青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイ
【課題】本発明は、反射電極と透明電極との間の青色発光層を備えた非共振構造であって、工程マージンに優れている青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイを提供する。
【解決手段】透明電極と、透明電極に対向した反射電極と、透明電極と反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ反射電極と青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、反射電極で反射した光を消滅させる中間層と、を備える青色発光素子である。これにより、反射電極と透明電極との間に青色発光層を備えた非共振構造であって、工程マージンに優れており、広い光視野角でも輝度特性が優れており、ｓＲＧＢ青色を満足する高色再現性を有する。
【解決手段】透明電極と、透明電極に対向した反射電極と、透明電極と反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ反射電極と青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、反射電極で反射した光を消滅させる中間層と、を備える青色発光素子である。これにより、反射電極と透明電極との間に青色発光層を備えた非共振構造であって、工程マージンに優れており、広い光視野角でも輝度特性が優れており、ｓＲＧＢ青色を満足する高色再現性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子に係り、さらに詳細には、高い色特性の青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、有機電界発光素子(ＯＬＥＤ:Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）は、アノード電極とカソード電極との間に機能性薄膜の有機発光層が設けられている構造であって、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入され、有機発光層内で電子と正孔とが結合してエキシトンが形成され、このエキシトンが発光再結合しつつ光を放出する素子である。
【０００３】
ＯＬＥＤは、その駆動方式によって、受動駆動方式のパッシブマトリックス(ＰＭ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ)型と、能動駆動方式のアクティブマトリックス(ＡＭ：Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ)型とに区分される。ＰＭ型ＯＬＥＤ(ＰＭ−ＯＬＥＤ）は、単純に陽極と陰極とがそれぞれ列（ｃｏｌｕｍｎ）と行（ｒｏｗ）とに配列されて、陰極には、行駆動回路から走査信号が供給され、この時、複数の行のうち一つの行のみが選択される。また、カラム駆動回路には、各画素にデータ信号が入力される。一方、ＡＭ型ＯＬＥＤ(ＡＭ−ＯＬＥＤ）は、薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ)を利用して各画素当りに入力される信号を制御するものであって、多量の信号処理に適して、動画を具現するためのディスプレイ装置として多用されている。
【０００４】
現在、実用的であり、かつ量産可能なフルカラーＯＬＥＤ表示装置を得るためには、ＦＭＭ(Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ)を利用した三色（ＲＧＢ）独立蒸着方式が多用されている。ＲＧＢ独立蒸着方式は、製作において、微細金属マスクを使用して各発光色別にパターニングする。また、色特性の向上のために、半透過ミラーと全反射ミラーとを形成する微細共振（マイクロキャビティ）技術を適用している。現在、モバイル用ＡＭ−ＯＬＥＤに多用されている微細共振技術は、開口率の高いＴＥ（Ｔｏｐ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）−ＯＬＥＤマイクロキャビティである。
【０００５】
図１は、従来の共振構造の前面発光ディスプレイを概略的に示した図面である。図１を参照すれば、基板１０１上にＲＧＢ光を発光するＲＧＢ発光素子がそれぞれ反射膜を備える陽極１０２ｒ，１０２ｇ，１０２ｂと陰極１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂとの間で、発光層で発生した光を共振させ、陰極側に共振された光を抽出する。ＲＧＢの各ピクセル内の陰極と陽極との間のそれぞれの光学距離Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、各素子での陰極や、有機膜の膜厚によって調整される。共振を通じて外部に引出された光は、共振される前の状態に比較すれば、半値幅(ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）が減り、ピーク波長での強度は、上昇する形態のスペクトルを有し、素子での色再現率を高める効果をもたらす。しかし、このような共振構造は、色特性を維持するために、共振器の厚さを１％以内のマージンに管理せねばならない。したがって、色特性と工程マージンとに優れたＯＬＥＤ素子の開発が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、反射電極と透過電極とを使用した非共振構造（ｎｏｎ-ｒｅｓｏｎａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で高い色特性の青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明の一実施形態による青色発光素子は、透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ）させる中間層と、を備えうる。
【０００８】
前記中間層は、前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えうる。
【０００９】
前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記反射電極で反射した光の位相偏位値（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｖａｌｕｅ）及び前記消滅される光（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ ｌｉｇｈｔ）の波長を基にして決定されうる。
【００１０】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応し、前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さ及び前記青色発光層の厚さの和に対応しうる。
【００１１】
前記透明電極は、アノード電極またはカソード電極でありうる。
【００１２】
前記消滅波長は、前記青色発光層の発光波長ピークに近い値を有しうる。
【００１３】
前記青色発光素子は、前面発光素子または背面発光素子でありうる。
【００１４】
本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板方向に放出される青色発光素子とを備え、前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる。
【００１５】
本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた反射電極と、前記反射電極に対向した透明電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板に対向して放出される青色発光素子とを備え、前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、反射電極と透明電極との間の青色発光層を備えた非共振構造であって、工程マージンに優れている。
【００１７】
また、本発明は、反射電極と青色発光層、さらに正確には、反射電極と発光ゾーンとの間の距離を調節して外部に放出される光を消滅させることによって、広い光視野角でも輝度特性が優れており、ｓＲＧＢ青色を満足させる高い色再現性を有しうる。
【００１８】
それに加え、本発明では、ＴＦＴの背面においてピクセル電極を作製するためのマスクが必要なく、半透過電極が必要ないので、歩留まりが良く、かつ開発期間が短縮されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の共振構造の前面発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による非共振青色発光素子構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化によるモードスペクトルである。
【図４】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化による発光スペクトル（ＥＬスペクトル）である。
【図５】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造に使われた異なる三つの青色発光層のＰＬスペクトル(ＰＬ１ないしＰＬ３)である。
【図６】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造に図５の三つの青色発光層を使用した場合、ＥＬスペクトル(ＥＬ１ないしＥＬ３)である。
【図７】本発明の他の実施形態による非共振青色発光素子構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の望ましい実施形態について添付した図面を参照して説明する。図面のうち、同じ構成要素については、たとえ他の図面上に表示されたとしても、可能な限り同じ参照番号及び符号で表していることに留意せねばならない。下記で、本発明の説明において、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
また、ある部分がある構成要素を“含む”とする時、これは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による非共振青色発光素子を含む有機発光ディスプレイ構造を概略的に示す。
【００２３】
ＴＶのような大型ディスプレイを量産しようとする場合、工程マージンの小さな共振構造を使用する時は、様々な問題点が生じる。一方、非共振構造は、大きい工程マージンによって、大型ＴＶ製品に適用可能である。しかし、現在の非共振構造で大型ＴＶ製品に必要なｓＲＧＢ[Ｒ(０.６４，０.３３)、Ｇ(０.３，０.６)、Ｂ(０.１５、０.０６)]級の色特性で、赤色及び緑色構造では確保できるが、青色構造では、色特性を確保できない。したがって、本発明は、非共振構造で高い色特性の青色発光素子を含むディスプレイ及びその製作方法を提供するものである。
【００２４】
図２を参照すれば、有機発光ディスプレイは、基板２０１及び基板２０１上に設けられた青色発光素子２００を備える。青色発光素子２００は、透明電極２０２、青色発光層２０５を有する中間層２０３、及び反射電極２０７を備える。そして、前記反射電極２０７の上部には示されていないが、前記透明電極２０２、中間層２０３及び反射電極２０７を外部から密封させる密封部材(図示せず)がさらに備えられうる。以下、説明される本発明の実施形態では、説明の便宜上、赤色/緑色発光素子及び前記密封部材を省略した概略的な構造を中心に説明する。
【００２５】
本実施形態による青色発光素子２００は、基板２０１上に設けられる。基板２０１は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材の基板が使われうる。たとえ図面に示していないとしても、前記透明基板２０１の上面には、基板の平滑性を向上させると共に不純物元素の浸透を防止するためにバッファ層をさらに備え、前記バッファ層は、ＳｉＯ２及び/またはＳｉＮｘなどで形成されうる。基板２０１は、必ずしもこれに限定されず、透明なプラスチック材で形成されてもよく、金属製基板でもよい。
【００２６】
前記基板２０１上に画素に対応して透明電極２０２が設けられる。透明電極２０２は、透明素材の伝導性物質で形成できるが、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３等で形成でき、フォトリソグラフィ法によって所定のパターンとなるように加工される。透明電極２０２と基板２０１との間に少なくとも一つの薄膜トランジスタを備えたＴＦＴ層がさらに設けられ、透明電極２０２は、このＴＦＴ層に電気的に接続されうる。透明電極２０２は、外部電極端子（図示せず）に接続されてアノードとして作用できる。
【００２７】
反射電極２０７は、透明電極２０２に対応して中間層２０３上に設けられる。反射電極２０７は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｂａまたはこれらの化合物などの反射導電物質を全面蒸着して形成できる。反射電極２０７は、外部電極端子（図示せず）に接続されてカソードとして作用できる。
【００２８】
本発明は、透明電極２０２と反射電極２０７との極性が互いに逆になってもよい。
【００２９】
透明電極２０２と反射電極２０７との間に介在される中間層２０３は、発光層２０５を備える。中間層２０３を構成する材料の種類によって、発光素子がＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｄｅ）または無機電界発光素子に区分されうる。発光層２０５は、透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって発光する青色発光層２０５である。
【００３０】
中間層２０３は、発光層２０５を中心に正孔輸送層(ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)及び正孔注入層(ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ)を備える機能性層２０４と、電子輸送層(ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)及び電子注入層(ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)を備える機能性層２０６とを有しうる。透明電極２０２がカソードである場合、中間層２０３は、発光層２０５を中心にＥＴＬ及びＥＩＬを備える機能性層２０４と、ＨＴＬ及びＨＩＬを備える機能性層２０６とを有しうる。もちろん、これらのＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＴＬ、ＥＩＬは、これ以外にも多様な複合構造で積層されて形成されうる。
【００３１】
ＯＬＥＤの場合、低分子有機物材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ)、Ｎ，Ｎ−ジ(ナフタレン−１−イル)−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン(ＮＰＢ)、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Ａｌｑ３)のみならず、様々な材料が適用可能である。このような低分子有機層は、真空中で有機物を加熱して蒸着する方式で形成できるが、そのうち、発光層２０５の形成は、画素に対応するように、所定パターンのスリットが設けられたマスクを介在してカラー別に順次に蒸着して形成できる。もちろん、中間層２０３の構造は、必ずしも前記に限定されず、必要に応じて様々な層を含みうる。高分子有機物材料を使用した高分子有機層としては、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン(ＰＥＤＯＴ：Ｐｏｌｙ−(２,４)−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ)や、ポリアニリン(ＰＡＮＩ)を使用して、インクジェットプリンティング法やスピンコーティング法によって形成され、高分子有機発光層は、ＰＰＶ(Ｐｏｌｙ（２−Ｍｅｔｈｏｘｙ−５（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１,４−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、Ｓｏｌｕｂｌｅ ＰＰＶ'ｓ、Ｃｙａｎｏ−ＰＰＶ、ポリフルオレンが使用できる。
【００３２】
発光層２０５が発光する時に発生して伝播される光のうち、不要な光が外部に放出される場合、色特性確保が難しくなる。したがって、不要な光の外部放出を防止して色特性を向上させる必要がある。本発明は、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄを調節することによって、不要な光の外部抽出を減少させる。発光ゾーンは、エキシトン分布が最大である点と定義し、発光層及び機能性層に使われた物質によって、発光層２０５と機能性層２０６との界面または発光層２０５と機能性層２０４との界面で発生しうる。また、発光ゾーンは、発光層２０５の中心部で発生することもある。本発明では、便宜上、距離Ｄを発光層２０５の中心部と反射電極２０７との間の距離と表現したが、距離Ｄが反射電極と実質的な発光ゾーンまでの距離を表すことは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００３３】
透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって発光層２０５から発光した光のうち、反射電極２０７に向かった光は、反射電極２０７で反射される。反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄを調節して、反射電極２０７で反射された光を消滅させる。
【００３４】
反射電極２０７で反射した光と基板２０１側に伝播する光とが相互干渉して消滅する波長で、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄが選択される。この時、消滅干渉波長が前記青色発光層の発光波長ピークに近ければ近いほど、すなわち、スペクトルの半値幅が狭くなれば狭くなるほど、色特性が優れる。
【００３５】
反射電極２０７で反射された光が干渉によって消滅される条件を満足させる反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、数式１ないし数式３によって得られうる。
【００３６】
以下では、透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって、発光層２０５から発光した光が反射電極２０７と機能性層２０６との間の界面で反射される場合を説明する。この時、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、機能性層２０６の厚さ、すなわち、距離ｄとなる。発光層２０５から発光した光が反射電極２０７で反射される時、発生する位相偏移値δは、数式１の通りである。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、ｎｓ、ｋｓは、機能性層２０６の複素屈折定数であり、ｎｍ、ｋｍは、反射電極２０７の複素屈折定数である。前記機能性層２０６が多層構造である場合、ｎｓ、ｋｓは、機能性層２０６のうち、反射電極２０７に接する層の複素屈折定数である。発光層２０５から前方(基板方向)に伝播する光と、１８０°反対方向(反射電極方向)に伝播して反射電極２０７で反射した光が消滅干渉される条件は、次の数式２の通りである。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、ｄｊは、機能性層２０６が多層構造である場合、機能性層２０６を構成するｊ番目の層の厚さであり、ｎｊλは、波長λで機能性層２０６を構成するｊ番目の層の屈折率であり、ｑは、正の奇数(１,３,５,７,…)である。
【００４１】
数式１と数式２とを整理すれば、次の数式３の通りである。
【００４２】
【数３】
【００４３】
数式３によって、消滅干渉が発生する波長λで機能性層２０６の厚さ(ｄ＝Σｄｊ)が決定される。距離ｄは、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。もし、発光ゾーンが機能性層２０４と発光層２０５との間で形成される場合、距離Ｄは、機能性層２０６の厚さｄと発光層２０５の厚さｔとを合計した値(ｄ＋ｔ）となり、値(ｄ＋ｔ)が１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。この時、距離Ｄは、青色発光素子の全体厚と赤色及び緑色発光素子の全体厚とが考慮されうる。前述した消滅干渉条件を満足させるための同じ原理が、発光ゾーンが発光層２０５の中心部またはその他のエキシトンの分布が最大である発光層２０５内にも適用されることは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子２００の構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化によるモードスペクトルである。
【００４５】
モードスペクトルは、発光層の位置に、可視光線領域で強度が“１”と同じ白色スペクトルを有する点光源を仮定した時、基板の９０°方向から抽出される光のスペクトルを表す。図３で矢印が指す波長は、消滅干渉によって外部への光抽出が不能な波長を表す。図３を参照すれば、発光層２０５と反射電極２０３との間の距離Ｄが特定厚さ以上ならば、消滅干渉波長が青色波長(約４７０ｎｍ)の右側に発生し、さらに厚さが増大すれば、青色波長の左右に発生することが確認できる。具体的に、距離Ｄが３００Åである場合、消滅干渉波長は発生しないが、１６００Åである場合、６５０ｎｍ付近で消滅干渉が発生し、２９００Åである場合、４１０ｎｍ及び５４０ｎｍ付近で消滅干渉が発生して色特性を阻害する、所望しないスペクトル領域を抽出しないことができるので、ディープブルー（Ｄｅｅｐ Ｂｌｕｅ）色特性を向上させうる。すなわち、発光層と反射電極との間の距離は、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上である時、色特性に優れることが分かる。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で発光ゾーンと反射電極２０７との間の距離Ｄの変化による発光層のＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）スペクトルである。
【００４７】
透明基板上に透明電極が設けられ、前記透明電極上には、有機発光部材が形成される。有機発光部材は、青色発光層及び青色発光層の発光効率を改善するための機能性層を備える多層構造でありうる。
【００４８】
青白発光層は、蛍光、リン光、低分子、高分子、単独物質、Ｈｏｓｔ：Ｇｕｅｓｔ物質構成で多様に適用されうる。機能性層は、電子及び正孔の均衡を合わせるためのＥＴＬ及びＨＴＬと、電子及び正孔の注入を強化するためのＥＩＬ及びＨＩＬとがあり、この中から選択された一つまたは二つ以上の層を備えうる。このうち、反射電極と発光層との間に位置した機能性層の厚さを３００、１６００、２９００Åと変更して形成した。
【００４９】
有機発光部材上には、反射電極が形成されている。反射電極は、アルミニウム(Ａｌ)、カルシウム(Ｃａ)、バリウム(Ｂａ)、銀(Ａｇ)、マグネシウム(Ｍｇ)またはこれらの組み合わせの反射導電物質で形成されうる。
【００５０】
図４を参照すれば、厚さが増大するほど、消滅干渉波長が青色波長(約４７０ｎｍ)付近に位置して、スペクトルの幅が狭くなることが確認できる。各厚さ別ＣＩＥ １９３１色座標は、表１の通りである。表１を参照すれば、厚さが増大するほど、Ｃｘ、Ｃｙ値が青色特性に近づく、厚さが２９００Åでは、ｓＲＧＢ青色色特性(０.１５，０.０６)以上を得られることが確認できる。
【００５１】
【表１】
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子の構造に使われた異なる三つの青色発光層のＰＬ（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）スペクトル(ＰＬ１ないしＰＬ３)である。
【００５３】
本実施形態では、透明基板、透明電極、透明電極の上部に３００Åの青色発光層を形成し、青色発光層の発光材料をそれぞれ変更して設定した。
【００５４】
図５を参照すれば、三つの青色発光層でそれぞれ発生する光の色特性がいずれも良好でなく、特に、ＰＬ１の場合、色変化が最も大きいことが分かる。前記ＰＬスペクトルを有する青色発光層のＣＩＥ １９３１色座標値は、それぞれ次の表２の通りである。
【００５５】
【表２】
【００５６】
図６は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子の構造に、図５の三つの青色発光層を使用した場合のＥＬスペクトル(ＥＬ１ないしＥＬ３)である。
【００５７】
本実施形態では、透明基板、透明電極、機能性層及び反射電極に対する条件は、図４の実施形態と同一であり、青色発光層は、図５に使われた三つの青色発光層がそれぞれ使われた。ここで、反射電極と青色発光層との間の距離は、２９００Åと同一である。
【００５８】
図６を参照すれば、異なる発光材料を使用した青色発光層に対して、反射電極２０６と青色発光層２０４との間の距離を２９００Åとした場合、青色発光層２０５から発光した光のＥＬスペクトルのそれぞれが図５のＰＬスペクトルより半値幅が狭くなって、さらに正確な色を具現できることが確認できる。前記発光した光それぞれのＣＩＥ １９３１色座標値は、次の表３の通りである。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３を参照すれば、本発明の非共振構造によって青色発光層の材料に関係なく発光した光の青色色特性がｓＲＧＢ青色色特性(０.１５，０.０６)に近づくことが確認できる。
【００６１】
図７は、本発明の他の実施形態による非共振青色発光素子の構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す。
【００６２】
図７を参照すれば、本発明の青色発光素子は、前面発光型青色発光素子である。前面発光型青色発光素子７００は、基板７０１上に反射電極７０２、及び青色発光層７０５を有する中間層７０３、及び透明電極７０７を順次に備えて形成される。前記中間層７０３は、青色発光層７０５を基にして両側に機能性層７０４及び機能性層７０６を備える。前面発光型青色発光素子は、青色発光層７０５から発光した光が透明電極７０７を通じて前面に放出される点で、図２の実施形態と異なり、その他、本発明の色特性を表すための原理は、図２の実施形態で説明したところと実質的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。
【００６３】
青色発光層７０５から発光する光のうち、前記反射電極７０２で形成される光を消滅させるための前記反射電極７０２と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、前述した消滅干渉条件を満足する。消滅干渉によって消滅される波長は、青色発光波長ピークに近ければ近いほど半値幅が低減するので、色特性をさらに向上させうる。
【００６４】
発光ゾーンが発光層７０５と機能性層７０４との間の界面で反射される場合、消滅干渉が発生する波長で機能性層７０４の厚さｄが決定される。厚さｄは、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。もし、発光ゾーンが機能性層７０６と発光層７０５との間で形成される場合、距離Ｄは、機能性層７０４の厚さｄと発光層７０５の厚さｔとを合計した値（ｄ＋ｔ）となり、値（ｄ＋ｔ)が１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。この時、距離Ｄは、青色発光素子の全体厚さと赤色及び緑色発光素子の全体厚さとが考慮されうる。前述した消滅干渉条件を満足させるための同じ原理は、発光ゾーンが発光層７０５の中心部またはその他エキシトンの分布が最大である発光層７０５内にも適用されることは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００６５】
以上、前述したような本発明は、有機発光表示装置や無機発光表示装置に限定されず、発光素子として、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や電子放出装置を使用するその他の平板表示装置にも、いずれも適用可能である。
【００６６】
本発明は、図面に示された一実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び実施形態の変形が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
２００ 青色発光素子
２０１ 基板
２０２ 透明電極
２０３ 中間層
２０４，２０６ 機能性層
２０５ 青色発光層
２０７ 反射電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界発光素子に係り、さらに詳細には、高い色特性の青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、有機電界発光素子(ＯＬＥＤ:Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）は、アノード電極とカソード電極との間に機能性薄膜の有機発光層が設けられている構造であって、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入され、有機発光層内で電子と正孔とが結合してエキシトンが形成され、このエキシトンが発光再結合しつつ光を放出する素子である。
【０００３】
ＯＬＥＤは、その駆動方式によって、受動駆動方式のパッシブマトリックス(ＰＭ：Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ)型と、能動駆動方式のアクティブマトリックス(ＡＭ：Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ)型とに区分される。ＰＭ型ＯＬＥＤ(ＰＭ−ＯＬＥＤ）は、単純に陽極と陰極とがそれぞれ列（ｃｏｌｕｍｎ）と行（ｒｏｗ）とに配列されて、陰極には、行駆動回路から走査信号が供給され、この時、複数の行のうち一つの行のみが選択される。また、カラム駆動回路には、各画素にデータ信号が入力される。一方、ＡＭ型ＯＬＥＤ(ＡＭ−ＯＬＥＤ）は、薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ)を利用して各画素当りに入力される信号を制御するものであって、多量の信号処理に適して、動画を具現するためのディスプレイ装置として多用されている。
【０００４】
現在、実用的であり、かつ量産可能なフルカラーＯＬＥＤ表示装置を得るためには、ＦＭＭ(Ｆｉｎｅ Ｍｅｔａｌ Ｍａｓｋ)を利用した三色（ＲＧＢ）独立蒸着方式が多用されている。ＲＧＢ独立蒸着方式は、製作において、微細金属マスクを使用して各発光色別にパターニングする。また、色特性の向上のために、半透過ミラーと全反射ミラーとを形成する微細共振（マイクロキャビティ）技術を適用している。現在、モバイル用ＡＭ−ＯＬＥＤに多用されている微細共振技術は、開口率の高いＴＥ（Ｔｏｐ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）−ＯＬＥＤマイクロキャビティである。
【０００５】
図１は、従来の共振構造の前面発光ディスプレイを概略的に示した図面である。図１を参照すれば、基板１０１上にＲＧＢ光を発光するＲＧＢ発光素子がそれぞれ反射膜を備える陽極１０２ｒ，１０２ｇ，１０２ｂと陰極１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂとの間で、発光層で発生した光を共振させ、陰極側に共振された光を抽出する。ＲＧＢの各ピクセル内の陰極と陽極との間のそれぞれの光学距離Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、各素子での陰極や、有機膜の膜厚によって調整される。共振を通じて外部に引出された光は、共振される前の状態に比較すれば、半値幅(ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）が減り、ピーク波長での強度は、上昇する形態のスペクトルを有し、素子での色再現率を高める効果をもたらす。しかし、このような共振構造は、色特性を維持するために、共振器の厚さを１％以内のマージンに管理せねばならない。したがって、色特性と工程マージンとに優れたＯＬＥＤ素子の開発が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、反射電極と透過電極とを使用した非共振構造（ｎｏｎ-ｒｅｓｏｎａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で高い色特性の青色発光素子及びこれを含む有機発光ディスプレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明の一実施形態による青色発光素子は、透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ）させる中間層と、を備えうる。
【０００８】
前記中間層は、前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えうる。
【０００９】
前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記反射電極で反射した光の位相偏位値（ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｖａｌｕｅ）及び前記消滅される光（ｄｉｓｓｉｐａｔｅ ｌｉｇｈｔ）の波長を基にして決定されうる。
【００１０】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応し、前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さ及び前記青色発光層の厚さの和に対応しうる。
【００１１】
前記透明電極は、アノード電極またはカソード電極でありうる。
【００１２】
前記消滅波長は、前記青色発光層の発光波長ピークに近い値を有しうる。
【００１３】
前記青色発光素子は、前面発光素子または背面発光素子でありうる。
【００１４】
本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板方向に放出される青色発光素子とを備え、前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる。
【００１５】
本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイは、透明基板と、前記透明基板上に設けられた反射電極と、前記反射電極に対向した透明電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板に対向して放出される青色発光素子とを備え、前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、反射電極と透明電極との間の青色発光層を備えた非共振構造であって、工程マージンに優れている。
【００１７】
また、本発明は、反射電極と青色発光層、さらに正確には、反射電極と発光ゾーンとの間の距離を調節して外部に放出される光を消滅させることによって、広い光視野角でも輝度特性が優れており、ｓＲＧＢ青色を満足させる高い色再現性を有しうる。
【００１８】
それに加え、本発明では、ＴＦＴの背面においてピクセル電極を作製するためのマスクが必要なく、半透過電極が必要ないので、歩留まりが良く、かつ開発期間が短縮されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の共振構造の前面発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による非共振青色発光素子構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【図３】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化によるモードスペクトルである。
【図４】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化による発光スペクトル（ＥＬスペクトル）である。
【図５】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造に使われた異なる三つの青色発光層のＰＬスペクトル(ＰＬ１ないしＰＬ３)である。
【図６】本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造に図５の三つの青色発光層を使用した場合、ＥＬスペクトル(ＥＬ１ないしＥＬ３)である。
【図７】本発明の他の実施形態による非共振青色発光素子構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の望ましい実施形態について添付した図面を参照して説明する。図面のうち、同じ構成要素については、たとえ他の図面上に表示されたとしても、可能な限り同じ参照番号及び符号で表していることに留意せねばならない。下記で、本発明の説明において、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にする恐れがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
また、ある部分がある構成要素を“含む”とする時、これは、特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態による非共振青色発光素子を含む有機発光ディスプレイ構造を概略的に示す。
【００２３】
ＴＶのような大型ディスプレイを量産しようとする場合、工程マージンの小さな共振構造を使用する時は、様々な問題点が生じる。一方、非共振構造は、大きい工程マージンによって、大型ＴＶ製品に適用可能である。しかし、現在の非共振構造で大型ＴＶ製品に必要なｓＲＧＢ[Ｒ(０.６４，０.３３)、Ｇ(０.３，０.６)、Ｂ(０.１５、０.０６)]級の色特性で、赤色及び緑色構造では確保できるが、青色構造では、色特性を確保できない。したがって、本発明は、非共振構造で高い色特性の青色発光素子を含むディスプレイ及びその製作方法を提供するものである。
【００２４】
図２を参照すれば、有機発光ディスプレイは、基板２０１及び基板２０１上に設けられた青色発光素子２００を備える。青色発光素子２００は、透明電極２０２、青色発光層２０５を有する中間層２０３、及び反射電極２０７を備える。そして、前記反射電極２０７の上部には示されていないが、前記透明電極２０２、中間層２０３及び反射電極２０７を外部から密封させる密封部材(図示せず)がさらに備えられうる。以下、説明される本発明の実施形態では、説明の便宜上、赤色/緑色発光素子及び前記密封部材を省略した概略的な構造を中心に説明する。
【００２５】
本実施形態による青色発光素子２００は、基板２０１上に設けられる。基板２０１は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材の基板が使われうる。たとえ図面に示していないとしても、前記透明基板２０１の上面には、基板の平滑性を向上させると共に不純物元素の浸透を防止するためにバッファ層をさらに備え、前記バッファ層は、ＳｉＯ２及び/またはＳｉＮｘなどで形成されうる。基板２０１は、必ずしもこれに限定されず、透明なプラスチック材で形成されてもよく、金属製基板でもよい。
【００２６】
前記基板２０１上に画素に対応して透明電極２０２が設けられる。透明電極２０２は、透明素材の伝導性物質で形成できるが、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯまたはＩｎ２Ｏ３等で形成でき、フォトリソグラフィ法によって所定のパターンとなるように加工される。透明電極２０２と基板２０１との間に少なくとも一つの薄膜トランジスタを備えたＴＦＴ層がさらに設けられ、透明電極２０２は、このＴＦＴ層に電気的に接続されうる。透明電極２０２は、外部電極端子（図示せず）に接続されてアノードとして作用できる。
【００２７】
反射電極２０７は、透明電極２０２に対応して中間層２０３上に設けられる。反射電極２０７は、Ｌｉ、Ｃａ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｂａまたはこれらの化合物などの反射導電物質を全面蒸着して形成できる。反射電極２０７は、外部電極端子（図示せず）に接続されてカソードとして作用できる。
【００２８】
本発明は、透明電極２０２と反射電極２０７との極性が互いに逆になってもよい。
【００２９】
透明電極２０２と反射電極２０７との間に介在される中間層２０３は、発光層２０５を備える。中間層２０３を構成する材料の種類によって、発光素子がＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｄｅ）または無機電界発光素子に区分されうる。発光層２０５は、透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって発光する青色発光層２０５である。
【００３０】
中間層２０３は、発光層２０５を中心に正孔輸送層(ＨＴＬ：Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)及び正孔注入層(ＨＩＬ：Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ)を備える機能性層２０４と、電子輸送層(ＥＴＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)及び電子注入層(ＥＩＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ)を備える機能性層２０６とを有しうる。透明電極２０２がカソードである場合、中間層２０３は、発光層２０５を中心にＥＴＬ及びＥＩＬを備える機能性層２０４と、ＨＴＬ及びＨＩＬを備える機能性層２０６とを有しうる。もちろん、これらのＨＩＬ、ＨＴＬ、ＥＴＬ、ＥＩＬは、これ以外にも多様な複合構造で積層されて形成されうる。
【００３１】
ＯＬＥＤの場合、低分子有機物材料としては、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ)、Ｎ，Ｎ−ジ(ナフタレン−１−イル)−Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ベンジジン(ＮＰＢ)、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム(Ａｌｑ３)のみならず、様々な材料が適用可能である。このような低分子有機層は、真空中で有機物を加熱して蒸着する方式で形成できるが、そのうち、発光層２０５の形成は、画素に対応するように、所定パターンのスリットが設けられたマスクを介在してカラー別に順次に蒸着して形成できる。もちろん、中間層２０３の構造は、必ずしも前記に限定されず、必要に応じて様々な層を含みうる。高分子有機物材料を使用した高分子有機層としては、ポリエチレンジヒドロキシチオフェン(ＰＥＤＯＴ：Ｐｏｌｙ−(２,４)−Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ)や、ポリアニリン(ＰＡＮＩ)を使用して、インクジェットプリンティング法やスピンコーティング法によって形成され、高分子有機発光層は、ＰＰＶ(Ｐｏｌｙ（２−Ｍｅｔｈｏｘｙ−５（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１,４−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、Ｓｏｌｕｂｌｅ ＰＰＶ'ｓ、Ｃｙａｎｏ−ＰＰＶ、ポリフルオレンが使用できる。
【００３２】
発光層２０５が発光する時に発生して伝播される光のうち、不要な光が外部に放出される場合、色特性確保が難しくなる。したがって、不要な光の外部放出を防止して色特性を向上させる必要がある。本発明は、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄを調節することによって、不要な光の外部抽出を減少させる。発光ゾーンは、エキシトン分布が最大である点と定義し、発光層及び機能性層に使われた物質によって、発光層２０５と機能性層２０６との界面または発光層２０５と機能性層２０４との界面で発生しうる。また、発光ゾーンは、発光層２０５の中心部で発生することもある。本発明では、便宜上、距離Ｄを発光層２０５の中心部と反射電極２０７との間の距離と表現したが、距離Ｄが反射電極と実質的な発光ゾーンまでの距離を表すことは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００３３】
透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって発光層２０５から発光した光のうち、反射電極２０７に向かった光は、反射電極２０７で反射される。反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄを調節して、反射電極２０７で反射された光を消滅させる。
【００３４】
反射電極２０７で反射した光と基板２０１側に伝播する光とが相互干渉して消滅する波長で、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄが選択される。この時、消滅干渉波長が前記青色発光層の発光波長ピークに近ければ近いほど、すなわち、スペクトルの半値幅が狭くなれば狭くなるほど、色特性が優れる。
【００３５】
反射電極２０７で反射された光が干渉によって消滅される条件を満足させる反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、数式１ないし数式３によって得られうる。
【００３６】
以下では、透明電極２０２と反射電極２０７との電気的駆動によって、発光層２０５から発光した光が反射電極２０７と機能性層２０６との間の界面で反射される場合を説明する。この時、反射電極２０７と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、機能性層２０６の厚さ、すなわち、距離ｄとなる。発光層２０５から発光した光が反射電極２０７で反射される時、発生する位相偏移値δは、数式１の通りである。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、ｎｓ、ｋｓは、機能性層２０６の複素屈折定数であり、ｎｍ、ｋｍは、反射電極２０７の複素屈折定数である。前記機能性層２０６が多層構造である場合、ｎｓ、ｋｓは、機能性層２０６のうち、反射電極２０７に接する層の複素屈折定数である。発光層２０５から前方(基板方向)に伝播する光と、１８０°反対方向(反射電極方向)に伝播して反射電極２０７で反射した光が消滅干渉される条件は、次の数式２の通りである。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、ｄｊは、機能性層２０６が多層構造である場合、機能性層２０６を構成するｊ番目の層の厚さであり、ｎｊλは、波長λで機能性層２０６を構成するｊ番目の層の屈折率であり、ｑは、正の奇数(１,３,５,７,…)である。
【００４１】
数式１と数式２とを整理すれば、次の数式３の通りである。
【００４２】
【数３】
【００４３】
数式３によって、消滅干渉が発生する波長λで機能性層２０６の厚さ(ｄ＝Σｄｊ)が決定される。距離ｄは、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。もし、発光ゾーンが機能性層２０４と発光層２０５との間で形成される場合、距離Ｄは、機能性層２０６の厚さｄと発光層２０５の厚さｔとを合計した値(ｄ＋ｔ）となり、値(ｄ＋ｔ)が１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。この時、距離Ｄは、青色発光素子の全体厚と赤色及び緑色発光素子の全体厚とが考慮されうる。前述した消滅干渉条件を満足させるための同じ原理が、発光ゾーンが発光層２０５の中心部またはその他のエキシトンの分布が最大である発光層２０５内にも適用されることは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子２００の構造で、発光ゾーンと反射電極との間の距離変化によるモードスペクトルである。
【００４５】
モードスペクトルは、発光層の位置に、可視光線領域で強度が“１”と同じ白色スペクトルを有する点光源を仮定した時、基板の９０°方向から抽出される光のスペクトルを表す。図３で矢印が指す波長は、消滅干渉によって外部への光抽出が不能な波長を表す。図３を参照すれば、発光層２０５と反射電極２０３との間の距離Ｄが特定厚さ以上ならば、消滅干渉波長が青色波長(約４７０ｎｍ)の右側に発生し、さらに厚さが増大すれば、青色波長の左右に発生することが確認できる。具体的に、距離Ｄが３００Åである場合、消滅干渉波長は発生しないが、１６００Åである場合、６５０ｎｍ付近で消滅干渉が発生し、２９００Åである場合、４１０ｎｍ及び５４０ｎｍ付近で消滅干渉が発生して色特性を阻害する、所望しないスペクトル領域を抽出しないことができるので、ディープブルー（Ｄｅｅｐ Ｂｌｕｅ）色特性を向上させうる。すなわち、発光層と反射電極との間の距離は、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上である時、色特性に優れることが分かる。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子構造で発光ゾーンと反射電極２０７との間の距離Ｄの変化による発光層のＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）スペクトルである。
【００４７】
透明基板上に透明電極が設けられ、前記透明電極上には、有機発光部材が形成される。有機発光部材は、青色発光層及び青色発光層の発光効率を改善するための機能性層を備える多層構造でありうる。
【００４８】
青白発光層は、蛍光、リン光、低分子、高分子、単独物質、Ｈｏｓｔ：Ｇｕｅｓｔ物質構成で多様に適用されうる。機能性層は、電子及び正孔の均衡を合わせるためのＥＴＬ及びＨＴＬと、電子及び正孔の注入を強化するためのＥＩＬ及びＨＩＬとがあり、この中から選択された一つまたは二つ以上の層を備えうる。このうち、反射電極と発光層との間に位置した機能性層の厚さを３００、１６００、２９００Åと変更して形成した。
【００４９】
有機発光部材上には、反射電極が形成されている。反射電極は、アルミニウム(Ａｌ)、カルシウム(Ｃａ)、バリウム(Ｂａ)、銀(Ａｇ)、マグネシウム(Ｍｇ)またはこれらの組み合わせの反射導電物質で形成されうる。
【００５０】
図４を参照すれば、厚さが増大するほど、消滅干渉波長が青色波長(約４７０ｎｍ)付近に位置して、スペクトルの幅が狭くなることが確認できる。各厚さ別ＣＩＥ １９３１色座標は、表１の通りである。表１を参照すれば、厚さが増大するほど、Ｃｘ、Ｃｙ値が青色特性に近づく、厚さが２９００Åでは、ｓＲＧＢ青色色特性(０.１５，０.０６)以上を得られることが確認できる。
【００５１】
【表１】
【００５２】
図５は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子の構造に使われた異なる三つの青色発光層のＰＬ（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）スペクトル(ＰＬ１ないしＰＬ３)である。
【００５３】
本実施形態では、透明基板、透明電極、透明電極の上部に３００Åの青色発光層を形成し、青色発光層の発光材料をそれぞれ変更して設定した。
【００５４】
図５を参照すれば、三つの青色発光層でそれぞれ発生する光の色特性がいずれも良好でなく、特に、ＰＬ１の場合、色変化が最も大きいことが分かる。前記ＰＬスペクトルを有する青色発光層のＣＩＥ １９３１色座標値は、それぞれ次の表２の通りである。
【００５５】
【表２】
【００５６】
図６は、本発明の一実施形態による図２の非共振青色発光素子の構造に、図５の三つの青色発光層を使用した場合のＥＬスペクトル(ＥＬ１ないしＥＬ３)である。
【００５７】
本実施形態では、透明基板、透明電極、機能性層及び反射電極に対する条件は、図４の実施形態と同一であり、青色発光層は、図５に使われた三つの青色発光層がそれぞれ使われた。ここで、反射電極と青色発光層との間の距離は、２９００Åと同一である。
【００５８】
図６を参照すれば、異なる発光材料を使用した青色発光層に対して、反射電極２０６と青色発光層２０４との間の距離を２９００Åとした場合、青色発光層２０５から発光した光のＥＬスペクトルのそれぞれが図５のＰＬスペクトルより半値幅が狭くなって、さらに正確な色を具現できることが確認できる。前記発光した光それぞれのＣＩＥ １９３１色座標値は、次の表３の通りである。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表３を参照すれば、本発明の非共振構造によって青色発光層の材料に関係なく発光した光の青色色特性がｓＲＧＢ青色色特性(０.１５，０.０６)に近づくことが確認できる。
【００６１】
図７は、本発明の他の実施形態による非共振青色発光素子の構造を有する有機発光ディスプレイを概略的に示す。
【００６２】
図７を参照すれば、本発明の青色発光素子は、前面発光型青色発光素子である。前面発光型青色発光素子７００は、基板７０１上に反射電極７０２、及び青色発光層７０５を有する中間層７０３、及び透明電極７０７を順次に備えて形成される。前記中間層７０３は、青色発光層７０５を基にして両側に機能性層７０４及び機能性層７０６を備える。前面発光型青色発光素子は、青色発光層７０５から発光した光が透明電極７０７を通じて前面に放出される点で、図２の実施形態と異なり、その他、本発明の色特性を表すための原理は、図２の実施形態で説明したところと実質的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。
【００６３】
青色発光層７０５から発光する光のうち、前記反射電極７０２で形成される光を消滅させるための前記反射電極７０２と発光ゾーンとの間の距離Ｄは、前述した消滅干渉条件を満足する。消滅干渉によって消滅される波長は、青色発光波長ピークに近ければ近いほど半値幅が低減するので、色特性をさらに向上させうる。
【００６４】
発光ゾーンが発光層７０５と機能性層７０４との間の界面で反射される場合、消滅干渉が発生する波長で機能性層７０４の厚さｄが決定される。厚さｄは、１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。もし、発光ゾーンが機能性層７０６と発光層７０５との間で形成される場合、距離Ｄは、機能性層７０４の厚さｄと発光層７０５の厚さｔとを合計した値（ｄ＋ｔ）となり、値（ｄ＋ｔ)が１０００Å以上、さらに望ましくは、２０００Å以上を維持する。この時、距離Ｄは、青色発光素子の全体厚さと赤色及び緑色発光素子の全体厚さとが考慮されうる。前述した消滅干渉条件を満足させるための同じ原理は、発光ゾーンが発光層７０５の中心部またはその他エキシトンの分布が最大である発光層７０５内にも適用されることは、当業者ならば、十分に分かるであろう。
【００６５】
以上、前述したような本発明は、有機発光表示装置や無機発光表示装置に限定されず、発光素子として、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）や電子放出装置を使用するその他の平板表示装置にも、いずれも適用可能である。
【００６６】
本発明は、図面に示された一実施形態を参照して説明したが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び実施形態の変形が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
２００ 青色発光素子
２０１ 基板
２０２ 透明電極
２０３ 中間層
２０４，２０６ 機能性層
２０５ 青色発光層
２０７ 反射電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極と、
前記透明電極に対向した反射電極と、
前記透明電極と前記反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる中間層と、を備えることを特徴とする青色発光素子。
【請求項２】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項３】
前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記反射電極で反射された光の位相偏移値及び前記消滅される光の波長を基にして決定されることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項４】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項２に記載の青色発光素子。
【請求項５】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さ及び前記青色発光層の厚さの和に対応することを特徴とする請求項２に記載の青色発光素子。
【請求項６】
前記透明電極は、アノード電極であることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項７】
前記透明電極は、カソード電極であることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項８】
前記消滅波長は、前記青色発光層の発光波長ピークに近いことを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項９】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板方向に放出される青色発光素子と、を備え、
前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して前記反射電極で反射した光を消滅させることを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１０】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１１】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１２】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さと前記青色発光層の厚さとの和に対応することを特徴とする請求項１０に記載の青色発光素子。
【請求項１３】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた反射電極と、
前記反射電極に対向した透明電極と、
前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板に対向して放出される青色発光素子とを備え、
前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させることを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１４】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１５】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項１４に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１６】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さと前記青色発光層の厚さとの和に対応することを特徴とする請求項１４に記載の青色発光素子。
【請求項１】
透明電極と、
前記透明電極に対向した反射電極と、
前記透明電極と前記反射電極との間に介在されていると共に青色発光層を有し、且つ前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させる中間層と、を備えることを特徴とする青色発光素子。
【請求項２】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項３】
前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記反射電極で反射された光の位相偏移値及び前記消滅される光の波長を基にして決定されることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項４】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項２に記載の青色発光素子。
【請求項５】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さ及び前記青色発光層の厚さの和に対応することを特徴とする請求項２に記載の青色発光素子。
【請求項６】
前記透明電極は、アノード電極であることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項７】
前記透明電極は、カソード電極であることを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項８】
前記消滅波長は、前記青色発光層の発光波長ピークに近いことを特徴とする請求項１に記載の青色発光素子。
【請求項９】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極に対向した反射電極と、前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板方向に放出される青色発光素子と、を備え、
前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して前記反射電極で反射した光を消滅させることを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１０】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項９に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１１】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１２】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さと前記青色発光層の厚さとの和に対応することを特徴とする請求項１０に記載の青色発光素子。
【請求項１３】
透明基板と、
前記透明基板上に設けられた反射電極と、
前記反射電極に対向した透明電極と、
前記透明電極と前記反射電極との間に青色発光層が設けられた中間層とを有すると共に前記青色発光層の光が前記透明基板に対向して放出される青色発光素子とを備え、
前記反射電極と前記青色発光層の発光ゾーンとの間の距離を調節して、前記反射電極で反射した光を消滅させることを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１４】
前記中間層は、
前記透明電極と前記青色発光層との間に介在される第１機能性層と、
前記反射電極と前記青色発光層との間に介在される第２機能性層と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１５】
前記発光ゾーンが前記第２機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さに対応することを特徴とする請求項１４に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１６】
前記発光ゾーンが前記第１機能性層と前記青色発光層との間の界面で形成される場合、前記反射電極と前記発光ゾーンとの間の距離は、前記第２機能性層の厚さと前記青色発光層の厚さとの和に対応することを特徴とする請求項１４に記載の青色発光素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１２９９１９（Ｐ２０１１−１２９９１９Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７８７３（Ｐ２０１０−２７７８７３）
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１４日（２０１０．１２．１４）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
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