BRPI0715585A2 - diodo orgÂnico eletro-opticamente ativo, dispositivo de iluminaÇço, dispositivo de exibiÇço, e, dispositivo de cÉlula solar orgÂnico - Google Patents
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Abstract
DIODO ORGÂMCO ELETRO-OPTICAMENTE ATIVO, DISPOSITIVO DE ILUMINAÇçO, DISPOSITIVO DE EXIBIÇçO, E, DISPOSITIVO DE CÉLULA SOLAR ORGÂNICO. Um diodo orgânico eletro-opticamente ativo tem eletro de anodo (102), um eletrodo de catodo (122), uma camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) arrumado entre os eletrodos (102, 122) e uma camada orgânica portadora de carga (116) arrumado entre a camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) mencionada e a camada de eletrodo de catodo (122), e adjacente à camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) mencionada. A camada orgânica portadora de carga (116) é formada de um material de semicondutor orgânico altamente dopado. Uma camada de proteção contra curto (120) é arrumado entre uma camada de eletrodo de catodo (122) mencionada e uma camada orgânica portadora de carga (116) mencionada, e adjacente à camada de eletrodo de catodo (122) mencionada, onde uma camada de proteção contra curto (120) mencionada é formada de um material de semicondutor inorgânico. A camada de proteção contra curto previne contato direto entre uma camada do catodo e uma camada orgânica portadora de carga, que reduz o risco que uma camada de catodo vai ter impacto destrutivo na camada orgânica portadora de carga. Isto reduz o risco de um curto a ocorrer entre o catodo e o anodo, que resulta na confiabilidade aumentada do diodo orgânico.
Description
"DIODO ORGÂNICO ELETRO-OPTICAMENTE ATIVO, DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, DISPOSITIVO DE EXIBIÇÃO, E, DISPOSITIVO DE CÉLULA SOLAR ORGÂNICO" CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se relaciona de modo geral, aos diodos
orgânicos ativo eletro-opticamente, tal como usado em células solar orgânicas e como diodos de emissão de luz orgânicos (OLEDs). Mais especificamente isto se relaciona a um diodo orgânico eletro-opticamente ativo compreendendo um eletrodo de anodo, um eletrodo de catodo , uma camada orgânica eletro-opticamente ativa arrumada entre os eletrodos, e uma camada orgânica portadora de carga formada de um material de semicondutor orgânico altamente dopado. CONHECIMENTO DA INVENÇÃO
Diodos orgânicos eletro-opticamente ativos são, por exemplo, usados como diodos de emissão de luz orgânicos (OLEDs), em dispositivos de iluminação, em dispositivos de exibição e in dispositivos de célula solar orgânica. Um diodo orgânico em um dispositivo de célula solar orgânica é arrumado para gerar eletricidade da luz, enquanto em um dispositivo de iluminação, o diodo orgânico é arrumado para gerar luz da eletricidade. Todavia, essas são apenas diferentes manifestações de propriedades fundamentais comum pertencendo a certos materiais orgânicos eletro- opticamente ativos. Progresso e desenvolvimento em uma área, tal como na área de dispositivos de iluminação e OLEDs, assim sendo podem ser utilizados para melhoramentos na outra área, tal como na área de dispositivos de célula solar orgânica.
Esta medida, esforços principalmente, tem sido gasto em dispositivos de iluminação, e em particular em OLEDs. Isto é parcialmente devido ao que eficiência, confiabilidade e tempo de vida operacional obtidas ate agora têm sido considerado bastante pobre para dispositivos de célula solar orgânica viáveis, especialmente a luz que pode ser alcançada em dispositivos de célula solar convencionais. Embora essas propriedades são desejáveis para melhorar também na área de dispositivos de aplicação de iluminação, os requisitos são, freqüentemente, não totalmente, altos, e já há produtos disponíveis comercialmente, tal como mostradores baseados na tecnologia de OLED. Parcialmente, isto é devido ao fato que OLEDs emitem luz e assim sendo não requerem iluminação de fundo tal como em mostradores de cristal líquido (LCDs) convencionais. Algumas outras vantagens de diodos orgânicos eletro-opticamente ativos em geral são, por exemplo, que eles são comparativamente fáceis e de eficiente custo para fazer, pode ser fabricado em camadas finas e flexíveis e mesmo serem feitos transparentes.
Recentemente houve progresso em eficiência através do uso de material de semicondutor orgânico altamente dopados, em particular para uso como camadas portadora de carga, tal como camadas de transporte nos OLEDs .
Por exemplo, US 20050040390 apresenta materiais de semicondutor orgânico dopados que podem ser usados para melhorar os OLEDs. Os materiais têm densidade portadora de carga melhorada e mobilidade de portadora de carga efetiva. A dopagem é alcançada através da dopagem de um material de semicondutor orgânico com moléculas orgânicas, que, por exemplo, permitem a dopagem de camadas de polímeros com moléculas grande,não móveis.
Ainda, US 20060033115 divulga um componente do diodo orgânico de emissão de luz transparente usando camadas orgânicas altamente dopadas como camadas de transporte para buracos e elétrons. As camadas de transporte são arrumadas adjacentes aos eletrodos. Dopantes são moléculas orgânicas com massa molecular acima de 200 g/mole. Concentrações de dopagem estão no intervalo entre 1:10 e 1:10000. Embora camadas de semicondutor orgânicas altamente dopadas e materiais de fato parecem promissores e podem resultar em grandes melhoramentos de eficiência e dispositivos eficientes de muita potência com base no diodos orgânicos eletro-opticamente ativos, problemas com confiabilidade é um problema remanescente e pode ser um obstáculo para o sucesso comercial de dispositivos empregando essas camadas e materiais. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É um objeto da presente invenção superar ou pelo menos, aliviar os problemas da arte anterior. Um específico objeto é melhorar a confiabilidade de diodos orgânicos eletro-opticamente ativos compreendendo camadas portadoras de carga de material de semicondutor orgânico altamente dopado. A invenção é definida pelas reivindicações independentes anexas. As modalidades preferidas estão estabelecidas nas reivindicações dependentes e na seguinte descrição e desenhos. Embora não haja desejo de ser limitada por qualquer particular
teoria, a invenção é parcialmente baseada na descoberta que uma grande contribuição para os diodos orgânicos eletro-opticamente ativos convencionais não confiáveis, especialmente tais de áreas grandes, e em particularmente tais que empregam camadas portadoras de carga de material de semicondutor orgânico altamente dopadas, parece estar em curto entre os eletrodos de catodo e anodo, e a extensão dos danos que tais curtos têm sobre o material orgânico arrumado entre eles. Ainda parece como um fator contribuinte para esses curtos é que a ocorrência de altas forças de campo no catodo devido aos defeitos físicos não intencionais no catodo, especialmente defeitos tendo margens bruscas, que podem dar surgimento a forças de campo local muito altas. As margens bruscas podem por exemplo, estar localizadas em buracos de cavilha ou em um acidentado ou avariado (e. g. devido a presença não desejada de partículas), ou em qualquer outra maneira de defeito da área de superfície do catodo . Um resultado a partir da força de campo aumentada podem ser temperaturas localmente elevadas e algumas vezes material de catodo mole e fundido. Já que os materiais orgânicos usados em diodos orgânicos eletro-opticamente ativos, e materiais orgânicos em geral, somente podem resultar em temperaturas comparativamente baixa e freqüentemente ter uma temperatura de fusão / pirólise comparativamente baixa, as temperaturas elevadas podem causar o material de camada orgânica degradar e / ou amolecer, que em combinação com a freqüente alta pressão eletro estática de muitos bars entre catodo e anodo, parecem aumentar o risco de material orgânico danificado e um curto a ocorrer entre o catodo e o anodo através do material orgânico, tipicamente em manchas onde a camada orgânica, por exemplo, devido as razões acima, se tornou muito fina, ou danificada em qualquer outra maneira. Como um resultado pode haver correntes relativamente altas, que levam mesmo a temperaturas maiores e danos muito maiores.
Então, o mencionado acima e outros objetos que serão evidentes a partir da seguinte, são alcançados através de um diodo orgânico eletro-opticamente ativo compreendendo uma camada de eletrodo de anodo, uma camada de eletrodo de catodo, uma camada orgânica ativa eletro- opticamente arrumada entre os eletrodos, e uma camada orgânica portadora de carga arrumada entre a camada orgânica ativa eletro-opticamente mencionada e a camada de eletrodo de catodo mencionada, e adjacente à camada orgânica eletro-opticamente ativa mencionada, onde a camada orgânica portadora de carga mencionada é formada de um material de semicondutor orgânico altamente dopado, dopantes do mesmo sendo moléculas orgânicas. Uma camada de proteção contra curto é arrumada entre a camada de eletrodo de catodo mencionada e a camada orgânica portadora de carga mencionada, e adjacente à camada de eletrodo de catodo mencionada, onde a camada de proteção contra curto é formada de um material de semicondutor inorgânico e tem uma espessura de pelo menos 50 Â.
"Eletro-opticamente ativo" aqui se refere a habilidade de transformar luz em eletricidade, e / ou eletricidade em luz, Quando é usado para descrever uma camada, tipicamente significa que uma camada compreende um material, por exemplo, em forma de uma camada secundária, que tem esta habilidade e quando usado para descrever um diodo, tipicamente significa que a camada compreende um material, por exemplo, na forma de uma camada, que tem esta habilidade, que, por exemplo, é o caso para um diodo de emissão de luz orgânico (OLED).
Um "eletrodo de anodo" tipicamente é um eletrodo para injeção de buraco, e. g. na forma de uma camada de base depositada em um portador ou substrato.
Um "eletrodo de catodo" tipicamente é um eletrodo para injeção de elétron, e. g. na forma de uma camada de topo depositada.
A camada de proteção contra curto previne contato direto entre a camada de catodo e a camada orgânica portadora de carga, que reduz o risco que a camada de catodo tenha impacto destrutivo na camada orgânica portadora de carga, e esta, por sua vez, reduz o risco de um curto ocorrer entre o catodo e o anodo. Um material inorgânico não é tipicamente tão sensitivo quanto um material orgânico e é assim sendo melhor adequado para propósitos de proteção. Mais ainda, um material semicondutor tipicamente tem boa transparência, que é uma propriedade desejável para uma camada arrumada entre o eletrodo de catodo e as camadas orgânicas.
A camada de proteção contra curto pode ser condutora. Quando o semicondutor inorgânico forma a camada de proteção contra curto, i. e. tipicamente após sendo depositado através de evaporação térmica, uma camada é tipicamente condutora, embora menos condutora do que o catodo e a despeito de que o material usado por si só é um semicondutor. Sendo condutivo permite camadas espessas, que são benéficas para propósitos de proteção. Melhor condutividade tipicamente significa que camadas espessas são possíveis e assim sendo melhor proteção contra curto. A espessura pode ser usada para alcançar uma condução que é benéfica para reduzir correntes que tendem a aumentar e ser lesiva em uma situação de curto iminente.
O material de semicondutor inorgânico preferencialmente tem uma maior temperatura de fusão do que o material da camada de catodo. Isto permite ao diodo orgânico para melhor resistir a situação onde calor é desenvolvido e que fornece riscos de derreter o material do eletrodo. Uma camada de proteção contra curto que permanece intacta e rígida em tal uma situação ainda protege uma camada orgânica portadora de carga de entrar em contato direto com o material de eletrodo e distribui a força e pressão exercida nas camadas orgânicas sobre uma grande superfície, o que reduz o risco de camadas orgânicas comprimidas e danificadas.
O material de semicondutor inorgânico pode ter uma largura de banda maior do que 2,7 eV, e preferencialmente maior do que 3 eV. Isto significa que luminescência elétrica azul pode não ser absorvida e que assim sendo a geração de fotoelétrons não é possível em uma interface entre a camada de proteção contra curto e a camada orgânica portadora de carga. Ainda, a camada de proteção contra curto será estável contra elétrons quentes que podem ser gerados na interface entre a camada de proteção contra curto e a camada de catodo. Fotoelétrons estão termicamente em uma camada de proteção contra curto e assim sendo podem não danificar a camada orgânica. Em efeito lateral vantajoso com uma largura de banda maior do que cerca de 2,7 eV é que uma camada de proteção contra curto também serve como uma camada de bloqueio de partículas de excitação.
O material de semicondutor inorgânico pode ter uma afinidade eletrônica entre 0,5 eV e 3,5 eV. Isto pode adaptar e minimizar a barreira de injeção para elétrons na órbita molecular não ocupada mais baixa (LUMO) da camada orgânica portadora de carga, e a camada de proteção contra curto pode adicionalmente atuar como uma camada de injeção de elétron.
O material de semicondutor inorgânico pode ter uma constante dielétrica > 1 , preferencialmente > 10, e mais preferencialmente > 30. Materiais de um constante dielétrica alta reduzem a força de campo nas, por exemplo, margens bruscas de um defeito e assim sendo ajuda a diminuir o risco de altas forças de campo que afinal podem conduzir a um curto.
O material de semicondutor inorgânico pode compreender um
calcogenuro ou oxido binário de uma metal alcalino terroso ou lantanídeos, preferencialmente BaO, BaSe, La2O3 ou Ce2O3.
A camada de proteção contra curto pode ter a espessura de pelo menos, 50 A, preferencialmente acima 200 A. Pode haver uma camada de cobertura de um material
substancialmente inerte com relação a uma camada de material de catodo em contato com a camada de cobertura mencionada, e o material inerte mencionado pode ser depositado na superfície mencionada da camada de catodo tal que a superfície completa é coberta e defeitos da superfície são eliminados. Quando a camada de cobertura é depositada e cobre a superfície de catodo, superfície defeitos de superfície, tal como buracos de cavilha, outras depressões e defeitos bruscos, se tornam preenchidos e cobertos, e o risco de altas forças de campo ocorrer em tais defeitos é reduzido. Isto reduz o risco de condições que pode conduzir a um curto. No caso há ainda uma situação de um curto iminente, uma camada de proteção contra curto reduz o risco de impacto destrutivo na camada orgânica e o risco de um curto ocorre entre o catodo e o anodo.
Pode haver um dispositivo de iluminação, tal como uma lâmpada, um dispositivo de exibição ou um dispositivo de célula solar orgânica que compreende o diodo orgânico eletro-opticamente ativo. DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS
Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos em mais detalhe, com referência aos desenhos anexos mostrando correntemente as modalidades preferidas da invenção. Fig. 1, de forma esquemática, mostra uma vista de seção transversal de camadas em um diodo orgânico eletro-opticamente ativo de acordo com uma modalidade.
Fig. 2a, de forma esquemática, mostra, a título de exemplo, uma vista de seção transversal de uma camada orgânica eletro-opticamente ativa de camada dupla em um diodo orgânico eletro-opticamente ativo como o da Fig.l.
Fig. 2b, de forma esquemática, mostra uma vista de seção transversal de um camada dupla que é uma alternativa para a camada orgânica mostrada na Fig. 2a.
Fig. 3, de forma esquemática, mostra uma vista de seção transversal de camadas em um diodo orgânico eletro-opticamente ativo de acordo com uma outra modalidade. DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS Figura 1, de forma esquemática, mostra uma vista de seção
transversal das camadas em um diodo orgânico eletro-opticamente ativo de acordo com uma modalidade. 0 diodo orgânico compreende um substrato 100, um camada de anodo 102, uma camada orgânica eletro-opticamente ativa 110, uma camada orgânica portadora de carga 116, uma camada inorgânica de proteção contra curto 120 e uma camada de catodo 122.
O substrato 100 é tipicamente transparente e pode, por exemplo, ser feito de cerâmica, e. g. vidro ou silicone, um plástico ou um metal. O substrato pode ser rígido ou flexível.
A camada de anodo 102 é uma camada de injeção de buraco, tipicamente de uma função de trabalho relativamente alta e material eletricamente condutivo, e é tipicamente transparente de modo a deixar passar luz através dele, o é indicado por uma seta na Fig. 1. Um correntemente exemplo predominante de um material transparente adequado para a camada de anodo é óxido de estanho índio (ITO). Outros exemplos incluem metais, óxidos de metal, semicondutores inorgânicos dopados, polímeros condutivos dopados ou moléculas pequenas, etc. A espessura da camada de anodo 102 está tipicamente no intervalo de cerca de 100 A a 3000 A. A camada de anodo 102 pode ser depositada no substrato 100 através de qualquer de uma variedade de técnicas de deposição para películas finas conhecidas na arte, por exemplo, evaporação à vácuo, pulverização catódica, deposição por feixe de elétron ou deposição química à vapor.
A camada orgânica eletro-opticamente ativa 110 pode compreender camadas secundárias, mas pelo menos, uma camada de emissão / absorção , ativa para transformação de eletricidade para / de luz. A espessura total da camada orgânica 110 pode ser acima de cerca de 500 Â, mas preferencialmente acima de 1000 Â.
Pode ser notado que uma superfície subjacente lisa, por exemplo, a camada de anodo ou o substrato, em geral permite uma camada orgânica mais fina.
Estrutura e materiais da camada orgânica 110 serão ainda discutidos em conexão com Fig. 2a e 2b.
Na Fig. 1, uma seta indica que luz é emitida da camada orgânica IlOe que a luz passa através do anodo 102 e substrato 100. Pode ser notado que em modalidades alternativas, em vez disso a luz emitida é deixada passar de um catodo transparente ou através de ambos, catodo e anodo, e em outras modalidades alternativas em vez disso pode haver absorção da luz.
Uma camada orgânica portadora de carga 116 é de um material de semicondutor orgânico altamente dopado, que tipicamente tem uma concentração de dopagem no intervalo de 1 : 10000 para 1:10. Dopantes podem em resposta moléculas orgânicas ou fragmentos delas. As moléculas orgânicas usadas para dopagem tipicamente têm uma massa molecular de 200 g/mole ou mais. Na prática, um limite superior é tipicamente 1200 g/mole.
Quando uma camada orgânica portadora de carga 116 é arrumada entre uma camada orgânica eletro-opticamente ativa IlOea camada de catodo 122, como na Fig. 1, é tipicamente usada como uma camada de injeção de elétron e / ou de transporte, e o material de semicondutor orgânico altamente dopado é dopado de n.
Em modalidades alternativas, uma outra camada orgânica
portadora de carga é arrumada entre uma camada orgânica eletro-opticamente ativa IlOea camada de anodo 122, tipicamente para uso como uma camada de injeção de furo e / ou de transporte, e o material de semicondutor orgânico altamente dopado é dopado de p. Exemplos de material de semicondutor orgânico altamente
dopados incluem, por exemplo, 1,4,2,8-naftaleno tetra carboxílico dianidrido (NDTCA) dopado com cloreto de tetraetil pironina.
Por causa da alta dopagem, as espessuras de camadas orgânicas portadoras de carga de alta dopagem tipicamente podem ser maiores do que o que é praticamente alcançável com camadas portadora de carga não dopadas . A espessura pode ser até de, por exemplo, 1000 A ou mais.
A camada orgânica portadora de carga 116 pode ser depositada usando quaisquer técnicas convencionais para depositar tal uma camada, que inclui, por exemplo, evaporação térmica ou deposição por fase de vapor orgânica. Quando a camada portadora de carga 116 é depositada na camada orgânica eletro-opticamente ativa 110, cuidados devem ser tomados para não danificar uma camada orgânica eletro-opticamente ativa. Contudo, já que ambas as camadas são orgânicas, tipicamente isto não é um problema. A camada de proteção contra curto 120 é de um material de
semicondutor inorgânico que pode ter uma afinidade eletrônica entre cerca de 0,5 eV e cerca de 3,5 eV, uma largura de banda maior do que cerca de 2,6eV, e preferencialmente maior do que cerca de 3 eV e um ponto de fusão que é maior do que o ponto de fusão o material da camada de catodo 122. Materiais que tem sido achados serem adequados para uma camada de proteção contra curto 120 estão, por exemplo, incluídos nos calcogenuros ou óxidos binários de metais alcalinos terrosos ou lantanídeos, por exemplo, óxido de bário (BaO), seleneto de bário (BaSe), óxido de lantânio (La2O3) e óxido de cério (Ce2Os). Quando os materiais exemplificados estão formando uma camada de proteção contra curto 120, e. g. após ser depositado através de evaporação térmica, tipicamente há falta de O ou Se, e assim sendo deficiência de oxigênio ou deficiência de selênio, que pode ser uma razão porque a camada de proteção contra curto, embora formada por sinal só de materiais de semicondutor não dopado, exibe uma condutividade que permite camadas comparativamente espessas.
Outros exemplos podem incluir misturas envolvendo calcogenuros e / ou óxidos binários de metais alcalinos terrosos, ou lantanídeos, ou misturas de calcogenuros e / ou óxidos binários de metais alcalinos terrosos com metais de baixa afinidade eletrônica, tal como metais alcalinos, metais alcalinos terrosos e / ou lantanídeos.
A constante dielétrica do material de semicondutor inorgânico pode ser maior do que 1, por exemplo, maior do que 10 ou mesmo 30. BaO, por exemplo, tem uma constante dielétrica de cerca de 34. A espessura de uma camada de proteção contra curto 120 pode estar no intervalo de cerca de  a 50 000 À, preferencialmente no intervalo de cerca de 50 À a 10 000 Â, e tipicamente no intervalo de cerca de 100  à 1000 Â. Freqüentemente a espessura de pelo menos, 200  é desejada.
Quando uma camada de proteção contra curto 120 é depositada na camada orgânica portadora de carga 116, deve ser feita em uma maneira que seja não destrutiva para uma camada orgânica portadora de carga. Tais métodos para depositar uma camada de proteção contra curto 120 incluem, por exemplo, evaporação térmica. No caso de um óxido binário de um metal alcalino terroso ou lantanídeos, tal como BaO, La2O3 e Ce2O3 , uma camada de proteção contra curto 120 pode ser criada por uma primeira deposição de metal alcalino terroso ou lantanídeos, por exemplo, através de evaporação térmica, e então efetuar uma oxidação em loco, por exemplo, dosando oxigênio em um recipiente que foi usado para a evaporação, para transformar o metal alcalino terroso ou lantanídeos em um correspondente óxido binário. Isto pode ser particularmente útil quando a temperatura necessário para a evaporação térmica direta do óxido binário é muito alta.
A camada de catodo 122 é tipicamente um material metálico ou um metal e pode ser um material tendo uma função de trabalho comparativamente baixa. Contudo, de modo a ser, ambientalmente, estável e menos reativo, tipicamente um material é selecionado que tem maior função de trabalho e é mais estável, ou um material de função de trabalho baixa pode ser ligada ou combinada com um material mais estável. Exemplos de materiais de uma função de trabalho baixa são cálcio (Ca), magnésio (Mg) e bário (Ba). Exemplos de materiais de função de trabalho maior, mas que são mais estável, são alumínio (Al), cobre (Cu) ou prata (Ag). Quando a luz é para ser passada através do anodo e não do catodo, o material do catodo deve tipicamente ser um bom espelho, i. e. ser refletivo a luz em questão. Por exemplo, Al e Ag são considerados como materiais de bom espelho neste contexto. Uma não tão baixa função de trabalho do catodo pode em certa medida ser compensada pela camada de proteção contra curto 120, que adicionalmente pode atuar como uma camada de injeção de elétron. Quando uma camada portadora de carga altamente dopada 116 é posicionada entre uma camada orgânica eletro-opticamente ativa 110 e a camada de catodo 122 como na Fig. 1, a camada portadora de carga 116 pode ser fortemente injetar elétrons, que assim sendo permite materiais da camada de catodo 122 que pode ter uma função de trabalho mesmo maior.
A espessura da camada de catodo 122 pode estar no intervalo de cerca de 300 a 10000 Â. A camada de catodo 122 pode ser depositada sobre a camada de proteção contra curto 120 através de qualquer um de um número de técnicas convencionais incluindo, por exemplo, evaporação térmica.
Figura 2a, de forma esquemática, mostra, a título de exemplo, uma vista de seção transversal de uma camada orgânica eletro-opticamente ativa 110. A camada orgânica eletro-opticamente ativa 110 aqui tem uma estrutura de camada dupla e compreende uma camada de transporte de buraco 113 (HTL), por exemplo, de N, N'-difenil-N, N'-bis(l-naftil)-l, l'bifenil-4, 4"diamina (aNPD) e um camada emissiva e de transporte de elétrons 115 (ETL/EML) combinados, por exemplo, de Alq3. A estrutura exemplificada é por só conhecida e é usada em OLEDs convencionais. É um exemplo de um assim chamada estrutura de molécula pequena. Um OLED empregando tal uma estrutura pode ser considerado um diodo de emissão de luz de molécula pequena (smoLED ou SM-LED). As camadas orgânicas 113, 115 estão em um smoLED tipicamente depositados pela evaporação térmica ou deposição de fase á vapor orgânica.
Em adição ao que foi apresentado aqui, deve ser entendido que uma camada orgânica eletro-opticamente ativa de smoLED 110 pode compreender mais ou menos camadas, e camadas, de outros materiais orgânicos, por exemplo, tal como são usados nos smoLEDs convencionais.
Figura 2b, de forma esquemática, mostra uma vista transversal de uma camada orgânica eletro-opticamente ativa 210 que tem uma outra composição de camada dupla do que a camada orgânica eletro-opticamente ativa 110 da Fig. 2a. A camada orgânica 210 aqui compreende um HIL orgânico 211, por exemplo, de poli (3,4-etilenedioxitiofeno) (PEDOT) e um combinado de ETL/EML 215, por exemplo, de polifluoreno (PF). A estrutura exemplificada é por si só conhecida e é usada em OLEDs convencionais. E um exemplo da assim chamada estrutura de grande molécula, ou polímero. Um OLED empregando tal uma estrutura pode ser considerado um diodo de emissão de luz de polímero (poliED ou PLED). As camadas orgânicas 211, 215 que estão em um poliLED são tipicamente depositadas por técnicas de revestimento ou de impressão.
Em adição ao que foi apresentado aqui, deve ser entendido que uma camada orgânica de poliLED pode compreender mais ou menos camadas, e camadas de outros materiais orgânicos, por exemplo, tal como são usados em poliLEDs convencionais.
Então deve ser entendido que a presente invenção não é dependente de qualquer particular camada orgânica eletro-opticamente ativa, estrutura de camada orgânica eletro-opticamente ativa, composição ou material de uma camada orgânica eletro-opticamente ativa, mas que os princípios da invenção são aplicáveis e compatíveis para a vasta maioria de camadas orgânicas eletro-opticamente ativas tal como usadas em OLEDs convencionais e outros diodos orgânicos eletro-opticamente ativos.
Figura 3, de forma esquemática, mostra uma vista de seção transversal de camadas em um diodo orgânico eletro-opticamente ativo de acordo com uma modalidade onde há duas camadas orgânicas portadoras de carga 316a e 316b e a camada de cobertura 324 depositada e cobrindo a camada de catodo 322. Camadas 300, 302, 310, 316a, 320 e 322 podem corresponder às respectivas camadas 100, 102, 110, 116, 120 e 122 da modalidade apresentada em conexão com a Fig. 1.
A camada orgânica portadora de carga 316b adicional é de um material de semicondutor orgânico altamente dopado, i. e. correspondendo a uma camada orgânica portadora de carga 316a mas de um outro material. Já que a camada orgânica portadora de carga 316b é arrumada entre uma camada orgânica eletro-opticamente ativa 310 e a camada de anodo 302, é tipicamente usada como uma camada de injeção de buraco e / ou de transporte e o material de semicondutor orgânico altamente dopado é dopado de p.
A camada de cobertura 324 é preferencialmente de uma diferente mas substancialmente material inerte quimicamente com relação ao material da camada de catodo 322. A camada de cobertura 324 é tipicamente depositada e completamente cobre uma superfície da camada de catodo 322. Defeitos de margens bruscas, tal como buracos de cavilha, depressões e outros defeitos e danos na superfície da camada de catodo 322 podem ser cobertos e preenchidos através de uma camada de cobertura 324. Um material de catodo comum que freqüentemente é danificado pelos defeitos de superfície é o Al. O material da camada de cobertura 324 pode ter uma constante dielétrica alta que é maior do que 1, por exemplo, maior do que 10 ou mesmo 30. Pode ainda ser condutivo.
Na prática veio à tona que as propriedades de cobertura e preenchimento desejadas da camada de cobertura 324, que eliminam defeitos da superfície e seu impacto destrutivo, podem ser alcançadas através de um de muitos diferentes materiais, inorgânicos e orgânicos, tipicamente depositados de fase à vapor. Independentemente, os materiais são preferencialmente materiais de empacotamento de película fina ou colas. Exemplos de materiais de empacotamento de película fina são nitrato de silicone (SiN), carboneto de silicone (SiC), dióxido de silicone (SiO2) e óxido de alumínio (Al2O3), tipicamente depositado por deposição à vapor melhorado de plasma (PECVD), tal como indutivamente acoplado PECVD (IC-PECVD). Colas são preferencialmente do tipo de epóxi, tipicamente curados à temperatura ambiente usando duas soluções, ou adesivos curados por UV, tipicamente uma solução de epóxi ou do tipo de acrílico. Quando uma cola é usada, as propriedades de cobertura e preenchimento podem ser melhoradas reduzindo a viscosidade da cola quando é aplicada, e. g. aquecendo acima da temperatura ambiente, por exemplo, 70° C.
Em adição às suas propriedades de preenchimento e cobertura, a camada de cobertura 324 pode ter propriedades de proteção ambiental, por exemplo, sendo inerte para oxigênio e umidade e assim sendo protege as camadas internas, e. g. a camada de catodo 322 e a camada de proteção contra curto 320, dessas ou outras substâncias que podem ser destrutivas mas da mesma forma difíceis de evitar em ambientes de fabricação ou uso. Contudo, propriedades de proteção ambiental podem em vez disso, ou também, serem fornecidas através de uma segunda camada de cobertura (não mostrada) que pode ser depositada em uma camada de cobertura 324. Quando a cola é usada para a camada de cobertura, a cola pode adicionalmente ser usada para prender a camada de proteção ambiental, por exemplo, uma cobertura de vidro colada como proteção contra, por exemplo, difusão de água. Geralmente, a espessura de uma camada de cobertura 324 não
é crítica enquanto houver bastante material depositado para preencher defeitos e cobrir a superfície da camada de catodo 322. Contudo, a espessura pode ser cerca de 1000 Â ou mais.
Um diodo orgânico eletro-opticamente ativo de acordo com a presente invenção pode ser usado em um dispositivo de iluminação, um dispositivo de célula solar orgânico, pode ser um diodo de emissão de luz orgânico (OLED) e pode ser usado em uma lâmpada, em um dispositivo de exibição, por exemplo, em uma TV plana, um monitor de computador, uma câmera digital, um telefone de comunicação móvel, e um vasto número de outros gizmos eletrônicos.
Uma mais específica modalidade será agora exemplificada.
Um diodo orgânico eletro-opticamente ativo para uso como um OLED compreende uma camada de ITO de 150 depositada em um substrato de vidro,seguida de uma camada de NPD de 100 nm e uma camada de Alq3 de 80 nm. Uma camada de 10 nm de 1,4,2,8-naftaleno tetracarboxílico dianidrido, dopada com cloreto de tetraetil pironina em uma concentração de 2%, é depositada na camada de Alq3. Uma camada de BaO de 20 nm é depositada na camada de Alq3 e é seguida de uma camada de Al de 100 nm. Uma camada de SiN de IOOnm depositada por PECVD cobre a camada de Al e elimina defeitos em sua superfície.
A pessoa qualificada na arte realiza que a presente invenção por nenhum meio é limitada às modalidades e exemplos descritos acima. Ao contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas.
Claims (12)
1. Diodo orgânico eletro-opticamente ativo compreendendo: - uma camada de eletrodo de anodo (102); - uma camada de eletrodo de catodo (122); - uma camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) arrumada entre os eletrodos (102, 122); e - uma camada orgânica portadora de carga (116) arrumada entre a camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) mencionada e a camada de eletrodo de catodo (122) mencionada, e adjacente à camada orgânica eletro-opticamente ativa (110) mencionada, a camada orgânica portadora de carga (116) mencionada sendo formada de um material de semicondutor orgânico altamente dopado, dopantes do mesmo sendo moléculas orgânicos; caracterizado pelo fato de que uma camada de proteção contra curto (120) arrumada entre a camada de eletrodo de catodo (122) mencionada e a camada orgânica portadora de carga (116) mencionada, e adjacente à camada de eletrodo de catodo (122) mencionada, onde a camada de proteção contra curto (120) mencionada é formada de um material de semicondutor inorgânico e tem uma espessura de pelo menos 50 Â.
2. Diodo orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma camada de proteção contra curto (120) é condutora.
3. Diodo orgânico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o material de semicondutor inorgânico tem uma maior temperatura de fusão do que o material da camada de catodo (122).
4. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de semicondutor inorgânico tem a largura de banda maior do que 2,7 eV, e preferencialmente maior do que 3 eV.
5. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de semicondutor inorgânico tem uma afinidade eletrônica entre 0,5 eV e 3,5 eV.
6. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de semicondutor inorgânico tem uma constante dielétrica maior do que 1, preferencialmente maior do que 10, e mais preferencialmente maior do que 30.
7. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de semicondutor inorgânico compreende um calcogenuro ou óxido binário de um metal alcalino terroso ou lantanídeos, preferencialmente BaO, BaSe, La2C>3 ou Ce2O3.
8. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma camada de proteção contra curto (120) tem uma espessura acima de 200 Â.
9. Diodo orgânico de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, ainda caracterizado pelo fato de compreender a camada de cobertura (324) arrumada em contato com a superfície da camada de catodo (322) tal que a camada de catodo (322) é posicionada entre a camada orgânica portadora de carga (316a) e a camada de cobertura (324) mencionada, onde a camada de cobertura (324) mencionada é formada de um substancialmente material inerte com relação a um material da camada de catodo (322) em contato com a camada de cobertura (324) mencionada, e onde o material inerte é depositada na superfície mencionada da camada de catodo (322) mencionada tal que a superfície completa é coberta e defeitos da superfície são eliminados.
10. Dispositivo de iluminação, tal como uma lâmpada, caracterizado pelo fato de compreender diodo orgânico como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
11. Dispositivo de exibição, caracterizado pelo fato de compreender o diodo orgânico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
12. Dispositivo de célula solar orgânico, caracterizado pelo fato de compreender o diodo orgânico como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
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