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Die
vorliegende Offenbarung betrifft, in verschiedenen beispielhaften
Ausführungsformen,
organische lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs). Insbesondere
betrifft die vorliegende Offenbarung gestapelte OLED-Anordnungen.
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Organische
lichtemittierende Vorrichtungen (OLEDs) stellen eine vielversprechende
Technologie für
Anzeigeanwendungen dar. Eine typische organische lichtemittierende
Vorrichtung beinhaltet eine erste Elektrode; einen Lumineszenzbereich,
der ein oder mehrere lumineszierende organische Materialien umfasst;
und eine zweite Elektrode; wobei eine der ersten und der zweiten
Elektrode als Leerstellen-Injektions-Anode, und die andere Elektrode
als Elektronen-Injektions-Kathode fungiert; und wobei eine der ersten
und der zweiten Elektroden eine Frontelektrode, und die andere Elektrode
eine Rückelektrode
ist. Die Frontelektrode ist transparent (oder zumindest teilweise
transparent), während
die Rückelektrode üblicherweise
hoch reflektiv gegenüber Licht
ist. Wenn eine Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektroden
angelegt wird, wird Licht aus dem lichtemittierenden Bereich und
durch die transparente Frontelektrode emittiert.
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Es
ist manchmal wünschenswert,
zwei oder mehr individuelle OLEDs in einer gestapelten Anordnung
zusammenzulaminieren, um eine gestapelte OLED auszubilden. Gestapelte
OLED-Anordnungen beinhalten Zwischenelektroden, die zwischen benachbarten
individuellen OLEDs angeordnet sind. Das heißt, aufeinanderfolgende OLEDs
teilen sich eine Zwischenelektrode, und eine obere Elektrode einer
individuellen OLED in dem Stapel fungiert auch als untere Elektrode
einer anderen OLED in dem Stapel. Die Zwischenelektroden sind im
Allgemeinen transparent. Des weiteren wird von den Zwischenelektroden
oftmals gefordert, dass sie auf einer Seite als Elektroneninjektionskontakte
und auf der anderen Seite als Leerstelleninjektionskontakte agieren.
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Gestapelte
OLEDs können
unterschiedliche Farben emittieren, so dass ein Echtfarb-Pixel ausgebildet
wird, von dem jedwede Farbe emittiert werden kann. Zum Beispiel
offenbaren Burrows et al. in Appl. Phys. Lett., 69, 2959 (1996)
individuelle OLEDs mit roten, grünen
oder blauen Emissionen, die gestapelt sind, um farb-einstellbare
vertikal integrierte Pixel auszubilden.
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Gestapelte,
monochromatische OLEDs sind ebenfalls möglich, wie durch Matsumoto
et al. (SID 03 Digest, 979 (2003)) gezeigt. Gestapelte. Monochromatische
OLEDs bieten möglicherweise
eine OLED-Anordnung, die eine hohe elektrolumineszente Wirksamkeit
aufweisen.
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Obwohl
die oben beschriebenen gestapelten OLEDs Anordnungen zeigen, die
eine variable Emission von Farben und monochromatische OLEDs mit einer
hohen Elektrolumineszenz-Wirksamkeit (z.B., größer als 10 cd/A) erlauben,
leiden beide an einer begrenzten operativen Stabilität. Eine
begrenzte operative Stabilität
ist ein allgemein bekanntes Problem für OLEDs.
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Es
besteht daher noch immer ein Bedarf für OLED-Anordnungen,die die
Vorteile von existierenden gestapelten OLED-Anordnungen aufweisen.
Es besteht ebenfalls ein bedarf an gestapelten OLED-Anordnungen,
die in der Lage sind, eine erhöhte
operative Stabilität
zu zeigen.
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KURZE BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft, in verschiedenen Ausführungsformen,
eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend ein
Substrat; eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl
von zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereichen;
und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen angeordnete
Zwischenelektrode, wobei mindestens einer der Vielzahl von Lumineszenzbereichen
einen gemischten Bereich aufweist, wobei der gemischte Bereich eine
Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten
umfasst, und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich
mindestens ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in
der Lage ist, Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen
Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten können individuell
gewählt
werden aus Leerstellen-Transportmaterialien,
Elektronen-Transportmaterialien und bipolaren Transportmaterialien.
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Zudem
betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen Ausführungsformen,
eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend
eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen
der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten
Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen
angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl
von Lumineszenzbereichen eine erste Ladungstransportzone, eine zweite
Ladungstransportzone und einen zwischen der ersten und zweiten Ladungstransportzone angeordneten
Mischbereich aufweist, wobei der Mischbereich eine Mischung von
mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst,
und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens
ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist,
Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten
können
individuell gewählt
werden aus Leerstellen-Transportmaterialien, Elektronen-Transportmaterialien
und bipolaren Transportmaterialien.
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Zudem
betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen Ausführungsformen,
eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend
eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen
der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten
Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen
angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl
von Lumineszenzbereichen eine Ladungstransportzone und einen Mischbereich
umfasst, wobei der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei
Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst,
und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein
elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist,
Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten
können
individuell gewählt werden
aus Leerstellen-Transportmaterialien, Elektronen-Transportmaterialien
und bipolaren Transportmaterialien.
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Des
weiteren betrifft die vorliegende Offenbarung, in verschiedenen
Ausführungsformen,
eine gestapelte organische lichtemittierende Vorrichtung umfassend
eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode; eine Vielzahl von zwischen
der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten lumineszenten
Bereichen; und eine zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen
angeordnete Zwischenelektrode, wobei mindestens eine der Vielzahl
von Lumineszenzbereichen eine erste Ladungstransportzone, eine zweite
Ladungstransportzone und einen Mischbereich umfasst, wobei der Mischbereich
eine Mischung von mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher
Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten umfasst, und ein Dotierungsmittel;
und worin der Mischbereich mindestens ein elektrolumineszierendes
Material aufweist, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. Die
Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten können individuell
gewählt
werden aus Leerstellen-Transportmaterialien,
Elektronen-Transportmaterialien und bipolaren Transportmaterialien.
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Diese
und andere nicht beschränkenden Merkmale
und Charakteristika sind unten genauer beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Das
folgende ist eine kurze Beschreibung der Zeichnungen, die schematische
Wiedergaben darstellen, die zum Zwecke der Erläuterung der beispielhaft hierin
offenbarten Ausführungsformen
und nicht zum Zwecke der Beschränkung
derselben vorgelegt werden.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer gestapelten
OLED gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform
einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht noch einer weiteren Ausführungsform
einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden
Offenbarung;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht der gestapelten OLED von Beispiel
I;
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer nicht gestapelten OLED
von Vergleichsbeispiel I; und
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6 ist
eine grafische Darstellung, die die operative Stabilität der Standardvorrichtung
von Beispiel I mit dem der nicht gestapelten Vorrichtung des Vergleichbeispiels
I in Bezug auf eine Änderung
der Helligkeit mit der Zeit vergleicht.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft gestapelte OLED-Anordnungen umfassend
eine Vielzahl von individuellen OLEDs. Eine gestapelte OLED umfasst
eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine Vielzahl von
zwischen den ersten und zweiten Elektroden angeordneten individuellen
OLEDs. Genauer gesagt umfasst eine gestapelte OLED eine Vielzahl
von zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordneten Lumineszenzbereichen,
wobei zwischen aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen eine Zwischenelektrode
angeordnet ist. Das heißt,
aufeinanderfolgende Lumineszenzbereiche teilen sich eine Zwischenelektrode.
Die Kombination eines zwischen zwei Elektroden angeordneten Lumineszenzbereichs
wird als individuelle OLED betrachtet. Auf diese Weise kann von
einer gestapelten OLED gesagt werden, dass sie eine Vielzahl von OLEDs
umfasst. Die individuellen Lumineszenzbereiche beinhalten eine lichtemittierende
Schicht oder Zone, die optional zwischen einer ersten Ladungstransportzone
und einer zweiten Ladungstransportzone angeordnet ist. Die lichtemittierende
Schicht mindestens einer der individuellen OLEDs in einer gestapelten
OLED beinhaltet einen Mischbereich, umfassend eine Mischung von
mindestens zwei Materialien mit unterschiedlicher Elektronen- und
Leerstellen-Transportkapazitäten,
und optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens ein
elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht
zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten können individuell
gewählt werden
aus Leerstellen-Transportmaterialien,
Elektronen-Transportmaterialien und bipolaren Transportmaterialien.
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Unter
Bezugnahme auf 1 beinhaltet die gestapelte
OLED 100 das Substrat 110, die erste Elektrode 120,
die zweite Elektrode 130, den Lumineszenzbereich 140,
den Lumineszenzbereich 150, den Lumineszenzbereich 160N,
die zwischen den Lumineszenzbereichen 140 und 150 angeordnete Zwischenelektrode 170,
und die zwischen den Lumineszenzbereichen 150 und 160N angeordnete
Zwischenelektrode 180. In Bezug auf den lumineszierenden
bereich 160N repräsentiert
N die Anzahl der in der gestapelten OLED 100 vorhandenen
individuellen Lumineszenzbereichen 160 und kann 0, 1 oder eine
ganze Zahl größer als
1 sein. Wenn N gleich 0 ist, dann umfasst die gestapelte OLED zwei
Lumineszenzbereiche. Wenn N größer als
1 ist, ist klar, dass Zwischenelektroden zwischen jeder weiteren
aufeinanderfolgenden individuellen OLED angeordnet sind. Zusätzlich können, wenn
N größer als
1 ist, die Lumineszenzbereiche 160N die gleiche oder eine
unterschiedliche Anordnung und/oder Zusammensetzung aufweisen, wie
für einen
speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewünscht. Zur
Vereinfachung der Diskussion wird N in der Ausführungsform der 1 als
1 angenommen, so dass die gestapelte OLED 100 die Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 umfasst.
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Die
gestapelte OLED 100 umfasst eine Vielzahl von individuellen
OLEDs, die durch einen zwischen zwei Elektroden angeordneten Lumineszenzbereich
gebildet werden. Zum Beispiel umfasst die gestapelte OLED 100 drei
individuelle OLEDs. OLED 1A wird aus der ersten Elektrode 120,
dem Lumineszenzbereich 140 und der Zwischenelektrode 170 gebildet;
OLED 1B wird von der Zwischenelektrode 170, dem
Lumineszenzbereich 150 und der Zwischenelektrode 180 gebildet;
und OLED 1C wird von der Zwischenelektrode 180,
dem Lumineszenzbereich 160 (N = 1) und der zweiten Elektrode 130 gebildet.
Wie in 1 gezeigt, können
sich individuelle OLEDs Elektroden teilen. Insbesondere teilen sich aufeinanderfolgende
Lumineszenzbereiche mindestens eine Zwischenelektrode.
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Die
Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 umfassen
jeweils eine erste Transportzone 142, 152 bzw. 162,
eine lichtemittierende Schicht oder Zone 144, 154 bzw. 164,
und eine zweite Ladungstransportzone 146, 156 bzw. 166.
Mindestens eine der lichtemittierenden Schichten oder Zonen 144, 154 und 164 ist
ein Mischbereich, umfassend eine Mischung von mindestens zwei Materialien
mit unterschiedlicher Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten, und
optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens
ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist, Licht
zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten können individuell
gewählt
werden aus Leerstellen-Transportmaterialien,
Elektronen-Transportmaterialien und bipolaren Transportmaterialien.
In einer Ausführungsform
umfasst jeder der Lumineszenzbereiche 144, 154 und 164 einen
Mischbereich.
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Obwohl
die Ausführungsform
in 1 zeigt, dass jede der Lumineszenzbereiche 140, 150 und 160 eine
erste und zweite Ladungstransportzone aufweist, ist klar, dass eine
oder mehrere der Ladungstransportzonen eliminiert werden kann, abhängig von der
Zusammensetzung der lichtemittierenden Schicht, den Zwischenelektroden
und dergleichen. Zum Beispiel kann eine Ladungstransportzone eliminiert
werden, wenn die lichtemittierende Schicht auch eine gewünschte Ladungstransportfunktion
(d.h., Elektronentransport oder Leerstellentransport) zeigt.
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Die
erste Elektrode 20 kann eine Leerstellinjektionsanode oder
eine Elektroneninjektionskathode sein. Die zweite Elektrode 130 kann
eine Elektroneninjektionskathode oder eine Leerstelleninjektionsanode
sein. Die ersten und zweiten Elektrodenkönnen eine Anode oder eine Kathode
sein, wie für einen
speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewünscht. Zum
Beispiel hängt
es in der OLED 100 von der Ladungstransportfunktion der Schicht
oder Zone ab, die unmittelbar unter der zweiten Elektrode 130 liegt,
ob die zweite Elektrode 130 eine Kathode oder eine Anode
ist.
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Die
ersten Ladungstransportzonen 142, 152 und 162,
und die zweiten Ladungstransportzonen 146, 156 und 166 können entweder
eine Leerstellen-Transportzone oder eine Elektronentransportzone
sein. Die Natur oder Funktion der ersten oder zweiten Ladungstransportzonen
einer individuellen OLED oder eines Lumineszenzbereichs als Leerstellen-Transportzone
oder Elektronentransportzone hängt
ab von der Funktion der entsprechenden Ladungstransportzone unmittelbar
benachbarten Elektrodenschicht ab (erste Elektrode, zweite Elektrode oder
Zwischenschicht). In gleicher Weise wird die Zusammensetzung oder
der Aufbau einer Zwischenelektrode (oder erster oder zweiter Elektrode)
ausgewählt,
um eine passende Ladungsinjektionsschicht bereit zu stellen, abhängig von
der Natur der Schicht oder Zone, wie zum Beispiel, eine der entsprechenden
Elektrode unmittelbar benachbarte Ladungstransportzone. Zum Beispiel
kann in einigen Ausführungsformen,
eine Zwischenelektrode als Leerstelleninjektionsschicht auf einer
Seite oder Oberfläche
in Kontakt mit einer Schicht mit einer Leerstellentransportfunktion
(z.B., eine Leerstellen-Transportzone) wirken, und gleichfalls auf
der anderen Seite oder Oberfläche
als Elektroneninjektionsschicht in Kontakt mit einer Schicht mit
einer Elektronentransportfunktion (z.B., eine Elektronentransportzone)
wirken. In solchen Ausführungsformen
kann eine Zwischenelektrode eine Mehrschicht-Anordnung haben, umfassend
eine einer geeigneten Schicht eines Lumineszenzbereichs benachbarte
Leerstelleninjektionsschicht und eine Elektroneninjektionsschicht.
In einigen Ausführungsformen,
wenn jede der Zwischenelektroden als Leerstelleninjektionselektrode
auf einer Seite und als Elektroneninjektionselektrode auf der anderen
Seite arbeitet, kann dann die gestapelte OLED betrieben werden durch
einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über den gesamten Stapel mittels
Anlegen der externen Vorspannung in Durchlassrichtung lediglich über die
ersten und zweiten Elektroden; oder alternativ durch separates Anlegen
einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über jede individuelle Einheit
des Stapels mittels Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über, bspw.,
die erste Elektrode und die erste Zwischenelektrode, die erste Zwischenelektrode und
die zweite Zwischenelektrode, und die zweite Zwischenelektrode und
die zweite Elektrode. In einigen Ausführungsformen, wenn eine oder
mehrere der Zwischenelektroden als Leerstelleninjektionselektrode
auf beiden Seiten arbeitet, oder wenn eine oder mehrere der Zwischenelektroden
als Elektroneninjektionselektrode auf beiden Seiten arbeitet, kann
dann die gestapelte OLED betrieben werden durch separates Anlegen
einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über jede der individuellen Einheiten
des Stapels mittels Anlegen einer externen Vorspannung in Durchlassrichtung über bspw.
die erste Elektrode und die erste Zwischenelektrode, die erste Zwischenelektrode
und die zweite Zwischenelektrode, und die zweite Zwischenelektrode
und die zweite Elektrode.
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Die
Anordnung der gestapelten OLED ist nicht wichtig und kann wie gewünscht für einen
speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Anwendung gewählt werden.
Zum Beispiel, unter Verwendung von 1 als Beispiel,
könnte
die gestapelte OLED 100 eine Anode als erste Elektrode 120 umfassen, eine
Leerstellen-Transportzone als jede der ersten Ladungstransportzonen 142, 152 und 162,
und eine Elektronentransportzone als zweite Ladungstransportzonen 146, 156 und 166.
In dieser Ausführungsform
sind die Zwischenelektroden 170 und 180 Mehrschicht-Elektronen
mit einer den Elektronentransportzonen benachbarten Elektroneninjektionsschicht und
einer den Leerstellen-Transportzonen benachbarten Leerstelleinjektionsschicht.
Wenn jede individuelle OLED in der gestapelten Anordnung eine Elektronentransportzone
als die zweite Ladungstransportzone beinhaltet, dann würde die
Elektronentransportzone in dem letzten Lumineszenzbereich (z.B., 160 falls
N gleich 1 ist) der zweiten Elektrode 130 benachbart sein,
und die zweite Elektrode 130 ist eine Kathode.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die erste Elektrode 120 eine Kathode, jede der ersten
Ladungstransportzonen 142, 152 und 162 sind
jeweils Elektronentransportzonen, und jede der zweiten Ladungstransportzonen 146, 156 und 166 sind
Leerstellen-Transportzonen. In dieser Ausführungsform ist eine Leerstellen-Transportzone
die Zone, die unterhalb der zweiten Elektrode 130 liegt,
und die zweite Elektrode 130 ist daher eine Anode. Die
Zwischenelektroden 170 und 180 sind Mehrschicht-Elektroden mit
einer den Leerstellen-Transportzonen
benachbarten Leerstelleninjektionsschicht und einer den Elektronentransportzonen
benachbarten Elektroneninjektionsschicht. Die obigen Ausführungsformen sind
lediglich beispielhafte Ausführungsformen
und andere Konfigurationen und Anordnungen sind möglich.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist eine andere Ausführungsform
einer gestapelten OLED gezeigt. Die gestapelte OLED 200 umfasst
ein Substrat 210, eine Anode 220, eine obere Elektrode 230,
und eine Vielzahl von zwischen der Anode 210 und der oberen Elektrode 230 angeordnete
Lumineszenzbereiche. Der Lumineszenzbereich 240 ist über der
Anode 220 angeordnet und umfasst die der Anode 220 benachbarte
Leerstellen-Transportzone 242, die lichtemittierende Schicht
oder Zone 244, und die Elektronentransportzone 246.
Die Zwischenelektrode 270 ist über dem Lumineszenzbereich 240 angeordnet.
Der Lumineszenzbereich 250 ist über der Zwischenelektrode 270 angeordnet
und umfasst die Elektronentransportzone 252, die lichtemittierende
Schicht oder Zone 254 und die Leerstellen-Transportzone 256. Der
Lumineszenzbereich 260N ist über der Zwischenelektrode 280 angeordnet
und umfasst die Ladungstransportzonen 262, die lichtemittierende Schicht
oder Zone 264, und die zweite Ladungstransportzone 266,
wobei N 0, 1, oder eine ganze Zahl größer als 1 ist. Die gestapelte
OLED 200 wird so betrachtet, dass sie eine Vielzahl von
OLEDs, z.B., OLEDs 2A, 2B und 2C umfasst,
die durch die entsprechenden der Anode, Kathode und/oder den Zwischenelektroden
benachbarten Lumineszenzbereiche gebildet wurden. Die OLED 200 kann
zusätzliche oder
weniger OLEDs umfassen, abhängig
von der Anzahl an Lumineszenzbereichen, die in der gestapelte OLED-Anordnung enthalten
sind.
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Unter
Bezugnahme auf 3 umfasst eine gestapelte OLED 300 ein
Substrat 310, eine Kathode 320, eine obere Elektrode 330,
und eine Vielzahl von zwischen der Kathode 320 und der
oberen Elektrode 330 angeordnete Lumineszenzbereiche. Der
Lumineszenzbereich 340 ist über der Kathode 320 angeordnet.
Der Lumineszenzbereich 340 umfasst die Elektronentransportzone 342,
die lichtemittierende Schicht oder Zone 344, und die Leerstellen-Transportzone 346.
Die Zwischenelektrode 370 ist über der Zwischenelektrode 370 angeordnet
und umfasst die Leerstellen-Transportzone 352, die lichtemittierenden
Schichten oder Zonen 354 und die Elektronentransportzone 356.
In dieser Ausführungsform
ist die Zwischenelektrode 370 zwischen den Leerstellen-Transportzonen 346 und 352 angeordnet,
und umfasst daher ein Leerstelleninjektionsmaterial. Die gestapelte
OLED 300 kann N Lumineszenzbereiche 360 beinhalten,
wobei N 0, 1, oder eine ganze Zahl größer als 1 ist. Die OLED 360 umfasst
eine erste Ladungstransportzone 362, den Lumineszenzbereich 364 und
eine zweite Ladungstransportzone 366. Eine Zwischenelektrode
wie zum Beispiel die Zwischenelektrode 380 ist zwischen
jeder der aufeinanderfolgenden individuellen OLEDs angeordnet. Die
gestapelte OLED 300 umfasst eine Vielzahl von OLEDs, z.B.,
OLEDs 3A, 3B und 3C, die durch die entsprechenden
der Anode, Kathode und/oder den Zwischenelektroden benachbarten
Lumineszenzbereiche gebildet wurden. Die OLED kann zusätzliche oder
weniger OLEDs umfassen, abhängig
von der Anzahl an Lumineszenzbereichen, die in der gestapelte OLED-Anordnung
enthalten sind.
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In
den Ausführungsformen
der 2 und 3 weisen die ersten Ladungstransportzonen
von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen eine voneinander unterschiedliche
Ladungstransportfunktion auf, und die zweiten Ladungstransportzonen
von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen weisen eine voneinander
unterschiedliche Ladungstransportfunktion auf, so dass eine Zwischenelektrode
zwischen Ladungstransportzonen mit der selben Ladungstransportfunktion
angeordnet ist. Das heißt, in
einigen Ausführungsformen
weist die zweite Ladungstransportschicht eines Lumineszenzbereiches die
selbe Ladungstransportfunktion wie die erste Ladungstransportschicht
des nächstfolgenden
Lumineszenzbereichs auf. In einer solchen Ausführungsform kann eine Zwischenelektrode
optional eine Einzelschicht eines entsprechenden Ladungsinjektionsmaterials
sein (d.h., Leerstelleninjektion oder Elektroneninjektion). Zum
Beispiel ist in der Ausführungsform
in 2 die Zwischenelektrode 270 zwischen den
Elektronentransportzonen 246 und 252 angeordnet,
und die Zwischenelektrode 270 umfasst eine Elektroneninjektionsmaterial.
Falls das Muster in der gesamten gestapelten OLED fortgeführt ist,
dann wird die obere Elektrode 230 bestimmt auf der Basis der
Anzahl von in dem Stapel vorhandenen Lumineszenzbereichen 260:
falls N 0 oder eine gerade ganze Zahl ist, dann ist in dieser Ausführungsform
die obere Elektrode 230 ein Anodenmaterial (die Zwischenelektrode 280 wird
eliminiert, falls N gleich 0 ist); falls N gleich 1 oder eine ungerade
ganze Zahl ist, und die Ladungstransportschicht 262 eine
Leerstellen-Transportzone ist, und die Ladungstransportzone 266 eine Elektronentransportzone
ist, dann ist die obere Elektrode eine Kathode. In der Ausführungsform
in 3 ist die Zwischenelektrode 370 zwischen
den Leerstellen-Transportzonen 246 und 352 angeordnet
und umfasst ein Leerstelleninjektionsmaterial. Falls die Vereinbarung,
dass die ersten Ladungstransportzonen von aufeinanderfolgenden Lumineszenzbereichen
unterschiedliche Funktionen aufweisen, durch den gesamten Stapel
hindurch ausgeführt
wird, wird die Funktion und Zusammensetzung der oberen Elektrode 330 von
der Anzahl N der Lumineszenzbereiche 360 abhängen, die
im dem Stapel vorhanden sind, wobei die obere Elektrode eine Kathode
ist, falls N 0 oder eine gerade ganze Zahl ist, und eine Anode, wenn
N 1 oder eine ungerade ganze Zahl ist.
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Es
ist klar, dass die unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschriebenen
Ausführungsformen
lediglich illustrierende Beispiele möglicher Ausführungsformen
einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden
Offenbarung sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang einer gestapelten OLED
gemäß der vorliegenden
Offenbarung zu beschränken.
Die Gesamtanordnung einer gestapelten OLED, einschließlich der
Zusammensetzung und/oder Funktion der individuellen Schichten kann wie
gewünscht
für einen
speziellen Zweck oder einen beabsichtigte Verwendung gewählt werden
und ist nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen
beschränkt.
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Mindestens
ein Lumineszenzbereich umfasst einen Mischbereich. Wie hierin verwendet,
umfasst ein Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien
mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, und
optional ein Dotierungsmittel; und worin der Mischbereich mindestens
ein elektrolumineszierendes Material aufweist, das in der Lage ist,
Licht zu emittieren. Die Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellen-Transportkapazitäten
können
individuell gewählt
werden aus Leerstellen-Transportmaterialien, Elektronen-Transportmaterialien
und bipolaren Transportmaterialien. In einer Ausführungsform
umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen
Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, von denen eines ein elektrolumineszentes Material
darstellt, das in der Lage ist, Licht zu emittieren. In einer anderen
Ausführungsform
umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen-
und Leerstellentransportkapazitäten,
von denen optional eines ein elektrolumineszentes Material darstellt,
und umfasst weiterhin ein elektrolumineszentes Dotierungsmittel.
In einer weiteren Ausführungsform
umfasst der Mischbereich zwei Materialien mit unterschiedlichen
Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, von denen eines ein elektrolumineszentes
Material darstellt, und umfasst weiterhin ein elektrolumineszentes
Dotierungsmittel. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Mischbereich
zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazitäten, und
umfasst weiterhin ein Dotierungsmittel, und mindestens eines der
zwei Materialien oder des Dotierungsmittels ist ein elektrolumineszentes
Material.
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Die
Emissionsfarbe des gemischten Bereichs wird wie gewünscht für einen
speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt. Die Emissionsfarbe
einer individuellen OLED basiert auf dem als Emitter gewählten Material
in dem Mischbereich. In Ausführungsformen,
in denen ein Mischbereich ein Dotierungsmittel umfasst und das Dotierungsmittel
und mindestens eins der Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität ein Emitter
ist, hängt
die Emissionsfarbe aus dem Mischbereich vom Energietransfer von
den Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität zu dem Dotierungsmittel
ab. Zum Beispiel wird, falls der Energietransfer zum Dotierungsmittel
vollständig
ist, die Emissionsfarbe der individuellen OLED die Emissionsfarbe
des Dotierungsmittels sein. Falls der Energietransfer zum Dotierungsmittel
nicht vollständig
ist, wird die Emissionsfarbe der individuellen OLED bestimmt durch
die Emissionsfarben der Materialien mit der unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransportkapazität und dem
Dotierungsmittel.
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Der
Lumineszenzbereich mindestens einer der individuellen OLEDs der
gestapelten OLED-Anordnung umfasst einen Mischbereich. In einigen
Ausführungsformen
umfasst der Lumineszenzbereich jeder individuellen OLED einen Mischbereich.
Es ist klar, dass die Anzahl individueller OLEDs, die einen Mischbereich
als Teil des Lumineszenzbereichs beinhalten, wie gewünscht für einen
speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt werden kann.
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In
einer Ausführungsform
können
die individuellen OLEDs einer gestapelten OLED so gemacht sein,
dass sie unterschiedliche Emissionsfarben emittieren. In einer anderen
Ausführungsform
können
zwei oder mehr OLEDs so gemacht sein, dass sie die selbe Emissionsfarbe
emittieren. In noch einer anderen Ausführungsform können zwei
oder mehr OLEDs so gemacht sein, dass sie eine erste Farbe emittieren,
zwei oder mehr OLEDs können
so gemacht sein, dass sie eine zweite Farbe emittieren, und so weiter.
In noch einer anderen Ausführungsform
können
alle individuellen OLEDs einer gestapelten OLED-Anordnung so gemacht
sein, dass sie die selbe Emissionsfarbe emittieren, um eine monochromatische
gestapelte OLED auszubilden. In einer monochromatischen gestapelten
OLED können
die Lumineszenzbereiche der individuellen OLEDs die selbe Zusammensetzung
aufweisen, oder die Lumineszenzbereiche können aus unterschiedlichen
Zusammensetzungen und Materialien bestehen, wobei die entsprechenden
Zusammensetzungen die selbe Emissionsfarbe emittieren.
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Das
Substrat kann verschiedene geeignete Materialien umfassen, einschließlich, zum
Beispiel, polymere Komponenten, Glas, Quartz und dergleichen. Geeignete
polymere Komponenten beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf,
Polyester, wie zum Beispiel MYLAR®, Polycarbonate,
Polyacrylate, Polymethacrylate, Polysulfone und dergleichen. Mischungen
dieser unterschiedlichen Materialien können ebenfalls verwendet werden.
Andere Substratmaterialien können
ebenfalls gewählt
werden, vorausgesetzt, zum Beispiel, dass die Materialien die anderen Schichten
wirksam unterstützen
können
und nicht wesentlich mit der funktionellen Leistung der Vorrichtung
interferieren. In einigen Ausführungsformen
wird das Substrat aus einem lichtdurchlässigen Material gebildet.
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Die
Dicke des Substrats ist nicht besonders beschränkt, es sei denn, zum Beispiel,
vielleicht durch die strukturellen Anforderungen der organischen
lichtemittierenden Vorrichtung und seiner beabsichtigten Verwendung.
Geeignete Dicken beinhalten zum Beispiel von mindestens ungefähr 25 μm bis ungefähr 10000 μm. In einigen
Ausführungsformen weist
das Substrat eine Dicke von ungefähr 100 μm bis ungefähr 1000 μm auf. Natürlich sind Dicken außerhalb
dieser Bereiche möglich
und liegen innerhalb des Umfangs einer gestapelten OLED gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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Eine
Anode kann geeignete Materialien zur Injektion positiver Ladungen
aufweisen, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO), Silizium, Zinnoxid,
und Metalle mit einer Austrittsarbeit im Bereich von ungefähr 4 eV
bis ungefähr
6 eV wie zum Beispiel Gold, Platin und Palladium. Andere geeignete
Materialien für
die Anode beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, elektrisch leitfähigen Kohlenstoff, π-konjugierte Polymere
wie zum Beispiel Polyanilin, Polythiophen, Polypyrrol, und dergleichen
mit zum Beispiel einer Austrittsarbeit gleich oder größer als,
z.B., ungefähr 4
eV, und, in einigen Ausführungsformen,
von ungefähr
4 eV bis ungefähr
6 eV.
-
Die
Anode kann irgendeine geeignete Form aufweisen. Es kann eine dünne leitfähige Schicht
auf ein lichtdurchlässiges
Substrat, wie zum Beispiel eine transparente oder im Wesentlichen
transparente Glasplatte bzw. einen Plastikfilm aufgetragen werden,
oder eine dünne
leitfähige
Schicht kann auf eine Leeerstellentransportzone aufgetragen werden.
Ausführungsformen
von gestapelten OLEDs gemäß der vorliegenden
Offenbarung können eine,
aus auf Glas aufgetragenem Zinnoxid oder Indium-Zinnoxid ausgebildete,
lichtdurchlässige
Anode umfassen. Ebenso können
sehr dünne
lichttransparente metallische Anoden verwendet werden, die zum Beispiel
eine Dicke von weniger als ungefähr
200 A und, in einigen Ausführungsformen,
von ungefähr
75 A bis ungefähr 150
A aufweisen. Diese dünnen
Anoden können
Metalle wie zum Beispiel Gold, Palladium und dergleichen umfassen.
Zudem können
transparente oder semitransparente Dünnschichten von leitendem Kohlenstoff
oder konjugierte Polymere wie zum Beispiel Polyanilin, Polythiophen,
Polypyrrol und dergleichen mit einer Dicke von zum Beispiel von
50 A bis ungefähr
175 A als Anoden verwendet werden. Zusätzliche geeignete Formen der
Anode sind offenbart im US-Patent Nr. 4,885,211, das hierin vollständig durch Bezugnahme
aufgenommen wird.
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Die
Dicke einer Anode kann sich im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 5000
Nanometer bewegen. Es wird angenommen, dass Dicken außerhalb
dieses Bereichs ebenfalls verwendet werden können. Der Bereich kann abhängen von
den optischen Konstanten des Anodenmaterials. Die Dicke der Anode
beträgt
in einigen Ausführungsformen
zwischen ungefähr
30 Nanometer und ungefähr
300 Nanometer. Die Anode kann unter Verwendung jedes geeigneten
Verfahrens zur Ausbildung eines Dünnfilms hergestellt werden,
wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum, Spin-Coating,
Elektronenstrahlabscheidung und Sputterabscheidung.
-
Das
zur Bildung der Leerstellen-Transportzonen und des/der Mischbereichs(e)
gewählte
Leerstellen-Transportmaterial kann jedes geeignete bekannte oder
später
entwickelte Material sein. Geeignete Leerstellen-Transportmaterialien
beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, leitfähige Materialien
wie zum Beispiel Polyanilin und seine säure-dotierten Formen, Polypyrrol,
Poly(phenylenvinylen), und andere geeignete halbleitende organischen
Materialien. Mischungen dieser und anderer geeigneter Materialien
können
ebenfalls verwendet werden. Eine geeignete Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien sind
die aromatischen tertiären
Amine, wie zum Beispiel solche, die in dem US-Patent Nr. 4,539,507
offenbart sind, das hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen
wird. Geeignete beispielhafte aromatische tertiäre Amine beinhalten, sind aber
nicht beschränkt
auf, Bis(4-dimethylamino-2-methylphenyl)phenylmethan;
N,N,N-Tri(p-tolyl)amin; 1,1-bis(4-di-p-tolylaminophenyl)cyclohexan; 1,1-Bis(4-di-p-tolylaminophenyl)-4-phenylcyclohexan;
N,N'- Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(4-methoxyphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin; N,N,N',N'-Tetra-p-tolyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine; N,N'-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, Mischungen
davon und dergleichen.
-
Eine
andere Klasse von aromatischen tertiären Aminen, die für das Leerstellen-Transportmaterial
geeignet sind, sind die polynuklearen aromatischen Amine. Beispiele
dieser polynuklearen aromatischen Amine beinhalten, sind aber nicht
beschränkt auf,
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-p-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-in-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-chloranilin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-chloranilin, N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-1-aminonaphthalen,
Mischungen davon und dergleichen.
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Eine
weitere Klasse von geeigneten Leerstellen-Transportmaterialien sind
4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen.
Veranschaulichende Beispiel von 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen beinhalten 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und 4,4'-Bis(3-methyl-9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und dergleichen.
Eine beispielhafte Klasse der Leerstellen-Transportmaterialien sind
die Indol-Carbazole, wie zum Beispiel 5,11-Di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol,
und 2,8-Dimethyl-5,11-di-naphthyl-5,11-dihydroindolo[3,2-b]carbazol, und andere
wie solche, die in dem US-Patent Nr. 5,942, 340 beschrieben sind,
dessen Offenbarung hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen wird. Andere geeignete Materialien beinhalten
N,N,N'N'-Tetraarylbenzidine,
worin Aryl ausgewählt
sein kann aus Phenyl, m-Tolyl, p-Tolyl, m-Methoxyphenyl, p-Methoxyphenyl;
1-Naphthyl, 2-Naphthyl
und dergleichen. Erläuternde
Beispiele von N,N,N'N'-Tetraarylbenzidin
sind N,N,-Di-1-naphthyl-N,N'-diphenyl-1,1'biphenyl-4,4'-diamin; N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'diamin; N,N'-Bis(3-methoxyphenyl)-N,N'-diphenyl-1,1'- biphenyl-4,4'-diamin, und dergleichen. Noch andere
geeignete Leerstellen-Transportmaterialien
beinhalten auch die Naphtyl-substituierten Benzidinderivate.
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Eine
Leerstellentransportzone kann weiterhin mindestens eine Pufferschicht
(nicht gezeigt) umfassen, zusammengesetzt aus einem Material mit bestimmten
Leerstelleninjektions- und -transporteigenschaften, und so gewählt, dass
zum Beispiel die Leistung der Vorrichtung verbessert wird. Geeignete Materialien,
die in der Pufferschicht verwendet werden können, beinhalten halbleitende
organische Materialien, wie zum Beispiel, Porphyrinderivate wie 1,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphyrin-Kupfer (II),
offenbart im US-Patent Nr. 4,356,429, das hierin durch Bezugnahme
vollständig
aufgenommen wird; Kupferoxid-Phthalocyanin; Kupfertetramethylphthalocyanin;
Zink-Phthalocyanin; Titanoxid-Phthalocyanin;
Magnesium-Phthalocyanin und dergleichen. Mischungen dieser und anderer
geeigneter Materialien können
ebenfalls verwendet werden. Andere geeignete Materialien, die in
der Pufferschicht verwendet werden können, beinhalten halbleitende
und isolierende Metallverbindungen, wie zum Beispiel Metalloxide
wie MgO, Al2O3,
BeO, BaO, AgO, SrO, SiO, SiO2, ZrO2, CaO, Cs2O, Rb2O, Li2O, K2O und Na2O; und
Metallhalogenide wie LiF, KCl, NaCl, CsCl, CsF und KF.
-
Eine
optional eine Pufferschicht beinhaltende Leerstellen-Transportzone
kann zum Beispiel hergestellt werden durch Ausformen der oben beschriebenen
Materialien in dünne
Filme durch irgendein bekanntes oder später entwickeltes geeignetes
Verfahren. Geeignete Verfahren für
diesen Zweck beinhalten zum Beispiel Dampfabscheidungs- und Spin-Coating-Techniken.
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Eine
Pufferschicht kann an irgendeiner Position innerhalb der Leerstellen-Transportzone angeordnet
werden. Das heißt,
sie kann so angeordnet werden, dass sich eine Oberfläche der
Pufferschicht mit einer Oberfläche
der Leerstellen-Transportzone deckt. In dieser Ausführungsform
berührt
die Pufferschicht entweder eine Anode, Zwischenelektrode oder den
Mischbereich, oder sie kann so angeordnet sein, dass die beiden
Oberflächen
der Pufferschicht sich zwischen zwei Oberflächen einer Leerstellen-Transportzone
befinden. In einigen Ausführungsformen
ist die Pufferschicht jedoch in Kontakt mit einer Anode oder einer
Leerstellen-injizierenden Zwischenkathode.
-
Eine
Leerstellen-Transportzone, die optional eine Pufferschicht beinhaltet,
kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von ungefähr 5 Nanometer
bis ungefähr
500 Nanometer bewegt. Eine Pufferschicht kann eine Dicke aufweisen,
die sich im Bereich von ungefähr
1 Nanometer bis ungefähr
100 Nanometer bewegt. Die Dicke einer Pufferschicht beträgt zum Beispiel
mindestens 1 Nanometer weniger als die Dicke einer Leerstellen-Transportzone,
die eine Pufferschicht umfasst. In einigen Ausführungsformen beträgt der Dickenbereich
für eine
Pufferschicht von ungefähr
5 Nanometer bis ungefähr
25 Nanometer. In anderen Ausführungsformen
beträgt der
Dickenbereich für
eine Pufferschicht von ungefähr
1 Nanometer bis ungefähr
5 Nanometer.
-
Aus
Z.D. Popovic et al., Proceedings of the SPIE, Bd. 3176, "Organic Light-Emitting
Materials and Devices II",
San Diegeo, Calif, Jul. 21–23,
1998, Seiten 68–73,
dessen Offenbarung hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen wird, und dem US-Patent Nr. 6,392,339, dessen
Offenbarung hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen wird, ist bekannt, dass die Dicke einer
Leerstellen-Transportzone einen Einfluss auf die Leistung der organischen
lichtemittierenden Vorrichtung haben kann. Es ist auch bestimmt
worden, dass die Dicke einer Leerstellen-Transportzone ohne die
Dicke einer Pufferschicht in der Leerstellen-Transportzone ebenfalls
einen Einfluss auf die Leistung der Vorrichtung hat, wobei, im Allgemeinen,
eine Verringerung der Dicke der Leerstellen-Transportzone ohne eine
Verringerung der Dicke der Pufferschicht darin zu einer wünschenswerten
Erhöhung
der Vorrichtungsstabilität und
gleichzeitig zu einer unerwünschten
Verringerung der Vorrichtungswirksamkeit führen kann. Es gibt daher einen
wünschenswerten
Dickenbereich für eine
Leerstellen-Transportzone für
eine bestimmte Dicke der Pufferschicht in diesem Gebiet. In einer Ausführungsform
beträgt
der Dickenbereich für
eine Leerstellen-Transportzone
ohne die Dicke einer Pufferschicht (die verbleibende Dicke des Leerstellen-Transportbereichs,
nachdem die Dicke einer Pufferschicht abgezogen wurde) ungefähr 5 Nanometer bis
ungefähr
15 Nanometer. In einer anderen Ausführungsform beträgt der Dickenbereich
für eine
Leerstellen-Transportzone ohne die Dicke einer Pufferschicht ungefähr 15 Nanometer
bis ungefähr
75 Nanometer.
-
In
einigen Ausführungsformen
kann es wünschenswert
sein, dass eine individuelle OLED lediglich entweder eine Leerstellen-Transportzone
oder eine Elektronen-Transportzone umfasst. Das heißt, eine
lichtemittierende Schicht oder Zone, wie zum Beispiel ein Mischbereich,
kann sich in direktem Kontakt mit entweder einer aus der ersten
Elektrode, der zweiten Elektrode oder der Zwischenelektrode befinden.
-
Das
Elektronen-Transportmaterial, das gewählt wird, um eine Elektronen-Transportzone oder einen
Mischbereich auszubilden, kann jedes geeignete bekannte oder später entwickelte
material sein. Geeignete Elektronen-Transportmaterialien, die in
einer Elektronen-Transportzone oder einem Mischbereich verwendet
werden können,
beinhalten die Metalloxinoid-Verbindungen, wie zum Beispiel die
Metallchelate von 8-Hydroxychinolin wie in den US-Patenten Nr. 4,539,507;
5,151,629; 5,150,006 und 5,141,671 offenbart sind, die jeweils vollständig durch
Bezugnahme hierin aufgenommen werden. Erläuternde Beispiele beinhalten
Tris(8-hydroxychinolat)aluminium (AlQ3). Ein anderes Beispiel ist Bis(8-hydroxychinolat)-(4-phenylphenolato)aluminium
(BAlq). Andere Beispiele beinhalten Tris(8-hydroxychinolat)gallium,
Bis(8-hydroxychinolat)magnesium, Bis(8-hydroxychinolat)zink, Tris(5-methyl-8-hydroxychinolat)aluminium,
Tris(7-propyl-8-chinolat)aluminium,
Bis[benzo{f}-8-chinolat]zink, Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolat)beryllium und
dergleichen.
-
Andere
Klassen von Elektronen-Transportmaterialien, die in einer Elektronen-Transportzone oder
einem Mischbereich verwendet werden können, beinhalten Stilbenderivate,
wie zum Beispiel solche, die im US-Patent Nr. 5,516,577 offenbart
sind, dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen
wird, zum Beispiel 4,4'-Bis(2,2-diphenylvinyl)biphenyl.;
die Elektronen-Transportmaterialien, die zusammengesetzt sind aus
den Metallthioxinoid-Verbindungen wie zum Beispiel die im US-Patent Nr. 5,846,666
offenbaren, dessen Offenbarung 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; die Oxadiazol-Metallchelate, die in dem US-Patent
Nr. 5,925,472 offenbart sind, dessen Offenbarung hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen wird, wie zum Beispiel Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]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-chorophenyl)-2-(2-hydroxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(4-methoxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink;
Bis[2-(2-hydroxy-4-methylphenyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-u,-(2-hydroxynaphthyl)-5-phenyl-1,3,4-oxadiazolato]zink;
Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-pyridyl-1,3,4-oxadiazolato]zink; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-p-pyridyl-1,3,4-oxadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(2-thiophenyl)-1,3,4-oxadiazolato]zink;
Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-thiadiazolato]zink;
Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-phenyl-1,3,4-thiadiazolato]beryllium; Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-thiadiazolato]zink;
und Bis[2-(2-hydroxyphenyl)-5-(1-naphthyl)-1,3,4-thiadiazolato]beryllium,
und dergleichen; die Triazine, die in den US-Patenten Nr. 6,057,
048 und 6,821,643 dargestellt sind, deren Offenbarungen hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen werden. Eine andere Klasse von Materialien,
die für einen
Mischbereich geeignet sind, sind die Anthracen-Derivate.
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Eine
Elektronen-Transportzone kann ein Elektronen-Transportmaterial mit
einer Dicke umfassen, die sich im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 5 Nanometer
bis ungefähr
500 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen beträgt diese
Dicke ungefähr
20 Nanometer bis ungefähr
80 Nanometer. Es wird angenommen, dass eine Dicke außerhalb
dieser Bereiche kann ebenfalls verwendet werden kann. In Ausführungsformen
wie zum Beispiel denen, wo die organische lichtemittierende Vorrichtung
einen mehrschichtigen Elektronen-Transportbereich umfasst, weiden
die individuellen Schichten eine Dicke von mindestens ungefähr 1 Nanometer
auf.
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Eine
Klasse von bipolaren Transport-Materialien, die in einem Mischbereich
verwendet werden können,
umfasst Anthracene, wie zum Beispiel 2-t-Butyl-9,19-di-(2-naphthyl)anthracen, 9,10-Di-(2-naphthyl)anthracen,
9,10-Di-phenylanthracen, 9,9-Bis[4-(9-anthryl)phenyl]fluorin, und 9,9-Bis[4-(10-phenyl-9-anthryl)phenyl]fluorin.
Andere geeignete Anthracene sind in der US-Anmeldung Ser. Nr. 09/208,172,
jetzt US-Patent Nr. 6,465,115 (entspricht
EP 1009044 A2 ), solche,
die offenbart sind im US-Patent Nr. 5,972,247, solche, die offenbart
sind im US-Patent Nr. 5,935,721, und der US-Anmeldung Ser. Nr. 09/771,311,
jetzt US-Patent Nr. 6,497,172, deren Offenbarung durch Bezugnahme
vollständig
hierin aufgenommen werden.
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Eine
Klasse von Dotierungsmitteln, die ebenfalls in einem Mischbereich
verwendet werden können,
sind die fluoreszierenden Farbstoffe mit kondensierten Ringen. Beispiele
der fluoreszierenden Farbstoffe mit kondensierten Ringen beinhalten
Perylen, Rubren, Anthracen, Coronen, Phenanthrecen, Pyren und dergleichen,
wie beschrieben im US-Patent Nr. 3,172,862, dessen Offenbarung hierin
vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen wird. Fluoreszierende Materialien, die als
Dotierungsmittel verwendet werden können, beinhalten Butadiene,
wie zum Beispiell, 4-Diphenylbutadien und Tetraphenylbutadiene,
Stilbene, und dergleichen, wie beschrieben in den US-Patenten Nr.
4,356,429 und 5,515,577, deren Offenbarungen hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen werden. Andere Beispiele von Dotierungsmaterialien
sind solche, die beschrieben sind im US-Patent Nr. 5,601,903, dessen
Offenbarung hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen wird. Andere fluoreszierende Farbstoffe,
die in einem Mischbereich verwendet werden können, beinhalten solche, die
in dem US-Patent Nr. 5,935,720 offenbart sind, dessen Offenbarung
hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen wird, wie zum Beispiel 4(Dicyanomethylen)-2-I-propyl-6-(1,1,7,7-tetramethyljulolidyl-9-enyl)-4H-pyran
(DCLBT). Eine andere Klasse von Dotierungsmaterialien, die in einem Mischbereich
verwendet werden können,
sind die Lanthaniden-Metallchelat-Komplexe, wie zum Beispiel Tris(acetylacetonato)(phenanthrolin)terbium, Tris(acetylacetonato)(phenanthrolin)europium,
und Tris(thenoyltrisfluoracetonato)(phenanthrolin)europium, und
diejenigen, die in Kido et al., „White light emitting organic
electroluminescent device using lanthanide complexes", Jpn. J. Appl. Phys.,
Band 35, Seiten L395–L396
(1996) offenbart sind, was durch Bezugnahme hierin vollständig aufgenommen
wird; 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. Beispiele solcher phosphoreszierender Materialien beinhalten 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H23H-porphin-platin(II)
(PtOEP) und fac Tris(2-phenylpyridin)iridium (Ir(ppy)3).
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In
verschiedenen Ausführungsformen
kann der Mischbereich eine Mischung von mindestens zwei Materialien
mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten umfassen.
Diese zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten können zwei beliebige
Materialien sein, die unterschiedliche Leerstellenbeweglichkeiten
und/oder unterschiedliche Elektronenbeweglichkeiten aufweisen.
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Im
Allgemeinen wird ein Material als Leerstellentransport-Material
angesehen, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit mindestens ungefähr 10 Mal
höher ist
als seine Elektronenbeweglichkeit. Darüber hinaus wird ein Material
als Elektronentransport-Material angesehen, wenn seine Elektronenbeweglichkeit
mindestens ungefähr
10 Mal höher
ist als seine Leerstellenbeweglichkeit. Des weiteren wird ein Material
als bipolares Transport-Material
angesehen, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit gleich seiner Elektronenbeweglichkeit
ist, wenn seine Leerstellenbeweglichkeit seine Elektronenbeweglichkeit
um nicht mehr als das Zehnfache übersteigt,
oder wenn seine Elektronenbeweglichkeit seine Leerstellenbeweglichkeit
um nicht mehr als das Zehnfache übersteigt.
-
Die
zwei Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellentransport-Kapazitäten können unabhängig voneinander
ausgewählt
werden aus Leerstellentransport-Materialien,
Elektronentransport-Materialien und bipolaren Transport-Materialien,
wovon erläuternde
Beispiel oben gegeben wurden. So können zum Beispiel beide Materialien Leerstellentransport-Materialien
sein, beide Materialien können
Elektronentransport-Materialien
sein, beide Materialien können
bipolare Transport-Materialien sein, ein Material kann ein Leerstellentransport-Material
sein und das andere Material kann ein Elektronentransport-Material
sein, ein Material kann ein Leerstelletransport-Material sein und
das andere kann ein bipolares Transport-Material sein, oder ein Material
kann ein Elektronentransport-Material sein und das andere Material
kann ein bipolares Transport-Material
sein.
-
In
Ausführungsformen,
in denen die Mischung zwei Leerstellentransport-Materialien umfasst,
werden die beiden Materialien so ausgewählt, dass die Leerstellenbeweglichkeit
eines Materials mindestens zweimal höher ist als die Leerstellenbeweglichkeit
des anderen Materials. In Ausführungsformen,
in denen die Mischung zwei Elektronentransport-Materialien umfasst, werden die beiden
Materialien so ausgewählt,
dass die Elektronenbeweglichkeit eines Materials mindestens zweimal
höher ist
als die Elektronenbeweglichkeit des anderen Materials. In Ausführungsformen,
in denen die Mischung zwei bipolare Transport-Materialien umfasst,
werden die Materialien so ausgewählt,
dass die Leerstellenbeweglichkeit eines Materials mindestens zweimal
höher ist
als die Leerstellenbeweglichkeit des anderen Materials, und/oder
die Elektronenbeweglichkeit eines Materials mindestens zweimal höher ist
als die Elektronenbeweglichkeit des anderen Materials.
-
Ein
Mischbereich kann von ungefähr
5 Volumenprozent bis ungefähr
95 Volumenprozent eines der beiden genannten Materialien, und von
ungefähr 95
Volumenprozent bis ungefähr
5 Volumenprozent des anderen der beiden Materialien umfassen. Ein Mischbereich
kann weiterhin optional von ungefähr 0,01 Volumenprozent bis
ungefähr
25 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In einigen Ausführungsformen
umfasst ein Mischbereich von ungefähr 30 Volumenprozent bis ungefähr 70 Volumenprozent
eines der beiden genannten Materialien, von ungefähr 70 Volumenprozent
bis ungefähr
30 Volumenprozent des anderen der beiden genannten Materialien,
und kann optional weiterhin von ungefähr 0,05 Volumenprozent bis
ungefähr
10 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann ein Mischbereich von ungefähr
40 Volumenprozent bis ungefähr
60 Volumenprozent eines der beiden genannten Materialien, von ungefähr 60 Volumenprozent
bis ungefähr
40 Volumenprozent des anderen der beiden genannten Materialien,
und optional von ungefähr
0,1 Volumenprozent bis ungefähr
2 Volumenprozent eines Dotierungsmittels umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann das Dotierungsmittel in dem Mischbereich in einer Menge von
ungefähr
5 Volumenprozent bis ungefähr
20 Volumenprozent vorhanden sein.
-
Es
ist klar, dass in einer gestapelten OLED, in der mehr als eine individuelle
OLED einen Mischbereich umfasst, die Mischbereiche der individuellen OLEDs
in Bezug auf eines oder beide Materialien, die verwendet werden,
um den Mischbereich auszubilden, und der Konzentrationen der Materialien
in den Mischbereichen, von der selben oder von unterschiedlicher
Zusammensetzung sein können.
-
Ein
Mischbereich kann durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden,
dass die Ausbildung von ausgewählten
Materialmischungen und optional Dotierungsmitteln gestattet. Zum
Beispiel kann ein Mischbereich gebildet werden durch Co-Verdampfung
des/der Leerstellen-Transportmaterials(ien), des/der Elektronen-Transportmaterials(ien),
und optional der/des Dotierungsmittel(s), um einen Mischbereich
auszubilden.
-
Die
Dicke eines Mischbereichs kann von zum Beispiel ungefähr 1 Nanometer
bis ungefähr 1000
Nanometer. In einigen Ausführungsformen
beträgt
die Dicke eines Mischbereichs zwischen ungefähr 10 Nanometer und ungefähr 200 Nanometer.
In anderen Ausführungsformen
beträgt
die Dicke des Mischbereichs zwischen ungefähr 20 Nanometer und ungefähr 100 Nanometer.
Dicken außerhalb
dieser Bereiche können
jedoch ebenfalls verwendet werden. In Ausführungsformen, in denen eine
gestapelte OLED zwei oder mehr individuelle OLEDs beinhaltet, die
jeweils einen Mischbereich umfassen, können die Mischbereiche die
selbe oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Die Dicke des entsprechenden Mischbereichs
kann wie gewünscht
for einen speziellen Zweck oder eine beabsichtigte Verwendung gewählt werden
und kann das Abstimmen der elektrischen Eigenschaften der gestapelten
OLED-Vorrichtungen gestatten.
-
Ein
Mischbereich kann mehr als eine Schicht umfassen. Zum Beispiel kann
ein Mischbereich selektiv ausgebildet werden, um zwei, drei oder
sogar mehr separate Schichten zu beinhalten. In diesen Ausführungsformen
können
die Mischungsverhältnisse
der beiden Materialien mit unterschiedlichen Elektronen- und Leerstellen-Transportkapazitäten dieselben
in jeder Schicht sein, oder die Mischungsverhältnisse können in den Schichten variiert
werden. Zum Beispiel können
die Mehrfachschichten jeweils einen gleichen prozentualen Gewichtsanteil
an Leerstellen-Transportmaterialien) und Elektronen-Transportmaterialien)
umfassen. In anderen Ausführungsformen
kann der Mischbereich unterschiedliche Mengen dieser Materialien
umfassen. Zudem können
die Zusammensetzungen der individuellen Schichten eines Mischbereichs
die gleichen oder unterschiedlich sein. Benachbarte Schichten mit dem
selben Materialaufbau werden als unterschiedliche Schichten angesehen,
wenn mindestens eines der entsprechenden Materialien in unterschiedlichen Konzentrationen
vorhanden ist.
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Beispiele
geeigneter Mischbereiche zur Verwendung in einer gestapelten OLED
gemäß der vorliegenden
Offenbarung beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, solche, die in den
US-Patenten Nr. 6,392,250; 6,392,339; 6,614,175; 6,737,177; 6,753,098;
6,759,146 und 6,773,830 offenbart sind, deren vollständige Offenbarung
hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Die
Kathode kann jedes geeignete Metall enthalten, einschließlich Komponenten
mit hoher Austrittsarbeit, wie zum Beispiel Metalle mit, zum Beispiel,
einer Austrittsarbeit von ungefähr
4 eV bis ungefähr
6 eV, oder Komponenten mit niedriger Austrittsarbeit, wie zum Beispiel
Metalle mit, zum Beispiel, einer Austrittsarbeit von ungefähr 2 eV
bis ungefähr
4 eV. Die Kathode kann eine Kombination eines Metalls mit niedriger
Austrittsarbeit (weniger als ungefähr 4 eV) und mindestens einem
weiteren Metall umfassen. Wirksame Verhältnisse des Metalls mit niedriger
Austrittsarbeit zu dem zweiten oder anderen Metall liegen zwischen
weniger als ungefähr
0,1 Gewichtsprozent bis ungefähr
99,9 Gewichtsprozent und, genauer, zwischen ungefähr 3 bis
ungefähr
45 Gewichtsprozent. Veranschaulichende Beispiele von Metallen mit
niedriger Austrittsarbeit beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf,
Alkalimetalle wie zum Beispiel Lithium oder Natrium; Metalle der
Gruppe 2A oder Erdalkalimetalle wie zum Beispiel Beryllium, Magnesium,
Calcium oder Barium; und Metalle der Gruppe III einschließlich Seltenerdmetalle
und die Metalle der Actinidengruppe wie zum Beispiel Scandium, Yttrium,
Lanthan, Cer, Europium, Terbium oder Actinium. Lithium, Magnesium
und Calcium sind bevorzugte Metalle mit niedriger Austrittsarbeit.
Die Mg-Ag-Legierungs-Kathoden des US-Patents Nr. 4,885,211, dessen
Offenbarung durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen wird,
offenbaren eine geeignete Kathodenanordnung. Eine andere Kathodenanordnung
ist beschrieben im US-Patent Nr.5,429,884, dessen Offenbarung hierin
durch Bezugnahme vollständig
aufgenommen wird, worin die Kathoden aus Lithiumlegierungen mit
anderen Metallen mit hoher Austrittsarbeit wie zum Beispiel Aluminium
oder Indium, hergestellt werden. Ein anderes geeignetes Material
für eine
Kathode ist Aluminium.
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Eine
Kathode kann mindestens ein transparentes leitfähiges Material umfassen, wie
zum Beispiel Indium-Zinnoxid (ITO), und andere Materialien, wie
zum Beispiel solche, die in den US-Patenten Nr. 5,703,436 und 5,707,745
beschrieben sind, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen
werden.
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Die
Dicke einer Kathode kann im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 10 Nanometer
bis ungefähr
500 Nanometer liegen, und genauer, von ungefähr 25 bis ungefähr 300 Nanometer,
obwohl Dicken außerhalb
dieser Bereiche verwendet werden können. Die Kathode kann unter
Verwendung jedes geeigneten Verfahrens zur Ausbildung von Dünnfilmen gebildet
werden. Beispielhafte Verfahren zur Ausbildung der Kathode beinhalten
Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum, Abscheidung mittels Elektronstrahl
und Sputterabscheidung.
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Eine
gestapelte OLED kann ein thermisches Schutzelement (nicht gezeigt)
beinhalten, gebildet aus mindestens einer Schicht umfassend mindestens
ein Material mit bestimmten thermischen Eigenschaften, so dass der
Widerstand der gestapelten OLED gegen Kurzschluss bei erhöhten Temperaturen
erhöht
wird. Unter den gewünschten
thermischen Eigenschaften der ein thermische Schutzelement umfassenden
Materialien sind die thermischen Ausdehnungseigenschaften, wobei
bestimmte Bereiche für
diese Eigenschaften bevorzugt sind, wie zum Beispiel weniger als
ungefähr
9 × 10–6 (°C–1),
und vorzugsweise weniger als ungefähr 4 × 10–6 (°C–1)
ohne bestimmte untere Grenzen für
diese Eigenschaften. Die Bereiche sind gewählt basierend auf den thermischen
Eigenschaften der anderen Materialien, aus denen die gestapelte
OLED besteht, insbesondere die thermischen Eigenschaften der Materialien,
aus denen das Substrat, die Leerstellen-Transportzone und die Mischbereiche
und die Elektronen-Transportzonen bestehen, so dass die Suszeptibilität der gestapelten
OLED gegen Kurzschluss bei hohen Temperaturen eliminiert, minimiert
oder wesentlich reduziert wird. Die in einem thermischen Schutzelement verwendeten
Materialien können
gewählt
werden aus irgendeiner geeigneten Klasse von Materialien, wie zum
Beispiel organische Verbindungen, anorganische Materialien, metallische
Materialien und Mischungen davon. Veranschaulichende Beispiele von Materialien,
die in dem thermischen Schutzelement verwendet werden können, sind
in der gleichzeitig anhängigen
US-Ser. Nr. 09/0777154 offenbart, deren Offenbarung vollständig hierin
durch Bezugnahme aufgenommen wird, von denen Metalloxide wie zum Beispiel
Al2O3, SiO, SiO2, ZrO2 geeignete
Beispiele sind. Die Dicke eines thermischen Schutzelements kann
von ungefähr
1 Nanometer bis ungefähr
100 Mikron betragen, obwohl es keine obere Grenze für die Dicke
gibt, außer
wenn es nötig
sein kann aufgrund von Beschränkungen
in der Herstellungstechnik, oder wie es gegeben sein kann, um schädliche Effekte
bezüglich
anderer Leistungsmerkmale der OLED oder zusätzliche Kosten zu vermeiden.
Ein geeigneter Dickenbereich für
ein thermisches Schutzelement ist zum Beispiel von ungefähr 10 Nanometer
bis ungefähr
1000 Nanometer.
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Ein
thermisches Schutzelement kann hergestellt werden durch Ausformen
eines der oben beschriebenen Materialien in dünne Filme durch irgendeine
geeignete bekannte oder später
entwickelte Methode. Geeignete Methoden für diesen Zweck beinhalten zum
Beispiel Dampfphasenabscheidung, Sputtern, Elektronenstrahl, Lichtbogenabscheidung und
Spin Coating-Techniken. Von diesen Methoden sind Dampfphasenabscheidung
und Sputtern bevorzugt.
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Eine
Zwischenelektrode kann irgendein geeignetes Leerstelleninjektionsmaterial
oder Elektroneninjektionsmaterial umfassen, abhängig davon, ob es von einer
Elektrode verlangt wird, als Leerstelleninjektionskontakt oder als
Elektroneninjektionskontakt oder beides zu fungieren. Demgemäss kann,
abhängig
davon, in welcher Art die Elektrode funktionieren soll, die Zwischenelektrode
eine Einzelschicht- oder eine Mehrschichtelektrode sein. Zum Beispiel kann,
wenn eine Zwischenelektrode eine Leerstellen-Transportzone auf jeder
Seite berührt,
die Zwischenelektrode eine Einzelschicht eines Leerstelleninjektionsmaterials
umfassen, oder eine Mehrschicht-Anordnung, in der die den entsprechenden Leerstellen-Transportzonen
benachbarten Schichten ein Leerstelleninjektionsmaterial umfassen.
In gleicher Weise kann, wenn eine Zwischenelektrode Elektronen-Transportzonen
auf jeder Seite berührt, die
Zwischenelektrode eine Einzelschicht sein, die ein Elektroneninjektionsmaterials
umfasst, oder eine Mehrschicht-Anordnung, in der die den entsprechenden
Leerstellen-Transportzonen benachbarten Schichten ein Elektroneninjektionsmaterial
umfassen. Wenn eine Seite der Zwischenelektrode eine Schicht mit
einer Leerstellen-Transportfunktion berührt, und die gegenüberliegende
Seite der Zwischenelektrode eine Schicht mit einer Elektronen-Transportfunktion
berührt,
ist in einigen Ausführungsformen
die Zwischenelektrode eine Mehrschichtelektrode mit einer Schicht
umfassend ein der Leerstellen-Transportschicht benachbarten Leerstelleninjektionsmaterial,
und einer Schicht umfassend ein der Elektronen-Transportschicht benachbarten Elektroneninjektionsmaterial.
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Geeignete
Materialien für
die Zwischenelektroden beinhalten ITO, V2O5, dünne
Schichten von Mg:Ag. Alternativ können die Zwischenelektroden eine
metall-organische Mischschicht (MOML) umfassen, wie die im US-Patent
Nr. 6,841,932 und der US-Patentanmeldung
Nr. 10(401,238 beschriebenen, deren vollständige Offenbarungen hierin
durch Bezugnahme aufgenommen werden. Zusätzlich kann die Zwischenelektrode
aus einer Anordnung bestehen, wie sie beschrieben ist in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung
Nr. – [A3623-US-NP],
deren gesamte Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird,
in der eine MOML, in einigen Fällen, zwischen
einer Leerstelleninjektionsschicht und einer Elektroneninjektionsschicht
angeordnet ist, wobei die Leerstelleninjektionsschicht ein elektronenaufnehmendes
Material mit der Eigenschaft aufweist, organische Verbindungen oxidieren
zu können.
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Eine
Elektroneninjektionsschicht kann mindestens ein Material umfassen,
das die Injektion von Elektronen von einer Kathode oder Zwischenelektrode
in eine Elektronen-Transportzone
erhöht.
Veranschaulichende Beispiele von Materialien, die in der Elektroneninjektionsschicht
verwendet werden können,
beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Metallverbindungen
und geeignete organische halbleitende Materialien.
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Geeignete
Metallverbindungen, die in einer Elektroneninjektionsschicht verwendet
werden können,
beinhalten die Erdalkalimetalloxide wie SrO, CaO, BaO und andere,
wie in den US-Patenten Nr. 5,457,565 und 5,739,635 offenbart, deren
Offenbarungen vollständig
hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden, und andere Metalloxide
wie zum Beispiel. Al2O3,
SiO und SiO2. Andere geeignete Elektroneninjektionsmaterialien
beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, Metalle wie zum Beispiel
Ca, Li, K, Na, Mg, Al, In, Y, Sr, Cs, Cr, Ba, Sc und Verbindungen
davon. Eine geeignete Klasse von Metallverbindungen, die in einer
Elektroneninjektionsschicht verwendet werden können, sind die Alkalimetallhalogenide
wie zum Beispiel LiF, LiCl, NaCl, KF, KCl und andere, wie solche,
die im US-Patent Nr. 5,739,635 offenbart sind, und auch solche,
die im US-Patent Nr. 5,776,622 offenbart sind, deren Offenbarungen
vollständig
hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden.
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Geeignete
organische halbleitende Materialien, die in einer Elektroneninjektionsschicht
verwendet werden können,
beinhalten Materialien oder Komponenten, die eine hohe Energieabscheidung der
Kathode erlauben. Beispiele dieser Materialien können gewählt werden aus den Porphyrin-
und den Naphthacen-Verbindungen, von denen Phthalocyanin ein Beispiel
ist. Eine Elektroneninjektionsschicht kann weiterhin mindestens
ein Dotierungsmittel beinhalten, beinhaltend ein Elektroneninjektionsdotierungsmittel,
wie zum Beispiel Li.
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Eine
Elektroneninjektionsschicht einer Zwischenelektrode kann eine Dicke
aufweisen, die sich zum Beispiel, im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis
ungefähr
100 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen liegt der Dickenbereich
für eine
Elektroneninjektionsschicht zwischen ungefähr 1 Nanometer und ungefähr 10 Nanometer.
Andere geeignete Dickenbereiche für eine Elektroneninjektionsschicht
sind von ungefähr
10 Nanometer bis ungefähr 100
Nanometer. Eine Elektroneninjektionsschicht kann unter Verwendung
irgendeines geeigneten Verfahrens zur Ausbildung von Dünnfilmen
gebildet werden, wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum,
Elektronenstrahl- Abscheidung
und Sputterabscheidung, wobei die Dampfphasenabscheidung im Vakuum
bevorzugt ist.
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Beispiele
von Leerstelleninjektionsmaterialien, die für eine Zwischenelektrode geeignet
sind beinhalten solche Materialien, die vorstehend hierin als geeignet
als Anode beschrieben wurden. In anderen Ausführungsformen kann das Leeerstelleninjektionsmaterial
ein elektronenaufnehmendes Material umfassen, das eine organische
Verbindung in einem Lumineszenzbereich oxidieren kann. Geeignete
elektronenaufnehmende Materialien beinhalten anorganische Verbindungen
wie solche, die im US-Patent Nr. 6,423,429 von Kido et al. beschrieben
sind, dessen vollständige
Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird. Solche anorganischen Verbindungen
beinhalten Lewissäuren
wie zum Beispiel FeCl3, AlCl3,
InCl3, GlCl3, SbCl5 und Kombinationen davon. Geeignete organische
elektronenaufnehmende Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf,
Trinitrofluorenon und 2,3,5,6-Tetrafluor-7,7,8,8,-tetracyanochinodimethan
(F4-TCNQ). Leerstelleninjektionsschichten,
die wie oben beschrieben ein elektronenaufnehmendes Material umfassen,
können
optional ein organisches Material, wie zum Beispiel ein Leerstellen-Transportmaterial, umfassen.
Geeignet Leerstellen-Transportmaterialien beinhalten solche, die
vorstehend hierin beschrieben wurden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf,
NPB, MTDATA, BP-TPD, CuPc, VOPc, PEDOT, PAni und dergleichen. Solche
Leerstellen-Transportmaterialien sind Dampfphasenabscheidungstechniken
zugänglich.
Anodenanordnungen, umfassend ein elektronenaufnehmendes Material
und optional ein Leerstellen-Transportmaterial sind in den gleichzeitig
anhängigen
Anmeldungen Nr. – [A3618-US-NP und
A3623-US-NP] beschrieben, deren vollständige Offenbarungen hierin
durch Bezugnahme aufgenommen werden. In einigen Ausführungsformen
umfasst eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode
lediglich ein elektronenaufnehmendes Material oder eine Kombination
von elektronenaufnehmenden Materialien. In anderen Ausführungsformen umfasst
eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode ein ein
elektronenaufnehmendes Material oder eine Kombination von elektronenaufnehmenden
Materialien und eine Leerstellen-Transportmaterial. In einigen Ausführungsformen
liegt das Verhältnis
von elektronenaufnehmendem Material zu Leerstellen-Transportmaterial
in einer Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode zwischen ungefähr 10:90
und ungefähr 90:10
Volumenprozent. Eine Leerstelleninjektionsschicht einer Zwischenelektrode
kann eine Dicke aufweisen, die sich im Bereich von, zum Beispiel,
ungefähr
1 Nanometer bis ungefähr
100 Nanometer bewegt. In einigen Ausführungsformen liegt der Dickenbereich
für eine
Leerstelleninjektionsschicht im Bereich von ungefähr 1 Nanometer
bis ungefähr
10 Nanometer. Andere geeignete Dickenbereiche für eine Leerstelleninjektionsschicht
betragen von ungefähr
10 Nanometer bis ungefähr
100 Nanometer. Eine Leerstelleninjektionsschicht kann unter Verwendung
irgendeines Verfahrens gebildet werden, das zur Ausbildung von dünnen Filmen
geeignet ist, wie zum Beispiel Dampfphasenabscheidung im Vakuum,
Elektronenstrahl-Abscheidung und Sputterabscheidung, wobei die Dampfphasenabscheidung
im Vakuum das bevorzugte Verfahren ist.
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Es
ist klar, dass verschiedene Eigenschaften einer gestapelten OLED
wie gewünscht
durch Variieren der Dicke irgendeiner Schicht der gestapelten OLED,
wie zum Beispiel durch Änderung
der Dicke eines Mischbereichs und dergleichen, angepasst oder eingestellt
werden kann.
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Gestapelte
OLEDs gemäß der vorliegenden Offenbarung,
die mindestens eine OLED mit einem Mischbereich beinhalten, werden
weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.
Die folgenden Beispiele sind lediglich veranschaulichend und nicht
als in irgendeiner Weise beschränkend
gedacht.
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BEISPIELE
Beispiel I
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Es
wurde eine erste gestapelte OLED-Vorrichtung mit einer Struktur
wie in 4 gezeigt, hergestellt. Die gestapelte OLED 400 umfasst
ein Substrat 410, Anode 420, Lumineszenzbereich 430,
Lumineszenzbereich 450, Zwischenelektrode 440,
angeordnet zwischen den Lumineszenzbereichen 430 und 450,
und Kathode 460. Lumineszenzbereiche 430 und 450 beinhalten
jeweils eine untere Leerstellen-Transportzone (432 bzw. 452),
einen Mischbereich (434 bzw. 454) und eine obere
Elektronen-Transportzone (436 bzw. 456). Die gestapelte OLED
wurde mittels Abscheidung aus der Dampfphase im Vakuum (5 × 10–6 Torr) auf
mit ITO beschichteten Glassubstraten hergestellt, wobei das ITO
als untere Elektrode diente. Die Mischbereiche 434 und 454 wiesen
eine Dicke von 800 Ångström auf und
beinhalteten N,N'-Di(naphthalen-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidin
(NPB) als Leerstellen-Transportmaterial,
Tris(8-Hydroλychinolin)aluminium
(AlQ3) als Elektronen-Transportmaterial und (C545T)-Coumarin-Farbstoff
[10-(2-Benzpthiazolyl)-2,3,6,7-tetrahydro-1,1,7,7-tetramethyl]-1H,5H,11H-[1]benzopyrano[6,7,8-ij]chinolizin-11-on)]
grün emittierendes
Dotierungsmittel. Die Kathode 460 wurde aus Mg:Ag gebildet.
Die Zwischenelektrode 440 war eine Mehrschichtelektrode, umfassend
eine metall-organische Mischschicht von AlQ3/Ag(90:10)
mit einer Dicke von 500 Ångström, eingeschoben
zwischen eine Schicht LiF mit einer Dicke von 10 Ångström als Elektroneninjektionsschicht, und
einer Schicht von NPB + 10% F4-TCNQ mit
einer Dicke von 200 Ångström als Leerstelleninjektions-Materialschicht.
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Die
Vorrichtung wurde angetrieben mit einer Stromdichte von ungefähr 31,25
mA/cm2 und erzeugte eine grüne Emission
bei einer Beleuchtungsstärke (Leuchtdichte)
von 3910 cd/m2. Der Beleuchtungsstärkewert übersetzt
sich zu einer Elektrolumineszenz-Wirksamkeit
von 12,5 cd/A. Die CIE-Farbkoordinaten waren (0,327, 0,617), was
auf eine gesättigte Grünemission
für die
Vorrichtung hinausläuft.
Die Treiberspannung für
die Vorrichtung betrug 13,4 V.
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BEISPIEL II
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Es
wurde eine gestapelte OLED-Vorrichtung hergestellt, die in allen
Aspekten identisch zu der Vorrichtung von Beispiel I war, mit der
Ausnahme, dass die Dicke jedes der Mischbereiche 434 und 454 der entsprechenden
Lumineszenzbereiche 430 und 450 400 Ångström statt
800 Ångström betrug.
Bei einer Dichte von 25 mA/cm2 betrieben,
betrug die Treiberspannung lediglich 9,5 V, die Vorrichtung wies
jedoch eine Elektrolumineszenz-Wirksamkeit
von 12,4 cd/A, was zu der der Vorrichtung von Beispiel I vergleichbar
ist. Infolgedessen kann, durch Optimierung der Dicke der Mischschichten
in einer gestapelten OLED, die Treiberspannung der Vorrichtung verringert
werden, während
sie noch immer eine hohe Elektrolumineszenz-Wirksamkeit (größer als
10 cd/A) beibehält.
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VERGLEICHSBEISPIEL
I
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Es
wurde ein individuelle OLED-Vorrichtung mit einer Anordnung wie
in 5 gezeigt, hergestellt. Das Substrat 510,
Anode 520, Leerstellen-Transportzone 532, Mischbereich 534,
Elektronen-Transportzone 536 und Kathode 540 wiesen
die selbe Anordnung und Dicke von vergleichbaren Schichten in der Vorrichtung
von Beispiel I auf. Bei einer Dichte von 31,25 mA/cm2 betrieben,
erzeugte die Vergleichsvorrichtung eine Grünemission mit einer Beleuchtungsstärke von
2600 cd/cm2. Die Vergleichsvorrichtung zeigte Leuchtdichtewerte,
die sich zu einer Elektrolumineszenz-Wirksamkeit von 8,3 cd/A übersetzten. Die
Treiberspannung der Vergleichsvorrichtung betrug 6,8 V. Die Farbkoordinaten
für das
Vergleichsbeispiel waren (0,304, 0,621), was auf eine gesättigte Grünemission
hinausläuft.
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OPERATIVE
STABILITÄTSPRÜFUNG
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Mit
der Vorrichtung von Beispiel I und der Vorrichtung von Vergleichsbeispiel
I wurden operative Stabilitätsprüfungen unter
AC-Treiberbedingungen bei einer durchschnittlichen konstanten Stromdichte
in Durchlassrichtung von 31,25 mA/cm2 in
einer trockenen Atmosphäre
durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in 6 gezeigt in Form der Leuchtdichteänderung
mit der Zeit unter diesen Bedingungen. Wie in 6 gezeigt,
zeigt die gestapelte OLED von Beispiel I eine der der nicht gestapelten
OLED von Vergleichsbeispiel I vergleichbare operative Stabilität, wobei
beide eine Leuchtdichteverringerung von lediglich 25% der ursprünglichen
Leuchtdichte nach 500 Arbeitsstunden bei 31,25 mA/cm2 zeigen.
Die gestapelte OLED wies jedoch eine höhere Helligkeit auf als die
nicht gestapelte OLED. Folglich stellen gestapelte OLED-Vorrichtungen, umfassend
OLEDs mit einem Mischbereich eine Vorrichtung mit der hohen operativen
Stabilität
nicht gestapelter OLEDs mit einem Mischbereich bereit, bieten aber
auch eine hohe Elektrolumineszenz-Wirksamkeit, die üblicherweise von
anderen gestapelten OLED-Vorrichtungen gezeigt wird.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
beschrieben wurden, können
sich für
Anmelder oder andere Fachleuten Alternativen, Modifikationen, Variationen,
Verbesserungen und wesentliche Äquivalente
ergeben, die derzeit unvorhergesehen sind oder sein können. Dementsprechend
sind die anhängenden
Patentansprüche
wie eingereicht bzw. wie sie abgeändert werden können dazu
gedacht, alle solche Alternativen, Modifikationen, Variationen,
Verbesserungen und wesentliche Äquivalente
zu umfassen.