JP5106834B2 - 有機発光表示装置 - Google Patents

Description

本発明は有機発光表示装置に関する。

表示装置は、通常、陰極線管などを利用する方法がその間多く利用されてきたが、体積と重量が多く、携帯が不可能という短所を有していた。しかし、最近、このような短所を補完する表示装置として液晶表示装置またはプラズマ表示装置が開発され利用されている。このような最近の表示装置は、空間節約及び携帯性において飛躍的な発展をなして来つつある。しかし、液晶表示装置は受光素子であって、内部に白色を発光する光源部分と、光源からの光通過量を調整する液晶表示部分と、で構成されることによって、消費電力が増加し、応答速度が遅いなどの問題点を有している。また、プラズマ表示装置は、内部にプラズマ気体を注入してこれを駆動することで消費電力の増加、駆動の複雑性及び低解像度などの問題点を有している。このような短所を克服できる表示装置として有機発光表示装置が多く研究されている。有機発光表示装置は、装置自体が発光する自体発光素子として一つの基板に発光素子をマトリックスに配置し、自体発光素子基板を保護する別途の基板によって表示装置を完成する。このような有機発光表示装置は、消費電力が小さく、応答速度が速く、視野角が広く、高解像度を達成することができる特徴を有している。

有機発光表示装置は、正孔を提供するアノードと電子を提供するカソードとの間に位置した有機発光層で正孔と電子とが結合して励起子（ｅｘｉｔｏｎ）を形成し、励起子がエネルギーを光として放出する原理に沿っている。フルカラー映像を表示するための有機発光表示装置は、赤色、緑色、青色を発散する画素の配列で構成されている。しかし、赤色、緑色、青色の発光層が発光効率の差を見せるため寿命も異なるようになる。そこで、多様な方法が提案されている。特許文献１にこのような問題を解決するために赤色、緑色、青色画素の大きさを異なるように形成する技術が開示されている。しかし、このように異なる大きさの画素を有する有機発光表示装置は、開口率が低くなるなどの設計及び駆動に困難さがある。

特許文献２には、有機発光表示装置は同一面積の赤色、緑色、青色の発光層を一つの画素内で重畳し、発光層上にカラーフィルタを位置させてフルカラーを実現する技術が開示されている。この場合、重畳した発光層は同じ塗布面積を有し、白色光を発散するが、カラーフィルタを通過して赤色光、緑色光、青色光を最終的に発散する。ここでも、また、各発光層の寿命及び特性が異なり、各層間の相互作用が強く起こるので、長寿命の高輝度の白色を作ることに難しさがある。
米国特許６３６６０２５号明細書 米国特許６３９２３４０号明細書

そこで、本発明が目的とする技術的課題は、白色有機発光表示装置における有機発光層間の相互干渉を最小化する構造及び方法を提示することにある。

上記課題を解決するために、発明１は、
正孔を提供するアノードと、
前記アノードに直接接触して形成された正孔輸送層と、
電子を提供するカソードと、
前記正孔輸送層と対向するように前記カソードに直接接触して形成された電子輸送層と、
前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に位置し、前記正孔輸送層の正孔と前記電子輸送層の電子との結合によって互いに異なる波長の光を発光し、白色光を生成可能な複数の有機発光層と、
前記複数の有機発光層で発光した光を通過させるカラーフィルタ層と
を含み、
前記複数の有機発光層は、
全面が前記正孔輸送層に直接接触する第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有し、前記第２面の一部が前記電子輸送層と接触する第１有機発光層と、
前記第１有機発光層の第２面のうち前記電子輸送層と接触していない部分に直接接触する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有し、前記第４面の一部が前記電子輸送層と接触する第２有機発光層と、
前記第２有機発光層の第４面のうち前記電子輸送層と接触していない部分に直接接触する第５面と、前記第５面と反対側の第６面と、を有し、前記第６面の全面が前記電子輸送層と直接接触する第３有機発光層と、
を有しており、
前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の全てが重畳する部分が少なくとも一箇所存在し、
前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の発光効率が、前記第３有機発光層の発光効率＞第２有機発光層の発光効率＞第１有機発光層の発光効率の関係にある場合、各有機発光層の面積は、前記第３有機発光層の面積＜第２有機発光層の面積＜第１有機発光層の面積の関係を満たすように設定するとともに、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層の両方に接触することにより増加する前記第１有機発光層の発光効率分に応じて前記第１有機発光層の面積を小さくすることで、各有機発光層の発光効率を同程度にする有機発光表示装置を提供する。

本発明の有機発光層は、発光効率に応じて互いに異なる面積の赤色、青色、緑色の発光層を有しており、各発光層の寿命及び特性を同程度に揃えることができる。よって、重畳された各発光層により高純度の白色光を生成することができ、有機発光表示装置としてフルカラーを実現することができる。また、各発光層の寿命及び特性を同程度に揃えることで、各層間の相互作用を小さくし、長寿命の高輝度の白色を作ることができる。また、本発明では、発光層の大きさを変更するものの、画素の大きさを変更するわけではないため、画素の開口率の低下は無い。

正孔を提供するアノードと、
前記アノードに直接接触して形成された正孔輸送層と、
電子を提供するカソードと、
前記正孔輸送層と対向するように前記カソードに直接接触して形成された電子輸送層と、
前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に位置し、前記正孔輸送層の正孔と前記電子輸送層の電子との結合によって互いに異なる波長の光を発光し、白色光を生成可能な複数の有機発光層と、
前記複数の有機発光層で発光した光を通過させるカラーフィルタ層と
を含み、
前記複数の有機発光層は、
全面が前記電子輸送層に直接接触する第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有し、前記第２面の一部が前記正孔輸送層と接触する第１有機発光層と、
前記第１有機発光層の第２面のうち前記正孔輸送層と接触していない部分に直接接触する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有し、前記第４面の一部が前記正孔輸送層と接触する第２有機発光層と、
前記第２有機発光層の第４面のうち前記正孔輸送層と接触していない部分に直接接触する第５面と、前記第５面と反対側の第６面と、を有し、前記第６面の全面が前記正孔輸送層と直接接触する第３有機発光層と、
を有しており、
前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の全てが重畳する部分が少なくとも一箇所存在し、
前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の発光効率が、前記第３有機発光層の発光効率＞第２有機発光層の発光効率＞第１有機発光層の発光効率の関係にある場合、各有機発光層の面積は、前記第３有機発光層の面積＜第２有機発光層の面積＜第１有機発光層の面積の関係を満たすように設定するとともに、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層の両方に接触することにより増加する前記第１有機発光層の発光効率分に応じて前記第１有機発光層の面積を小さくすることで、各有機発光層の発光効率を同程度にする有機発光表示装置を提供する。

発明３は、発明１又は２において、前記有機発光層各々は、赤色、緑色、青色のうちのいずれか一つを発光する有機発光表示装置を提供する。
発明４は、発明３において、前記有機発光層は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を含み、前記青色発光層は、前記赤色発光層及び前記緑色発光層より広い面積を有している有機発光表示装置を提供する。

発明５は、発明３において、前記複数の有機発光層は、それぞれの少なくとも一つの周縁が互いに整列されている有機発光表示装置を提供する。
発明６は、発明３において、前記複数の有機発光層は、それぞれの中心が互いに整列されている有機発光表示装置を提供する。
発明７は、発明３において、前記カラーフィルタ層は複数の有機発光層と重畳する有機発光表示装置を提供する。

発明８は、ゲート信号を提供するゲート電極と、
データ信号を提供するデータ電極と、
電源信号を提供する電源電極と、
前記ゲート電極、前記データ電極、前記電源電極から提供された信号によって動作するスイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタと、
をさらに含み、
前記駆動トランジスタは前記アノードと電気的に連結されて正孔を提供する請求項１又は２に記載の有機発光表示装置を提供する。

発明９は、発明８において、前記第１乃至第３発光層は、互いに異なる開口面積を有する複数のシャドーマスクを利用した蒸着法によって形成された有機発光表示装置を提供する。
ゲート電極、データ電極、電源電極、カラーフィルタを含む基板を提供する段階と、前記基板上にアノードを形成する段階と、前記基板上にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストを発光領域の少なくとも一部が露出されるように露光及び現像して前記発光領域の周囲に突出部を設ける段階と、前記基板面に対して傾いた第１傾斜角で第１発光物質を傾斜塗布して第１発光層を形成する段階と、前記基板面に対して傾いて、前記第１傾斜角とは異なる第２傾斜角で第２発光物質を傾斜塗布して前記第１発光層の上部に第２発光層を形成する段階と、前記第１及び第２発光層の上部に電子を提供するカソードを形成する段階とを含む有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。

前記基板面に対して傾いて、前記第１及び第２傾斜角とは異なる第３傾斜角で第３発光物質を傾斜塗布する段階をさらに含む有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。
前記第１傾斜角より前記第２傾斜角が大きく、前記第２傾斜角より前記第３傾斜角がさらに大きい有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。

前記第３傾斜角は実質的に直角である有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。
前記第１傾斜角より前記第２傾斜角が小さく、前記第２傾斜角より前記第３傾斜角がさらに小さい有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。
前記第１傾斜角は実質的に直角である有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。

前記第１発光層は第１厚さを有し、前記第２発光層は第２厚さを有し、前記第３発光層は第３厚さを有し、前記第１厚さ、前記第２厚さ、前記第３厚さの合計は前記突出部の高さより同一であるかまたは小さい有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。
前記第１発光層は青色を発光する有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。

前記カラーフィルタは前記第１乃至第３発光層と重畳している有機発光表示装置製造方法を提供すると好ましい。
ゲート電極、データ電極、電源電極、カラーフィルタを含む基板を提供する段階と、正孔を放出するアノードを形成する段階と、発光領域を取り囲んだ突起をスクリーン印刷を利用して形成する段階と、前記基板面に対して傾いた第１傾斜角で第１発光物質を傾斜塗布して第１発光層を形成する段階と、前記基板面に対して傾いて、前記第１傾斜角とは異なる第２傾斜角で第２発光物質を傾斜塗布して前記第１発光層の上部に第２発光層を形成する段階と、前記第１及び第２発光層の上部に電子を提供するカソードを形成する段階とを含む有機発光表示装置の製造方法を提供すると好ましい。

本発明の一実施形態による有機発光表示装置は複数の画素から構成され、各画素は駆動トランジスタ部、有機発光素子部及びカラーフィルタ部から構成される。駆動トランジスタ部は基板上に形成され、ドライビングトランジスタとスイッチングトランジスタからなる。有機発光素子部は、ドライビングトランジスタから信号の入力を受けるアノード、外部から信号の入力を受けるカソード、及びアノードとカソードの間に位置し、励起子を生成する複数の有機発光層から構成される。ここで、有機発光層は赤色、緑色、青色の３つの発光層から構成され、それぞれの発光層は互いに異なる面積を有する。カラーフィルタ部は有機発光素子部の上側または下側に位置し、赤色、緑色、青色を有して各画素当り一つ以上の有機発光層と重畳することが好ましい。本発明の他の実施形態による有機発光表示装置は、駆動トランジスタ部、有機発光素子部及びカラーフィルタ部から構成される。カラーフィルタ部は基板上に形成され、赤色、緑色、青色のカラーフィルタからなる。カラーフィルタ部上にはスイッチングトランジスタとドライビングトランジスタからなる駆動トランジスタ部が形成される。有機発光素子部は、ドライビングトランジスタから信号を受けるアノードと外部から信号を受けるカソードとの間に複数の有機発光層から構成され、複数の有機発光層は互いに異なる面積を有し、少なくとも一つの有機発光層は他の有機発光層の面積に含まれる。

本発明による他の実施形態によれば、有機発光表示装置は、駆動トランジスタ部、有機発光素子部及びカラーフィルタ部から構成される。有機発光素子部はマトリックス状に分布する複数の有機発光画素から構成されており、各有機発光画素は緑色、赤色、青色の発光層が積層されており、各層は互いに発光面積が異なる。各画素の間または一つの画素の内部には分離構造物が形成されており、各分離構造物は発光層の分布面積を調節する。駆動トランジスタ部は有機発光素子部が発光するための電気的信号を供給し、カラーフィルタ部は有機発光素子部の白色光が青色、緑色、赤色に変換される位置に塗布されてフルカラーを実現する。

本発明による他の形態の実施形態によれば、有機発光表示装置は、駆動トランジスタ部、有機発光素子部及びカラーフィルタ部から構成される。有機発光素子部は行列で定義される有機発光画素から構成されており、各有機発光画素は緑色、赤色、青色の発光層が積層されており、各発光層は他の形態のシャドーマスクで塗布されることによって各々塗布された面積が異なる。駆動トランジスタ部は有機発光素子部が発光するための電気的信号を供給し、カラーフィルタ部は有機発光素子部の白色光が青色、緑色、赤色に変換される位置に塗布されてフルカラーを実現する。

本発明によれば、白色有機発光表示装置における有機発光層間の相互干渉を最小化する構造及び方法を提示することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図面において、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似する部分に対して同一の図面符号を付けており、層、膜、領域、板などを定義することに当たって、上にあるということはすぐ上にあるだけでなく、中間に他の部分が介在している場合も含む。逆に、すぐ上にあるという表現は、他の部分が介在していないことと定義される。

図１は本発明の一実施形態による有機発光表示装置の一つの画素に対する等価回路図であり、図２は有機発光表示装置内の有機発光素子の断面図である。
図１によれば、一つの画素１００は、ゲート信号を伝達するゲート信号線１０と、データ信号を伝達するデータ信号線２０と、駆動電圧を伝達する駆動電圧線３０に連結されている。有機発光表示装置は、このような画素１００が行と列方向に形成されたマトリックスに配置されている。これによって、行方向に互いに平行に延在した複数のゲート信号線１０と、列方向に互いに平行に延在した複数のデータ信号線２０と、複数の駆動電圧線３０とを有するようになる。

各画素１００は、スイッチングトランジスタ４０、駆動トランジスタ５０、ストレージキャパシタ６０及び有機発光ダイオード２００を含む。スイッチングトランジスタ４０は、ゲート信号線１０と連結されるゲート電極、データ信号線２０と連結されるソース電極及び駆動トランジスタに連結されるドレイン電極から構成される。従って、スイッチングトランジスタ４０は、ゲート信号線に印加されるゲート信号に連動し、データ信号線に印加されるデータ駆動信号を駆動トランジスタに伝達する。

駆動トランジスタ５０は、スイッチングトランジスタ４０のドレイン電極と連結されるゲート電極、駆動電圧線３０と連結されるソース電極及び有機発光ダイオード２００に連結されるドレイン電極から構成されている。これによって、駆動トランジスタ５０は、ソース電極とドレイン電極との間の電圧によって変わる電流を有機発光素子２００に出力する。

キャパシタ６０は駆動トランジスタ５０のゲート電極と駆動電圧線３０との間に位置し、スイッチングトランジスタ４０がターンオフ（ｔｕｒｎ ｏｆｆ）の際に駆動トランジスタ５０のゲート電極信号を保存するようになる。
図２を参照すれば、有機発光ダイオード２００は、駆動トランジスタ５０のドレイン電極に連結されているアノード２１０、外部から提供される共通電圧に連結されているカソード２７０、及びアノード２１０とカソード２７０との間に位置し、電子と正孔の結合によって光を発光する有機発光部材２２０〜２６０から構成される。カソード２７０は共通電圧で固定されているので、有機発光部材２２０〜２６０の発光の強さは駆動トランジスタ５０のドレイン電極電流によって変わる。

有機発光ダイオード２００を駆動するスイッチングトランジスタ４０と駆動トランジスタ５０は、ｎ−チャネル電界効果トランジスタである。しかし、スイッチングトランジスタ４０と駆動トランジスタ５０のうちのいずれか一つまたは二つ全てがｐ−チャネル電界効果トランジスタでも差し支えない。これによって、スイッチングトランジスタ４０、駆動トランジスタ５０、キャパシタ６０及び有機発光ダイオード７０の連結関係が変わることがある。

より詳細に説明すれば、有機発光部材２２０〜２６０は赤色有機発光物質、緑色有機発光物質、青色有機発光物質から構成され、このような赤色、緑色、青色の有機発光物質を積層して白色の光を放出する。
図２に示すように、有機発光ダイオード２００は、駆動トランジスタ５０のドレイン電極に連結されたアノード電極２１０、アノード２１０電極に接する正孔輸送層２２０、外部から提供される共通電極信号を提供するカソード電極２７０、カソード電極２７０に接する電子輸送層２６０及び、正孔輸送層２２０と電子輸送層２６０から各々正孔と電子の伝達を受けて結合し、励起子を生成して発光する青色、赤色、緑色有機発光層２３０、２４０、２５０を有している。

ここで、青色、赤色、緑色の各発光層２３０、２４０、２５０は互いに異なる発光物質を含んでおり、同じ電気的条件で異なる発光効率を見せている。例えば、各発光層２３０〜２５０の発光効率は緑色、赤色、青色の順に低下する（緑＞赤＞青）。
本実施形態における発光層２３０、２４０、２５０は互いに重畳しており、各々異なる面積を有する。上記の例のように、発光層の発光効率が緑色、赤色、青色の順に減少すれば、発光層の面積はこれと反対に緑色、赤色、青色の順に増加する。この時、発光層２３０、２４０、２５０の面積の差は発光効率の差が小さいほど小さく、発光効率の差が大きいほど増加する。この例によれば、図２において、各発光層２３０、２４０、２５０はアノード２１０からカソード２７０に向かって青色、赤色、緑色の順に面積が大きくなるように積層される。

本発明の実施形態である図３及び図４に示した有機発光ダイオード２００においては、下から上に向かって青色、赤色、緑色発光層の順に積層され、下から上に行くほど発光層２３０、２４０、２５０の面積が小さくなる。ここで、発光層自体の発光効率の面から見ると、下から上の順に、つまり青色、赤色、緑色発光層の順に発光効率が良くなる。一方、発光層の面積の面から見ると、最も下側の発光層は、その面積が最も大きいため、その上の発光層２４０、２５０より構造的に高い発光効率を有することができる。従って、これらを考慮した面積比の設定が必要である。

また、最も下側に位置した青色発光層２３０は正孔輸送層２２０及び電子輸送層２６０いずれにも直接に接しているため、励起子を形成する最も有利な条件を充足する。つまり、青色発光層２３０は、正孔輸送層２２０から直接に正孔の提供を受け、かつ電子輸送層２６０から直接に電子の提供を受けるため、効率よく正孔及び電子の提供を受ける。よって、電子及び正孔の結合により励起子の生成が効率よく行われ、効率よく発光する。そのため、各発光層２３０、２４０、２５０の発光効率の比に基づいて面積比を設定する際に、青色発光層２３０の発光効率が向上する点を考慮する。つまり、正孔輸送層２２０及び電子輸送層２６０いずれにも直接に接することで向上した発光効率分だけ、青色発光層２３０の面積を小さくするように、三つの発光層２３０、２４０、２５０の面積比を設定する。

図３において発光層２３０、２４０、２５０は一側面が互いに整列されているが、図４においては狭い発光層が広い発光層の枠内側に位置している。特に、発光層２３０、２４０、２５０の中心が一致するように整列することもできる。
図３と図４による有機発光ダイオード２００の赤色、緑色、青色発光層２３０、２４０、２５０は互いに異なる大きさの開口部を有するシャドーマスク（図示せず）を利用して製作することが可能である。つまり、開口部を介して露光された部分を残すように発光層を形成する。具体的に、青色、赤色、緑色の順に発光層２３０、２４０、２５０の発光効率が増加すれば、青色用シャドーマスクが最も大きい開口面積を有し、緑色用シャドーマスクが最も小さい開口面積を有するようになる。また、一つの画素は一つまたはいくつかの発光層の積層構造を有し、一つの色のカラーフィルタに重畳して対応する。

逆に、発光層を残す部分以外に対応した開口部を有するマスクを用い、開口部を介して露光された部分を除去するようにして各発光層を形成しても良い。
有機発光ダイオード２００のアノード２１０は駆動トランジスタ５０のドレイン電極に連結され、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質やアルミニウム、銀またはその合金などの反射性金属で作られることができる。有機発光ダイオード２００のカソード２７０は共通電圧の印加を受け、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）などを含む反射性金属またはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で作られる。

図５による有機発光ダイオード３００は、互いに異なる面積を有する発光層の積層構造を見せている。図３や図４等では、アノードからカソードに向かって発光層の面積が小さくなり青色、赤色、緑色の順に発光層が積層される。一方、図５では、アノードからカソードに向かって発光層の面積が大きくなり緑色、赤色、青色の順に発光層が積層される。以下に詳細を説明する。

有機発光ダイオード３００は、駆動トランジスタのドレイン電極に連結されたアノード電極３１０、アノード電極に接する正孔輸送層３２０、外部から提供される共通電極信号を提供するカソード電極３７０、カソード電極に接する電子輸送層３６０及び正孔輸送層３２０と電子輸送層３６０から各々正孔と電子の伝達を受けて結合し、励起子を生成して発光する緑色、赤色、青色有機発光層３３０、３４０、３５０を有している。

ここで、緑色、赤色、青色の各発光層３３０、３４０、３５０は互いに異なる発光物質を含んでおり、同じ電気的条件では発光効率が異なる。例えば、発光層３３０〜３５０の発光効率は緑色、赤色、青色の順に発光効率が低下する（緑＞赤＞青）。
本実施形態において、発光層３３０、３４０、３５０は互いに重畳しており、各々異なる面積を有する。上記の例のように、発光層の発光効率が緑色、赤色、青色の順に減少すれば、発光層の面積はこれと反対に緑色、赤色、青色の順に増加する。この時、発光層３３０、３４０、３５０の面積の差は発光効率の差が小さいほど小さく、発光効率の差が大きいほど増加する。この例によれば、図５において各発光層３３０、３４０、３５０はアノード３１０からカソード３７０に向かって緑色、赤色、青色の順に面積が大きくなるように積層される。

より詳細に説明すれば、最も発光効率の高い発光層３３０が最も先に積層されて最も下に位置し、正孔輸送層３２０と接触する。例えば、緑色発光層の発光効率が最も高い場合、緑色が最も先に塗布される。赤色の発光効率が次に高ければ、赤色が緑色上に塗布され、赤色発光層の一部は正孔輸送層３２０に接触する。次に、最も発光効率が低い青色が塗布され、青色発光層の下面は正孔輸送層３２０に接触し、上面は電子輸送層３６０に接触する。ここで、青色発光層３５０は正孔輸送層３２０と電子輸送層３６０に直接接触するので、励起子を形成する最も有利な条件を充足する。これによって青色発光層の発光効率が向上するので、各発光層３３０、３４０、３５０の効率比による面積比の設定の際に、青色発光層３５０の発光効率が向上する点を考慮する。つまり、正孔輸送層３２０及び電子輸送層３６０いずれにも直接に接することで向上した発光効率分だけ、青色発光層３５０の面積を小さくするように、三つの発光層３３０、３４０、３５０の面積比を設定する。。

図６は図５の有機発光ダイオードを形成する方法を示す。
有機発光層４３０、４４０、４５０は、正孔輸送層４２０まで形成した基板４１０に一定の高さの突起４９０を設ける。そして各発光層４３０、４４０、４５０を蒸着する時、基板を傾けて蒸着することによって蒸着される領域が異なるように形成される。
突起４９０はフォトレジストを基板に全面に蒸着した後、露光及び現像を通じて形成される。また、突起４９０は高分子を基板４１０の全面にスクリーンプリントして形成することができる。このように形成された突起４９０は各発光層４３０、４４０、４５０の厚さの合計より高い。

突起４９０が形成された基板４１０には、最初に、高い発光効率を持った第１発光層４３０が蒸着される。ここで、図６に示すように、突起Ａに面する第１発光層４３０の端部と突起Ａの最上部とを結ぶ線が、基板４１０面に水平である方向を基準として約０°から約９０°の間の角度αをなすように、基板を傾けた状態で第１発光層４３０蒸着される。これによって隣接した二つの突起４９０の間には面積ａを有する第１発光層４３０が正孔輸送層４２０上に形成される。次いで、中間の発光効率を有する発光層４４０が蒸着される。ここで、突起Ａに面する第２発光層４４０の端部と突起Ａの最上部とを結ぶ線が、基板４１０に水平である方向を基準として約０°から９０°の間の角度βをなすように、基板を傾けた状態で第２発光層４４０が蒸着される。ここで、角度βはαより大きい（β＞α）。これによって、隣接した二つの突起４９０の間には面積ｂ（ｂ＞ａ）を有する第２発光層４４０が、第１発光層４３０と正孔輸送層４２０に接触して形成される。最後に、最も低い発光効率を有する第３発光層４５０が蒸着される。ここで、突起Ａに接する第３発光層４５０の端部と突起Ａの最上部とを結ぶ線が、基板４１０に実質的に垂直をなすように基板を傾けた状態で、第３発光層４５０が蒸着される。これによって隣接した二つの突起４９０の間の空間には面積ｃ（ｃ＞ｂ＞ａ）を有する第３発光層４５０が第２発光層４４０と正孔輸送層４２０に接触して形成される。

ここで、第１発光層４３０、第２発光層４４０、第３発光層４５０は、発光層４３０、４４０、４５０に対応する領域だけが開口されたシャドーマスクを利用して蒸着することによって、発光物質が他の領域に不必要に積層されることを防止することができる。この後、第３発光層４５０の上面には電子輸送層（図示せず）とカソード電極（図示せず）を順次に積層して有機発光ダイオードを完成する。逆に、発光層を残す部分以外に対応した開口部を有するマスクを用い、開口部を介して露光された部分を除去するようにして各発光層を形成しても良い。

突起４９０の高さが発光層４３０、４４０、４５０の全体の高さに比べて高すぎた場合、電子輸送層とカソード電極が短絡することがあるので、突起４９０の高さが発光層４３０、４４０、４５０の全体の高さの２倍以内となるようにすることが良い。また、第３発光層４５０が基板４１０に垂直して蒸着されるので、第１及び第２発光層４３０、４４０の蒸着のための蒸着傾斜も基板４１０に対して水平方向を基準として４５°から９０°の間を維持することが良い場合がある。この場合、カラーフィルタによって一つの色を表現する一つの画素にいくつかの突起を形成していくつかの発光層の蒸着領域を形成することもできる。例えば、１つの画素が３つのカラーにより形成される場合、１つの画素を３つの蒸着領域に分割するように突起を形成し、各発光層を蒸着する。

上記のように基板を傾けて異なる面積を有する発光層を形成する場合、互いに異なる色の発光層の厚みは異なるようになる。しかし、厚みもまた発光效率を考慮して積層される。即ち、低い発光效率を有する発光層は薄い厚みで、高い発光效率を有する発光層は厚く積層することで、全体的に発光層の発光効率を均一に調節する。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置は、図７に示す断面を有する画素を含む。図７による有機発光表示装置の画素においては、透明なガラスまたはプラスチック材質の絶縁基板５１０上に第１ゲート電極５２０ａ、第２ゲート電極５２０ｂ及びゲートライン（図示せず、図１のゲート信号線参照）が形成されている。ゲートラインはゲート信号を伝達し、第１方向に形成されており、外部から信号の伝達を受けるために面積の広いパッド領域５２０ｄを含む。第１ゲート電極５２０ａはゲートラインに連結され、ゲートラインから突出するように形成されており、第２ゲート電極５２０ｂはゲートライン５２０ｃと分離形成されている。ここで、ゲート駆動回路（図示せず）は、基板５１０上に直接実装されているか、または別途の外部装置に実装されてゲートパッド５２０ｄと連結されている。

第１ゲート電極５２０ａ、第２ゲート電極５２０ｂ及びゲートラインは、アルミニウム、銀、銅、モリブデン、クロム、タンタル、チタニウムや各金属のような系列の金属及びその合金などで作られた単一膜または異種金属を積層した多層膜で作られることができる。多層膜は、信号遅延または電圧降下を減少させるための低抵抗物質とＩＴＯ、またはＩＺＯとの物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質の組み合わせで作られることができる。ここで、低抵抗物質としてはアルミニウム、銀、銅系金属やその合金があり、ＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性に優れた物質としてはモリブデン、クロム、チタニウム、タンタルなどがある。第１ゲート電極５２０ａ、第２ゲート電極５２０ｂ及びゲートラインは、基板５１０に対して約３０°乃至８０°傾いて形成されている。

第１ゲート電極５２０ａ、第２ゲート電極５２０ｂ及びゲートラインは、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などで作られたゲート絶縁膜（ｇａｔｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）５２５によって覆われている。ゲート絶縁膜５２５の上部には水素化非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどで作られた線状半導体５３０ａまたは島型半導体５３０ｂが形成されている。線状半導体５３０ａは主にゲートライン５２０ｃに垂直に延長されており、第１ゲート電極５２０ａに向かってのび出た複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）５３０ｃを含む。島型半導体５３０ｂは第２ゲート電極５２０ｂ上に位置する。

線状半導体５３０ａの上部には複数の第１オーミックコンタクト部材５３５ａが、島型半導体５３０ｂの上部には複数の第２オーミックコンタクト部材５３５ｂが各々分離されて形成されている。オーミックコンタクト部材は、リン（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質、またはシリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）で作られることができる。

オーミックコンタクト部材５３５ａ、５３５ｂ及びゲート絶縁膜５２５上にはデータライン（図示せず、図１のデータ信号線参照）、駆動電圧線（図示せず、図１参照）、そして、スイッチングトランジスタのソース電極及びドレイン電極と、駆動トランジスタのソース電極及びドレイン電極で構成されるデータ導電体５４５ａ、５４５ｂとが形成される。

データ信号を伝達するデータラインは、第１方向と交差する第２方向にのびていてゲートライン５４０ｃと交差し、第１ゲート電極５２０ａの方向に形成された第１ソース電極と、外部から信号の伝達を受けるために面積が広いパッド領域５４０ｃとを含む。ここで、データ駆動回路（図示せず）は、基板５１０上に直接実装されるか、または別途の外部装置に実装されてデータパッド５４０ｃと連結されている。

駆動電圧を伝達する駆動電圧線は、第２方向にのびていてゲートラインと交差し、外部から信号の伝達を受けるために面積が広いパッド領域（図示せず）を含む。
データライン、駆動電圧線、データ導電体５４５ａ、５４５ｂは、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなど耐火性金属またはこれらの合金で作られることが好ましく、耐火性金属膜（図示せず）と低抵抗導電膜（図示せず）を含んでなる多重膜構造を有することができる。多重膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜がある。データライン、駆動電圧線及びデータ導電体５４５ａ、５４５ｂは基板に対して約３０°乃至８０°傾いて形成されている。

カラーフィルタ層５５０はゲート絶縁膜５２５上に形成されており、有機発光ダイオードが位置する領域の下部に位置する。カラーフィルタ層５５０は、各画素が青色、緑色、赤色から形成され、有機発光ダイオードから出光した光を通過させ、固有の色を発光する。カラーフィルタ層５５０は本実施形態のように有機発光ダイオードの下部に位置することもあるが、有機発光ダイオードの光を通過させて固有色を発光すれば有機発光ダイオードの上部または下部のどこでも形成されることができる。

データ導電体５４５ａ、５４５ｂ、露出された半導体５３５ａ、５３５ｂ及びカラーフィルタ層５５０上には保護膜５６０が形成されている。保護膜５６０は無機絶縁物あるいは有機絶縁物などで作られ、表面が平坦である。無機絶縁物は窒化ケイ素または酸化ケイ素などがあり、有機絶縁物は感光性であり、誘電定数が４．０以下である。保護膜は有機膜の絶縁特性と露出された半導体５３５ａ、５３５ｂを保護するために、下部無機膜と上部有機膜の二重構造を有することもできる。

保護膜５６０は、第２ゲート電極５２０ｂの一部分とデータ導電体５４５ａ、５４５ｂを露出させるための複数のコンタクトホール５６５ａ、５６５ｂ、５６５ｃ、５６５ｄ、５６５ｅが形成されている。保護膜５６０上には複数の画素電極６００、複数の連結部材６１０及び複数のコンタクト補助部材６２０、６３０が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電物質や、アルミニウム、銀またはその合金などの反射性金属で作られる。

画素電極６００は、コンタクトホール５６５ｃを通じて駆動トランジスタのドレイン電極と連結される。連結部材６１０は、コンタクトホール５６５ａ、５６５ｂを通じてスイッチングトランジスタのドレイン電極と駆動トランジスタのゲート電極とを連結する。
保護膜５６０上には画素電極６００の周縁周辺を取り囲んで有機発光ダイオード２００、３００（図２乃至図５参照）を定義する隔壁７００が形成されている。隔壁７００は有機物または無機物から構成される。

以上のように、本発明の有機発光層は、発光効率に応じて互いに異なる面積の赤色、青色、緑色の発光層を有しており、各発光層の寿命及び特性を同程度に揃えることができる。よって、重畳された各発光層により高純度の白色光を生成することができ、有機発光表示装置としてフルカラーを実現することができる。また、各発光層の寿命及び特性を同程度に揃えることで、各層間の相互作用を小さくし、長寿命の高輝度の白色を作ることができる。

以上、説明したいろいろな本発明による実施形態は例示に過ぎず、記述された内容に限定されるわけではない。従って、本発明が属する技術分野における通常の技術を有する者が実施できる種々の変形及び改良例などは本発明の本質を逸脱していると認められず、このような変形及び改良例などは添付した請求範囲で定義する本発明の技術思想内に含まれるものである。

本発明の一実施形態による有機発光表示装置の等価回路図である。 本発明の一実施形態による有機発光表示装置における有機発光層の面積が異なることを示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光表示装置における有機発光層の面積が異なることを示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光表示装置における有機発光層の面積が異なることを示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光表示装置における有機発光層の面積が異なることを示す断面図である。 本発明の一実施形態による有機発光装置における各々異なる面積を有する発光層を形成する工程を示す図面である。 本発明の一実施形態による有機発光表示装置における一つの単位画素の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ゲート信号線
２０ データ信号線
３０ 駆動電圧線
４０ スイッチングトランジスタ
５０ 駆動トランジスタ
６０ ストレージキャパシタ
７０、２００、３００ 有機発光ダイオード
１００ 画素
２１０ アノード
２２０〜２６０ 有機発光部材
２７０ カソード
３２０ 正孔輸送層
３６０ 電子輸送層
４３０、４４０、４５０ 発光層
４９０ 突起
５１０ 基板
５２５ ゲート絶縁膜
５３５ａ、５３５ｂ オーミックコンタクト部材
５４５ａ、５４５ｂ 導電体
５５０ カラーフィルタ層
５６０ 保護膜
５６５ａ、５６５ｂ、５６５ｃ、５６５ｄ、５６５ｅ コンタクトホール
６００ 画素電極
６１０ 連結部材
７００ 隔壁

Claims (9)

1. 正孔を提供するアノードと、
   前記アノードに直接接触して形成された正孔輸送層と、
   電子を提供するカソードと、
   前記正孔輸送層と対向するように前記カソードに直接接触して形成された電子輸送層と、
   前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に位置し、前記正孔輸送層の正孔と前記電子輸送層の電子との結合によって互いに異なる波長の光を発光し、白色光を生成可能な複数の有機発光層と、
   前記複数の有機発光層で発光した光を通過させるカラーフィルタ層と
   を含み、
   前記複数の有機発光層は、
   全面が前記正孔輸送層に直接接触する第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有し、前記第２面の一部が前記電子輸送層と接触する第１有機発光層と、
   前記第１有機発光層の第２面のうち前記電子輸送層と接触していない部分に直接接触する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有し、前記第４面の一部が前記電子輸送層と接触する第２有機発光層と、
   前記第２有機発光層の第４面のうち前記電子輸送層と接触していない部分に直接接触する第５面と、前記第５面と反対側の第６面と、を有し、前記第６面の全面が前記電子輸送層と直接接触する第３有機発光層と、
   を有しており、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の全てが重畳する部分が少なくとも一箇所存在し、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の発光効率が、前記第３有機発光層の発光効率＞第２有機発光層の発光効率＞第１有機発光層の発光効率の関係を満たすように設定し、かつ各有機発光層の面積は、前記第３有機発光層の面積＜第２有機発光層の面積＜第１有機発光層の面積の関係を満たすように設定するとともに、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層の両方に接触することにより増加する前記第１有機発光層の発光効率分に応じて前記第１有機発光層の面積を小さくすることで、各有機発光層の発光効率を同程度にし、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層、前記第３有機発光層が積層された領域、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層とが積層された領域、前記第１有機発光層のみからなる領域により一つの画素が形成され、前記アノードと前記カソードとは、前記一つの画素全体にわたって連続的に形成されている有機発光表示装置。
2. 正孔を提供するアノードと、
   前記アノードに直接接触して形成された正孔輸送層と、
   電子を提供するカソードと、
   前記正孔輸送層と対向するように前記カソードに直接接触して形成された電子輸送層と、
   前記正孔輸送層と前記電子輸送層との間に位置し、前記正孔輸送層の正孔と前記電子輸送層の電子との結合によって互いに異なる波長の光を発光し、白色光を生成可能な複数の有機発光層と、
   前記複数の有機発光層で発光した光を通過させるカラーフィルタ層と
   を含み、
   前記複数の有機発光層は、
   全面が前記電子輸送層に直接接触する第１面と、前記第１面と反対側の第２面と、を有し、前記第２面の一部が前記正孔輸送層と接触する第１有機発光層と、
   前記第１有機発光層の第２面のうち前記正孔輸送層と接触していない部分に直接接触する第３面と、前記第３面と反対側の第４面と、を有し、前記第４面の一部が前記正孔輸送層と接触する第２有機発光層と、
   前記第２有機発光層の第４面のうち前記正孔輸送層と接触していない部分に直接接触する第５面と、前記第５面と反対側の第６面と、を有し、前記第６面の全面が前記正孔輸送層と直接接触する第３有機発光層と、
   を有しており、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の全てが重畳する部分が少なくとも一箇所存在し、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層及び前記第３有機発光層の発光効率が、前記第３有機発光層の発光効率＞第２有機発光層の発光効率＞第１有機発光層の発光効率の関係を満たすように設定し、かつ各有機発光層の面積は、前記第３有機発光層の面積＜第２有機発光層の面積＜第１有機発光層の面積の関係を満たすように設定するとともに、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層の両方に接触することにより増加する前記第１有機発光層の発光効率分に応じて前記第１有機発光層の面積を小さくすることで、各有機発光層の発光効率を同程度にし、
   前記第１有機発光層、前記第２有機発光層、前記第３有機発光層が積層された領域、前記第１有機発光層と前記第２有機発光層とが積層された領域、前記第１有機発光層のみからなる領域により一つの画素が形成され、前記アノードと前記カソードとは、前記一つの画素全体にわたって連続的に形成されている有機発光表示装置。
3. 前記有機発光層各々は、赤色、緑色、青色のうちのいずれか一つを発光する請求項１又は２に記載の有機発光表示装置。
4. 前記有機発光層は、赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層を含み、
   前記青色発光層は、前記赤色発光層及び前記緑色発光層より広い面積を有している請求項３に記載の有機発光表示装置。
5. 前記複数の有機発光層は、それぞれの少なくとも一つの周縁が互いに整列されている請求項３に記載の有機発光表示装置。
6. 前記複数の有機発光層は、それぞれの中心が互いに整列されている請求項３に記載の有機発光表示装置。
7. 前記カラーフィルタ層は複数の有機発光層と重畳する請求項３に記載の有機発光表示装置。
8. ゲート信号を提供するゲート電極と、
   データ信号を提供するデータ電極と、
   電源信号を提供する電源電極と、
   前記ゲート電極、前記データ電極、前記電源電極から提供された信号によって動作するスイッチングトランジスタ及び駆動トランジスタと、
   をさらに含み、
   前記駆動トランジスタは前記アノードと電気的に連結されて正孔を提供する請求項１又は２に記載の有機発光表示装置。
9. 前記第１乃至第３発光層は、互いに異なる開口面積を有する複数のシャドーマスクを利用した蒸着法によって形成された請求項８に記載の有機発光表示装置。