２ｒである第一の発光領域と、
前記発光領域の上に配置され、幅が２Ｒである散乱層と、
厚みｔ及び平均屈折率ｎｓｐを有するスペーシング層であって、前記第一の発光領域と前記散乱層との間に配置され、前記第一の発光領域と前記散乱層と光学的に結合されたスペーシング層とを含み、
前記発光領域と前記散乱層の中心が略一致しており、
前記散乱層が、円形状、または、リング形状であり、
２Ｒが２ｒより大きく、
次式：
【数３】
2020145197.tif 000020
を満たすことを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１２】
有機発光ディスプレイを製造する方法であって、
複数のＯＬＥＤを得ることと、
スペーシング層、及び、水平なベース面を有するアウトカップリングコンポーネントアレイを形成することと、
前記アウトカップリングコンポーネントアレイの前記ベース面と前記スペーシング層は、前記発光領域から２７μｍ以下である垂直距離ｔに配置され且つ前記複数のＯＬＥＤと光学的に結合させることとを含み、
前記ＯＬＥＤの発光領域と前記アウトカップリングコンポーネントアレイの中心が略一致しており、
前記アウトカップリングコンポーネントアレイが、半球状、ピラミッド状、矩形状、または、コーン状のマイクロレンズアレイである、または、それらの上部が平坦化されたマイクロレンズアレイであるマイクロレンズアレイであり、
前記複数のＯＬＥＤの各ＯＬＥＤと、前記各ＯＬＥＤに積層され且つ光学的に結合される、前記アウトカップリングコンポーネントアレイの少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントにおいて、次式：
【数４】
2020145197.tif 000021
（式中、２ｒは、前記各ＯＬＥＤの幅であり、ｔは、前記ＯＬＥＤの発光層から前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントまでの距離であり、ｎｌｅｎｓは、前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントの屈折率であり、Ｒは、前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントの合計半径である。）を満たし、
２Ｒが２ｒより大きく、
前記スペーシング層が、ｎｌｅｎｓの０．０２以内の屈折率を有する材料を含むことを特徴とする有機発光ディスプレイを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、その開示内容の全体を参照によって援用する、２０１５年６月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１８５，２６３号の非仮出願であり、その優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
関連出願の相互参照
特許請求されている発明は、大学・企業の共同研究契約の下記の当事者：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｈｉｇａｎ、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、及びＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの理事らの１又は複数によって、その利益になるように、及び／又は関連して為されたものである。該契約は、特許請求されている発明が為された日付以前に発効したものであり、特許請求されている発明は、該契約の範囲内で行われる活動の結果として為されたものである。
【０００３】
本発明は、アウトカップリングコンポーネントをＯＬＥＤ近傍に配置させて用いるＯＬＥＤ系ディスプレイの効率を改善するための構成及び技術、並びに前記アウトカップリングコンポーネントを含む有機発光ダイオード等のデバイス及び他のデバイスに関する。
【背景技術】
【０００４】
有機材料を利用する光電子デバイスは、いくつもの理由から、次第に望ましいものとなりつつある。そのようなデバイスを作製するために使用される材料の多くは比較的安価であるため、有機光電子デバイスは無機デバイスを上回るコスト優位性の可能性を有する。加えて、柔軟性等の有機材料の固有の特性により、該材料は、フレキシブル基板上での製作等の特定用途によく適したものとなり得る。有機光電子デバイスの例は、有機発光ダイオード／デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光トランジスタ、有機光電池及び有機光検出器を含む。ＯＬＥＤについて、有機材料は従来の材料を上回る性能の利点を有し得る。例えば、有機発光層が光を放出する波長は、概して、適切なドーパントで容易に調整され得る。
【０００５】
ＯＬＥＤはデバイス全体に電圧が印加されると光を放出する薄い有機膜を利用する。ＯＬＥＤは、フラットパネルディスプレイ、照明及びバックライティング等の用途において使用するためのますます興味深い技術となりつつある。数種のＯＬＥＤ材料及び構成は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２及び特許文献３において記述されている。
【０００６】
リン光性発光分子の１つの用途は、フルカラーディスプレイである。そのようなディスプレイの業界標準は、「飽和（ｓａｔｕｒａｔｅｄ）」色と称される特定の色を放出するように適合された画素を必要とする。特に、これらの標準は、飽和した赤色、緑色及び青色画素を必要とする。色は、当技術分野において周知のＣＩＥ座標を使用して測定することができる。
【０００７】
緑色発光分子の一例は、下記の構造：
【化１】
2020145197.tif 000003
を有する、Ｉｒ（ｐｐｙ）３と表示されるトリス（２−フェニル）イリジウムである。
【０００８】
この図面及び本明細書における後出の図面中で、本発明者らは、窒素から金属（ここではＩｒ）への配位結合を直線として描写する。
【０００９】
本明細書において使用される場合、用語「有機」は、有機光電子デバイスを製作するために使用され得るポリマー材料及び小分子有機材料を含む。「小分子」は、ポリマーでない任意の有機材料を指し、且つ「小分子」は実際にはかなり大型であってよい。小分子は、いくつかの状況において繰り返し単位を含み得る。例えば、長鎖アルキル基を置換基として使用することは、「小分子」クラスから分子を排除しない。小分子は、例えばポリマー骨格上のペンダント基として、又は該骨格の一部として、ポリマーに組み込まれてもよい。小分子は、コア部分上に構築された一連の化学的シェルからなるデンドリマーのコア部分として役立つこともできる。デンドリマーのコア部分は、蛍光性又はリン光性小分子発光体であってよい。デンドリマーは「小分子」であってよく、ＯＬＥＤの分野において現在使用されているデンドリマーはすべて小分子であると考えられている。
【００１０】
本明細書において使用される場合、「上部」は基板から最遠部を意味するのに対し、「底部」は基板の最近部を意味する。第一層が第二層「の上に配置されている」と記述される場合、第一層のほうが基板から遠くに配置されている。第一層が第二層「と接触している」ことが指定されているのでない限り、第一層と第二層との間に他の層があってもよい。例えば、間に種々の有機層があるとしても、カソードはアノード「の上に配置されている」と記述され得る。
【００１１】
本明細書において使用される場合、「溶液プロセス可能な」は、溶液又は懸濁液形態のいずれかの液体媒質に溶解、分散若しくは輸送することができ、及び／又は該媒質から堆積することができるという意味である。
【００１２】
配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に直接寄与していると考えられる場合、「光活性」と称され得る。配位子は、該配位子が発光材料の光活性特性に寄与していないと考えられる場合には「補助」と称され得るが、補助配位子は、光活性配位子の特性を変化させることができる。
【００１３】
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の「最高被占分子軌道」（ＨＯＭＯ）又は「最低空分子軌道」（ＬＵＭＯ）エネルギー準位は、第一のエネルギー準位が真空エネルギー準位に近ければ、第二のＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位「よりも大きい」又は「よりも高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は、真空準位と比べて負のエネルギーとして測定されるため、より高いＨＯＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有するＩＰ（あまり負でないＩＰ）に相当する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギー準位は、より小さい絶対値を有する電子親和力（ＥＡ）（あまり負でないＥＡ）に相当する。上部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、材料のＬＵＭＯエネルギー準位は、同じ材料のＨＯＭＯエネルギー準位よりも高い。「より高い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位は、「より低い」ＨＯＭＯ又はＬＵＭＯエネルギー準位よりもそのような図の上部に近いように思われる。
【００１４】
本明細書において使用される場合、当業者には概して理解されるであろう通り、第一の仕事関数がより高い絶対値を有するならば、第一の仕事関数は第二の仕事関数「よりも大きい」又は「よりも高い」。仕事関数は概して真空準位と比べて負数として測定されるため、これは「より高い」仕事関数が更に負であることを意味する。上部に真空準位がある従来のエネルギー準位図において、「より高い」仕事関数は、真空準位から下向きの方向に遠く離れているものとして例証される。故に、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギー準位の定義は、仕事関数とは異なる慣例に準ずる。
【００１５】
ＯＬＥＤについての更なる詳細及び上述した定義は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献４において見ることができる。
【発明の概要】
【００１６】
ある実施形態によれば、基板を横切る幅が２ｒである第一の発光領域と、前記発光領域の上に配置され、水平なベース面を有するアウトカップリングコンポーネントとを含む有機発光ディスプレイであって、前記ベース面は、前記第一の発光領域から垂直距離ｔに配置され且つ前記第一の発光領域と光学的に結合されており、前記アウトカップリングコンポーネントは、屈折率ｎｌｅｎｓを有し且つ前記ベース面を横切る幅が２Ｒであり、
【数１】
2020145197.tif 000004
を満たす有機発光ディスプレイが提供される。前記第一の発光領域のサイドエッジから、前記アウトカップリングコンポーネントのエッジの前記基板上への投影部までの距離ｄは、次式：
【数２】
2020145197.tif 000005
よりも大きい又はこれと等しくすることができる。幅２ｒにおいて、ｒは、２０μｍ以下よりも小さくすることができる。前記第一の発光領域と前記アウトカップリングコンポーネントとの間にスペーシング層を配置することができ、前記スペーシング層は、ｎｌｅｎｓの０．０２以内の屈折率を有する材料を含むことができる。距離ｔは、比較的小さくすることができ、例えば、８０μｍ以下、２７μｍ以下、１５μｍ以下とすることができる。前記幅２Ｒは、前記幅２ｒよりも大きくすることができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、合計半径Ｒを有するアウトカップリングコンポーネントのアレイを含むことができ、各アウトカップリングコンポーネントは、その少なくとも一部が前記発光領域の上に配置されており、この場合、ｄは、前記発光領域のエッジから、前記アウトカップリングコンポーネントアレイの最も外側のアウトカップリングコンポーネントのエッジの投影部までの距離である。前記発光領域の最も近くに配置された前記アウトカップリングコンポーネントのエッジに、光吸収材料を配置することができる。前記アウトカップリングコンポーネントと前記発光領域との間に、デフォーカシング層を配置することができる。前記デフォーカシング層は、ｎｌｅｎｓよりも小さい屈折率ｎｄｅｆを有することができる。前記屈折率ｎｄｅｆは、次式：
【数３】
2020145197.tif 000006
よりも小さくすることができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、着色剤などの、他のコンポーネント又はフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含むことができる。このような着色剤は、前記発光領域によって発せられる光のピーク波長と同じ色を有するように選択することができる。前記アウトカップリングコンポーネントと前記発光領域との間に、円偏光子を配置することができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、略円形のベース又は他の任意の好適な形状を有することができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、ｒよりも少なくとも１０％大きい最大厚みを有することができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、様々な構造形状を有することができ、例えば、前記発光領域に対する法線に沿って、前記発光領域から遠去かる方向に減少する断面積を有する。例えば、前記アウトカップリングコンポーネントは、マイクロレンズ又はピラミッド状、上部が平坦なマイクロレンズ又はピラミッド状、などであることができる。
【００１７】
前記ディスプレイのアクティブな面積の合計は、前記ディスプレイの総面積の５０％以下であることができる。前記ディスプレイは、任意の数の画素を含むことができ、各画素は、多数の副画素を含むことができる。前記発光領域は、前記複数の副画素の１つによって発せられる光を発することができる。前記ディスプレイは、前記複数の副画素のそれぞれに対して少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントを含むことができる。前記ディスプレイは、多数の色の副画素を含むことができるが、複数の色の特定の色のみの副画素に対してアウトカップリングコンポーネントを含むことができる。前記アウトカップリングコンポーネントは、前記特定の色と適合する染料を含むことができる。前記ディスプレイにおける各発光領域は、個別にアドレス指定可能とすることができる。
【００１８】
ある実施形態においては、基板を横切る幅が２ｒである第一の発光領域と、前記発光領域の上に配置された幅が２Ｒである散乱層と、厚みｔ及び平均屈折率ｎｓｐを有するスペーシング層であって、前記第一の発光領域と前記散乱層との間に配置された前記第一の発光領域と前記散乱層と光学的に結合されたスペーシング層と、を含み、次式：
【数４】
2020145197.tif 000007
を満たす有機発光ディスプレイが提供される。前記散乱層は、前記基板上において、環状又は他の適切な形状であることができる。その他、前記ディスプレイの一般的な構造、組成、及び構成は、本明細書に開示される他のディスプレイ構成と同様又は同一とすることができる。
ある実施形態においては、複数のＯＬＥＤを得ることと、アウトカップリングコンポーネントアレイを形成することと、前記アウトカップリングコンポーネントアレイを前記複数のＯＬＥＤと光学的に結合させることとを含み、各ＯＬＥＤと、前記各ＯＬＥＤに積層され且つ光学的に結合される少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントにおいて、次式：
【数５】
2020145197.tif 000008
（式中、２ｒは、前記各ＯＬＥＤの幅であり、ｔは、前記ＯＬＥＤの発光層から前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントまでの垂直距離であり、ｎｌｅｎｓは、前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネントの屈折率であり、Ｒは、前記少なくとも１つのアウトカップリングコンポーネント合計半径である。）を満たす有機発光ディスプレイを製造する方法が提供される。また、前記方法は、前記アウトカップリングコンポーネントアレイを前記複数のＯＬＥＤに取り付けることを含むことができる。前記アウトカップリングコンポーネントの形成は、前記アウトカップリングコンポーネントを前記複数のＯＬＥＤの上に形成すること及び／又は前記アウトカップリングコンポーネントアレイをインクジェット技術を用いて堆積させることを含むことができる。前記提供される方法により得られるディスプレイは、本明細書に開示される任意のディスプレイ構造、組成、及び構成を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、有機発光デバイスを示す。
【００２０】
【図２】図２は、別の電子輸送層を有さない、反転された有機発光デバイスを示す。
【００２１】
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る例示的画素構成において、各副画素が対応するレンズを有する構成を示す。
【００２２】
【図４】図４は、本発明の実施形態での使用に好適な例示的画素レイアウトを示す。
【００２３】
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る半球レンズのエンハンスメントの距離（ｔ）に対する依存性を示す。
【００２４】
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る、種々のｔ値に対する図５に示す構成の角度発光プロファイルを示す。
【００２５】
【図７】図７は、本発明の実施形態での使用に好適なコーン状レンズの例を示す。
【００２６】
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るコーン状レンズのエンハンスメントの距離（ｔ）に対する依存性を示す。
【００２７】
【図９】図９は、本発明の実施形態に係るコーン状レンズの角度発光プロファイルを示す。
【００２８】
【図１０】図１０は、多数のレンズが１つの画素に対応する、本発明の実施形態に係る構成を示す。
【００２９】
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係るクロストークに至る模式図及び補正のための黒色マトリックスを示す。
【００３０】
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係るデフォーカシング層の動作原理を示す。
【００３１】
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る着色レンズを形成する例示的プロセスを示す。
【００３２】
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係るモールド上の各ウェルの一部分のみが充填されている着色レンズコーティングの模式図を示す。
【００３３】
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に係る離型前のマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）の上部に形成されたＯＬＥＤを示す。
【００３４】
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に係るＭＬＡの屈折率の影響のシミュレーション結果を示す。
【００３５】
【図１７】図１７は、本発明の実施形態に係る円形のウェル構造で画定された画素及び前記画素上にインクジェットされたマイクロレンズの顕微鏡写真を示す（但し、最上列には、マイクロレンズがない）。
【００３６】
【図１８】図１８は、本発明の実施形態に係るアウトカップリングのために、ディスプレイ画素近傍に散乱層を用いる構成を示す。
【００３７】
【図１９】図１９は、本発明の実施形態に係る環状パターンを有する散乱層を示す。
【００３８】
【図２０】図２０は、本発明の実施形態に係る平坦な上面の半球レンズを用いるアウトカップリング構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
概して、ＯＬＥＤは、アノード及びカソードの間に配置され、それらと電気的に接続された少なくとも１つの有機層を含む。電流が印加されると、アノードが正孔を注入し、カソードが電子を有機層（複数可）に注入する。注入された正孔及び電子は、逆帯電した電極にそれぞれ移動する。電子及び正孔が同じ分子上に局在する場合、励起エネルギー状態を有する局在電子正孔対である「励起子」が形成される。光は、励起子が緩和した際に、光電子放出機構を介して放出される。いくつかの事例において、励起子はエキシマー又はエキサイプレックス上に局在し得る。熱緩和等の無輻射機構が発生する場合もあるが、概して望ましくないとみなされている。
【００４０】
初期のＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第４，７６９，２９２号において開示されている通り、その一重項状態から光を放出する発光分子（「蛍光」）を使用していた。蛍光発光は、概して、１０ナノ秒未満の時間枠で発生する。
【００４１】
ごく最近では、三重項状態から光を放出する発光材料（「リン光」）を有するＯＬＥＤが実証されている。参照によりその全体が組み込まれる、Ｂａｌｄｏら、「Ｈｉｇｈｌｙ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」、３９５巻、１５１〜１５４、１９９８；（「Ｂａｌｄｏ−Ｉ」）及びＢａｌｄｏら、「Ｖｅｒｙ  ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｇｒｅｅｎ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．、７５巻、３号、４〜６（１９９９）（「Ｂａｌｄｏ−ＩＩ」）。リン光については、参照により組み込まれる米国特許第７，２７９，７０４号５〜６段において更に詳細に記述されている。
【００４２】
図１は、有機発光デバイス１００を示す。図は必ずしも一定の縮尺ではない。デバイス１００は、基板１１０、アノード１１５、正孔注入層１２０、正孔輸送層１２５、電子ブロッキング層１３０、発光層１３５、正孔ブロッキング層１４０、電子輸送層１４５、電子注入層１５０、保護層１５５、カソード１６０、及びバリア層１７０を含み得る。カソード１６０は、第一の導電層１６２及び第二の導電層１６４を有する複合カソードである。デバイス１００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。これらの種々の層の特性及び機能並びに材料例は、参照により組み込まれるＵＳ７，２７９，７０４、６〜１０段において更に詳細に記述されている。
【００４３】
これらの層のそれぞれについて、更なる例が利用可能である。例えば、フレキシブル及び透明基板−アノードの組合せは、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５、８４４、３６３号において開示されている。ｐ−ドープされた正孔輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、５０：１のモル比でｍ−ＭＴＤＡＴＡにＦ４−ＴＣＮＱをドープしたものである。発光材料及びホスト材料の例は、参照によりその全体が組み込まれるＴｈｏｍｐｓｏｎらの米国特許第６，３０３，２３８号において開示されている。ｎ−ドープされた電子輸送層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において開示されている通りの、１：１のモル比でＢＰｈｅｎにＬｉをドープしたものである。参照によりその全体が組み込まれる米国特許第５，７０３，４３６号及び同第５，７０７，７４５号は、上を覆う透明の、導電性の、スパッタリング蒸着したＩＴＯ層を持つＭｇ：Ａｇ等の金属の薄層を有する複合カソードを含むカソードの例を開示している。ブロッキング層の理論及び使用は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０９７，１４７号及び米国特許出願公開第２００３／０２３０９８０号において更に詳細に記述されている。注入層の例は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において提供されている。保護層についての記述は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１７４１１６号において見ることができる。
【００４４】
図２は、反転させたＯＬＥＤ２００を示す。デバイスは、基板２１０、カソード２１５、発光層２２０、正孔輸送層２２５、及びアノード２３０を含む。デバイス２００は、記述されている層を順に堆積させることによって製作され得る。最も一般的なＯＬＥＤ構成はアノードの上に配置されたカソードを有し、デバイス２００はアノード２３０の下に配置されたカソード２１５を有するため、デバイス２００は「反転させた」ＯＬＥＤと称されることがある。デバイス１００に関して記述されたものと同様の材料を、デバイス２００の対応する層において使用してよい。図２は、いくつかの層が如何にしてデバイス１００の構造から省略され得るかの一例を提供するものである。
【００４５】
図１及び２において例証されている単純な層構造は、非限定的な例として提供されるものであり、本発明の実施形態は多種多様な他の構造に関連して使用され得ることが理解される。記述されている特定の材料及び構造は、事実上例示的なものであり、他の材料及び構造を使用してよい。機能的なＯＬＥＤは、記述されている種々の層を様々な手法で組み合わせることによって実現され得るか、又は層は、設計、性能及びコスト要因に基づき、全面的に省略され得る。具体的には記述されていない他の層も含まれ得る。具体的に記述されているもの以外の材料を使用してよい。本明細書において提供されている例の多くは、単一材料を含むものとして種々の層を記述しているが、ホスト及びドーパントの混合物等の材料の組合せ、又はより一般的には混合物を使用してよいことが理解される。また、層は種々の副層を有してもよい。本明細書における種々の層に与えられている名称は、厳しく限定することを意図するものではない。例えば、デバイス２００において、正孔輸送層２２５は正孔を輸送し、正孔を発光層２２０に注入し、正孔輸送層又は正孔注入層として記述され得る。一実施形態において、ＯＬＥＤは、カソード及びアノードの間に配置された「有機層」を有するものとして記述され得る。有機層は単層を含んでいてよく、又は、例えば図１及び２に関して記述されている通りの異なる有機材料の多層を更に含んでいてよい。
【００４６】
参照によりその全体が組み込まれるＦｒｉｅｎｄらの米国特許第５，２４７，１９０号において開示されているもののようなポリマー材料で構成されるＯＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等、具体的には記述されていない構造及び材料を使用してもよい。更なる例として、単一の有機層を有するＯＬＥＤが使用され得る。ＯＬＥＤは、例えば、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第５，７０７，７４５号において記述されている通り、積み重ねられてよい。ＯＬＥＤ構造は、図１及び２において例証されている単純な層構造から逸脱してよい。例えば、基板は、参照によりその全体が組み込まれる、Ｆｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，０９１，１９５号において記述されている通りのメサ構造及び／又はＢｕｌｏｖｉｃらの米国特許第５，８３４，８９３号において記述されている通りのくぼみ構造等、アウトカップリングを改良するための角度のついた反射面を含み得る。
【００４７】
別段の規定がない限り、種々の実施形態の層のいずれも、任意の適切な方法によって堆積され得る。有機層について、好ましい方法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，０１３，９８２号及び同第６，０８７，１９６号において記述されているもの等の熱蒸着、インクジェット、参照によりその全体が組み込まれるＦｏｒｒｅｓｔらの米国特許第６，３３７，１０２号において記述されているもの等の有機気相堆積（ＯＶＰＤ）、並びに参照によりその全体が組み込まれる米国特許第７，４３１，９６８号において記述されているもの等の有機気相ジェットプリンティング（ＯＶＪＰ）による堆積を含む。他の適切な堆積法は、スピンコーティング及び他の溶液ベースのプロセスを含む。溶液ベースのプロセスは、好ましくは、窒素又は不活性雰囲気中で行われる。他の層について、好ましい方法は熱蒸着を含む。好ましいパターニング法は、参照によりその全体が組み込まれる米国特許第６，２９４，３９８号及び同第６，４６８，８１９号において記述されているもの等のマスク、冷間圧接を経由する堆積、並びにインクジェット及びＯＶＪＤ等の堆積法のいくつかに関連するパターニングを含む。他の方法を使用してもよい。堆積する材料は、特定の堆積法と適合するように修正され得る。例えば、分枝鎖状又は非分枝鎖状であり、且つ好ましくは少なくとも３個の炭素を含有するアルキル及びアリール基等の置換基は、溶液プロセシングを受ける能力を増強するために、小分子において使用され得る。２０個以上の炭素を有する置換基を使用してよく、３〜２０個の炭素が好ましい範囲である。非対称構造を持つ材料は、対称構造を有するものよりも良好な溶液プロセス性を有し得、これは、非対称材料のほうが再結晶する傾向が低くなり得るからである。溶液プロセシングを受ける小分子の能力を増強するために、デンドリマー置換基が使用され得る。
【００４８】
本発明の実施形態に従って製作されたデバイスは、バリア層を更に含んでいてよい。バリア層の１つの目的は、電極及び有機層を、水分、蒸気及び／又はガス等を含む環境における有害な種への損傷性暴露から保護することである。バリア層は、基板、電極の上、下若しくは隣に、又はエッジを含むデバイスの任意の他の部分の上に堆積し得る。バリア層は、単層又は多層を含んでいてよい。バリア層は、種々の公知の化学気相堆積技術によって形成され得、単相を有する組成物及び多相を有する組成物を含み得る。任意の適切な材料又は材料の組合せをバリア層に使用してよい。バリア層は、無機若しくは有機化合物又は両方を組み込み得る。好ましいバリア層は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第７，９６８，１４６号、ＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０９８号及び同第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４２８２９号において記述されている通りの、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物を含む。「混合物」とみなされるためには、バリア層を構成する前記のポリマー及び非ポリマー材料は、同じ反応条件下で及び／又は同時に堆積されるべきである。ポリマー材料対非ポリマー材料の重量比は、９５：５から５：９５の範囲内となり得る。ポリマー材料及び非ポリマー材料は、同じ前駆体材料から作成され得る。一例において、ポリマー材料及び非ポリマー材料の混合物は、ポリマーケイ素及び無機ケイ素から本質的になる。
【００４９】
本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、種々の電気製品又は中間部品に組み込まれることができる多種多様な電子部品モジュール（又はユニット）に組み込まれることができる。このような電気製品又は中間部品としては、エンドユーザーの製品製造者によって利用されることができるディスプレイスクリーン、照明デバイス（離散的光源デバイス又は照明パネル等）が挙げられる。このような電子部品モジュールは、駆動エレクトロニクス及び／又は電源を任意に含むことができる。本発明の実施形態にしたがって作製されたデバイスは、組み込まれた１つ以上の電子部品モジュール（又はユニット）を有する多種多様な消費者製品に組み込まれることができる。このような消費者製品は、１つ以上の光源及び／又は１つ以上のある種の表示装置を含む任意の種類の製品を含む。このような消費者製品の幾つかの例としては、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、メディカルモニター、テレビ、掲示板、屋内若しくは屋外照明及び／又は信号送信用のライト、ヘッドアップディスプレイ、完全又は部分透明ディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、レーザープリンター、電話、携帯電話、タブレット、ファブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダー、ビューファインダー、マイクロディスプレイ、３−Ｄディスプレイ、車、大面積壁、劇場又はスタジアムのスクリーン、或いは看板を含む。パッシブマトリックス及びアクティブマトリックスを含む種々の制御機構を使用して、本発明に従って製作されたデバイスを制御することができる。デバイスの多くは、１８℃から３０℃、より好ましくは室温（２０〜２５℃）等、ヒトに快適な温度範囲内での使用が意図されているが、この温度範囲外、例えば、−４０℃〜＋８０℃で用いることもできる。
【００５０】
ＯＬＥＤ中で発生した光の全部が空気中に放出される訳ではないことは、よく知られている。これは、主に全反射作用による。即ち、光が、高屈折率媒体（ｎｈ）から低屈折率媒体（ｎｌ）の界面に達したときに、入射角が次式で定義される臨界角よりも大きいと、前記光は、全反射される。
【数６】
2020145197.tif 000009
【００５１】
例えば、屈折率が〜１．８であるＥＭＬ層で発生した全ての光のうち空気中に達することができるのは、僅か約２０〜２５％である。長年、捕捉した光を空気中に取り出すために、２つの主要な技術が開発されてきている。１つは、散乱効果を用いる技術であり、他方は、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を用いる技術である。いずれのアプローチも、通常、ＯＬＥＤ照明デバイスにおいてのみ用いられ、フルカラーディスプレイなどのディスプレイには用いられない。これらの技術は、一般に、コントラストを低減するオン状態での光学的クロストーク及び／又は後方散乱のため、ディスプレイには適していない。
【００５２】
ディスプレイにおける光学的クロストークとは、１つの画素又は副画素から発せられるように意図された光が、１つ以上の隣りの画素又は副画素からも発せられる現象を意味する。これにより、画素精細（ｐｉｘｅｌ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）が損なわれ、ディスプレイの解像度が低下する。一般に、散乱層の使用は、これに関して特に問題となる。即ち、１つの画素から発せられた光が散乱媒体と遭遇すると、この光は、ランダムに伝搬し、元の画素サイズよりも遥かに大きなプロファイルとなる。
【００５３】
後方散乱は、散乱膜とＭＬＡ膜の両方が光の向きを後方に変えることから生じる。本明細書において、「後方散乱」とは、一般的な意味で用いられ、向きが後方に変えられる任意の光を意味するために用いられる。平滑な表面からの鏡面反射と異なり、ＭＬＡ又は散乱膜から後方散乱された光は、通常、ランダムな分布を有し、排除しにくい。その結果として、光取り出し技術をディスプレイに適用するためには、前記光学的クロストーク、及び後方散乱による低コントラストに対処するのが望ましい。
【００５４】
通常、ＭＬＡは、発光プロファイルがよりよく制御されるので、クロストークと後方散乱を制御するより望ましいアプローチの代表例である。例えば、その開示内容の全体を参照により援用する米国特許第６，９８４，９３４号は、発光ダイオードのためのマイクロレンズ構造を開示しており、この構造においては、マイクロレンズの最大平面寸法は、任意のＯＬＥＤの最も小さい最小平面寸法よりも小さい。別の例として、米国特許第８，１２５，１３８号は、コリメートされた光を発生させるために、マイクロレンズの受光角内に配列された、離間されたＯＬＥＤを開示している。しかしながら、いずれのアプローチも、光学的クロストーク、及び後方散乱による低コントラストの課題に十分対処していない。Ｊｕｎｇ−Ｂｕｍ  Ｋｉｍらは、真空熱蒸着（ＶＴＥ）法を用いて、トップエミッションＯＬＥＤデバイスの上部に、マイクロレンズアレイを構築することを記載している（有機エレクトロニクス１７（２０１５）１１５−１２０）。しかしながら、この技術は、トップエミッションＯＬＥＤに限定され、このＭＬＡを形成する方法は、大規模に実現可能ではなく、ＶＴＥ法によるＭＬＡの質は、非常に限定的である。
【００５５】
これに対して、ＭＬＡとＯＬＥＤ（複数可）との間が比較的短い距離で、マイクロレンズアレイをＯＬＥＤディスプレイに取り付けることができる、ＯＬＥＤディスプレイの効率を改善するためのデバイス、コンポーネント、及び形成方法が本明細書に開示される。クロストーク及び後方散乱に関する事項も、本明細書に開示される着色レンズ、フォーカシング層、及び他の方法により解決することができる。
【００５６】
具体的には、本明細書に開示の実施形態は、ディスプレイの画素の副画素内の発光領域などの第一の有機発光領域を含み、前記第一の有機発光領域は、基板を横切る幅が２ｒである有機発光ディスプレイを提供する。一般に、ｒは、任意の好適なサイズであることができる。しかしながら、発光領域が各副画素に対応する幾つかの実施形態においては、ｒは、約２０μｍ以下であることができる。アウトカップリングコンポーネントとして、例えば、マイクロアレイのレンズなどを、発光領域の上に配置することができ、前記アウトカップリングコンポーネントは、前記第一の発光領域から垂直距離ｔに配置され且つ前記第一の発光領域と光学的に結合された水平なベース面を有する。前記構成は、次の条件：
【数７】
2020145197.tif 000010
を満たす。ここで、前記アウトカップリングコンポーネントは、屈折率ｎｌｅｎｓを有し、前記ベース面を横切る幅が２Ｒである。幾つかの実施形態においては、前記発光領域が、前記アウトカップリングコンポーネントに比べて比較的小さいこと、例えば、前記アウトカップリングコンポーネントの幅２Ｒが前記ＯＬＥＤの幅２ｒよりも大きいことが好ましい場合がある。同様に、幾つかの実施形態においては、ディスプレイのアクティブな面積（即ち、領域内に発光領域を含むディスプレイの面積）は、前記ディスプレイの総面積の５０％以下であることができる。幾つかの実施形態においては、前記アウトカップリングコンポーネントが、前記発光領域の上部に直接配置され、そのベース寸法の中心が、前記発光領域に対して垂直に引かれた同一線上にあることが好ましい場合がある。
【００５７】
個々のＯＬＥＤに関して本明細書に開示される構成及び技術は、フルカラーディスプレイ中の副画素に適用することができる。例えば、典型的なディスプレイ構成は、多数の画素を含み、各画素は、１つ以上の副画素を含む。具体例として、ディスプレイのフルカラー画素は、多くの場合、少なくとも赤、緑、及び青色の副画素を含む。したがって、幾つかの実施形態においては、本明細書に開示される発光領域及びＯＬＥＤは、各副画素に相当する光を発生するフルカラーディスプレイにおける副画素のコンポーネントであることができる。当然のこととして、典型的なディスプレイ構成において、ディスプレイの各画素が所望の色の光を発するように、各副画素は、ディスプレイによって個別にアドレス指定可能又は制御可能である。
【００５８】
図３は、各画素が、マイクロレンズアレイにおける対応するレンズを有する構成を示す。光取り出しにおける利得を得るために、次式が満足される。
【数８】
2020145197.tif 000011
式中、ｔは、発光層とＭＬＡのベースとの間の距離である。単純化すると、式２は、次のようになる。
【数９】
2020145197.tif 000012
式中、ｒ及びＲは、画素サイズの半分及びマイクロレンズの半径であり、図３に示すように、Ｒ＝ｒ＋ｄである。この式において、ｎ、ｒ、及びｄは、ディスプレイの解像度と基板材料によって決まる。ディスプレイ構成に基づき、最大のｔの条件を、所望の光取り出し利得のために計算することができる。赤／緑／青（ＲＧＢ）のストリップ構造を有するディスプレイでは、これは、更に次のように単純化することができる。
【数１０】
2020145197.tif 000013
式中、Ｒｅは、ディスプレイの解像度であり、単位は、ピクセルパーインチ（ｐｉｘｅｌ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）である。
【００５９】
図４は、laptopmedia.com/reviews/samsung-galaxy-s6-review-a-bunch-of-innovations-in-a-beautiful-bodyにより提供される、Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｇａｌａｘｙ  Ｓ６  ｐｈｏｎｅの画素レイアウトを示す。この写真に基づくと、画素寸法は、赤色副画素で約１３．５μｍ、緑色副画素で１１．３〜１３．５μｍ、青色副画素で１５．８μｍと推定される。青色画素と隣りの緑色画素のエッジ間の間隔（これは、２ｄに相当する）は、約１８μｍである。この結果、ｒ＝７．９μｍ及びｄ＝９μｍという近似値が得られる。式３を用いると、各副画素を覆うマイクロレンズ（ｎ＝１．５）による光取り出し効果を得るためには、ｔは、２７．７μｍ未満である必要がある。別の例として、５０”４ｋＴＶは、約１００ｐｐｉの解像度を有し、これは、およそ〜８０μｍの（２ｒ＋ｄ）値に相当する。ガラス基板を用いる場合、これは、ｔ＜８９μｍの条件を与える。
【００６０】
式３に示されるように、パラメータｔ、ｒ、及びｄは、全て関係している。一般的に言えば、ｒは、予め決められている。ｔは、比較的薄い方が好ましく、例えば、形成プロセスによって許容される程度に薄いのが好ましく、ｄは、できる限り大きくすべきであり、隣り合う画素間の利用可能なスペースを全て用いる。その開示内容の全体を参照により援用する米国特許公報第２０１５／０１７１３７４号は、ｄの設計のための指針を、次のように提供している。
【数１１】
2020145197.tif 000014
式中、ｎは、レンズの屈折率である。この式は、ｔ＝０と仮定して誘導される。したがって、屈折率ｎｌｅｎｓを有するアウトカップリングコンポーネントを有する幾つかの実施形態においては、発光領域の側部から、前記アウトカップリングコンポーネントのエッジの前記基板上への投影部までの距離ｄが、少なくとも（ｎｌｅｎｓ−１）＊ｒであることが好ましい場合がある。このことは、本明細書に開示される、発光領域又は副画素１つ当たりに単一のアウトカップリングコンポーネントを用いない構成、即ち、ｄが、アウトカップリングコンポーネント、アウトカップリングコンポーネントアレイ、散乱層、他の機能的類似構造の最も外側のエッジの投影部と発光領域のエッジとの間の対応する測定値を意味する構成（図３、１０、１１、１２、及び１８に示される）に当てはめることができる。
【００６１】
これらの特性を実証するために、Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｇａｌａｘｙ  Ｓ６における赤色副画素の近似寸法に基づき、ｒ＝６．７５μｍ及びｄ＝８．７５μｍ（図４に示す）とし、アウトカップリングコンポーネントとしての１つのマイクロレンズが、各副画素と関連付けられている半球マイクロレンズアレイを用いて、シミュレーションを行った。半径（Ｒ＝ｒ＋ｄ）は、１５．５μｍである。レンズは、密に充填され、レンズの材料は、屈折率ｎ＝１．５２を有し、吸収は有さない。ランバーシアン発光パターンを画素に適用した。前記画素と前記マイクロレンズとの間のスペースに、同一屈折率の材料（ｎ＝１．５２）を充填し、スペース距離（ｔ）に対するエンハンスメントをシミュレートした。図５における黒塗りの正方形シンボルで表された曲線は、エンハンスメントの距離（ｔ）に対する依存性を示す。単一の半球レンズの場合、図示されるように、光取り出し効率は、距離ｔが短くなるのに伴い、上昇する。距離が２７μｍよりも大きいと、エンハンスメントがない。この閾値は、式（４）を用いた計算と一致する。距離が短くなるにつれて、より多くの光を取り出すことができる。例えば、距離が５μｍの場合、１２６％のエンハンスメントが達成される。図６は、この構成の、種々のｔ値に対する角度発光プロファイルを示す。
【００６２】
他のタイプのアウトカップリングコンポーネントも、本明細書に開示する構成で用いることができる。例えば、副画素のためのアウトカップリングコンポーネントとして、図７に示すようなコーン状レンズを用いることができる。コーン状レンズで得られた結果は、プリズムなど他のフィーチャーに容易に適用可能である。図８における黒塗りの正方形シンボルで表された曲線は、エンハンスメントの距離に対する依存性を示す。単一コーンの場合、光取り出し効率は、距離が短くなるのに伴い、上昇する。コーンの閾値は、３４μｍであり、半球レンズよりも大きい。距離が短くなるにつれて、より多くの光を取り出すことができる。例えば、５μｍの距離で、１２０％のエンハンスメントが達成される。距離が閾値よりも大きいと、発する光は、強い前方発光を示し、図８に示されるように取り出しエンハンスメントに有意差は、殆どない又は全くない。より一般的には、幾つかの実施形態においては、発光領域からのアウトカップリングを更に改善するために、半球に類似しているが完全な半球状ではないマイクロレンズなどのアウトカップリングコンポーネントを用いることが好ましい場合がある。例えば、図７に示されるような平坦な上部のコーン、又は図２０に示されるような「平坦化された」半球アウトカップリングコンポーネントを用いることができる。幾つかの実施形態においては、アウトカップリングコンポーネントが、発光領域に対する法線に沿って、前記発光領域から遠去かる方向に減少する断面積を有することが好ましい場合がある。図７における平坦な上部のコーン及び図２０における平坦化された半球は、このようなジオメトリの具体例であるが、他の形状を用いることもできる。
【００６３】
幾つかの実施形態においては、発光領域とアウトカップリングコンポーネントとの間に、スペーシング層を配置することができる。例えば、図３を再度参照すると、距離ｔは、ＯＬＥＤ発光領域の上方に配置されたスペーシング層と、前記発光領域に関連付けられたマイクロレンズのベースとを含むことができる。ある場合には、前記スペーシング層は、前記アウトカップリングコンポーネントと物理的に一体となっている部分であることができる。例えば、多数の副画素のための多数のアウトカップリングコンポーネントを設けるためにマイクロレンズシートを用い、前記マイクロレンズシートのレンズ部分を同一材料の層の上に配置する場合、などである。また、ある場合には、前記スペーシング層は、前記アウトカップリングコンポーネントと同一又は類似の材料を含むことができる。前記スペーシング層は、前記アウトカップリングコンポーネントと光学的に類似していることが好ましい場合がある。具体的には、前記スペーシング層は、前記アウトカップリングコンポーネントと同一又は類似の屈折率、例えば、前記アウトカップリングコンポーネントの屈折率の０．０２以内、を有することが好ましい場合がある。
【００６４】
マイクロレンズアレイ又は類似のコンポーネントなどのマイクロフィーチャーを用いる利点は、図５及び図９に示されるように、発光の角度依存性の調節性である。前記アウトカップリングコンポーネントにおいて様々なサイズ及びタイプのフィーチャーを用いることによって、角度依存性を調節することができる。例えば、半球マイクロレンズを用いると、ｔ値が小さいほど高角度発光が大きくなる。コーン状レンズを用いると、図９の点線で示されるように、大きな非ランバーシアン（ｏｆｆ−Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）発光パターンとなる。別の例として、上部が平坦なコーンを用いると、図９の破線で示されるように、ランバーシアンに近い発光プロファイルが得られる。この例は、半径１５．５μｍのベース、半径１０μｍの上部、高さ１５．５μｍを有するコーンを想定している。これらの例における全てのコーンにおいて、距離は、１０μｍである。
【００６５】
なお、距離ｔは、ＥＭＬとアウトカップリングコンポーネントの水平なベースとの間の全ての層（例えば、マイクロレンズアレイのベースなど）を含む。典型的には、透明電極、有機発光層などの層の厚みは、比較的非常に薄いので、ｔは、ＯＬＥＤの表面とアウトカップリングコンポーネントのベースとの間の距離として、非常に正確に近似することができる。したがって、ｔに関して、又は言い換えればＯＬＥＤ若しくはＯＬＥＤの発光層或いは発光領域に対して測定される距離に関して、本明細書においては、用語「ＯＬＥＤ」と「発光領域」とは、相互変換可能に用いることができる。同様に、明確化のため、本明細書に記載の図面は、図１及び図２に示すＯＬＥＤの内部構造を示さずとも、ＯＬＥＤを示すことができるものとする（また、当業者であれば、１つ以上の発光領域を含むと容易に理解されよう）。
【００６６】
ガラス上に設けられたＯＬＥＤにマイクロレンズアレイが積層された構成においては、ｔは、ガラス基板、ＭＬＡベースフィルム、及び積層糊の厚みを少なくとも含む。ＯＬＥＤがＭＬＡフィルムの背部に直接配置された構成においては、ｔは、ＭＬＡベースフィルム、偏光層（存在すれば）、バリア層（存在すれば）、及び前記ＯＬＥＤと前記ＭＬＡフィルムとの間の他の機能層の厚みを含む。いずれの例示的構成においても、８９μｍ未満のｔを達成することは困難である場合があり、本明細書に開示する技術がなければ２７．７μｍ未満のｔを達成することは困難である又は不可能である場合がある。しかしながら、多くの構成においては、十分な光取り出し上の利得を得るためには、これらの例示的な値よりも遥かに小さいｔが望ましい場合がある。本明細書に開示の実施形態は、比較的非常に小さい値、例えば、８０μｍ、２７μｍ、１５μｍ、又はそれ以下の値を可能としている。
【００６７】
上述した例示的構成は、各副画素に対応する１つのマイクロレンズを含む。幾つかの実施形態においては、図１０に示すように、マイクロレンズアレイの多数のマイクロレンズなど、多数のアウトカップリングコンポーネントが１つの副画素に対応することができる。また、１つのレンズを１つの方向に有し、多数のレンズを他の次元のために有することも可能である。例えば、アウトカップリングコンポーネントは、図１０に示すように、合計半径Ｒを有する多数のフィーチャーを含むアウトカップリングコンポーネントアレイであることができる。例えば、アウトカップリングコンポーネントアレイは、上述したマイクロレンズアレイ、多数のピラミッド状、矩形状、半球状、若しくは平坦化された半球レンズ、又はアウトカップリングコンポーネントフィーチャーの任意の他の組合せの全部又は一部であることができる。アウトカップリングコンポーネントアレイは、発光領域の上に少なくとも一部配置されることができる、及び／又は特定の発光領域に関連する前記アレイの各コンポーネントが、発光領域の上に少なくとも一部配置されることができる。このような構成においては、ｄは、前記発光領域のエッジから、前記アウトカップリングコンポーネントアレイの最も外側のアウトカップリングコンポーネントのエッジの投影部までの距離を意味する。
【００６８】
ｔは、通常、０になることはないので、発光領域によって発せられる光の全てを、マイクロレンズアレイで集めることができる訳ではない。これについては、図１１に示す。光線１は、レンズを通って空気中に放出される。しかしながら、光線３は、隣りのレンズに入り、前記隣りのレンズから放出されることになり、これにより、不所望のクロストークが生じる。
【００６９】
この生じ得るクロストークに対処するために、アウトカップリングコンポーネントのベース（即ち、発光領域の最も近くに配置された、アウトカップリングコンポーネントの表面）は、迷光線を吸収するために、黒色染料などの光吸収材料で覆うことができる。前記染料は、迷光によるクロストークを防ぐことができ、アウトカップルされるべき光に対する影響が最小限となる。光線３は、最も悪いシナリオを表しており、光線が、レンズベース面から最も離れた部分（ｂとして定義される）に達する。低角度近似を用いる。
【数１２】
2020145197.tif 000015
【００７０】
例えば、ｂが０．２Ｒよりも大きくなることを防ぐために、ｔは、０．１ｄ未満である必要がある。例示的なＧａｌａｘｙ  Ｓ６デバイスでは、ｄ＝９μｍであるので、ｔは、０．９μｍ未満となる。黒色染料は、隣りのアウトカップリングコンポーネントに入る光のみを吸収するように適用することができる。このようなアプローチに対する考えられ得る欠点は、染料による光の吸収によりエンハンスメントが損なわれることがある点である。
【００７１】
このような構造は、黒色染料溶液をアウトカップリングコンポーネントのベース、例えば、レンズ側のマイクロレンズアレイにディスペンスすることにより形成することができる。硬化後、黒色染料は、レンズのベース部分に残る。得られる黒色マトリックスの高さは、ディスペンスされる溶液の量によって決まる。
【００７２】
本明細書に開示する実施形態による、光学的クロストークを低減又は防止する別の技術は、アウトカップリングコンポーネントのベースとＥＭＬとの間に挿入されるデフォーカシング層を用いることである。用いるデフォーカシング層の屈折率は、アウトカップリングコンポーネントのベース材料より低い。この層は、より低い屈折率を有するので、スネルの法則に基づき、レンズ材料に入射する光は、遥かに狭いプロファイルを有する。正味の効果は、図１２に示すように、よりフォーカスされた光がレンズベースに入射することである。このような構成においては、迷光は、デフォーカシング層とＥＭＬ層との間に閉じ込められる。アウトカップリングコンポーネントのベースにおける光は、アウトカップリングコンポーネントが十分に、又は実質的に完全に集光できる程度にフォーカスされることが好ましい。デフォーカシング層がＥＭＬ層と非常に近く、レンズ構成が図１２に示される構成であると仮定すると、デフォーカシング層の屈折率ｎｄｅｆは、次の条件を満たす必要がある。
【数１３】
2020145197.tif 000016
【００７３】
再度、ｄ＝８．７５μｍである例示的なＳａｍｓｕｎｇ  Ｇａｌａｘｙ  Ｓ６デバイスを用いて、ｔ＝５μｍ及びｎｌｅｎｓ＝１．７と仮定すると、ｎｄｅｆは、１．４７未満である。したがって、ＳｉＯ２層をデフォーカシング層として用い、アウトカップリングコンポーネントが１．７の屈折率を有する材料であれば、ディスプレイの画素及び副画素におけるクロストークが低減又は防止される。デフォーカシング層の厚みは、それと関連する発光領域によって発せられる光の波長と少なくとも同程度であり、且つ式３及び式４で定義されるｔ値よりも小さいことが好ましい場合がある。
【００７４】
本明細書に開示する実施形態による、クロストークを排除／低減する別の新規な方法は、「着色剤」をアウトカップリングコンポーネントと一体化させることである。一般に、マイクロレンズアレイの各レンズなどの、各アウトカップリングコンポーネントは、１種以上の着色剤を含むことができる。前記着色剤は、本明細書に開示する所望の波長領域など、所望の色の光を選択的に透過又は放出する性質を有する任意の材料であることができる。着色剤の幾つかの例としては、染料、色変換材料、量子ドットなどがある。例えば、現在、ＬＣＤ中にカラーフィルターとして用いられている材料、及びＬＥＤバックライト中に色変換材料として用いられている材料を用いることができる。典型的には、前記着色剤は、赤、緑、及び青色であるが、本明細書に開示する実施形態は、これらの色に限定されない。
【００７５】
赤、緑、及び青色副画素がそれぞれ用いられるディスプレイ構成においては、着色レンズ（着色剤を含む）を、各レンズの色がＯＬＥＤ画素の色と同じになるように（例えば、赤色画素には赤色レンズ）ように配列させることができる。このようにすれば、赤色光が隣りの画素のレンズに入射したときに、前記赤色光は、前記隣りの画素の緑又は青色染料に吸収される。同一色のレンズに対しては、殆ど／全く損失なく通り抜ける。これは、コントラストを向上させる有効な方法でもある。
【００７６】
カラーフィルターが白色ＯＬＥＤ副画素の上部に配置されるディスプレイ構成においては、着色アウトカップリングコンポーネントが、同一色及び／又は同一位置のカラーフィルターに直接置き換わることができる。例えば、赤色レンズは、赤色カラーフィルターに置き換わることができ、黄色レンズは、黄色カラーフィルターに、などである。白色光を発することを意図されている白色デバイスの上部には、無色レンズ又は透明レンズが配置される。
【００７７】
シミュレーションを行って、着色レンズアプローチの光取り出し効率を見積もった。２つのシナリオについて検討した。１つ目として、ウェーブガイドにより、光線を隣りのレンズに結合させた（例えば、図１１の光線３）。これらの光線の性質は、距離に依存する。即ち、ＯＬＥＤとアウトカップリングコンポーネントとの距離が短いほど、カップリングの機会は少ない。また、クロストークは、高角度発光線が近傍のコンポーネントの表面に当たったときに、１つのアウトカップリングコンポーネントに由来する前記高角度発光線に生じ得る（例えば、図１１の光線２）。したがって、両タイプのクロストークを考慮して、隣りの着色レンズによる吸収を１００％と仮定すると、図５に示す新たなエンハンスメントプロットが得られる。この場合、光取り出し効率は、より低い。距離が閾値よりも大きいと、発する光は、強い前方発光を示す。したがって、取り出しエンハンスメントに有意差はない。閾値を超えると、高角度発光は、隣りの画素のレンズに吸収され、エンハンスメントはより低くなる。しかしながら、距離が５μｍまで短くなれば、依然として、８２％のエンハンスメントを達成できる。コーンレンズの場合についても、図８の白抜き円の曲線で表される同じプロットが得られる。
【００７８】
他のタイプのディスプレイに対するＯＬＥＤディスプレイの利点は、極めて高いコントラスト比が得られる点である。幾つかの実施形態においては、これは、ディスプレイの前に円偏光子を配置することにより達成することができる。このアプローチは、全ての界面が平面である場合に、特に有効である。マイクロレンズなどのアウトカップリングコンポーネントを用いる場合には、このアプローチは、有効ではない場合がある。その理由は、光線が入射後にその方向を変え、マイクロレンズから出射するからである。他の問題点としては、ＭＬＡなどのアウトカップリングコンポーネントが、良好な環境光コレクタとなり得、これにより、強い後方散乱を生じ低コントラストにつながる点である。
【００７９】
この問題点は、幾つかのアプローチの１つ以上によって解決することができる。まず、着色レンズがクロストークを低減するのと同一の原理が、後方散乱低減にも有効である。後方散乱された光線は、多数のレンズを通って伝わる傾向があり、着色レンズは、この過程における光を効果的に吸収することができる。なお、着色レンズそれ自体で、コントラスト比性能には十分である場合があり、円偏光子は必要ではない。これにより、ＭＬＡ又は類似のアウトカップリングコンポーネントのみの場合のアウトカップリング性能が２倍になり得る。例えば、図５の８２％エンハンスメントが１６４％になる。
【００８０】
別のアプローチとして、上述した黒色染料の使用も、ＭＬＡなどのアウトカップリングコンポーネントの散乱を低減することができる。黒色染料は、非発光領域におけるレンズベース又はＯＬＥＤ内部に適用することができる。
【００８１】
幾つかの実施形態においては、依然として、円偏光子を用いることができる。例えば、アウトカップリングコンポーネントとＯＬＥＤとの間に配置することができる。上述したように、この構造の厚みは、式３及び式４に従うことが好ましい。幾つかの実施形態においては、円偏光子は、アウトカップリングコンポーネントの上部に配置することができる。この場合、円偏光子の厚みは、式３及び式４によって制限されない。
【００８２】
アウトカップリングコンポーネントの上面が平坦である場合、円偏光子は、コンポーネントの任意のマイクロフィーチャーを含む、アウトカップリングコンポーネントの上部に配置することができる。平坦な上部の領域のサイズは、発光領域のアクティブな領域のサイズよりも大きいことが好ましい場合がある。これにより、光の偏光の途絶が最小限となり、視聴者は、鮮明な画像を見ることができる。例えば、図２０は、平坦な上面を有する半球レンズの一例を示す。円偏光子を上部に配置すると、そのような構造は、良好なアウトカップリングとコントラストを与えることができる。或いは又はこれに加えて、反射防止（ＡＲ）コーティングを、アウトカップリングコンポーネント表面の上部に配置して、界面反射を低減することができる。
【００８３】
ベースを含むアウトカップリングコンポーネントの屈折率もまた、本明細書に開示の実施形態の光学的性質に影響を及ぼす場合がある。半球レンズを用いてシミュレーションを行い、１．５２と１．７の異なる屈折率におけるＭＬＡのアウトカップリング効率を比較した。着色レンズの構成は、それとは異なる色の吸収を１００％とした。結果を図１６に示す。屈折率が高い材料ほど、より多くの光を取り出すことができる。距離が５μｍのときに、より高い１．７の屈折率で、１３７％のエンハンスメントが達成された。これに対して、より低い１．５２の屈折率では、８２％のエンハンスメントが達成された。
【００８４】
各種技術を、本明細書に開示のデバイスを形成するために用いることができる。以下、ＲＧＢ着色画素、及び１つのマイクロレンズに対応する各ディスプレイ副画素のための２つの例について説明する。同様のプロセスを用いて、発光領域、副画素、及び／又はアウトカップリングコンポーネントの様々なタイプ及び構成などの、他の構成も形成することができる。
【００８５】
図１３は、着色レンズを有するＭＬＡを形成する例示的な技術を示す。１３１０において、ディスプレイの画素レイアウトに対応するマイクロレンズ配置のための所望のレイアウトを有するモールド（例えば、上述したように副画素の発光領域に対応して１つ以上のマイクロレンズを有するモールド）を作製する又は得る。ウェルの形状は、半球、コーン、プリズム、又は他の形状にすることができる。
【００８６】
１３２０において、着色染料と混合したレンズ材料を、所定のモールド位置に、インクジェット又は他の方法で堆積させることができる。異なる色の画素のサイズが異なる場合、対応するウェルも異なるサイズを有する。例えば、赤色染料と混合した材料は、図示されるように、赤色ディスプレイ画素に予め設計されているモールド上のレンズ位置に配置することができる。これは、図示されるように、１３３０、１３４０において、全ての着色レンズが作製されるまで、繰り返すことができる。全部で３色の場合が図示されているが、より多い又はより少ない着色染料及びレンズを用いることができる。レンズを硬化又は部分的に硬化させることにより、異なる色間の混合を防ぐことができる。１３５０において、透明なベース材料を、着色レンズの上部に塗布する又は堆積させて、図示されるように全てのレンズを一体にすることができる。レンズ及びベースフィルムなどのアウトカップリングコンポーネントには、十分に混合できるように、同一のベース材料を用いることが好ましい場合がある。一例は、溶媒に溶解させたＰＭＭＡである。着色レンズが再溶解し、他の色と混合するのを防ぐために、図１４に示すように、着色レンズコーティングは、モールド上の各ウェルの全体を満たさなくてもよい。即ち、図１４の構造は、１３４０で示される構造に代わることができる。ベースフィルムの硬化後、１３６０において、前記フィルムをモールドから剥離することができる。或いは、図１５に示し且つ本明細書に更に詳細に記載するように、デバイス及び他の層をフィルム上部に堆積させた後で、前記フィルムを剥離してもよい。ベースの厚みは、式３及び式４に記述される条件に従うことが好ましい。
【００８７】
別の例として、各サブピクセルの上部にレンズを直接インクジェットすることにより、ＭＬＡを形成することができる。これは、ディスプレイ作製後に行ってもよく、ボトムエミッションＯＬＥＤとトップエミッションＯＬＥＤのいずれにも適用することができる。
【００８８】
図１５は、ＭＬＡのモールドからの離型前に、ＭＬＡ上に形成されたＯＬＥＤの例を示す。１５１０は、１３５０に関して上述した構成を示す。ある実施形態においては、図１５の１５２０で示されるように、ＯＬＥＤデバイスをＭＬＡベースの上部に形成することができる。ディスプレイ副画素を、マイクロレンズアレイの上部に形成することができ、各カラーＯＬＥＤ副画素は、同一色のマイクロレンズの上部に直接形成されている。このプロセスは、標準的なＯＬＥＤディスプレイ形成プロセスと同様である。モールド上にアラインメントマークを形成して、ディスプレイ副画素と着色レンズとの間のアラインメントが正確になるようにすることができる。ＭＬＡベースの上部にバリア層を堆積して、ガス放出を防ぐことができる。バリアの上部に、ＴＦＴバックプレーンを形成し、続いてＯＬＥＤデバイスを形成することができる。前記ＯＬＥＤデバイスは、図１及び図２に関して上述したように、２つの電極と、前記電極間に配置された１つ以上の有機層とを含むことができる。シャドウマスクを用いて、ＲＧＢ画素のパターンを得ることができる。別の薄膜パッシベーション又はバリア層を、前記ＯＬＥＤデバイスの上部に適用することが好ましい場合がある。ガラス封入も用いることができる。次のプロセス工程を容易にするため、保護及び取扱い容易性のために、デバイスの上部にフィルムを積層することができる。１５３０においては、ＯＬＥＤディスプレイ副画素がその上に堆積されたＭＬＡを、モールドから分離することができる。更なる層を離型されたデバイスに加えることができる。そのような層としては、ＡＲコーティング、耐スクラッチコーティング、ハードコーティングなどを挙げることができる。前記ハードコーティングは、１つ以上のプラスチックフィルム、バリア被覆プラスチックフィルム又は薄いガラスを含むことができる。
【００８９】
本明細書に開示する各種実施形態においては、アウトカップリングコンポーネントをトップ又はボトムエミッションデバイスに取り付けることができる。以下、ＭＬＡをトップエミッションＯＬＥＤに取り付ける一例について説明する。同様のプロセスを用いて、アウトカップリングコンポーネントをボトムエミッションＯＬＥＤに取り付けることができる。例えば、ＭＬＡベースを、ボトムエミッションＯＬＥＤのボトム基板に取り付けることができる。
【００９０】
トップエミッションＯＬＥＤディスプレイは、別途、形成する又は得ることができる。ＯＬＥＤディスプレイの上部に、薄膜パッシベーション又はバリア層を堆積することができる。ＯＬＥＤとＭＬＡ表面との距離ｔを最小にするために、薄膜層が好ましい場合がある。上述したように、この距離は、できる限り小さいことが好ましい場合がある。
【００９１】
図１３において１３５０で示すものなどの構造を、トップエミッションＯＬＥＤの上部に、ＭＬＡがＯＬＥＤに対して外方を向くように配置することができる。ＭＬＡとＯＬＥＤデバイスとの間のアラインメントは、例えば、ディスプレイ及びＭＬＡ／モールド上にアラインメントマークを配置して、正しい副画素が正しいレンズと配列されるように（即ち、同一色及び同一位置）することにより達成することができる。
【００９２】
薄い接着層又はソルベントコーティングを介するなどして、ＭＬＡベースをＯＬＥＤデバイスに取り付けることができる。例えば、ＭＬＡベースの材料が特定の溶媒に溶解可能である場合には、この溶媒の薄いコーティングを、ＯＬＥＤ上部のパッシベーション層上に適用して、続いてＭＬＡの取り付けを行うことができる。前記溶媒をシステムから除去すると、ＭＬＡを自動的にディスプレイに取り付けることができる。
【００９３】
他の例に関して上述したように、ＭＬＡをＯＬＥＤの位置に取り付けた後、ＭＬＡがＯＬＥＤディスプレイに取り付けられた状態を維持しつつモールドを除去することができる。上述したように、更なる機能層を、その後で追加することができる。ＯＬＥＤをＭＬＡベースに配置する工程及びＭＬＡベースをＯＬＥＤに取り付ける工程は、図１３の１３６０で示すように、モールドからＭＬＡが既に剥離された状態で行うことができる。
【００９４】
ある実施形態においては、着色ＭＬＡなどの着色アウトカップリングコンポーネントもまた、ＯＬＥＤの発光表面に直接インクジェットプリンティングして、ディスプレイ上に形成することができる。レンズと画素のアラインメントは、インクジェットプリンティングプロセスにおいて、ディスプレイ上にアラインメントフィーチャーを用いることにより達成することができる。一般的なプロセスは、染料をレンズ材料と混合することと、溶液をインクジェットによって堆積させることとを含む。ディスペンス後、溶液を硬化してレンズを形成することが好ましい場合がある。硬化プロセスは、ベーキング、溶媒を除去するためのＵＶ照射、又は前駆体の架橋などを含むことができる。量子ドットなどの他の着色剤を用いることができる。プリントされるＭＬＡのサイズ、形状、及びアスペクト比は、インクの体積、インク材料、表面処理、及びオンプリント表面のトポグラフィックな特徴により調節することができる。マイクロレンズのサイズは、インクの体積に比例することがある。インク材料を変え、且つ各種表面処理を用いることにより、接触角及び表面張力、延いては、マイクロレンズの形状及びアスペクト比を調節することができる。更には、オンプリント表面の表面トポグラフィーも、プリンティングプロセスとマイクロレンズの特性に影響する。ボトムエミッションデバイスにおいては、オンプリント表面は、平坦である。したがって、マクロレンズ特性は、接触角と表面張力に依存している。トップエミッションデバイスにおいては、バックプレーンプロセスのため、平坦化層がない発光表面は、平らでない。通常、ＯＬＥＤの成長前に各副画素を分離させるために、絶縁性グリッドが適用される。この場合、副画素のアクティブ領域は、絶縁性グリッドよりも低く、ウェル構造を形成する。インク材料をディスペンスすると、このウェル構造が、マイクロレンズの最終形状に影響することがある。図１７に示すように、十分に制御されたプロセスと厳選したインク材料とにより、各ウェル上の輪郭のはっきりしたマイクロレンズが形成することができる。一番上の列は、空の画素であり、残りの列は、ＩＪＰ  ＭＬＡである。
【００９５】
これまでの例は、ディスプレイ効率を向上させる例示的なアウトカップリングコンポーネントとしてマイクロレンズアレイを用いている。幾つかの実施形態においては、マイクロレンズアレイに代えて散乱層を用いることができる。例えば、図１８は、デバイス副画素の上部に直接適用されている（即ち、副画素の発光領域又は複数の発光領域に積層されている）散乱層を示す。スペーシングｔが小さく且つ散乱層の面積が比較的大きいと、散乱層は、それがなければウェーブガイド効果によって基板及び有機層に捕捉されるであろう光を取り出すことができる。本明細書に既に開示した計算と同一の計算を、散乱層の寸法設計に用いることができる。一般に、薄いｔほど、良好な取り出し効率をもたらす。幾つかの実施形態においては、図１８に示すように、発光領域と散乱層との間にスペーシング層を配置することができる。この場合、スペーシング層が、アウトカップリングコンポーネントの使用に関し既に開示した規則と同様の規則に従う厚みｔを有することが望ましい場合がある。
【数１４】
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式中、ｎｓｐは、スペーシング層の平均屈折率であり、ｒ及びＲは、アウトカップリングコンポーネントに代えて散乱層とする以外は、既に定義し且つ図１８に示す通りである。
【００９６】
別の実施形態においては、図１９に示すように、円形ＯＬＥＤ画素の円に代えて散乱リングを用いることができる。この構成においては、同等又はより大きい面積を有するＯＬＥＤ画素に対応する中央領域は、平滑なまま維持される。ＯＬＥＤからこの中央領域に達する光の大部分は、入射角が小さく、散乱層の助けなしで出射することができる。事実、幾つかの実施形態においては、この領域においては、散乱がないことが好ましい場合がある。ＯＬＥＤから散乱リングに達する光は、典型的には、入射角が遥かに大きく、散乱層なしでは、内部全反射される。散乱層を用いると、この光は、基板から向きを変えることができ、デバイスの効率が改善される。コントラスト向上のための従来の円偏光子も用いることができる。これは、ＯＬＥＤ画素のアクティブ領域において、散乱層による偏光の途絶（ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ）がないからである。クロストーク及びコントラスト性能に対する影響を改善するために、着色散乱材料を用いることができる。例えば、赤色散乱材料を赤色副画素の上部に用いることができ、青色散乱材料を青色副画素に用いる、などである。
【００９７】
着色散乱材料は、例えば、ナノ粒子などの散乱材料を着色材料に混合することにより作ることができる。プリンティング又はコーティングプロセスを用いて、デバイスの上部にこのようなコーティングを適用することができる。散乱層を正確にパターニングするために表面処理も用いることができる。例えば、リングパターンを、リソグラフィープロセスを用いて高表面エネルギーで処理することができる。散乱着色溶液を適用する場合、この溶液は、リング内に含まれる。材料を硬化することにより、材料が固化し、同一の場所に恒久的に維持される。他の方法を用いて、散乱層を形成することもできる。例えば、更なる層又は材料を堆積することに代えて、ディスプレイ副画素の上部の所望領域の表面を粗くすることにより、散乱層を形成することができる。
【００９８】
本明細書に開示する実施形態はまた、他のアウトカップリング方法と組み合わせることができる。例えば、サブミクロンピッチの波形構造は、ＯＬＥＤにおけるプラズモンモード光を取り出すことができる。そのようなデバイスを、本明細書に開示する他の構造と共に用いて、効率を更に向上させることができる。
【００９９】
本明細書に開示するアウトカップリングコンポーネントは、任意のあらゆるディスプレイ副画素に適用することができる。これは、また、画素レイアウト、各カラーコンポーネントの効率及び寿命、並びにヒトの目の感度などの因子に依存する選択的ディスプレイ副画素のみに適用することができる、或いは、一色だけのレンズをディスプレイに提供することができる。上述したように、幾つの副画素が小さい距離ｔでアウトカップリングコンポーネントを用いるかに拘わらず、一般に、効率とコントラスト／解像度との間にトレードオフが存在する。アウトカップリング構造によってもたらされる改善された効率により、コントラストと画素精細が低下することがある（クロストークによる）。幾つかの構成においては、アウトカップリングフィーチャーを選択した画素、色、又は副画素のみに適用することが好ましい場合がある。例えば、アウトカップリング構造を、ディスプレイの青色副画素のみに適用することができる。ヒトの目は、一般に、赤色、緑色、及び特に黄色光に対するよりも、青色光の解像度に対して感度が低いので、光学的クロストークによる解像度の低下は、あまり目立たない又は問題とならない。同時に、青色発光デバイスは、多くの場合、光出力及び寿命の改善の利得を最も多く享受する。本明細書に開示のアウトカップリングフィーチャーの使用により、通常、それらが適用される各副画素の寿命及び／又は光出力が向上する。そして、これらの技術は、青色副画素での使用に特に適する場合がある。
【０１００】
ある実施形態においては、マイクロレンズなどの青色着色アウトカップリングコンポーネントを、ディスプレイ全体、即ち、ディスプレイの副画素の一部又は全部に用いることができる。そのような構成においては、青色着色レンズをディスプレイに横切って連続的に適用することができるが、これは、青色副画素からの出力のみを向上させることになる。これにより、各色のレンズをパターニングする必要なしに、ディスプレイを横切って１種類のマイクロレンズ又は他のアウトカップリングコンポーネントを堆積しさえすればよいという利得が得られる。青色着色レンズは、他の着色副画素上に物理的に配置されていてもされていなくてもよいが、青色着色レンズは、クロストークに影響しない。ただし、青色ではない副画素の出力を低下させることがある。幾つかの実施形態においては、青色着色アウトカップリングコンポーネントを、青色発光副画素上のみに配置する又はパターニングすることが好ましい場合がある。アウトカップリングコンポーネントを選択した画素のみに適用する別の例としては、副画素の配列及び／又は寸法が、アウトカップリングコンポーネントの全副画素個々への適用を妨げる構成、例えば、ある副画素が、アウトカップリングコンポーネントを適用するには小さ過ぎる又は近過ぎる構成においてである。
【０１０１】
幾つかの場合には、多数の画素又は副画素が、上述したように、同一のアウトカップリングフィーチャーを共有することが好ましい場合がある。一例としては、アウトカップリングフィーチャーを正確に配置するには、副画素が小さ過ぎる場合である。この場合、多数の副画素は、同一のアウトカップリングフィーチャーを共有することができる。例えば、多数の副画素を覆うマイクロレンズ又は多数の副画素を囲む散乱リングなどである。
【０１０２】
本明細書における「アウトカップリングコンポーネント」は、ＯＬＥＤからの光をアウトカップルするコンポーネントを意味する。アウトカップリングを行うためには、ＯＬＥＤの発光領域に直接又は間接的に光学的に結合されるコンポーネントにより、ＯＬＥＤから出射する光が、アウトカップリングコンポーネントがない場合にＯＬＥＤから出射するであろう光よりも多くならなければならない。アウトカップリングコンポーネントの例としては、任意のサイズ、形状、及び配列のマイクロレンズアレイが挙げられる。
【０１０３】
本明細書において、「赤色」の層、材料、領域、又はデバイスは、約５８０〜７００ｎｍの範囲の光を発するものを意味し、「緑色」の層、材料、領域、又はデバイスは、約５００〜６００ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光スペクトルを有するものを意味し、「青色」の層、材料、又はデバイスは、約４００〜５００ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光スペクトルを有するものを意味し、「黄色」の層、材料、領域、又はデバイスは、約５４０〜６００ｎｍの範囲にピーク波長を有する発光スペクトルを有するものを意味する。幾つかの構成においては、別の領域、層、材料、領域、又はデバイスが、別途、「ディープブルー」及び「ライトブルー」の光を与える場合がある。本明細書において、別途、「ディープブルー」及び「ライトブルー」を与える構成においては、「ディープブルー」成分は、「ライトブルー」成分のピーク発光波長よりも少なくとも約４ｎｍ短いピーク発光波長を有するものを意味する。典型的には、「ライトブルー」成分は、約４６５〜５００ｎｍの範囲にピーク発光波長を有し、「ディープブルー」成分は、約４００〜４７０ｎｍの範囲にピーク発光波長を有するが、これらの範囲は、構成によって変化し得る。同様に、色変換層とは、別の色の光をその色で特定される波長を有する光に変換又は変更する層を意味する。例えば、「赤色」カラーフィルターは、約５８０〜７００ｎｍの範囲に波長を有する光にするフィルターを意味する。一般に、色変換層には２つのクラスがある。即ち、光の不所望の波長を除くことによってスペクトルを変更するカラーフィルターと、高エネルギーの光子を低エネルギーに変換する色変更層である。２つのコンポーネント、例えば、２つの発光領域、層、材料、又はデバイスが、本明細書に開示されるのと同一範囲内のピーク波長を有する光を発する場合、これらは、「同一色」を有するとみなされる。例えば、２つの発光領域がいずれも約５８０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を発する場合、これらの発光領域はいずれも「赤色」と記載することができ、したがって、「同一色」を有すると記載することができる。
【０１０４】
本明細書において記述されている種々の実施形態は、単なる一例としてのものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことが理解される。例えば、本明細書において記述されている材料及び構造の多くは、本発明の趣旨から逸脱することなく他の材料及び構造に置き換えることができる。したがって、特許請求されている通りの本発明は、当業者には明らかとなるように、本明細書において記述されている特定の例及び好ましい実施形態からの変形形態を含み得る。なぜ本発明が作用するのかについての種々の理論は限定を意図するものではないことが理解される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０５】
【特許文献１】米国特許第５，８４４，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３０３，２３８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７０７，７４５号明細書
【特許文献４】米国特許第７，２７９，７０４号明細書
【符号の説明】
【０１０６】
１００  有機発光デバイス
１１０  基板
１１５  アノード
１２０  正孔注入層
１２５  正孔輸送層
１３０  電子ブロッキング層
１３５  発光層
１４０  正孔ブロッキング層
１４５  電子輸送層
１５０  電子注入層
１５５  保護層
１６０  カソード
１６２  第一の導電層
１６４  第二の導電層
１７０  バリア層
２００  反転させたＯＬＥＤ、デバイス
２１０  基板
２１５  カソード
２２０  発光層
２２５  正孔輸送層
２３０  アノード
【図１】
2020145197.tif 000023
【図２】
2020145197.tif 000024
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020145197.tif 000029
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020145197.tif 000032
【図１１】
2020145197.tif 000033
【図１２】
2020145197.tif 000034
【図１３】
2020145197.tif 000035
【図１４】
2020145197.tif 000036
【図１５】
2020145197.tif 000037
【図１６】
2020145197.tif 000038
【図１７】
2020145197.tif 000039
【図１８】
2020145197.tif 000040
【図１９】
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【図２０】
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