(57)【要約】【課題】発光部からの光を、光散乱なく、しかも簡単な構成で、効率よく外部に取り出す。【解決手段】透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、前記透明基板の他方の面の前記各画素領域に相当する領域に、複数の微小マイクロレンズの集合からなる全反射回避層が形成されている。【選択図】　　図１
2004127560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、
前記透明基板の他方の面の前記各画素領域に相当する領域に、複数の微小マイクロレンズの集合からなる全反射回避層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記全反射回避層は、半球状の微小マイクロレンズの集合から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記全反射回避層は、表面に複数の微小凹部の集合が形成された第１の層と、該微小凹部内に載置される球状材料の集合からなる第２の層から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項４】
前記全反射回避層の屈折率は該全反射回避層と接する層の屈折率以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項５】
透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、
前記全反射回避層はその透明電極側の面にて、該透明電極が複数の微小マイクロレンズの集合体を構成する複数の微小凹部が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項６】
前記全反射回避層の屈折率は透明電極の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項７】
透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、
前記全反射回避層は、表面に複数の微小凹部の集合が形成された第１の層と、該微小凹部内に載置される半球状材料の集合からなる第２の層から構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】
第１の層の屈折率は第２の層の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項９】
透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも第１の全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、
前記第１の全反射回避層はその透明電極側の面にて、該透明電極が複数の微小マイクロレンズの集合体を構成する複数の微小凹部が形成され、
かつ、前記透明基板の他方の面の前記各画素領域に相当する領域に、複数の微小マイクロレンズの集合からなる第２の全反射回避層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】
前記微小マイクロレンズは、表面が球面、三角錐、四角錐、多角錐の形状のうちいずれかをなすことを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばアクティブ・マトリクス型の有機ＥＬ表示装置は、透明基板の一方の側の面のマトリクス状に配置される各画素領域のうち、一方向に配列される一の画素群を選択すると同時に、選択された該画素群の各画素の画素電極に映像信号に対応した電圧を印加するようにしている。
前記画素電極は対向電極とともに有機ＥＬ層を介在させて形成され、該有機ＥＬ層は前記各電極のうち一方の電極から他方の電極へ流れる電流の強弱に応じた発光がなされるようになっている。
そして、該有機ＥＬ層からの光は前記透明基板を通して観察者の眼に到るように構成されるのが通常である。
このため、前記画素電極は前記有機ＥＬ層からの光を前記透明基板側へ導くためたとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透光性の材料で形成されるとともに、前記対向電極は金属等の非透光性の材料で形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成からなる有機ＥＬ表示装置において、その有機ＥＬ層（発光部）からの光は、画素電極、透明基板等の互いに光屈折率の異なる複数の材料を通して観察者の眼に届く経路を経ることから、該光の全てが観察者の眼に届くことなく、一部有機ＥＬ層側へ反射されてしまうという不都合が指摘されていた。
すなわち、発光部からの光のうち、各材料層の界面で屈折率の差による影響によって臨界角以上の光が、内部に閉じ込められて観察者側に出射されないという現象が発生する。
このような現象を回避させるため、透明基板の観察側の面に光散乱手段あるいは各画素領域毎にマイクロレンズを設けたりしたものが知られている。
【０００４】
しかし、前者の場合、外部からの照射光も同時に散乱させてしまい結果的にコントラストが低下してしまう不都合が生じ、後者の場合、各画素領域にマイクロレンズの形成において困難さがともなうという不都合が生じていた。そして、複数画素領域毎に該マイクロレンズを形成する方法も考えられるが、その大きさは数μｍオーダとなってしまい、前記光散乱手段と同様に、外部からの照射光を散乱させてしまうことになる。
このため、発光部からの光のうち、各材料層の界面での屈折率差によって内部に閉じ込められる光を、光散乱なく、しかも簡単な構成で、効率よく外部に取り出す方法の有無が検討された。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、発光部からの光を、光散乱なく、しかも簡単な構成で、効率よく外部に取り出すことのできる有機ＥＬ表示装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
手段１．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、前記透明基板の他方の面の前記各画素領域に相当する領域に、複数の微小マイクロレンズの集合からなる全反射回避層が形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
手段２．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段１の構成を前提とし、前記全反射回避層は、半球状の微小マイクロレンズの集合から構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
手段３．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段１の構成を前提とし、前記全反射回避層は、表面に複数の微小凹部の集合が形成された第１の層と、該微小凹部内に載置される球状材料の集合からなる第２の層から構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
手段４．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段１の構成を前提とし、前記全反射回避層の屈折率は該全反射回避層と接する層の屈折率以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
手段５．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、前記全反射回避層はその透明電極側の面にて、該透明電極が複数の微小マイクロレンズの集合体を構成する複数の微小凹部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
手段６．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段５の構成を前提とし、前記全反射回避層の屈折率は透明電極の屈折率よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１１】
手段７．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、前記全反射回避層は、表面に複数の微小凹部の集合が形成された第１の層と、該微小凹部内に載置される半球状材料の集合からなる第２の層から構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
手段８．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段７の構成を前提とし、第１の層の屈折率は第２の層の屈折率よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
手段９．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、透明基板の一方の面の各画素領域に、少なくとも第１の全反射回避層、透明電極、有機ＥＬ層、前記透明電極とは異なる他の電極が順次積層されて形成され、前記第１の全反射回避層はその透明電極側の面にて、該透明電極が複数の微小マイクロレンズの集合体を構成する複数の微小凹部が形成され、かつ、前記透明基板の他方の面の前記各画素領域に相当する領域に、複数の微小マイクロレンズの集合からなる第２の全反射回避層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
手段１０．
本発明による有機ＥＬ表示装置は、たとえば、手段１ないし９のうちいずれかの構成を前提とし、前記微小マイクロレンズは、表面が球面、三角錐、四角錐、多角錐の形状のうちいずれかをなすことを特徴とするものである。
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による有機ＥＬ表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
《全体の構成》
図２は、本発明による有機ＥＬ表示装置の全体の一実施例を示す平面図である。
まず、僅かなギャップを保って互いに対向配置される一対の基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２があり、一方の基板ＳＵＢ１に対する他方の基板ＳＵＢ２の固着はたとえば該基板ＳＵＢ２の周辺に形成されたシール材ＳＬによってなされている。
ここで、基板ＳＵＢ１はたとえばガラス等のような透光性のそれからなり、基板ＳＵＢ２はたとえば金属等のような非透光性のそれからなっている。
【００１６】
シール材ＳＬによって囲まれた前記一方の基板ＳＵＢ１の基板ＳＵＢ２側の面には、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されたゲート信号線ＧＬとｙ方向に延在しｘ方向に並設されたドレイン信号線ＤＬとが形成されている。
各ゲート信号線ＧＬと各ドレイン信号線ＤＬとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、これら各画素領域のマトリクス状の集合体は画像表示部ＡＲを構成するようになっている。このため、前記シール材ＳＬは該画像表示部ＡＲを囲むようにして形成されている。
【００１７】
また、ｘ方向に並設される各画素領域のそれぞれにはそれら各画素領域内に走行された共通の対向電圧信号線ＣＬが形成されている。この対向電圧信号線ＣＬは各画素領域の後述する対向電極ＣＴに映像信号に対して基準となる電圧を供給するための信号線となるものである。なお、この対向電圧信号線ＣＬおよび対向電極ＣＴは、後述の《画素の構成》の説明から明らかとなるように、画像表示部ＡＲの全域に、換言すれば各画素領域に共通に形成した対向電極ＣＴを形成することによって構成され、前記対向電圧信号線ＣＬとの境界は明確に区別できないものとなっている。
【００１８】
各画素領域には、その片側のゲート信号線ＧＬからの走査信号によって作動される薄膜トランジスタＴＦＴと、この薄膜トランジスタＴＦＴを介して片側のドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは、前記対向電極ＣＴとともに発光材料層（有機ＥＬ層）ＦＬＲを挟持して形成され、該発光材料層ＦＬＲに流れる電流の強弱に応じて該発光材料層ＦＬＲを発光させるようになっている。
【００１９】
前記ゲート信号線ＧＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は走査信号駆動回路Ｖの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記走査信号駆動回路Ｖの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板（図示せず）からの信号が入力されるようになっている。
走査信号駆動回路Ｖは複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線ＧＬどおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。この半導体層は、たとえば、透明基板ＳＵＢ１と前記プリント基板との間を跨って接続されるいわゆるテープキャリア方式の半導体装置から構成されている。
【００２０】
同様に、前記ドレイン信号線ＤＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は映像信号駆動回路Ｈｅの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆動回路Ｈｅの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板（図示せず）からの信号が入力されるようになっている。
この映像信号駆動回路Ｈｅも複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線ＤＬどおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。この半導体層は、たとえば、透明基板ＳＵＢ１と前記プリント基板との間を跨って接続されるいわゆるテープキャリア方式の半導体装置から構成されている。
【００２１】
前記各ゲート信号線ＧＬは、走査信号駆動回路Ｖからの走査信号によって、その一つが順次選択されるようになっている。
また、前記各ドレイン信号線ＤＬのそれぞれには、映像信号駆動回路Ｈｅによって、前記ゲート信号線ＧＬの選択のタイミングに合わせて映像信号が供給されるようになっている。
【００２２】
なお、走査信号駆動回路Ｖおよび映像信号駆動回路Ｈｅを構成する前記半導体装置として、透明基板ＳＵＢ１とプリント基板（図示せず）との間を跨って接続されるいわゆるテープキャリア方式の半導体装置を示したものであるが、たとえば、透明基板ＳＵＢ１に搭載された半導体装置、さらに、前記薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層が多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）から構成される場合、透明基板ＳＵＢ１面に前記多結晶シリコンからなる半導体素子を配線層とともに形成されたものであってもよい。
【００２３】
《画素の構成》
図３は、本発明による有機ＥＬ表示装置においてマトリクス状に配置された各画素のうち一つの画素の構成を示した平面図である。したがって、該画素に隣接する上下、左右の各画素も同様な構成となっている。また、図１は図３のＩ−Ｉ線における断面図を示している。
【００２４】
まず、透明基板ＳＵＢ１の主表面にはたとえばＳｉＯあるいはＳｉＮ等からなる下地層ＧＷが形成されている（図１参照）。この下地層ＧＷは透明基板ＳＵＢ１に含まれるイオン性不純物が後述の薄膜トランジスタＴＦＴに影響を及ぼすのを回避するために形成されている。
そして、この下地層ＧＷの表面の画素領域のたとえば左下の個所にｘ方向に延在するたとえばポリシリコン層からなる半導体層ＰＳが形成されている。この半導体層ＰＳは薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるものである。
【００２５】
さらに、この半導体層ＰＳをも被って該基板ＳＵＢ１の表面には絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてゲート絶縁膜として機能するものである。
この絶縁膜ＧＩの表面にはそのｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬが形成されている。このゲート信号線ＧＬは後述のドレイン信号線ＤＬとで前記画素領域を画するようにして形成される。
【００２６】
また、このゲート信号線ＧＬは、その一部において前記半導体層ＰＳのほぼ中央部を横切るようにして延在される延在部が形成され、この延在部は薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧＴとして機能するようになっている。
なお、このゲート電極ＧＴの形成後にはそれをマスクとして不純物イオンが打ち込まれ、該ゲート電極ＧＴの直下を除く他の領域の前記半導体層ＰＳの部分は低抵抗化されるようになっている。
【００２７】
ゲート信号線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）をも被って前記透明基板ＳＵＢの表面には絶縁膜ＩＮが形成されている。この絶縁膜ＩＮは後述のドレイン信号線ＤＬの形成領域においてゲート信号線ＧＬに対する層間絶縁膜としての機能を有する。そして、絶縁膜ＩＮの表面にはそのｙ方向に延在されｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成されている。このドレイン信号線ＤＬの一部はそれに近接される前記半導体層ＰＳの一端部にまで延在され、絶縁膜ＩＮおよび絶縁膜ＧＩを貫通して予め形成されたスルーホールＴＨ１を通して該半導体層ＰＳと接続されている。すなわち、ドレイン信号線ＤＬの前記延在部は薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１として機能する。
また、前記半導体層ＰＳの他端部には絶縁膜ＩＮおよび絶縁膜ＧＩを貫通して予め形成されたスルーホールＴＨ２を通して接続されたソース電極ＳＤ２が形成され、このソース電極ＳＤ２は後述の画素電極ＰＸと接続させるため比較的面積の大きな延在部を有している。
【００２８】
そして、このようにドレイン信号線ＤＬ（ドレイン電極ＳＤ１）、ソース電極ＳＤ２が形成された基板ＳＵＢの表面には絶縁膜ＩＬが形成されている。
この絶縁膜ＩＬの上面には、各画素領域の僅かな周辺を除く中央に画素電極ＰＸが形成され、この画素電極ＰＸは該絶縁膜ＩＬに形成したスルーホールＴＨ３を通して前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２と接続されている。
【００２９】
なお、この画素電極ＰＸは後述する発光材料層ＦＬＲからの光を透明基板ＳＵＢ１側に導くため、たとえば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｚｉｎｃ　Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）等からなる透光性の導電層で構成されている。
【００３０】
そして、この画素電極ＰＸの前記絶縁膜ＩＬ側の面には、該絶縁膜ＩＬ側に多数の凸部を有し、これにより微小マイクロレンズＭＬ１の機能を併せもっている。この画素電極ＰＸにおいて絶縁膜ＩＬ側に凸部を有するのは、後に詳述するように、予め前記絶縁膜ＩＬの表面に多数の凹部を有する材料層ＯＢが形成されているためである。
さらに、この画素電極ＰＸは、その製造に起因して該絶縁膜ＩＬと反対側の面には前記凸部に対応する箇所に凹部が形成された形状をなしている。
【００３１】
また、このように画素電極ＰＸが形成された透明基板ＳＵＢ１の表面には、該画素電極ＰＸの周辺部を若干被い、その中央部を露出させるバンク膜ＢＮＫが形成されている。このバンク膜ＢＮＫはたとえば有機材料層から構成され、隣接する他の画素領域のバンク膜ＢＮＫと一体に形成されている。
さらに、前記バンク膜ＢＮＫおよびこのバンク膜ＢＮＫから露出されている画素電極ＰＸの表面には発光材料層ＦＬＲが形成されている。
【００３２】
この場合、該発光材料層ＦＬＲは少なくも前記画素電極ＰＸの上層に形成されることから、該画素電極ＰＸの表面の凹部内にも形成され、その画素電極ＰＸと接触する面には多数の凸部が形成されるようにして積層されることになる。
この発光材料層ＦＬＲは、図中に示される画素領域においては、赤、青、緑のうちいずれかの色を発光させる材料からなり、該画素領域を含んで図中ｙ方向に並設される他の各画素領域に共通に形成されている。
なお、図中の画素領域に対して両脇に位置づけられる他の画素領域には、それぞれ前記赤、青、緑のうち残りの光を発光させる発光材料層ＦＬＲが形成され、やはり、図中ｙ方向に並設される他の各画素領域に共通に形成されている。
【００３３】
なお、前記発光材料層ＦＬＲは、少なくとも前記画素電極ＰＸとの間に、たとえばホール注入層と称される層を介在させて形成されていてもよいことはもちろんである。発光の効率を良好にできるからである。
そして、これら発光材料層ＦＬＲの上面には各画素領域に共通な対向電極ＣＴが形成されている。この対向電極ＣＴはたとえば金属材料で構成され、前記画素電極ＰＸに供給される映像信号線に対して基準となる電圧が印加されるようになっている。
【００３４】
画素電極ＰＸに供給される映像信号によって、対向電極ＣＴの間に介在された発光材料層ＦＬＲに電流が流れ、該発光材料層ＦＬＲが該電流値に応じて発光するようになる。この光は画素電極ＰＸ、絶縁膜ＩＬ、絶縁膜ＩＮ、絶縁膜ＧＩ、および透明基板ＳＵＢ１を介して観察者側へ照射されるようになる。
ここで、このように構成された透明基板ＳＵＢ１の上述した加工面とは反対側の面、すなわち、観察側の面の少なくとも画像表示部ＡＲに相当する領域において、微小マイクロレンズＭＬ２が形成されている。この微小マイクロレンズＭＬ２の詳細については次に説明する。
【００３５】
《微小マイクロレンズ》
（１）透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズＭＬ２
図１の丸枠Ｂ内に示す微小マイクロレンズＭＬ２は、光の集光を目的とするものではなく、屈折率の異なる層の積層によって、光の入射側の層と光の出射側の層（空気も含む）との界面で生じる全反射（光のロス分となる）を極力低減させるため、光の入射側の層においてその表面に凹凸を形成したものとなっている。
【００３６】
すなわち、図４（ａ）に示すように、光の入射側の層において屈折率が高く、光の出射側の層において屈折率が低い材料の場合、それらの界面において、光の入射側の層に凸面を有するように形成することによって、光の入射側の層から光の出射側の層へ進行する光は、そのほとんどが前記界面にて全反射することなく光路を形成するようになる。換言すれば、光の入射側の層を透過する光はそのロス分が全くなく光の出射側の層へ導かれることになる。
【００３７】
ちなみに、図４（ｂ）に示すように、光の入射側の層と光の出射側の層との界面に凸面を有することなく、平坦に形成されている場合、その平坦面に垂線に対して臨界角以上の方向から入射された光は前記界面で全反射され、この全反射された光がロス分となってしまうことになる。
【００３８】
このことから、光の屈折率の高い層側に設ける凸面は、その面が必ずしも球面である必要はなく、たとえば三角錐、四角錐状等の多角錐状に形成されていてもよく、また、各凸面が画素領域内において一定の形状からなっている必要もない。
【００３９】
また、上述した目的から、一つの微小マイクロレンズの大きさはφ１０〜２００ｎｍ、高さが５〜１００ｎｍ程度で、一画素領域内に多数並設された構成としている。一方の層から他方の層への光の入射においてそれらの界面に生じる全反射を画素領域の全域に亘って低減させるに最適となるからである。
【００４０】
すなわち、たとえば、一画素領域の大きさ、あるいはそれ以上の大きさに対応させた一つのマイクロレンズを形成した場合、その製造過程において中央部に平坦な部分が形成されることが多く、この部分にて全反射を防止することが困難であるという現象が生じる。また、前述した大きさ、高さよりも小さなマイクロレンズを形成した場合、光の散乱が多くなり、画面全体に白みがかかってコントラストが低下してしまうことになることが判明する。
なお、微小マイクロレンズＭＬ２の材料としては、たとえばシリコン酸化膜（たとえばＳｉＯ２）、あるいは樹脂が適当である。しかし、これらの材料に限定されることはない。
【００４１】
（２）透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズＭＬ１
図１の丸枠Ａ内に示す微小マイクロレンズＭＬ１も、光の集光を目的とするものではなく、屈折率の異なる層の積層によって、光の入射側の層と光の出射側の層との界面で生じる全反射を極力低減させるため、光の出射側の層においてその表面に凸面を形成したものとなっている。
【００４２】
すなわち、図１の丸枠Ａ内に示すように、透明基板ＳＵＢ１の表面側に画素電極ＰＸからなる微小マイクロレンズＭＬ１の凸部に対応するようにして凹部を有する材料層ＯＢを形成し、この材料層ＯＢの上面に画素電極ＰＸを構成する透明材料層を形成している。この場合の該透明材料層の形成はたとえばスパッタリング法で行なっている。
【００４３】
この場合、発光材料層ＦＬＲ（発光部）からの光は該透明材料層（画素電極ＰＸに相当する）、凹部を有する材料層ＯＢ、および透明基板ＳＵＢ１を経て出射されるようになっている。また、凹部を有する材料層ＯＢの材料は、その屈折率が前記透明材料層の屈折率よりも小さなものが選定されている。
【００４４】
このようにした場合でも、透明材料層（画素電極ＰＸに相当する）と凹部を有する材料層ＯＢの界面において、該透明材料層に凸面を有するように形成されることになり、図４で説明したと同様に、該透明材料層から凹部を有する材料層ＯＢへ進行する光は、そのほとんどが前記界面にて全反射することなく光路を形成するようになる。換言すれば、結果的に前記透明材料層の表面に微小マイクロレンズが形成されたことになる。
このため、該凹部は必ずしもその表面が球面である必要はなく、三角錐、四角錐状等の多角錐状に形成されていてもよく、また、各凹部が画素領域内において一定の形状からなっている必要もない。
【００４５】
また、上述した目的から、一つの微小マイクロレンズＭＬ１の大きさはφ１０〜２００ｎｍ、高さが５〜１００ｎｍ程度で、一画素領域内に多数並設された構成としている。一方の層から他方の層への光の入射においてそれらの界面に生じる全反射を画素領域の全域に亘って低減させるに最適となるからである。
凹部を有する材料層の材料としては、たとえばシリコン酸化膜（たとえばＳｉＯ２）が適当である。しかし、これらの材料に限定されることはない。
【００４６】
なお、前記の構成において、凹部を有する材料層ＯＢと透明材料層（画素電極ＰＸに相当する）との間に他の介在層を設けても同様の効果を奏するようにすることができる。
この場合の介在層としては、その屈折率が前記透明材料層と同じかそれよりも大きい値のものを選定すればよい。
このような材料として、たとえば酸化錫、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、窒化アルミニウムがあり、少なくともこれらのうち一種を用いて介在層を形成することができる。
【００４７】
《拡散反射率との関係》
図５（ａ）は、上述した微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２の径（ｎｍ）と拡散反射率（％）との関係を示したグラフである。
同図において微小マイクロレンズの径が大きくなるにつれ拡散反射率が大きくなる傾向にある。しかし、ある値以下の場合には該拡散反射率は急激に上昇することはないが、該値以上になって急激に上昇する特性を示している。
また、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部拡大を示したグラフで、拡散反射率が１％前後の部分を示している。
拡散反射率が１％を越えると、表示画面の暗部が白く浮き上がりコントラストの低下を引き起こすことになり、また、それが目視で認識できることから、該拡散反射率が１％以下に設定することが望ましい。
このことから、微小マイクロレンズの径は２００ｎｍ以下が好ましく、このため、一画素領域には多数の微小マイクロレンズの集合体として形成されることになる。
【００４８】
実施例２．
図６は、本発明による有機ＥＬ表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１の丸枠Ａ内の部分に対応している。
図１の丸枠Ａ内の部分と比較して異なる構成は、画素電極ＰＸの絶縁膜ＩＬと反対側の面が平坦化されていることにある。
これは、多数の凹部が形成された材料層ＯＢの面に、たとえばスパッタリング方法により画素電極ＰＸを形成する際に、該画素電極ＰＸの厚さを比較的大きくすることによって、その表面に前記材料層の凹部を顕在化させることなく形成することができる。
この場合にあっても、画素電極ＰＸにおいて、その透明基板ＳＵＢ１側の面に微小マイクロレンズＭＬ１を形成できることから、このように構成してもよいことはもちろんである。
【００４９】
実施例３．
図７は、本発明による有機ＥＬ表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１の丸枠Ｂ内の部分に対応している。
図１の丸枠Ｂ内の部分と比較して異なる構成は、透明基板ＳＵＢ１の表面に形成されたたとえば樹脂層からなる材料層ＯＣをまず形成し、この材料層ＯＣの表面に微粒子からなる多数の球体ＣＭがその約半分程度に埋め込まれて配置されるように構成されている。これによって、図１の丸枠Ｂ内に示した微小マイクロレンズＭＬ２と同様の機能を有する微小マイクロレンズを形成することができる。
なお、上述した各有機ＥＬ表示装置は、いずれも透明基板ＳＵＢ１の表裏面のそれぞれに微小マイクロレンズを形成したものであるが、その一方だけであってもよいことはいうまでもない。
なお、前記材料層ＯＣとその表面に形成される多数の球体ＣＭは、それ自体として独立に形成され、すなわちフィルム状の部材として形成され、それが透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に貼付されて形成されたものであってもよいことはいうまでもない。
【００５０】
実施例４．
この実施例では、上記有機ＥＬ表示装置の製造方法を示し、このうち透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズＭＬ２、および透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズＭＬ１の形成方法の一実施例を示す。
ここで、透明基板ＳＵＢ１として、少なくとも画素電極ＰＸを形成する手前の段階のものを用意する。
そして、粒径約１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子１％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール４０％、エチレングリコール１％、水残部で構成する溶液をたとえば引き上げ法あるいはスピン塗布法により前記透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に塗布し、１６０℃で３０分遠赤外線過熱炉で焼成し微小マイクロレンズＭＬ２を形成する。
また、粒径約５０ｎｍのポリスチレン樹脂粒子０．６％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８０％、水残部で構成する溶液を、透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側にたとえば引き上げ法あるいはスピン塗布法により塗布し、その塗布膜の表面を遠赤外線過熱炉で４００℃で３０分焼成することによりポリスチレン樹脂を加熱分解し凹部を形成する。
その後、たとえばスパッタ法あるいはスピン塗布法によりたとえばＩＴＯ等からなる透明電極ＰＸを形成する。該画素電極ＰＸは前記凹部内に凸部が形成される微小マイクロレンズＭＬ１としての機能を有することになる。
このように各微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２を形成することにより、光の取り出し効率は対策を施さないものに比べ４倍となることが確認される。
【００５１】
実施例５．
この実施例も、透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズＭＬ２、および透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズＭＬ１の形成方法を示すものである。
まず、透明基板ＳＵＢ１として、少なくとも画素電極ＰＸを形成する手前の段階のものを用意する。
そして、該透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に、粒径７０〜１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子１％、エタノール１０％、エチレングリコール１％、水残部で構成する溶液をたとえばスピン塗布法により塗布した後、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８５％、エトキシエタノール１０％、水残部で構成する溶液をたとえばスピン塗布法により塗布し、１６０℃で３０分遠赤外線過熱炉で焼成し微小マイクロレンズＭＬ２を形成する。
次に、粒径約５０ｎｍのアクリル樹脂粒子０．６％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８０％、水残部で構成する溶液を、透明基板ＳＵＢ１の画素領域を形成する面にたとえば引き上げ法により塗布し、この塗布膜を遠赤外線過熱炉で４００℃で３０分焼成することによりポリスチレン樹脂を加熱分解し凹部を形成する。
さらに、スパッタ法によりたとえばＩＴＯ膜からなる画素電極ＰＸを形成する。該画素電極ＰＸは前記凹部内に凸部が形成される微小マイクロレンズＭＬ１としての機能を有することになる。
このように各微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２を形成することにより、光の取り出し効率は対策を施さないものに比べ３倍となった。
【００５２】
実施例６．
この実施例も、透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズＭＬ２、および透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズＭＬ１の形成方法を示すものである。
透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に熱硬化樹脂を塗布し、その上にφ１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子を散乱配置した後、１６０℃で３０分加熱硬化させ透明基板上に微小マイクロレンズＭＬ２を形成する。
粒径約５０ｎｍのアクリル樹脂粒子０．６％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８０％、水残部で構成する溶液を、透明基板ＳＵＢ１の画素を形成する面に、たとえば引き上げ法により塗布し、この塗布膜を遠赤外線過熱炉で４００℃で３０分焼成することによりポリスチレン樹脂を加熱分解し凹部を形成する。
さらに、たとえはスパッタ法によりＩＴＯ膜からなる画素電極ＰＸを形成する。該画素電極ＰＸは前記凹部内に凸部が形成される微小マイクロレンズＭＬ１としての機能を有することになる。
このように各微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２を形成することにより、光の取り出し効率は対策を施さないものに比べ３倍となった。
【００５３】
実施例７．
この実施例も、透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズＭＬ２、および透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズＭＬ１の形成方法を示すものである。
ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム（ＰＥＴフィルム）上に光硬化樹脂を塗布し、その上にφ１００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子を散乱配置した後光硬化させる。これにより、表面に微小マイクロレンズＭＬ２が形成されたフィルムを得る。
透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に、前記フィルムをそのマイクロレンズが外面となるようにアクリル系接着剤で貼り合わせる。
次に、粒径約５０ｎｍのアクリル樹脂粒子０．６％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８０％、水残部で構成する溶液を、透明基板ＳＵＢ１の画素形成領域側の面にたとえば引き上げ法により塗布し、この塗布膜を遠赤外線過熱炉で４００℃で３０分焼成することによりポリスチレン樹脂を加熱分解し凹部を形成する。
さらに、たとえばスパッタ法によりＩＴＯ膜等からなる画素電極ＰＸを形成する。該画素電極ＰＸは前記凹部内に凸部が形成される微小マイクロレンズＭＬ１としての機能を有することになる。
このように各微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２を形成することにより、光の取り出し効率は対策を施さないものに比べ３倍となった。
なお、前記フィルムは偏光層や位相差層が形成されたものであってもよく、前記フィルムの貼りあわせは透明基板ＳＵＢ１に画素の形成を完了させた後であってもよい。
【００５４】
実施例８．
この実施例も、透明基板ＳＵＢ１の観察側の面に形成される微小マイクロレンズ、および透明基板ＳＵＢ１の画素形成面側に形成される微小マイクロレンズの形成方法を示すものである。
まず、透明基板ＳＵＢ１の観察側の面には、実施例４に示したと同様に微小マイクロレンズＭＬ２を形成する。
次に、粒径約５０ｎｍのアクリル樹脂粒子０．６％、エトキシシラン加水分解物０．５％、エタノール８０％、水残部で構成する溶液を、透明基板の画素形成側の面にたとえば引き上げ法により塗布し、この塗布膜を遠赤外線過熱炉で４００℃で３０分焼成することによりポリスチレン樹脂を加熱分解し凹部を形成する。
この凹部の上にたとえば酸化スズをたとえばＣＶＤ法により形成して画素電極ＰＸを得る。該画素電極ＰＸは前記凹部内に凸部が形成される微小マイクロレンズＭＬ１としての機能を有することになる。
このように各微小マイクロレンズＭＬ１、ＭＬ２を形成することにより、光の取り出し効率は対策を施さないものに比べ４倍となった。
【００５５】
なお、上述した各有機ＥＬ表示装置の製造方法は、いずれも透明基板ＳＵＢ１の表裏面のそれぞれに微小マイクロレンズを形成したものであるが、その一方だけであってもよいことはいうまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による有機ＥＬ表示装置によれば、その発光部からの光を、光散乱なく、しかも簡単な構成で、効率よく外部に取り出すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機ＥＬ表示装置の画素の一実施例を示す構成図で、図３のＩ−Ｉ線における断面図に相当する。
【図２】本発明による有機ＥＬ表示装置の全体構成の一実施例を示す平面図である。
【図３】本発明による有機ＥＬ表示装置の画素の一実施例を示す構成図である。
【図４】本発明による有機ＥＬ表示装置の効果を示す説明図である。
【図５】本発明による有機ＥＬ表示装置の効果を示すグラフである。
【図６】本発明による有機ＥＬ表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【図７】本発明による有機ＥＬ表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイン信号線、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＸ…画素電極、ＦＬＲ…発光材料層ＦＬＲ、ＣＴ…対向電極、ＭＬ１、ＭＬ２…微小マイクロレンズ。
【図１】
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【図２】
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【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】
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