DE102006023511B4

DE102006023511B4 - Gestapelte Oled-Struktur

Info

Publication number: DE102006023511B4
Application number: DE102006023511.8A
Authority: DE
Inventors: Hany Aziz; Jennifer A. Coggan
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: US20060261731A1; CN1866536A; CN100470827C; GB0610066D0; FR2886059A1; US7750561B2; GB2426856A; TW200701832A; JP2006332049A; KR101328767B1; KR20060120506A; DE102006023511A1; FR2886059B1; TWI345428B; GB2426856B

Abstract

Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von Lumineszenzbereichen, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Elektrode; und eine Zwischenelektrode, welche zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnet ist, wobei mindestens einer der Vielzahl von Lumineszenzbereichen einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung aus einem ersten Material und einem zweiten Material und wahlweise einem Dotierungsmittel umfasst, wobei mindestens eines aus dem ersten Material, dem zweiten Material und dem Dotierungsmittel ein Emitter ist, und wobei das erste und das zweite Material voneinander verschiedene Elektronen- und Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportkapazitäten besitzen, wobei das erste und das zweite Material bipolare Transportmaterialien sind.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft, in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen, organische lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs). Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung gestapelte OLED-Anordnungen.
Organische lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs) stellen eine vielversprechende Technologie für Anzeigeanwendungen dar. Eine typische organische lichtemittierende Vorrichtung beinhaltet eine erste Elektrode; einen Lumineszenzbereich, der ein oder mehrere lumineszierende organische Materialien umfasst; und eine zweite Elektrode; wobei eine der ersten und der zweiten Elektrode als Leerstellen-Injektions-Anode, und die andere Elektrode als Elektronen-Injektions-Kathode fungiert; und wobei eine der ersten und der zweiten Elektroden eine Frontelektrode, und die andere Elektrode eine Rückelektrode ist. Die Frontelektrode ist transparent (oder zumindest teilweise transparent), während die Rückelektrode üblicherweise hoch reflektiv gegenüber Licht ist. Wenn eine Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden angelegt wird, wird Licht aus dem lichtemittierenden Bereich und durch die transparente Frontelektrode emittiert.
Es ist manchmal wünschenswert, zwei oder mehr individuelle OLEDs in einer gestapelten Anordnung zusammenzulaminieren, um eine gestapelte OLED auszubilden. Gestapelte OLED-Anordnungen beinhalten Zwischenelektroden, die zwischen benachbarten individuellen OLEDs angeordnet sind. Das heißt, aufeinanderfolgende OLEDs teilen sich eine Zwischenelektrode, und eine obere Elektrode einer individuellen OLED in dem Stapel fungiert auch als untere Elektrode einer anderen OLED in dem Stapel. Die Zwischenelektroden sind im Allgemeinen transparent. Des weiteren wird von den Zwischenelektroden oftmals gefordert, dass sie auf einer Seite als Elektroneninjektionskontakte und auf der anderen Seite als Leerstelleninjektionskontakte agieren.
Gestapelte OLEDs können unterschiedliche Farben emittieren, so dass ein Echtfarb-Pixel ausgebildet wird, von dem jedwede Farbe emittiert werden kann. Zum Beispiel offenbaren Burrows et al. in Appl. Phys. Lett., 69, 2959 (1996) individuelle OLEDs mit roten, grünen oder blauen Emissionen, die gestapelt sind, um farb-einstellbare vertikal integrierte Pixel auszubilden.
Gestapelte, monochromatische OLEDs sind ebenfalls möglich, wie durch Matsumoto et al. (SID 03 Digest, 979 (2003)) gezeigt. Gestapelte. Monochromatische OLEDs bieten möglicherweise eine OLED-Anordnung, die eine hohe elektrolumineszente Wirksamkeit aufweisen.
Obwohl die oben beschriebenen gestapelten OLEDs Anordnungen zeigen, die eine variable Emission von Farben und monochromatische OLEDs mit einer hohen Elektrolumineszenz-Wirksamkeit (z. B., größer als 10 cd/A) erlauben, leiden beide an einer begrenzten operativen Stabilität. Eine begrenzte operative Stabilität ist ein allgemein bekanntes Problem für OLEDs.
US 5 703 436 A offenbart eine mehrfarbige lichtemittierende organische Vorrichtung, welche vertikale gestapelte Schichten einer aus organischen Verbindungen hergestellte Doppelheterostrukturvorrichtung verwendet.
Es besteht daher noch immer ein Bedarf für OLED-Anordnungen, die die Vorteile von existierenden gestapelten OLED-Anordnungen aufweisen. Es besteht ebenfalls ein bedarf an gestapelten OLED-Anordnungen, die in der Lage sind, eine erhöhte operative Stabilität zu zeigen.
KURZE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft, in verschiedenen Ausführungsformen, eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend ein Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens einer der Vielzahl von Lumineszenzbereichen einen gemischten Bereich aufweist, wobei der gemischte Bereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien.
Zudem betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen Ausführungsformen, eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl von Lumineszenzbereichen eine erste Ladungstransportzone, eine zweite Ladungstransportzone und einen zwischen der ersten und zweiten Ladungstransportzone angeordneten Mischbereich aufweist, wobei der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien.
Zudem betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen Ausführungsformen, eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl von Lumineszenzbereichen eine Ladungstransportzone und einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien.
Des weiteren betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen Ausführungsformen, eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl von Lumineszenzbereichen eine erste Ladungstransportzone, eine zweite Ladungstransportzone und einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst, und ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien.
Diese und andere Merkmale und Charakteristika sind unten genauer beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das folgende ist eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, die schematische Wiedergaben darstellen, die zum Zwecke der Erläuterung der beispielhaft hierin offenbarten Ausführungsformen und nicht zum Zwecke der Beschränkung derselben vorgelegt werden.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine schematische Querschnittsansicht noch einer weiteren Ausführungsform einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht der gestapelten OLED von Beispiel I;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer nicht gestapelten OLED von Vergleichsbeispiel I; und
6 ist eine grafische Darstellung, die die operative Stabilität der Standardvorrichtung von Beispiel I mit dem der nicht gestapelten Vorrichtung des Vergleichbeispiels I in Bezug auf eine Änderung der Helligkeit mit der Zeit vergleicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft gestapelte OLED-Anordnungen umfassend eine Vielzahl von individuellen OLEDs. Eine gestapelte OLED umfasst eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine Vielzahl von zwischen den ersten und zweiten Elektroden angeordneten individuellen OLEDs. Genauer gesagt umfasst eine gestapelte OLED eine Vielzahl von zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereichen, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen eine Zwischenelektrode angeordnet ist. Das heißt, aufeinanderfolgende Lumineszenzbereiche teilen sich eine Zwischenelektrode. Die Kombination eines zwischen zwei Elektroden angeordneten Lumineszenzbereichs wird als individuelle OLED betrachtet. Auf diese Weise kann von einer gestapelten OLED gesagt werden, dass sie eine Vielzahl von OLEDs umfasst. Die individuellen Lumineszenzbereiche beinhalten eine lichtemittierende Schicht oder Zone, die optional zwischen einer ersten Ladungstransportzone und einer zweiten Ladungstransportzone angeordnet ist. Die lichtemittierende Schicht mindestens einer der individuellen OLEDs in einer gestapelten OLED beinhaltet einen Mischbereich, umfassend eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet die gestapelte OLED 100 das Substrat 110, die erste Elektrode 120, die zweite Elektrode 130, den Lumineszenzbereich 140, den Lumineszenzbereich 150, den Lumineszenzbereich 160N, die zwischen den Lumineszenzbereichen 140 und 150 angeordnete Zwischenelektrode 170, und die zwischen den Lumineszenzbereichen 150 und 160N angeordnete Zwischenelektrode 180. In Bezug auf den lumineszierenden bereich 160N repräsentiert N die Anzahl der in der gestapelten OLED 100 vorhandenen individuellen Lumineszenzbereichen 160 und kann 0, 1 oder eine ganze Zahl größer als 1 sein. Wenn N gleich 0 ist, dann umfasst die gestapelte OLED zwei Lumineszenzbereiche. Wenn N größer als 1 ist, ist klar, dass Zwischenelektroden zwischen jeder weiteren aufeinanderfolgenden individuellen OLED angeordnet sind. Zusätzlich können, wenn N größer als 1 ist, die Lumineszenzbereiche 160N die gleiche oder eine unterschiedliche Anordnung und/oder Zusammensetzung aufweisen, wie für einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewünscht. Zur Vereinfachung der Diskussion wird N in der Ausführungsform der 1 als 1 angenommen, so dass die gestapelte OLED 100 die Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 umfasst.
Die gestapelte OLED 100 umfasst eine Vielzahl von individuellen OLEDs, die durch einen zwischen zwei Elektroden angeordneten Lumineszenzbereich gebildet werden. Zum Beispiel umfasst die gestapelte OLED 100 drei individuelle OLEDs. OLED 1A wird aus der ersten Elektrode 120, dem Lumineszenzbereich 140 und der Zwischenelektrode 170 gebildet; OLED 1B wird von der Zwischenelektrode 170, dem Lumineszenzbereich 150 und der Zwischenelektrode 180 gebildet; und OLED 1C wird von der Zwischenelektrode 180, dem Lumineszenzbereich 160 (N = 1) und der zweiten Elektrode 130 gebildet. Wie in 1 gezeigt, können sich individuelle OLEDs Elektroden teilen. Insbesondere teilen sich aufeinanderfolgende Lumineszenzbereiche mindestens eine Zwischenelektrode.
Die Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 umfassen jeweils eine erste Transportzone 142, 152 bzw. 162, eine lichtemittierende Schicht oder Zone 144, 154 bzw. 164, und eine zweite Ladungstransportzone 146, 156 bzw. 166. Mindestens eine der lichtemittierenden Schichten oder Zonen 144, 154 und 164 ist ein Mischbereich, umfassend eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien. In einer Ausführungsform umfasst jeder der Lumineszenzbereiche 144, 154 und 164 einen Mischbereich.
Obwohl die Ausführungsform in 1 zeigt, dass jede der Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 eine erste und zweite Ladungstransportzone aufweist, ist klar, dass eine oder mehrere der Ladungstransportzonen eliminiert werden kann, abhängig von der Zusammensetzung der lichtemittierenden Schicht, den Zwischenelektroden und dergleichen. Zum Beispiel kann eine Ladungstransportzone eliminiert werden, wenn die lichtemittierende Schicht auch eine gewünschte Ladungstransportfunktion (d. h., Elektronentransport oder Leerstellentransport) zeigt.
Die erste Elektrode 20 kann eine Leerstellinjektionsanode oder eine Elektroneninjektionskathode sein. Die zweite Elektrode 130 kann eine Elektroneninjektionskathode oder eine Leerstelleninjektionsanode sein. Die ersten und zweiten Elektrodenkönnen eine Anode oder eine Kathode sein, wie für einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewünscht. Zum Beispiel hängt es in der OLED 100 von der Ladungstransportfunktion der Schicht oder Zone ab, die unmittelbar unter der zweiten Elektrode 130 liegt, ob die zweite Elektrode 130 eine Kathode oder eine Anode ist.
Die ersten Ladungstransportzonen 142, 152 und 162, und die zweiten Ladungstransportzonen 146, 156 und 166 können entweder eine Leerstellen-Transportzone oder eine Elektronentransportzone sein. Die Natur oder Funktion der ersten oder zweiten Ladungstransportzonen einer individuellen OLED oder eines Lumineszenzbereichs als Leerstellen-Transportzone oder Elektronentransportzone hängt ab von der Funktion der entsprechenden Ladungstransportzone unmittelbar benachbarten Elektrodenschicht ab (erste Elektrode, zweite Elektrode oder Zwischenschicht). In gleicher Weise wird die Zusammensetzung oder der Aufbau einer Zwischenelektrode (oder erster oder zweiter Elektrode) ausgewählt, um eine passende Ladungsinjektionsschicht bereit zu stellen, abhängig von der Natur der Schicht oder Zone, wie zum Beispiel, eine der entsprechenden Elektrode unmittelbar benachbarte Ladungstransportzone. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen, eine Zwischenelektrode als Leerstelleninjektionsschicht auf einer Seite oder Oberfläche in Kontakt mit einer Schicht mit einer Leerstellentransportfunktion (z. B., eine Leerstellen-Transportzone) wirken, und gleichfalls auf der anderen Seite oder Oberfläche als Elektroneninjektionsschicht in Kontakt mit einer Schicht mit einer Elektronentransportfunktion (z. B., eine Elektronentransportzone) wirken. In solchen Ausführungsformen kann eine Zwischenelektrode eine Mehrschicht-Anordnung haben, umfassend eine einer geeigneten Schicht eines Lumineszenzbereichs benachbarte Leerstelleninjektionsschicht und eine Elektroneninjektionsschicht. In einigen Ausführungsformen, wenn jede der Zwischenelektroden als Leerstelleninjektionselektrode auf einer Seite und als Elektroneninjektionselektrode auf der anderen Seite arbeitet, kann dann die gestapelte OLED betrieben werden durch einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über den gesamten Stapel mittels Anlegen der externen Vorspannung in Durchlassrichtung lediglich über die ersten und zweiten Elektroden; oder alternativ durch separates Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über jede individuelle Einheit des Stapels mittels Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über, bspw., die erste Elektrode und die erste Zwischenelektrode, die erste Zwischenelektrode und die zweite Zwischenelektrode, und die zweite Zwischenelektrode und die zweite Elektrode. In einigen Ausführungsformen, wenn eine oder mehrere der Zwischenelektroden als Leerstelleninjektionselektrode auf beiden Seiten arbeitet, oder wenn eine oder mehrere der Zwischenelektroden als Elektroneninjektionselektrode auf beiden Seiten arbeitet, kann dann die gestapelte OLED betrieben werden durch separates Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über jede der individuellen Einheiten des Stapels mittels Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über bspw. die erste Elektrode und die erste Zwischenelektrode, die erste Zwischenelektrode und die zweite Zwischenelektrode, und die zweite Zwischenelektrode und die zweite Elektrode.
Die Anordnung der gestapelten OLED ist nicht wichtig und kann wie gewünscht für einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Anwendung gewählt werden. Zum Beispiel, unter Verwendung von 1 als Beispiel, könnte die gestapelte OLED 100 eine Anode als erste Elektrode 120 umfassen, eine Leerstellen-Transportzone als jede der ersten Ladungstransportzonen 142, 152 und 162, und eine Elektronentransportzone als zweite Ladungstransportzonen 146, 156 und 166. In dieser Ausführungsform sind die Zwischenelektroden 170 und 180 Mehrschicht-Elektronen mit einer den Elektronentransportzonen benachbarten Elektroneninjektionsschicht und einer den Leerstellen-Transportzonen benachbarten Leerstelleinjektionsschicht. Wenn jede individuelle OLED in der gestapelten Anordnung eine Elektronentransportzone als die zweite Ladungstransportzone beinhaltet, dann würde die Elektronentransportzone in dem letzten Lumineszenzbereich (z. B., 160 falls N gleich 1 ist) der zweiten Elektrode 130 benachbart sein, und die zweite Elektrode 130 ist eine Kathode.
In einer anderen Ausführungsform ist die erste Elektrode 120 eine Kathode, jede der ersten Ladungstransportzonen 142, 152 und 162 sind jeweils Elektronentransportzonen, und jede der zweiten Ladungstransportzonen 146, 156 und 166 sind Leerstellen-Transportzonen. In dieser Ausführungsform ist eine Leerstellen-Transportzone die Zone, die unterhalb der zweiten Elektrode 130 liegt, und die zweite Elektrode 130 ist daher eine Anode. Die Zwischenelektroden 170 und 180 sind Mehrschicht-Elektroden mit einer den Leerstellen-Transportzonen benachbarten Leerstelleninjektionsschicht und einer den Elektronentransportzonen benachbarten Elektroneninjektionsschicht. Die obigen Ausführungsformen sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen und andere Konfigurationen und Anordnungen sind möglich.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine andere Ausführungsform einer gestapelten OLED gezeigt. Die gestapelte OLED 200 umfasst ein Substrat 210, eine Anode 220, eine obere Elektrode 230, und eine Vielzahl von zwischen der Anode 210 und der oberen Elektrode 230 angeordnete Lumineszenzbereiche. Der Lumineszenzbereich 240 ist über der Anode 220 angeordnet und umfasst die der Anode 220 benachbarte Leerstellen-Transportzone 242, die lichtemittierende Schicht oder Zone 244, und die Elektronentransportzone 246. Die Zwischenelektrode 270 ist über dem Lumineszenzbereich 240 angeordnet. Der Lumineszenzbereich 250 ist über der Zwischenelektrode 270 angeordnet und umfasst die Elektronentransportzone 252, die lichtemittierende Schicht oder Zone 254 und die Leerstellen-Transportzone 256. Der Lumineszenzbereich 260N ist über der Zwischenelektrode 280 angeordnet und umfasst die Ladungstransportzonen 262, die lichtemittierende Schicht oder Zone 264, und die zweite Ladungstransportzone 266, wobei N 0, 1, oder eine ganze Zahl größer als 1 ist. Die gestapelte OLED 200 wird so betrachtet, dass sie eine Vielzahl von OLEDs, z. B., OLEDs 2A, 2B und 2C umfasst, die durch die entsprechenden der Anode, Kathode und/oder den Zwischenelektroden benachbarten Lumineszenzbereiche gebildet wurden. Die OLED 200 kann zusätzliche oder weniger OLEDs umfassen, abhängig von der Anzahl an Lumineszenzbereichen, die in der gestapelte OLED-Anordnung enthalten sind.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst eine gestapelte OLED 300 ein Substrat 310, eine Kathode 320, eine obere Elektrode 330, und eine Vielzahl von zwischen der Kathode 320 und der oberen Elektrode 330 angeordnete Lumineszenzbereiche. Der Lumineszenzbereich 340 ist über der Kathode 320 angeordnet. Der Lumineszenzbereich 340 umfasst die Elektronentransportzone 342, die lichtemittierende Schicht oder Zone 344, und die Leerstellen-Transportzone 346. Die Zwischenelektrode 370 ist über der Zwischenelektrode 370 angeordnet und umfasst die Leerstellen-Transportzone 352, die lichtemittierenden Schichten oder Zonen 354 und die Elektronentransportzone 356. In dieser Ausführungsform ist die Zwischenelektrode 370 zwischen den Leerstellen-Transportzonen 346 und 352 angeordnet, und umfasst daher ein Leerstelleninjektionsmaterial. Die gestapelte OLED 300 kann N Lumineszenzbereiche 360 beinhalten, wobei N 0, 1, oder eine ganze Zahl größer als 1 ist. Die OLED 360 umfasst eine erste Ladungstransportzone 362, den Lumineszenzbereich 364 und eine zweite Ladungstransportzone 366. Eine Zwischenelektrode wie zum Beispiel die Zwischenelektrode 380 ist zwischen jeder der aufeinanderfolgenden individuellen OLEDs angeordnet. Die gestapelte OLED 300 umfasst eine Vielzahl von OLEDs, z. B., OLEDs 3A, 3B und 3C, die durch die entsprechenden der Anode, Kathode und/oder den Zwischenelektroden benachbarten Lumineszenzbereiche gebildet wurden. Die OLED kann zusätzliche oder weniger OLEDs umfassen, abhängig von der Anzahl an Lumineszenzbereichen, die in der gestapelte OLED-Anordnung enthalten sind.
In den Ausführungsformen der 2 und 3 weisen die ersten Ladungstransportzonen von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen eine voneinander unterschiedliche Ladungstransportfunktion auf, und die zweiten Ladungstransportzonen von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen weisen eine voneinander unterschiedliche Ladungstransportfunktion auf, so dass eine Zwischenelektrode zwischen Ladungstransportzonen mit der selben Ladungstransportfunktion angeordnet ist. Das heißt, in einigen Ausführungsformen weist die zweite Ladungstransportschicht eines Lumineszenzbereiches die selbe Ladungstransportfunktion wie die erste Ladungstransportschicht des nächstfolgenden Lumineszenzbereichs auf. In einer solchen Ausführungsform kann eine Zwischenelektrode optional eine Einzelschicht eines entsprechenden Ladungsinjektionsmaterials sein (d. h., Leerstelleninjektion oder Elektroneninjektion). Zum Beispiel ist in der Ausführungsform in 2 die Zwischenelektrode 270 zwischen den Elektronentransportzonen 246 und 252 angeordnet, und die Zwischenelektrode 270 umfasst eine Elektroneninjektionsmaterial. Falls das Muster in der gesamten gestapelten OLED fortgeführt ist, dann wird die obere Elektrode 230 bestimmt auf der Basis der Anzahl von in dem Stapel vorhandenen Lumineszenzbereichen 260: falls N 0 oder eine gerade ganze Zahl ist, dann ist in dieser Ausführungsform die obere Elektrode 230 ein Anodenmaterial (die Zwischenelektrode 280 wird eliminiert, falls N gleich 0 ist); falls N gleich 1 oder eine ungerade ganze Zahl ist, und die Ladungstransportschicht 262 eine Leerstellen-Transportzone ist, und die Ladungstransportzone 266 eine Elektronentransportzone ist, dann ist die obere Elektrode eine Kathode. In der Ausführungsform in 3 ist die Zwischenelektrode 370 zwischen den Leerstellen-Transportzonen 246 und 352 angeordnet und umfasst ein Leerstelleninjektionsmaterial. Falls die Vereinbarung, dass die ersten Ladungstransportzonen von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen unterschiedliche Funktionen aufweisen, durch den gesamten Stapel hindurch ausgeführt wird, wird die Funktion und Zusammensetzung der oberen Elektrode 330 von der Anzahl N der Lumineszenzbereiche 360 abhängen, die im dem Stapel vorhanden sind, wobei die obere Elektrode eine Kathode ist, falls N 0 oder eine gerade ganze Zahl ist, und eine Anode, wenn N 1 oder eine ungerade ganze Zahl ist.
Es ist klar, dass die unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschriebenen Ausführungsformen lediglich illustrierende Beispiele möglicher Ausführungsformen einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden Offenbarung sind. Die Gesamtanordnung einer gestapelten OLED, einschließlich der Zusammensetzung und/oder Funktion der individuellen Schichten kann wie gewünscht für einen speziellen Zweck oder einen beabsichtigte Verwendung gewählt werden.
Mindestens ein Lumineszenzbereich umfasst einen Mischbereich. Wie hierin verwendet, umfasst ein Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten sind bipolare Transportmaterialien. In einer Ausführungsform umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, von denen eines ein elektrolumineszentes Material darstellt, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, von denen optional eines ein elektrolumineszentes Material darstellt, und umfasst weiterhin ein elektrolumineszentes Dotierungsmittel. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, von denen eines ein elektrolumineszentes Material darstellt, und umfasst weiterhin ein elektrolumineszentes Dotierungsmittel. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, und umfasst weiterhin ein Dotierungsmittel, und mindestens eines der zwei Materialien oder des Dotierungsmittels ist ein elektrolumineszentes Material.
Die Emissionsfarbe des gemischten Bereichs wird wie gewünscht für einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt. Die Emissionsfarbe einer individuellen OLED basiert auf dem als Emitter gewählten Material in dem Mischbereich. In Ausführungsformen, in denen ein Mischbereich ein Dotierungsmittel umfasst und das Dotierungsmittel und mindestens eins der Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität ein Emitter ist, hängt die Emissionsfarbe aus dem Mischbereich vom Energietransfer von den Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität zu dem Dotierungsmittel ab. Zum Beispiel wird, falls der Energietransfer zum Dotierungsmittel vollständig ist, die Emissionsfarbe der individuellen OLED die Emissionsfarbe des Dotierungsmittels sein. Falls der Energietransfer zum Dotierungsmittel nicht vollständig ist, wird die Emissionsfarbe der individuellen OLED bestimmt durch die Emissionsfarben der Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität und dem Dotierungsmittel.
Der Lumineszenzbereich mindestens einer der individuellen OLEDs der gestapelten OLED-Anordnung umfasst einen Mischbereich. In einigen Ausführungsformen umfasst der Lumineszenzbereich jeder individuellen OLED einen Mischbereich. Es ist klar, dass die Anzahl individueller OLEDs, die einen Mischbereich als Teil des Lumineszenzbereichs beinhalten, wie gewünscht fiür einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt werden kann.
In einer Ausführungsform können die individuellen OLEDs einer gestapelten OLED so gemacht sein, dass sie unterschiedliche Emissionsfarben emittieren. In einer anderen Ausführungsform können zwei oder mehr OLEDs so gemacht sein, dass sie die selbe Emissionsfarbe emittieren. In noch einer anderen Ausführungsform können zwei oder mehr OLEDs so gemacht sein, dass sie eine erste Farbe emittieren, zwei oder mehr OLEDs können so gemacht sein, dass sie eine zweite Farbe emittieren, und so weiter. In noch einer anderen Ausführungsform können alle individuellen OLEDs einer gestapelten OLED-Anordnung so gemacht sein, dass sie die selbe Emissionsfarbe emittieren, um eine monochromatische gestapelte OLED auszubilden. In einer monochromatischen gestapelten OLED können die Lumineszenzbereiche der individuellen OLEDs die selbe Zusammensetzung aufweisen, oder die Lumineszenzbereiche können aus unterschiedlichen Zusammensetzungen und Materialien bestehen, wobei die entsprechenden Zusammensetzungen die selbe Emissionsfarbe emittieren.
Das Substrat kann verschiedene geeignete Materialien umfassen, einschließlich, zum Beispiel, polymere Komponenten, Glas, Quartz und dergleichen. Geeignete polymere Komponenten beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Polyester, wie zum Beispiel MYLAR^®, Polycarbonate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polysulfone und dergleichen. Mischungen dieser unterschiedlichen Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Andere Substratmaterialien können ebenfalls gewählt werden, vorausgesetzt, zum Beispiel, dass die Materialien die anderen Schichten wirksam unterstützen können und nicht wesentlich mit der funktionellen Leistung der Vorrichtung interferieren. In einigen Ausführungsformen wird das Substrat aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet.
Die Dicke des Substrats ist nicht besonders beschränkt, es sei denn, zum Beispiel, vielleicht durch die strukturellen Anforderungen der organischen lichtemittierenden Vorrichtung und seiner beabsichtigten Verwendung. Geeignete Dicken beinhalten zum Beispiel von mindestens ungefähr 25 μm bis ungefähr 10000 μm. In einigen Ausführungsformen weist das Substrat eine Dicke von ungefähr 100 μm bis ungefähr 1000 μm auf. Natürlich sind Dicken außerhalb dieser Bereiche möglich und liegen innerhalb des Umfangs einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Eine Anode kann geeignete Materialien zur Injektion positiver Ladungen aufweisen, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO), Silizium, Zinnoxid, und Metalle mit einer Austrittsarbeit im Bereich von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV wie zum Beispiel Gold, Platin und Palladium. Andere geeignete Materialien für die Anode beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, elektrisch leitfähigen Kohlenstoff, π-konjugierte Polymere wie zum Beispiel Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol, und dergleichen mit zum Beispiel einer Austrittsarbeit gleich oder größer als, z. B., ungefähr 4 eV, und, in einigen Ausführungsformen, von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV.
Die Anode kann irgendeine geeignete Form aufweisen. Es kann eine dünne leitfähige Schicht auf ein lichtdurchlässiges Substrat, wie zum Beispiel eine transparente oder im Wesentlichen transparente Glasplatte bzw. einen Plastikfilm aufgetragen werden, oder eine dünne leitfähige Schicht kann auf eine Leeerstellentransportzone aufgetragen werden. Ausführungsformen von gestapelten OLEDs gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine, aus auf Glas aufgetragenem Zinnoxid oder Indium-Zinnoxid ausgebildete, lichtdurchlässige Anode umfassen. Ebenso können sehr dünne lichttransparente metallische Anoden verwendet werden, die zum Beispiel eine Dicke von weniger als ungefähr 20 Nanometern und, in einigen Ausführungsformen, von ungefähr 7,5 Nanometern bis ungefähr 15 Nanometern aufweisen. Diese dünnen Anoden können Metalle wie zum Beispiel Gold, Palladium und dergleichen umfassen. Zudem können transparente oder semitransparente Dünnschichten von leitendem Kohlenstoff oder konjugierte Polymere wie zum Beispiel Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol und dergleichen mit einer Dicke von zum Beispiel von 5 Nanometern bis ungefähr 17,5 Nanometern als Anoden verwendet werden. Zusätzliche geeignete Formen der Anode sind offenbart im US-Patent Nr. US 4 885 211 A .
Die Dicke einer Anode kann sich im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 5000 Nanometer bewegen. Es wird angenommen, dass Dicken außerhalb dieses Bereichs ebenfalls verwendet werden können. Der Bereich kann abhängen von den optischen Konstanten des Anodenmaterials. Die Dicke der Anode beträgt in einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 30 Nanometer und ungefähr 300 Nanometer. Die Anode kann unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens zur Ausbildung eines Dünnfilms hergestellt werden, wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum, Spin-Coating, Elektronenstrahlabscheidung und Sputterabscheidung.
Das zur Bildung der Leerstellen-Transportzonen gewählte Leerstellen-Transportmaterial kann jedes geeignete bekannte oder später entwickelte Material sein. Geeignete Leerstellen-Transportmaterialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, leitfähige Materialien wie zum Beispiel Polyanilin und seine säure-dotierten Formen, Polypyrrol, Poly(phenylenvinylen), und andere geeignete halbleitende organischen Materialien. Mischungen dieser und anderer geeigneter Materialien können ebenfalls verwendet werden. Eine geeignete Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien sind die aromatischen tertiären Amine, wie zum Beispiel solche, die in dem US-Patent US 4 539 507 A offenbart sind. Geeignete beispielhafte aromatische tertiäre Amine beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)phenylmethan; N,N,N-Tri(p-tolyl)amin; 1,1-bis(4-di-p-tolylaminophenyl)cyclohexan; 1,1-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)-4-phenylcyclohexan; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(4-methoxyphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl- 1,1'-bipheny1-4,4'-diamin, Mischungen davon und dergleichen.
Eine andere Klasse von aromatischen tertiären Aminen, die für das Leerstellen-Transportmaterial geeignet sind, sind die polynuklearen aromatischen Amine. Beispiele dieser polynuklearen aromatischen Amine beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-p-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-chloranilin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-chloranilin, N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-1-aminonaphthalen, Mischungen davon und dergleichen.
Eine weitere Klasse von geeigneten Leerstellen-Transportmaterialien sind 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen. Veranschaulichende Beispiel von 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen beinhalten 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und 4,4'-Bis(3-methyl-9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und dergleichen. Eine beispielhafte Klasse der Leerstellen-Transportmaterialien sind die Indol-Carbazole, wie zum Beispiel 5,11-Dinaphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol, und 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol, und andere wie solche, die in dem US-Patent Nr. 5,942, 340 beschrieben sind, dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird. Andere geeignete Materialien beinhalten N,N,N'N'-Tetraarylbenzidine, worin Aryl ausgewählt sein kann aus Phenyl, m-Tolyl, p-Tolyl, m-Methoxyphenyl, p-Methoxyphenyl; 1-Naphthyl, 2-Naphthyl und dergleichen. Erläuternde Beispiele von N,N,N'N'-Tetraarylbenzidin sind N,N,-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-bipheny1-4,4'diamin; N,N'-Bis(3-methoxyphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, und dergleichen. Noch andere geeignete Leerstellen-Transportmaterialien beinhalten auch die Naphtyl-substituierten Benzidinderivate.
Eine Leerstellentransportzone kann weiterhin mindestens eine Pufferschicht (nicht gezeigt) umfassen, zusammengesetzt aus einem Material mit bestimmten Leerstelleninjektions- und -transporteigenschaften, und so gewählt, dass zum Beispiel die Leistung der Vorrichtung verbessert wird. Geeignete Materialien, die in der Pufferschicht verwendet werden können, beinhalten halbleitende organische Materialien, wie zum Beispiel, Porphyrinderivate wie 1,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphyrin-Kupfer (II), offenbart im US-Patent Nr. US 4 356 429 A ; Kupferoxid-Phthalocyanin; Kupfertetramethylphthalocyanin; Zink-Phthalocyanin; Titanoxid-Phthalocyanin; Magnesium-Phthalocyanin und dergleichen. Mischungen dieser und anderer geeigneter Materialien können ebenfalls verwendet werden. Andere geeignete Materialien, die in der Pufferschicht verwendet werden können, beinhalten halbleitende und isolierende Metallverbindungen, wie zum Beispiel Metalloxide wie MgO, Al₂O₃, BeO, BaO, AgO, SrO, SiO, SiO₂, ZrO₂, CaO, Cs₂O, Rb₂O, Li₂O, K₂O und Na₂O; und Metallhalogenide wie LiF, KCl, NaCl, CsCl, CsF und KF.
Eine optional eine Pufferschicht beinhaltende Leerstellen-Transportzone kann zum Beispiel hergestellt werden durch Ausformen der oben beschriebenen Materialien in dünne Filme durch irgendein bekanntes oder später entwickeltes geeignetes Verfahren. Geeignete Verfahren für diesen Zweck beinhalten zum beispiel Dampfabscheidungs- und Spin-Coating-Techniken.
Eine Pufferschicht kann an irgendeiner Position innerhalb der Leerstellen-Transportzone angeordnet werden. Das heißt, sie kann so angeordnet werden, dass sich eine Oberfläche der Pufferschicht mit einer Oberfläche der Leerstellen-Transportzone deckt. In dieser Ausführungsform berührt die Pufferschicht entweder eine Anode, Zwischenelektrode oder den Mischbereich, oder sie kann so angeordnet sein, dass die beiden Oberflächen der Pufferschicht sich zwischen zwei Oberflächen einer Leerstellen-Transportzone befinden. In einigen Ausführungsformen ist die Pufferschicht jedoch in Kontakt mit einer Anode oder einer Leerstellen-injizierenden Zwischenkathode.
Eine Leerstellen-Transportzone, die optional eine Pufferschicht beinhaltet, kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von ungefähr 5 Nanometer bis ungefähr 500 Nanometer bewegt. Eine Pufferschicht kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer bewegt. Die Dicke einer Pufferschicht beträgt zum Beispiel mindestens 1 Nanometer weniger als die Dicke einer Leerstellen-Transportzone, die eine Pufferschicht umfasst. In einigen Ausführungsformen beträgt der Dickenbereich für eine Pufferschicht von ungefähr 5 Nanometer bis ungefähr 25 Nanometer. In anderen Ausführungsformen beträgt der Dickenbereich für eine Pufferschicht von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 5 Nanometer.
Aus Z.D. Popovic et al., Proceedings of the SPIE, Bd. 3176, ”Organic Light-Emitting Materials and Devices II”, San Diegeo, Calif., Jul. 21–23, 1998, Seiten 68–73, und dem US-Patent US 6 392339 B1 , ist bekannt, dass die Dicke einer Leerstellen-Transportzone einen Einfluss auf die Leistung der organischen lichtemittierenden Vorrichtung haben kann. Es ist auch bestimmt worden, dass die Dicke einer Leerstellen-Transportzone ohne die Dicke einer Pufferschicht in der Leerstellen-Transportzone ebenfalls einen Einfluss auf die Leistung der Vorrichtung hat, wobei, im Allgemeinen, eine Verringerung der Dicke der Leerstellen-Transportzone ohne eine Verringerung der Dicke der Pufferschicht darin zu einer wünschenswerten Erhöhung der Vorrichtungsstabilität und gleichzeitig zu einer unerwünschten Verringerung der Vorrichtungswirksamkeit führen kann. Es gibt daher einen wünschenswerten Dickenbereich für eine Leerstellen-Transportzone für eine bestimmte Dicke der Pufferschicht in diesem Gebiet. In einer Ausführungsform beträgt der Dickenbereich für eine Leerstellen-Transportzone ohne die Dicke einer Pufferschicht (die verbleibende Dicke des Leerstellen-Transportbereichs, nachdem die Dicke einer Pufferschicht abgezogen wurde) ungefähr 5 Nanometer bis ungefähr 15 Nanometer. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Dickenbereich für eine Leerstellen-Transportzone ohne die Dicke einer Pufferschicht ungefähr 15 Nanometer bis ungefähr 75 Nanometer.
In einigen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, dass eine individuelle OLED lediglich entweder eine Leerstellen-Transportzone oder eine Elektronen-Transportzone umfasst. Das heißt, eine lichtemittierende Schicht oder Zone, wie zum Beispiel ein Mischbereich, kann sich in direktem Kontakt mit entweder einer aus der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode oder der Zwischenelektrode befinden.
Das Elektronen-Transportmaterial, das gewählt wird, um eine Elektronen-Transportzone auszubilden, kann jedes geeignete bekannte oder später entwickelte Material sein. Geeignete Elektronen-Transportmaterialien, die in einer Elektronen-Transportzone verwendet werden können, beinhalten die Metalloxinoid-Verbindungen, wie zum Beispiel die Metallchelate von 8-Hydroxychinolin wie in den US-Patenten US 4 539 507 A ; US 5 151 629 A US 5 150 006 A und US 5 141 671 A offenbart Erläuternde Beispiele beinhalten Tris(8-hydroxychinolat)aluminium (AlQ3). Ein anderes Beispiel ist Bis(8-hydroxychinolat)-(4-phenylphenolato)aluminium (BAlq). Andere Beispiele beinhalten Tris(8-hydroxychinolat)gallium, Bis(8-hydroxychinolat)magnesium, Bis(8-hydroxychinolat)zink, Tris(5-methyl-8-hydroxychinolat)aluminium, Tris(7-propyl-8-chinolat)aluminium, Bis[benzo{f}-8-chinolat]zink, Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolat)beryllium und dergleichen.
Andere Klassen von Elektronen-Transportmaterialien, die in einer Elektronen-Transportzone verwendet werden können, beinhalten Stilbenderivate, wie zum Beispiel solche, die im US-Patent US 5 516 577 A offenbart sind, zum Beispiel 4,4'-Bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl.; die Elektronen-Transportmaterialien, die zusammengesetzt sind aus den Metallthioxinoid-Verbindungen wie zum Beispiel die im US-Patent US 5 846 666 A offenbarten, wie zum Beispiel Metallthioxinoid-Verbindungen von Bis(8-chinolinthiolat)zink, Bis(8-chinolinthiolat)cadmium, Tris(8-chinolinthiolat)gallium, Tris(8-chinolinthiolat)indium, Bis(5-methylchinolinthiolat)zink, Tris(5-methylchinolinthiolat)gallium, Tris(5-methylchinolinthiolat)indium, Bis(5-methylchinolinthiolat)cadmium, Bis(3-methylchinolinthiolat)cadmium, Bis(5-methylchinolinthiolat)zink, Bis[benzo{f}-8-chinolinthiolat]zink, Bis[3-methylbenzo{f}-8-chinolinthiolat]zink, Bis[3,7-dimethylbenzo{f}-8-chinolinthiolat]zink, Bis[3-methylthiobenzo{f}-8-chinolinthiolat)zink und dergleichen; die Oxadiazol-Metallchelate, die in dem US-Patent US 5 925 472 A offenbart sind wie zum Beispiel Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[5-biphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolatolzink; Bis[5-biphenyl-2-(2-hydroxyphenyl)-1,3,4oxadiazolato]beryllium; Bis(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]lithium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-tolyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-tolyl-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-2-(2-hydroxyphenyl)1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[5-(p-tert-butylphenyl)-2-(2-hydroxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(3-fluorophenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(4-fluorophenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2(2-hydroxyphenyl)-5-(4-fluorophenyl)-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[5-(4-chlorophenyl)-2-(2-hydroxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxy-4-methylphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-u,-(2-hydroxynaphthyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-pyridyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-pyridyl-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(2-thiophenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-thiadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-thiadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-thiadiazolato]zink; und Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-thiadiazolato]beryllium, und dergleichen; die Triazine, die in den US-Patenten US 6 057 048 A und US 6 821 643 B1 dargestellt sind. Eine andere Klasse von Materialien, die fiür einen Mischbereich geeignet sind, sind die Anthracen-Derivate.
Eine Elektronen-Transportzone kann ein Elektronen-Transportmaterial mit einer Dicke umfassen, die sich im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 5 Nanometer bis ungefähr 500 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen beträgt diese Dicke ungefähr 20 Nanometer bis ungefähr 80 Nanometer. Es wird angenommen, dass eine Dicke außerhalb dieser Bereiche kann ebenfalls verwendet werden kann. In Ausführungsformen wie zum Beispiel denen, wo die organische lichtemittierende Vorrichtung einen mehrschichtigen Elektronen-Transportbereich umfasst, weiden die individuellen Schichten eine Dicke von mindestens ungefähr 1 Nanometer auf.
Eine Klasse von bipolaren Transport-Materialien, die in einem Mischbereich verwendet werden können, umfasst Anthracene, wie zum Beispiel 2-t-Butyl-9,19-di-(2-naphthyl)anthracen, 9,10-Di-(2-naphthyl)anthracen, 9,10-Di-phenylanthracen, 9,9-Bis[4-(9-anthryl)phenyl]fluorin, und 9,9-Bis[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]fluorin. Andere geeignete Anthracene sind solche, die in den Druckschriftent EP 1 009 044 A2 , US 5 972 247 A , US 5 935 721 A , und US 6 497 172 B2 , offenbart sind.
Eine Klasse von Dotierungsmitteln, die ebenfalls in einem Mischbereich verwendet werden können, sind die fluoreszierenden Farbstoffe mit kondensierten Ringen. Beispiele der fluoreszierenden Farbstoffe mit kondensierten Ringen beinhalten Perylen, Rubren, Anthracen, Coronen, Phenanthrecen, Pyren und dergleichen, wie beschrieben im US-Patent Nr. 3,172,862 , dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird. Fluoreszierende Materialien, die als Dotierungsmittel verwendet werden können, beinhalten Butadiene, wie zum Beispiel 1,4-Diphenylbutadien und Tetraphenylbutadiene, Stilbene, und dergleichen, wie beschrieben in den US-Patenten US 4 356 429 A und US 5 515 577 A Andere Beispiele von Dotierungsmaterialien sind solche, die beschrieben sind im US-Patent US 5 601 903 A . Andere fluoreszierende Farbstoffe, die in einem Mischbereich verwendet werden können, beinhalten solche, die in dem US-Patent US 5 935 720 A offenbart sind, wie zum Beispiel 4(Dicyanomethylen)-2-I-propyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCLBT). Eine andere Klasse von Dotierungsmaterialien, die in einem Mischbereich verwendet werden können, sind die Lanthaniden-Metallchelat-Komplexe, wie zum Beispiel Tris(acetylacetonato)(phenanthrolin)terbium, Tris(acetylacetonato)(phenanthrolin)europium, und Tris(thenoyltrisfluoracetonato)(phenanthrolin)europium, und diejenigen, die in Kido et al., „White light emitting organic electroluminescent device using lanthanide complexes”, Jpn. J. Appl. Phys., Band 35, Seiten L395–L396 (1996) offenbart sind; und phosphoreszierende Materialien, wie zum Beispiel organometallische Verbindungen, die Schwermetallatome enthalten, die zu einer starken Spin-Bahn-Kopplung, wie zum Beispiel solche, die in Baldo et al., „Highly efficient organic phosphorescent emission from organic electroluminescent devices”, Letters to Nature, Band 395, Seiten 151–154 (1998) offenbart sind. Beispiele solcher phosphoreszierender Materialien beinhalten 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H23H-porphin-platin(II) (PtOEP) und fac Tris(2-phenylpyridin)iridium (Ir(ppy)3).
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten umfassen. Diese zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten können zwei beliebige Materialien sein, die unterschiedliche Leerstellenbeweglichkeiten und/oder unterschiedliche Elektronenbeweglichkeiten aufweisen.
Im Allgemeinen wird ein Material als Leerstellentransport-Material angesehen, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit mindestens ungefähr 10 Mal höher ist als seine Elektronenbeweglichkeit. Darüber hinaus wird ein Material als Elektronentransport-Material angesehen, wenn seine Elektronenbeweglichkeit mindestens ungefähr 10 Mal höher ist als seine Leerstellenbeweglichkeit. Des weiteren wird ein Material als bipolares Transport-Material angesehen, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit gleich seiner Elektronenbeweglichkeit ist, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit seine Elektronenbeweglichkeit um nicht mehr als das Zehnfache übersteigt, oder wenn seine Elektronenbeweglichkeit seine Leerstellenbeweglichkeit um nicht mehr als das Zehnfache übersteigt.
Die zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten sind bipolare Transport-Materialien, wovon erläuternde Beispiel oben gegeben wurden.
In diesen Ausführungsformenwerden die Materialien so ausgewählt, dass die Leerstellenbeweglichkeit eines Materials mindestens zweimal höher ist als die Leerstellenbeweglichkeit des anderen Materials, und/oder die Elektronenbeweglichkeit eines Materials mindestens zweimal höher ist als die Elektronenbeweglichkeit des anderen Materials.
Ein Mischbereich kann von ungefähr 5 Volumenprozent bis ungefähr 95 Volumenprozent eines der beiden genannten Materialien, und von ungefähr 95 Volumenprozent bis ungefähr 5 Volumenprozent des anderen der beiden Materialien umfassen. Ein Mischbereich kann weiterhin optional von ungefähr 0,01 Volumenprozent bis ungefähr 25 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst ein Mischbereich von ungefähr 30 Volumenprozent bis ungefähr 70 Volumenprozent eines der beiden genannten Materialien, von ungefähr 70 Volumenprozent bis ungefähr 30 Volumenprozent des anderen der beiden genannten Materialien, und kann optional weiterhin von ungefähr 0,05 Volumenprozent bis ungefähr 10 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Mischbereich von ungefähr 40 Volumenprozent bis ungefähr 60 Volumenprozent eines der beiden genannten Materialien, von ungefähr 60 Volumenprozent bis ungefähr 40 Volumenprozent des anderen der beiden genannten Materialien, und optional von ungefähr 0,1 Volumenprozent bis ungefähr 2 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In anderen Ausführungsformen kann das Dotierungsmittel in dem Mischbereich in einer Menge von ungefähr 5 Volumenprozent bis ungefähr 20 Volumenprozent vorhanden sein.
Es ist klar, dass in einer gestapelten OLED, in der mehr als eine individuelle OLED einen Mischbereich umfasst, die Mischbereiche der individuellen OLEDs in Bezug auf eines oder beide Materialien, die verwendet werden, um den Mischbereich auszubilden, und der Konzentrationen der Materialien in den Mischbereichen, von der selben oder von unterschiedlicher Zusammensetzung sein können.
Ein Mischbereich kann durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden, dass die Ausbildung von ausgewählten Materialmischungen und optional Dotierungsmitteln gestattet. Zum Beispiel kann ein Mischbereich gebildet werden durch Co-Verdampfung des/der Leerstellen-Transportmaterials(ien), des/der Elektronen-Transportmaterials(ien), und optional der/des Dotierungsmittel(s), um einen Mischbereich auszubilden.
Die Dicke eines Mischbereichs kann von zum Beispiel ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 1000 Nanometer. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke eines Mischbereichs zwischen ungefähr 10 Nanometer und ungefähr 200 Nanometer. In anderen Ausführungsformen beträgt die Dicke des Mischbereichs zwischen ungefähr 20 Nanometer und ungefähr 100 Nanometer. Dicken außerhalb dieser Bereiche können jedoch ebenfalls verwendet werden. In Ausführungsformen, in denen eine gestapelte OLED zwei oder mehr individuelle OLEDs beinhaltet, die jeweils einen Mischbereich umfassen, können die Mischbereiche die selbe oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Die Dicke des entsprechenden Mischbereichs kann wie gewünscht for einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt werden und kann das Abstimmen der elektrischen Eigenschaften der gestapelten OLED-Vorrichtungen gestatten.
Ein Mischbereich kann mehr als eine Schicht umfassen. Zum Beispiel kann ein Mischbereich selektiv ausgebildet werden, um zwei, drei oder sogar mehr separate Schichten zu beinhalten. In diesen Ausführungsformen können die Mischungsverhältnisse der beiden Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten dieselben in jeder Schicht sein, oder die Mischungsverhältnisse können in den Schichten variiert werden. Zum Beispiel können die Mehrfachschichten jeweils einen gleichen prozentualen Gewichtsanteil bipolaren Transportmaterial(ien) umfassen. In anderen Ausführungsformen kann der Mischbereich unterschiedliche Mengen dieser Materialien umfassen. Zudem können die Zusammensetzungen der individuellen Schichten eines Mischbereichs die gleichen oder unterschiedlich sein. Benachbarte Schichten mit dem selben Materialaufbau werden als unterschiedliche Schichten angesehen, wenn mindestens eines der entsprechenden Materialien in unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden ist.
Die Kathode kann jedes geeignete Metall enthalten, einschließlich Komponenten mit hoher Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Metalle mit, zum Beispiel, einer Austrittsarbeit von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV, oder Komponenten mit niedriger Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Metalle mit, zum Beispiel, einer Austrittsarbeit von ungefähr 2 eV bis ungefähr 4 eV.
Die Kathode kann eine Kombination eines Metalls mit niedriger Austrittsarbeit (weniger als ungefähr 4 eV) und mindestens einem weiteren Metall umfassen. Wirksame Verhältnisse des Metalls mit niedriger Austrittsarbeit zu dem zweiten oder anderen Metall liegen zwischen weniger als ungefähr 0,1 Gewichtsprozent bis ungefähr 99,9 Gewichtsprozent und, genauer, zwischen ungefähr 3 bis ungefähr 45 Gewichtsprozent. Veranschaulichende Beispiele von Metallen mit niedriger Austrittsarbeit beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Alkalimetalle wie zum Beispiel Lithium oder Natrium; Metalle der Gruppe 2A oder Erdalkalimetalle wie zum Beispiel Beryllium, Magnesium, Calcium oder Barium; und Metalle der Gruppe III einschließlich Seltenerdmetalle und die Metalle der Actinidengruppe wie zum Beispiel Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Europium, Terbium oder Actinium. Lithium, Magnesium und Calcium sind bevorzugte Metalle mit niedriger Austrittsarbeit. Die Mg-Ag-Legierungs-Kathoden des US-Patents US 4 885 211 A , offenbaren eine geeignete Kathodenanordnung. Eine andere Kathodenanordnung ist beschrieben im US-Patent US 5 429 884 A , worin die Kathoden aus Lithiumlegierungen mit anderen Metallen mit hoher Austrittsarbeit wie zum Beispiel Aluminium oder Indium, hergestellt werden. Ein anderes geeignetes Material für eine Kathode ist Aluminium.
Eine Kathode kann mindestens ein transparentes leitfähiges Material umfassen, wie zum Beispiel Indium-Zinnoxid (ITO), und andere Materialien, wie zum Beispiel solche, die in den US-Patenten US 5 703 436 A und US 5 707 745 A beschrieben sind.
Die Dicke einer Kathode kann im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 10 Nanometer bis ungefähr 500 Nanometer liegen, und genauer, von ungefähr 25 bis ungefähr 300 Nanometer, obwohl Dicken außerhalb dieser Bereiche verwendet werden können. Die Kathode kann unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens zur Ausbildung von Dünnfilmen gebildet werden. Beispielhafte Verfahren zur Ausbildung der Kathode beinhalten Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum, Abscheidung mittels Elektronstrahl und Sputterabscheidung.
Eine gestapelte OLED kann ein thermisches Schutzelement (nicht gezeigt) beinhalten, gebildet aus mindestens einer Schicht umfassend mindestens ein Material mit bestimmten thermischen Eigenschaften, so dass der Widerstand der gestapelten OLED gegen Kurzschluss bei erhöhten Temperaturen erhöht wird. Unter den gewünschten thermischen Eigenschaften der ein thermische Schutzelement umfassenden Materialien sind die thermischen Ausdehnungseigenschaften, wobei bestimmte Bereiche für diese Eigenschaften bevorzugt sind, wie zum Beispiel weniger als ungefähr 9 × 10^–6 (°C^–1), und vorzugsweise weniger als ungefähr 4 × 10^–6 (°C^–1) ohne bestimmte untere Grenzen für diese Eigenschaften. Die Bereiche sind gewählt basierend auf den thermischen Eigenschaften der anderen Materialien, aus denen die gestapelte OLED besteht, insbesondere die thermischen Eigenschaften der Materialien, aus denen das Substrat, die Leerstellen-Transportzone und die Mischbereiche und die Elektronen-Transportzonen bestehen, so dass die Suszeptibilität der gestapelten OLED gegen Kurzschluss bei hohen Temperaturen eliminiert, minimiert oder wesentlich reduziert wird. Die in einem thermischen Schutzelement verwendeten Materialien können gewählt werden aus irgendeiner geeigneten Klasse von Materialien, wie zum Beispiel organische Verbindungen, anorganische Materialien, metallische Materialien und Mischungen davon. Veranschaulichende Beispiele von Materialien, die in dem thermischen Schutzelement verwendet werden können, sind Metalloxide wie zum Beispiel Al₂O₃, SiO, SiO₂, ZrO₂ geeignete Beispiele sind. Die Dicke eines thermischen Schutzelements kann von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 100 Mikrometer betragen, obwohl es keine obere Grenze für die Dicke gibt, außer wenn es nötig sein kann aufgrund von Beschränkungen in der Herstellungstechnik, oder wie es gegeben sein kann, um schädliche Effekte bezüglich anderer Leistungsmerkmale der OLED oder zusätzliche Kosten zu vermeiden. Ein geeigneter Dickenbereich für ein thermisches Schutzelement ist zum Beispiel von ungefähr 10 Nanometer bis ungefähr 1000 Nanometer.
Ein thermisches Schutzelement kann hergestellt werden durch Ausformen eines der oben beschriebenen Materialien in dünne Filme durch irgendeine geeignete bekannte oder später entwickelte Methode. Geeignete Methoden für diesen Zweck beinhalten zum Beispiel Dampfphasenabscheidung, Sputtern, Elektronenstrahl, Lichtbogenabscheidung und Spin Coating-Techniken. Von diesen Methoden sind Dampfphasenabscheidung und Sputtern bevorzugt.
Eine Zwischenelektrode kann irgendein geeignetes Leerstelleninjektionsmaterial oder Elektroneninjektionsmaterial umfassen, abhängig davon, ob es von einer Elektrode verlangt wird, als Leerstelleninjektionskontakt oder als Elektroneninjektionskontakt oder beides zu fungieren. Demgemäss kann, abhängig davon, in welcher Art die Elektrode funktionieren soll, die Zwischenelektrode eine Einzelschicht- oder eine Mehrschichtelektrode sein. Zum Beispiel kann, wenn eine Zwischenelektrode eine Leerstellen-Transportzone auf jeder Seite berührt, die Zwischenelektrode eine Einzelschicht eines Leerstelleninjektionsmaterials umfassen, oder eine Mehrschicht-Anordnung, in der die den entsprechenden Leerstellen-Transportzonen benachbarten Schichten ein Leerstelleninjektionsmaterial umfassen. In gleicher Weise kann, wenn eine Zwischenelektrode Elektronen-Transportzonen auf jeder Seite berührt, die Zwischenelektrode eine Einzelschicht sein, die ein Elektroneninjektionsmaterials umfasst, oder eine Mehrschicht-Anordnung, in der die den entsprechenden Leerstellen-Transportzonen benachbarten Schichten ein Elektroneninjektionsmaterial umfassen. Wenn eine Seite der Zwischenelektrode eine Schicht mit einer Leerstellen-Transportfunktion berührt, und die gegenüberliegende Seite der Zwischenelektrode eine Schicht mit einer Elektronen-Transportfunktion berührt, ist in einigen Ausführungsformen die Zwischenelektrode eine Mehrschichtelektrode mit einer Schicht umfassend ein der Leerstellen-Transportschicht benachbarten Leerstelleninjektionsmaterial, und einer Schicht umfassend ein der Elektronen-Transportschicht benachbarten Elektroneninjektionsmaterial.
Geeignete Materialien für die Zwischenelektroden beinhalten ITO, V₂O₅, dünne Schichten von Mg:Ag. Alternativ können die Zwischenelektroden eine metall-organische Mischschicht (MOML) umfassen, wie die im US-Patent US 6 841 932 B2 beschriebenen. Zusätzlich kann die Zwischenelektrode aus einer Anordnung bestehen, in der eine MOML, in einigen Fällen, zwischen einer Leerstelleninjektionsschicht und einer Elektroneninjektionsschicht angeordnet ist, wobei die Leerstelleninjektionsschicht ein elektronenaufnehmendes Material mit der Eigenschaft aufweist, organische Verbindungen oxidieren zu können.
Eine Elektroneninjektionsschicht kann mindestens ein Material umfassen, das die Injektion von Elektronen von einer Kathode oder Zwischenelektrode in eine Elektronen-Transportzone erhöht. Veranschaulichende Beispiele von Materialien, die in der Elektroneninjektionsschicht verwendet werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Metallverbindungen und geeignete organische halbleitende Materialien.
Geeignete Metallverbindungen, die in einer Elektroneninjektionsschicht verwendet werden können, beinhalten die Erdalkalimetalloxide wie SrO, CaO, BaO und andere, wie in den US-Patenten US 5 457 565 und US 5 739 635 A offenbart, und andere Metalloxide wie zum Beispiel. Al₂O₃, SiO und SiO₂. Andere geeignete Elektroneninjektionsmaterialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Metalle wie zum Beispiel Ca, Li, K, Na, Mg, Al, In, Y, Sr, Cs, Cr, Ba, Sc und Verbindungen davon. Eine geeignete Klasse von Metallverbindungen, die in einer Elektroneninjektionsschicht verwendet werden können, sind die Alkalimetallhalogenide wie zum Beispiel LiF, LiCl, NaCl, KF, KCl und andere, wie solche, die im US-Patent US 5 739 635 A offenbart sind, und auch solche, die im US-Patent US 5 776 622 A offenbart sind.
Geeignete organische halbleitende Materialien, die in einer Elektroneninjektionsschicht verwendet werden können, beinhalten Materialien oder Komponenten, die eine hohe Energieabscheidung der Kathode erlauben. Beispiele dieser Materialien können gewählt werden aus den Porphyrin- und den Naphthacen-Verbindungen, von denen Phthalocyanin ein Beispiel ist. Eine Elektroneninjektionsschicht kann weiterhin mindestens ein Dotierungsmittel beinhalten, beinhaltend ein Elektroneninjektionsdotierungsmittel, wie zum Beispiel Li.
Eine Elektroneninjektionsschicht einer Zwischenelektrode kann eine Dicke aufweisen, die sich zum Beispiel, im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen liegt der Dickenbereich für eine Elektroneninjektionsschicht zwischen ungefähr 1 Nanometer und ungefähr 10 Nanometer. Andere geeignete Dickenbereiche für eine Elektroneninjektionsschicht sind von ungefähr 10 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer. Eine Elektroneninjektionsschicht kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Verfahrens zur Ausbildung von Dünnfilmen gebildet werden, wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum, Elektronenstrahl-Abscheidung und Sputterabscheidung, wobei die Dampfphasenabscheidung im Vakuum bevorzugt ist.
Beispiele von Leerstelleninjektionsmaterialien, die für eine Zwischenelektrode geeignet sind beinhalten solche Materialien, die vorstehend hierin als geeignet als Anode beschrieben wurden. In anderen Ausführungsformen kann das Leeerstelleninjektionsmaterial ein elektronenaufnehmendes Material umfassen, das eine organische Verbindung in einem Lumineszenzbereich oxidieren kann. Geeignete elektronenaufnehmende Materialien beinhalten anorganische Verbindungen wie solche, die im US-Patent US 6 423 429 B2 beschrieben sind. Solche anorganischen Verbindungen beinhalten Lewissäuren wie zum Beispiel FeCl₃, AlCl₃, InCl₃, GlCl₃, SbCl₅ und Kombinationen davon. Geeignete organische elektronenaufnehmende Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Trinitrofluorenon und 2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8,-tetracyanochinodimethan (F4-TCNQ). Leerstelleninjektionsschichten, die wie oben beschrieben ein elektronenaufnehmendes Material umfassen, können optional ein organisches Material, wie zum Beispiel ein Leerstellen-Transportmaterial, umfassen. Geeignet Leerstellen-Transportmaterialien beinhalten solche, die vorstehend hierin beschrieben wurden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, NPB, MTDATA, BP-TPD, CuPc, VOPc, PEDOT, PAni und dergleichen. Solche Leerstellen-Transportmaterialien sind Dampfphasenabscheidungstechniken zugänglich. In einigen Ausführungsformen umfasst eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode lediglich ein elektronenaufnehmendes Material oder eine Kombination von elektronenaufnehmenden Materialien. In anderen Ausführungsformen umfasst eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode ein ein elektronenaufnehmendes Material oder eine Kombination von elektronenaufnehmenden Materialien und eine Leerstellen-Transportmaterial. In einigen Ausführungsformen liegt das Verhältnis von elektronenaufnehmendem Material zu Leerstellen-Transportmaterial in einer Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode zwischen ungefähr 10:90 und ungefähr 90:10 Volumenprozent. Eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen liegt der Dickenbereich fiür eine Leerstelleninjektionsschicht im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 10 Nanometer. Andere geeignete Dickenbereiche für eine Leerstelleninjektionsschicht betragen von ungefähr 10 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer. Eine Leerstelleninjektionsschicht kann unter Verwendung irgendeines Verfahrens gebildet werden, das zur Ausbildung von dünnen Filmen geeignet ist, wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum, Elektronenstrahl-Abscheidung und Sputterabscheidung, wobei die Dampfphasenabscheidung im Vakuum das bevorzugte Verfahren ist.
Es ist klar, dass verschiedene Eigenschaften einer gestapelten OLED wie gewünscht durch Variieren der Dicke irgendeiner Schicht der gestapelten OLED, wie zum Beispiel durch Änderung der Dicke eines Mischbereichs und dergleichen, angepasst oder eingestellt werden kann.
Gestapelte OLEDs gemäß der vorliegenden Offenbarung, die mindestens eine OLED mit einem Mischbereich beinhalten, werden weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Die folgenden Beispiele sind lediglich veranschaulichend gedacht.
BEISPIELE
Vergleichsbeispiel I
Es wurde eine erste gestapelte OLED-Vorrichtung mit einer Struktur wie in 4 gezeigt, hergestellt. Die gestapelte OLED 400 umfasst ein Substrat 410, Anode 420, Lumineszenzbereich 430, Lumineszenzbereich 450, Zwischenelektrode 440, angeordnet zwischen den Lumineszenzbereichen 430 und 450, und Kathode 460. Lumineszenzbereiche 430 und 450 beinhalten jeweils eine untere Leerstellen-Transportzone (432 bzw. 452), einen Mischbereich (434 bzw. 454) und eine obere Elektronen-Transportzone (436 bzw. 456). Die gestapelte OLED wurde mittels Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum (5 × 10^–6 Torr) auf mit ITO beschichteten Glassubstraten hergestellt, wobei das ITO als untere Elektrode diente. Die Mischbereiche 434 und 454 wiesen eine Dicke von 80 Nanometern auf und beinhalteten N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidin (NPB) als Leerstellen-Transportmaterial, Tris(8-Hydroxychinolin)aluminium (AlQ₃) als Elektronen-Transportmaterial und (C545T)-Coumarin-Farbstoff [10-(2-Benzpthiazolyl)-2,3‚6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl]-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[6,7,8-ij]chinolizin-11-on)] grün emittierendes Dotierungsmittel. Die Kathode 460 wurde aus Mg:Ag gebildet. Die Zwischenelektrode 440 war eine Mehrschichtelektrode, umfassend eine metall-organische Mischschicht von AlQ₃/Ag(90:10) mit einer Dicke von 50 Nanometern, eingeschoben zwischen eine Schicht LiF mit einer Dicke von 10,°Angstrbm als Elektroneninjektionsschicht, und einer Schicht von NPB + 10% F₄-TCNQ mit einer Dicke von 20 Nanometern als Leerstelleninjektions-Materialschicht.
Die Vorrichtung wurde angetrieben mit einer Stromdichte von ungefähr 31,25 mA/cm² und erzeugte eine grüne Emission bei einer Beleuchtungsstärke (Leuchtdichte) von 3910 cd/m². Der Beleuchtungsstärkewert übersetzt sich zu einer Elektrolumineszenz-Wirksamkeit von 12,5 cd/A. Die CIE-Farbkoordinaten waren (0,327, 0,617), was auf eine gesättigte Grünemission für die Vorrichtung hinausläuft. Die Treiberspannung für die Vorrichtung betrug 13,4 V.
Vergleichsbeispiel II
Es wurde eine gestapelte OLED-Vorrichtung hergestellt, die in allen Aspekten identisch zu der Vorrichtung von Beispiel I war, mit der Ausnahme, dass die Dicke jedes der Mischbereiche 434 und 454 der entsprechenden Lumineszenzbereiche 43 und 45 Nanometer statt 80 Nanometer betrug. Bei einer Dichte von 25 mA/cm² betrieben, betrug die Treiberspannung lediglich 9,5 V, die Vorrichtung wies jedoch eine Elektrolumineszenz-Wirksamkeit von 12,4 cd/A, was zu der der Vorrichtung von Beispiel I vergleichbar ist. Infolgedessen kann, durch Optimierung der Dicke der Mischschichten in einer gestapelten OLED, die Treiberspannung der Vorrichtung verringert werden, während sie noch immer eine hohe Elektrolumineszenz-Wirksamkeit (größer als 10 cd/A) beibehält.
VERGLEICHSBEISPIEL III
Es wurde ein individuelle OLED-Vorrichtung mit einer Anordnung wie in 5 gezeigt, hergestellt. Das Substrat 510, Anode 520, Leerstellen-Transportzone 532, Mischbereich 534, Elektronen-Transportzone 536 und Kathode 540 wiesen die selbe Anordnung und Dicke von vergleichbaren Schichten in der Vorrichtung von Vergleichsbeispiel I auf. Bei einer Dichte von 31,25 mA/cm² betrieben, erzeugte die Vergleichsvorrichtung eine Grünemission mit einer Beleuchtungsstärke von 2600 cd/cm2. Die Vergleichsvorrichtung zeigte Leuchtdichtewerte, die sich zu einer Elektrolumineszenz-Wirksamkeit von 8,3 cd/A übersetzten. Die Treiberspannung der Vergleichsvorrichtung betrug 6,8 V. Die Farbkoordinaten für das Vergleichsbeispiel waren (0,304, 0,621), was auf eine gesättigte Grünemission hinausläuft.
OPERATIVE STABILITÄTSPRÜFUNG
Mit der Vorrichtung von Vergleichsbeispiel I und der Vorrichtung von Vergleichsbeispiel III wurden operative Stabilitätsprüfungen unter AC-Treiberbedingungen bei einer durchschnittlichen konstanten Stromdichte in Durchlassrichtung von 31,25 mA/cm² in einer trockenen Atmosphäre durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 6 gezeigt in Form der Leuchtdichteänderung mit der Zeit unter diesen Bedingungen. Wie in 6 gezeigt, zeigt die gestapelte OLED von Beispiel I eine der der nicht gestapelten OLED von Vergleichsbeispiel III vergleichbare operative Stabilität, wobei beide eine Leuchtdichteverringerung von lediglich 25% der ursprünglichen Leuchtdichte nach 500 Arbeitsstunden bei 31,25 mA/cm² zeigen. Die gestapelte OLED wies jedoch eine höhere Helligkeit auf als die nicht gestapelte OLED. Folglich stellen gestapelte OLED-Vorrichtungen, umfassend OLEDs mit einem Mischbereich eine Vorrichtung mit der hohen operativen Stabilität nicht gestapelter OLEDs mit einem Mischbereich bereit, bieten aber auch eine hohe Elektrolumineszenz-Wirksamkeit, die üblicherweise von anderen gestapelten OLED-Vorrichtungen gezeigt wird.

Claims

Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von Lumineszenzbereichen, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Elektrode; und eine Zwischenelektrode, welche zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnet ist, wobei mindestens einer der Vielzahl von Lumineszenzbereichen einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung aus einem ersten Material und einem zweiten Material und wahlweise einem Dotierungsmittel umfasst, wobei mindestens eines aus dem ersten Material, dem zweiten Material und dem Dotierungsmittel ein Emitter ist, und wobei das erste und das zweite Material voneinander verschiedene Elektronen- und Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportkapazitäten besitzen, wobei das erste und das zweite Material bipolare Transportmaterialien sind.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Mischbereich weiterhin ein Dotierungsmittel umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl der Lumineszenzbereiche eine unterschiedliche Emissionsfarbe emittiert.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Vielzahl der Lumineszenzbereiche eine Emissionsfarbe emittiert, welche verschieden ist von einer Emissionsfarbe, welche von mindestens einem der anderen Lumineszenzbereiche emittiert wird.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl der Lumineszenzbereiche die gleiche Emissionsfarbe emittiert.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Lumineszenzbereich einen Mischbereich umfasst, umfassend weiterhin eine Ladungstransportzone benachbart einer der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und der Zwischenelektrode.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Lumineszenzbereich einen Mischbereich umfasst, umfassend den Mischbereich angeordnet zwischen einer ersten Ladungstransportzone und einer zweiten Ladungstransportzone.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Mischbereich etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% des ersten Materials und etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% des zweiten Materials umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei ein Mischbereich weiterhin ein Dotierungsmittel in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 25 Vol.-% umfasst.
Anzeigevorrichtung, umfassend die gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von Lumineszenzbereichen, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Elektrode; und eine Zwischenelektrode, angeordnet zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen, wobei mindestens einer der Vielzahl der Lumineszenzbereiche eine erste Ladungstransportzone, eine zweite Ladungstransportzone und einen Mischbereich, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Ladungstransportzone, umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung aus einem ersten Material und einem zweiten Material und wahlweise einem Dotierungsmittel umfasst, wobei mindestens eines aus dem ersten Material, dem zweiten Material und dem Dotierungsmittel ein Emitter ist, und wobei das erste und das zweite Material voneinander verschiedene Elektronen- und Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportkapazitäten besitzen, wobei das erste und das zweite Material bipolare Transportmaterialien sind.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Mischbereich weiterhin ein Dotierungsmittel umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder der Vielzahl der Lumineszenzbereiche eine unterschiedliche Farbe emittiert.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder der Vielzahl der Lumineszenzbereiche die gleiche Emissionsfarbe emittiert.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Zwischenelektrode eine erste Oberfläche in Kontakt mit einer Ladungstransportzone eines ersten Lumineszenzbereichs und eine zweite Oberfläche in Kontakt mit einer Ladungstransportzone eines zweiten Lumineszenzbereichs umfasst, wobei jede der Ladungstransportzonen, welche die erste und die zweite Oberfläche der Zwischenelektrode kontaktieren, die gleiche Ladungstransportfunktion besitzen.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Zwischenelektrode eine Einzelschicht ist, die fähig ist, einen einzigen Ladungstyp in eine benachbarte Ladungstransportzone zu injizieren.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Zwischenelektrode eine Mehrfachschichtkonfiguration besitzt, umfassend eine erste Schicht benachbart einer Ladungstransportzone eines ersten Lumineszenzbereichs, und eine zweite Schicht benachbart einer Ladungstransportzone eines zweiten Lumineszenzbereichs, wobei die erste und die zweite Schicht der Zwischenelektrode ein ladungsinjizierendes Material umfassen, das in der Lage ist, einen geeigneten Ladungstyp in die benachbarte Ladungstransportzone zu injizieren.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder der Vielzahl der lichtemittierenden Bereiche eine erste Ladungstransportzone, eine zweite Ladungstransportzone und einen Mischbereich, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Ladungstransportzone, umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung aus einem ersten Material und einem zweiten Material und wahlweise einem Dotierungsmittel umfasst, wobei mindestens eines aus dem ersten Material, dem zweiten Material und dem Dotierungsmittel ein Emitter ist und wobei das erste und das zweite Material voneinander verschiedene Elektronen- und Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportkapazitäten besitzen.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Elektrode eine Anode ist und die zweite Elektrode eine Kathode ist.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Elektrode eine Kathode ist und die zweite Elektrode eine Anode ist.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jede der ersten und der zweiten Elektrode eine Anode ist.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei jede der ersten und der zweiten Elektrode eine Kathode ist.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Zwischenelektrode eine erste Oberfläche, welche eine Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportzone eines ersten Lumineszenzbereichs kontaktiert, und eine zweite Oberfläche, welche eine Elektronen-Transportzone eines zweiten Lumineszenzbereichs kontaktiert, umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Zwischenelektrode, die eine Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportzone eines ersten Lumineszenzbereichs und eine Elektronen-Transportzone eines zweiten Lumineszenzbereichs kontaktiert, eine erste Schicht, benachbart der Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportzone des ersten Lumineszenzbereichs, und eine zweite Schicht benachbart der Elektronen-Transportzone des zweiten Lumineszenzbereichs umfasst, wobei die erste Schicht ein Leerstellen- bzw. Defektelektronen-injizierendes Material umfasst, und die zweite Schicht ein elektroneninjizierendes Material umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei ein Mischbereich etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% des ersten Materials und etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% des zweiten Transportmaterials umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 25, wobei ein Mischbereich weiterhin ein Dotierungsmittel in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 25 Vol.-% umfasst.
Anzeigevorrichtung, umfassend die gestapelte lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein wahlweises Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von Lumineszenzbereichen, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten Elektrode; und eine Zwischenelektrode, angeordnet zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen, wobei mindestens einer der Vielzahl der Lumineszenzbereiche einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung aus einem ersten Material und einem zweiten Material und wahlweise einem Dotierungsmittel umfasst, wobei mindestens eines aus dem ersten Material, dem zweiten Material und dem Dotierungsmittel ein Emitter ist, und wobei das erste und das zweite Material voneinander verschiedene Elektronen- und Leerstellen- bzw. Defektelektronen-Transportkapazitäten besitzen; und wobei mindestens eine der einen oder mehreren Zwischenelektroden eine metall-organische Mischschicht-Elektrode ist, umfassend eine erste ladungsinjizierende Schicht, eine zweite ladungsinjizierende Schicht und eine metall-organische Mischschicht, angeordnet zwischen der ersten und der zweiten ladungsinjizierenden Schicht, wobei das erste und das zweite Material bipolare Transportmaterialien sind.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die metall-organische Mischschicht der metall-organischen Mischschicht-Elektrode unabhängig ein Metallmaterial in einer Menge von etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% und ein organisches Material in einer Menge von etwa 5 bis etwa 95 Vol.-% umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die metall-organische Mischschicht der metall-organischen Mischschicht-Elektrode ein Metallmaterial in einer Menge von etwa 5 bis etwa 30 Vol.-% und ein organisches Material in einer Menge von etwa 95 bis etwa 70 Vol.-% umfasst.
Gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die erste ladungsinjizierende Schicht eine elektroneninjizierende Schicht ist, und die zweite ladungsinjizierende Schicht eine Leerstellen- bzw. Defektelektronen-injizierende Schicht ist.