Ein
mit OLEDs verbundenes Problem ist die Entwicklung von leistungsstarken
Materialien mit wünschenswerten
Eigenschaften. Es sind viele neue Materialien mit RGB (rot, grün, blau)
emittierenden Farben entwickelt worden, um die Erfordernisse für Vollfarbanzeigevorrichtungen
zu befriedigen. Während
grün emittierende
Materialien für
OLEDs relativ gut entwickelt sind, sind zufriedenstellende blaue
Materialien mit guter Farbreinheit, hoher Wirksamkeit und guter
Stabilität
immer noch gefragt. Ein solches bekanntes Material ist 2-tert-Butyl-9,10-bis-(β-naphthyl)-anthracen
(TBADN).
In
einer typischen OLED kann die lichtemittierende Schicht zwischen
einer Leerstellen-Transportschicht und einer Elektronen-Transportschicht
vorhanden sein. Die lichtemittierende Schicht kann, wie in 1 gezeigt,
ein mit einem Gastmaterial (Dotierungsmittel) dotiertes Wirtsmaterial
umfassen. Die lichtemittierende Schicht kann einen wirkungsvollen
Platz für
die Rekombination des injizierten Leerstelle-Elektron-Paares bieten,
gefolgt von einem Energietransfer zu dem Gastmaterial, der eine
hochwirksame Elektrolumineszenz bereitstellen kann. Idealerweise
sollte das gleiche Wirtsmaterial in der Lage sein, mit einem entsprechenden Gastmaterial
dotiert zu werden, um eine rote, grüne oder blaue Emission zu erzeugen,
abhängig
von der Farbemission des Gastmaterials. Es kann schwierig sein,
ein Wirtsmaterial mit einer größeren Bandlücke zu finden
als das blau emittierende Gastmaterial. Die Verbindung 2-tert-Butyl-9,10-bis-(β-naphthyl)-anthracen (TBADN)
kann einen Wirt mit ausgezeichneter weiter Bandlücke für Faxb-OLEDs aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG
DER OFFENBARUNG
In
verschiedenen Aspekten der Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines substituierten oder unsubstituierten 9,10-Diarylanthracens
bereitgestellt, umfassend das Reagierenlassen einer metall-organisch
substituierten oder unsubstituierten Arylverbindung mit einem substituierten
oder unsubstituierten Anthrachinon, um ein substituiertes oder unsubstituiertes
Diol zu liefern, und das Reagierenlassen des substituierten oder
unsubstituierten Diols mit einem Reduktionsmittel, um das substituierte
oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen zu liefern; ein Verfahren
zur Herstellung eines substituierten oder unsubstituierten 9,10-Diarylanthracens,
umfassend das Reagierenlassen eines substituierten oder unsubstituierten
Diols mit einem Reduktionsmittel, um das substituierte oder unsubstituierte
9,10-Diarylanthracen zu liefern; und eine elektrolumineszierende
Vorrichtung, umfassend eine lichtemittierende Schicht, umfassend
ein substituiertes oder unsubstituiertes 9,10-Diarylanthracen, hergestellt
durch Reagierenlassen einer metall-organischen substituierten oder
unsubstituierten Arylverbindung mit einem substituierten oder unsubstituierten
Anthrachinon, um ein substituiertes oder unsubstituiertes Diol zu
liefern, und das Reagierenlassen des substituierten oder unsubstituierten
Diols mit einem Reduktionsmittel, um das substituierte oder unsubstituierte
9,10-Diarylanthracen zu liefern
Zusätzliche
Ziele und Vorteile der Offenbarung werden teilweise in der folgenden
Beschreibung ausgeführt
und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich, oder können durch
die Ausführung
der Offenbarung erfahren werden. Die Ziele und Vorteile der Offenbarung
werden mit Hilfe der Elemente und Kombinationen realisiert und erreicht,
die insbesondere in den anhängenden
Patentansprüchen
aufgezeigt sind.
Es
versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung lediglich beispielhaft
und erläuternd
sind, und die Offenbarung wie beansprucht nicht einschränken.
Die
beigefügten
Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen
Teil davon bilden, zeigen eine (mehrere) Ausführungsform(en) der Offenbarung
und dienen, zusammen mit der Beschreibung, dazu, die Prinzipien
der Offenbarung zu erklären.
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt
ein Schema einer OLED gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Offenbarung mit einer Elektroneninjektions- und
-transportzone, einer gemischten Ladungs-Transportschicht und einem Leerstelleninjektions-
und -transportbereich.
2 zeigt
die Standzeit des offenbarten substituierten oder unsubstituierten
9,10-Diarylanthracens gegenüber einem
handelsüblichen
TBADN über
die Zeit.
3 zeigt
die Treiberspannung gegen die Zeit für das offenbarte substituierte
oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen gegenüber einem handelsüblichen
TBADN.
BESCHREIBUNG
DER OFFENBARUNG
Es
wird nun detailliert Bezug genommen auf die vorliegenden Ausführungsformen
der Offenbarung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen
gezeigt sind. Wann immer möglich
werden in den gesamten Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet,
um auf gleiche oder ähnliche
Teile zu verweisen.
Die
vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
substituierten oder unsubstituierten 9,10-Diarylanthracens, umfassend
das Reagierenlassen einer metall-organischen substituierten oder unsubstituierten
Arylverbindung mit einem substituierten oder unsubstituieretn Anthrachinon,
um ein substituiertes oder unsubstituiertes Diol zu liefern, und
das Reagierenlassen des substituierten oder unsubstituierten Diols
mit einem Reduktionsmittel, um das substituierte oder unsubstituierte
9,10-Diarylanthracen zu liefern.
Das
substituierte oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen kann durch
die Formel (1) repräsentiert werden:
worin R
1 und
R
2, die gleich oder unterschiedlich sein
können,
jeweils individuell aus den folgenden Gruppen gewählt sein
können:
Gruppe
1 – Wasserstoff,
oder Alkyl von ungefähr
1 bis ungefähr
24 Kohlenstoffatomen; Gruppe 2 – Aryl
oder substituiertes Aryl mit ungefähr 5 bis ungefähr 20 Kohlenstoffatomen;
Gruppe 3 – Kohlenstoffatome
von ungefähr
4 bis ungefähr
24, worin die Kohlenstoffatome einen kondensierten aromatischen
Anthracenyl-, Pyrenyl- oder Perylenylring vervollständigen können; Gruppe
4 – Heteroaryl
oder substituiertes Heteroaryl von ungefähr 5 bis ungefähr 24 Kohlenstoffatomen,
wobei die Kohlenstoffatome einen kondensierten heteroaromatischen Ring
von Furyl-, Thienyl-, Pyridyl-, Chinolinyl- oder anderen heterocyclischen
Systemen vervollständigen
können;
Gruppe 5 – Alkoxyl,
Amino, Alkylamino oder Arylamino von ungefähr 1 bis ungefähr 24 Kohlenstoffatome; und
Gruppe 6 – Halogenatome,
wie zum Beispiel Fluor, Chlor, Brom oder Cyano; und worin R
3 und R
4 gleich oder
unterschiedlich sein können
und individuell ausgewählt
sein können
aus den Gruppen 2, 3, 4 und dem Arylamino aus Gruppe 5 wie oben
angegeben. In einer Ausführungsform
kann das substituierte oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen
2-tert-Butyl-9,10-bis-(β-naphthyl)anthracen
(TBADN) sein.
In
einer Ausführungsform
kann das Verfahren durch das folgende Reaktionsschema veranschaulicht werden:
Das
Anthrachinon kann mit typischen Substituenten substituiert sein,
einschließlich
Alkylgruppen, Alkylengruppen, Arylgruppen, Arylengruppen, Alkoxygruppen,
Arylgruppen, Aryloxygruppen und Halogenen wie zum Beispiel Fluor,
Chlor und Brom. Die verschiedenen Alkyl- und Alkylenreste können von
ungefähr
1 bis ungefähr
8 Kohlenstoffatome umfassen, wie zum Beispiel von ungefähr 2 bis
ungefähr
7 Kohlenstoffatome, und als weiteres Beispiel ungefähr 4 Kohlenstoffatome.
Die Cycloalkylreste können
von ungefähr
3 bis ungefähr
10 Kohlenstoffatome umfassen, zum Beispiel von ungefähr 5 bis
ungefähr
7 Kohlenstoffatome, und als weiteres Beispiel von ungefähr 5 bis
ungefähr
6 Kohlenstoffatome. Die Aryl- und Arylenreste können Phenyl- und Phenylenreste
sein. In einer Ausführungsform
kann das Anthracen durch eine t-Butylgruppe substituiert sein. Zum Beispiel
kann das substituierte oder unsubstituierte Anthracen 2-(t-Butyl)anthracen
sein.
Das
substituierte oder unsubstituierte Anthrachinon kann einer metall-organischen
Kopplungsreaktion mit einer substituierten oder unsubstituierten
Arylverbindung unterworfen werden. Die metall-organische substituierte
oder unsubstituierte Arylverbindung kann aus einer halogenierten
substituierten oder unsubstituierten Arylgruppe hergestellt werden.
Die metall-organische substituierte Arylverbindung und die halogenierte
substituierte Arylverbindung können
jeweils individuell mit typischen Substituenten einschließlich Alkylgruppen,
Arylgruppen, Aryloxygruppen und Halogenen, wie zum beispiel Fluor,
Chlor und Brom substituiert sein. Die unterschiedlichen Alkyl- und
Alkylenreste können
von unegfähr
1 bis ungefähr
8 Kohlenstoffatome umfassen, wie zum Beispiel von ungefähr 2 bis
ungefähr
8 Kohlenstoffatome, und als weiteres Beispiel ungefähr 4 Kohlenstoffatome.
Die Cycloalkylreste können
von ungefähr
3 bis ungefähr
10 Kohlenstoffatome umfassen, zum Beispiel von ungefähr 5 bis
ungefähr
7 Kohlenstoffatome, und als weiteres Beispiel von ungefähr 5 bis
ungefähr 6
Kohlenstoffatome. Die Aryl- und Arylenreste können Phenyl- und Phenylenreste
sein.
In
einer Ausführungsform
kann die halogenierte substituierte oder unsubstituierte Arylverbindung
eine Verbindung sein, die durch die Formel (2) repräsentiert
wird.
wobei R
7 ein
Halogen, wie zum Beispiel Chlor, Brom oder Iod, und R
6 irgendeiner
der in Formel (1) beschriebenen Substituenten sein kann. In einer
Ausführungsform
kann die halogenierte substituierte oder unsubstituierte Arylverbindung
2-Bromnaphthalin sein.
Die
metall-organische substituierte oder unsubstituierte Arylverbindung
kann hergestellt werden durch Reaktion der halogenierten substituierten
oder unsubstituierten Arylverbindung, wie in Formel (2) gezeigt,
mit einem Metall oder Organometallaten. Das Metall kann gewählt werden
aus Magnesium, Lithium, Natrium, Beryllium, Calcium, Zink, Kupfer,
Titan, Zirkon, Mangan, Palladium und dergleichen, oder kann gewählt werden aus
Organometallaten wie zum Beispiel n-Butyllithium und t-Butyllithium.
Die Metallquelle können
Metallocene mit Ferrocen als Beispiel sein. Der begriff „Metall" soll alle Elemente
wie zum Beispiel Silizium, Arsen oder Bor umfassen, die nicht metallisch
sind, aber als Metalloide betrachtet werden.
In
einer Ausführungsform
kann die metall-organische substituierte oder unsubstituierte Arylverbindung hergestellt
werden durch Addition eines Metalls oder eines Organometallats wie
zum Beispiel n-Butyllithium an die halogenierte substituierte oder
unsubstituierte Arylverbindung über
eine Zeitspanne von ungefähr
1 Minute bis ungefähr
1 Stunde, zum Beispiel von ungefähr
10 Minuten bis ungefähr
45 Minuten, und als weiteres Beispiel ungefähr 15 Minuten. Die Reaktion
kann von ungefähr
1 Stunde bis ungefähr
5 Stunden fortschreiten, zum beispiel von ungefähr 2 Stunden bis ungefähr 4 Stunden,
und als weiteres Beispiel ungefähr
3 Stunden, während
die Temperatur ungefähr
Raumtemperatur (23°C)
erreichen kann. Die Reaktionstemperatur kann bis zu weniger als
ungefähr
Raumtemperatur erniedrigt werden, zum Beispiel auf weniger als ungefähr 0°C, und als
weiteres Beispiel auf weniger als ungefähr –76°C. Das substituierte oder unsubstituierte
Anthrachinon kann der Reaktion zugegeben werden. Die Reaktionstemperatur
kann auf mehr als –76°C erhöht werden,
zum Beispiel auf mehr als etwa 0°C,
und als weiteres Beispiel auf mehr als Raumtemperatur, um ein substituiertes
oder unsubstituiertes Diol zu liefern.
In
einer Ausführungsform
kann das Diol mit irgendeinem der typisches Substituenten der Formel
(1) substituiert sein, wie zum Beispiel einer Alkylgruppe, zum beispiel
einer t-Butylgruppe.
Das Diol kann zum Beispiel durch die Formel (3) repräsentiert
sein:
Das
substituierte oder unsubstituierte Diol kann mit einem Reduktionsmittel
reagieren, um das substituierte oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen
zu liefern. Das Reduktionsmittel kann gewählt werden aus Zinnchlorid,
Vanadiumchlorid und Titanchlorid in einer Säure wie zum Beispiel Essigsäure oder
Salzsäure
und mit oder ohne Wasser, und kann in einem Lösungsmittel wie zum Beispiel
Dioxan durchgeführt
werden. In einer Ausführungsform
kann das Reduktionsmittel Kaliumiodid in einer Säure wie zum Beispiel Essigsäure oder Salzsäure sein,
und mit oder ohne Kaliumhypophosphit, und optional sollte ein Lösungsmittel
vorhanden sein. Der Fachmann kann sich denken, dass andere Reagenzien
einschließlich
Kombinationen von Reagenzien verwendet werden können, um diesen Umsetzung zu
bewirken.
Das
Reduktionsmittel kann zugegeben werden und die Reaktionstemperatur
kann für
eine Zeitspanne von mindestens ungefähr 1 Stunde, zum Beispiel mindestens
2 Stunden, uns als weiteres Beispiel mindestens ungefähr 3 Stunden
bis mindestens Raumtemperatur erhöht werden, zum Beispiel bis
mindestens ungefähr 40°C, und als
weiteres Beispiel bis mindestens ungefähr 50°C. Die Reaktion kann auf ungefähr Raumtemperatur
gekühlt,
gefiltert und gewaschen werden.
Das
substituierte oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen kann getrocknet
und gereinigt werden, zum Beispiel durch eine Kaufman-Säule und
Sublimation bei 320°C.
Wie
in 2 gezeigt, kann das substituierte oder unsubstituierte
9,10-Diarylanthracen
eine erhöhte Standzeit
in einer OLED aufweisen, verglichen mit einem handelsüblichen
TBADN. Darüber
hinaus kann, wie in 3 gezeigt, das substituierte
oder unsubstituierte 9,10-Diarylanthracen ungefähr die gleiche Treiberspannung
im Vergleich zur Zeit aufweisen wie ein handelsübliches TBADN.
Eine
beispielhafte Ausführungsform
einer organischen lichtemittierenden Vorrichtung (OLED) gemäß dieser
Offenbarung ist in 1 gezeigt. Die organische lichtemittierende
Vorrichtung 10 kann einen lumineszierenden Bereich 20 umfassen,
der eine gemischte Ladungs-Transportschicht 30, eine Elektroneninjektions- und
-transportzone 40 und eine optionale Leerstelleninjektions-
und -transportzone 50 umfasst. Der Elektroneninjektions-
und -transportzone 40 benachbart und in Kontakt damit kann
eine Kathode 60 vorgesehen sein. Eine Anode 70 kann
entweder der gemischten Ladungs-Transportschicht 30 direkt
benachbart und in Kontakt damit oder alternativ der optionalen Leerstelleninjektions-
und -transportzone 50 direkt benachbart und in Kontakt
damit vorgesehen sein. Obwohl in 1 nicht
gezeigt, kann die organische lichtemittierende Vorrichtung auf einem
Substrat vorgesehen sein, wobei die Anode 70 dem Substrat
direkt benachbart und obenauf in Kontakt damit steht. Es kann eine
optionale Schutzschicht auf und in Kontakt mit der Kathode 60 vorgesehen
sein. Die Anthracenverbindungen der Offenbarung können innerhalb
der Elektroneninjektions- und -transportzone 40 und/oder
in der gemischten Ladungs-Transportschicht 30 vorgesehen
sein.
In
einer Ausführungsform
kann die elektrolumineszierende Vorrichtung (EL) der vorliegenden
Offenbarung ein Stützsubstrat
aus, zum Beispiel, Glas umfassen, eine Anode darüber aus, zum Beispiel Indium-Zinnoxid
in einer Dicke von ungefähr
1 bis ungefähr
500 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 30 bis ungefähr 100 Nanometer
(durchweg sind die Dickenbereiche für jede Schicht Beispiele und
andere geeignete Dicken können
ausgewählt
werden), optional eine Pufferschicht in Kontakt mit der Anode und
bestehend aus einer leitfähigen
Komponente oder Leerstellen-Transportmaterialien in einer Dicke
von ungefähr
5 bis ungefähr 500
Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Nanometer,
einer organischen Leerstelleninjektions- und -transportzone darüber aus,
zum Beispiel, einem aromatischen tertiären Amin in einer Dicke von
ungefähr
1 bis ungefähr
200 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Nanometer; eine
organische Elektroneninjektions- und -transportzone in Kontakt mit
der Leerstelleninjektions- und -transportzone bestehend aus den
Anthracenverbindungen in einer Dicke von ungefähr 5 bis ungefähr 300 Nanometer
und zum Beispiel von ungefähr
10 bis ungefähr
100 Nanometer, und in Kontakt damit ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit
als Kathode. In einer Ausführungsform
können
die Leerstelleninjektions- und -transportzone oder die Elektroneninjektions-
und -transportzone optional weiterhin ein lumineszierendes Material
beispielsweise von ungefähr
0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr
10 Gewichtsprozent eines fluoreszierenden Farbstoffes oder von ungefähr 0,01
Gewichtsprozent bis ungefähr
25 Gewichtsprozent eines phosphoreszierenden Farbstoffes enthalten.
In
einer anderen Ausführungsform
kann die hierin offenbarte EL-Vorrichtung ein Stützsubstrat aus, zum Beispiel,
Glas umfassen, eine Anode darüber
aus, zum Beispiel Indium-Zinnoxid in einer Dicke von ungefähr 1 bis
ungefähr
500 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 30 bis ungefähr 100 Nanometer,
optional eine Pufferschicht in Kontakt mit der Anode und bestehend
aus einer leitfähigen
Komponente oder Leerstellen-Transportmaterialien
in einer Dicke von ungefähr
5 bis ungefähr
500 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Nanometer,
eine organische Leerstelleninjektions- und -transportzone darüber aus, zum
Beispiel, einem aromatischen tertiären Amin in einer Dicke von
ungefähr
1 bis ungefähr
200 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Nanometer;
eine gemischte Ladungs-Transportschicht bestehend aus einem organischen
lumineszierenden Material aus, beispielsweise, einem fluoreszierenden
oder phosphoreszierendem Material, in einer Dicke von ungefähr 1 bis
ungefähr
200 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Nanometer;
eine organische Elektroneninjektions- und -transportzone in Kontakt
mit der gemischten Ladungs-Transportschicht
bestehend aus den Anthracenverbindungen in einer Dicke von ungefähr 5 bis
ungefähr
300 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Nanometer, und
in Kontakt damit ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit als Kathode.
In einer EL-Vorrichtung
kann die Lichtemission von der gemischten Ladungs-Transportschicht
ausgehen, die optional weiterhin ein lumineszierendes Dotierungsmaterial,
beispielsweise von ungefähr
0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr
10 Gewichtsprozent eines fluoreszierenden Farbstoffes oder von ungefähr 0,01
Gewichtsprozent bis ungefähr
25 Gewichtsprozent eines phosphoreszierenden Farbstoffes umfassen
kann.
In
noch einer anderen Ausführungsform
kann die offenbarte EL-Vorrichtung ein Stützsubstrat aus, zum Beispiel,
Glas umfassen, eine Anode darüber
aus, zum Beispiel Indium-Zinnoxid in einer Dicke von ungefähr 1 bis
ungefähr
500 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 30 bis ungefähr 100 Nanometer,
optional eine Pufferschicht in Kontakt mit der Anode und bestehend
aus einer leitfähigen
Komponente oder Leerstellen-Transportmaterialien
in einer Dicke von ungefähr
5 bis ungefähr
500 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Nanometer,
eine organische Leerstelleninjektions- und -transportzone darüber aus, zum
Beispiel, einem aromatischen tertiären Amin in einer Dicke von
ungefähr
1 bis ungefähr
200 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Nanometer;
eine gemischte Ladungs-Transportschicht, bestehend aus einem Leerstellen-Transportmaterial
und einem Elektronen-Transportmaterial in einer Dicke von ungefähr 1 bis
ungefähr
200 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Nanometer,
eine organische Elektroneninjektions- und -transportzone in Kontakt
mit der gemischten Ladungs-Transportschicht bestehend aus den Anthracenverbindungen
in einer Dicke von ungefähr
5 bis ungefähr
300 Nanometer und zum Beispiel von ungefähr 10 bis ungefähr 100 Nanometer,
und in Kontakt damit ein Metall mit niedriger Austrittsarbeit als
Kathode. Typischerweise kann die hierin beschriebene gemischte Ladungs-Transportschicht von
ungefähr
20 Gewichtsprozent bis ungefähr
80 Gewichtsprozent des Leerstellen-Transportmaterials und von ungefähr 80 Gewichtsprozent
bis ungefähr
20 Gewichtsprozent des Elektronen-Transportmaterials umfassen, und
umfasst, zum Beispiel, von ungefähr
35 Gewichtsprozent bis ungefähr
65 Gewichtsprozent des Leerstellen-Transportmaterials und von ungefähr 65 Gewichtsprozent
bis ungefähr
35 Gewichtsprozent des Elektronen-Transportmaterials. Geeignete Leerstellen-Transportmaterialien
zur Ausbildung der gemischten Schicht beinhalten aromatische tertiäre Amine,
Indolcarbazole, aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen und Mischungen
davon. Das Elektronen-Transportmaterial der gemischten Schicht kann
eine Anthracenverbindung umfassen, oder das Elektronen-Transportmaterial
kann alternativ herkömmliche
Elektronen-Transportmaterialien umfassen, wie zum Beispiel Metallchelate,
Stilbene, Triazine, aromatische Kohlenwasserstoffe, und dergleichen,
und Mischungen davon. Des weiteren kann die gemischte Ladungs-Transportschicht
weiterhin ein lumineszierendes Material umfassen, zum Beispiel,
von ungefähr
0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr 10
Gewichtsprozent eines fluoreszenten lumineszierenden Materials,
oder von ungefähr
0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr
25 Gewichtsprozent eines phosphoreszenten lumineszierenden Materials,
wobei alle Gewichtsprozentangaben auf dem Gesamtgewicht der in der
gemischten Schicht enthaltenen Materialien basieren. In Bezug auf
diese Ausführungsform
kann die organische Elektroneninjektions- und -transportzone alternativ
bekannte herkömmliche
Elektronen-Transportmaterialien
umfassen, wie zum Beispiel Metallchelate, Stilbene, Triazine, aromatische
Kohlenwasserstoffe, und dergleichen, und Mischungen davon. Das Elektronen-Transportmaterial
der gemischten Ladungs-Transportschicht kann Anthracenverbindungen
umfassen. So lange wie zumindest eine der der Kathode benachbarte
Elektroneninjektions- und
-transportzone oder des in der gemischten Ladungs-Transportschicht
vorhandenen Elektronen-Transportmaterials (oder beide) eine Anthracenverbindung
der Offenbarung umfasst. In dieser Ausführungsform ist es ebenfalls
möglich,
eine Anthracenverbindung der vorliegenden Offenbarung innerhalb
der Elektroneninjektions- und -transportzone vorzusehen, als auch
in der gemischten Ladungs-Transportschicht. Des weiteren kann, wo
die gemischte Ladungs-Transportschicht Leerstellen-Transportmaterial
umfasst, eine weitere Leerstelleninjektions- und -transportzone
innerhalb des lumineszierenden Bereichs der Vorrichtung optional
sein.
Es
ist für
den Fachmann klar, dass die Elektroneninjektions- und -transportzone
in jeder offenbarten Ausführungsform
eine oder mehrere Schichten umfassen kann, wobei eine oder mehrere
der Schichten eine Anthracenverbindung enthalten können. Es
ist ebenfalls klar, dass solche Schichten auch ein oder mehrere üblicherweise
verwendete Elektronen-Transportmaterialien
wie zum Beispiel Alq3 umfassen können. Des
weiteren können
die Anthracenverbindungen lediglich in nur einen Teil oder einen
Abschnitt jeder Schicht oder in jede der Schichten der Elektroneninjektions-
und -transportzone eingebunden sein.
Alle
hierin beschriebenen organischen Schichten, die Pufferschicht, die
Leerstellen-Transportschicht, die
lichtemittierende Schicht und die Elektronen-Transportschicht können durch
jedwedes geeignete Verfahren ausgebildet werden, zum Beispiel durch
Verdampfen im Vakuum, wie dem Fachmann klar ist. Das Verfahren kann
ebenfalls zur Ausbildung jede der Schichten verwendet werden, die
mehr als eine Komponente umfasst. Zum Beispiel kann die gemischte
Schicht durch Co-Verdampfung des Leerstellen-Transportmaterials,
des Elektronen-Transportmaterials und des optionalen lumineszierenden
Materials gebildet werden.
Die
organischen EL-Vorrichtungen der vorliegenden Offenbarung können ein
Stützsubstrat
umfassen. Erläuternde
Beispiele von Stützsubstraten
beinhalten polymere Komponenten, Glas und dergleichen, und Polyester
wie MYLAR®,
Polycarbonate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polysulfone, Quartz
und dergleichen. Andere Substrate können ebenso ausgewählt werden,
vorausgesetzt, zum Beispiel, es kann die anderen Schichten wirksam
stützen,
und dass es nicht mit der funktionalen Leistung der Vorrichtung
interferiert. Die Dicke des Substrats kann zum Beispiel von ungefähr 25 bis
ungefähr
1000 Mikron oder mehr betragen, und zum Beispiel von ungefähr 50 bis
ungefähr
500 Mikron, abhängig
zum Beispiel von den strukturellen Anforderungen der Vorrichtung.
Beispiele
der Anode, die mit dem Substrat zusammenhängt, beinhalten Elektroden,
die positive Ladungen injizieren, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid,
Zinnoxid, Gold, Platin oder andere geeignete Materialien wie zum
Beispiel elektrisch leitfähigen
Kohlenstoff, n-konjugierte
Polymere wie zum Beispiel Polyanilin, Polypyrrol und dergleichen
mit zum Beispiel einer Austrittsarbeit gleich oder größer als,
z.B., ungefähr
4 eV, und genauer, von ungefähr
4 eV bis ungefähr
6 eV. Die Dicke der Anode kann sich im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 500 Nanometer
bewegen, wobei zum Beispiel der Bereich durch die optischen Konstanten
des Anodenmaterials diktiert wird. Ein nicht beschränkender
beispielhafter Bereich der Anodendicke kann zwischen ungefähr 30 und
ungefähr
100 Nanometer liegen.
Der
Anode einer elektrolumineszenten Vorrichtung gemäß der Offenbarung benachbart
kann eine alternative Pufferschicht vorgesehen sein. Die Pufferschicht
dient hauptsächlich
dazu, eine wirksame Injektion von Leerstellen von der Anode zu vereinfachen,
und verbessert die Haftung zwischen der Anode und der organischen
Leerstellen- und -transportzone, auf diese Weise wird die Arbeitsstabilität der Vorrichtung
weiter verbessert. Die Pufferschicht kann leitfähige Materialien umfassen,
wie zum Beispiel Polyanilin und seine säuredotierten Formen, Polypyrrol,
Polyphenylenvinylen und bekannte halbleitende organische Materialien;
Porphyrinderivate, die in dem US-Patent Nr. 4,356,429 offenbart
sind (dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen
wird), wie zum Beispiel 1,10,15,20-Tetraphenyl-21H,23H-porphyrin-kupfer
(II); Kupfer-Phthalocyanin, Kupfertetramethyl-Phthalocyanin; Zink-Phthalocyanin;
Titanoxid-Phthalocyanin; Magnesium-Phthalocyanin; und dergleichen.
Eine
andere Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien, die für die Pufferschicht
gewählt
werden können,
sind die aromatischen tertiären
Amine, wie zum Beispiel solche, die in dem US-Patent Nr. 4,539,507 offenbart
sind (dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen
wird). 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 und dergleichen. Eine andere
Klasse von aromatischen tertiären
Aminen, die für die
Pufferschicht gewählt
werden können,
sind die polynuklearen aromatischen Amine, zum Beispiel N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]anilin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-p-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-Phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-m-toluidin; N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-chlorphenylamino)-4-biphenylyl]-p-toluidin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-p-chloranilin;
N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-p-tolylamino)-4-biphenylyl]-m-chloranilin, N,N-Bis-[4'-(N-phenyl-N-m-tolylamino)-4-biphenylyl]-1-aminonaphthalin
und dergleichen.
Die
Pufferschicht kann ebenfalls aromatische tertiäre Amine umfassen und kann
weiterhin einen Stabilisator beinhalten, wie im US-Patent Nr. 5,846,666
offenbart (dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen
wird), einen Stabilisator, der bestimmte Kohlenwasserstoff-Verbindungen
umfasst wie zum Beispiel Rubren, 4,8-Diphenylanthracen und dergleichen. Die
Pufferschicht kann hergestellt werden durch Ausformen der oben beschriebenen
Materialien in einen Dünnfilm
durch bekannte Verfahren, wie zum Beispiel Dampfabscheidung oder
Schleuderbeschichtung. Die Dicke der so gebildeten Pufferschicht
ist nicht besonders beschränkt
und kann im Bereich von ungefähr
5 Nanometer bis ungefähr
300 Nanometer liegen, und zum Beispiel von ungefähr 10 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer.
Die
Leerstelleninjektions- und -transportzone kann ein Leerstellen-Transportmaterial
mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 1 Nanometer bis ungefähr 200 Nanometer
umfassen, und zum Beispiel von ungefähr 5 Nanometer bis ungefähr 100 Nanometer.
Jedes herkömmliche
geeignete, für
die Pufferschicht beschriebene Leerstellen-Transportmaterial aus
aromatischen Aminen kann auch für
die Ausbildung dieser Schicht gewählt werden.
Eine
beispielhafte Klasse von Leerstellen-Transportmaterialien, die ausgewählt werden
zur Bildung der Leerstelleninjektions- und -transportzone oder zur
Verwendung als Leerstellen-Transportmaterial in der gemischten Ladungs-Transportschicht
sind N,N,N',N'-Tetraarylbenzidine, wie zum Beispiel
N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(4-methoxyphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine, 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'-diamine und dergleichen und 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen,
wie zum Beispiel 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl-Verbindungen einschließlich 4,4'-Bis(9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und 4,4'-Bis(3-methyl-9-carbazolyl)-1,1'-biphenyl und dergleichen.
Nicht
beschränkende
Beispiel von lumineszierenden Materialien, die zur Verwendung in
der gemischten Ladungs-Transportschicht geeignet sind, beinhalten
die Metallchelate von 8-Hydroxychinolin, wie sie in den US-Patenten
Nr. 4,539,507; 5,151,629 und 5,150,006 offenbart sind (deren Offenbarungen
hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen werden). Erläuternde spezielle Beispiel
von lumineszierenden Materialien oder Verbindungen beinhalten Tris(8-hydroxychinolinat)aluminium,
was bevorzugt ist, Tris(8-hydroxychinolinat)gallium, Bis(8-hydroxychinolinat)magnesium,
Bis(8-hydroxychinolinat)zink, Tris(5-methyl-8-hydroxychinolinat)aluminium,
Tris(7-propyl-8-chinolinat)aluminium,
Bis[benzo{f}-8-chinolinat]zink, Bis(10-hydroxybenzo[h]chinolinat)beryllium
und dergleichen. Eine andere beispielhafte Klasse von lumineszierenden
Materialien beinhalten auch Butadiene, wie zum Beispiel 1,4-Diphenylbutadien
und Tetraphenylbutadien, und Stilbene und dergleichen wie in den
US-Patenten Nr.
4,356,429 und 5,516,577 gezeigt (deren Offenbarungen hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen werden).
Die
fluoreszierenden Materialien können
beispielsweise von ungefähr
0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr
10 Gewichtsprozent vorhanden sein; und zum Beispiel von ungefähr 1 bis
ungefähr
5 Gewichtsprozent der Schicht. Erläuternde Beispiele von fluoreszierenden
Materialien beinhalten Farbstoffe, ausgewählt zum Beispiel aus Coumarin,
Dicyanomethylenpyranen, Polymethin, Oxabenzanthran, Xanthen, Pyrylium,
Carbostyl, Perylen und dergleichen; einem Farbstoff ausgewählt aus
Chinacridon-Derivaten.
Erläuternde
Beispiele von Chinacridon-Farbstoffen beinhalten Chinacridon, 2-Methylchinacridon,
2,9-Dimethylchinacridon, 2-Chlorchinacridon, 2-Fluorchinacridon,
1,2-Benzochinacridon, N,N'-Dimethylchinacridon,
N,N'-Dimethyl-2-methylchinacridon,
N,N'-Dimethyl-2,9-dimethylchinacridon,
N,N'-Dimethyl-2-chlorchinacridon,
N,N'-Dimethyl-2-fluorchinacridon,
N,N'-Dimethyl-1,2-benzochinacridon
und dergleichen. Eine beispielhafte Klasse von fluoreszierenden
Materialien sind fluoreszierende Farbstoffe mit kondensierten Ringen,
Beispiele davon sind Perylen, Rubren, Anthracen, Coronen, Phenanthrecen,
Pyren und dergleichen, wie im US-Patent Nr. 3,172,862 gezeigt (dessen
Offenbarung hierin vollständig
durch Bezugnahme aufgenommen wird). Ebenso beinhalten fluoreszierende
Materialien, die als Dotierungsmittel verwendet werden können Butadiene,
wie zum Beispiel 1,4-Diphenylbutadien und Tetraphenylbutadien, und
Stilbene und dergleichen, wie in den US-Patenten Nr. 4,356,429 und
5,516,577 gezeigt (deren Offenbarungen hierin vollständig durch
Bezugnahme aufgenommen werden).
Der
phosphoreszierende Farbstoff kann zum Beispiel gewählt werden
aus metall-organischen
Verbindungen, die ein Schwermetallatom enthalten, das in einer starken
Spin-Bahn-Kopplung
resultiert, wie zum Beispiel in Baldo et al., „Highly efficient organic
phosphorescent emission from organic electroluminescent devices", Letters to Nature,
Band 395, Seiten 151–154
(1998) offenbart. Nicht beschränkende
Beispiele beinhalten 2,3,7,8,12,13,17,18-Octaethyl-21H23H-porphin-platin(II)
(PtOEP) und andere, wie zum Beispiel die im US-Patent Nr. 6.048,630
offenbarten (dessen Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme aufgenommen
wird) und fac Tris(2-phenylpyridin)iridium (Ir(ppy)3).
Die
Kathode kann jedes geeignete Metall enthalten, wie zum Beispiel
ein Metall mit einer Komponente mit hoher Austrittsarbeit, zum Beispiel
von ungefähr
4 eV bis ungefähr
6 eV, oder Komponenten mit niedriger Austrittsarbeit, wie zum Beispiel
von ungefähr
2 eV bis ungefähr
4 eV (Elektronenvolt). Die Kathode kann abgeleitet sein aus einer
Kombination eines Metalls mit niedriger Austrittsarbeit (ungefähr 4 eV,
zum Beispiel von ungefähr
2 bis ungefähr
4 eV) und mindestens einem weiteren Metall. 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. Veranschaulichende Beispiele von Metallen
mit niedriger Austrittsarbeit beinhalten 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 können
beispielsweise Metalle mit niedriger Austrittsarbeit sein.
Die
Dicke einer Kathode kann im Bereich von, zum Beispiel, ungefähr 10 Nanometer
bis ungefähr
500 Nanometer liegen. Die Mg:Ag-Kathoden des US-Patents Nr. 4,885,211
(dessen Offenbarung durch Bezugnahme vollständig hierin aufgenommen wird),
stellen eine beispielhafte Kathodenanordnung dar. Eine andere besipielhafte
Kathode 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.
Sowohl
die Anode als auch die Kathode der EL-Vorrichtungen der vorliegenden
Offenbarung können eine
Schutzschicht darauf aufweisen, wie dem Fachmann klar ist. Des weiteren
können
die Anode und die Kathode von jeder geeigneten Form sein. Es kann
eine dünne
leitfähige
Schicht auf ein lichtdurchlässiges
Substrat, zum Beispiel eine transparente oder teilweise transparente
Glasplatte oder einen Kunststofffilm, aufgebracht sein. Die EL-Vorrichtung kann
eine lichtdurchlässige
Anode beinhalten, die aus auf eine Glasplatte aufgebrachtem Zinnoxid
oder Indium-Zinnoxid gebildet ist. Ebenso können sehr dünne, zum Beispiel weniger als ungefähr 200 Ẵngström, und genauer,
von ungefähr
75 bis ungefähr
150 Ẵngström,
lichtdurchlässige
metallische Anoden verwendet werden, wie zum Beispiel Gold, Palladium
und dergleichen. Zusätzlich
können
transparente oder halbtransparente Dünnschichten, zum Beispiel von
50 bis ungefähr
175 Ẵngström,
von leitfähigem
Kohlenstoff oder konjugierten Polymeren wie zum Beispiel Polyanilin,
Polypyrrol und dergleichen als Anoden gewählt werden. Jeder lichtdurchlässige polymere
Film kann als Substrat verwendet werden. Zusätzliche geeignete Formen der
Anode und der Kathode sind in dem US-Patent Nr. 4,885,211 gezeigt
(dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollständig aufgenommen
wird).
Eine
optionale, über
der Kathode und in Kontakt damit vorgesehene Schutzschicht kann
jedes geeignete Metall umfassen, wie zum Beispiel Silber, Gold,
oder nicht-leitende Materialien wie zum Beispiel Siliziumoxid und
dergleichen.