DE102011054743A1

DE102011054743A1 - Organische leuchtdiode und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE102011054743A1
Application number: DE102011054743A
Authority: DE
Inventors: Chang-Je Sung; Hwa-Kyung Kim; Jeong-Kyun SHIN; Youn-Seok KAM
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2012-04-26
Also published as: US20120097934A1; KR20120042434A; GB201118356D0; KR101351512B1; GB2485050A; CN102456844A

Abstract

Organische Leuchtdiode (110), aufweisend: eine erste Elektrode (114) auf einem Substrat (112); eine Löchertransportschicht (118) auf der ersten Elektrode (114); eine Licht-Emissionsschicht (120) auf der Löchertransportschicht (118); eine mit einem Metall dotierte Elektronentransportschicht (122) auf der Licht-Emissionsschicht (120); eine zweite Elektrode (126) auf der Elektronentransportschicht (122); und eine Pufferschicht (124) zwischen der Elektronentransportschicht (122) und der zweiten Elektrode (126), und unter Verwendung eines organischen Materials mit einem ein substituiertes oder nicht-substituiertes Heteroatom aufweisenden Triphenyl-Skelett oder eines substituierten oder nicht-substituierten Pyrazino-Chinoxalinderivat-Bestandteils.

Description

Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0104129 , eingereicht in Korea am 25. Oktober 2010, die hiermit vollständig durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit für alle hierin beschriebenen Zwecke aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine organische Leuchtdiode und betrifft insbesondere eine organische Leuchtdiode und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Bis vor Kurzem wurden im Allgemeinen Kathodenstrahlröhren (CRTs) als Anzeigevorrichtungen verwendet. Gegenwärtig werden viele Anstrengungen und Untersuchungen unternommen, um verschiedene Typen von Flachpaneel-Bildschirmen als Ersatz für CRTs weiterzuentwickeln, wie z. B. Flüssigkristallanzeige(Liquid Crystal Display, LCD)-Vorrichtungen, Plasma-Anzeigepaneele (Plasma Display Panel, PDPs), Feldemissions-Anzeigen und organische Leuchtdioden (Organic Light Emitting Diodes, OLEDs). Unter diesen Flachpaneel-Bildschirmen weisen OLEDs viele Vorteile auf, wie z. B. geringe Energiezufuhr, dünnes Profil, große Betrachtungswinkel, geringes Gewicht, schnelle Ansprechzeit und Herstellung bei geringer Temperatur.
Die OLED weist eine Anode, eine Kathode und eine Licht-Emissionsschicht zwischen einer Anode und einer Kathode auf. Wenn ein Strom zwischen der Anode und der Kathode fließt (wenn also eine entsprechende Spannung an die Anode und die Kathode angelegt wird) und ein Loch und ein Elektron, die von der Anode bzw. der Kathode generiert werden, in die Licht-Emissionsschicht injiziert werden, rekombinieren das Loch und das Elektron und erzeugen dadurch ein Exziton. Unter Ausnutzung des Phänomens, dass Licht entsprechend einem Übergang des Exzitons von einem angeregten Zustand in einen Grundzustand emittiert wird, werden Bilder angezeigt.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer OLED gemäß dem Stand der Technik, und 2 zeigt ein Energieband-Diagramm der OLED gemäß dem Stand der Technik.
Bezugnehmend auf 1 weist die OLED 10 ein Substrat 12, eine erste Elektrode 14, eine Löchertransportschicht (Hole Transporting Layer; HTL) 18, eine Licht-Emissionsschicht (Emitting Material Layer; EML) 20, eine Elektronentransportschicht (Electron Transporting Layer; ETL) 22 und eine zweite Elektrode 26 auf.
Die erste Elektrode 14 ist als Anode eine Elektrode zum Injizieren eines Lochs und ist aus Indium-Zinn-Oxid (Indium-Tin-Oxide; ITO) gebildet, welches ein transparentes Metalloxid-Material ist. Die zweite Elektrode ist als Kathode eine Elektrode zum Injizieren eines Elektrons und ist aus einer dünnen Schicht Magnesium (Mg) und Aluminium (Al) gebildet. In der OLED 10, die ein Top-Emissions-Typ ist, kann eine Reflexionsschicht 28 aus eine Metall wie beispielsweise Silber (Ag) zwischen dem Substrat 12 und der ersten Elektrode 14 gebildet sein, damit von der Licht-Emissionsschicht 20 emittiertes Licht reflektiert wird und durch die zweite Elektrode 26 hindurch scheint.
In der OLED 10 können des Weiteren eine Löcherinjektionsschicht (Hole Injecting Layer; HIL) 16 zwischen der ersten Elektrode 14 und der Löchertransportschicht 18 und eine Elektroneninjektionsschicht (Electron Injecting Layer; EIL) 24 zwischen der Elektronentransportschicht 22 und der zweiten Elektrode 26 bereitgestellt werden. Die Löcherinjektionsschicht 16 und die Elektroneninjektionsschicht 24 sind gebildet, um Löcher und Elektronen effektiver in die Löchertransportschicht bzw. die Elektronentransportschicht zu injizieren. Die Elektroneninjektionsschicht 24 ist aus Lithiumfluorid (LiF) hergestellt.
In der oben beschriebenen OLED 10 wird die zweite Elektrode 26 auf der Elektroneninjektionsschicht 24 unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens mit Magnesium (Mg) und Aluminium (Al) gebildet. Dies kann die Elektroneninjektionsschicht 24 und die Elektronentransportschicht 22 beschädigen, weshalb zusätzlich eine Pufferschicht 30 gebildet wird, um das Problem zu vermeiden. Die Pufferschicht 30 ist aus einem organischen Material gebildet, beispielsweise aus Kupfer(II)-Phthalocyanin (CuPc) oder Zink-Phthalocyanin (ZnPc).
Bezugnehmend auf 2 wird, wenn ein Anodenanschluss und ein Kathodenanschluss mit der ersten Elektrode 14 bzw. der zweiten Elektrode 26 verbunden sind und eine Spannung angelegt wird, ein von der ersten Elektrode 14 gebildetes Loch entlang den Energiepegeln der höchsten besetzten Molekülorbitale (Highest Occupied Molecular Orbitals; HOMO) der Löcherinjektionsschicht 16 und der Löchertransportschicht 18 in die Licht-Emissionsschicht 20 injiziert, und ein von der zweiten Elektrode 26 gebildetes Elektron wird entlang den Energiepegeln der niedrigsten unbesetzten Molekülorbitale (Lowest Unoccupied Molecular Orbitals; LUMO) der Pufferschicht 30, der Elektroneninjektionsschicht 24 und der Elektronentransportschicht 22 in die Licht-Emissionsschicht 20 injiziert. Die in die Licht-Emissionsschicht 20 injizierte Elektron und Loch rekombinieren und bilden somit ein Exziton, und Licht entsprechend der Energie zwischen dem Loch und dem Elektron wird von dem Exziton emittiert.
Wenn die zweite Elektrode 26 mittels des Sputter-Verfahrens gebildet wird, verhindert die Pufferschicht 30 Beschädigungen der Elektroneninjektionsschicht 24 und der Elektronentransportschicht 22, wirkt jedoch als eine Energiebarriere. Anders ausgedrückt ist es für das von der zweiten Elektrode 26 gebildete Elektron schwierig, den LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 30 zu erreichen, da der LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 30 sehr viel höher ist als eine Austrittsenergie der zweiten Elektrode 26.
Dementsprechend ist, damit das Elektron von der zweiten Elektrode 26 durch die Pufferschicht 30, die Elektroneninjektionsschicht 24 und die Elektronentransportschicht 22 hindurch in die Licht-Emissionsschicht 20 injiziert wird, eine höhere Steuerspannung notwendig. Ferner ist, da es schwieriger ist, das Elektron zu injizieren als das Loch, eine Rekombinationswahrscheinlichkeit des Elektrons und des Lochs in der Licht-Emissionsschicht 20 reduziert, wodurch die Lichtausbeute reduziert ist. Des Weiteren leiden aufgrund der hohen Steuerspannung die Licht-Emissionsschicht 20 und die Löchertransportschicht 18 wie auch die Elektronentransportschicht 22, die aus einem organischen Material hergestellt sind, unter Belastung, wodurch die Ermüdung bzw. Degradation beschleunigt ist, was ein Problem der Verkürzung der Lebensdauer der OLED 10 hervorruft.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine organische Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben, die eines oder mehrere der Probleme aufgrund von Begrenzungen und Nachteilen des Standes der Technik verhindert.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, eine organische Leuchtdioden-Anzeigevorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben bereitzustellen, die bei einer geringen Spannung betrieben werden kann, die Lichtausbeute zu verbessern und die Lebensdauer zu erhöhen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung bekannt gemacht und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch Anwendung der Erfindung erlernt werden. Diese und andere Vorteile der Erfindung können mittels der in der Beschreibung und den sich daraus ergebenden Ansprüchen sowie den angehängten Zeichnungen besonders hervorgehobenen Strukturen realisiert und erreicht werden.
Zum Erreichen dieser und andere Vorteile und in Übereinstimmung mit dem Ziel der vorliegenden Erfindung, wie hierin ausgeführt und allgemein beschrieben, weist eine organische Leuchtdiode auf: eine erste Elektrode auf einem Substrat; eine Löchertransportschicht auf der ersten Elektrode; eine Licht-Emissionsschicht auf der Löchertransportschicht; eine mit einem Metall dotierte Elektronentransportschicht auf der Licht-Emissionsschicht; eine zweite Elektrode auf der Elektronentransportschicht; und eine Pufferschicht zwischen der Elektronentransportschicht und der zweiten Elektrode, und unter Verwendung eines organischen Materials mit einem ein substituiertes oder nicht-substituiertes Heteroatom aufweisenden Triphenyl-Skelett oder eines substituierten oder nicht-substituierten Pyrazino-Chinoxalinderivat-Bestandteils.
In einer Ausgestaltung kann die organische Leuchtdiode ferner aufweisen eine eine optische konstruktive Interferenz erhöhende Deckschicht auf der zweiten Elektrode.
In noch einer Ausgestaltung kann für die Deckschicht Alq3 verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann für die Elektronentransportschicht ein Material aus der Gruppe von Alq3, BCP und bphen verwendet werden und mit einem aus der Gruppe von Lithium (Li), Cäsium (Cs) und Aluminium (Al) in einem Bereich von etwa 1% bis etwa 10% dotiert sein.
In noch einer Ausgestaltang kann für die Pufferschicht 1,4,5,8,9,12-Hexaaza-Triphenylen-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitrid verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann die Pufferschicht eine Dicke von etwa 50 Å bis etwa 1000 Å und einen LUMO-Energiepegel von etwa 3,5 eV bis etwa 5,5 eV aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die organische Leuchtdiode ferner aufweisen eine Löcherinjektionsschicht zwischen der ersten Elektrode und der Löchertransportschicht.
In noch einer Ausgestaltung kann von der Licht-Emissionsschicht emittiertes Licht durch die erste Elektrode, die zweite Elektrode oder sowohl die erste Elektrode als auch die zweite Elektrode hindurch scheinen.
In einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode auf: Bilden einer ersten Elektrode auf einem Substrat; Bilden einer Löchertransportschicht auf der ersten Elektrode; Bilden einer Licht-Emissionsschicht auf der Löchertransportschicht; Bilden einer mit einem Metall dotierten Elektronentransportschicht auf der Licht-Emissionsschicht; Bilden einer Pufferschicht auf der Elektronentransportschicht und damit Absenken einer Energiebarriere; und Bilden einer zweiten Elektrode auf der Pufferschicht.
In einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein Bilden einer Deckschicht auf der zweiten Elektrode.
Es ist zu bemerken, dass beide, die vorgehende allgemeine Beschreibung und die nachstehende detaillierte Beschreibung exemplarisch und erläuternd sind und vorgesehen sind, weitere Erklärungen der Erfindung wie beansprucht bereitzustellen.
Die begleitenden Zeichnungen, die beigefügt sind, um ein weitergehendes Verständnis der Erfindung zu liefern, und die eingefügt sind in und einen Teil dieser Beschreibung darstellen, illustrieren Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung, um das Prinzip der Erfindung zu erklären.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer OLED gemäß dem Stand der Technik;
2 ein Energieband-Diagramm der OLED gemäß dem Stand der Technik;
3 eine schematische Querschnittansicht einer OLED gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4 ein Energieband-Diagramm der OLED gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezug wird nun im Detail genommen auf die dargestellten Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
3 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer OLED gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 4 zeigt ein Energieband-Diagramm der OLED gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf 3 weist die OLED 110 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Substrat 112, eine erste Elektrode 114, eine Löchertransportschicht (HTL) 118, eine Licht-Emissionsschicht (EML) 120, eine Elektronentransportschicht (ETL) 122, eine Pufferschicht 124 und eine zweite Elektrode 126 auf. Die OLED 110 kann ein Bottom-Emissions-Typ sein, bei dem von der Licht-Emissionsschicht 120 emittiertes Licht durch die erste Elektrode 114 hindurch scheint, oder ein Top-Emissions-Typ, bei dem von der Licht-Emissionsschicht 120 emittiertes Licht durch die zweite Elektrode 126 hindurch scheint, oder ein Doppelseiten-Emissions-Typ, bei dem das von der Licht-Emissionsschicht 120 emittierte Licht durch sowohl die erste Elektrode 114 als auch die zweite Elektrode 126 hindurch scheint.
Das Substrat 110 kann aus Glas, Kunststoff, Folie oder ähnlichem bestehen und kann lichtundurchlässig oder transparent sein. Die erste Elektrode 114 ist als Anode eine Elektrode zum Injizieren eines Loches und kann aus einem transparenten Metalloxid-Material mit einer hohen Austrittsenergie sein, wie beispielsweise Iridium-Zinn-Oxid (ITO), Indium-Zink-Oxid (IZO) oder Indium-Zinn-Zink-Oxid (ITZO), so dass das Licht von der Licht-Emissionsschicht 120 aus der OLED 110 heraus scheinen kann. Eine aus einem Material wie beispielsweise Silber (Ag) hergestellte Reflexionsschicht 128 kann zwischen dem Substrat 112 und der ersten Elektrode 114 gebildet sein. Die zweite Elektrode 126 ist als Kathode eine Elektrode zum Injizieren eines Elektrons und kann aus einem transparenten leitfähigen Oxid(Transparent Conductive Oxide; TCO)-Material gebildet sein, wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO), Indium-Zink-Oxid (IZO) oder Indium-Zinn-Zink-Oxid (ITZO).
Die Löchertransportschicht 118 und die Elektronentransportschicht 122 wirken derart, dass sie die Lichtausbeute verbessern und eine Steuerspannung reduzieren. Loch und Elektron von der ersten Elektrode 114 bzw. der zweiten Elektrode 126, die in die Licht-Emissionsschicht 120 injiziert werden, aber nicht miteinander rekombinieren, bewegen sich zu ihren entgegengesetzten Elektroden. Wenn das Loch und das Elektron in ihre entgegengesetzten Elektroden, d. h. die zweite Elektrode 126 bzw. die erste Elektrode 114, eindringen, erzeugt dies eine Absenkung der Rekombinationsrate von Loch und Elektron. Da jedoch die Löchertransportschicht 118 und die Elektronentransportschicht 122 als eine Elektron-blockierende Schicht bzw. eine Loch-blockierende Schicht wirken, die das Elektron bzw. das Loch daran hindern, sich zu der ersten Elektrode 114 bzw. der zweiten Elektrode 126 hin zu bewegen, kann die Lichtausbeute verbessert werden.
Ferner kann, da das Loch und das Elektron von der ersten Elektrode 114 bzw. der zweiten Elektrode 126 durch die Löchertransportschicht 118 bzw. die Elektronentransportschicht 122 hindurch in die Licht-Emissionsschicht 120 injiziert werden, eine Steuerspannung reduziert werden. Für die Löchertransportschicht 118 wird NPB(N,N-di(Naphthalen-1-yl)-N,N-Diphenyl-Benziden verwendet, und für die Elektronentransportschicht 122 wird Alq3[tris(8-Hydroxychinolinat)-Aluminium], BCP oder bphen verwendet.
Da die zweite Elektrode 126 unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens mit einem transparenten leitfähigen Oxidmaterial gebildet wird, kann, wenn die zweite Elektrode 126 direkt auf der Elektronentransportschicht 122 gebildet wird, die Elektronentransportschicht 122 während des Sputterns beschädigt werden. Entsprechend wird, um Beschädigung der Elektronentransportschicht 122 zu verhindern, die Pufferschicht 124 gebildet.
Wenn jedoch eine Energiebarriere in einem Ausmaß vorliegt, dass es für ein von der zweiten Elektrode 126 gebildetes Elektron schwierig sein, sich leicht zu der Elektronentransportschicht 122 hin zu bewegen, kann die Quantenausbeute aufgrund der Bildung der Pufferschicht 124 reduziert sein. Dementsprechend sollte sich das Elektron von der zweiten Elektrode 126 via die Pufferschicht 124 zu der Elektronentransportschicht 122 hin bewegen. Anders ausgedrückt bewirkt die Pufferschicht 124, dass Beschädigungen der Elektronentransportschicht 122 aufgrund des Sputterns verhindert werden, als auch dass die Energiebarriere zwischen der zweiten Elektrode 126 und der Elektronentransportschicht 122 gesenkt ist, so dass das Elektron sich leicht von der zweiten Elektrode 126 zu der Elektronentransportschicht 122 hin bewegt. Ein LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 kann auf etwa 3,5 eV bis etwa 5,5 eV eingestellt werden. Damit sich das Elektron leicht bewegen kann, liegt der LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 zwischen einer Austrittsenergie der zweiten Elektrode 126 und einem LUMO-Energiepegel der Elektronentransportschicht 122. Damit sich das Elektron von der zweiten Elektrode 126 von einem LUMO-Energiepegel der zweiten Elektrode 126 zu dem LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 bewegt, kann für die Pufferschicht 124 ein organisches Material mit einem ein substituiertes oder nicht-substituiertes Heteroatom aufweisenden Triphenyl-Skelett oder einem substituierten oder nicht-substituierten Pyrazino-Chinoxalinderivat-Bestandteil verwendet werden, der nicht sehr verschieden von dem LUMO-Energiepegel der zweiten Elektrode 126 ist. Für die Pufferschicht 124 kann beispielsweise 1,4,5,8,9,12-Hexaaza-Triphenylen-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitrid verwendet werden, dargestellt in einer ersten chemischen Formel:
Das 1,4,5,8,9,12-Hexaaza-Triphenylen-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitrid ist ein Bestandteil, in dem Triphenylen einen Kern bildet und sechs Cyanid-Gruppen (-CN, -NC) an den Kern gebunden sind. In einer (solchen) Molekularstruktur kann Delokalisierung der Elektronen aufgrund der Cyanid-Gruppe leicht auftreten, und zwei Cyanid-Gruppen, die an entgegengesetzten Ende einer Molekularstruktur lokalisiert sind, können aufgrund der Delokalisierung der Elektronen der Cyanid-Gruppen verschiedene Dipolmomente (d. h. eine positive Ladung und eine negative Ladung) aufweisen.
Wenn der LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 abgesenkt ist, nimmt ein Abstand zwischen dem LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 und dem LUMO-Energiepegel der Elektronentransportschicht 122 im Verhältnis zu. Um dieses Phänomen zu vermindern, ist die Elektronentransportschicht 122 mit einem Metall dotiert, so dass ein Krümmen des LUMO-Energiepegels der Elektronentransportschicht 122 angrenzend an die Pufferschicht 124 auftritt. Eines aus der für die Elektronentransportschicht 122 verwendeten Gruppe Alq3, BCP und bphen ist mit einem aus der Gruppe Lithium (Li), Cäsium (Cs) und Aluminium (Al) in einem Bereich zwischen etwa 1% und etwa 10% dotiert.
Die Pufferschicht 124 wird in einer Dicke von etwa 50 Å bis etwa 1000 Å gebildet. Wenn die Pufferschicht 124 zu dünn ist, kann, wenn die zweite Elektrode 126 gebildet wird, die Elektronentransportschicht 122 bei dem Sputtervorgang beschädigt werden. Wenn die Pufferschicht 124 zu dick ist, wird eine erhöhte Steuerspannung benötigt, damit ein Elektron durch die Pufferschicht 124 hindurch dringen kann. Dementsprechend ist unter Berücksichtigung der Beschädigungen aufgrund von Sputtern und der Steuerspannung die Dicke der Pufferschicht 124 bestimmt.
Die OLED 110 kann ferner eine Löcherinjektionsschicht (HIL) 116 zwischen der ersten Elektrode 114 und der Löchertransportschicht 118 aufweisen. Die Pufferschicht 124 zwischen der Elektronentransportschicht 122 und der zweiten Elektrode 126 kann als eine Elektroneninjektionsschicht (EIL) wirken. Die Löcherinjektionsschicht 116 und die Pufferschicht 124 bewirken, dass Loch bzw. Elektron effektiver in die Löchertransportschicht 118 bzw. die Elektronentransportschicht 122 injiziert werden. Die Löchertransportschicht 118 kann CuPc (Kupfer(II)-Phthalocyanin) aufweisen.
Für die Licht-Emissionsschicht 120 kann eines aus der Gruppe von Anthrazen, PPV (Poly(p-Phenylenvinylen)) und PT (Polythiophen) verwendet werden. Die OLED 110 kann ferner eine Deckschicht 130 zum Verstärken der optischen Eigenschaften aufweisen. Mittels Bildens der Deckschicht 130 aus einem transparenten leitfähigen Oxidmaterial auf der zweiten Elektrode 126 nimmt konstruktive Interferenz gemäß dem Unterschied der Brechungseigenschaften zwischen der zweiten Elektrode 126 und der Deckschicht 130 zu, wodurch die optischen Eigenschaften verbessert sind. Ein organisches Material, beispielsweise Alq3, kann für die Deckschicht 130 verwendet werden.
Ein Verfahren zum Herstellen der OLED aus 3 kann einen Schritt zum Bilden der Reflexionsschicht 128 auf dem Substrat 112, einen Schritt zum Bilden der ersten Elektrode 114 auf der Reflexionsschicht 128, einen Schritt zum Bilden der Löcherinjektionsschicht 116 auf der ersten Elektrode 114, einen Schritt zum Bilden der Löchertransportschicht 118 auf der Löcherinjektionsschicht 116, einen Schritt zum Bilden der Licht-Emissionsschicht 120 auf der Löchertransportschicht 118, einen Schritt zum Bilden der mit einem Metall dotierten Elektronentransportschicht 122 auf der Licht-Emissionsschicht 120, einen Schritt zum Bilden der Pufferschicht 124 auf der Elektronentransportschicht 122, einen Schritt zum Bilden der zweiten Elektrode 126 auf der Pufferschicht 124 unter Verwendung des Sputter-Verfahrens, und einen Schritt zum Bilden der Deckschicht 130 auf der zweiten Elektrode 126 aufweisen.
Bezugnehmend auf 4 wird ein Rekombinationsvorgang von Elektron und Loch in der OLED 110 erklärt.
Wenn ein Anodenanschluss und ein Kathodenanschluss mit der ersten Elektrode 114 bzw. der zweiten Elektrode 126 verbunden wird und Spannungen angelegt werden, wird ein von der ersten Elektrode 114 gebildetes Loch entlang der HOMO-Energiepegel der Löcherinjektionsschicht 116 und der Löchertransportschicht 118 in die Licht-Emissionsschicht 120 injiziert. Ein von der zweiten Elektrode 126 gebildetes Elektron wird entlang der LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 und der Elektronentransportschicht 122 in die Licht-Emissionsschicht 120 injiziert.
Das Elektron von der zweiten Elektrode 126 bewegt sich als erstes auf den LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 und bewegt sich als zweites von dem LUMO-Energiepegel der Pufferschicht 124 auf den LUMO-Energiepegel der Elektronentransportschicht 122. Als drittes bewegt sich das Elektron von dem LUMO-Energiepegel der Elektronentransportschicht 122 auf einen LUMO-Energiepegel der Licht-Emissionsschicht 120 und wird dadurch in die Licht-Emissionsschicht 120 hinein injiziert. Da das Elektron von der zweiten Elektrode 126 aufgrund der Pufferschicht 124 leicht durch die Elektronentransportschicht 122 hindurch in die Licht-Emissionsschicht 120 hinein injiziert wird, wird ein Verhältnis von Elektronen zu Löchern ausgeglichen, wodurch eine Stromausbeute verbessert sein kann, und Belastung der Licht-Emissionsschicht 120 und der Löchertransportschicht 118 als auch der Elektronentransportschicht 122, die aus einem organischen Material gebildet sind, ist aufgrund geringer Steuerspannungen beseitigt, wodurch die Lebensdauer der OLED 110 verlängert sein kann.
Da die Beweglichkeit eines Lochs in einem organischen Material im Allgemeinen größer ist als die eines Elektrons, ist die Menge an Löchern größer als die an Elektronen. Dementsprechend weisen unter Elektronen und Löchern Löcher, die nicht zur Loch-Elektron-Rekombination in der Licht-Emissionsschicht 120 beitragen, eine höhere Wahrscheinlichkeit auf, sich zu der zweiten Elektrode 126 hin zu bewegen, als Elektronen hin zu der ersten Elektrode 114. Des Weiteren blockieren die Löchertransportschicht 118 und die Elektronentransportschicht 122 primär die Elektronen bzw. die Löcher, wenn sich die Löcher und die Elektronen, die von der ersten Elektrode 114 bzw. der zweiten Elektrode 126 gebildet werden und nicht zu der Loch-Elektron-Rekombination in der Licht-Emissionsschicht 120 beitragen, zu ihren jeweiligen entgegengesetzten Elektroden, d. h. der zweiten Elektrode 126 bzw. der ersten Elektrode 114, bewegen.

Tabelle 1 vergleicht Eigenschaften der OLEDs in ersten bis dritten Fällen. Im ersten Fall wird die Pufferschicht 124 im OLED 110 der 3 nicht verwendet, im zweiten Fall wird eine Aluminium (Al)- oder CuPc (Kupfer(II)-Phthalocyanin)-Dünnschicht eines organischen Materials für die Pufferschicht 124 in der OLED 110 der 3 verwendet, und im dritten Fall wird die eine Energiebarriere reduzierende Pufferschicht 124 und die mit einem Metall dotierte Elektronentransportschicht 122 in der OLED 110 der 3 verwendet. [Tabelle 1]

	Steuerspannung (Volt)	Stromausbeute (Cd/A)	Lichtausbeute (lm/W)	Farbkoordinate auf x-Achse (CIE-x)	Farbkoordinate auf y-Achse (CIE-y)	Quantenausbeute (%)
1. Fall	8.4	2.8	1.0	0.179	0.683	0.9
2. Fall	8.9	16.0	5.7	0.274	0.650	4.5
3. Fall	4.6	26.2	17.9	0.316	0.641	7.2

Es ist gezeigt, dass der zweite Fall die schlechteste Eigenschaft aufweist, dass die Steuerspannung zunimmt und Stromausbeute, Lichtausbeute und Quantenausbeute jeweils im Vergleich zum ersten Fall reduziert sind. Es ist zu bemerken, dass dies dadurch begründet ist, dass im zweiten Fall Aluminium und CuPc als Pufferschicht 124 verwendet werden, die als Energiebarriere wirkt und einen effizienten Betrieb stört.
Ferner ist gezeigt, dass der dritte Fall die Eigenschaft aufweist, dass die Steuerspannung reduziert ist und Stromausbeute, Lichtausbeute und Quantenausbeute im Vergleich zu dem ersten Fall und dem zweiten Fall jeweils hervorragend verbessert sind.

Tabelle 2 vergleicht Eigenschaften der OLEDs in einem vierten und fünften Fall. Im vierten Fall wird keine Deckschicht 130 in der OLED 110 der 3 verwendet, und im fünften Fall wird Alq3 eines organischen Materials für die Deckschicht 130 in der OLED 110 der 3 verwendet wird. [Tabelle 2]

	Steuerspannung (Volt)	Stromausbeute (Cd/A)	Licht- ausbeute (lm/W)	Farb koordinate auf x- Achse (CIE-x)	Farbkoordinate auf y-Achse (CIE-y)	Quantenausbeute (%)
4. Fall	4.6	26.2	17.9	0.316	0.641	7.2
5. Fall	5.6	43.6	24.5	0.253	0.697	11.9

Es wird gezeigt, dass der fünfte Fall die Eigenschaft aufweist, dass die Steuerspannung ein kleines bisschen erhöht erscheint, dass aber Stromausbeute, Lichtausbeute und Quantenausbeute im Vergleich zum vierten Fall jeweils hervorragend verbessert sind.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist zwischen der Licht-Emissionsschicht und der Elektronentransportschicht die Pufferschicht gebildet. Dementsprechend ist Betrieb bei relativ geringer Spannung ausführbar. Des Weiteren ist das Verhältnis von Löchern zu Elektronen, die in die Licht-Emissionsschicht hinein injiziert werden, ausgeglichen, wodurch die Lichtausbeute verbessert ist. Ferner ist die Belastung der Licht-Emissionsschicht, der Elektronentransportschicht und der Löchertransportschicht reduziert, wodurch die Lebensdauer erhöht sein kann.
Es ist offensichtlich für den Fachmann, dass verschiedene Modifikationen und Variationen in der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken oder dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen. Folglich ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, sofern sie sich innerhalb des Anwendungsbereiches der beigefügten Ansprüche und ihren Äquivalenten befinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2010-0104129 [0001]

Claims

Organische Leuchtdiode (110), aufweisend: eine erste Elektrode (114) auf einem Substrat (112); eine Löchertransportschicht (118) auf der ersten Elektrode (114); eine Licht-Emissionsschicht (120) auf der Löchertransportschicht (118); eine mit einem Metall dotierte Elektronentransportschicht (122) auf der Licht-Emissionsschicht (120); eine zweite Elektrode (126) auf der Elektronentransportschicht (122); und eine Pufferschicht (124) zwischen der Elektronentransportschicht (122) und der zweiten Elektrode (126), und unter Verwendung eines organischen Materials mit einem ein substituiertes oder nicht-substituiertes Heteroatom aufweisenden Triphenyl-Skelett oder eines substituierten oder nicht-substituierten Pyrazino-Chinoxalinderivat-Bestandteils.
Organische Leuchtdiode (110) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend eine eine optische konstruktive Interferenz erhöhende Deckschicht (130) auf der zweiten Elektrode (126).
Organische Leuchtdiode (110) gemäß Anspruch 2, wobei für die Deckschicht (130) Alq3 verwendet wird.
Organische Leuchtdiode (110) gemäß Anspruch 1, wobei für die Elektronentransportschicht (122) ein Material aus der Gruppe von Alq3, BCP und bphen verwendet wird und mit einem aus der Gruppe von Lithium (Li), Cäsium (Cs) und Aluminium (Al) in einem Bereich von etwa 1% bis etwa 10% dotiert ist.
Organische Leuchtdiode (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für die Pufferschicht (124) 1,4,5,8,9,12-Hexaaza-Triphenylen-2,3,6,7,10,11-Hexacarbonitrid verwendet wird.
Organische Leuchtdiode (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Pufferschicht (124) eine Dicke von etwa 50 Å bis etwa 1000 Å und einen LUMO-Energiepegel von etwa 3,5 eV bis etwa 5,5 eV aufweist.
Organische Leuchtdiode (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend eine Löcherinjektionsschicht (116) zwischen der ersten Elektrode (114) und der Löchertransportschicht (118).
Organische Leuchtdiode (110) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei von der Licht-Emissionsschicht (120) emittiertes Licht durch die erste Elektrode (114), die zweite Elektrode (126) oder sowohl die erste Elektrode (114) als auch die zweite Elektrode (126) hindurch scheint.
Verfahren zum Herstellen einer organischen Leuchtdiode (110), das Verfahren aufweisend: Bilden einer ersten Elektrode (114) auf einem Substrat (112); Bilden einer Löchertransportschicht (118) auf der ersten Elektrode (114); Bilden einer Licht-Emissionsschicht (120) auf der Löchertransportschicht (118); Bilden einer mit einem Metall dotierten Elektronentransportschicht (122) auf der Licht-Emissionsschicht (120); Bilden einer Pufferschicht (124) auf der Elektronentransportschicht (122) und damit Absenken einer Energiebarriere; und Bilden einer zweiten Elektrode (126) auf der Pufferschicht (124).
Verfahren zum Herstellen einer organischen Leuchtdiode (110) gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend Bilden einer Deckschicht (130) auf der zweiten Elektrode (126).