JP2017120788A - 有機発光ダイオード表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】有機発光ダイオード表示装置において寿命を向上し、コストを低減する。【解決手段】赤色・緑色・青色の副画素領域が定義された基板１１０と、赤色・緑色・青色の副画素領域のそれぞれに位置する第１電極１６２と、第１電極の上部における赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ位置する第１・第２・第３発光層１８０と、第１・第２・第３発光層の上部の第２電極１９２と、第２電極の上部に位置し、赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ対応する赤色・緑色・青色のカラーフィルター２２０とを含み、第１および第２発光層は、２つの発光ピークを有する黄色の発光物質を含み、第１発光層における正孔補助層の厚さは、第２発光層における正孔補助層の厚さより小さい、有機発光ダイオード表示装置。【選択図】図３

Description

本発明は、有機発光ダイオード表示装置に関するものであり、特に寿命を向上させることができる有機発光ダイオード表示装置に関するものである。
最近、薄型や軽量、低消費電力といった優れた特性を有するフラット表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が広く開発され、様々な分野に採用されている。
フラット表示装置の中で、有機電界発光表示装置または有機電気発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）とも呼ばれる有機発光ダイオード表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）は、電子注入電極である陰極と正孔注入電極である陽極との間に形成された発光層に電荷を注入すると、電子と正孔が結合消滅し、光を放射する素子である。このような有機発光ダイオード表示装置は、プラスチックといったフレキシブルな基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）上に形成することもできる上に、自己発光型であるためコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）が大きく、また、応答時間が数マイクロ秒（μｓ）程度であるため動画像を具現化しやすく、視野角に制限がない。
有機発光ダイオード表示装置は、その駆動方式によって受動型（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ）と能動型（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ ｔｙｐｅ ）に分けることができるが、低消費電力や高精細、大型化が可能な能動型の有機発光ダイオード表示装置が様々な表示装置に広く利用されている。
このような有機発光ダイオード表示装置は、多様な色を表現するため、多数の画素（ｐｉｘｅｌ）を含み、各画素は赤色・緑色・青色の副画素（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）を含む。赤色・緑色・青色の副画素領域には、赤色・緑色・青色の有機発光ダイオードがそれぞれ形成される。
かかる赤色・緑色・青色の有機発光ダイオードは、それぞれ赤色・緑色・青色の発光物質層（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ）を含み、発光物質層は、微細金属マスク（ｆｉｎｅ ｍｅｔａｌ ｍａｓｋ）を用いて有機発光物質を選択的に真空蒸着する熱蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）法によって形成されるが、マスクの作製におけるばらつきや垂れ、影効果（ｓｈａｄｏｗ ｅｆｆｅｃｔ）などによって、大面積および高解像度の表示装置に適用しにくいという問題がある。
その問題を解決するために溶液工程（ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）によって発光物質層を形成する方法が提案された。溶液工程では、画素領域を囲むバンク層を形成し、噴射装置のノズルを一定方向にスキャンすることによってバンク層内の画素領域に発光物質を滴下（ｄｒｏｐ）した後、それを硬化させて発光物質層を形成する。正孔注入層と正孔輸送層もまた溶液工程によって形成することができる。
ところが、赤色・緑色・青色の発光物質は互いに異なる特性を有する。特に、赤色の発光物質は効率が低く、緑色の発光物質は寿命が低くて、均一な寿命および効率を有する赤色・緑色・青色の発光物質を確保することは容易ではない。その結果、有機発光ダイオード表示装置の寿命が低下する。
一方、有機発光ダイオード表示装置は、外部の光反射が酷く、外部の光反射によってブラック状態における輝度が高くなってコントラスト比が低くなり、画質が低下するという問題がある。したがって、外部の光反射を遮断するため、少なくとも１枚の偏光板を用いるが、その結果、コストが上昇することになる。
本発明は上記した問題を解決するためのものであって、有機発光ダイオード表示装置における寿命低下の問題を解決することを目的とする。
また、本発明は、有機発光ダイオード表示装置におけるコスト上昇の問題を解決することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明の有機発光ダイオード表示装置は、赤色・緑色・青色の副画素領域が定義された基板と、前記赤色・緑色・青色の副画素領域のそれぞれに位置する第１電極と、前記第１電極の上部における前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ位置する第１・第２・第３発光層と、前記第１・第２・第３発光層の上部の第２電極と、前記第２電極の上部に位置し、前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ対応する赤色・緑色・青色のカラーフィルターとを含み、前記第１および第２発光層は、２つの発光ピークを有する黄色の発光物質を含み、前記第１発光層における正孔補助層の厚さは、前記第２発光層における正孔補助層の厚さより小さい。
また、第３発光層は青色の発光物質を含み、第３発光層における正孔補助層の厚さは、第１発光層における正孔補助層の厚さより小さい。
本発明では、相対的に寿命が長い黄色の発光物質、マイクロキャビティ効果、およびカラーフィルターを利用して赤色光および緑色光を具現化することによって、有機発光ダイオード表示装置の寿命を向上させることができる。
また、本発明の有機発光ダイオード表示装置は、偏光板を省略することができるので、コストを低減することができる。
本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置の１つの画素領域を示す回路図である。 本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色・緑色・青色の副画素を概略的に示す図面である。 本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置から放出される光を概略的に示す断面図である。 本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色および緑色の副画素領域の有機発光ダイオードから放出される光のスペクトラムを示す図面である。 本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色および緑色の副画素領域から放出される光のスペクトラムを示す図面である。 正孔補助層の厚さによるＣＩＥｘの色度座標を示す図面である。 正孔補助層の厚さによるＣＩＥｙの色度座標を示す図面である。 正孔補助層の厚さによる効率を示す図面である。
本発明の有機発光ダイオード表示装置は、赤色・緑色・青色の副画素領域が定義された基板と、前記赤色・緑色・青色の副画素領域のそれぞれに位置する第１電極と、前記第１電極の上部における前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ位置する第１・第２・第３発光層と、前記第１・第２・第３発光層の上部の第２電極と、前記第２電極の上部に位置し、前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ対応する赤色・緑色・青色のカラーフィルターとを含み、前記第１および第２発光層は、黄色の発光物質を含み、前記第１発光層の厚さは、前記第２発光層の厚さより小さい。
前記黄色の発光物質は、５３０ｎｍ乃至５５５ｎｍの波長領域で第１発光ピークを有し、５９０ｎｍ乃至６２０ｎｍの波長領域で第２発光ピークを有する。
前記黄色の発光物質は、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）と、ドーパントとしてｂｉｓ［２−（４−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌａｔｏ−Ｎ，Ｃ２’］ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｔｏｎａｔｅ）［（ｔ−ｂｔ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）］を含む。
前記第１および第２発光層のそれぞれは、正孔補助層と発光物質層と電子補助層とを含み、前記第１発光層における正孔補助層の厚さは、前記第２発光層における正孔補助層の厚さより小さい。
前記第１発光層における正孔補助層の厚さは２５０ｎｍ乃至２８０ｎｍであり、前記第２発光層における正孔補助層の厚さは３１０ｎｍ乃至３３０ｎｍである。
前記第３発光層は青色の発光物質を含み、前記第３発光層の厚さは前記第１発光層の厚さより小さい。
前記第３発光層は正孔補助層と発光物質層と電子補助層とを含み、前記第３発光層における正孔補助層の厚さは、前記第１発光層における正孔補助層の厚さより小さい。
前記第３発光層における正孔補助層の厚さは３０ｎｍ乃至７０ｎｍである。
以下、図面を参照し、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置の１つの画素領域を示す回路図である。
図１に示すように、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、互いに交差して画素領域Ｐを定義するゲート配線ＧＬとデータ配線ＤＬを含み、それぞれの画素領域Ｐには、スイッチング薄膜トランジスタＴｓと駆動薄膜トランジスタＴｄ、ストレージキャパシタＣｓｔ、そして有機発光ダイオードＤｅが形成される。
さらに詳細に、スイッチング薄膜トランジスタＴｓのゲート電極はゲート配線ＧＬに接続され、ソース電極はデータ配線ＤＬに接続される。駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極はスイッチング薄膜トランジスタＴｓのドレイン電極に接続され、ソース電極は高電位電圧Ｖｄｄに接続される。有機発光ダイオードＤｅのアノードは、駆動薄膜トランジスタＴｄのドレイン電極に接続され、キャソードは低電位電圧ＶＳＳに接続される。ストレージキャパシタＣｓｔは、駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極およびドレイン電極に接続される。
このような有機発光ダイオード表示装置における映像表示動作を説明すると、ゲート配線ＧＬを通して印加されたゲート信号に応じて、スイッチング薄膜トランジスタＴｓがターンオンする。そのとき、データ配線ＤＬに印加されたデータ信号がスイッチング薄膜トランジスタＴｓを通して、駆動薄膜トランジスタＴｄのゲート電極およびストレージキャパシタＣｓｔの一電極に印加される。
駆動薄膜トランジスタＴｄは、データ信号に応じてターンオンして有機発光ダイオードＤｅを流れる電流を制御し、映像を表示する。有機発光ダイオードＤｅは、駆動薄膜トランジスタＴｄを通して伝達される高電位電圧ＶＤＤの電流によって発光する。
すなわち、有機発光ダイオードＤｅを流れる電流量はデータ信号の強度に比例し、有機発光ダイオードＤｅが放出する光の強度は、有機発光ダイオードＤｅを流れる電流量に比例するので、画素領域Ｐはデータ信号の強度に応じて異なる階調を表示する。その結果、有機発光ダイオード表示装置は映像を表示する。
ストレージキャパシタＣｓｔは、データ信号に対応する電荷を一フレームの間に保持して有機発光ダイオードＤｅを流れる電流量を一定に保ち、有機発光ダイオードＤｅが表示する階調を一定に保持させる役割をする。
しかしながら、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、図示された例に限定されるものではなく、各画素領域には、補償のために薄膜トランジスタと信号配線、および／またはキャパシタをさらに形成することもできる。
図２は、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置を概略的に示す断面図であって、一画素領域に対応する構造を示す。
図２に示すように、絶縁基板１１０の上部にパターニングされた半導体層１２２が形成される。基板１１０は、ガラス基板であってもよく、プラスチック基板であってもよい。半導体層１２２は酸化物の半導体物質からなり得るが、この場合、半導体層１２２の下部には、遮光パターン（不図示）とバッファ層（不図示）を形成することができる。遮光パターンは、半導体層１２２に入射される光を遮断し、半導体層１２２が光によって劣化することを防止する。これとは異なって半導体層１２２は多結晶シリコンからもなり得るが、この場合は、半導体層１２２の両縁部に不純物がドープされることもある。
半導体層１２２の上部には、絶縁物質からなるゲート絶縁膜１３０が基板１１０の全面に形成される。ゲート絶縁膜１３０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような無機絶縁物質で形成することができる。半導体層１２２が多結晶シリコンからなる場合、ゲート絶縁膜１３０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）または窒化シリコン（ＳｉＮｘ）から形成することができる。
ゲート絶縁膜１３０の上部には、金属のような導電性物質からなるゲート電極１３２が、半導体層１２２の中央に対応して形成される。また、ゲート絶縁膜１３０の上部には、ゲート配線（不図示）と第１キャパシタ電極（不図示）を形成することができる。ゲート配線は第１方向に沿って伸び、第１キャパシタ電極はゲート電極１３２に接続される。
一方、本発明の実施例では、ゲート絶縁膜１３０が基板１１０の全面に形成されているが、ゲート絶縁膜１３０はゲート電極１３２と同一模様にパターニングすることもできる。
ゲート電極１３２の上部には、絶縁物質からなる層間絶縁膜１４０が基板１１０の全面に形成される。層間絶縁膜１４０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）といった無機絶縁物質から形成してもよく、フォトアクリルやベンゾシクロブテンといった有機絶縁物質から形成してもよい。
層間絶縁膜１４０は、半導体層１２２の両側上面を露出する第１および第２コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂを有する。第１および第２コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂは、ゲート電極１３２の両側にゲート電極１３２と離隔して位置する。ここで、第１および第２コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂは、ゲート絶縁膜１３０内にも形成される。これとは異なって、ゲート絶縁膜１３０がゲート電極１３２と同一模様にパターニングされる場合、第１および第２コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂは、層間絶縁膜１４０内のみに形成される。
層間絶縁膜１４０の上部には、金属のような導電性物質からなるソースおよびドレイン電極１４２、１４４が形成される。また、層間絶縁膜１４０の上部には、第２方向に沿って伸びるデータ配線（不図示）と電源配線（不図示）および第２キャパシタ電極（不図示）を形成することができる。
ソースおよびドレイン電極１４２、１４４は、ゲート電極１３２を中心に離隔して位置し、それぞれ第１および第２コンタクトホール１４０ａ、１４０ｂを通して半導体層１２２の両側と接触する。図面に示していないが、データ配線は第２方向に沿って伸び、ゲート配線と交差して各画素領域を定義し、高電位電圧を供給する電源配線は、データ配線と離隔して位置する。第２キャパシタ電極はドレイン電極１４４と接続され、第１キャパシタ電極と重なって両方の間の層間絶縁膜１４０を誘電体にストレージキャパシタを構成する。
一方、半導体層１２２とゲート電極１３２、そしてソースおよびドレイン電極１２４、１４４は、薄膜トランジスタを構成する。ここで、薄膜トランジスタは半導体層１２２の一側、すなわち半導体層１２２の上部にゲート電極１３２とソースおよびドレイン電極１４２、１４４が位置するコープレーナー（ｃｏｐｌａｎａｒ）構造を有する。
これとは異なり、薄膜トランジスタは、半導体層の下部にゲート電極が位置し、半導体層の上部にソースおよびドレイン電極が位置するインバーテッドスタガード（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）構造を有することができる。この場合、半導体層は非晶質シリコンからなり得る。
ここで、薄膜トランジスタは有機発光ダイオード表示装置の駆動薄膜トランジスタに該当し、駆動薄膜トランジスタと同一構造のスイッチング薄膜トランジスタ（不図示）が各画素領域に対応して基板１１０上にさらに形成される。駆動薄膜トランジスタのゲート電極１３２は、スイッチング薄膜トランジスタのドレイン電極（不図示）に接続され、駆動薄膜トランジスタのソース電極１４２は、電源配線（不図示）に接続される。また、スイッチング薄膜トランジスタのゲート電極（不図示）とソース電極（不図示）は、ゲート配線とデータ配線にそれぞれ接続される。
ソースおよびドレイン電極１４２、１４４の上部には、第１保護膜１５２と第２保護膜１５４が基板１１０の全面に順次に絶縁物質で形成される。第１保護膜１５２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）といった無機絶縁物質から形成され、第２保護膜１５４は、フォトアクリルやベンゾシクロブテンといった有機絶縁物質から形成されて、第２保護膜１５４の上面は平坦に形成され得る。
第１保護膜１５２と第２保護膜１５４は、ドレイン電極１４４を露出するドレインコンタクトホール１５６を有する。ここで、ドレインコンタクトホール１５６は、第２コンタクトホール１４０ｂの真上に形成されたものと示されているが、第２コンタクトホール１４０ｂと離隔して形成することもできる。
第１保護膜１５２と第２保護膜１５４のうち、１つは省略することもできる。例えば、無機絶縁物質からなる第１保護膜１５２を省略することができる。
第２保護膜１５４の上部には、比較的に仕事関数の高い導電性物質で第１電極１６２が形成される。第１電極１６２は画素領域毎に形成され、ドレインコンタクトホール１５６を介してドレイン電極１４４と接触する。例えば、第１電極１６２はインジウム・チン・オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）といった透明な導電性物質から形成することができる。
第１電極１６２の上部には、絶縁物質からバンク層１７０が形成される。バンク層１７０は隣接した画素領域同士の間に位置して、第１電極１６２を露出する開口部を有し、第１電極１６２の縁部を覆う。
ここで、バンク層１７０は単層構造を有するが、これに限定されるものではない。一例に、バンク層は二層構造を有することもできる。すなわち、バンク層は第１バンクと第１バンクの上部の第２バンクとを含み、第１バンクの幅が第２バンクの幅より広くてもよい。このとき、第１バンクは親水性特性を有する無機絶縁物質や有機絶縁物質からなってもよく、第２バンクは疎水性特性を有する有機絶縁物質からなってもよい。
バンク層１７０の開口部を介して露出された第１電極１６２の上部には、発光層１８０が形成される。発光層１８０は、第１電極１６２の上部から順次に位置する正孔補助層１８２と発光物質層（ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）１８４、および電子補助層１８６を含む。
正孔補助層１８２と発光物質層１８４、および電子補助層１８６は、有機物質からなり、溶液工程によって形成することができる。それによって、工程を単純化し、大面積で高解像度の表示装置を提供することができる。溶液工程には、スピンコーティング法やインクジェットプリント法、もしくはスクリーンプリント法を用いることができる。
これとは異なって、正孔補助層１８２と発光物質層１８４、および電子補助層１８６は、真空蒸着によって形成することもできる。
或いは、正孔補助層１８２と発光物質層１８４、および電子補助層１８６は、溶液工程と真空蒸着の組み合わせによって形成することもできる。
正孔補助層１８２は、正孔注入層（ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）と正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）のうち、少なくとも１つを含むことができ、電子補助層１８６は、電子注入層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）と電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）のうち、少なくとも１つを含むことができる。
電子補助層１８６の上部には、比較的に仕事関数の低い導電性物質で第２電極１９２が基板１１０の全面に形成される。ここで、第２電極１９２は、アルミニウムやマグネシウム、銀、またはこれらの合金で形成することができる。
第１電極１６２と発光層１８０、および第２電極１９２は、有機発光ダイオードＤｅを構成する。第１電極１６２はアノードとして働き、第２電極１９２はキャソードとして働く。
ここで、本発明の実施例に係るアクティブマトリクス方式の有機発光ダイオード表示装置は、発光物質層１８４から発光された光が第２電極１９２を通して外部へ放出される上部発光方式（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ）であってもよい。このとき、第１電極１６２は、不透明な導電性物質からなる反射層（不図示）をさらに含む。例えば、反射層は、アルミニウム・パラジウム・銅（ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｐａｌａｄｉｕｍ−ｃｏｐｐｅｒ：ＡＰＣ）の合金で形成することができ、第１電極１６２はＩＴＯ／ＡＰＣ／ＩＴＯの三層構造を有することができる。また、第２電極１９２は、光が透過できるように比較的に薄く、第２電極１９２の光透過度は約４５〜５０％であり得る。
このような本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、多数の画素を含み、各画素は赤色・緑色・青色の副画素を含む。赤色・緑色・青色の副画素の各領域には、図２の薄膜トランジスタと有機発光ダイオードが形成される。
赤色・緑色・青色の副画素領域における有機発光ダイオードは、素子の厚さが互いに異なる。それについて図面を参照し、さらに詳細に説明する。
図３は、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色・緑色・青色の副画素を概略的に示す図面である。
図３に示すように、基板１１０上に赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂが定義され、各副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂには有機発光ダイオードＤｅが位置する。各副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂの有機発光ダイオードＤｅは、第１電極１６２と発光層１８０、そして第２電極１９２を含む。
第１電極１６２は陽極であって、比較的に仕事関数の大きい導電性物質からなり得る。第１電極１６２は、インジウム・チン・オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）といった透明な導電性物質を含むことができる。また、第１電極１６２は、その下部に反射層をさらに含むことができる。
ここで、第１電極１６２は、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおいて互いに連結されたもので示されているが、第１電極１６２は、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂ毎に分離される。
各副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける第１電極１６２の上部には、発光層１８０が位置し、発光層１８０は、正孔補助層１８２と発光物質層１８４、および電子補助層１８６を含む。
赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇの発光物質層１８４は、黄色の発光物質を含み、青色の副画素領域Ｐｂの発光物質層１８４は、青色の発光物質を含む。
このような発光物質層１８４は、溶液工程によって形成することができる。これとは異なって、溶液工程と蒸着装置によって発光物質層１８４を形成することができるが、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇの発光物質層１８４は溶液工程によって、青色の副画素領域Ｐｂの発光物質層１８４は蒸着装置によって形成することができる。
また、正孔補助層１８２は、正孔注入層ＨＩＬと正孔輸送層ＨＴＬを含むことができる。このとき、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける正孔補助層１８２は、その厚さが互いに異なる。さらに詳細に、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２の厚さは、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２の厚さより小さく、青色の副画素領域Ｐｂにおける正孔補助層１８２の厚さより大きい。
このような正孔補助層１８２は、溶液工程によって形成することができ、滴下する溶液量を異なるようにすることで、その厚さを調節することができる。
一方、電子補助層１８６は電子輸送層ＥＴＬを含むことができ、電子補助層１８６は電子輸送層ＥＴＬの上部に電子注入層をさらに含むこともできる。電子補助層１８６は、蒸着工程によって形成することができる。
各副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける発光層１８０の上部には、陰極である第２電極１９２が位置する。第２電極１９２は、アルミニウムやマグネシウム、銀、もしくはこれらの合金で形成することができ、第２電極１９２は光が透過できるように比較的に薄い。
有機発光ダイオードＤｅの上部には、外部からの水分や酸素から有機発光ダイオードＤｅを保護するための封止層２００が形成される。封止層２００は、紫外線硬化封止材（ＵＶ ｓｅａｌａｎｔ）であってもよく、フリット封止材（ｆｒｉｔ ｓｅａｌａｎｔ）であってもよく、或いは無機膜と有機膜が交互に積層された構造であってもよい。
封止層２００の上部には、カラーフィルター層２２０が位置する。カラーフィルター層２２０は、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにそれぞれ対応する赤色・緑色・青色のカラーフィルターＲｃ、Ｇｃ、Ｂｃを含む。ここで、青色のカラーフィルターＢｃは省略することもできる。
封止層２００とカラーフィルター層２２０との間には、カラーフィルター層２２０の保護および平坦化のためのオーバーコート層（不図示）をさらに形成することもできる。
カラーフィルター層２２０の上部には、対向基板２１０が位置する。対向基板２１０は、ガラス基板であってもよく、プラスチック基板であってもよい。
ここで、カラーフィルター層２２０は対向基板２１０の上に形成することができ、カラーフィルター層２２０が形成された対向基板２１０を、有機発光ダイオードＤｅを含む基板１１０と合着することができる。
このような本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、発光層１８０からの光が第２電極１９２を通して外部へ放出される上部発光方式であってもよい。
上述したように、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置において、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける有機発光ダイオードＤｅは、素子の厚さが互いに異なる。すなわち、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける有機発光ダイオードＤｅは、第１電極１６２の下面から第２電極１９２の下面までの距離が素子の厚さになるが、赤色の副画素領域Ｐｒにおける有機発光ダイオードＤｅの素子の厚さは、緑色の副画素領域Ｐｇにおける有機発光ダイオードＤｅの素子の厚さより小さく、青色の副画素領域Ｐｂにおける有機発光ダイオードＤｅの素子の厚さより大きい。
このとき、発光層１８２の厚さ、さらに詳細には、正孔補助層１８２の厚さを異ならせることによって、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける有機発光ダイオードＤｅの素子の厚さを異なるようにすることができる。すなわち、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２の厚さを、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２の厚さより小さくして、青色の副画素領域Ｐｂにおける正孔補助層１８２の厚さより大きくする。
このような正孔補助層１８２の厚さは、マイクロキャビティ効果を考慮して決定することができる。
図６ａは、正孔補助層の厚さによるＣＩＥｘの色度座標を示す図面であり、図６ｂは、正孔補助層の厚さによるＣＩＥｙの色度座標を示す図面であり、図６ｃは、正孔補助層の厚さによる効率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を示す図面である。図６ａ乃至図６ｃにおいて、横軸は、正孔輸送層の厚さを表しており、縦軸は、正孔注入層の厚さを表している。図６ａ乃至図６ｃに示すように、高効率であり、かつ要求される色度座標を満たすため、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２の厚さを、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２の厚さより小さくすることが好ましい。特に、赤色の副画素領域Ｐｒの正孔補助層１８２は、２次キャビティ（ｓｅｃｏｎｄ ｏｒｄｅｒ ｃａｖｉｔｙ）条件に該当する厚さにし、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２は、３次キャビティ（ｔｈｉｒｄ ｏｒｄｅｒ ｃａｖｉｔｙ）条件に該当する厚さにすることが好ましい。
さらに詳細に、色の再現率を高めるため、赤色のｘ座標は大きいほどよく、ｙ座標は小さいほどよい。また、緑色のｘ座標は小さいほどよく、ｙ座標は大きいほどよい。
しかしながら、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２が１次キャビティ（ｆｉｒｓｔ ｏｒｄｅｒ ｃａｖｉｔｙ）条件に該当する厚さを有する場合、図６ａおよび図６ｂによると、赤色のｘ座標とｙ座標は、要求される色度座標を満たしているが、図６ｃによると、効率が不十分であることが分かる。一方、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２が２次キャビティ条件に該当する厚さを有する場合、図６ａおよび図６ｂによると、赤色のｘ座標とｙ座標が、要求される色度座標を満たしており、図６ｃによると、効率も１次キャビティ条件に比べて増加したことが分かる。したがって、赤色の副画素領域Ｐｒの正孔補助層１８２は、２次キャビティ条件に該当する厚さにすることが好ましい。
一方、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２が１次キャビティ条件に該当する厚さを有する場合、図６ａおよび図６ｂによると、緑色のｘ座標とｙ座標は、要求される色度座標を満たしていない。また、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２が２次キャビティ条件に該当する厚さを有する場合、図６ａによると、緑色のｘ座標は要求される色度座標を満たしているが、図６ｂによると、緑色のｙ座標は要求される色度座標を満たしていない。一方、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２が３次キャビティ条件に該当する厚さを有する場合、図６ａおよび図６ｂによると、緑色のｘ座標とｙ座標は、要求される色度座標を満たしており、図６ｃによると、効率も比較的に高いことが分かる。したがって、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２は、３次キャビティ条件に該当する厚さにすることが好ましい。
上述したように、正孔補助層１８２は正孔注入層と正孔輸送層のうち、少なくとも１つを含み、正孔注入層および正孔輸送層の厚さの合計が正孔補助層１８２の厚さになる。したがって、赤色の副画素領域Ｐｒにおいては、正孔注入層および正孔輸送層の厚さの合計が２次キャビティ条件に該当し、緑色の副画素領域Ｐｇにおいては、正孔注入層および正孔輸送層の厚さの合計が３次キャビティ条件に該当する。赤色の副画素領域Ｐｒの正孔補助層１８２が、これより低い次数のキャビティ条件に該当する厚さを有する場合、効率が低くて有機発光ダイオードの寿命が低下し、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２が、これより高い次数のキャビティ条件に該当する厚さを有する場合、駆動電圧が高くなり得る。一例に、赤色の副画素領域Ｐｒにおける正孔補助層１８２の厚さは、２５０ｎｍ乃至２８０ｎｍであり、緑色の副画素領域Ｐｇにおける正孔補助層１８２の厚さは、３１０ｎｍ乃至３３０ｎｍであり得る。このとき、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇにおける正孔補助層１８２の厚さが該当範囲を外れる場合、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇでは黄色光が混合して放出されるので、色度座標値が希望値から外れてしまう。
一方、青色の副画素領域Ｐｂにおける正孔補助層１８２の厚さは、３０ｎｍ乃至７０ｎｍであり得る。
正孔補助層１８２の厚さは、赤色・緑色・青色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂにおける正孔注入層ＨＩＬおよび／または正孔輸送層ＨＴＬの厚さを調節することによって異なり得る。一般的に、電荷移動度が正孔注入層ＨＩＬより正孔輸送層ＨＴＬにおいて大きいので、正孔輸送層ＨＴＬにおける厚さの変化を少なくすることが好ましい。
一方、上述した通り、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇにおける有機発光ダイオードの発光物質層１８４は、黄色の発光物質を含む。このような黄色の発光物質は、相対的に寿命が長く、マイクロキャビティ効果によって黄色を帯びた赤色（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ ｒｅｄ）光や、黄色を帯びた緑色（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ ｇｒｅｅｎ）光を放出することができる。
したがって、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置では、黄色の発光物質、マイクロキャビティ効果、およびカラーフィルターを利用して赤色光および緑色光を具現化することができる。
図４は、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置から放出される光を概略的に示す断面図である。図５ａは、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色および緑色の副画素領域の有機発光ダイオードから放出される光のスペクトラムを示す図面であり、図５ｂは、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置における赤色および緑色の副画素領域から放出される光のスペクトラムを示す図面である。
図４と図５ａおよび図５ｂに示すように、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇの発光物質層１８４は黄色の発光物質を含み、黄色の発光物質は第１および第２発光ピークを有する。このとき、黄色の発光物質は、５３０ｎｍ乃至５５５ｎｍの波長領域で第１発光ピークを有し、５９０ｎｍ乃至６２０ｎｍの波長領域で第２発光ピークを有することができる。例えば、黄色の発光物質は４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）と、ドーパントとしてｂｉｓ［２−（４−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌａｔｏ−Ｎ，Ｃ２’］ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｔｏｎａｔｅ）［（ｔ−ｂｔ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）］を含むことができる。
赤色の副画素領域Ｐｒでは、黄色の発光物質を含む発光物質層１８４がマイクロキャビティ効果によってオレンジ色の光、すなわち、黄色を帯びた赤色（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ ｒｅｄ）光Ｒｙを放出する。このような黄色を帯びた赤色光Ｒｙは、赤のカラーフィルターＲｃを透過しながら濃い赤色（ｄｅｅｐ ｒｅｄ）光Ｒになって放出される。
また、緑色の副画素領域Ｐｇでは、黄色の発光物質を含む発光物質層１８４がマイクロキャビティ効果によって黄色を帯びた緑色（ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ ｇｒｅｅｎ）光Ｇｙを放出する。このような黄色を帯びた緑色光Ｇｙは、緑のカラーフィルターＧｃを透過しながら濃い緑色（ｄｅｅｐ ｇｒｅｅｎ）光Ｇになって放出される。
一方、青色の副画素領域Ｐｂでは、発光物質層１８４が青色の発光物質を含み、青色光Ｂを放出する。このような青色光Ｂは、青のカラーフィルターＢｃを透過しながら濃い青色（ｄｅｅｐ ｂｌｕｅ）光Ｂになって放出される。
このように、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇに相対的に寿命の長い黄色の発光物質を採用し、マイクロキャビティ効果およびカラーフィルターを利用して濃い赤色光および濃い緑色光を具現化することができる。その結果、赤色および緑色の副画素領域Ｐｒ、Ｐｇにおける有機発光ダイオードの寿命を向上させることができる。
また、本発明の実施例に係る有機発光ダイオード表示装置は、マイクロキャビティ効果によって偏光板を省略することができるので、コストを低減することができる。
上述した実施例においては、上部発光方式の構造で説明したが、本発明は下部発光方式の構造にも適用することができる。
以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想および領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。
１１０…基板、１２２…半導体層、１３０…ゲート絶縁膜、１３２…ゲート電極、１４０…層間絶縁膜、１４０ａ、１４０ｂ…第１および第２コンタクトホール、１４２…ソース電極、１４４…ドレイン電極、１５２、１５４…第１および第２保護膜、１５６…ドレインコンタクトホール、１６２…第１電極、１７０…バンク層、１８０…発光層、１８２…正孔補助層、１８４…発光物質層、１８６…電子補助層、１９２…第２電極

Claims (8)

  1. 赤色・緑色・青色の副画素領域が定義された基板と、
    前記赤色・緑色・青色の副画素領域のそれぞれに位置する第１電極と、
    前記第１電極の上部における前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ位置する第１・第２・第３発光層と、
    前記第１・第２・第３発光層の上部の第２電極と、
    前記第２電極の上部に位置し、前記赤色・緑色・青色の副画素領域にそれぞれ対応する赤色・緑色・青色のカラーフィルターと
    を含み、
    前記第１および第２発光層は、黄色の発光物質を含み、
    前記第１発光層の厚さは、前記第２発光層の厚さより小さい、有機発光ダイオード表示装置。
  2. 前記黄色の発光物質は、５３０ｎｍ乃至５５５ｎｍの波長領域で第１発光ピークを有し、５９０ｎｍ乃至６２０ｎｍの波長領域で第２発光ピークを有する、請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  3. 前記黄色の発光物質は、４，４’−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｃａｒｂａｚｏｌｅ−ｂｉｐｈｅｎｙｌ（ＣＢＰ）と、ドーパントとしてｂｉｓ［２−（４−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）ｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌａｔｏ−Ｎ，Ｃ２’］ｉｒｉｄｉｕｍ（ａｃｅｔｙｌａｃｔｏｎａｔｅ）［（ｔ−ｂｔ）２Ｉｒ（ａｃａｃ）］を含む、請求項２に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  4. 前記第１および第２発光層のそれぞれは、正孔補助層と発光物質層と電子補助層とを含み、前記第１発光層における正孔補助層の厚さは、前記第２発光層における正孔補助層の厚さより小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  5. 前記第１発光層における正孔補助層の厚さは２５０ｎｍ乃至２８０ｎｍであり、前記第２発光層における正孔補助層の厚さは３１０ｎｍ乃至３３０ｎｍである、請求項４に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  6. 前記第３発光層は青色の発光物質を含み、前記第３発光層の厚さは前記第１発光層の厚さより小さい、請求項１から５のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  7. 前記第３発光層は正孔補助層と発光物質層と電子補助層とを含み、前記第３発光層における正孔補助層の厚さは、前記第１発光層における正孔補助層の厚さより小さい、請求項４から６のいずれか一項に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  8. 前記第３発光層における正孔補助層の厚さは３０ｎｍ乃至７０ｎｍである、請求項７に記載の有機発光ダイオード表示装置。
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