(57)【要約】【課題】構造を変更して高輝度を維持し、工程単純化及び材料費節減をなすことができ、低電圧駆動特性を維持することができる有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置を提供する。【解決手段】第１領域、第２領域及び第３領域にそれぞれ備えられた第１電極と、前記第１電極上に備えられた第１共通層と、前記第１領域と第２領域にそれぞれ備えられた第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に備えられた第１青色発光層と、前記第１青色発光層上に前記第１青色発光層と接した第１電荷生成層と、前記第１電荷生成層上の第２共通層と、前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ備えられた第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に備えられた第２青色発光層と、前記第２青色発光層上に備えられた第３共通層と、前記第３共通層上の第２電極とを含む。【選択図】  図１
2020004970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域、第２領域及び第３領域にそれぞれ配置された第１電極と、
前記第１電極上に配置された第１共通層と、
前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に配置された第１青色発光層と、
前記第１青色発光層上に配置された電荷生成層と、
前記電荷生成層上の第２共通層と、
前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ配置された第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に配置された第２青色発光層と、
前記第２青色発光層上に配置された第３共通層と、
前記第３共通層上の第２電極と、を含む、有機発光素子。
【請求項２】
前記第１青色発光層及び第２青色発光層は、励起に関与する第１ホストと、電子輸送性の第２ホストと、青色ドーパントとを含み、前記第1青色発光層は、前記電荷生成層に接する、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記第２ホストの最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位は前記第１ホストのＬＵＭＯ準位より０．２ｅＶ乃至０．５ｅＶ高い、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記第２ホストは、アントラセンをコアとして含み、ジベンゾフランを末端基として含む化合物である、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記第２ホストは下記化学式１乃至３のいずれか一つの化合物を含む、請求項２に記載の有機発光素子。
【化１】
2020004970.tif 000013
【化２】
2020004970.tif 000014
【化３】
2020004970.tif 000015
【請求項６】
前記第１及び第２青色発光層は前記第１及び第２ホストのそれぞれの３０ｖｏｌ％以上を含む、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記第１赤色発光層は前記第１緑色発光層及び前記第１青色発光層より厚く、
前記第２赤色発光層は前記第２緑色発光層及び前記第２青色発光層より厚い、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記第１及び第２青色発光層の厚さは１５０Å〜４００Åである、請求項７に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記第１緑色発光層の厚さは前記第１青色発光層の厚さ以上で且つ４００Å以下であり、
前記第２緑色発光層の厚さは前記第２青色発光層の厚さ以上で且つ４００Å以下である、請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記第２電極上にキャッピング層をさらに含む、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記第３共通層が前記第２電極と接する、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記第１乃至前記第３領域のそれぞれにおいて前記第１赤色発光層、前記第１緑色発光層及び前記第１青色発光層の下面は前記第１共通層の上面と接する、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記第３共通層と前記第２電極の間に、第４共通層、発光構造及び第５共通層が積層された発光スタックをさらに含む、請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記発光層構造は、
前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第３赤色発光層及び第３緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第３赤色発光層、前記第３緑色発光層及び前記第４共通層上に配置された第３青色発光層と、を含む、請求項１３に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
それぞれ駆動薄膜トランジスタを有する第１領域、第２領域及び第３領域を備えた基板と、
前記第１領域乃至前記第３領域にそれぞれの前記駆動薄膜トランジスタと接続するように配置された第１電極と、
前記第１電極上に配置された第１共通層と、
前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に配置された第１青色発光層と、
前記第１青色発光層上に配置された電荷生成層と、
前記電荷生成層上の第２共通層と、
前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ配置された第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に配置された第２青色発光層と、
前記第２青色発光層上に配置された第３共通層と、
前記第３共通層上の第２電極と、を含む、有機発光表示装置。
【請求項１６】
前記第１青色発光層及び第２青色発光層は、励起に関与する第１ホストと、電子輸送性の第２ホストと、青色ドーパントとを含み、前記第1青色発光層は、前記電荷生成層に接する、請求項１５に記載の有機発光表示装置。
【請求項１７】
前記第２ホストの最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位は前記第１ホストのＬＵＭＯ準位より０．２ｅＶ〜０．５ｅＶ高い、請求項１６に記載の有機発光表示装置。
【請求項１８】
前記第２ホストは、アントラセンをコアとして含み、末端基としてジベンゾフランを含む化合物である、請求項１６に記載の有機発光表示装置。
【請求項１９】
前記第２電極の上面に接したキャッピング層をさらに備える、請求項１５に記載の有機発光表示装置。
【請求項２０】
前記キャッピング層上に光学フィルムをさらに含む、請求項１９に記載の有機発光表示装置。
【請求項２１】
前記基板は透明可撓性フィルムであり、
前記第１電極は反射電極を含み、
前記第２電極は、透明電極層、反射透過性電極層、複数層の透明電極層のスタック、複数層の反射透過性電極層のスタック、ならびに透明電極及び反射透過性電極層のスタックのいずれか一つである、請求項１５に記載の有機発光表示装置。
【請求項２２】
車両の計器盤、車両内のヘッドアップ装置、前面ガラス、ルームミラー及びサイドミラーの少なくとも一つに設置されるように構成された有機発光表示装置を含む車両用表示装置であって、前記有機発光表示装置は、
それぞれ駆動薄膜トランジスタを有する第１領域、第２領域及び第３領域を備えた基板と、
前記第１領域乃至前記第３領域にそれぞれの前記駆動薄膜トランジスタと接続するように配置された第１電極と、
前記第１電極上に配置された第１共通層と、
前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に配置された第１青色発光層と、
前記第１青色発光層上に配置された電荷生成層と、
前記電荷生成層上の第２共通層と、
前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ配置された第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、
前記第１乃至前記第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に配置された第２青色発光層と、
前記第２青色発光層上に配置された第３共通層と、
前記第３共通層上の第２電極と、を含む、車両用表示装置。
【請求項２３】
前記駆動薄膜トランジスタは車両内のバッテリーから電力を受ける、請求項２２に記載の車両用表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子に関連し、より詳しくは高輝度を維持し、工程単純化及び材料費節減をなすことができる有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、本格的な情報化時代の到来とともに、電気的情報信号を視覚的に表現する表示装置（ｄｉｓｐｌａｙ）分野が急速に発展しており、これに応えて薄型化、軽量化、低消費電力化の優れた性能を有する多くの多様な平面表示装置（Ｆｌａｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）が開発され、急速に既存の陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）と置き換えられている。
【０００３】
このような平面表示装置の具体的な例としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ  ｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、有機発光装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＯＬＥＤ）及び量子ドット表示装置（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）などを挙げることができる。
【０００４】
このうち、個別の光源が不要でありながらも装置のコンパクト化及び鮮明なカラー表示を実現する、有機発光装置又は量子ドット表示装置のような自発光表示装置が競争力あるアプリケーション（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）として考慮されている。
また、近年には、このような利点のため、有機発光表示装置を車両内に適用することに対して要求が高まっている。
【０００５】
ところが、車両内に有機発光表示装置を搭載する場合、有機発光表示装置を視聴する視聴者は、昼間には自然光に囲まれ、夜間には暗い環境に囲まれるため、強い自然光と暗い環境で充分な視認性を確保するためには、有機発光表示装置の高効率特性が要求される。
【０００６】
高効率特性を有する有機発光表示装置を具現するために多様な構造が試みられたが、マスクの使用回数が増えて工程費用が増加するか材料使用が増えるため適用しにくい問題がある。また、有機発光表示装置内の有機発光素子内の対向する２個の電極間に備えられた有機層の数が増えれば駆動電圧が増加するため、低電圧特性及び高効率を同時に得にくいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１２６７８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するために案出されたもので、特に野外光でも高輝度を維持し、工程単純化及び材料費節減をなすことができる有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置は構造を変更することにより、強い野外光の条件又は透明表示がなされる装置でも輝度の損失を防止し高輝度を維持して視認が可能であり、工程単純化及び材料費節減をなすことができる。
【００１０】
一実施例による本発明の有機発光素子は、第１領域、第２領域及び第３領域にそれぞれ配置された第１電極と、前記第１電極上に配置された第１共通層と、前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置さられた第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に配置された第１青色発光層と、前記第１青色発光層上に配置された電荷生成層と、前記電荷生成層上の第２共通層と、前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ配置された第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に配置された第２青色発光層と、前記第２青色発光層上に配置された第３共通層と、前記第３共通層上の第２電極と、を含む。
【００１１】
前記第１青色発光層及び第２青色発光層は、励起に関与する第１ホストと、電子輸送性の第２ホストと、青色ドーパントとを含む。前記第1青色発光層は、前記電荷生成層に接する。
ここで、前記第２ホストのＬＵＭＯ準位は前記第１ホストの最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位より０．２ｅＶ〜０．５ｅＶ高いことが好ましい。
また、前記第２ホストは、アントラセンをコアとして含み、ジベンゾフランを末端基として含む化合物であってもよい。
前記第２ホストは下記化学式のいずれか一つの化合物を含められる。
【００１２】
【化１】
2020004970.tif 000003
【００１３】
【化２】
2020004970.tif 000004
【００１４】
【化３】
2020004970.tif 000005
また、前記第１及び第２青色発光層は第１及び第２ホストのそれぞれの３０ｖｏｌ％以上を含むことができる。
【００１５】
そして、前記第１赤色発光層は前記第１緑色発光層及び前記第１青色発光層より厚くてもよく、前記第２赤色発光層は前記第２緑色発光層及び前記第２青色発光層より厚くてもよい。
前記第１及び第２青色発光層の厚さは１５０Å〜４００Åであってもよい。
【００１６】
前記第１緑色発光層の厚さは前記第１青色発光層の厚さ以上で且つ４００Å以下でもよく、前記第２緑色発光層の厚さは前記第２青色発光層の厚さ以上で且つ４００Å以下であってもよい。
また、前記第２電極上にキャッピング層をさらに含められる。
そして、前記第３共通層は前記第２電極と接していることが好ましい。
また、前記第１〜第３領域のそれぞれにおいて第１赤色発光層、前記第１緑色発光層及び第１青色発光層の下面は前記第１共通層の上面と接してもよい。
前記第３共通層と前記第２電極の間に、第４共通層、発光構造及び第５共通層が積層された発光スタックをさらに含められる。
【００１７】
前記発光層構造は、前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第３赤色発光層及び第３緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第３赤色発光層、第３緑色発光層及び第４共通層上に配置された第３青色発光層とを含むことができる。
【００１８】
また、同じ目的を達成するための本発明の有機発光表示装置は、それぞれ駆動薄膜トランジスタを有する第１領域、第２領域及び第３領域を備えた基板と、前記第１領域〜第３領域にそれぞれの駆動薄膜トランジスタと接続するように配置された第１電極と、前記第１電極上に配置された第１共通層と、前記第１領域と第２領域にそれぞれ配置された第１赤色発光層及び第１緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第１赤色発光層、第１緑色発光層及び第１共通層上に配置された第１青色発光層と、前記第１青色発光層上に配置されて た電荷生成層と、前記電荷生成層上の第２共通層と、前記第１領域と第２領域において、前記第２共通層上にそれぞれ配置された第２赤色発光層及び第２緑色発光層と、前記第１〜第３領域にわたって、前記第２赤色発光層、第２緑色発光層及び第２共通層上に配置された第２青色発光層と、前記第２青色発光層上に配置された第３共通層と、前記第３共通層上の第２電極とを含む。
前記第１青色発光層及び第２青色発光層は、励起に関与する第１ホストと、電子輸送性の第２ホストと、青色ドーパントとを含められる。
前記第２ホストの最低空軌道（ＬＵＭＯ）準位は前記第１ホストのＬＵＭＯ準位より０．２ｅＶ〜０．５ｅＶ高くできる。
また、前記第２ホストは、アントラセンをコアとして含み、末端基としてジベンゾフランを含む化合物であってもよい。
前記第２電極の上面に接したキャッピング層をさらに備えてもよい。
そして、前記キャッピング層上に光学フィルムをさらに含められる。
【００１９】
また、前記基板は透明可撓性フィルムであってもよく、前記第１電極は反射電極を含むことができ、前記第２電極は、透明電極層、反射透過性電極層、複数層の透明電極層のスタック、複数層の反射透過性電極層のスタック、ならびに透明電極及び反射透過性電極層のスタックのいずれか一つであってもよい。
【００２０】
そして、前記発光表示装置は、車両の計器盤、車両内のヘッドアップ装置、前面ガラス、ルームミラー及びサイドミラーの少なくとも一つに設置されて車両用表示装置として用いることができる。
前記駆動薄膜トランジスタは車両内のバッテリーから電力を受けることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の有機発光素子、これを用いた有機発光表示装置及び車両用表示装置は次のような効果がある。
【００２２】
第１に、有機発光素子において、青色発光層が各サブ画素に分割して形成せず、アクティブ領域全体に形成して、高精細蒸着マスクの使用を減らすことができる。これによって収率の増加が可能である。
【００２３】
第２に、赤色発光層と緑色発光層に接する青色発光層は、隣接した長波長発光層側にエネルギーを伝達して長波長発光層（赤色発光層及び緑色発光層）の励起を補助して赤色及び緑色サブ画素で青色発光層が発光に寄与することにより、赤色及び緑色発光層の単一層構成のために有する厚さより赤色及び緑色発光層の厚さを減らし、赤色及び緑色発光層に含まれる高価の赤色及び緑色ドーパントの使用を減らすことができ、これによって材料費低減が可能である。
【００２４】
第３に、青色発光層と他色発光層間のスタック領域が発生しても青色発光に必要な励起エネルギーを他色発光に必要な励起エネルギーより高くして、他色発光層が配置された領域で青色発光層からエネルギーを受けて該当色（赤色及び緑色）の発光が可能であり、青色との混色を防止することができる。
【００２５】
第４に、青色発光層は青色発光層内の励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）の形成のための第１ホストと電荷生成層からの電子輸送のための第２ホストがともに使用され、特に第１スタックの青色発光層と電荷生成層が接するように構成可能である。したがって、第１スタックで電子輸送層の省略が可能である。この場合、電子輸送層の省略によって層間界面バリアを減らすことができ、これにより駆動電圧を低減させることができる。
【００２６】
第５に、有機物層の使用を減少させることにより、電子輸送層形成のための材料費削減が可能である。電子輸送層が省略される場合にも青色発光層のホスト構成変更によって青色発光層が電子輸送層の機能をするので、各色相別効率の低下なしに維持させることができ、低い青色効率をむしろ上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の有機発光素子を示した断面図である。
【図２】図１の第１及び第２青色発光層の構成を示した図である。
【図３】図２の第１青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【図４ａ】第１比較例による有機発光素子を示した断面図である。
【図４ｂ】図４ａの青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【図５ａ】第２比較例による有機発光素子の青色発光層を示した断面図である。
【図５ｂ】図５ａの青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【図６】実験例の電流−電圧（Ｊ−Ｖ）特性を示したグラフである。
【図７ａ】本発明の有機発光素子の赤色発光層又は緑色発光層を形成する第１蒸着マスクを示した平面図である。
【図７ｂ】本発明の有機発光素子の青色発光層を形成する第２蒸着マスクを示した平面図である。
【図８】本発明の有機発光素子を適用した有機発光表示装置を示した断面図である。
【図９】本発明の有機発光表示装置を適用した車両を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施例を説明する。明細書全般にわたって同じ参照番号は実質的に同じ構成要素を意味する。以下の説明で、本発明に係わる技術又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明で使われる構成要素の名称は明細書の容易な作成を考慮して選択したもので、実際製品の部品の名称と違うこともある。
【００２９】
本発明の多様な実施例を説明するための図面に開示した形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものなので、本発明が図面に示した事項に限定されるものではない。本明細書全般にわたって同じ図面符号は同じ構成要素を指称する。また、本発明の説明において、関連の公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。本明細書で言及する‘含む’、‘有する’、‘なる’などが使われる場合、‘〜のみ’が使われない限り、他の部分が加わることができる。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合もある。
本発明の多様な実施例に含まれた構成要素の解釈において、別途の明示的な記載がないとしても誤差範囲を含むものに解釈する。
【００３０】
本発明の多様な実施例の説明において、位置関係について説明する場合、例えば、‘〜上に’、‘〜上部に’、‘〜下部に’、‘〜そばに’などに２部分の位置関係を説明する場合、‘すぐ’又は‘直接’が使われない限り、２部分の間に一つ以上の他の部分が位置することもある。
【００３１】
本発明の多様な実施例の説明において、時間関係について説明する場合、例えば、‘〜の後に’、‘〜に引き継き’、‘〜の次に’、‘〜の前に’などで時間的先後関係を説明する場合、‘すぐ’又は‘直接’が使われない限り、連続的ではない場合も含むことができる。
【００３２】
本発明の多様な実施例の説明において、‘第１〜’、‘第２〜’などを多様な構成要素を敍述するために使うことができるが、このような用語は互いに同一又は類似の構成要素を互いに区別するために使われるだけである。よって、本明細書で、‘第１〜’で修飾される構成要素は別途の言及がない限り、本発明の技術的思想内で‘第２〜’で修飾される構成要素と同一であることもある。
【００３３】
本発明の多くの多様な実施例のそれぞれの特徴が部分的に又は全体的に互いに結合又は組合せ可能であり、技術的に多様な連動及び駆動が可能であり、多様なそれぞれの実施例が互いに対して独立的に実施するできることもでき、関連関係で一緒に実施することもできる。
【００３４】
図１は本発明の有機発光素子を示した断面図である。また、図２は図１の第１及び第２青色発光層の構成を示した図面、図３は図２の第１青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【００３５】
図１に示すように、本発明の有機発光素子は、第１領域ＳＰ１、第２領域ＳＰ２及び第３領域ＳＰ３にそれぞれ備えられた第１電極１１０と、前記第１電極１１０上に備えられた第１共通層ＣＭＬ１と、前記第１領域ＳＰ１と第２領域ＳＰ２にそれぞれ備えられた第１赤色発光層１３０及び第１緑色発光層１３５と、前記第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３にわたって、前記第１赤色発光層１３０、第１緑色発光層１３５及び第１共通層ＣＭＬ１上に備えられた第１青色発光層１４０と、前記第１青色発光層１４０上に備えられ、前記第１青色発光層と接する電荷生成層１５０と、前記電荷生成層１５０上の第２共通層ＣＭＬ２と、前記第１領域ＳＰ１と第２領域ＳＰ２の前記第２共通層ＣＭＬ２上にそれぞれ備えられた第２赤色発光層１６０及び第２緑色発光層１６５と、前記第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３にわたって、前記第２赤色発光層１６０、第２緑色発光層１６５及び第２共通層ＣＭＬ２上に備えられた第２青色発光層１７０と、前記第２青色発光層１７０上に備えられた第３共通層ＣＭＬ３と、前記第３共通層ＣＭＬ３上の第２電極１８０とを含む。
【００３６】
このように、本発明の有機発光素子は、第１電極１１０と第２電極１８０の間に、複数のスタック、すなわち第１スタックＳ１と第２スタックＳ２とを有し、これら複数のスタックの間に電荷生成層１５０を有するもので、第１及び第２スタックＳ１、Ｓ２にそれぞれ発光層構造を備え、それにより、単一スタックの有機発光素子と比べて発光効率及び寿命を向上させたものである。
【００３７】
ここで、発光構造では、第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３にわたって各スタックで、第１及び第２青色発光層１４０、１７０が共有されており、第１領域ＳＰ１と第２領域ＳＰ２の各スタックＳ１、Ｓ２はそれぞれ、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０と第１及び第２緑色発光層１３５、１６５が第１及び第２青色発光層１４０、１７０の下面に接して備えられる。
【００３８】
本発明の有機発光素子は２スタック構造を含み、各領域で同じ構成を有する発光層構造が電荷生成層１５０を挟んで繰り返される構造を有する。このように、本発明の有機発光素子は、第１及び第２青色発光層１４０、１７０を第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３によって共有させ得る。したがって、本発明の有機発光素子は互いに異なる高精細蒸着マスクを用いて発光層を形成する構造に比べ、高精細蒸着マスクを要求することなく、広いアクティブ領域に対してオープンしているオープンマスクを介して、繰り返される発光層構造を形成可能であり、高精細蒸着マスクの使用時に発生する撓み又は位置ずれなどの問題を防止し、第１及び第２青色発光層１４０、１７０の蒸着不良を防止する。
【００３９】
よって、有機発光素子において、第１及び第２青色発光層１４０、１７０を各領域に分割されて形成されておらず、アクティブ領域全体に形成されているので、高精細蒸着マスクの使用を減らすことができる。これにより収率増加が可能である。
【００４０】
また、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０と第１及び第２緑色発光層１３５、１６５に接して備えられた第１及び第２青色発光層１４０、１７０が長波長を発光する隣接した発光層、すなわち、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０及び第１及び第２緑色発光層１３５、１６５側にエネルギーを伝達し、これらの第１及び第２赤色発光層１３０、１６０及び第１及び第２緑色発光層１３５、１６５で各色相の励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を助け、それにより、第１領域ＳＰ１及び第２領域ＳＰ２で第１及び第２青色発光層１４０、１７０が他色（赤色及び緑色）の発光に寄与し、各領域別各スタックに単一発光層を有する構造における構造と比べて赤色発光層１３０、１６０及び緑色発光層１３５、１６５より発光層の厚さを減らせ、赤色及び緑色発光層に含まれる高価な赤色及び緑色ドーパントの使用を減らすことができ、これにより材料費の節約が可能である。
【００４１】
そして、第１及び第２領域ＳＰ１、ＳＰ２で、第１及び第２青色発光層１４０、１７０と第１及び第２赤色発光層１３０、１６０及び第１及び第２緑色発光層１３５、１６５間のスタック領域が発生した場合であっても、青色発光に必要な励起エネルギーを他色発光に必要な励起エネルギーより高くし、第１及び第２青色発光層１４０、１７０からエネルギーを受けて第１及び第２赤色発光層１３０、１６０及び第１及び第２緑色発光層１３５、１６５のそれぞれの領域の発光領域（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｚｏｎｅ）が発生することにより、青色との混色を防止することができる。
【００４２】
前記第１電極１１０は反射電極を含み、前記第２電極１８０は透明電極層又は反射透過性電極層の単一層又は複数の透明電極層が、複数の反射透過性電極層及び透明電極層と反射透過性電極層のスタックのいずれか一つであってもよい。前記第１電極１１０が含む反射電極は、例えばＡＰＣ（Ａｇ：Ｐｂ：Ｃｕ）、Ａｇ、Ａｌのいずれか１種又はこれらの合金を含むことができ、場合によって反射電極の上面又は下面に備えられた透明電極をさらに含むことができる。そして、前記第２電極１８０が透明電極である場合、第２電極１８０はインジウム、チタン、亜鉛、スズのいずれか１種を含む透明酸化物金属であってもよく、前記第２電極１８０が反射透過性電極である場合、第２電極１８０は光が透過するほどの薄いＡｇ、Ｍｇ、Ｙｂのうちの少なくとも一つ又はこれらの一部を含む合金膜であってもよい。
【００４３】
本発明の有機発光素子における赤色光は波長６００ｎｍ〜６５０ｎｍでピーク波長を有するものであり、緑色光は５１０ｎｍ〜５９０ｎｍでピーク波長を有するものであり、青色光は４４０ｎｍ〜４９０ｎｍでピーク波長を有するものである。上述した波長範囲でピーク波長を有することにより、視感上完全な赤色、緑色、青色にあたる場合の他にも、赤色光はオレンジ色に近い光を含むことができ、緑色光は黄色に近いかマゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）特性に近い光を含むことができ、青色光はシアン（ｃｙａｎ）、スカイブルー又はディープブルーなどを含むことができる。それぞれ第１〜第３領域ＳＰ１〜ＳＰ３から出る光が組み合わせられて白色光を具現することができれば他の発光色の組合せも可能である。
【００４４】
前記第１領域ＳＰ１では、第１赤色発光層１３０及び第２赤色発光層１６０で電子とホールの再結合によって発光する赤色光がそれぞれ前記第１電極１１０と第２電極１８０の間でマイクロキャビティー（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）効果によって赤色光の出力を増加させる原理で動作する。ここで、第１領域ＳＰ１で第１青色発光層１４０及び第２青色発光層１７０は発光層であるが、第１赤色発光層１３０及び第２赤色発光層１６０より励起に必要なエネルギーが大きいため、第１領域では、第１青色発光層１４０及び第２青色発光層１７０は電子を第１及び第２赤色発光層１３０、１６０に渡す役割をするだけで、自ら発光しない。また、反射性の第１電極１１０と透明又は反射透過性の第２電極１８０の間で赤色光は微細に共振し、上方に発光する。このとき、第１及び第２電極１１０、１８０の間の前記第１赤色発光層１３０及び第２赤色発光層１６０で発光領域（ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｚｏｎｅ）が発生するように光学距離がセットされるので、青色の混色が防止される。赤色光は相対的に光学距離が長く、本発明の有機発光素子は高効率素子において層構造を単純化したもので、サブ画素別に分割される正孔補助輸送層などを備えないものであり、発光領域を合わせるために、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０を他領域ＳＰ２、ＳＰ３にある第１及び第２緑色発光層１３５、１６５及び第１及び第２青色発光層１４０、１７０に比べて厚く形成する。前記第１及び第２赤色発光層１３０、１６０の厚さはおよそ４００Å〜８００Åである。
【００４５】
同様に、第２領域ＳＰ２では、第１緑色発光層１３５及び第２緑色発光層１６５で電子とホールの再結合によって発光する緑色光が前記第１電極１１０と第２電極１８０の間でマイクロキャビティー効果によって緑色光の出力を増加させる原理で動作する。この場合、第１及び第２緑色発光層１３５、１６５は前記第１及び第２赤色発光層１３０、１６０より薄く形成され、その厚さはおよそ２００Å〜４００Åである。
【００４６】
前記第１青色発光層１４０及び第２青色発光層１７０は、第１及び第２領域ＳＰ１、ＳＰ２では電子輸送層の機能をし、第３領域ＳＰ３では発光層の機能と電子輸送層の機能の両方を兼ねるものである。このために、第３領域ＳＰ３で第１及び第２青色発光層１４０、１７０内の励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）の形成のための第１ホストｂｈ１と第１電荷生成層１５０からの電子輸送のための第２ホストｂｈ２を青色ドーパントｂｄとともに使用する。ここで、前記第１青色発光層１４０は電荷生成層１５０と直接接するので、第１スタックＳ１で電子輸送層を省略することができる。
【００４７】
第２スタックＳ２では、第２青色発光層１７０を使用する場合、上部の第３共通層ＣＭＬ３内に位置する電子輸送層を省略することも可能であるが、前記第２電極１８０に隣接した第３共通層ＣＭＬ３の電子注入特性を向上させ駆動電圧を低くするためには、第２スタックＳ２に電子輸送層を備えることが好ましい。
【００４８】
前記電荷生成層１５０は、ｎ型ドーパントを電子移動度の高いホスト物質内に有するｎ型電荷生成層１５０ａ（ｎＣＧＬ）とｐ型ドーパントを正孔移動度の高いホスト物質内に有するｐ型電荷生成層１５０ｂの２層からなり、ｎ型ドーパントとｐ型ドーパントが各ホスト物質のフェルミ準位を変更して、隣接するスタックＳ１、Ｓ２の間で電子及び正孔が送受信され、たやすく移動できるように働く。この場合、前記電荷生成層１５０は第１スタックＳ１に対してはカソードの役割をし、第２スタックＳ２に対してはアノードの役割をすることで、電極がない有機スタックの内部で電極として機能し、電子と正孔を隣接スタックＳ１、Ｓ２内の各層に伝達し、該当スタックＳ１、Ｓ２の赤色、緑色及び青色発光層１３０、１３５、１４０、１６０、１６５、１７０で励起子を形成する。
【００４９】
このように、電荷生成層１５０を中心に２個のスタック構成を含めて一つのサブ画素を構成すれば、一般的な単一スタック構造に比べ、高い効率及び寿命を得ることができる。しかし、スタック構成が増えて各サブ画素別（領域別）にパターン化する構成が要求されるので高精細蒸着マスクが必要になり、スタック層の数が増えるともっと多くの数の有機蒸着チャンバーが要求される。
【００５０】
本発明の有機発光素子は、これを改善するために、青色発光層をサブ画素別に区分せず、アクティブ領域に一体化して備えられ、前記青色発光層内に励起性ホストと電子輸送機能のホストをともに備え、青色発光層が一つのみ備えられた第３領域では青色発光を遂行し、アクティブ領域全体では垂直方向に電子輸送層として機能し、別途の電子輸送層を省略したものである。
【００５１】
一方、第１共通層ＣＭＬ１、第２共通層ＣＭＬ２及び第３共通層ＣＭＬ３は第１〜第３領域ＳＰ１〜ＳＰ３に共通して間断なく備えられる点で‘共通層’と言う。これらのそれぞれは単一層であってもよく、必要によって多様な機能を付け加えて複数層からなってもよい。概して、共通層は電極と発光層又は発光層と電荷生成層の間で正孔又は電子を輸送する機能を果たす。それぞれの第１共通層ＣＭＬ１は正孔注入層１１５及び第１正孔輸送層（ＨＴＬ１）１２０を含み、第２共通層ＣＭＬ２は第２正孔輸送層１５５を含み、第３共通層ＣＭＬ３は電子輸送層１７３及び電子注入層１７５を含む。そして、前記共通層ＣＭＬ１、ＣＭＬ２、ＣＭＬ３は有機材料からなる。場合によって、第２電極１８０と接した電子注入層１７５は無機化合物と金属の組合せからなる。この場合、金属は前記第２電極１８０に含まれた材料であり、電子注入バリアを低くすることができる。
【００５２】
また、第２電極１８０の上側に形成されるキャッピング層１９０は有機発光素子の上部を保護し、光抽出を向上させる機能を有し、有機材料を含み、有機発光素子の製造の最後段階で形成される。
【００５３】
第１電極１１０と第２電極１８０の間の構成はいずれも有機層であり、これらのパターニング化及び蒸着層数が多くなるほどそれぞれの整列が必要となり、誤整列時の不良率が増加する。位置合わせ不良の場合、これは収率を減少させ、材料費を上昇させる原因となりうる。
具体的に、発光層構造の構成及び変形例を説明する。
【００５４】
図２に示すように、第１及び第２青色発光層１４０、１７０は第３領域ＳＰ３で第１及び第２青色発光層１４０、１７０内に励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成するための第１ホストｂｈ１と第１電荷生成層１５０からの電子輸送のための第２ホストｂｈ２がともに使用され、特に第１スタックＳ１の第１青色発光層１４０と第１電荷生成層１５０が接するように構成可能である。
【００５５】
したがって、第１スタックＳ１で電子輸送層を省略することができる。この場合、電子輸送層の省略によって第１及び第２電極１１０、１８０の間で層間界面バリアを減らせ、これにより有機発光素子の駆動に必要となる駆動電圧を低減させられる。
【００５６】
また、本発明の有機発光素子は、第１スタックＳ１で電子輸送層の省略によって有機物層の使用を減少させて形成のための材料費の節減が可能である。電子輸送層が省略される場合にも、第１及び第２青色発光層１４０、１７０のホストｂｈ１、ｂｈ２の構成変更によって少なくとも第１青色発光層１４０が電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｌａｙｅｒ）の機能をすることにより、各色相別に効率の低下なしに維持させることができ、むしろ、より低かった青色効率を上昇させることができる。
【００５７】
このために、図３に示すように、少なくとも第１青色発光層１４０は、励起（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）に関与する第１ホストｂｈ１、電子輸送性の第２ホストｂｈ２及び青色ドーパントｂｄを含む。
【００５８】
前記第１ホストｂｈ１は、一般的な青色発光層に備えられるホストのように、アントラセンを母体とする化合物であり、青色ドーパントｂｄが励起することを助ける機能を有する。
【００５９】
前記第２ホストｂｈ２は第１ホストｂｈ１のＨＯＭＯ準位と類似したＨＯＭＯ準位を有し、第１ホストｂｈ１のＬＵＭＯ準位より高いＬＵＭＯ準位を有するものであり、第２ホストｂｈ２が隣接した電荷生成層（図１の１５０）と類似したＬＵＭＯ準位を持って、電子が第１青色発光層１４０に進入するのにバリアを減らすことによって電子注入効率を向上させ得る。第１青色発光層１４０は電荷生成層１５０と接して第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３に共通して存在するから、各領域における電荷生成層１５０から第１青色発光層１４０への電子注入特性を類似させることができる。また、前記第１青色発光層１４０と同じな第１及び第２ホストｂｈ１、ｂｈ２を使って第２青色発光層１７０を構成してもよい。
ここで、前記第２ホストｂｈ２のＬＵＭＯ準位は前記第１ホストｂｈ１のＬＵＭＯ準位より０．２ｅＶ〜０．５ｅＶ高い。
【００６０】
一方、本発明の有機発光素子において、第１及び第２青色発光層１４０、１７０内の第１ホストｂｈ１及び第２ホストｂｈ２は次の化学式４で表現される。ここで、Ｒ１〜Ｒ１０に対応する置換基は溶融芳香環（Ｆｕｓｅｄ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｒｉｎｇ）又は複素環（Ｈｅｔｅｒｏ−Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｉｎｇ）を含み、ここで、Ｒ１〜Ｒ１０のうち４個以下は複素環を含む。
【００６１】
前記第１ホストｂｈ１と第２ホストｂｈ２の中で相対的に第２ホストｂｈ２のＬＵＭＯ準位が高い。これは第２ホストｂｈ２の電子注入バリアが低いことを意味し、第１〜第３領域ＳＰ１〜ＳＰ３で電子輸送に寄与することを意味する。
【化４】
2020004970.tif 000006
【００６２】
また、前記第１及び第２青色発光層１４０、１７０は、第１及び第２青色発光層１４０、１７０内のそれぞれの充分な励起作用を助け、電子輸送性を助けるように第１及び第２ホストｂｈ１、ｂｈ２をそれぞれ３０ｖｏｌ％以上含まれることができる。
【００６３】
そして、前記第１赤色発光層１３０は発光領域を長波長の赤色に合わせて確保するように前記第１緑色発光層１３５及び前記第１青色発光層１４０より厚くてもよく、前記第２赤色発光層１６０は前記第２緑色発光層１６５及び前記第２青色発光層１７０より厚くてもよい。
ここで、発光構造物のうち最も薄い前記第１及び第２青色発光層１４０、１７０の厚さは１５０Å〜４００Åであってもよい。
【００６４】
前記第１緑色発光層１３５は前記第１青色発光層１４０の厚さ以上で、且つ、４００Å以下の厚さであってよく、前記第２緑色発光層１６５は前記第２青色発光層１７０の厚さ以上で、且つ、４００Å以下の厚さを有してもよい。
上述した本発明の有機発光素子に比較例を比較して本発明の有機発光素子の効果を説明する。
図４ａは第１比較例による有機発光素子を示した断面図、図４ｂは図４ａの青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【００６５】
図４ａに示すように、第１比較例による有機発光素子は、第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３のそれぞれに第１電極１０、正孔注入層１５、第１正孔輸送層２０、第１発光層３０、３５、４０、第１電子輸送層４５、電荷生成層５０、第２正孔輸送層５５、第２発光層６０、６５、７０、第２電子輸送層７３、電子注入層７５、及び第２電極８０及びキャッピング層９０が形成される。電荷生成層５０は、ｎ型電荷生成層５０ａとｐ型電荷生成層５０ｂとを含む２層構造を有する。上述した本発明の有機発光素子に比べ、第１及び第２青色発光層４０、７０の構成が違い、第１スタックＳ１内に第１電子輸送層４５をさらに備えた点に違いがある。
【００６６】
ここで、前記第１及び第２青色発光層４０、７０は、青色励起のための励起性の第１ホストｂｈ１と青色ドーパントｂｄを含む。すなわち、第１及び第２青色発光層４０、７０に単一のホストｂｈ１と青色ドーパントｂｄが含まれる。
【００６７】
この場合、図４ｂに示すように、第１比較例は、第１ホストｂｈ１のＬＵＭＯ準位が第１電子輸送層ＥＴＬ１  ４５のＬＵＭＯエネルギー準位よりも０．５ｅＶ以上低く、これは電子が第１電子輸送層４５から第１青色発光層４０に伝達されるとき、高いエネルギーバリアとして作用して電子伝達特性を低下させる。
【００６８】
図５ａは第２比較例による有機発光素子の青色発光層を示した断面図であり、図５ｂは図５ａの青色発光層及びその隣接層に対応するバンドダイアグラムを示した図である。
【００６９】
図５ａ及び図５ｂに示すように、第２比較例による有機発光素子は、上述した図１の構成とは、第１及び第２青色発光層の構成を除いては同一であり、第１及び第２青色発光層の構成を励起性の第１ホストｂｈ１と電子輸送材料（ＥＴＭ）の第３ホストｂｈ３及び青色ドーパントｂｄを混合して構成したものである。この構成では、第３ホストｂｈ３として第２スタックＳ２の電子輸送層と同一材料を使い、前記第１青色発光層２４０内に第１ホストｂｈ１とともに含ませたものである。この場合、第２比較例は、第１スタックＳ１内に電子輸送層が含まれない。
以下では、表１及び図６に基づいて本発明と第１及び第２比較例による有機発光素子の効果を比較する。
【００７０】
以下の実験で、共通的に青色発光層の励起機能を助ける前記第１ホストｂｈ１は化学式５で開示した化合物のように、アントラセンを中心として末端にナフタリンを含む。下記の実験で、第１ホストｂｈ１は化学式５で表される材料を用いた。
【００７１】
【化５】
2020004970.tif 000007
【００７２】
本発明の青色発光層に用いられた第２ホストｂｈ２は次の化学式６を用いた。これはアントラセンを中心として末端にジベンゾフラン（ｄｉｂｅｎｚｏｆｕｒａｎ）を含む化合物である。すなわち、第２ホストｂｈ２はコアとしてアントラセンを使用し、末端基としてジベンゾフランを含む
【００７３】
【化６】
2020004970.tif 000008
【００７４】
前記第２ホストｂｈ２としては、上述した化学式６の他に次の化学式７、化学式８又は化学式９の化合物を含む場合、同等以上の実験結果を得ることができた。
【化７】
2020004970.tif 000009
【００７５】
【化８】
2020004970.tif 000010
【００７６】
【化９】
2020004970.tif 000011
【００７７】
【表１】
2020004970.tif 000012
【００７８】
前記表１で、第１比較例は図４ａ及び図４ｂの構造の結果であり、第１比較例変形例は図４ａの構成の中で第１スタックから電子輸送層を省略した場合の結果であり、第２比較例は図５ａ及び図５ｂの構造の結果であり、本発明の実施例は図１〜図３の構造の結果である。第１比較例、第１比較例変形例、第２比較例及び本発明の実施例に係る有機発行素子は次のような基本構造を有する。
【００７９】
実験上の本発明の実施例による有機発光素子を図１の構成にしたがって製造する。第１電極１１０はＩＴＯ（７０Å）／ＡＰＣ（１０００Å）／ＩＴＯ（７０Å）で形成した後、第１スタックＳ１の正孔注入層１１５を５０Åの厚さに形成し、前記第１正孔輸送層１２０をＮＰＤから４００Åの厚さに形成し、ついで発光層構造物として第１領域ＳＰ１の第１赤色発光層１３０を赤色ホスト及び赤色ドーパントを含ませて５００〜６５０Åの厚さに形成し、第１緑色発光層１３５を、第２領域ＳＰ２の緑ホスト及び緑ドーパントを含ませて３００〜４００Åの厚さに形成し、第１〜第３領域ＳＰ１〜ＳＰ３にわたって、上述した第１ホストｂｈ１及び第２ホストｂｈ２と青色ドーパントを含む第１青色発光層１４０を３００〜３５０Åの厚さに形成する。ついで、電荷生成層１５０はｎ型電荷生成層１５０ａとｐ型電荷生成層１５０ｂを積層して形成し、ｎ型電荷生成層１５０ａとｐ型電荷生成層１５０ｂはそれぞれ１５０Å、６０Åの厚さに形成する。
【００８０】
そして、前記電荷生成層１５０上に、第２スタックＳ２として第２正孔輸送層１５５を形成し、第２赤色発光層１６０、第２緑色発光層１６５及び第２青色発光層１７０を第１スタックＳ１の発光層構造物１３０、１３５、１４０と同様な方式で形成する。ついで、電子輸送層１７３をアントラセン系化合物とＬｉｑ化合物から３００Åの厚さに形成し、電子注入層１７５を、Ｍｇ：ＬｉＦを１：１の割合で組成して３０Åの厚さに形成し、ついで、第２電極１８０を、Ａｇ：Ｍｇを３：１の割合で組成して１６０Åの厚さに形成する。
【００８１】
実験上、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０はそれぞれ赤色ドーパントを７ｗｔ％含み、第１及び第２緑色発光層１３５、１６５はそれぞれ緑色ドーパントを１５ｗｔ％含み、第１及び第２青色発光層１４０、１７０はそれぞれ青色ドーパントを３ｗｔ％含む。このようなドーパントの含量は一例に過ぎず、各ドーパントの含量は２０ｗｔ％以内の範囲で変更可能である。
【００８２】
第１比較例の有機発光素子は、上述した本発明の実施例と比較して、第１青色発光層４０が第３領域に制限的に備えられた点、第１青色発光層４０及び第２青色発光層７０にホストとして第１ホストｂｈ１のみを備えた点、及び第１スタック内にもアントラセン系化合物とＬｉｑ化合物から３００Åの厚さに形成された第１電子輸送層４５を備えた点が異なる。
第１比較例の変形例に係る有機発光素子は、前記第１比較例の構造において、第１スタックの電子輸送層４５を省略したものである。
【００８３】
第２比較例の有機発光素子は、本発明の実施例に比べ、第１及び第２青色発光層が異なることを除いては、本開示の一例に係る有機発光ダイオードと同様の構成を有する。第２比較例は、第１及び第２青色発光層に励起に関連した第１ホストｂｈ１の他に、第２スタックＳ２の電子輸送層と同じ材料からなる第３ホストｂｈ３を含む点で異なり、その他の構成は本発明の実施例と同一である。
【００８４】
表１の内容で、効率及び照明輝度は、理解の便宜のために第１比較例の値を基準に比較して示した。すなわち、第１比較例に係る有機発光素子の青色、緑色、赤色のそれぞれの効率及び照明輝度特性を１００％とし、これと比較して第１比較例変形例、第２比較例及び本発明実施例を示したものであり。第１比較例の効率又は照明輝度より大きな値であれば優れた傾向を示し、低い値であれば不十分な特性を示すことを意味する。
【００８５】
詳述すれば、本発明の実施例を適用するとき、第１比較例に比べ、本発明の実施例は、第１スタックから電子輸送層を省略したにもかかわらず青色駆動に必要な駆動電圧が減少し、輝度特性が向上することを確認することができる。また、緑色駆動に必要な駆動電圧は同等な水準であり、輝度特性が向上した。赤色駆動に必要な駆動電圧においては０．１Ｖ程度の上昇があるが、照明輝度特性が向上して、赤色の色特性も、本発明の実施例の適用時、第１比較例と類似した水準であるかそれより向上することができることを意味する。
【００８６】
本発明の実施例の適用に関し、より重要なことは、構造的に電子輸送層を一スタック構造から省略し、青色発光層を各スタックでサブ画素別パターニングなしに適用することにより、高精細蒸着マスクの使用を減らして収率を一定の水準以上に確保可能なことである。
【００８７】
一方、表１の第１比較例の変形例に係る有機発光素子は、第１比較例に比べ、同じ青色発光層を適用するが、電子輸送層を第１スタックから省略した場合である。この場合、特に、発光層構造において２個の発光層が積層される赤色発光層を備えた第１領域と緑色発光層を２層備えた第２領域で駆動電圧上昇と輝度低下の現象が著しいことを確認することができる。本発明の実施例に係る有機発光素子は、電子輸送層を省略したにもかかわらず、第１比較例の水準以上の輝度特性を確保し、特に青色の駆動電圧を減らすことができる。
【００８８】
表１の第２比較例に係る有機発光素子では、励起性のホストの他に電子輸送層として用いた材料を青色発光層に適用した場合を示したものである。詳述すれば、この場合、第１比較例又は本発明の実施例に比べて青色の輝度効率が半分に低下して、電子輸送層の材料をホストとして用いるとき、青色発光層内の正孔／電子の励起効率を落とす点を理解することができる。このような有機発光素子を装置に具現する場合、時間が経つにつれて徐々に青色を現すことができない傾向を示すであろう。
【００８９】
一方、本発明実施例による有機発光素子は、青色発光層のホストを適用するときに励起性の第１ホストと第２ホストの特定のＬＵＭＯエネルギー差を有する電子輸送性の材料を適用して、第１ホストの機能を低下せずに第２ホストが電子輸送に寄与することを確認することができる。また、青色、緑色及び赤色の色特性の中で特定の色相が低下するか著しく劣化することなしに、均一に向上する傾向を示し、これから長期間駆動にもかかわらず安定的な特性を示すことを予想することができる。
図６は実験例の電流−電圧（Ｊ−Ｖ）特性を示したグラフである。
【００９０】
Ｊ−Ｖグラフにおいて傾きが緩やかに増加する領域が一定程度にある場合にのみグラデーションを表現可能である。図６はＪ−Ｖカーブ特性において本発明に係る実施例が最も緩やかな傾き特性を示し、これは本発明に係る実施例では、十分なグラデーション表現が可能であることを意味する。
【００９１】
以下では、第１及び第２赤色発光層１３０、１６０又は第１及び第２緑色発光層１３５、１６５を形成する第１蒸着マスク２５０と、本発明の第１及び第２青色発光層を形成する第２蒸着マスク２３０とを比較する。
【００９２】
図７ａは本発明の有機発光素子の赤色発光層又は緑色発光層を形成する第１蒸着マスクを示した平面図であり、図７ｂは本発明の有機発光素子の青色発光層を形成する第２蒸着マスクを示した平面図である。
【００９３】
図７ａに示すように、基板内のアクティブ領域に所定領域として区分されて蒸着される赤色発光層又は緑色発光層を形成するために使用される第１蒸着マスク２５０は、第１領域の発光部又は第２領域の発光部に対応する領域に第１開口部２５１を有し、残りの領域は遮蔽部２５２となる。この場合、第１開口部２５１の大きさはサブ画素の大きさ以下に形成され、第１蒸着マスク２５０は微細に分割されて構成される。また、第１蒸着マスク２５０を使用して形成された第１及び第２赤色発光層１３０、１６０並びに、第１及び第２緑色発光層１３５、１６５のそれぞれは第１開口部２５１に対応する形態に分離されて形成される。
【００９４】
図７ｂに示すように、第１〜第３領域ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３覆うように位置する第２蒸着マスク２３０は基板の全てのサブ画素に対応する領域に形成された第２開口部２３２を有し、基板の残りの縁部に形成された遮蔽部２３１を有する。前記第２蒸着マスク２３０を用いて第１青色発光層１４０又は第２青色発光層１７０を形成するとき、アクティブ領域内の全てのサブ画素にわたって間断なく一体的に形成される。
図８は本発明の有機発光素子を適用した有機発光表示装置を示した断面図である。
【００９５】
図８に示すように、本発明の有機発光表示装置は図１で説明した有機発光素子を基板１００上に有し、前記有機発光素子の第１電極１１０は各有機発光素子の第１領域〜第３領域（サブ画素）ＳＰ１〜ＳＰ３に備えられた駆動薄膜トランジスタＴＦＴと接続する。
【００９６】
ここで、駆動薄膜トランジスタＴＦＴは概略的に示されているが、基板１００の所定領域に備えられた半導体層と、前記半導体層との間にゲート絶縁膜を介在して構成されたゲート電極と、前記半導体層の両側と接続されたソース電極及びドレイン電極とを含み、前記駆動薄膜トランジスタに備えられたいずれか一電極が前記第１電極１１０と接続する。
【００９７】
場合によって、本発明の有機発光表示装置は、図示のように、２スタック構造を有してもよく、発光効率をより上昇させるために、前記第３共通層ＣＭＬ３と前記第２電極１８０の間に発光スタックを少なくとも一つ含み、発光スタックは、第４共通層、指定されたサブ画素に備えられた赤色発光層及び緑色発光層の組合せ、各サブ画素にわたって備えられた青色発光層、及び第５共通層が積層される。
【００９８】
また、前記キャッピング層１９０の上面には、封止のために、有機膜と無機膜とが交互に積層された薄膜積層体が備えてもよく、表示装置の最終の出射側又はカバーフィルムの内側には、輝度向上のために光学フィルムがさらに備えることができる。
図９は本発明の有機発光表示装置を適用した車両を示した図である。
【００９９】
図９に示すように、本発明の有機発光表示装置は、基板１００を車両の計器盤（図示せず）、前面ガラスから分離されて移動可能なヘッドアップディスプレイ２０００、前面ガラス３０００、ルームミラー（図示せず）及びサイドミラー３１００の少なくとも一つに付着して用いることができる。この場合、車両内のディスプレイは運転者に情報を提供するための装置として利用可能であろう。
本発明の有機発光表示装置の基板１００は透明可撓性プラスチック基板を使用して、車両内への設置を容易にできる。
【０１００】
そして、基板１００の各有機発光素子を駆動するための前記駆動薄膜トランジスタＴＦＴは車両内のバッテリーから電力を受けて動作することができ、これから電流を受けて有機発光素子が駆動することができる。この場合、野外での移動中にも本発明のディスプレイは高い発光効率を有するので、使用者に高輝度で画像を表示することができ、視認性が優れる。また、第１スタック内から電子輸送層を省略することによって電子輸送のバリア電圧が低下し、電子輸送速度を高められる。青色発光層を全てのサブ画素が共有していても、各発光層内で正孔及び電子の再結合を向上させて各発光色の輝度特性を向上させることができる。
【０１０１】
車両内に本発明の有機発光表示装置を設置すると、高輝度特性を有するので、野外光又は暗い条件でも運転者に一定程度以上の輝度特性を提供して、運転中に運転者の走行視野を妨げることなしに表示することができる。
【０１０２】
第１に、有機発光素子では、青色発光層が各サブ画素に分割して形成されず、アクティブ領域全体にわたって一体的に形成されるため、高精細蒸着マスクの使用を減らすことができる。これにより、収率を増加させられる。
【０１０３】
第２に、赤色発光層と緑色発光層に接する青色発光層は、隣接した長波長発光層（すなわち、赤色発光層と緑色発光層）側にエネルギーを伝達し、赤色発光層および緑色発光層の励起を補助する。それにより、青色発光層は赤色および緑色サブ画素の発光に寄与し、赤色および緑色発光層の厚さは、各領域の各スタックが単一の発光層、すなわち赤色または緑色発光層を有する構造と比較して減少する。また、赤色および緑色発光層に含まれる高価な赤色および緑色ドーパントの使用を減らすことができ、したがって材料費を低減できる。
【０１０４】
第３に、青色発光層と別の色の発光層との間にスタック領域が形成された場合であっても、青色発光に必要な励起エネルギーは別の色の発光に必要な励起エネルギーよりも大きく、別の色の発光層が配置された領域では、青色発光層から受けとるエネルギーによって対応する色（赤色光と緑色光）をさせることが可能であり、青色光との混色を防ぐことができる。
【０１０５】
第４に、青色発光層は、青色発光層内に励起子を形成する第１ホストと電荷発生層からの電子を輸送する第２ホストとを共に使用するように構成されている。特に、第１のスタックの青色発光層は電荷発生層と接する。したがって、第１スタック中の電子輸送層は省略することができる。この場合、電子輸送層の省略により層間界面バリアが減少し、駆動電圧を低減できる。
【０１０６】
第５に、有機発光素子は、電子輸送層を省略することによって有機層の使用を減らし、したがって材料費を削減できる。電子輸送層が省略されても、青色発光層のホストの構成変更によって青色発光層が電子輸送層として機能するため、各発光色の効率を低下せず維持できる。特に、青色光の効率はかなり高められ得る。
【０１０７】
一方、以上で説明した本発明は上述した実施例及び添付図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範疇内でさまざまな置換、変形及び変更が可能であるというのが本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかであろう。
【符号の説明】
【０１０８】
１００    基板
１１０    第１電極
１１５    正孔注入層
１２０    第１正孔輸送層
１３０    第１赤色発光層
１３５    第１緑色発光層
１４０    第１青色発光層
１５０    電荷生成層
１５５    第２正孔輸送層
１６０    第２赤色発光層
１６５    第２緑色発光層
１７０    第２青色発光層
１７３    電子輸送層
１７５    電子注入層
１８０    第２電極
１９０    キャッピング層
ＴＦＴ    駆動薄膜トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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