JP5930575B2 - 有機発光装置 - Google Patents

Description

本発明は有機発光装置に関するものである。

最近、モニターまたはテレビなどの軽量化及び薄型化が要求され、このような要求によって陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ、ＣＲＴ）が液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙａｙ、ＬＣＤ）に代替されている。

しかし、液晶表示装置は、受発光素子であって、別途のバックライト（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ）が必要であるだけでなく、応答速度及び視野角などに限界がある。

このような限界を克服することができる表示装置として、有機発光装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｄｅｖｉｃｅ、ＯＬＥＤ ｄｅｖｉｃｅ）が注目されている。

有機発光装置は、二つの電極、及びその間に位置する発光層を含み、一つの電極から注入された電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）及び他の電極から注入された正孔（ｈｏｌｅ）が発光層で結合されて励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成し、その励起子がエネルギーを放出しながら発光する。

有機発光装置は、自発光型であって、別途の光源が不要であるため、消費電力の側面で有利であるだけでなく、応答速度、視野角、及びコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）も優れている。

一方、有機発光装置は、複数の画素を含み、各画素は、赤色副画素、青色副画素、及び緑色副画素などを含み、この副画素を組み合わせてフルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）を表現することができる。

この時、赤色副画素、青色副画素、及び緑色副画素は、各々赤色発光層、青色発光層、及び緑色発光層を含むことによって色を表現することができる。このような発光層は、微細シャドーマスク（ｆｉｎｅ ｓｈａｄｏｗ ｍａｓｋ）を使用して各副画素毎に蒸着することができる。しかし、表示装置が大面積化されるのに伴って、微細シャドーマスクを使用して各副画素に発光層を蒸着するには限界がある。

そのために、オープンマスクを使用して表示装置全体に赤色発光層、青色発光層、及び緑色発光層を順に積層して、白色発光し、発光された光が通過する位置にカラーフィルターを設置して、各副画素毎に赤色、緑色、及び青色を表現する技術が提案された。しかし、白色発光した光がカラーフィルターを通過する場合、カラーフィルターによる吸収などによって光透過率が低下する。

本発明の一側面は、光透過率が低下するのを防止して、色特性を改善することができる有機発光装置を提供する。

本発明の第１実施形態による有機発光装置は、互いに異なる色を表示する第１副画素、第２副画素、及び第３副画素、そして白色副画素を含み、前記白色副画素は、可視光線領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光を選択的に吸収する色補正層を含む。

前記色補正層は、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のうちの少なくとも一つの波長領域の光を吸収することができる。

前記第１副画素、前記第２副画素、及び前記第３副画素は、各々赤色フィルター、緑色フィルター、及び青色フィルターを含むことができる。

前記色補正層は、前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、及び前記青色フィルターと同一層に形成される。

前記第１副画素、前記第２副画素、前記第３副画素、及び前記白色副画素は、各々互いに対向する第１電極及び第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間に介在されている発光層を含むことができ、前記発光層は、前記第１副画素、前記第２副画素、前記第３副画素、及び前記白色副画素に共通的に形成されていて、互いに異なる波長の光を発光する複数の副発光層を含むことができ、前記互いに異なる波長の光を組み合わせて白色発光することができる。

前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層の積層構造を有する。

前記発光層は、電荷生成層をさらに含むことができる。

前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、前記青色フィルター、及び前記色補正層は、前記発光層の下部に位置する。

前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、前記青色フィルター、及び前記色補正層は、前記発光層の上部に位置してもよい。

本発明により、輝度を高めると同時に、白色の色座標が変更されるのを防止して、色特性を改善することができ、外光反射を減らして、コントラスト比を高めることができる。

本発明の第１実施形態による有機発光装置における複数の画素の配置を例示した平面図である。 本発明の第１実施形態による有機発光装置の構造を示した断面図である。 有機発光部材の積層構造を例示した断面図である。 有機発光部材の積層構造を例示した断面図である。 本発明の第１実施形態による有機発光装置における色補正層の光透過度を例示したグラフである。 本発明の第１実施形態による有機発光装置における色補正層の光透過度を例示したグラフである。 本発明の第１実施形態による有機発光装置における色補正層の光透過度を例示したグラフである。 本発明の第１実施形態による有機発光装置における色補正層の光透過度を例示したグラフである。 白色副画素（Ｗ）に色補正層を適用しない場合の輝度及び色特性を示したグラフである。 白色副画素（Ｗ）に緑色波長領域の光を吸収する色補正層を適用した場合の輝度及び色特性を示したグラフである。 白色副画素（Ｗ）に色補正層を適用しない場合の外光照度によるコントラスト比を示したグラフである。 白色副画素（Ｗ）に緑色波長領域の光を吸収する色補正層を適用した場合の外光照度によるコントラスト比を示したグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な形態に具現され、ここで説明する実施形態に限られない。

図面では、多数の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ついては同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分がある部分の「上」にあるという時、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の「直上」にあるという時、これはその中間に他の部分がないことを意味する。

本発明の第１実施形態による有機発光装置について、図１及び図２を参照して説明する。

図１は本発明の１実施形態による有機発光装置における複数の画素の配置を例示した平面図であり、図２は本発明の１実施形態による有機発光装置の構造を示した断面図である。

まず、図１を参照すると、本発明の１実施形態による有機発光装置は、赤色を表示する赤色副画素（Ｒ）、緑色を表示する緑色副画素（Ｇ）、青色を表示する青色副画素（Ｂ）、及び色を表示しない白色副画素（Ｗ）が交互に配置されている。

赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、及び青色副画素（Ｂ）は、フルカラー（ｆｕｌｌ ｃｏｌｏｒ）を表現するための基本画素である。白色副画素（Ｗ）は、光透過度を高めて、素子の輝度を高めることができる。

赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、青色副画素（Ｂ）、及び白色副画素（Ｗ）を含む四つの画素は一つの群（ｇｒｏｕｐ）を成し、行及び／または列に沿って反復配置される。しかし、画素の配置は多様に変更されてもよい。

図２を参照して、赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、青色副画素（Ｂ）、及び白色副画素（Ｗ）を含む有機発光装置の構造を説明する。

絶縁基板１１０上に複数の薄膜トランジスターアレイ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ａｒｒａｙ）が配列されている。薄膜トランジスターアレイは、各副画素に配置されているスイッチング薄膜トランジスター（Ｑｓ）及び駆動薄膜トランジスター（Ｑｄ）を含み、これらは電気的に連結されている。図２では、各副画素にスイッチング薄膜トランジスター（Ｑｓ）及び駆動薄膜トランジスター（Ｑｄ）を一つずつだけ例示したが、これに限定されず、各副画素に多数含まれてもよい。

薄膜トランジスターアレイ上には下部絶縁膜１１２が形成されている。下部絶縁膜１１２にはスイッチング薄膜トランジスター（Ｑｓ）及び駆動薄膜トランジスター（Ｑｄ）の一部を露出する複数の接触孔（図示せず）が形成されている。

下部絶縁膜１１２上には赤色副画素（Ｒ）に赤色フィルター２３０Ｒ、緑色副画素（Ｇ）に緑色フィルター２３０Ｇ、青色副画素（Ｂ）に青色フィルター２３０Ｂが各々形成されている。カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、カラーフィルターオンアレイ（ｃｏｌｏｒ ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ａｒｒａｙ、ＣｏＡ）方式で配置される。

白色副画素（Ｗ）には色補正層２３５が形成されている。色補正層２３５は、赤色フィルター２３０Ｒ、緑色フィルター２３０Ｇ、及び青色フィルター２３０Ｂと同一層に形成されているが、これに限定されるものではない。

色補正層２３５は、可視光線領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光を選択的に吸収することができ、例えば、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のうちの少なくとも一つの波長領域の光を選択的に吸収することができる。

色補正層２３５については後述する。

赤色フィルター２３０Ｒ、緑色フィルター２３０Ｇ、青色フィルター２３０Ｂ、及び色補正層２３５の間には遮光部材２２０が形成されている。遮光部材２２０は、各副画素の間で光漏れを防止することができる。

赤色フィルター２３０Ｒ、緑色フィルター２３０Ｇ、青色フィルター２３０Ｂ、色補正層２３５、及び遮光部材２２０上には上部絶縁膜１１４が形成されている。上部絶縁膜１１４には複数の接触孔（図示せず）が形成されている。

上部絶縁膜１１４上には画素電極１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂ、１９１Ｗが形成されている。画素電極１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂ、１９１Ｗは、接触孔（図示せず）を通して駆動薄膜トランジスター（Ｑｄ）と電気的に連結されていて、アノード（ａｎｏｄｅ）の役割を果たすことができる。

各画素電極１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂ、１９１Ｗ上には各副画素を定義するための複数の絶縁部材３６１が形成されていて、画素電極１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂ、１９１Ｗ及び絶縁部材３６１上には有機発光部材３７０が形成されている。

有機発光部材３７０は、赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、青色副画素（Ｂ）、及び白色副画素（Ｗ）に共通的に形成されていて、光を発光する有機発光層及び前記有機発光層の発光効率を改善するための付帯層を含むことができる。

有機発光層は、赤色、緑色、及び青色などの光を固有に発光する発光物質を順に積層して複数の副発光層（図示せず）を形成し、これらの色を組み合わせて白色光を発光することができる。この時、副発光層は垂直に形成されるが、これに限定されず、水平に形成されてもよく、白色光を発光することができる組み合わせであれば、赤色、緑色、及び青色に限られず、多様な色の組み合わせで形成される。発光物質は、蛍光または燐光物質であってもよい。

付帯層は、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層、及び正孔注入層から選択されたいずれか一つ以上であってもよい。

図３Ａ及び図３Ｂは有機発光部材の積層構造を例示した断面図である。

図３Ａを参照すると、有機発光部材３７０は、赤色発光層３７０Ｒ、緑色発光層３７０Ｇ、及び青色発光層３７０Ｂが垂直に積層されている。

図３Ｂを参照すると、有機発光部材３７０は、下部補助層３７１ａ、下部発光層３７２ａ、電荷生成層３７３、上部発光層３７２ｂ、及び上部補助層３７１ｂを含む。

下部補助層３７１ａ及び上部補助層３７１ｂは、各々正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層のうちの一つ以上を含むことができる。

下部発光層３７２ａ及び上部発光層３７２ｂは、互いに独立的に赤色発光層、緑色発光層、青色発光層、及びこれらの組み合わせから選択され、下部発光層３７２ａ及び上部発光層３７２ｂから発光される光を組み合わせて白色発光することができる。

電荷生成層３７３は、複数の電子−正孔の対を生成し、例えば、電子は下部発光層３７２ａに伝達され、正孔は上部発光層３７２ｂに伝達される。二つの発光層３７２ａ、３７２ｂの間に電荷生成層３７３が形成されることによって、電流効率を高めて素子寿命を改善することができる。

有機発光部材３７０上には共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は基板全面に形成されていて、カソード（ｃａｔｈｏｄｅ）であってもよい。共通電極２７０は、画素電極１９１Ｒ、１９１Ｇ、１９１Ｂ、１９１Ｗと対を成して、有機発光部材３７０に電流を流す。

以下、白色副画素（Ｗ）に形成されている色補正層２３５について説明する。

前述のように、本発明の実施形態による有機発光装置は、互いに異なる色を表示する赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、及び青色副画素（Ｂ）、そして輝度を改善するための白色副画素（Ｗ）を含む。また、基板全面に互いに異なる波長の光を発光する複数の発光層を組み合わせて白色発光する有機発光部材が形成されていて、色を表示する赤色副画素（Ｒ）、緑色副画素（Ｇ）、及び青色副画素（Ｂ）は、各々カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを含む。それによって、有機発光部材から白色発光した光が各カラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを通過することによって色を表示する。

一方、白色副画素（Ｗ）から発光される光は、別途のカラーフィルターを通過せずに外部に放出されるため、色を表示する他の副画素に比べて光透過率が高い。従って、全体的に有機発光装置の輝度を高めることができる。

しかし、このような白色副画素（Ｗ）から発光される光は、各有機発光装置で要求される白色の色座標と異なることがある。このように白色副画素から発光される白色光及び実際に有機発光装置で要求される白色光の色座標が異なる場合、実際に要求される白色を表現するためには、白色副画素だけでなく、赤色副画素、緑色副画素、及び青色副画素を組み合わせて白色を表現しなければならない。つまり、この場合、実際に要求される白色の色座標は、赤色副画素、緑色副画素、青色副画素、及び白色副画素を組み合わせた色座標で決定される。

それによって、有機発光装置で実際に要求される色を表現するために、赤色副画素、緑色副画素、青色副画素、及び白色副画素を全て使用しなければならないため、消費電力の側面で不利になり、これは有機発光装置の白色と白色画素で表示する白色の差が大きいほどさらに深刻になる。

本発明の実施形態においては、白色副画素（Ｗ）に色補正層２３５を設置することによって、白色を表現する時に、白色副画素だけを使用したり、または赤色副画素、緑色副画素、及び青色副画素の光を最小限に組み合わせて白色を表示することによって、消費電力を改善することができる。

色補正層２３５は、可視光線領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光を選択的に吸収することができる。例えば、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のうちの少なくとも一つの波長領域の光を吸収することができる。

これについて、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して説明する。

図４Ａ乃至図４Ｄは、本発明の第１実施形態による有機発光装置における色補正層の光スペクトルを例示したグラフである。

図４Ａを参照すると、色補正層２３５は、可視光線領域のうちの赤色波長領域（長波長領域）の光を選択的に吸収することができる。これと同様に、図４Ｂを参照すると、色補正層２３５は、可視光線領域のうちの緑色波長領域（中波長領域）の光を選択的に吸収することができ、図４Ｃを参照すると、色補正層２３５は、可視光線領域のうちの青色波長領域（短波長領域）及び緑色波長領域（中波長領域）の光を選択的に吸収することができる。図４Ｄを参照すると、色補正層２３５は、青色波長領域に近い緑色波長領域、及び赤色波長領域に近い緑色波長領域の光を選択的に吸収することができる。しかし、これに限定されず、可視光線領域のうちの一つ以上の領域を選択的に吸収することができる。

このように、白色副画素（Ｗ）に一部の波長領域の光を選択的に吸収する色補正層２３５を設置することによって、白色副画素（Ｗ）によって輝度を高めると同時に、白色副画素（Ｗ）を通して発光される白色光によって白色の色座標が変更されるのを防止することができる。

従って、実際に要求される白色に近い色を表現することができて色特性を改善することができるだけでなく、実際に要求される色が変更された場合に、このような変更を補正するための他の手段を備える必要がなく、全体的に光効率を改善して消費電力を大きく改善することができる。また、外光反射を減らして、コントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）を改善することができて、外光反射を減らすための別途の偏光板を備える必要がなく、素子の厚さを減らして製造費用を節減することができる。

ここで、図５Ａ及び図５Ｂ、そして表１を参照して、本実施形態による有機発光装置に色補正層を適用した場合の色特性及び電流特性を確認する。

図５Ａは白色副画素（Ｗ）に色補正層を適用しない場合の色特性を示したグラフであり、図５Ｂは白色副画素（Ｗ）に緑色波長領域の光を吸収する色補正層を適用した場合の色特性を示したグラフである。

図５Ａ及び図５Ｂにおいて、「Ｒｓ」、「Ｇｓ」、及び「Ｂｓ」は、各々赤色フィルター、緑色フィルター、及び青色フィルターを通過した光スペクトルであり、「Ｗｓ」は白色光の光スペクトルである。ここでは、例えば、有機発光装置は、白色の色座標（０．２８、０．２９）が要求される場合を説明する。

図５Ａ及び図５Ｂの有機発光装置で測定された赤色、緑色、青色、及び白色の色座標は表１の通りである。

前記図５Ａ及び図５Ｂ、そして表１を参照すると、白色副画素（Ｗ）に所定の波長領域の光を吸収する色補正層を備える場合に、実際に要求される白色光の色特性、つまり色座標（０．２８、０．２９）に近い色特性を表現することができることが分かる。

色補正層を含まない光スペクトル（図５Ａ）の場合、緑色画素で緑色フィルターを通過した光スペクトルと、白色画素で白色のうちの緑色波長領域の光スペクトルとの間に所定のギャップ（ｄ）が生じることが分かる。一方、色補正層を含む光スペクトル（図５Ｂ）の場合、色補正層２３５で緑色波長領域の光の一部を吸収するため、このようなギャップ（ｄ）が減って、実際に要求される白色光の色特性に近づいたことが分かる。

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本実施形態による有機発光装置に色補正層を適用した場合のコントラスト比特性を確認する。

図６Ａは白色副画素（Ｗ）に色補正層を適用しない場合の外光照度によるコントラスト比を示したグラフであり、図６Ｂは白色副画素（Ｗ）に緑色波長領域の光を吸収する色補正層を適用した場合の外光照度によるコントラスト比を示したグラフである。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、色補正層を適用した本実施形態による有機発光装置が、色補正層を適用しない有機発光装置よりも外光照度によるコントラスト比が高いことが分かる。

これは、外光反射によるコントラスト比の低下は大部分が白色副画素（Ｗ）で発生するが、色補正層によって視認性の高い緑色波長領域の光が吸収されることによって、このような外光反射を減らすことができ、それによりコントラスト比が改善されることが分かる。このような効果は、青色波長領域の光を吸収する色補正層、または赤色波長領域の光を吸収する色補正層を適用した場合にも同様に得ることができる。

従って、外光反射を減らすための別途の偏光板を備える必要がなく、コントラスト比が改善されるため、偏光板による光の損失を減らすことができ、それによって消費電力も改善される。

前述した実施形態ではカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ及び色補正層２３５が発光層３７０の下部に形成される下部発光（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）構造を例として説明したが、これに限定されず、発光層３７０の上部にカラーフィルター２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ及び色補正層２３５が形成される上部発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）構造にも同様に適用することができる。

以上で、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲において定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

２３５ 色補正層
３６１ 絶縁部材
３７０ 有機発光部材
３７１ａ、３７１ｂ 補助層
３７２ａ、３７２ｂ 発光層
３７３ 電荷生成層

Claims (9)

1. 互いに異なる色を表示する赤色副画素、緑色副画素、青色副画素、及び白色副画素を含み、
   前記白色副画素は、青色波長領域に近い緑色波長領域及び赤色波長領域に近い緑色波長領域の光を選択的に吸収する色補正層を含み、
   前記色補正層は４００ｎｍ〜５７５ｎｍの間で透過度が２０％以下になる波長領域を有することを特徴とする、有機発光装置。
2. 前記色補正層は、赤色波長領域、緑色波長領域、及び青色波長領域のうちの少なくとも一つの波長領域の光を吸収することを特徴とする、請求項１に記載の有機発光装置。
3. 前記赤色副画素、前記緑色副画素、及び前記青色副画素は、各々赤色フィルター、緑色フィルター、及び青色フィルターを含むことを特徴とする、請求項２に記載の有機発光装置。
4. 前記色補正層は、前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、及び前記青色フィルターと同一層に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の有機発光装置。
5. 前記赤色副画素、前記緑色副画素、前記青色副画素、及び前記白色副画素は、各々互いに対向する第１電極及び第２電極、及び
   前記第１電極と前記第２電極との間に介在されている発光層を含み、
   前記発光層は、
   前記赤色副画素、前記緑色副画素、前記青色副画素、及び前記白色副画素に共通的に形成されていて、互いに異なる波長の光を発光する複数の副発光層を含み、
   前記互いに異なる波長の光を組み合わせて白色発光することを特徴とする、請求項３に記載の有機発光装置。
6. 前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層の積層構造を有することを特徴とする、請求項５に記載の有機発光装置。
7. 前記発光層は、電荷生成層をさらに含むことを特徴とする、請求項５に記載の有機発光装置。
8. 前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、前記青色フィルター、及び前記色補正層は、前記発光層の下部に位置することを特徴とする、請求項５に記載の有機発光装置。
9. 前記赤色フィルター、前記緑色フィルター、前記青色フィルター、及び前記色補正層は、前記発光層の上部に位置することを特徴とする、請求項５に記載の有機発光装置。

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