有机电致发光显示装置制造方法
【专利摘要】一种有机电致发光显示装置，其目的在于，降低电力消耗并在相同电力下提高发光亮度。该有机电致发光显示装置具有在阴极（36)以及阳极(30)之间层叠的第1发光单元（44)以及第2发光单元（56)。第1发光单元（44)包括层叠的第1电子注入层（54)以及第1发光层（50)。第1电子注入层（54)与第1发光层（50)相比配置在阴极（36)侧。第2发光单元（56)包括层叠的第2电子注入层（68)以及第2发光层（64)。第2电子注入层（68)与第2发光层（64)相比配置在阴极（36)侧。第1电子注入层（54)以及第2电子注入层（68)分别由包含锂的化合物构成。锂的粒子数为0.lmmol/cm3以上且为0.86nunol/cm3以下。
【专利说明】有机电致发光显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有机电致发光显示装置。
【背景技术】
[0002] 在有机电致发光显示装置中，已知一种使用白色光源和滤色器来实现彩色显示的 装置。例如，将发出不同颜色的光的发光层层叠来将光混色，由此制出白色光。
[0003] 另外，已知一种为了向发光层高效地注入电子而使电子注入层含有锂的技术。这 种技术例如在专利文献1以及专利文献2中有记载。
[0004] 根据专利文献1，使电子注入层的膜厚根据各颜色不同而不同，并以电子注入层的 膜厚越薄而使电子注入层中的金属浓度越高的方式构成，由此，能够提高光提取效率。
[0005] 根据引用文献2,使包含碱金属的电子注入层的厚度最优化，以使得能够对于各个 颜色加强从发光层发出的光，由此提高发光效率。
[0006] 另外，引用文献1以及引用文献2公开了一种有机EL显示装置，该装置在面内各 自不同的区域中形成有发出颜色不同的光的发光层。
[0007] 在先技术文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2008-28371号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2008-141174号公报
[0010] 通过评价由包含蓝色光的发光层的发光单元、和层叠有红色光的发光层以及绿色 光的发光层的发光单元所构成的所谓叠层型元件（tandem element)的光学特性可知，电流 效率以及驱动电压会根据电子注入层所含有的锂的浓度而大幅变化。另外还可知，对锂浓 度的依赖性的倾向是在各个发光单元中不同的。
[0011] 若对各发光单元的每个电子注入层调整锂浓度，则另外需要用于上述调整的装 置，会导致导入成本以及管理成本增加。因此，希望在考虑各发光单元的锂浓度依赖性的同 时使叠层型元件的特性最优化。
[0012] 在专利文献1中公开了一种构成，其中，各颜色的有机发光元件的电子注入层的 膜厚不同，电子注入层的膜厚越薄该电子注入层中的金属或金属化合物的浓度越高。在专 利文献2中公开了一种构成，其中，对每个发光色调节电子注入层的厚度，使得发光色不同 的多个有机发光元件各自加强从发光层发出的光。但是，任何文献中均没有记载通过将颜 色不同的光混色来生成白色光的叠层型元件。
【发明内容】
[0013] 本发明的目的在于，降低电力消耗并在相同电力下提高发光亮度。
[0014] (1)本发明的有机电致发光显示装置，其特征在于，具有：阴极；阳极；和在所述阴 极以及所述阳极之间层叠的第1发光单元以及第2发光单元，所述第1发光单元包括层叠 的第1电子注入层以及第1发光层，所述第2发光单元包括层叠的第2电子注入层以及第 2发光层，所述第1电子注入层以及所述第2电子注入层分别由包含锂的化合物构成，所述 锂的粒子数为0. lmmol/cm3以上且为0. 86mm〇l/cm3以下。本发明的发明人为了降低电力消 耗并在相同电力下提高发光亮度，而对于第1电子注入层以及第2电子注入层的锂的粒子 数进行了试验。结果发现了能够将第1电子注入层与第2电子注入层的锂的粒子数之差收 在规定范围内且使电力消耗变低的数值。
[0015] (2)在（1)所述的有机电致发光显示装置中，其特征还在于，所述第1电子注入层 以及所述第2电子注入层的所述锂的所述粒子数之差为0. 3mm〇l/cm3以下。
[0016] ⑶在⑴或⑵所述的有机电致发光显示装置中，其特征还在于，所述第1发光 层是使发出红色光的红光发光层以及发出绿色光的绿光发光层层叠而成的，所述第2发光 层由发出蓝色光的蓝光发光层构成，所述锂的粒子数为0. 63mm〇l/cm3以上且为0. 86mmol/ cm3以下。
[0017] (4)在⑴或⑵所述的有机电致发光显示装置中，其特征还在于，所述第1发光 层由发出蓝色光的蓝光发光层构成，所述第2发光层由发出黄色光的黄光发光层构成，所 述锂的粒子数为0. lmm〇l/cm3以上且为0. 8mmol/cm3以下。
[0018] (5)在（1)至（4)中任一项所述的有机电致发光显示装置中，其特征还在于，所述 第1电子注入层以及所述第2电子注入层分别包含三（8-羟基喹啉）铝以及所述锂的化合 物。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本发明的实施方式的有机电致发光显示装置的剖视图。
[0020] 图2是具体表示图1所示的有机电致发光层的图。
[0021] 图3A是表示在第1发光单元中改变了第1电子注入层的锂浓度的情况下的驱动 电压的变化的图，图3B是表示在第1发光单元中改变了第1电子注入层的锂浓度的情况下 的发光效率的变化的图。
[0022] 图4A是表示在第2发光单元中改变了第2电子注入层的锂浓度的情况下的驱动 电压的变化的图，图4B是表示在第2发光单元中改变了第2电子注入层的锂浓度的情况下 的发光效率的变化的图。
[0023] 图5A是同样地改变了第1电子注入层以及第2电子注入层的锂浓度的情况下的 驱动电压的变化的图，图5B是同样地改变了第1电子注入层以及第2电子注入层的锂浓度 的情况下的发光效率的变化的图。
[0024] 图6是表示根据试验结果算出的电力消耗的锂浓度的依赖性的图。
[0025] 图7A是表示在第1发光单元中改变了第1电子注入层的锂浓度的情况下的驱动 电压的变化的图，图7B是表示在第1发光单元中改变了第1电子注入层的锂浓度的情况下 的发光效率的变化的图。
[0026] 图8A是表示在第2发光单元中改变了第2电子注入层的锂浓度的情况下的驱动 电压的变化的图，图8B是表示在第2发光单元中改变了第2电子注入层的锂浓度的情况下 的发光效率的变化的图。
[0027] 图9A是表示在使电子注入层的锂浓度变化时的驱动电压的变化的图，图9B是表 示在使电子注入层的锂浓度变化时的发光效率变化的图。
[0028] 图10是表示基于图9的结果算出的电力消耗的Li浓度的依赖性的图。
[0029] 附图标记说明
[0030] 10第1基板，12半导体层，14栅极绝缘膜，16栅电极，18层间绝缘膜，20源电极， 22漏电极，24钝化膜，26绝缘层，28光反射层，30阳极，32斜坡（bank)，34有机电致发光层， 36阴极，38第2基板，40滤色层，42黑矩阵层，44第1发光单元，46第1空穴注入层，48第 1空穴传输层，50第1发光层，50R红光发光层，50G绿光发光层，52第1电子传输层，54第 1电子注入层，56第2发光单兀，58分离层，60第2空穴注入层，62第2空穴传输层，64第 2发光层，64B蓝光发光层，66第2电子传输层，68第2电子注入层。
【具体实施方式】
[0031] 以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0032] 图1是本发明的实施方式的有机电致发光显示装置的剖视图。有机电致发光显示 装置具有由玻璃等构成的透光性的第1基板10。在第1基板10上形成有半导体层12。以 覆盖半导体层12的方式形成有栅极绝缘膜14。在栅极绝缘膜14之上形成有栅电极16,以 覆盖栅电极16的方式形成有层间绝缘膜18。以将层间绝缘膜18贯穿而到达至半导体层 12的方式设有源电极20以及漏电极22。栅电极16与半导体层12、源电极20以及漏电极 22 -同成为薄膜晶体管的构成要素。
[0033] 以覆盖源电极20以及漏电极22的方式在层间绝缘膜18上形成有钝化膜24,并在 钝化膜24之上设有绝缘层26。在绝缘层26上形成有用于反射光的光反射层28。
[0034] 在光反射层28上设有阳极30 (例如像素电极）。阳极30贯穿绝缘层26而与源电 极20以及漏电极22的一方电连接。在多个阳极30之下具有绝缘层26,在绝缘层26之下 具有多个薄膜晶体管。
[0035] 以将阳极30的至少一部分包围的方式由树脂等绝缘体设有斜坡32。在由斜坡32 包围的阳极30上形成了有机电致发光层34。有机电致发光层34的一部分也搭载在斜坡 32上。
[0036] 以从阳极30的上方到达至斜坡32的上方的方式形成有透光性的阴极36 (例如公 共电极）。阴极36以将全部阳极30的整体覆盖的方式形成。在阳极30和阴极36之间配 置了有机电致发光层34。通过对阳极30以及阴极36施加电压而从各极向有机电致发光层 34注入空穴和电子。所注入的空穴和电子在有机电致发光层34中结合而发光。
[0037] 有机电致发光显示装置具有由玻璃等构成的透光性的第2基板38。第2基板38 以与第1基板10隔开间隔地对置的方式配置。在第2基板38的第1基板10侧的面上设 有滤色层40。滤色层40与有机电致发光层34重叠。在有机电致发光层34与滤色层40之 间形成有空间。即，适用了中空封固。作为变形例还可以在空间中填充树脂。在第2基板 38的第1基板10侧的面上形成有黑矩阵层42。
[0038] 图2是具体表示图1所示的有机电致发光层34的图。有机电致发光层34具有在 阴极36以及阳极30之间层叠的第1发光单元44。第1发光单元44具有层叠的第1空穴 注入层46以及第1空穴传输层48。第1发光单兀44包括第1发光层50。第1发光层50 包括发出红色光的红光发光层50R和发出绿色光的绿光发光层50G，且该两者是层叠的。第 1发光单兀44在第1发光层50的阴极36侧具有第1电子传输层52。第1发光单兀44在 第1电子传输层52的阴极36侧包含第1电子注入层54。第1电子注入层54包含三（8-羟 基喹啉）铝以及锂的化合物。第1电子注入层54层叠在第1发光层50上。第1电子注入 层54与第1发光层50相比配置在阴极36的附近。
[0039] 有机电致发光层34具有在阴极36以及阳极30之间层叠的第2发光单元56。在 第1发光单兀44和第2发光单兀56之间夹有分离层58。第2发光单兀56具有层叠的第 2空穴注入层60以及第2空穴传输层62。第2发光单兀56包括第2发光层64。第2发光 层64包括发出蓝色光的蓝光发光层64B。第2发光单兀56在第2发光层64的阴极36侧 具有第2电子传输层66。第2发光单兀56在第2电子传输层66的阴极36侧包含第2电 子注入层68。第2电子注入层68包含三（8-羟基喹啉）铝以及锂的化合物。第2电子注 入层68层叠在第2发光层64上。第2电子注入层68与第2发光层64相比配置在阴极36 的附近。
[0040] 为了促进来自阴极36的电子注入，在第1电子注入层54以及第2电子注入层68 中掺杂有锂。根据在单位体积内包含的锂的粒子数（摩尔浓度）的不同，而导致第1电子 注入层54以及第2电子注入层68的特性不同。考虑到若摩尔浓度过低则无法观察到效果， 反之，摩尔浓度过高则会妨碍电子的注入。即，对于摩尔浓度存在有最佳范围。最佳的摩尔 浓度的范围在第1发光单元44和第2发光单元56中是不同的，因此，原本希望分别调整第 1电子注入层54以及第2电子注入层68的摩尔浓度。但是，为此要准备各自的装置或需要 进行装置的再调整，结果会导致成本上升。因此，希望使第1电子注入层54以及第2电子 注入层68的摩尔浓度在设计上相同。
[0041] 在本实施方式中，第1电子注入层54以及第2电子注入层68的锂的粒子数分别 为0. lmmol/cm3以上且为0. 8mmol/cm3以下。另夕卜，第1电子注入层54以及第2电子注入 层68的锂的粒子数之差为0. 3mm〇l/cm3以下。
[0042] 根据本实施方式，第1电子注入层54以及第2电子注入层68的锂的粒子数之差 为0. 3mm〇l/cm3以下，由此，能够使用相同的装置且不用进行再调整地形成第1电子注入层 54以及第2电子注入层68。
[0043] 另外，通过使锂的粒子数为0. lmmol/cm3以上且为0. 8mmol/cm3以下，能够降低电 力消耗并在相同电力下提高发光亮度。该情况是通过本发明的发明人的试验而发现的。以 下，说明该试验。
[0044] 实施例1
[0045] 为了试验，分别制作图2所示的第1发光单元44以及第2发光单元56,并准备将 这些单元分别通过阳极以及阴极夹着的元件。第1发光单元44以及第2发光单元56分别 具有第1电子注入层54以及第2电子注入层68,并且第1电子注入层54以及第2电子注 入层68分别含有锂。因此，调查在分别改变在第1电子注入层54以及第2电子注入层68 中包含的锂浓度时的特性变化的倾向。
[0046] 图3A是表示在第1发光单元44这一单独元件中改变了第1电子注入层54的锂 浓度的情况下的驱动电压的变化的图。图3B是表示在第1发光单元44这一单独元件中改 变了第1电子注入层54的锂浓度的情况下的发光效率的变化的图。在第1发光单元44中 观察到，第1电子注入层54的锂浓度越高驱动电压越会降低且发光效率越会上升的倾向。
[0047] 图4A是表示在第2发光单元56这一单独元件中改变了第2电子注入层68的锂 浓度的情况下的驱动电压的变化的图。图4B是表示在第2发光单元56这一单独元件中改 变了第2电子注入层68的锂浓度的情况下的发光效率的变化的图。在第2发光单元56中 观察到，第2电子注入层68的锂浓度越高驱动电压越会增加且发光效率越会降低的倾向， 成为与第1发光单元44相反的倾向。这样，第1电子注入层54以及第2电子注入层68具 有不同的锂依赖性，由此，预测在层叠的情况下具有在局部使特性优化的锂浓度的设定。此 夕卜，锂的浓度能够通过例如电感耦合等离子体发光分光法、电感耦合等离子体质谱法、原子 吸收光谱分析法、二次离子质谱法等容易地调查而得。
[0048] 接着，准备具有图2所示的有机电致发光层34的元件。该有机电致发光层34具 有层叠了第1发光单元44以及第2发光单元56的构造，在第1发光单元44以及第2发光 单元56中，调查在同样地改变在第1电子注入层54以及第2电子注入层68中包含的锂浓 度时的特性变化的倾向。第1电子注入层54以及第2电子注入层68使用相同的装置以相 同的条件成膜。并且考虑到第1电子注入层54以及第2电子注入层68的锂浓度之差处于 装置上的误差范围内（0.21#%以下）。
[0049] 图5A是表示在同样地改变了第1电子注入层54以及第2电子注入层68的锂浓 度的情况下的驱动电压的变化的图。图5B是表示在同样地改变了第1电子注入层54以及 第2电子注入层68的锂浓度的情况下的发光效率的变化的图。验证的结果为，在锂浓度 为0. 07wt%附近、0. 56wt%附近时，电压变得极小。并且可知发光效率在锂浓度为0. 07? 0. 56wt %时为几乎相同的值，但在锂浓度比其低或者高时发光效率会提高。
[0050] 图6是表示根据试验结果算出的电力消耗的锂浓度的依赖性的图。电力消耗 在锂浓度为〇. 07?0. 56wt%的范围中几乎持平。另外可知，电力消耗在Li浓度变得比 0. 07wt %小或者变得比0. 56wt %大时急剧增加。该结果为，可知为了减少电力消耗，只要将 锂浓度设定在〇. 07?0. 56wt%的范围内即可。
[0051] 在将锂的分子量作为7g/mol，并将掺杂锂之前的构成第1电子注入层54以及第 2电子注入层68的材料（有机材料）的密度作为lg/cm 3的情况下，在重量百分浓度与摩 尔浓度之间成为lwt% = 1. 43mmol/cm3的关系式。若使用该关系式，则锂浓度为0. 07? 0· 56wt% = 0· 1 ?0· 8mm〇1 /cm3,装置上的误差范围为 0· 21wt% = 0· 3mmol/cm3。
[0052] 由上可知，通过将锂的粒子数设为0. lmmol/cm3以上且为0. 8mmol/cm3以下，并将 第1电子注入层54以及第2电子注入层68的锂的粒子数之差设为0. 3mm〇l/cm3以下，而 能够使电力消耗成为最小。
[0053] 实施例2
[0054] 在实施例1中，作为第1发光单元44而形成红色和绿色发光单元，作为第2发光 单元56而形成蓝色发光单元。另一方面，在实施例2中，在图2中，作为第1发光单元44 而形成蓝色发光单元，作为第2发光单元56而形成有黄色发光单元。
[0055] 第1发光层50为蓝光发光层，第2发光层64为黄光发光层，由蓝色光和黄色光而 得到白色光。
[0056] 如本实施方式所示，在使多个发光色沿厚度方向层叠的情况下，离反射层28较近 的位置上的发光的视角依赖性较小，若从反射层28远离则视角依赖性变大。由此，希望在 第1发光单元中配置欲使基于视角的颜色变化变小的颜色。
[0057] 与实施例1同样地，分别制作第1发光单元44以及第2发光单元56,并准备将各 单元分别由阳极以及阴极夹着的元件。第1发光单元44以及第2发光单元56分别具有第 1电子注入层54以及第2电子注入层68,第1电子注入层54以及第2电子注入层68分别 含有锂。
[0058] 图7A是表示在第1发光单元44中改变了第1电子注入层54的锂浓度的情况下 的驱动电压的变化的图。图7B是表示在第1发光单元44中改变了第1电子注入层54的 锂浓度的情况下的发光效率的变化的图。
[0059] 在第1单元44中观察到，Li浓度越高驱动电压越会降低的倾向。另外观察到，发 光效率在Li浓度为0· 007wt%?0· 497wt%的范围内上升的倾向，并观察到发光效率在Li 浓度为〇. 497?1. 16wt%的范围内降低的倾向。
[0060] 图8A是表示在第2发光单元56中改变了第2电子注入层68的锂浓度的情况下 的驱动电压的变化的图。图8B是表示在第2发光单元56中改变了第2电子注入层68的 锂浓度的情况下的发光效率的变化的图。
[0061] 在第2发光单元56中观察到，Li浓度越高驱动电压越会增加的倾向。另外观察 至IJ，Li浓度越高发光效率越会降低的倾向。
[0062] 本实施例中的第1发光单元44和第2发光单元56成为随着Li浓度的增加而驱 动电压以及发光效率均相反的特性倾向。
[0063] 图9是表示作为白色发光元件的锂浓度与驱动电压或者发光效率的变化的图。图 9A是表示使电子注入层的锂浓度变化时的驱动电压的变化的图，图9B是表示使电子注入 层的锂浓度变化时的发光效率变化的图。此时所测定的元件为图2所示地在第1发光单元 44上层叠有第2发光单元56的构造。另外，将图2的层构成适用在图1的元件构成中。第 1电子注入层以及第2电子注入层是使用相同装置而形成的。由此，第1电子注入层和第2 电子注入层的Li浓度的偏差，处于制造装置上的偏差的范围内（0. 21wt%以下）。
[0064] 验证的结果为，电压在Li浓度为0· 44?0· 60wt%的范围中变得最小，发光效率在 Li浓度为0. 44?0. 60wt%的范围中成为最大。
[0065] 图10是表示基于图9的结果算出的电力消耗的Li浓度的依赖性的图。电力消 耗在Li浓度为0. 44?0. 60wt %的范围中几乎持平。另外，电力消耗在Li浓度变得比 0. 44wt%小或者变得比0. 60wt%大时急剧增加。
[0066] 该结果为，为了减少层叠而发出白色光的叠层元件的电力消耗，只要将Li浓度设 定在0· 44?0· 60wt%的范围内即可。
[0067] 上述倾向是在层叠多个发光单元且使两单元的Li浓度相同的情况下特征性地表 现出来的，通过设定与单色元件的情况不同的Li浓度，能够使层叠元件中的电力消耗成为 最小。
[0068] 另夕卜，与实施例1同样地，若使用lwt % = 1. 43mmol/cm3,则Li浓度为0. 44? 0· 60wt % = 0· 63 ?0· 86mmo1 /cm3,另外，装置上的偏差的范围为 0· 21wt % = 0· 3mmol/cm3。
[0069] 由此，多个电子注入层的Li的数量处于特定的范围，例如0. 63?0. 86mmol/cm3的 范围内，另外，多个所述金属的数量之差调整至〇. 3mm〇l/cm3以内，由此能够使层叠元件中 的电力消耗为最小。
[0070] 由上述的实施例1以及实施例2可知，在层叠有发光单元的有机EL发光元件中， 只要使锂粒子数至少处于0. lmm〇l/cm3?0. 86mmol/cm3的范围内即可。
[0071] 本发明并不限定于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在实施方式中说明的 构成能够通过实质上相同的构成、起到相同的作用效果的构成或能够实现相同目的的构成 来置换。
【权利要求】
1. 一种有机电致发光显示装置，其特征在于，具有： 阴极； 阳极；和 在所述阴极以及所述阳极之间层叠的第1发光单元以及第2发光单元， 所述第1发光单元包括层叠的第1电子注入层以及第1发光层， 所述第2发光单元包括层叠的第2电子注入层以及第2发光层， 所述第1电子注入层以及所述第2电子注入层分别由包含锂的化合物构成，所述锂的 粒子数为0. lmm〇l/cm3以上且为0. 86mmol/cm3以下。
2. 根据权利要求1所述的有机电致发光显示装置，其特征在于， 所述第1电子注入层以及所述第2电子注入层的所述锂的所述粒子数之差为0. 3_〇1/ cm3以下。
3. 根据权利要求1或2所述的有机电致发光显示装置，其特征在于， 所述第1发光层是使发出红色光的红光发光层以及发出绿色光的绿光发光层层叠而 成的， 所述第2发光层由发出蓝色光的蓝光发光层构成， 所述锂的粒子数为0. 63mmol/cm3以上且为0. 86mmol/cm3以下。
4. 根据权利要求1或2所述的有机电致发光显示装置，其特征在于， 所述第1发光层由发出蓝色光的蓝光发光层构成， 所述第2发光层由发出黄色光的黄光发光层构成， 所述锂的粒子数为0. lmm〇l/cm3以上且为0. 8mmol/cm3以下。
5. 根据权利要求1或2所述的有机电致发光显示装置，其特征在于， 所述第1电子注入层以及所述第2电子注入层分别包含三（8-羟基喹啉）铝以及所述 锂的化合物。
【文档编号】H01L51/54GK104218164SQ201410234295
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】丰田裕训, 伊藤雅人, 佐藤敏浩 申请人:株式会社日本显示器