DE102006023509B4

DE102006023509B4 - Anzeigevorrichtungen mit lichtabsorbierenden Schichten mit Metallnanoteilchen

Info

Publication number: DE102006023509B4
Application number: DE102006023509.6A
Authority: DE
Inventors: Hany Aziz; Zoran D. Popovic; Anthony J. Paine
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: GB0610048D0; KR20060120502A; TW200642127A; US20060263593A1; DE102006063041B3; JP5788659B2; CN102394274B; GB2426627A; FR2886056B1; JP2011014550A; CN102394274A; KR101383931B1; FR2886056A1; CN1866573A; JP2006332046A; GB2426627B; US7811679B2; DE102006023509A1; TWI299586B

Abstract

Anzeigevorrichtung, umfassend eine Kathode; eine Anode; einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Lumineszenzbereich; und eine lichtabsobierende Schicht, umfassend i) Metallnanoteilchen und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus organischen Materialien, anorganischen Materialien, polymeren Materialien und Kombinationen davon, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Population der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht etwa 2 bis etwa 20 nm beträgt, und wobei die lichabsorbierende Schicht auf der Außenseite der Anode oder der Kathode angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Offenbarung betrifft, in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen, lichtabsorbierende Schichten umfassende Anzeigevorrichtungen. Die lichtabsorbierenden Schichten umfassen Metallnanoteilchen in einem Matrixmaterial. Während die lichtabsorbierenden Schichten speziell in Bezug auf organische lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs) beschrieben werden, ist klar, dass die die Metallnanoteilchen umfassenden lichtabsorbierenden Schichten für andere ähnliche Anwendungen und Anzeigevorrichtungen zugänglich sind.
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-einspritzende Anode, und die andere Elektrode als Elektronen-einspritzende Kathode fungiert; und wobei eine der ersten und der zweiten Elektrode 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. Wenn sie unter starker Umgebungsbeleuchtung betrachtet wird, reflektiert die reflektive Rückelektrode eine beträchtliche Menge der Umgebungsbeleuchtung auf den Beobachter, was in höheren Anteilen von reflektierter Beleuchtung resultiert, verglichen mit der Eigenemission der Vorrichtung, was ein „Washout” des angezeigten Bildes ergibt.
Um allgemein den Kontrast von elektrolumineszierenden Vorrichtung zu verbessern, wurden lichtabsorbierende Schichten, wie sie bspw. im US-Patent US 4287449 A beschrieben sind, oder optische Interferenzbauteile, wie sie bspw. im US-Patent US 5049780 A beschrieben sind, verwendet, um die Reflexion der Umgebungsbeleuchtung zu verringern.
Ein anderes Problem bekannter organischer lichtemittierender Vorrichtungen hat seine Ursache in der Verwendung von Metallen mit geringer Austrittsarbeit, und daher hoher Reaktivität, in den Kathoden. Aufgrund ihrer hohen Reaktivität sind solche Kathodenmaterialien unter Umgebungsbedingungen instabil und reagieren mit atmosphärischem O₂ und Wasser, um nicht-emissive dunkle Flecken auszubilden. Siehe z. B. Burrows et al., „Reliability and Degradation of Organic Light Emitting Devices”, Appl. Phys. Lett. Bd. 65, Seiten 2922–2924 (1994). Um solche Umgebungseffekte zu reduzieren werden organische lichtemittierende Vorrichtungen normalerweise unmittelbar nach der Herstellung unter strengen Bedingungen, wie zum Beispiel Atmosphären mit weniger als 10 ppm Feuchtigkeit hermetisch abgedichtet.
Andere kürzliche Entwicklungen zur Verringerung von Umgebungslicht in Anzeigevorrichtungen waren auf metallorganische Mischschichten gerichtet, wie sie z. B. in US-Patent US 6841932 B2 , beschrieben sind.
Andere Dokumente, die für die vorliegende Anmeldung relevant sein können, beinhalten die folgenden: US-Patent US 4652794 A ; US-Patent US 6023073 A ; Liang-Sun Hung, et al., „Reduction of Ambient Light Reflection in Organic Light-Emitting Diodes”. Advanced Materials Bd. 13, Seiten 1787–1790 (2001); Liang-Sun Hung, et al., EP 1 160 890 A2 ; japanisches offengelegtes Patentdokument JP H08-222374 A ; O. Renault, et al., „A low reflectivity multilayer cathode for irganic light-emitting diodes”, Thin Solid Films, Bd. 379, Seiten 195–198 (2000); WO 01/08240 A1 ; WO 01/06816 A1 ; David Johnson, et al., Technical Paper 33.3, „Contrast Enhancement of OLED Displays”, http://www.luxell.com/pdfs/OLED tech ppr.pdf, Seiten 1–3 (April 2001); Junji Kido, et al., „Bright organic electroluminescent devices having a metal-doped electron-injecting layer”, Applied Physics Letters, Bd. 73, Seiten 1757–1759 (1998); Jingsong Huang, et al., „Low-voltage organic electroluminescent devices using pin structures”, Applied Physics Letters, Bd. 80, Seiten 139–141 (2002); L. S. Hung, et al., „Sputter deposition of cathodes in organic light emitting diodes”, Applied Physics Letters, Bd. 86, Seiten 4607–4612 (1999); EP 0 977 287 A2 ; EP 0 977 288 A2 ; Hany Aziz, et al., „Reduced reflectance cathode for organic light-emitting devices using metal organic mixtures”, Applied Physics Letters, Bd. 83, Seiten 186–188 (2003); und H. Michelle Grandin et al., „Light-Absorption Phenomena in Novel Low-Reflectance Cathodes for Organic Light-Emitting Devices Utilizing Metal-Organic Mixtures”, Advanced Materials, Bd. 15, Nr. 23, 2021–2024 (2003).
Andere Dokumente, die für die vorliegende Anmeldung relevant sein können, sind: US-Patent US 4885211 A ; US-Patent US 5247190 A ; US-Patent US 4539507 A ; US-Patent US 5151629 A ; US-Patent US 5150006 A ; US-Patent US 5141671 A ; US-Patent US 5846666 A ; US-Patent US 5516577 A ; US-Patent US 6057048 A ; US-Patent US 5227252 A ; US-Patent US 5276381 A ; US-Patent US 5593788 A ; US-Patent US 3172862 A ; US-Patent US 4356429 A ; US-Patent US 5601903 A ; US-Patent US 5935720 A ; US-Patent US 5728801 A ; US-Patent US 5942340 A ; US-Patent US 5952115 A ; US-Patent US 4720432 A ; US-Patent US 4769292 A ; US-Patent US 6130001 A ; Bemius, et al., ”Developmental progress of electroluminescent polymeric materials and devices”, SPIE Conference an Organic Light Emitting Materials and Devices III, Dencer, Colo., Juli 1999, SPIE, Bd. 3797, Seiten 129–137; Baldo, et al., ”Highly efficient organic phosphorescent emission from organic electroluminescent devices”, Nature, Bd. 395, Seiten 151–154 (1998); und Kido, et al., ”White light emitting organic electroluminescent device using lanthanide complexes”, Jpn. J. Appl. Phys., Bd. 35, Seiten L394–L396 (1996).
Nächstliegender Stand der Technik ist die Druckschrift US 2004/0217696 A1 , aus der eine Anzeigenvorrichtung bekannt ist, die eine Kathode, eine Anode und einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Lumineszenzbereich sowie eine lichtabsorbierende Schicht umfasst, wobei letztere Metallnanoteilchen und ein Matrixmaterial umfasst. Eine lichabsorbierende Schicht, die auf der Außenseite der Anode oder der Kathode angeordnet ist, ist nicht offenbart.
Es gibt weiterhin ein Bedürfnis, Zusammensetzungen bereit zu stellen, die zur Verwendung in einer lichtabsorbierenden Schicht für Anzeigevorrichtungen verwendet werden können. Zudem gibt es ebenfalls ein Bedürfnis, neue Anordnungen von lichtabsorbierenden Schichten bereit zu stellen, die zur Verwendung in einer Anzeigevorrichtung geeignet sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Anzeigevorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die genannten Bedürfnisse befriedigt und die geschilderten Probleme aus dem Stand der Technik überwindet. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, wobei eine lichabsorbierende Schicht auf der Außenseite einer Anode oder einer Kathode angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG
Aspekte der vorliegenden Offenbarung beinhalten in einigen Ausführungsformen davon eine Anzeigevorrichtung umfassend eine Kathode; eine Anode; einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Lumineszenzbereich; und eine lichtabsorbierende Schicht, umfassend i) Metallnanoteilchen und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus organischen Materialien, anorganischen Materialien, polymeren Materialien und Kombinationen davon, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Population der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht ungefähr 2 bis ungefähr 20 nm beträgt und wobei die lichabsorbierende Schicht auf der Außenseite der Anode oder der Kathode angeordnet ist.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet in einigen Ausführungsformen davon eine Anzeigevorrichtung umfassend eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; einen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereich; und eine lichtabsorbierende Schicht, umfassend: i) Metallnanoteilchen, und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus polymeren Materialien, anorganischen Materialien, organischen Materialien und Kombinationen davon, wobei die Metallnanoteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 2 bis etwa 20 nm besitzen und die lichabsorbierende Schicht auf der Außenseite der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode angeordnet ist.
Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet in einigen Ausführungsformen davon eine Anzeigevorrichtung umfassend eine Kathode; eine Anode; und einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Lumineszenzbereich; worin die Kathode eine lichtabsorbierende Schicht umfasst, die umfasst i) Metallnanoteilchen, und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus organischen Materialien, anorganischen Materialien, polymeren Materialien und Kombinationen davon, wobei die Population der Metallnanoteilchen eine Teilchengrößenverteilung aufweist, welche ±50%, einschließlich ±25% nicht überschreitet.
Diese und andere nicht beschränkende Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden unter Bezugnahme auf die unten ausgeführten Zeichnungen und die Beschreibungen näher beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das folgende ist eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, die zum Zwecke der Erläuterung der beispielhaft hierin offenbarten Ausführungsformen und nicht zum Zwecke der Beschränkung derselben vorgelegt wird.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, umfassend eine zwischen einer Kathode und einem lumineszierendem Bereich angeordnete lichtabsorbierende Schicht;
2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, umfassend eine zwischen einer Anode und einem lumineszierendem Bereich angeordnete lichtabsorbierende Schicht;
3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, in der eine einer ersten und zweiten Elektrode eine lichtabsorbierende Schicht umfasst;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung mit einer eine lichtabsorbierende Schicht umfassenden Kathode;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, umfassend eine lichtabsorbierende Schicht, die außerhalb der Elektroden angeordnet ist;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, worin eine lichtabsorbierende Schicht ein Teil des Lumineszenzbereiches ist; und
7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Anzeigevorrichtung, umfassend eine mehrlagige lichtabsorbierende Schicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Offenbarung betrifft Anzeigevorrichtungen umfassend eine lichtabsorbierende Schicht. Eine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst allgemein eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, einen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereich, und eine lichtabsorbierende Schicht (LAL). Die lichtabsorbierende Schicht umfasst Metallnanoteilchen in einem Matrixmaterial. Die lichtabsorbierende Schicht kann irgendwo in der Anzeigevorrichtung angeordnet oder positioniert sein. Zum Beispiel kann die lichtabsorbierende Schicht zwischen der ersten Elektrode und dem lumineszierendem Bereich angeordnet sein; zwischen der zweiten Elektrode und dem Lumineszenzbereich; als Teil der ersten Elektrode; als Teil des Lumineszenzbereiches; oder angeordnet außerhalb einer der ersten oder zweiten Elektroden. Eine Anzeigevorrichtung kann eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten umfassen. In einer Anzeigevorrichtung, die eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten umfasst können die lichtabsorbierenden Schichten durch eine oder mehrere für eine Anzeigevorrichtung geeignete Schichten getrennt sein. Alternativ kann eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten so betrachtet werden, dass sie einen lichtabsorbierenden Bereich oder eine Zone bilden, worin die Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten miteinander in Kontakt stehen, d. h., in einer gestapelten Anordnung, oder die Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten sind durch eine oder mehrere der Schichten getrennt.
Für die vorliegende Offenbarung gelten die folgenden Definitionen. Falls nicht anders angegeben bezieht sich der Ausdruck „Schicht” auf eine einzelne Beschichtung mit einer Zusammensetzung, die sich von der Zusammensetzung einer benachbarten Schicht in Bezug auf mindestens eines von i) der Konzentration der Komponenten und ii) den Komponenten, die die entsprechende Zusammensetzung bilden, unterscheidet. Zum Beispiel werden benachbarte Schichten als getrennt angesehen, wenn sie aus Zusammensetzungen mit den gleichen Komponenten aber mit unterschiedlichen Konzentrationen gebildet sind. Bitte beachten Sie, dass der Ausdruck „lichtabsorbierende Schicht”, wie er hierin verwendet wird, sowohl eine einzelne lichtabsorbierende Schicht als auch eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten, die einen speziellen lichtabsorbierenden Bereich oder Zone bilden, beinhaltet. Der Ausdruck „Bereich” bezieht sich auf eine einzelne Schicht, eine Vielzahl von Schichten wie zum Beispiel 2, 3, 4, 5 oder mehr Schichten, und/oder eine oder mehrere „Zonen”. Der Ausdruck „Zone”, so wie er hierin verwendet wird, wie zum Beispiel in Bezug auf die Ladungstransportzone (d. h., Leerstellen-Transportzone und Elektronen-Transportzone), die lichtemittierende Zone und die lichtabsorbierende Zone bezieht sich auf eine einzelne Schicht, eine Vielzahl von Schichten, ein einzelnes funktionelles Gebiet oder eine Vielzahl von funktionellen Gebieten. „Lichtemittierender Bereich” und „Lumineszenzbereich” werden abwechselnd verwendet.
Ein besseres Verständnis der hierin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen kann durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erhalten werden. Diese Figuren stellen lediglich auf der Einfachheit und der Erleichterung des Darstellung der vorliegenden Entwicklung basierende schematische Darstellungen dar, und sind daher nicht dazu gedacht, die relative Größen und Dimensionen der Anzeigevorrichtungen oder deren Bauteile anzugeben, und/oder den Umfang der beispielhaften Ausführungsformen zu definieren oder zu begrenzen.
Obwohl in der folgenden Beschreibungen um der Klarheit willen spezielle Ausdrücke verwendet werden, sind diese Ausdrücke dazu gedacht, sich lediglich auf die spezielle Struktur der für die Darstellung ausgewählten Ausführungsformen zu beziehen, und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung zu definieren oder zu begrenzen. In den Zeichnungen und der unten folgenden Beschreibung ist es offenbar, dass sich gleiche zahlenmäßige Bezeichnungen auf Bauteile gleicher Funktion beziehen.
Die 1–7 zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen von Anzeigevorrichtungen gemäß der Offenbarung, umfassend eine lichtabsorbierende Schicht. Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine organische lichtemittierende Vorrichtung 110 eine Anode 120, einen Lumineszenzbereich 130, eine Kathode 150 und eine zwischen der Kathode 150 und dem Lumineszenzbereich 130 angeordnete lichtabsorbierende Schicht 140.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst eine organische lichtemittierende Vorrichtung 210 eine Anode 220, einen Lumineszenzbereich 240, eine Kathode 250 und eine zwischen der Kathode 220 und dem Lumineszenzbereich 240 angeordnete lichtabsorbierende Schicht 230.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst eine organische lichtemittierende Vorrichtung 310 eine erste Elektrode 320, einen Lumineszenzbereich 330, und eine zweite Elektrode 340. Die ersten und zweiten Elektroden können entweder eine Anode oder eine Kathode sein. Zudem umfasst eine der ersten und zweiten Elektroden eine lichtabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 4 umfasst eine organische lichtemittierende Vorrichtung 410 eine Anode 420, einen Lumineszenzbereich 430, und eine Kathode 440. Die Kathode 440 umfasst eine lichtabsorbierende Schicht 442 und eine zusätzliche Schicht 444. Es versteht sich, dass eine Anzeigevorrichtung so wie die in 4 gezeigte Vorrichtung eine oder mehrere zusätzliche Schichten wie zum Beispiel die Schicht 444 umfassen kann. Eine zusätzliche Schicht, wie zum Beispiel die Schicht 444, kann zum Beispiel eine Deckschicht oder ein Deckbereich sein. In einigen Ausführungsformen einer eine oder mehrere solche zusätzlichen Schichten umfassenden Kathode wirkt die lichtabsorbierende Schicht als ein Elektronen-Injektionskontakt. Die lichtabsorbierende Schicht wird ausgebildet, um den Lumineszenzbereich 430 zu kontaktieren.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Anzeigevorrichtung gezeigt, in der eine lichtabsorbierende Schicht außerhalb der Elektroden angeordnet oder positioniert ist. In 5 umfasst die organische lichtemittierende Vorrichtung 510 eine erste Elektrode 520, einen Lumineszenzbereich 530, eine zweite Elektrode 540, und eine außerhalb der zweiten Elektrode 540 angeordnete lichtabsorbierende Schicht 550. Die zweite Elektrode kann eine Kathode oder eine Anode sein.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine lichtabsorbierende Schicht als Teil des Lumineszenzbereiches gezeigt. In 6 umfasst die organische lichtemittierende Vorrichtung 610 eine erste Elektrode 620, einen Lumineszenzbereich 630, und eine zweite Elektrode 640. Der lumineszierende Bereich 630 umfasst eine erste Ladungstransportzone 632, eine lichtemittierende Zone 634, und eine zweite Ladungstransportzone 636. Wie in 6 gezeigt, umfasst die zweite Ladungstransportzone 636 eine lichtabsorbierende Schicht 636A und eine Ladungstransportzone 636B. Die erste Elektrode kann entweder eine Kathode oder eine Anode sein, und die zweite Elektrode kann entweder eine Kathode oder eine Anode sein. Zusätzlich kann die erste Ladungstransportzone 632 entweder eine Leerstellen-Transportzone (wobei die zweite Ladungstransportzone eine Elektronentransportzone ist) oder eine Elektronentransportzone (wobei die zweite Ladungstransportzone eine Leerstellen-Transportzone ist) sein.
Es versteht sich, dass die lichtabsorbierende Schicht irgendwo innerhalb des Lumineszenzbereiches angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann sie innerhalb der Elektronen-Transportzone oder der Leerstellen-Transportzone (und kann somit als Teil davon angesehen werden) angeordnet sein (wobei die Elektronen-Transportzone und die Leerstellen-Transportzone mit funktionellen Gebieten der gleichen Schicht oder zwei, drei oder mehr Schichten, die den Lumineszenzbereich umfassen, korrespondieren). Die lichtabsorbierende Schicht kann auch zwischen der Elektronen-Transportzone und der lichtemittierenden Zone oder zwischen der Leerstellen-Transportzone und der lichtemittierenden Zone angeordnet sein.
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine eine mehrlagige lichtabsorbierende Schicht umfassende Anzeigevorrichtung gezeigt. In 7 umfasst die organische lichtemittierende Vorrichtung 710 eine erste Elektrode 720, einen Lumineszenzbereich 730, eine lichtabsorbierende Schicht 740 und eine zweite Elektrode 750. Die erste Elektrode kann entweder eine Kathode oder eine Anode sein, und die zweite Elektrode kann entweder ein Kathode oder eine Anode sein. Die lichtabsorbierende Schicht oder Region 740 umfasst drei separate lichtabsorbierende Schichten 742, 744 und 746. Wie hierin verwendet werden benachbarte lichtabsorbierende Schichten als separat angesehen, wenn die Zusammensetzungen der benachbarten Schichten sich voneinander in Bezug auf entweder die Komponenten der lichtabsorbierenden Schicht oder der Konzentrationen oder Verhältnisse der Komponenten in den Schichten unterscheiden. Das heißt, benachbarte lichtabsorbierende Schichten mit denselben Komponenten, d. h., denselben Metallnanoteilchen und demselben Matrixmaterial werden als separate Schichten angesehen, wenn die Komponenten in den entsprechenden Schichten in unterschiedlichen Konzentrationsniveaus vorhanden sind. Für die Zwecke der Offenbarung werden benachbarte lichtabsorbierende Schichten mit der exakt gleichen Zusammensetzung als eine einzelne lichtabsorbierende Schicht angesehen.
Obwohl nicht in den Figuren gezeigt, versteht es sich, dass eine Anzeigevorrichtung wie zum Beispiel die OLEDs der 1–7, ein eine der ersten oder zweiten Elektroden benachbartes Substrat beinhalten können, d. h., benachbart entweder der Anode oder der Kathode. Ein im Wesentlichen transparentes Substrat kann unterschiedliche geeignete Materialien umfassen, einschließlich zum Beispiel polymere Komponenten, Glas, Quartz und dergleichen. Geeignet polymere Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Polyester wie zum Beispiel MYLAR^®, Polycarbonate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polysulfone und dergleichen. Andere Substratmaterialien können ebenfalls ausgewählt werden, vorausgesetzt, zum Beispiel, dass die Materialien die anderen Schichten wirksam unterstützen können und nicht mit der funktionellen Leistung der Vorrichtung interferieren.
Ein opakes Substrat kann unterschiedliche geeignete Materialien umfassen, einschließlich zum Beispiel polymere Komponenten wie zum Beispiel MYLAR^®, Polycarbonate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polysulfone und dergleichen, die Färbungsmittel oder Farbstoffe wie zum Beispiel Ruß enthalten. Das Substrat kann auch aus Silizium bestehen, wie zum Beispiel amorphes Silizium, polykristallines Silizium, Einkristallsilizium und dergleichen. Eine andere Klasse von Materialien, die in dem Substrat verwendet werden können, sind Keramiken wie zum Beispiel metallische Verbindungen wie Metalloxide, Metallhalogenide, Metallhydroxide, Metallsulfide und andere.
In einigen Ausführungsformen kann das Substrat eine Dicke aufweisen, die sich zum Beispiel im Bereich zwischen ungefähr 10 und ungefähr 5000 Mikrometer bewegt. In anderen Ausführungsformen kann das Substrat eine Dicke von ungefähr 25 bis ungefähr 1000 Mikrometer aufweisen.
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. Eine im Wesentlichen transparente Anode kann zum Beispiel umfassen Indium-Zinn-Oxid (ITO), sehr dünne, im Wesentlichen transparente metallische Schichten, umfassend ein Metall mit einer Austrittsarbeit im Bereich von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV, wie zum Beispiel Gold, Palladium und dergleichen, mit einer Dicke von beispielsweise ungefähr 1 nm bis ungefähr 20 nm, und, in einigen Ausführungsformen, von ungefähr 3 mit bis ungefähr 10 nm. Zusätzliche geeignete Formen der Anode sind in den US-Patenten US 4885211 A und US 5703436 A offenbart. Eine Anode kann außerdem eine metallorganische Mischschicht (MOML) umfassenDie Dicke der Anode kann sich im Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 5000 nm bewegen, wobei der gewünschte Bereich von den elektrischen und optischen Konstanten des Anodenmaterials abhängt. Ein beispielhafter Bereich der Anodendicke beträgt ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm. Natürlich kann eine Dicke außerhalb dieses Bereiches ebenfalls verwendet werden.
Die Kathode kann geeignete Elektronen-Einspritzmaterialien, wie zum Beispiel Metalle, 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 Gew.-% bis ungefähr 99,9 Gew.-%. 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. Geeignete Materialien zur Ausbildung der Kathode beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Mg-Ag-Legierungs-Kathoden, die in den US-Patenten US 4885211 A , US 4720432 A und US 5703436 A beschrieben sind. Andere geeignete Kathoden umfassen eine metallorganische Mischschicht (MOML).Die Kathoden können aus Lithiumlegierungen mit anderen Metallen mit hoher Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Aluminium oder Indium, hergestellt werden.
Eine im Wesentlichen transparente Kathode kann sehr dünne, im Wesentlichen transparente metallische Schichten umfassen, die ein Metall mit einer Austrittsarbeit umfassen, die sich im Bereich von ungefähr 2 eV bis ungefähr 4 eV bewegt, wie zum Beispiel Mg, Ag, Al, Ca, In, Li und ihre Legierungen wie zum Beispiel Mg:Ag-Legierungen, die zum Beispiel aus ungefähr 80 bis 95 Volumenprozent Mg und ungefähr 20 bis ungefähr 5 Volumenprozent Ag zusammengesetzt sind; und Li:Al-Legierungen, die zum Beispiel aus ungefähr 90 bis 99 Volumenprozent Al und ungefähr 10 bis ungefähr 1 Volumenprozent Li zusammengesetzt sind, und dergleichen, mit einer Dicke von ungefähr 1 nm bis ungefähr 20 nm, und, in einigen Ausführungsformen, von ungefähr 33 nm bis ungefähr 10 nm. Natürlich kann auch eine Dicke außerhalb dieses Bereiches verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen können die Kathoden eine oder mehrere zusätzliche Schichten umfassen. Die eine oder mehreren zusätzlichen Schicht(en) der Kathoden können mindestens ein Metall und/oder mindestens ein anorganisches Material umfassen. Geeignete beispielhafte Metalle, die in den zusätzlichen Schichten verwendet werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Mg, Ag, Al, In, Ca, Sr, Au, Li, Cr und Mischungen davon. Geeignete beispielhafte anorganische Materialien, die in den zusätzlichen Schichten verwendet werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, SiO, SiO₂, LiF, MgF₂ und Mischungen davon.
Die eine oder mehreren zusätzlichen Schicht(en) können die gleichen oder voneinander unterschiedliche Funktionen aufweisen. Zum Beispiel können eine oder mehrere Schichten der Kathode ein Metall umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen, um eine leitfähige Schicht mit einem niedrigen Flächenwiderstand (z. B. < 10 Ω/square) auszubilden. Zusätzlich können eine oder mehrere zusätzliche Schichten der Kathode die metallorganische Mischschicht vor der Umgebung durch Ausbildung einer Passivierungsschicht (wie zum Beispiel einer Feuchtigkeitsbarriere) schützen, die das Eindringen von Umgebungsfeuchtigkeit in die MOML, den Lumineszenzbereich und die Anode verhindert oder zumindest reduziert. Ebenfalls können eine oder mehrere zusätzliche Schichten der Kathode als thermische Schutzschicht wirken, um einen Schutz vor Kurzschlüssen in der Vorrichtung bei erhöhten Temperaturen vorzusehen. Zum Beispiel kann ein solcher Schutz bei Temperaturen bereit gestellt werden, die sich im Bereich von ungefähr 60°C bis ungefähr 110°C bewegen.
Die Dicke der Kathode kann sich im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 10 Nanometer (nm) bis ungefähr 1000 Nanometer bewegen. Dicken außerhalb dieses Bereiches können ebenfalls verwendet werden.
Die in den vorliegenden OLEDs verwendete Anode und Kathode können jeweils eine Einzelschicht sein oder können zwei, drei oder mehr Schichten umfassen. Zum Beispiel kann die Elektrode aus einer Ladungsinjektionsschicht (d. h., eine Elektronen-Injektionsschicht oder eine Leerstellen-Injektionsschicht) und einer Deckschicht bestehen. In einzelnen Ausführungsformen kann die Ladungsinjektionsschicht jedoch als von der Elektrode verschieden angesehen werden.
Eine Elektronen-Injektionsschicht kann sehr dünne, im Wesentlichen transparente metallische Schichten beinhalten, zusammengesetzt aus einem Metall mit einer Austrittsarbeit, die sich im Bereich von ungefähr 2 eV bis ungefähr 4 eV bewegt, wie zum Beispiel Mg. Ag, Al, Ca, In, Li und ihren Legierungen, wie zum Beispiel Mg:Ag-Legierungen, zusammengesetzt, zum Beispiel, aus ungefähr 80 bis 90 Volumenprozent Mg und ungefähr 20 bis ungefähr 5 Volumenprozent Ag, und Li:Al-Legierungen, zusammengesetzt, zum Beispiel, aus ungefähr 90 bis 99 Volumenprozent Al, und ungefähr 10 bis ungefähr 1 Volumenprozent Li, und dergleichen, mit einer Dicke von, zum Beispiel, ungefähr 1 nm bis ungefähr 20 nm, und, in einigen Ausführungsformen, von ungefähr 3 nm bis ungefähr 10 nm. Natürlich kann auch eine Dicke außerhalb dieser Bereiche verwendet werden. Die Elektronen-Injektionsschicht kann auch sehr dünne isolierende Materialien beinhalten, wie zum Beispiel ein Oxidmaterial oder eine Alkalimetallverbindung, wie in den US-Patenten US 5457565 A , US 5608287 A und US 5739635 A beschrieben.
Die Leerstellen-Injektionsschicht kann aus geeigneten Injektionsmaterialien für positive Ladungen zusammengesetzt sein, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO), Silizium, Zinnoxid, und Metalle mit einer Austrittsarbeit, sie sich im Bereich von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV bewegt, wie zum Beispiel Gold, Platin und Palladium. Andere geeignete Materialien für die Leerstellen-Injektionsschicht beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, elektrischen leitfähigen Kohlenstoff, π-konjugierte Polymere wie zum Beispiel Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol und dergleichen mit, zum Beispiel, einer Austrittsarbeit gleich oder größer als ungefähr 4 eV, und insbesondere von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV. Ein im Wesentlichen transparentes Leerstellen-Injektionsmaterial kann aus sehr dünnen, im Wesentlichen transparenten metallischen Schichten zusammengesetzt sein, umfassend ein Metall mit einer Austrittsarbeit, die sich im Bereich von ungefähr 4 eV bis ungefähr 6 eV bewegt, wie zum Beispiel Gold, Palladium und dergleichen, mit einer Dicke, zum Beispiel, von ungefähr 1 nm bis ungefähr 20 nm, und, in einigen Ausführungsformen von ungefähr 3 nm bis ungefähr 10 nm. Natürlich kann eine Dicke außerhalb dieser Bereiche ebenfalls verwendet werden. Zusätzliche geeignete Formen von Leerstellen-Injektionsschichten sind in den US-Patenten US 4855211 A und US 5703436 A offenbart.
Eine Deckschicht auf der Anode und/oder der Kathode kann mit umfasst sein, um die thermische Stabilität zu erhöhen, die Umweltstabilität zu erhöhen, und/oder auf irgendeinem anderen Wege die Leistung der organischen lichtemittierenden Vorrichtung zu verbessern. Ein Beispiel einer Deckschicht, die dazu verwendet werden kann, die thermische Stabilität der organischen lichtemittierenden Vorrichtung zu verbessern, ist eine Schicht bestehend aus SiO, SiO₂ oder Mischungen davon. Andere Beispiele sind in den US-Patenten US 6765348 B2 und US 6614175 B2 offenbart. Ein Beispiel einer Deckschicht, die dazu verwendet werden kann, um die Umweltstabilität der organischen lichtemittierenden Vorrichtung zu verbessern, ist eine Schicht bestehend aus einem stabilen Metall wie zum Beispiel Ag, Al, In oder Au. Ein anderes Beispiel einer Deckschicht, die dazu verwendet werden kann, um die Umweltstabilität der organischen lichtemittierenden Vorrichtung zu verbessern, ist eine Schicht bestehend aus einem Metall mit niedriger Austrittsarbeit, wie es beispielsweise im US 5059861 A beschrieben ist. Die Dicke der Deckschicht kann sich zum Beispiel im Bereich von ungefähr 20 Nanometer bis ungefähr 5000 Nanometer bewegen. In einigen Ausführungsformen liegt die Dicke zwischen ungefähr 50 Nanometer und ungefähr 500 Nanometer.
Eine Anzeigevorrichtung kann optional eine Pufferschicht zwischen der Anode und der Leerstellen-Transportschicht umfassen. Die Pufferschicht arbeitet hauptsächlich, um eine wünschenswerte Ladungsinjektion von Leerstellen von der Anode zu erzielen, und die Haftung zwischen der Anode und der Leerstellen-Transportschicht zu verbessern, wodurch die Funktionsstabilität 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. 4356429 , das hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird; Kupfer-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. Die Pufferschicht kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 100 nm bewegt. Ein beispielhafter Dickenbereich für die Pufferschicht liegt zwischen ungefähr 5 nm bis ungefähr 25 nm. Ein anderer beispielhafter Dickenbereich für die Pufferschicht liegt zwischen ungefähr 1 nm bis ungefähr 5 nm.
Der lumineszierende Bereich der vorliegenden Anzeigevorrichtungen umfasst in einigen Ausführungsformen mindestens ein elektrolumineszentes organisches Material. Das elektrolumineszente Material ist nicht entscheidend und kann jedes beliebige Material sein, das zur Verwendung als elektrolumineszentes Material in einer Anzeigevorrichtung verwendet werden kann. Geeignete elektrolumineszente Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, zum Beispiel Polyphenylenvinylene wie zum Beispiel Poly(p-phenylenvinylen) PPV, Poly(2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenvinylen) (MEHPPV) und Poly(2,5-dialkoxyphenylenvinylen) (PDMeOPV), und andere Materialien, die im US-Patent Nr. 5247190 offenbart sind, das hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen wird; Polyphenylene, wie zum Beispiel Poly(p-phenylen) (PPP), Leiter-poly-para-phenylen (LPPP), und Poly(tetrahydropyren) (PTHP); und Polyfluorene, wie zum Beispiel Poly(9,9-di-n-octylfluoren-2,7-diyl), Poly(2,8-6,7,12,12-tetraalkylindenfluoren) und Fluorene enthaltende Copolymere wie zum Beispiel Fluoren-Amin-Copolymere (siehe z. B., Bemius et al., „Developmental Progress of Electroluminescent Polymeric Materials and Devices”, Proceedings of SPIE Conference an Organic Light Emitting Materials and Devices III, Denver, Colo., Juli 1999, Band 3797, S. 129).
Eine andere Klasse von organischen elektrolumineszenten Materialien, die in den lumineszenten Bereichen verwendet werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, die Metalloxinoid-Verbindungen, wie sie in den US-Patenten US 4539507 A , US 5151629 A , US 5150006 A , US 5141671 A und US 5846666 A offenbart sind. Erläuternde Beispiele beinhalten Tris(8-hydroxychinolat)aluminium (AlQ3), und Bis(8-hydroxychinolat)-(4-phenylphenolato)aluminium (BAlq). Andere Beispiele dieser Klasse von Materialien 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, und Metallthioxinoid-Verbindungen, die im US-Patent Nr. 5,846,666 offenbart sind (das hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird), 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.
Insbesondere umfasst eine Klasse von organischen elektrolumineszenten Materialien, die in dem lumineszenten Bereich verwendet werden kann, Stilbenderivate, wie zum Beispiel solche, die im US-Patent US 5516577 A offenbart sind. Ein nicht beschränkendes Beispiel eines geeigneten Stilbenderivats ist 4,4'-Bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl.
Eine Klasse von bipolaren Transportmaterialien, 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 in US-Patent US 6465115 B ” offenbart, sowie die irn US-Patent US 5972247 A offenbarten, und die im US 5935721 A und US-Patent US 6497172 B2 offenbarten.
Eine andere Klasse geeigneter organischer elektrolumineszenter Materialien, die zur Verwendung in dem Lumineszenzbereich geeignet sind, sind die Oxadiazol-Metallchelate. Diese Materialien beinhalten 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]berylliurn; 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; und die Triazine einschließlich der in US-Patent US 6057048 A offenbarten. Der lumineszierende Bereich kann weiterhin von ungefähr 0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr 25 Gewichtsprozent eines lumineszierenden Materials als Dotierungsmittel beinhalten. Beispielevon Dotierungsmitteln, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, sind fluoreszierende Materialien, wie zum Beispiel Coumarin, Dicyanomethylenpyrane, Polymethin, Oxabenzanthran, Xanthen, Pyrylium, Carbostyl, Perylen, und dergleichen. Eine andere geeignete Klasse von fluoreszierenden Materialien sind Chinacridon-Farbstoffe. Erläuternde Beispiele von Chinacridon-Farbstoffen beinhalten Chinacridon, 2-Methylchinacridon, 2,9Dimethylchinacridon, 2-Chlorchinacridon, 2-Fluorochinacridon, 1,2-Benzochinacridon, N,N'-Dimethylchinacridon, N,N'-Dimethyl-2-methylchinacridon, N,N'-Dimethyl-2,9-dimethylchinacridon, N,N'-Dimethyl-2-chlorchinacridon, N,N'-Ddimethyl-2-fluorchacridon, N,N'-Demeyl-1,2-benzochacridon, und dergleichen, wie in den US-Patenten US 5227252 A , US 5276381 A und US 5593788 A offenbart. Eine andere Klasse von fluoreszierenden Materialien, die verwendet werden können, sind fluoreszierende Farbstoffe mit kondensierten Ringen. Beispielhafte geeignete fluoreszierende Farbstoffe mit kondensierten Ringen beinhalten Perylen, Rubren, Anthracen, Coronen, Phenanthrecen, Pyren und dergleichen, wie im US-Patent Nr. 3172862 offenbart, das hierin vollständig aufgenommen wird. Die fluoreszierenden Materialien beinhalten ebenfalls Butadiene, wie zum Beispiel 1,4-Diphenylbutadien und Tetraphenylbutadien, und Stilbene, und dergleichen, wie in den US-Patenten US 4356429 A und US 5516577 A offenbart. Andere Beispiele von fluoreszierenden Materialien, die verwendet werden können, sind die, die im US-Patent US 5601903 A .
Zusätzlich sind lumineszierende Dotierungsmittel, die in dem licht-Lumineszenzbereich verwendet werden können, die fluoreszierenden Farbstoffe, die im US-Patent Nr. 5935720 offenbart sind (das hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird), wie zum Beispiel 4-(Dicyanomethylen)-2-2-propyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran (DCJTB); 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, was hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird. Bevorzugte Beispiele beinhalten 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H23H-porphin-platin(II) (PtOEP) und fac Tris(2-phenylpyridin)iridium (Ir(ppy)3).
Der lumineszierende Bereich kann auch ein oder mehrere Materialien mit Leerstellen-Transporteigenschaften enthalten. Beispiele von Leerstellen-Transportmaterialien, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, beinhalten Polypyrrole, Polyanilin, Poly(phenylenvinylen), Polythiophen, Polyarylamin, wie im US-Patent US 5728801 A offenbart und ihre Derivate, und bekannte halbleitende organische Materialien; Porphyrinderivate wie zum Beispiel 1,10,15,20-tetraphenyl-21H,23H-porphyrin-Kupfer(II), offenbart im US-Patent US 4356429 A ; Kupfer-Phthalocyanin; Kupfertetramethylphthalocyanin; Zink-Phthalocyanin; Titanoxid-Phthalocyanine; Magnesium-Phthalocyanine; und dergleichen.
Eine spezielle Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, sind die aromatischen tertiären Amine, wie zum Beispiel solche, die in dem US-Patent US 4539507 A offenbart sind. Geeignete beispielhafte aromatische tertiäre Amine beinhalte, sind aber nicht beschränkt auf, Bis(4dimethylamino-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'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidin (”NPB”); Mischungen davon und dergleichen. Eine andere Klasse von aromatischen tertiären Aminen sind polynukleare aromatisch 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-chloroanilin, N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-1-aminonaphthalen, Mischungen davon und dergleichen; 4,4'-Bis-(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen, wie zum Beispiel 4,4'-Bis-(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und 4,4'-Bis-(3-methyl-9-carbazoy)-1,1'-biphenyl, und dergleichen.
Eine spezielle Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien, die in dem lumineszenten Bereich verwendet werden können, sind die Indol-Carbazole, wie solche, die in den US-Patenten US 5942340 A und US 5952115 A offenbart sind, wie zum Beispiel 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol, und 2,8-Ddimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol; 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'-biphenyl-4,4'diamin; N,N'-Bis(3-methoxyphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, und dergleichen. Geeignete Leerstellen-Transportmaterialien, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, sind die Naphtyl-substituierten Benzidinderivate.
Der lumineszierende Bereich kann auch ein oder mehrere Materialien mit Elektronen-Transporteigenschaften beinhalten. Ein Beispiel von Elektronen-Transportmaterialien, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, sind Polyfluorene, wie zum Beispiel Poly(9,9-di-noctylfluoren-2,7-diyl), Poly(2,8-(6,7,12,12-tetraalkylindenofluoren)) und Copolymere enthaltend Fluoren wie zum Beispiel Fluoren-Amin-Copolymere, wie in dem aufgenommenen Artikel Bemius et al., Proceedings of SPIE Conference an Organic Light Emitting Materials and Devices III, Denver, Colo., Juli 1999, Band 3797, S. 129 beschrieben.
Andere Beispiele von Elektronen-Transportmaterialien, die in dem Lumineszenzbereich verwendet werden können, können aus den Metalloxinoid-Verbindungen, den Oxadiazol-Metallchelat-Verbindungen, den Triazinverbindungen und den Stilbenverbindungen gewählt werden, von denen oben detaillierte Beispiele gegeben wurden.
In einigen Ausführungsformen, in denen der lumineszierende Bereich ein oder mehrere Leerstellen-Transportmaterialien und/oder ein oder mehrere Elektronen-Transportmaterialien zusätzlich zu dem/den organischen elektrolumineszierenden Material(ien) beinhaltet, kann das organische elektrolumineszierende Material, das/die Leerstellen-Transportmaterial(ien) und/oder das/die Elektronen-Transportmaterial(ien) in separaten Schichten ausgebildet sein, wie zum Beispiel die in den US-Patenten US 4539507 A , US 4720432 A und US 4769292 A offenbarten OLEDs; oder in derselben Schicht, wo sie auf diese Weise gemischte Zonen von zwei oder mehr materialien ausbilden, wie zum Beispiel die in dem US-Patenten US 6131001 A , US 6392339 B1 , US 6392250 B1 und US 6614175 B2 offenbarten OLEDs.
Die Dicke des Lumineszenzbereichs kann variieren von, zum Beispiel, ungefähr 1 nm bis ungefähr 1000 nm. In einigen Ausführungsformen liegt die Dicke des Lumineszenzbereichs zwischen ungefähr 20 nm und ungefähr 200 nm, in anderen Ausführungsformen zwischen ungefähr 50 nm und ungefähr 150 nm.
Eine lichtabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst Metallnanoteilchen und ein Matrixmaterial. Die Metallnanoteilchen können in dem Matrixmaterial dispergiert, vollständig darin eingebettet, oder teilweise darin eingebettet sein. Das Matrixmaterial kann aus Materialien gewählt werden, die polymere Materialien, anorganische Materialien und organische Materialien einschließen.
Die Metallnanoteilchen können jedes Metall umfassen, das der lichtabsorbierenden Schicht lichtabsorbierende Eigenschaften verleiht. Geeignete Metalle beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, solche Metalle, die durch eine Plasmafrequenz im Bereich von 400–700 nm charakterisiert sind, wie zum Beispiel Ag, Au, Pt, Pd, Ni, und Cu, und Legierungen davon. Andere Metalle, von denen bekannt ist, dass sie Nanoteilchen ausbilden, die lichtabsorbierende Eigenschaften aufweisen, beinhalten Se, Te, As, Zn, Sn, Ga, Co, und Legierungen davon. In einigen Ausführungsformen umfassen die Metallnanoteilchen ein Metall gewählt aus Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Zn, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In, Ti, und Kombinationen davon. In anderen Ausführungsformen sind die Metallnanoteilchen gewählt aus Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Zn, Sn, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In; Ti, Legierungen von Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Zn, Sn, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In, Ti, und Kombinationen davon.
Die Metallnanoteilchen können verschiedenartige Morphologien oder Strukturen aufweisen. Zum Beispiel können die Metallnanoteilchen regelmäßige Formen, unregelmäßige Formen, zweidimensionale Strukturen und/oder dreidimensionale Strukturen aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele von geeigneten regulären Formen der Metallnanoteilchen beinhalten Kugeln, abgeflachte Kugeln, gestreckte Sphäroiden, Ellipsoide, Stäbe, Zylinder, Kegel, Scheiben, Würfel und Rechtecke. In einer gegebenen lichtabsorbierenden Schicht können die Metallnanoteilchen die gleiche oder unterschiedliche Formen aufweisen. Eine gegebene lichtabsorbierende Schicht kann Metallnanoteilchen des gleichen Metalls oder unterschiedlicher Metalle umfassen, von gleichen oder unterschiedlichen Formen und/oder der gleichen oder verschiedener Größen. Zusätzlich kann eine gegebene lichtabsorbierende Schicht individuelle Teilchen (des gleichem oder verschiedenen Metalls und/oder Formen und Größen) aufweisen und Teilchen, die in einer zweidimensionalen oder dreidimensionalen Struktur ausgebildet sind.
Die Teilchengröße der Metallnanoteilchen liegt im Bereich zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 30 nm. Wie hierin verwendet bezieht sich der Teilchendurchmesser eines Metallnanoteilchens auf die Größe einer oder mehrere charakteristischer Dimensionen eines gegebenen Nanoteilchens. Die eine oder mehreren charakteristischen Dimensionen eines Nanoteilchens, auf der die Größe des Metallnanoteilchens basiert, hängt von der Form des Nanoteilchens ab. Zum Beispiel beinhalten nicht beschränkende Beispiele der charakteristischen Dimension eines Metallnanoteilchens, sind aber nicht beschränkt auf, den Durchmesser in Bezug auf kugelförmige, sphäroidförmige oder ellipsoide Teilchen; die Länge einer oder mehrere Seiten des Teilchens in Bezug auf würfelförmige oder rechteckige Nanoteilchen; und die Länge und/oder den Durchmesser in Bezug auf stabförmige, zylindrische, kegelförmige oder scheibenförmige Teilchen. In einer Ausführungsform weisen die Metallnanoteilchen eine Teilchengröße zwischen ungefähr 1 und ungefähr 15 nm auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die Metallnanoteilchen eine Teilchengröße zwischen ungefähr 15 und ungefähr 30 nm auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die Metallnanoteilchen eine Teilchengröße zwischen ungefähr 10 und ungefähr 20 nm auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen die Metallnanoteilchen eine Teilchengröße von ungefähr 10 nm auf.
In einigen Ausführungsformen gibt es eine schmale Varianz in der Teilchengröße einer Population von Metallnanoteilchen in einer lichtabsorbierenden Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden zu sein, verbessert eine geringe oder schmale Varianz in der Teilchengröße den Lichtabsorptionseffekt der Metallnanoteilchen. Varianz in der Teilchengröße bezieht sich hierin auf die Teilchengrößeverteilung. Die Teilchengrößeverteilung wird hierin als die prozentuale Differenz zwischen der Teilchengröße irgendeines gegebenen Metallnanoteilchens in einer Population von Metallnanoteilchen und der durchschnittlichen Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen definiert. In einer Ausführungsform liegt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 2 und ungefähr 20 nm. In einer anderen Ausführungsform liegt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 nm. In noch einer anderen Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht ungefähr 10 nm. In einer Ausführungsform überschreitet die Teilchengrößenverteilung der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht nicht ±75%. In einer anderen Ausführungsform überschreitet die Teilchengrößenverteilung der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht nicht ±50%. In noch einer anderen Ausführungsform überschreitet die Teilchengrößenverteilung der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht nicht ±25%.
In einer Ausführungsform liegt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 2 und ungefähr 20 nm, und die Teilchengrößenverteilung überschreitet nicht ±75%. In einer anderen Ausführungsform liegt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 nm, und die Teilchengrößenverteilung überschreitet nicht ±50%. In einer anderen Ausführungsform liegt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 5 und ungefähr 15 nm, und die Teilchengrößenverteilung überschreitet nicht ±25%. In noch einer anderen Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht ungefähr 10 nm, und die Teilchengrößenverteilung überschreitet nicht ±50%. In einer anderen Ausführungsform beträgt die durchschnittliche Teilchengröße der Population von Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht 10 nm, und die Teilchengrößenverteilung überschreitet nicht ±25%.
Das Matrixmaterial kann gewählt werden aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Materialien, polymeren Materialien und organischen Materialien.
Das anorganische Matrixmaterial ist in einigen Ausführungsformen eine ein Metall enthaltende Verbindung. Metall enthaltende Verbindungen, die als anorganisches Matrixmaterial verwendet werden kann beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Oxide, Hydroxide, Halogenide, Boride, Nitride, Sulfide und Carbide eines Metalls und dergleichen. Geeignete metallische Verbindungen des anorganischen Materials beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, ein Metall gewählt aus den Gruppen I, II und IIIB des Periodensystems, einem Übergangsmetall und dergleichen. Zusätzlich kann das anorganische Metall eine Elementart enthalten, gewählt aus den Gruppen IIIA, IVA oder VA des Periodensystems, oder Kombinationen davon. Beispiele von Metallen, die als Teil des anorganischen Matrixmaterials verwendet werden können beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ia, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Nm, Tc, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Sn, Pb, Sb, Bi, Se, Te, Ce, Nd, Sm, and Eu. Das anorganische Matrixmaterial kann eine Verbindung sein, die auf den Gruppen III-V basiert, wie zum Beispiel, GaAs oder InP, oder eine Verbindung basierend auf den Gruppen II-VI, wie zum Beispiel ZnS. Spezielle Beispiele von Materialien, die als anorganisches Matrixmaterial verwendet werden können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, LiF, LiCI, LiBr, LiI, NaF, Na Cl, NaBr, NaI, KF, KCI, KBr, KI, RbF, RbCl, CsF, CsCI, MgF₂, SrF₂, AlF₃, AgCl, AgF, CuCl₂, Li₂O, SnO₂, SiO, SiO₂, In₂O₃, ITO, TiO₂, Al₂O₃, AgO, CaF₂, CaB₆, ZnO, CsO₂, ZnO, Cu₂O, CuO, Ag₂O, NiO, TiO, Y₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃, LaN, YN, GaN, C, Li₂C, FeC, NiC, Ge, Si, SiC, SiO, SiO₂, Si₃N₄, ZnTe, ZnSe, und dergleichen. Andere Beispiele eines Materials, das in einer lichtabsorbierenden Schicht verwendet werden kann beinhaltet, solche Se- und SeTe-Verbindungen, die in den US-Patenten US 3598644 A und US 4084966 A offenbart sind.
Das anorganische Matrixmaterial kann leitend, halbleitend oder nichtleitend sein. In einer Ausführungsform, in der die lichtabsorbierende Schicht entweder in der Anode, der Kathode oder dem Lumineszenzbereich angeordnet ist, ist das anorganische Matrixmaterial leitend oder halbleitend.
Das Matrixmaterial kann auch aus einem polymeren Material gewählt sein. Beispiele für geeignete polymere Matrixmaterialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyfluoren, Polyvinylcarbazol, Polyparaphenylenvinylen, Polystyrol und dergleichen. Andere Beispiele von polymeren Materialien, die als Matrixmaterial in einer lichtabsorbierenden Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, beinhalten solche polymeren Materialien, die als erweichbares Material zur Verwendung in einem Migrations-Abbildungssystem in den US-Patenten US 3598644 A und US 4084966 A offenbart sind. Solche anderen geeigneten polymeren Materialien beinhalten zum Beispiel hydratisierte oder teilweise hydratisierte Harzester, substituierte Polystyrole, Styrolacrylat-Polymere, Polyolefine, Polyester-Silicone einschließlich zum Beispiel Methylphenyl-Silicone, Polystyrol-Olefin Copolymere, und Epoxyharze. Beispiele geeigneter Styrolacrylat-Polymere beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Copolymere von Styrol und einem Acrylat wie zum Beispiel Octylacrylat, Docosylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Hexylmethacrylat und dergleichen.
Geeignete organische Materialien für die lichtabsorbierende Schicht können zum Beispiel organische Materialien sein, die elektrolumineszente Materialien, Leerstellen-Transportmaterialien und Elektronen-Transportmaterialien beinhalten, die bei der Herstellung des Lumineszenzbereiches der Anzeigevorrichtung verwendet werden, wobei solche elektrolumineszente Materialien hierin beschrieben sind. So beinhalten zum Beispiel geeignete organische Materialien für die lichtabsorbierende Schicht, sind aber nicht beschränkt auf, molekulare (niedermolekulare) organische Verbindungen wie zum Beispiel Metalloxinoide, Metallchelate, tertiäre aromatische Amine, Indolcarbazole, Porphyrine, Phthalocyanide, Triazine, Anthracene und Oxadiazole. Organische Materialien, die ebenfalls als Matrixmaterial verwendet werden können, beinhalten solche Materialien, die in den US-Patentveröffentlichungen US 2002/0180349 A1 bzw. US 2003/0234609 A1 beschrieben sind. Ein nicht beschränkendes Beispiel eines geeigneten organischen Matrixmaterials beinhaltet Tris(8-hydroxychinolat)aluminium (AlQ3).
In einigen Ausführungsformen sind die Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht in einer Menge von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Vol.-% vorhanden, und das Matrixmaterial liegt in einer Menge von ungefähr 95 bis ungefähr 50 Vol.-% der lichtabsorbierenden Schicht vor. In anderen Ausführungsformen sind die Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht in einer Menge von ungefähr 10 bis ungefähr 30 Vol.-% vorhanden, und das Matrixmaterial liegt in einer Menge von ungefähr 90 bis ungefähr 70 Vol.-% der lichtabsorbierenden Schicht vor. In noch anderen Ausführungsformen sind die Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht in einer Menge von ungefähr 50 Vol.-% vorhanden, und das Matrixmaterial liegt in einer Menge von ungefähr 50 Vol.-% der lichtabsorbierenden Schicht vor.
Die lichtabsorbierende Schicht kann entweder eine Einzelschicht-Anordnung oder eine Mehrschicht-Anordnung sein. Eine lichtabsorbierende Schicht aus mehreren Schichten kann 2, 3, 4, 5 oder mehr sich unmittelbar benachbarte, lichtabsorbierende Schichten umfassen, d. h., in einer gestapelten Anordnung, oder getrennt durch eine oder mehrere zusätzliche Schichten. Eine lichtabsorbierende Schicht aus mehreren Schichten wird hierin auch als lichtabsorbierender Bereich oder Zone bezeichnet.
In einigen Ausführungsformen, die eine lichtabsorbierende Schicht aufweisen, die aus mehreren lichtabsorbierenden Schichten besteht, umfassen unmittelbar nebeneinander angeordnete Schichten im Allgemeinen unterschiedliche Zusammensetzungen bezüglich entweder dem Matrixmaterial und/oder der Konzentration des Matrixmaterials. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen benachbarte lichtabsorbierende Schichten das gleiche Matrixmaterial und die gleiche Art von Metall (Nanoteilchen), aber in unterschiedlichen Konzentrationen umfassen. In anderen Ausführungsformen können benachbarte lichtabsorbierende Schichten unterschiedliche Matrixmaterial-Zusammensetzungen der gleichen Klasse von Materialien (d. h., anorganische Materialien, polymere Materialien oder organische Materialien) umfassen. In noch anderen Ausführungsformen können benachbarte lichtabsorbierende Schichten jeweils eine unterschiedliche Matrixmaterial-Zusammensetzung aus unterschiedlichen Klassen von Matrixmaterialien umfassen. So kann zum Beispiel eine lichtabsorbierende Schicht ein anorganisches Matrixmaterial umfassen und eine zweite, der ersten lichtabsorbierenden Schicht benachbarte lichtabsorbierende Schicht kann ein polymeres oder organisches Matrixmaterial umfassen. Für die Zwecke dieser Offenbarung werden benachbarte lichtabsorbierende Schichten, die identische Zusammensetzungen in Bezug auf sowohl die Art des Matrixmaterials, als auch das Metall und dessen Konzentrationen aufweisen, als eine einzige lichtabsorbierende Schicht betrachtet. In einigen Ausführungsformen, in denen eine lichtabsorbierende Schicht eine Mehrschicht-Anordnung, umfassend eine oder mehrere durch eine andere Schicht getrennte lichtabsorbierende Schichten, aufweist, können die nicht benachbarten lichtabsorbierenden Schichten identische Zusammensetzungen aufweisen. In anderen Ausführungsformen, in denen eine lichtabsorbierende Schicht eine Mehrschicht-Anordnung mit einer Vielzahl von lichtabsorbierenden Schichten in einer gestapelten Anordnung aufweist, können nicht benachbarte Schichten identische Zusammensetzungen aufweisen.
Die Dicke der lichtabsorbierenden Schicht oder Schichten kann wie gewünscht für eine spezielle Anwendung variiert werden. In einigen Ausführungsformen weist die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 1000 nm auf.
In anderen Ausführungsformen kann eine lichtabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Dünnschicht-Anordnung aufweisen. Insbesondere kann eine lichtabsorbierende Schicht mit Metallnanoteilchen aus einer Dünnschicht-Anordnung mit einer Dicke von, in einer Ausführungsform, ungefähr 10 bis ungefähr 100 nm, und, in einer anderen Ausführungsform, von ungefähr 30 bis ungefähr 50 nm bestehen. In einigen Ausführungsformen kann eine lichtabsorbierende Dünnschicht-Schicht oder Bereich eine Mehrschicht-Anordnung, umfassend 2, 3, 4, 5 oder mehr lichtabsorbierende Schichten, aufweisen. In Dünnschicht-Mehrschicht-Anordnungen kann jede individuelle Schicht der lichtabsorbierenden Schicht eine Dicke von ungefähr 5 bis ungefähr 95 nm aufweisen. In einer Ausführungsform weist eine lichtabsorbierende Dünnschicht-Schicht eine Dicke von ungefähr 10 bis ungefähr 100 nm auf. In einer anderen Ausführungsform weist eine lichtabsorbierende Dünnschicht-Schicht eine Dicke von ungefähr 30 bis ungefähr 50 nm auf. Wie hierin vorstehend beschrieben kann eine lichtabsorbierende Schicht 2, 3, 4, 5 oder mehr individuelle lichtabsorbierende Schichten aufweisen. In anderen Ausführungsformen weist die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von ungefähr 100 nm bis ungefähr 300 nm auf.
Die lichtabsorbierenden Eigenschaften einer lichtabsorbierenden Schicht können vermittels der optischen Dichte (O. D.) der lichtabsorbierenden Schicht definiert werden. In einigen Ausführungsformen beträgt die optische Dichte einer lichtabsorbierenden Schicht mindestens 0,1 für zumindest einen Teil des sichtbaren Bereichs des elektromagnetischen Spektrums (d. h., 400 bis 700 nm). In anderen Ausführungsformen liegt die optische Dichte der lichtabsorbierenden Schicht zwischen ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,5.
Es kann jedes geeignete Verfahren angewendet werden, um eine lichtabsorbierende Schicht und eine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung auszubilden Geeignete Verfahren beinhalte, sind aber nicht beschränkt auf, thermische Abscheidung aus der Dampfphase (PVD), Spin-Coating, Sputtern, Elektronenstrahl, Elektronen-Lichtbogen, chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD), Flüssigabscheidung und dergleichen. Bei PVD wird zum Beispiel eine lichtabsorbierende Schicht durch Co-Verdampfung des Metalls und des Matrixmaterials aus beheizten Quellen in einem Vakuum und Kondensieren/Abscheiden des Dampfes auf dem gewünschten Substrat/Oberfläche durch eine Maske gebildet. Die Verdampfungsrate der individuellen Materialien wird kontrolliert, um die gewünschte Metallteilchengröße und das gewünschte Verhältnis des Metalls und der Matrixbestandteile zu erhalten. Lichtabsorbierende Schichten umfassend ein polymeres Matrixmaterial können durch Bildung einer Dispersion des Metalls und der Polymerlösung und anschließendes Aufbringen der Dispersion auf das Substrat/Vorrichtung durch jedwede geeignete Beschichtungstechnik gebildet werden, einschließlich zum Beispiel Spin-Coating, Rakelstreichen, Tauchbeschichtung, Tintenstrahldruck und dergleichen. Eine lichtabsorbierende Schicht, umfassend Metallnanoteilchen in einer polymeren Matrix kann auch durch thermische Abscheidung aus der Dampfphase der Metallnanoteilchen auf einer polymeren Oberflächegebildet werden, wie im US-Patent US 3598655 A beschrieben.
In einigen Ausführungsformen werden eine oder mehrere Schichten einer Anzeigevorrichtung durch Flüssigabscheidung oder Lösungsprozesse gebildet. In einer Ausführungsform wird zumindest die lichtabsorbierende Schicht durch einen Flüssigkeitsabscheide- oder ein Lösungsprozess gebildet. Es versteht sich, das in der lichtabsorbierenden Schicht entweder das Matrixmaterial oder die Metallnanoteilchenbestandteile oder beide durch einen Flüssigabscheide- oder Lösungsprozess gebildet werden können. Beispiele für geeignete Flüssigabscheideverfahren beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Spin-Coating, Tintenstrahldruck, Rakelstreichen, Bahnstreichen und Tauchbeschichtung.
Lichtabsorbierende Schichten, so wie hierin beschrieben, sind geeignet für die Verwendung in einer Anzeigevorrichtung, um die Reflexion von Umgebungslicht in der Vorrichtung zu verringern. Die Reflexionsverringerung kann vermittels, zum Beispiel, einer Sun/Eye-Integrated Reflectance Percentage (SEIR%) quantifiziert werden. SEIR ist der Gesamt-Prozentanteil des einfallenden Lichts, das von der Anzeigevorrichtung, d. h., OLED, reflektiert wird, front-integriert über den gesamten sichtbaren Bereich des sichtbaren Spektrums (im Bereich von 400–700 nm für einfallendes Licht) und gewichtet gegenüber der Empfindlichkeit des menschlichen Auges über diesen Bereich. In einigen Ausführungsformen kann eine Anzeigevorrichtung mit einer lichtabsorbierenden Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung eine prozentuale Reflexion von weniger als ungefähr 50% aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die prozentuale Reflexion weniger als ungefähr 20% betragen. In noch anderen Ausführungsformen kann die prozentuale Reflexion weniger als ungefähr 10% betragen.
Obwohl die Verwendung von lichtabsorbierenden Schichten gemäß der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf OLEDs beschrieben wurde, versteht es sich, dass solche lichtabsorbierenden Schichten auf jede Art von OLED oder Anzeigevorrichtung angewendet werden kann. Zum Beispiel kann ein lichtabsorbierende Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung geeignet sein für die Verwendung in molekular(niedermolekular)-basierten OLEDs, Dendrimer-basierten OLEDs, Polymer-basierten OLEDs, Hybrid-OLEDs, umfassend sowohl molekulare als auch polymere Materialien im lichtemittierenden Bereich, Hybrid-OLEDs, umfassend sowohl organische als auch anorganische Materialien im lichtemittierenden Bereich, anorganische elektrolumineszierende oder Phosphor-Vorrichtungen, Flüssigkristallanzeigen (LCDs), Plasma-Anzeigen und dergleichen.
Anzeigevorrichtungen mit einer lichtabsorbierenden Schicht gemäß der vorliegenden Offenbarung werden weiter beschrieben und zu verstehen in Bezug auf die folgenden Beispiele. Die Beispiele dienen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und sind nicht in irgendeiner Weise beschränkend gedacht.
BEISPIELE
Die Beispiele 1–4 in Tabelle 1 unten fassen OLED-Vorrichtungen zusammen, die eine lichtabsorbierende Schicht umfassen, die Metallnanoteilchen in einer anorganischen Matrix aufweisen, die in die Praxis umgesetzt wurden. Beispiel 1 stellt eine Kontrollvorrichtung dar, die keine lichtabsorbierende Schicht enthält. Alle Vorrichtungen wurden hergestellt mittels Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum (5 × 10–6 Torr) auf ITO-beschichteten Glassubstraten, die unter Verwendung einer UV-Ozon-Reinigung vorgereinigt wurden. Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf die Schichtdicke in Nanometern (nm).

Claims

Anzeigevorrichtung, umfassend eine Kathode; eine Anode; einen zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Lumineszenzbereich; und eine lichtabsobierende Schicht, umfassend i) Metallnanoteilchen und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus organischen Materialien, anorganischen Materialien, polymeren Materialien und Kombinationen davon, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Population der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht etwa 2 bis etwa 20 nm beträgt, und wobei die lichabsorbierende Schicht auf der Außenseite der Anode oder der Kathode angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Population der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht etwa 5 bis etwa 15 nm beträgt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die durchschnittliche Teilchengröße der Population der Metallnanoteilchen in der lichtabsorbierenden Schicht etwa 10 nm beträgt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Metallnanoteilchen eine Form aufweisen, gewählt aus regulären Formen, irregulären Formen, zweidimensionalen Strukturen, dreidimensionalen Strukturen und Kombinationen davon.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von etwa 10 bis etwa 1000 nm besitzt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine optische Dichte von mindestens etwa 0,1 für mindestens einen Teil des sichbaren Spektrums besitzt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Metallnanoteilchen in einer Menge von etwa 5 bis etwa 50 Vol.-% der lichtabsorbierenden Schicht vorliegen, und das Matrixmaterial in einer Menge von etwa 95 bis etwa 50 Vol.-% der lichtabsorbierenden Schicht vorliegt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Metallnanoteilchen aus der Gruppe gewählt sind, bestehend aus Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Zn, Sn, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In, Ti, Legierungen davon und Kombinationen von Metallen und Legierungen davon.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine organische lichtemittierende Vorrichtung ist.
Anzeigevorrichtung, umfassend: ein wahlweises Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; einen zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereich; und eine lichtabsorbierende Schicht, umfassend: i) Metallnanoteilchen, und ii) ein Matrixmaterial, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus polymeren Materialien, anorganischen Materialien, organischen Materialien und Kombinationen davon, wobei die Metallnanoteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 2 bis etwa 20 nm besitzen, und wobei die licht-absorbierende Schicht auf der Außenseite der ersten Eletrode oder der zweiten Elektrode angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Metallnanoteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 5 bis etwa 15 nm besitzen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Metallnanoteilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 10 nm besitzen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei das polymere Material aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyfluoren, Polyvinylcarbazol, Polyparaphenylenvinylen, Polysryrol, substituiertem Polystyrol, hydrierten Harzestern, teilweise hydrierten Harzestern, Styrolacrylatpolymeren, Polyolefinen, Polyestern, Siliconen, Polystyrololefin-Copolymeren, Epoxyharzen und Kombinationen davon.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei das anorganische Material eine Komponente umfasst, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Metall, gewählt aus einem Metall der Gruppen I, II und III, und Elementarten, gewählt aus den Gruppen IIIA, IVA und VA, einem Übergangsmetall und Kombinationen davon.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei das anorganische Material aus der Gruppe gewählt ist, bestehend aus LiF, LiC1, LiBr, LiI, NaF, NaCl, NaBr, NaI, KF, KCl, KBr, KI, RbF, RbCl, CsF, CsCl, MgF₂, SrF₂, AlF₃, AgCl, AgF, CuCl₂, Li₂O, SnO₂, SiO, SiO₂, In₂O₃, ITO, TiO₂, Al₂O₃, AgO, CaF₂, CaB₆, ZnO, CsO₂, ZnO, Cu₂O, CuO, Ag₂O, NiO, TiO, Y₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃, LaN, YN, GaN, C, Li₂C, FeC, NiC, Ge, Si, SiC, SiO, SiO₂, Si₂N₄, ZnTe, ZnSe, und Kombinationen davon.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von etwa 10 bis etwa 1000 nm besitzt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von etwa 10 bis etwa 100 nm besitzt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine Vielzahl von Schichten umfasst.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, wobei die lichtabsorbierende Schicht eine Dicke von etwa 10 bis etwa 100 nm besitzt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Metallnanoteilchen aus der Gruppe gewählt sind, bestehend aus Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Sn, S, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In, Ti, Legierungen von Ag, Au, Cu, Se, Te, As, Zn, Se, Ga, Co, Pt, Pd, Ni, In, Ti, und Kombinationen davon.